图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及图像传感器及其制造方法。其中，一种装置，能够有效地在高温下工作，其包括ＣＭＯＳ图像传感器、形成于所述ＣＭＯＳ图像传感器下方用于选择性冷却所述图像传感器的热电半导体和形成于所述热电半导体下方的散热器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器。
技术介绍
图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器分为电荷耦合器件(CCD)和互补型金属氧化物硅(CMOS)图像传感器(CIS)。 注意到CCD具有复杂的驱动过程和过量的能耗。由于其需要多个光刻步 骤，所以CCD具有复杂的制造工艺。因此，己经提出使用CIS以克服CCD 的缺点。CIS可包括在每个单位像素中的光电二极管和金属氧化物硅(MOS)晶 体管，从而以切换方式顺序检测各个单位像素的电信号，从而实现图像。CIS 还可包括光电二极管区域和晶体管区域。光电二极管区域用于接收光学信号并 将光学信号转换成能够被晶体管区域处理的电信号。虽然CIS能克服CCD的 缺点，但是其具有诸如由暗电流而产生的噪声的缺点。与漏电流类似，暗电流 趋于根据温度的增加而快速地产生。
技术实现思路
本实施方式涉及能防止由于温度升高而引起的暗电流的图像传感器及其 制造方法。实施方式涉及包括以下至少其中之一的图像传感器互补型金属氧化物半 导体图像传感器；冷却器件，形成于所述互补型金属氧化物半导体图像传感器 之下，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及散热器， 形成于所述冷却器件下方。实施方式涉及用于制造图像传感器的方法，该方法包括以下步骤其中至少 之一形成互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述互补型金属氧化物半 导体图像传感器下方形成直流、PN结热电器件，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及在所述直流、PN结热电器件下方形成冷 却装置。实施方式涉及包括以下至少其中之一的图像传感器CMOS图像传感器； 热电半导体，形成于所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之下，用于选择性冷却所述CMOS图像传感器，所述热电半导体包括在上传导层和下传导层 之间延伸的多个N-型传导层和多个P-型传导层，以及夹在各个N-型传导层和 各个P-型传导层之间的绝缘层，其中上传导层和下传导层电连接所述N-型传 导层与所述P-型传导层；散热器，形成于所述热电半导体下方；以及感应机 构，用于感应并控制所述热电半导体、所述CMOS图像传感器和所述散热器 的至少其中之一的温度。附图说明图1示例性示出了根据实施方式的图像传感器；以及图2至12示例性示出了根据实施方式制造图像传感器的方法。具体实施方式在以下文中，将参照附图详细描述根据实施方式的图像传感器及其制造 方法。在说明书中，应当理解，当层(或膜)称为在另一层或基板之上时， 其可以直接位于另一层或基板之上，或者也可以在它们之间存在中间层。另外， 应当理解，当层称为在另一层之下时，其可以直接位于另一层之下，也可 以在它们之间存在一个或多个中间层。另外，还应当理解，当层称为在两个层 中间时，其可以是两个层中间的唯一层，或者也可以在该两上层之间还存 在一个或多个中间层。如在实施例图1中所示，根据实施方式的图像传感器包括互补型金属氧 化物半导体(CMOS)图像传感器200、形成于CMOS图像传感器200之下的 冷却器件100，和形成于冷却器件100之下的冷却装置300，诸如散热器。冷却器件IOO可形成为热电半导体，诸如直流PN结热电半导体。如果冷 却器件100形成为热电半导体，则该热电半导体100可包括形成于相同平面上 的第一传导型传导层142和第二传导型传导层144，夹在第一传导型传导层142 和第二传导型传导层144之间的分隔层150，电连接第一传导型传导层142和第二传导型传导层144的下传导层130和上传导层135。分隔层150可以由电绝缘材料组成。虽然第一传导型传导层142和第二 传导型传导层144可以分别形成为N-型传导层和P-型传导层，但是他们不限 于此并且可由不同的材料组成。根据实施方式的图像传感器还可包括用于感应并控制冷却器件100、 CMOS图像传感器200和冷却装置300的温度的控制器。而且，通过包括诸如 水的冷却液的流动以及使用冷却盘等，冷却装置300可执行冷却功能。从CMOS图像传感器200吸收热量的载体电子可以通过从P型传导层144 移动到N型传导层142并且通过将热量暴露至冷却装置300来冷却图像传感 器200，其中冷却装置300将热量从CMOS图像传感器200传递走。电源(V) 为载体电子提供能量以移过热电半导体100。因此，根据实施方式的CMOS图像传感器通过使用热电半导体将CMOS 图像传感器冷却至适当的温度甚至能够在高温下工作。同样，感应品质可通过 由于该CMOS图像传感器使用热电半导体而防止产生暗电流的能力提高放大 容量而增强。图2至图8是根据本专利技术的第一实施方式的图像传感器的制造工艺。如在示例性图2至图8中所示，根据实施方式制造图像传感器的方法可 包括形成CMOS图像传感器200，在CMOS图像传感器200之下形成冷却器 件100，以及然后在冷却器件100之下形成冷却装置300。在CMOS图像传感器200之下形成冷却器件100的步骤包括在CMOS图 像传感器200之下形成热电半导体。冷却器件100形成为直流PN结热电半导 体。形成为该热电半导体的冷却器件100是通过将N-型或P-型离子注入到P-型传导层或N-型传导层中而形成的。如在示例性图2中所示，第一绝缘体120形成于基板105上方。第一绝 缘体120通过氧化基板105而在基板105上方形成为硅绝缘体。第一绝缘体 120为电绝缘体和/或热传导层。然后第一热传导层130和本征层140顺序地形 成于第一绝缘体120上方。