图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术的实施例公开一种图像传感器及其制造方法。根据实施例，图像传感器可以包括第一衬底、光电二极管以及离子注入隔离层。根据实施例，包括金属互连件的电路可设置在第一衬底上方。可在接合到第一衬底的结晶半导体层中设置光电二极管，并且光电二极管电连接到金属互连件。在光电二极管中可设置离子注入隔离层。本发明专利技术可阻止因晶体缺陷而引起的暗电流，提高衬底之间的接合性和对准裕度，并且增强分辨率和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
图像传感器是一种将光图像转变成电信号的半导体器件。图像传感器可被划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS) 图像传感器(CIS)。CIS包括形成在单位像素中的光电二极管和MOS晶体管。CIS可通过以 切换的方式顺序地检测单位像素的电信号而获取图像。在CIS结构中，光电 二极管区可将光信号转换为电信号，晶体管可处理电信号。CMOS图像传感 器可包括形成在单位像素中的光电二极管和MOS晶体管，以顺序检测每个 单位像素的电信号，从而实现图像。光电二极管区和晶体管可以水平排列在 半导体衬底中。在根据现有技术的水平型CIS中，光电二极管和晶体管可以水平地、彼 此相邻地形成在衬底上和/或上方。因此，可能需要用于形成光电二极管的附 加区域。同样地，在现有技术的水平型CIS中，可能难以达到同时形成光电二极 管和晶体管的最佳优化工艺。也就是说，可能需要浅结(shallow junction) 来满足快速晶体管工艺中的低薄层电阻(low sheet resistance)，但是这种浅 结不一定适合光电二极管。此外，在现有技术的水平型CIS中，可在图像传感器上添加额外的片上 功能。因此，可能需要增加单位像素的尺寸以保持图像传感器的灵敏度，或 者需要减小光电二极管的面积以保持像素尺寸。但是，如果像素尺寸增加， 图像传感器的分辨率就可能降低。如果光电二极管的面积减小，图像传感器 的灵敏度就可能变差。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种，其可提供垂直集成 的电路和光电二极管。本专利技术的实施例涉及一种， 其可在具有结晶结构的垂直型光电二极管中阻止暗电流。实施例涉及一种，其可实现垂直型光电二极管，这可以提高衬底间的接合性(bondability)和对准裕度(alignment margin)。 实施例涉及一种，其可增强分辨率和灵敏度。实施例涉及一种，其可实现垂直型光电二极 管，这可以阻止在光电二极管中产生缺陷。根据实施例， 一种图像传感器可以包括至少一个如下结构可在第 一衬底上和/或上方形成的包括金属互连件的电路。位于接合到第一衬底 的结晶半导体层中的光电二极管，其中光电二极管可电连接到金属互连 件。位于光电二极管中的离子注入隔离层。根据实施例， 一种的图像传感的器制造方法可以包括至少一个如下步 骤可在第一衬底上和/或上方形成包括金属互连件的电路。在第二衬底的结 晶半导体层中形成光电二极管。在光电二极管中形成离子注入隔离层。将第 一与第二衬底彼此接合，这样可将光电二极管连接到金属互连件。去除第二 衬底的下部以暴露光电二极管。本专利技术提供了一种垂直集成的电路和光电二极管，可阻止因晶体缺 陷而引起的暗电流，提高衬底之间的接合性和对准裕度，并且增强分辨 率和灵敏度。附图说明示例性图1至图8示出根据本专利技术实施例的。 具体实施例方式以下将参考附图描述根据实施例的。 示例性图1是根据实施例的图像传感器的剖视图。参考示例性图1，图 像传感器包括第一衬底100，在第一衬底上和/或上方可形成包括金属互连件 的电路。根据实施例，光电二极管210可设置在结晶半导体层中，其可接合到第一衬底100，并可电连接到金属互连件。可在光电二极管210中设置离 子注入隔离层220。根据实施例，光电二极管210可包括第二导电类型导电层212和第一导 电类型导电层214，其中第二导电类型导电层212位于结晶半导体层中，而 第一导电类型导电层214位于第二导电类型导电层212上和/或上方。