[發明專利]一種用于圖像傳感器的結構的制造方法

有效

• 申請號: 201310747025.3
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103681722B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 顧學強;周偉;陳力山
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/768
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發明公開了一種用于圖像傳感器的結構的制造方法，其包括在襯底上形成多個像素單元的光電二極管、MOS晶體管和懸浮漏極；形成接觸孔和第一層金屬互連線，所述第一層金屬互連線包括通過所述接觸孔與所述MOS晶體管和所述懸浮漏極電連接的部分；可選擇地形成第一通孔及第二層金屬互連線，其中所述第二層金屬互連線未和所述第一層金屬互連線與所述懸浮漏極電連接的部分相連；以及形成第二通孔及第三層金屬互連線，其中所述第二通孔位于所述第一層金屬互連線與所述懸浮漏極電連接的部分的正上方，所述第三層金屬互連線通過所述第二通孔與所述第二通孔下方的金屬互連線電連接。本發明可實現圖像傳感器常規像素陣列的復用。

技術領域

本發明涉及圖像傳感器領域，特別涉及一種可實現圖像傳感器功能或懸浮漏極電容測量的結構的制造方法。

背景技術

CMOS圖像傳感器的像素單元是圖像傳感器實現感光的核心器件。如圖1所示，最常用像素單元為包含一個光電二極管1，四個MOS晶體管，懸浮漏極2的有源像素結構，這些器件中光電二極管1是感光單元，實現對光線的收集和光電轉換，其它的MOS晶體管是控制單元，包括行選管5，復位管6，傳輸管3，源極跟隨管4，主要實現對光電二極管的選中，復位，信號輸出，信號放大和讀出的控制，懸浮漏極進行電荷向電壓轉換。圖2為使用圖1所示的像素單元組成的CMOS圖像傳感器像素陣列示意圖，為了將圖像的光信號轉換為相應的電信號并最終形成圖像，CMOS圖像傳感器通常采用將感光單元進行陣列式排布的方式，每個像素單元為最小的感光單位，根據不同的應用和分辨率，圖像傳感器中的像素單元可以是幾十萬、幾百萬、甚至上千萬個。在像素陣列中的信號線包括了傳輸管、復位管和行選管控制信號，以及輸出信號線7，這些信號線通常使用金屬互連線引出。為了防止像素單元之間的串擾和避免金屬影響光電轉換效率，連接電源信號VDD的金屬互連線9在陣列上呈網格狀排列，覆蓋像素單元的外圍非感光區域，只在光電二極管區域被移除，即整個陣列中的連接電源信號VDD的金屬互連線9是連在一起的，只是在光電二極管區域開出一個個用于收集入射光的窗口10。

如圖3所示為圖1的電路結構對應的常規像素陣列的版圖結構，圖3中使用2x2的像素陣列來進行示意，更大的像素陣列只是將像素單元重復，因此原理完全一樣。如圖3所示，2x2像素陣列中共有4個像素單元，每個像素單元中包括光電二極管1，傳輸管3、復位管6、源極跟隨管4和行選管5，進行電荷向電壓轉換的懸浮漏極2，用于將懸浮漏極2和復位管6及源極跟隨管4互連的接觸孔CT和第一層金屬互連線8，用于連接電源信號VDD的金屬互連線9。如圖3所示懸浮漏極的電容C_FD是一個節點電容，不同懸浮漏極2之間沒有連接，每個懸浮漏極都是孤立的。懸浮漏極的電容結構組成非常復雜，包括了結電容、晶體管源漏與柵極的耦合電容、柵電容，金屬與襯底之間的耦合電容等，分電容之間通過第一層金屬互連線8并聯在一起，但是每個分電容的面積都較小，即懸浮漏極的總電容值較小，而且在像素陣列中的像素單元的懸浮漏極是不引出的，因此單個懸浮漏極的電容無法從像素陣列上直接測量得到。