在没有任何N-型杂质或P-型杂质的情况下，形成 本征层140。如在示例性图3中所示，通过选择性蚀刻本征层140形成暴露第一导电 层130的最上表面的第一沟槽Tl 。第一沟槽Tl通过在第一导电层130和本征层140之间具有高选择性的蚀刻工艺而形成。然后，通过选择性蚀刻本征层140和第一导电层130形成暴露第一绝缘 体120的最上表面的成对的第二沟槽T2。第二沟槽T2是通过使用在第一导电 层130和本征层140之间具有低选择性的干刻工艺而形成的。然后通过分别填充第一沟槽Tl和第二沟槽T2形成包括成对的第一分隔 层151和第二分隔层152的分隔层150。分隔层150由电绝缘材料形成。如在示例性图4中所示，通过注入第一传导离子在本征层140的区域中 形成成对的第一传导型传导层142。例如，第一传导型传导层142是通过使用 成对的第一光刻胶162作为注入掩模注入第一传导离子而形成的。第一光刻胶 162通过在分隔层150和本征层140的第一区域上方延伸以及还在分隔层150 和本征层140的第二区域的上方延伸而形成。第一传导型传导层142形成为 N-型传导层。如在示例性的图5中所示，在去除第一光刻胶162之后，然后通过注入 第二传导离子在本征层140的剩余区域中形成成对的第二传导型传导层144。 例如，第二传导型传导层144是通过使用成对的第二光刻胶164作为注入掩模 注入第二传导离子而形成。第二光刻胶164是通过在第一传导型传导层142 其中之一和分隔层150上方延伸以及还在分隔层150和第一传导型传导层142 中另一个上方延伸而形成。第二传导型传导层144形成为P-型传导层。因此，对于该工艺，分隔层150夹在第一传导型传导层142和第二传导 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：　　　　互补型金属氧化物半导体图像传感器；　　　　冷却器件，形成于所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之下，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及　　　　散热器，形成于所述冷却器件下方。

【技术特征摘要】
KR 2007-3-14 10-2007-00249061、一种装置，包括互补型金属氧化物半导体图像传感器；冷却器件，形成于所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之下，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器；以及散热器，形成于所述冷却器件下方。2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却器件包含直流、 PN结热电半导体。3、 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述直流、PN结热电半导 体包含由第一传导型材料组成的第一传导层，邻近所述第一传导层并且由第二传 导型材料组成的第二传导层，邻近所述第二传导层并且由所述第一传导型材料 组成的第三传导层，以及邻近所述第三传导层并且由所述第二传导型材料组成 的第四传导层；夹在邻近的传导层之间的分隔层；以及电连接所述传导层的下传导层。4、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一传导型材料包含 N-型材料，以及所述第二传导型材料包含P-型材料。5、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包含上传导层，设置在所述第一、第二、第三和第四传导层上方并与所述第一、 第二、第三和第四传导层接触，其中所述下传导层设置在所述第一、第二、第三和第四传导层下方并与所 述第一、第二、第三和第四传导层接触。6、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述上传导层包含 第一上传导层，设置在所述第一和第二传导层上方并与所述第一和第二传导层接触；以及第二上传导层，设置在所述第三和第四传导层上方并与所述第三和第四传 导层接触。7、 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述下传导层包含第一下传导层，设置在所述第一传导型下方并与所述第一传导层接触； 第二下传导层，设置在所述第二和第三传导层下方并与所述第二和第三传 导层接触；以及第三下传导层，设置在所述第四传导层下方并与所述第四传导层接触。8、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，进一歩包含 下绝缘体层，设置在所述下传导层和所述散热器之间；以及 上绝缘体层，设置在所述上传导层和所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之间，其中所述上绝缘体层设置在所述第二和第三传导层以及第一和第二上传 导层上方并且与所述第二和第三传导层以及第一和第二上传导层接触。9、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，进一步包含热吸收板，设 置在所述上绝缘体层和所述互补型金属氧化物半导体图像传感器之间。10、 一种方法，包含 形成互补型金属氧化物半导体图像传感器；在所述互补型金属氧化物半导体图像传感器下方形成直流、PN结热电器 件，用于选择性冷却所述互补型金属氧化物半导体图像传感器； 在所述直流、PN结热电器件下方形成冷却装置。11、 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述直流、PN结热 电器件的步骤包含在基板上方形成下绝缘层；在所述下绝缘层上方顺序形成下传导层和本征层；蚀刻所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩昌勋，
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]