图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术的实施例涉及一种图像传感器及其制造方法。根据本发明专利技术的实施例，图像传感器可以包括其上形成有电路的第一衬底。图像传感器还可以包括与该第一衬底接合和与该电路电连接的光电二极管，以及位于像素边界处的接触塞，其中该接触塞电连接至该电路和该光电二极管。根据本发明专利技术的实施例，该光电二极管可以包括第一导电类型离子注入区和第二导电类型离子注入区，其中该第一导电类型离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，以及该第二导电类型离子注入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表面相接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
根据本专利技术的实施例涉及图像传感器。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器可以具有形成在一个单元 像素中的光电二极管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。CMOS图像传感 器可以通过切换方式连续探测每个单元像素的电信号以产成图像。现有技术中的CMOS图像传感器可以将光电二极管和晶体管以水平放 置的方式配置。现有技术中经水平配置的CMOS图像传感器可以克服电荷耦 合器件(CCD)图像传感器的各种限制。然而，现有技术中经水平配置的 CMOS图像传感器仍存在许多限制。例如，现有技术中经水平配置的CMOS图像传感器可通过将光电二极管 和晶体管置于彼此水平的位置处并且相互接近的方式制造。因此，当光电二 极管需要额外空间时，应当减小填充系数区域(fill factor region)，并且可 以对分辨率电压(resolutionpotential)施加限制。此外，很难达到这种理想条件，即同时生产用于现有技术中经水平配置 的CMOS图像传感器的光电二极管和晶体管。进一步而言，在根据现有技术的经水平配置的CMOS图像传感器中，当 像素尺寸增加时，图像传感器的分辨率会降低；并且当光电二极管的面积减 小时，图像传感器的敏感度会降低。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种，其中该方法可提供 一种电路和光电二极管的垂直集成(vertical integration)。本专利技术的实施例还涉及一种，其中该方法可同时提高分辨率和敏感度。根据本专利技术实施例，图像传感器可以包括经垂直配 置的光电二极管，在光电二极管和电路之间具有提高的物理和电接触。本专利技术实施例还涉及，其中该图像传感器采用 经垂直配置的光电二极管。这样可减小或防止光电二极管中的缺陷。根据本专利技术的实施例，图像传感器可以包括下列组件中的至少一个。其 上形成有电路的第一衬底。与该第一衬底接合并且与该电路电连接的光电二 极管。位于像素边界并且电连接至该电路和该光电二极管的接触塞。该光电 二极管可以包括第一导电类型离子注入区和第二导电类型离子注入区，其中 该第一导电类型离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，以及该第二 导电类型离子注入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表面相接触。根据本专利技术的实施例，制造图像传感器的方法可以包括下列步骤中的至 少一个。制备第一衬底以提供具有导线的电路。制备第二衬底以提供光电二 极管。接合该第一衬底和该第二衬底，以使该光电二极管和第一电介质相接 触。通过移除经接合的该第二衬底的下边，以暴露该光电二极管。在像素边 界处提供接触塞，以电连接该导线和该光电二极管。该光电二极管可以包括 第一导电类型离子注入区和第二导电类型离子注入区，其中该第一导电类型 离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，以及该第二导电类型离子注 入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表面相接触。附图说明示例性图1A和图1B分别示出了根据本专利技术的实施例的图像传感器的剖 视图和平面图。示例性图2至图13分别示出了根据本专利技术的实施例的制造图像传感器 的方法的剖视图。具体实施例方式在下文中，将接合随附附图描述根据本专利技术的实施例的图像传感器及其 制造方法。图1B示出了根据本专利技术的实施例的图像传感器的平面图，以及 图1A示出了沿图1B中I-I'的图像传感器的剖视图。根据本专利技术实施例的图像传感器可以包括第一衬底100和光电二极管6210，其中在第一衬底100上形成有电路，以及将光电二极管210接合至第 一衬底100并且电连接至电路。该图像传感器还可以包括接触塞240，其中 接触塞240形成在像素边界处，以便电连接至电路和光电二极管210。光电 二极管210可以包括第一导电类型离子注入区214和第二导电类型离子注入 区216，其中所形成的该第一导电类型离子注入区214被选择性地提供于晶 体半导体层中，以及所形成的该第二导电类型离子注入区216与该第一导电 类型离子注入区214的一侧表面相接触。如图1A所示，根据本专利技术的实施例，接触塞240的一侧表面可以与光 电二极管的第一导电类型离子注入区214电连接，并且通过第二电介质230 可以使接触塞240的另一侧表面绝缘。根据本专利技术的实施例，在第二电介质230的一侧表面上和/或上方还可以 形成阻挡层220。根据本专利技术的实施例，第二电介质230可以是氧化物层， 并且阻挡层220可以是氮化物层。