[發明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請號: 201811318981.9
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109449173A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 吳明;吳孝哲;林宗賢;吳龍江;熊建鋒;趙培培
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

1.一種圖像傳感器的形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供器件層襯底，所述器件層襯底包括相背設置的第一面和第二面；

形成二極管結構，所述二極管結構起始于所述器件層襯底的第一面，并向所述器件層襯底的第二面延伸，所述二極管結構包括沿水平方向鄰接設置的第一摻雜區域和具有與所述第一摻雜區域相反摻雜類型的第二摻雜區域；

形成覆蓋于所述器件層襯底的第一面的轉向連接件，所述轉向連接件沿水平方向具有第一側和第二側，其中，所述第一側與所述第一摻雜區域電連接，所述第二側抵接于所述二極管結構之外；

翻轉所述器件層襯底；

形成沿垂直方向延伸并與所述第二側電連接的連接插塞；

形成包括三個以上沿垂直方向堆疊的光電二極管的像素單元，其中一個光電二極管與所述連接插塞電連接。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述轉向連接件采用摻雜的半導體材料制得。

3.如權利要求1所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，形成沿垂直方向延伸并與所述第二側電連接的連接插塞的步驟包括：刻蝕所述器件層襯底，直至露出轉向連接件的第二側，形成沿垂直方向貫穿所述器件層襯底的溝槽；在所述溝槽內形成連接插塞。

4.如權利要求3所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在所述溝槽內形成連接插塞的步驟包括：在所述溝槽的側壁、底部表面共形沉積絕緣膜層；采用各向異性干法刻蝕工藝刻蝕所述絕緣膜層，去除所述溝槽底部的絕緣膜層；在所述溝槽內沉積導電材料，形成連接插塞。

5.如權利要求1所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，所述像素單元包括沿背離所述器件層襯底方向依次堆疊的第一光電二極管、第二光電二極管和第三光電二極管，各光電二極管經由其對應的連接插塞和其對應的轉向連接件與其對應的二極管結構電連接。

6.如權利要求5所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，還包括在所述第一光電二極管與所述第二光電二極管之間、所述第二光電二極管與所述第三光電二極管之間形成電隔離層的步驟。

7.如權利要求5所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在形成包括三個以上沿垂直方向堆疊的光電二極管的像素單元的步驟中，包括以下步驟：

在器件層襯底內形成與第一光電二極管對應的第一連接插塞；之后，

在所述器件層襯底上形成與所述第一連接插塞電連接的第一光電二極管；之后，

形成與所述第二光電二極管對應的第二連接插塞，所述第二連接插塞沿垂直方向從所述第一光電二極管的上方延伸至所述器件層襯底的第一面；之后

在所述第一光電二極管上方形成與所述第二連接插塞電連接的第二光電二極管；之后

形成與所述第三光電二極管對應的第三連接插塞，所述第三連接插塞沿垂直方向從所述第二光電二極管的上方延伸至所述器件層襯底的第一面；之后

在所述第二光電二極管上方形成與所述第三連接插塞電連接的第三光電二極管。

8.如權利要求7所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在形成所述第二連接插塞和形成所述第三連接插塞的步驟中，還包括形成覆蓋所述第二連接插塞和所述第三連接插塞側壁的絕緣膜層的步驟。

9.如權利要求1-8中任一項所述的圖像傳感器的形成方法，其特征在于，在形成包括三個以上沿垂直方向堆疊的光電二極管的像素單元的步驟中，包括形成深溝槽隔離結構以限定像素單元的步驟，其中所述深溝槽隔離結構沿垂直方向從各光電二極管上方延伸至所述器件層襯底，所述深溝槽隔離結構沿水平方向構成為所述像素單元的輪廓線。

10.一種圖像傳感器，其特征在于，包括：

器件層襯底，包括相背設置的第一面和第二面；

二極管結構，起始于所述器件層襯底的第一面，并向所述器件層襯底的第二面延伸，所述二極管結構包括沿水平方向鄰接設置的第一摻雜區域和具有與所述第一摻雜區域相反摻雜類型的第二摻雜區域；

轉向連接件，覆蓋于所述器件層襯底的第一面，所述轉向連接件沿水平方向具有第一側和第二側，其中，所述第一側與所述第一摻雜區域電連接，所述第二側抵接于所述二極管結構之外；

連接插塞，沿垂直方向延伸并與所述第二側電連接；

像素單元，包括三個以上沿垂直方向堆疊的光電二極管，其中一個光電二極管與所述連接插塞電連接。