[發(fā)明專利]高動態(tài)范圍的圖像傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210175223.2
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102683374A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗田樂;方娜;田犁;汪輝;陳杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

1.一種高動態(tài)范圍圖像傳感器，其特征在于，包含以第一絕緣介質(zhì)層間隔的金屬布線層和光學(xué)傳感層；

并且，

所述金屬布線層包含以第二絕緣介質(zhì)層間隔的上金屬線和下金屬線，構(gòu)成金屬-絕緣體-金屬型電容；

所述光學(xué)傳感層包含半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上劃分有多個像素區(qū)域，每一個所述像素區(qū)域中包含：

第一導(dǎo)電類型的第一、第二、第三和第四摻雜區(qū)，并且所述第一摻雜區(qū)中包含第二導(dǎo)電類型的第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)的摻雜濃度高于所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度；

所述第一和第二摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底表面上包含第一柵極，用于連接傳輸控制信號；

所述第二和第三摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底表面上包含第二柵極，用于連接復(fù)位信號；

所述第三和第四摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底表面上包含第三柵極，通過金屬通孔連接所述下金屬線；

所述第二摻雜區(qū)作為浮動擴(kuò)散區(qū)，通過金屬通孔連接所述下金屬線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器，其特征在于，所述上金屬線接地，并且所述半導(dǎo)體襯底接地。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器，其特征在于，所述第三摻雜區(qū)連接到一電源電壓，所述第四摻雜區(qū)通過金屬互連連接到外部圖像處理電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底中包括一第二導(dǎo)電類型的阱區(qū)，所述第一～第五摻雜區(qū)均形成于所述阱區(qū)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型是N型，所述第二導(dǎo)電類型是P型。

6.一種高動態(tài)范圍圖像傳感器的制造方法，其特征在于，包含以下步驟：

在半導(dǎo)體襯底表面內(nèi)以離子注入的方式形成第一導(dǎo)電類型的第一、第二、第三和第四摻雜區(qū)，其中，所述第二摻雜區(qū)作為浮動擴(kuò)散區(qū)；

在所述第一摻雜區(qū)的部分區(qū)域內(nèi)以離子注入的方式形成具有第二導(dǎo)電類型的第五摻雜區(qū)，并且所述第五摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述第一摻雜區(qū)；

在所述第一和第二摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體表面上形成用于連接傳輸控制信號的第一柵極；

在所述第二和第三摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體表面上形成用于連接復(fù)位信號的第二柵極；

在第三和第四摻雜區(qū)之間的半導(dǎo)體表面上形成第三柵極；

在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成第一絕緣介質(zhì)層，并且在所述第一絕緣介質(zhì)層中刻蝕形成第一和第二通孔，分別暴露出第二摻雜區(qū)和第三柵極表面的一部分，并填充金屬材料形成第一金屬通孔和第二金屬通孔；

在所述第一絕緣介質(zhì)層上依次形成包含下金屬線的下金屬布線層，第二絕緣介質(zhì)層，和包含上金屬線的上金屬布線層，所述上、下金屬線和所述第二絕緣介質(zhì)層構(gòu)成金屬-絕緣體-金屬型電容；其中，所述第一摻雜區(qū)、第五摻雜區(qū)表面均無金屬布線層覆蓋，所述下金屬線通過所述第一和第二金屬通孔，分別與所述第二摻雜區(qū)、第三柵極連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述金屬-絕緣體-金屬型電容的所述下金屬線為所述下金屬布線層中圖像傳感器像素讀出電路中金屬連線的一部分，所述上金屬線與所述上金屬布線層中其他金屬連線隔離。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述金屬-絕緣體-金屬型電容的所述上、下金屬線分別為所述上、下金屬布線層中圖像傳感器像素讀出電路或圖像處理電路中金屬連線的一部分。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型是N型，所述第二導(dǎo)電類型是P型。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高動態(tài)范圍圖像傳感器制造方法，其特征在于，所述上金屬線接地，并且所述半導(dǎo)體襯底接地；所述第三摻雜區(qū)連接到一電源電壓，所述第四摻雜區(qū)通過金屬互連連接到外部讀出電路。