然而，也可以采用本领域公知的其他合适 的材料。根据本专利技术的实施例，第一电介质120具有的厚度大约可以介于50A IOOOA之间，并且其可以形成在第一衬底100和光电二极管210之间。如图 5所示，第一电介质120可以作为第一衬底100和第二衬底200之间的耦合 层。此外，根据本专利技术的实施例，高浓度的第一导电类型离子注入区212还 可以形成在光电二极管的第一导电类型离子注入区214和接触塞240之间。如图1B所示，根据本专利技术的实施例，上电极242可以电连接至光电二 极管的第二导电类型离子注入区216。根据本专利技术的实施例，如图3所示，半导体层210a可以是单晶体 (monocrystalline)半导体层，但也可以是本领域公知的其他合适的材料。 根据本专利技术的实施例，半导体层210a可以是多晶体(polyciystalline)半导体 层。根据本专利技术的实施例，用于CMOS图像传感器(CIS)的第一衬底100 的电路可以为4晶体管CIS (4 Tr CIS)。根据本专利技术的实施例，第一衬底 100的电路还可以为1 Tr CIS、3 Tr CIS、 5 Tr CIS、共享晶体管CIS( 1.5 Tr CIS )或本领域公知的其他任何配置。7根据本专利技术的实施例，在第一衬底100上和/或上方所形成的导线110可 以包括金属和插塞。导线110的最上部可以作为光电二极管的下电极。根据本专利技术的实施例，如图1A和图1B所示，可以通过在像素边界处形 成接触塞和上电极以增加填充系数。此外，根据本专利技术的实施例，可以在像素边界处形成电介质以最小化或 防止像素串扰(cross-talk)。此外，根据本专利技术的实施例，可以通过保护位 于像素边界处的接触塞和下导线之间的接触部以增加欧姆接触(ohmk contact)。本专利技术的实施例还可以提供一种光电二极管，其可以形成在置于 电路上方的晶体半导体(crystalline semiconductor)之内的一侧表面上。示例性图2至图13示出了根据本专利技术实施例的制造图像传感器的方法 的剖视图。如图2所示，在所形成的电路上和/或上方制备第一衬底100，其中该电 路包括导线110。根据本专利技术的实施例，电路可以为本领域公知的任意配置。 例如，电路可以为4 Tr CIS。在第一衬底100上和/或上方所形成的导线110 可以包括金属和插塞。可以在第一衬底100上和/或上方形成第一电介质120以选择性地接触导 线110。根据本专利技术的实施例，形成第一电介质120的步骤不是必需的步骤。 第一电介质120可以是诸如二氧化硅(Si02)等氧化物层，但并不限于此。 可以在第一电介质120上进行诸如化学机械抛光(CMP)等平坦化工艺。根据本专利技术的实施例，可以将电介质置于光电二极管和电路之间。在以 垂直方式配置的光电二极管中，这种方式可以提高光电二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：　第一衬底，其上形成有电路；　光电二极管，接合至该第一衬底并且电连接至该电路；以及　接触塞，位于像素边界处并且与该电路和该光电二极管电连接，　其中该光电二极管包括第一导电类型离子注入区和第二导电类型离 子注入区，该第一导电类型离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，而该第二导电类型离子注入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表面接触。

【技术特征摘要】
KR 2007-12-27 10-2007-01393701. 一种器件，包括第一衬底，其上形成有电路；光电二极管，接合至该第一衬底并且电连接至该电路；以及接触塞，位于像素边界处并且与该电路和该光电二极管电连接，其中该光电二极管包括第一导电类型离子注入区和第二导电类型离子注入区，该第一导电类型离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，而该第二导电类型离子注入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表面接触。2. 如权利要求1所述的器件，其中该电路包括一晶体管CMOS图像传感 器、二晶体管CMOS图像传感器、三晶体管CMOS图像传感器以及四晶体 管CMOS图像传感器中的一种。3. 如权利要求1所述的器件，其中该接触塞的第一侧表面与该第一导电 类型离子注入区电接触，而该接触塞的第二侧表面通过电介质而绝缘。4. 如权利要求3所述的器件，包括上电极，与该第二导电类型离子注入 区电接触。5. 如权利要求3所述的器件，包括高浓度第一导电类型离子注入区，位 于该第一导电类型离子注入区和该接触塞之间。6. 如权利要求1所述的器件，包括高浓度第一导电类型离子注入区，位 于该第一导电类型离子注入区和该接触塞之间。7. 如权利要求1所述的器件，其中该接触塞包括以下结构至少之一钨、 钛单层以及钛/氮化钛多层结构。8. —种方法，包括以下步骤 制备包括电路和导线的第一衬底； 制备包括光电二极管的第二衬底；接合该第一衬底和该第二衬底，以使该光电二极管和第一电介质相接触；通过移除该第二衬底的下侧以暴露该光电二极管；以及 将该导线电连接至该光电二极管，其中该光电二极管包括第一导电类型离子注入区和第二导电类型离子 注入区，其中该第一导电类型离子注入区被选择性地提供于晶体半导体层中，以及该第二导电类型离子注入区与该第一导电类型离子注入区的一侧表 面接触。9. 如权利要求8所述的方法，其中该晶体半导体层包括单晶体半导体层。10. 如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑圭，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]