图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器和其制造方法。根据一个实施方案的图像传感器包括：包括电路区域的半导体衬底；在半导体衬底上的包括金属互连和层间电介质的金属互连层；在层间电介质上的多个第一像素隔离层，每个第一像素隔离层突出在层间电介质的上表面上；和在第一像素隔离层之间的光接收部，光接收部包括沿第一像素隔离层的侧壁突出的部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。技术背景通常，图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器主要分类为电荷耦合器件(CCD )图像传感器或互补金属氧化物 硅(CMOS)图像传感器(CIS)。CIS包括在单无像素中的光电二极管和MOS晶体管。CIS以切换 方式依次检测每个单元像素的电信号，以实现图像。光电二极管区域将光信号转换为电信号，所述晶体管处理该电信 号。 一般地，在CIS中，光电二极管和晶体管水平地布置在半导体村底 上。根据水平型CMOS图像传感器，光电二极管和晶体管在半导体衬底 上水平地彼此邻近。因此，需要在每个像素区域内的附加区域，用于形 成光电二极管。
技术实现思路
本专利技术的实施方案涉及提供晶体管电路和光电二极管的垂直集成 的图像传感器，以及制造所述图像传感器的方法。在一个实施方案中，图像传感器包括包括电路区域的半导体村底； 在半导体衬底上的包括多个金属互连和层间电介质的金属互连；在所述 层间电介质上的多个第一像素隔离层，每个所述第一像素隔离层凸出在 所述层间电介质的上表面上；和在第一像素隔离层之间的光接收部，所 述光接收部包括沿第一像素隔离层的侧壁的凸出部分。根据一个实施方案的制造图像传感器的方法包括在包括电路区域 的半导体衬底上形成包括多个金属互连和层间电介质的金属互连层；在所述层间电介质上形成多个第 一像素隔离层；在第 一像素隔离层之间形 成光接收部，所述光接收部包括沿第一像素隔离层的侧壁的凸出部分； 和在所述光接收部上形成笫一上电极。一个或多个实施方案的细节阐述在以下的附图和详细说明中。其它 的特征会从说明书、附图以及从权利要求中显而易见。附图说明图1~7是说明根据一个实施方案制造图像传感器的工艺的横截面图。具体实施方式以下，将参考附图详细说明图像传感器和其制造方法。在本专利技术中 使用上(on)或上方(over)时，当涉及层、区域、图案或结构 时，理解为所述层、区域、图案或结构可以直接在另一层或结构上，或 也可存在插入其间的层、区域、图案或结构。在本专利技术中使用，，下(under ) 或下方(below)时，当涉及层、区域、图案或结构的时候，理解 为所述层、区域、图案或结构可以直接在另一层或结构下，或也可存在 插入其间的层、区域、图案或结构。图7是根据一个实施方案在制造工艺阶段的图像传感器的横截面图。参考图7，图像传感器可包括半导体衬底100、金属互连层120、多 个第一^^素隔离层132、和光接收部(包括例如元件141、 151、 161)。 半导体衬底100包括具有晶体管(未显示)的电路区域(未显示)。金 属互连层120可包括布置在半导体衬底100上的多个金属互连122和层 间电介质121。第一像素隔离层132布置在层间电介质121上，并从层 间电介质121向上突出。所述光接收部与第一像素隔离层132之间的金 属互连122接触。根据一个实施方案，可由氧化物层或氮化物层形成第一像素隔离层132。因为光接收部垂直地堆叠在包括电路区域的半导体衬底100上，所以可改善光接收部的填充系数(fill factor)。通过使用第一像素隔离层 132由单元像素分隔光接收部，以抑制串扰和噪声的产生。光接收部可包括第一导电型导电层141、本征层151和第二导电型 导电层161。第一导电型导电层141可以布置在层间电介质121上，使得其连接 在第一像素隔离层132之间的金属互连122。本征层151可以布置在第 一导电型导电层141上。第二导电型导电层161可以布置在本征层151 上。第一上电极171可布置在第一像素隔离层132之间的第二导电型导 电层161上。第一上电极171可用作光接收部的硬掩模。第一上电极171 可以是具有高透光率和高电导率的透明电极。例如，第一上电极171可 以由氧化铟锡(ITO)或氧化镉锡(CTO)形成。参考图6和7，第二像素隔离层181可布置在包括第一像素隔离层 132和光接收部的半导体衬底100上。第二1象素隔离层181包括开口 185。 开口 185暴露出第 一上电极171的 一部分，但是包括第 一像素隔离层132 的单元像素的周边区域被覆盖。根据一个实施方案，可由氧化物层或氮化物层形成第二像素隔离层132。第二上电极175可布置在包括第二像素隔离层181和第一上电极 171的半导体衬底100上。第二上电极175可以是具有高透光率和高电 导率的透明电极。例如，第二上电极175可以由ITO或CTO形成。将参考图1~7描述根据一个实施方案的制造图像传感器的方法。