[發明專利]圖像傳感器、圖像系統及圖像傳感器制造方法

有效

• 申請號: 201810093284.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108461511B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 戴森·H·戴;楊存宇;陳剛;葉菁;高喜峰;邢家明
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案揭示一種圖像傳感器、圖像系統及圖像傳感器制造方法。所述圖像傳感器包含具有前側及與所述前側相對的背側的半導體材料。所述圖像傳感器還包含淺溝槽隔離STI結構、層間電介質、金屬間電介質及接觸區。所述STI結構從所述半導體材料的所述前側延伸到所述半導體材料中。所述層間電介質安置在所述半導體材料的所述前側與所述金屬間電介質之間。所述接觸區接近于所述半導體材料的橫向邊緣而安置。所述接觸區包含安置在所述金屬間電介質內的金屬互連件以及至少部分地安置在所述層間電介質內的多個接觸插塞。所述接觸區還包含接觸墊。所述多個接觸插塞耦合在所述接觸墊與所述金屬互連件之間。

技術領域

本發明一般來說涉及半導體圖像傳感器，且特定來說(但非排他性地)涉及背側照明式半導體圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器已變得無所不在。其廣泛地用于數碼靜態相機、蜂窩式電話、安全攝像機以及醫學、汽車及其它應用中。圖像傳感器的裝置架構因對較高分辨率、較低功率消耗、增大的動態范圍等日益增長的需求而一直持續快速地發展。這些需求還促進了圖像傳感器到這些裝置中的進一步小型化及集成。

典型圖像傳感器操作如下。來自外部場景的圖像光入射于圖像傳感器上。圖像傳感器包含多個光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射圖像光的一部分。圖像傳感器中所包含的光敏元件(例如，光電二極管)在吸收圖像光后即刻各自產生圖像電荷。所產生的圖像電荷的量與圖像光的強度成比例。所產生的圖像電荷可用于產生表示外部場景的圖像。

圖像傳感器的小型化可減小圖像傳感器的個別元件之間的距離。此減小的距離可導致增大的對金屬污染的易感性。圖像傳感器的一個元件的金屬可無意地污染不同元件。舉例來說，電極的銅可擴散或以其它方式傳播到圖像傳感器的半導體材料中，從而導致銅金屬污染。金屬污染物可充當半導體材料內的深能級陷阱且對圖像傳感器性能具有不利影響。

發明內容

本申請案的一方面涉及一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：半導體材料，其具有前側及與所述前側相對的背側；淺溝槽隔離(STI)結構，其從所述半導體材料的所述前側延伸到所述半導體材料中；層間電介質，其安置在所述半導體材料的所述前側與金屬間電介質之間；以及接觸區，其接近于所述半導體材料的橫向邊緣而安置，所述接觸區包含：金屬互連件，其安置在所述金屬間電介質內；多個接觸插塞，其至少部分地安置在所述層間電介質內；以及接觸墊，其中所述多個接觸插塞耦合在所述接觸墊與所述金屬互連件之間。

本申請案的另一方面涉及一種成像系統，所述成像系統包括：多個光電二極管，其安置在具有前側及與所述前側相對的背側的半導體材料中；淺溝槽隔離(STI)結構，其從所述半導體材料的所述前側延伸到所述半導體材料中；層間電介質，其安置在所述半導體材料的所述前側上；接觸區，其接近于所述半導體材料的橫向邊緣而安置，所述接觸區包含：金屬互連件；多個接觸插塞，其至少部分地安置在所述層間電介質內；接觸墊，其中所述多個接觸插塞耦合在所述接觸墊與所述金屬互連件之間；以及控制電路及讀出電路，其中所述金屬互連件包含在所述控制電路或所述讀出電路中的至少一者中。

本申請案的另一方面涉及一種圖像傳感器制造方法，所述方法包括：提供具有前側及與所述前側相對的背側的半導體材料，其中淺溝槽隔離(STI)結構從所述半導體材料的所述前側延伸到所述半導體材料中，且其中層間電介質接近于所述半導體材料的所述前側而安置；在所述層間電介質內形成多個接觸插塞，其中所述多個接觸插塞從所述層間電介質的第一側朝向所述半導體材料的所述前側延伸；在所述層間電介質的所述第一側處形成耦合到所述多個接觸插塞的金屬互連件；在形成多個接觸插塞之后，通過蝕刻所述半導體材料的至少一部分及所述STI結構而使所述多個接觸插塞的第一端從所述半導體材料的所述背側暴露；以及在使所述多個接觸插塞的所述第一端暴露之后，形成耦合到所述多個接觸插塞的所述第一端的接觸墊，其中所述多個接觸插塞安置在所述接觸墊與所述金屬互連件之間。

附圖說明