[發明專利]圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 200910175784.0
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN101729796A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 沈喜成
• 申請（專利權）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H01L27/146;H01L21/82
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

技術領域

本公開涉及一種圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是一種用于將光學圖像轉換為電信號的半導體器件。圖像傳感器可以粗略地分類為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。

在圖像傳感器的制作過程中，可以采用離子注入在基片中形成光電二極管。為了增加像素數目而不增加芯片尺寸，光電二極管的尺寸減小，因此光接收部分的面積也減小，從而導致圖像質量的下降。

而且，由于堆疊高度的減小沒有光接收部分的面積的減小那么多，入射到光接收部分的光子的數目也因為稱作艾里斑的光的衍射而減少。

作為克服該限制的一種替選，已經進行了如下嘗試(稱為“三維(3D)”圖像傳感器)：采用非晶硅(Si)形成光電二極管，或者采用諸如晶片到晶片鍵合之類的方法在硅(Si)基片上形成讀出電路并且在該讀出電路上和/或上方形成光電二極管。該光電二極管通過金屬互連結構與讀出電路相連。

盡管隨著CIS的應用擴展到機動車傳感器以及移動電話而對具有寬動態范圍能夠同時表示亮光和暗光的CIS的需求增加，但缺乏能夠滿足該要求的產品。

此外，由于在相關技術中轉移晶體管的源極和漏極兩者均是N型雜質重摻雜的，出現了電荷共享現象。當出現電荷共享現象時，輸出圖像的靈敏度降低并且可能產生圖像錯誤。而且，因為光電荷不容易在光電二極管和讀出電路之間移動，產生暗電流并且/或者降低飽和度和靈敏度。

發明內容

本發明的實施例提供了一種具有寬動態范圍的圖像傳感器及其制造方法，采用3D圖像傳感器來提高填充因子，并且在晶片的上部形成高靈敏度傳感器，在該晶片的下部形成低靈敏度傳感器。

本發明的實施例也提供了一種在提高填充因子時不出現電荷共享的圖像傳感器及其制造方法。

本發明的實施例還提供了一種能夠最小化暗電流源且通過形成光電二極管和讀出電路之間光電荷的平滑轉移路徑來抑制飽和度下降和靈敏度損失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，其在第一基片中；第一圖像傳感裝置，其在所述第一基片的讀出電路的一側；互連結構，其在所述第一基片的上方并且電連接到所述讀出電路；以及第二圖像傳感裝置，在所述互連結構的上方。

在另一個實施例中，一種用于制造圖像傳感器的方法包括：在第一基片中形成讀出電路；在所述第一基片的讀出電路的一側形成第一圖像傳感裝置；形成在所述第一基片的上方并且電連接到所述讀出電路的互連結構；以及在所述互連結構的上方形成第二圖像傳感裝置。

一個或多個實施例的細節在附圖和下面的描述中給出。從下面的描述和附圖以及權利要求中其他特征將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是根據第一實施例的圖像傳感器的剖面圖。

圖2是根據一個實施例的圖像傳感器的平面圖。

圖3是示出了根據一個實施例的圖像傳感器的寬動態范圍的圖。

圖4是根據第二實施例的圖像傳感器的剖面圖。

具體實施方式

下文中，將參照附圖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，應當理解當一層(或膜)被提到為在另一層或基片“上”時，它可以直接在另一層或基片上，或者也可以存在居間層。另外，應當理解當一層被提到為在另一層“下”時，它可以直接在另一層下，或者也可以存在一個或多個居間層。此外，也應當理解當一層被提到為在兩層“之間”時，它可以是兩層之間的唯一層，或者也可以存在一個或多個居間層。

圖1是根據第一實施例的圖像傳感器的剖面圖。

根據第一實施例的圖像傳感器可以包括：讀出電路120，其在第一基片100中；第一圖像傳感裝置110，其在第一基片100的讀出電路120的一側；互連結構150，其在第一基片100的上方并且電連接到讀出電路120；以及第二圖像傳感裝置210，其在互連結構150的上方并且通過互連結構150電連接到讀出電路120。

第一圖像傳感裝置110和第二圖像傳感裝置210可以是光電二極管，但是并不限于此，也可以是光電門或者光電二極管和光電門的組合。實施例包括作為示例在晶體半導體層中形成的光電二極管，但是并不限于此，也可以包括在非晶體半導體層中形成的光電二極管。

下文中，將參照圖1描述根據一個實施例的制造圖像傳感器的方法。