[發(fā)明專利]圖像傳感器及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910602803.7
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN111916466A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹淳凱;盧玠甫;周世培;王子銘
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

本發(fā)明的各種實施例涉及一種包括光管結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。光偵測器設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)。柵極電極位于半導(dǎo)體襯底之上且與光偵測器相鄰。層級間介電層上覆于半導(dǎo)體襯底。導(dǎo)電接點設(shè)置在層級間介電層內(nèi)，以使得導(dǎo)電接點的底表面低于柵極電極的頂表面。光管結(jié)構(gòu)上覆于光偵測器，以使得光管結(jié)構(gòu)的底表面凹入成低于導(dǎo)電接點的頂表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例是涉及圖像傳感器、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器及其形成方法。

背景技術(shù)

具有圖像傳感器的集成電路(Integrated Circuit，IC)用于各種各樣的現(xiàn)代電子器件中，例如照相機(jī)及手機(jī)。互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)器件已成為普及的IC圖像傳感器。與電荷耦合器件(charge-coupleddevice，CCD)相比，CMOS圖像傳感器因功耗低、尺寸小、數(shù)據(jù)處理迅速、直接輸出數(shù)據(jù)及制造成本低而越來越受歡迎。一些類型的CMOS圖像傳感器包括前側(cè)照明式(front-sideilluminated，F(xiàn)SI)圖像傳感器及后側(cè)照明式(back-side illuminated，BSI)圖像傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實施例中，本申請?zhí)峁┮环N圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：半導(dǎo)體襯底；光偵測器(photodetector)，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)；柵極電極，上覆于所述半導(dǎo)體襯底且與所述光偵測器相鄰；層級間介電(ILD)層，上覆于所述半導(dǎo)體襯底；導(dǎo)電接點，位于所述層級間介電層內(nèi)，其中所述導(dǎo)電接點的底表面低于所述柵極電極的頂表面；以及光管(light pipe)結(jié)構(gòu)，上覆于所述光偵測器，其中所述光管結(jié)構(gòu)的底表面凹入成低于所述導(dǎo)電接點的頂表面。

在一些實施例中，本申請?zhí)峁┮环N互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，所述互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器包括：襯底；光偵測器，設(shè)置在所述襯底內(nèi)；內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，包括層級間介電(ILD)層、上覆于所述層級間介電(ILD)層的金屬間介電(IMD)結(jié)構(gòu)以及在所述金屬間介電結(jié)構(gòu)內(nèi)的導(dǎo)線，其中所述內(nèi)連線結(jié)構(gòu)上覆于所述襯底且選擇性地電耦合到所述光偵測器；以及光管結(jié)構(gòu)，上覆于所述光偵測器且從所述金屬間介電結(jié)構(gòu)的頂部連續(xù)延伸到低于所述內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的最底部導(dǎo)線的底表面的點。

在一些實施例中，本申請?zhí)峁┮环N用于形成圖像傳感器的方法，所述方法包括：在半導(dǎo)體襯底中形成光偵測器；在所述光偵測器之上形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的下部內(nèi)連線部分；執(zhí)行第一移除工藝以在所述下部內(nèi)連線部分中界定上覆于所述光偵測器的第一開口；形成下部刻蝕終止層，從而給所述第一開口加襯，其中所述下部刻蝕終止層在所述第一開口中具有U形；在所述下部刻蝕終止層之上形成所述內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的上部內(nèi)連線部分；以及形成上覆于所述光偵測器的光管結(jié)構(gòu)，其中所述下部刻蝕終止層的所述U形沿著所述光管結(jié)構(gòu)的側(cè)壁及底表面連續(xù)延伸。

附圖說明

結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，依據(jù)以下詳細(xì)說明最透徹地理解本發(fā)明的各方面。注意，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種特征未按比例繪制。事實上，為論述的清晰起見，可任意地增大或減小各種特征的尺寸。

圖1說明包括光管結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的一些實施例的剖視圖，所述光管結(jié)構(gòu)上覆于光偵測器，其中所述光管結(jié)構(gòu)的底表面延伸成低于最底部導(dǎo)線。

圖2A及圖2B說明圖1所示圖像傳感器的各種替代實施例的剖視圖，其中所述圖像傳感器還包括上覆于導(dǎo)電層堆疊的接合接墊(bond pad)。

圖3說明圖像傳感器的一些實施例的剖視圖，所述圖像傳感器包括位于光偵測器之上的光管結(jié)構(gòu)且還包括鄰近所述光偵測器的晶體管，其中所述晶體管通過內(nèi)連線結(jié)構(gòu)電耦合到上覆的接合接墊。

圖4到圖15說明用于形成圖像傳感器的方法的一些實施例的一系列剖視圖，所述圖像傳感器包括位于光偵測器之上的光管結(jié)構(gòu)且還包括鄰近所述光偵測器的晶體管。

圖16說明圖4到圖15所示方法的一些實施例的方塊圖。