[發明專利]圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 200910164921.0
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101640212A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 任勁赫
• 申請（專利權）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/52;H01L21/82;H01L21/768
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭小軍;陳昌柏

技術領域

本發明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是一種將光圖像轉換成電信號的半導體器件。圖像傳感器可大致分成電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補型金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。

在圖像傳感器的制作期間，可以使用離子注入在襯底中形成光電二極管。由于為了在不增加芯片尺寸的情況下增加像素的數目，光電二極管的尺寸減小了，因此光接收部分的面積也減小了，從而導致圖像質量的降低。

此外，由于堆疊高度減少的程度沒有達到光接收部分面積減少的程度，所以由于被稱為艾里斑(Airy?disk)的光衍射，入射到光接收部分的光子數目也減少了。

作為克服這種局限性的一種選擇，進行了以下嘗試：使用非晶硅(Si)形成光電二極管，或者使用諸如晶片與晶片接合的方法在硅(Si)襯底中形成讀出電路，以及在讀出電路上和/或上方形成光電二極管(稱為三維(3D)圖像傳感器)。通過金屬互連件將光電二極管與讀出電路相連。

另一方面，當對于具有能夠同時表達亮光和暗光的寬動態范圍的CIS的需求增加時，卻缺乏能夠滿足這種需求的產品。特別地，需要能夠感測到紅外光線以及可見光線的用于3D圖像傳感器的產品。

由于在轉移晶體管兩側的源極和漏極通常重摻雜有N-型雜質，所以會出現電荷共享(charge?sharing)現象。當電荷共享現象出現時，就會降低輸出圖像的靈敏度并且可能產生圖像錯誤。此外，因為光電荷不容易在光電二極管與讀出電路之間移動，所以會產生暗電流和/或降低飽和度及靈敏度。

發明內容

通過使用3D圖像傳感器以增加填充因數，實施例提供一種具有寬動態范圍的圖像傳感器及其制造方法。根據實施例，提供一種3D圖像傳感器，其在晶片上具有低靈敏度的紅外傳感器以及在晶片上方具有高靈敏度的可見光線傳感器。

實施例還提供一種當增加填充因數的時候不出現電荷共享的圖像傳感器及其制造方法。

通過在光電二極管和讀出電路之間形成平滑的光電荷轉移路徑，實施例還提供一種能夠將暗電流源減到最小并且抑制飽和度的減小和靈敏度的下降的圖像傳感器及其制造方法。

在一個實施例中，一種圖像傳感器包括：讀出電路，位于第一襯底上；互連件(interconnection)，包括有位于所述第一襯底上并且電連接到所述讀出電路的第一互連件和第二互連件；第一圖像感測器件，位于所述第一互連件上方；以及第二圖像感測器件，位于所述第一圖像感測器件上方。

在另一個實施例中，一種制造圖像傳感器的方法包括如下步驟：于第一襯底中形成讀出電路；形成互連件，所述互連件包括有位于所述第一襯底上并且電連接到所述讀出電路的第一互連件和第二互連件；于所述第一互連件上方形成第一圖像感測器件；以及于所述第一圖像感測器件上方形成第二圖像感測器件。

以下附圖和說明書中將闡述一個或多個實施例的細節。根據說明書和附圖以及根據權利要求書，其它特征將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據第一實施例的圖像傳感器的橫截面圖。

圖2A至圖6是示出根據第一實施例的圖像傳感器制造方法的視圖。

圖7A和圖7B是根據一實施例的圖像傳感器的平面圖。

圖8是根據第二實施例的圖像傳感器的第一襯底部分的橫截面圖。

具體實施方式

下文中，將參照附圖來描述圖像傳感器及其制造方法的實施例。

在實施例的描述中，應當理解，當提及一個層(或膜)在另一個層或襯底“上”時，其可以直接在另一個層或襯底上，或者也可以存在中間層。此外，應當理解，當提及一個層在另一個層“下”時，其可以直接在另一個層下，或者也可以存在一個或多個中間層。另外，還應當理解，當提及一個層在兩個層“之間”時，其可以是在這兩個層之間的唯一層，或者也可以存在一個或多個中間層。

圖1是根據第一實施例的圖像傳感器的橫截面圖。

參見圖1，根據第一實施例的圖像傳感器可以包含：第一襯底100，包含有讀出電路(未示出)和互連件，所述互連件包含有電連接到所述讀出電路的第一和第二互連件180和150；第一圖像感測器件210，在第一互連件180上；以及第二圖像感測器件220，在第一圖像感測器件210上。可以使用第一圖像感測器件210來感測紅外光線(IR)，并且可以使用第二圖像感測器件220來感測可見光線(VL)。