参考图1,可在包括电路区域(未显示)的半导体衬底100上形成 包括多个金属互连122和层间电介质121的金属互连层120。在形成金属互连层120之前，可在半导体衬底100中形成器件隔离 层(未显示)，以限定有源区和场区。然后可形成电路区域(未显示)， 以在半导体衬底100上形成单元像素。在一个实施方案中，电路区域包 括转移晶体管、重置晶体管、激励晶体管(driver transistor )、和选择晶体管。电路区域与光电二极管(下文将描述)连接，以将接收的光转 换为电信号。包括多个金属互连122的金属互连层120形成在包括电路区域的半 导体衬底100上，以将电路区域连接到电源互连和信号互连，包括来自 光电二极管(光接收部)的。金属互连层120可包括形成在半导体衬底 100上的多个层。金属互连层120包括层间电介质121和穿过所述层间电介质121的 金属互连122。形成金属互连122用于单元像素。每个单元像素连接到 形成在半导体衬底100上的电路区域。金属互连122可以由不同的导电 物质形成，包括金属、合金、珪化物。例如，金属互连122可由铝、铜、 钴、或鴒形成。参考图2，在形成连接到半导体衬底100的电路区域的金属互连122 之后，可在层间电介质121上形成第一像素隔离层131。因此，使用第 一像素隔离层131根据单元像素分隔光接收部(下文将描述)。再次参照图1，可在金属互连层120上形成绝缘层130，以形成第 一像素隔离层131。例如，可以由氧化物层或氮化物层形成绝缘层130。可在绝缘层130上形成光刻胶图案(未显示)。通过使用光刻胶图 案作为蚀刻掩模蚀刻绝缘层130形成第一像素隔离层131，其突出在层 间电介质121的上表面之上。再次参照图2，在金属互连122之间的层间电介质121上形成第一 像素隔离层131，使得其不与金属互连122接触。对于每个单元像素， 在金属互连122之间形成各第一像素隔离层131。因此，使用第一像素 隔离层131根据单元像素分隔连接到金属互连122的光电二极管。形成在由第 一像素隔离层131限定的单元像素之内的光电二极管用 作光接收部，并可以覆盖第一像素隔离层131的侧壁。在一个实施方案中，在形成光电二极管之前，可在金属互连122上 形成光电二极管的下电极(未显示)。例如，下电极可以由金属如Cr、 Ti、 TiW、和Ta形成。当然，可以不形成下电极。可在其上形成有第一像素隔离层131的金属互连120上形成光电二 极管。形成在金属互连层120上的光电二极管接收从外部入射的光，以 将入射光电转换为电信号并存储转化的电信号。在所描述的实施方案 中，PIN二极管用作光电二极管。然而，实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：　　　　包括电路区域的半导体衬底；　　　　在所述半导体衬底上的包括金属互连和层间电介质的金属互连层；　　　　在所述层间电介质上的多个第一像素隔离层，每个所述第一像素隔离层突出在所述层间电介质的表面之上；和　　　　在所述第一像素隔离层之间并电连接到所述金属互连的光接收部，其中所述光接收部包括沿所述第一像素隔离层的侧壁的突出区域。

【技术特征摘要】
KR 2007-3-14 10-2007-00249171.一种图像传感器，包括包括电路区域的半导体衬底；在所述半导体衬底上的包括金属互连和层间电介质的金属互连层；在所述层间电介质上的多个第一像素隔离层，每个所述第一像素隔离层突出在所述层间电介质的表面之上；和在所述第一像素隔离层之间并电连接到所述金属互连的光接收部，其中所述光接收部包括沿所述第一像素隔离层的侧壁的突出区域。2. 根据权利要求l的图像传感器，其中所述光接收部包括 在所述侧壁上和在所述第 一《象素隔离层之间的第 一导电型导电层； 在上述第一导电型导电层上的本征层；和 在所述本征层上的第二导电型导电层。3. 根据权利要求2的图像传感器，其中所述光接收部的突出区域 包括所述第一导电型导电层、所述本征层、和所述第二导电型导电层的 一部分。4. 根据权利要求2的图像传感器，还包括在所述第二导电型导电 层上的第一上电极。5. 根据权利要求4的图像传感器，其中所述第一上电极的一部分突 出到所述光接收部的所述突出区域的高度。6. 根据权利要求2的图像传感器，其中所述光接收部包括P-I-N 二 极管或N-I-P 二极管。7. 根据权利要求1的图像传感器，其中所述光接收部包括I-P 二极管。8. 根据权利要求l的图像传感器，还包括在所述光接收部上的第 一上电极。9. 根据权利要求8的图像传感器，其中所述第一上电极的一部分突 出到所述光接收部的所述突出区域的高度。10. 根据权利要求8的图像传感器，还包括在所述第一像素隔离层 和所述光接收部上的多个第二像素隔离层，所述第二像素隔离层彼此分 隔，以选择性地暴露出所述第一上电极的区域。11. 根据权利要求10的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑规，
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]