[發明專利]圖像傳感器及其制作方法

無效

• 申請號: 201210058889.X
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102569326A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 霍介光
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，更具體地，本發明涉及一種圖像傳感器及其制作方法。

背景技術

隨著半導體技術的迅速發展，CMOS圖像傳感器廣泛應用在各種電子設備中，作為提供數字成像功能的圖像采集設備使用。

對于典型的CMOS圖像傳感器，其一般包括感光元件(即光電二極管)以及控制元件。其中，感光元件用于收集光能并轉換為電荷信號，而控制元件則用于控制所生成的電荷信號的信號處理。這些控制元件需要通過金屬互連結構來互相電連接，并被引出到圖像傳感器外，以實現圖像傳感器的信號輸出。

根據金屬互連結構與感光元件相對位置的不同，CMOS圖像傳感器可以分為正面照射式圖像傳感器與背面照射式(背照式)圖像傳感器。其中，背照式圖像傳感器的金屬互連結構(包括鈍化層以及鈍化層中的金屬互連)與感光元件的感光面位于圖像傳感器芯片的兩側。在感光時，光線由背照式圖像傳感器的背面，而非金屬互連結構所在的正面，照射到感光元件上。這種背照式圖像傳感器制作時需要減薄硅片，因而產品良率較低。正面照射式圖像傳感器的金屬互連結構與感光元件的感光面位于圖像傳感器芯片的同一側。在感光時，光線透過金屬互連結構照射到感光元件上。金屬互連結構會部分地吸收光線，這會影響光線的采集效率，從而降低圖像傳感器的靈敏度。

發明內容

因此，需要提供一種具有較高靈敏度的圖像傳感器。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括一個或多個像素單元與外圍電路區域，每個像素單元包括感光區域與像素電路區域，其中所述感光區域的表面高于所述像素電路區域與所述外圍電路區域的表面。

不同于現有技術，在上述方面的圖像傳感器中，其感光區域由圖像傳感器的感光面向外突起，這縮短了感光區域(即光電二極管)感光的光程，從而減少了感光面上的金屬互連結構對光線采集的影響，進而有效地提高了圖像傳感器的靈敏度。

在一個實施例中，所述感光區域的表面比所述像素電路區域與所述外圍電路區域的表面至少高1000埃。

在一個實施例中，所述感光區域呈臺狀凸起。臺狀凸起的感光區域易于形成，制作成本較低。

在一個實施例中，所述臺狀凸起的感光區域的側面相對于其底面的斜率小于90度。這種形狀的感光區域可以避免導電材料殘留在感光區域的側面，而使得光電二極管與像素控制電路中的部分器件之間不會發生短路。

在一個實施例中，所述圖像傳感器還包括鈍化層以及所述鈍化層中的一層或多層金屬互連，其中，所述感光區域的表面高于所述一層或多層金屬互連中的最底層金屬互連的底部。這使得感光區域表面到鈍化層之間的距離可以降低到1微米以下，從而進一步縮短了光程并提高了圖像傳感器的靈敏度。

在一個實施例中，所述外圍電路區域與所述像素電路區域的表面平齊。這可以降低制作該圖像傳感器的工藝復雜度，從而降低制作成本。

根據本發明的一個方面，還提供了一種圖像傳感器的制作方法，包括下述步驟：a.提供襯底，所述襯底包括感光區域、像素電路區域以及外圍電路區域；c.部分刻蝕所述襯底，在所述像素電路區域形成第二溝槽并在所述外圍電路區域形成第三溝槽，以使得所述感光區域的表面高于所述像素電路區域以及所述外圍電路區域的表面；e.在所述感光區域形成光電二極管，在所述像素電路區域形成像素控制電路，并在所述外圍電路區域形成外圍控制電路。

不同于現有技術，通過采用上述方面的圖像傳感器的制作方法，可以形成具有較短的感光光程的正面照射式圖像傳感器。由于減小了感光面上的金屬互連結構對光線采集的影響，所形成的圖像傳感器具有較高的靈敏度。

在一個實施例中，在所述步驟c之前，還包括：b.在所述像素電路區域與所述外圍電路區域形成第一溝槽，所述第一溝槽的底部低于所述第二溝槽與所述第三溝槽的底部；以及在所述步驟c之后，還包括：d.在所述第一溝槽中填充介電材料以形成介電隔離區。

在一個實施例中，所述步驟b包括：在所述襯底上形成硬掩膜層；圖形化所述硬掩膜層；部分刻蝕所述襯底，以在所述襯底中形成第一溝槽。

在一個實施例中，所述步驟c包括：在所述第一溝槽中填充有機光阻材料；刻蝕所述襯底與所述有機光阻材料，以在所述像素電路區域形成第二溝槽，并在所述外圍電路區域形成第三溝槽，其中所述第二溝槽與所述第三溝槽淺于所述第一溝槽；移除所述有機光阻材料。

在一個實施例中，所述步驟d包括：在所述第一溝槽、第二溝槽以及所述第三溝槽中填充介電材料；移除所述第二溝槽以及所述第三溝槽中的介電材料。