根据实 施例，通过实现垂直型光电二极管，其中光电二极管可设置在电路上方，可 最小化或阻止光电二极管中的缺陷。根据实施例，光电二极管210可形成在 结晶半导体层中。根据实施例，离子注入层220可包括第二导电类型第二离子注入隔离层 220b，第二导电类型第二离子注入隔离层220b可设置在光电二极管210的 像素之间的界面处。根据实施例，离子注入隔离层220可包括第二导电类型 第一离子注入隔离层220a，第二导电类型第一离子注入隔离层220a可设置 在第一导电类型导电层214下和/或下方。根据实施例，光电二极管210 (可用n型杂质来轻掺杂)的恻面和/或底 部可使用离子注入隔离层绝缘。这样可达到像素至像素的隔离。根据实施例， 离子注入隔离层可为P0层220。根据实施例，可使用离子注入隔离层220， 而不是使用现有技术的浅沟槽隔离(STI)工艺。根据实施例，可能因在蚀 刻工艺期间产生的晶体缺陷而引起的暗电流可以被最小化。根据实施例，图像传感器可进一步包括位于光电二极管210下的第二电 介质260和位于第二电介质260中的金属焊盘270。根据实施例，在实现垂 直型光电二极管的图像传感器的制造中，在形成电介质260和金属焊盘270 后，可接合衬底。这样能够提高衬底之间的接合性和对准裕度。以下将参考示例性图2至图8描述根据实施例的图像传感器制造方法。 参考示例性图2，光电二极管210可形成在第二衬底200的结晶半导体层中。 根据实施例，由于光电二极管210可形成在结晶半导体层中，所以能够最小 化或阻止光电二极管内的缺陷。根据实施例，可通过外延生长法形成第二衬底200。根据实施例，可将 氢离子注入到第二衬底200与结晶半导体层间的界面处。这样可形成氢离子 注入层。根据实施例，可在注入杂质离子以形成光电二极管210后，注入氢 离子。根据实施例，可将杂质离子注入到结晶半导体层中。这样可形成光电二极管210。根据实施例，第二导电类型导电层212可形成在结晶半导体层的 下部。第二导电类型导电层212可为高浓度P型导电层。根据实施例，高浓 度P型导电层212可形成在结晶半导体层的下部。根据实施例，这可以在不 需要掩模的条件下，通过在第二衬底200的整个表面上和/或上方执行第一毯 覆式(blanket)离子注入而完成。根据实施例，第二导电类型导电层212可 形成在结深小于大约0.5|im处。根据实施例，第一导电类型导电层214可形成在第二导电类型导电层212 上和/或上方，例如在不需要掩模的条件下，通过在第二衬底200的整个表面 上和/或上方执行第二毯覆式离子注入而形成。根据实施例，第一导电类型导 电层214可为低浓度N型导电层。根据实施例，低浓度第一导电类型导电层 214可形成在范围为从大约l.OMm到大约2.0,的结深处。根据实施例，图像传感器的制造方法还可包括在第一导电类型导电层 214上和/或上方形成第二导电类型第一离子注入隔离层220a。根据实施例， 可在不需要掩模的条件下执行离子注入，可形成第二导电类型第一离子注入 隔离层220a。根据实施例，这可为第一P0层220a。参考示例性图3，第二导电类型第二离子注入隔离层220b可形成在光电 二极管210的像素之间的界面处。根据实施例，可使用光刻 (photolithographic)工艺与离子注入工艺，在像素之间的界面处形成第二 P0层220b。第二P0层220b可用作N—层214的像素至像素间的隔离件，也 可用于地线连接，其中N-层214可为用作光电二极管的第一导电类型导电层 214。参考示例性图4，可选择性地形成高浓度第一导电类型离子注入区230。 根据实施例，第一导电类型导电层214可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：　衬底；　电路，位于所述衬底上方，所述电路包括金属互连件；　光电二极管，位于与所述衬底接合的结晶半导体层中，所述光电二极管与所述金属互连件电连接；以及　离子注入隔离层，位于所述光电二极管中。

【技术特征摘要】
KR 2007-12-28 10-2007-01397491. 一种器件，包括衬底；电路，位于所述衬底上方，所述电路包括金属互连件；光电二极管，位于与所述衬底接合的结晶半导体层中，所述光电二极管与所述金属互连件电连接；以及离子注入隔离层，位于所述光电二极管中。2. 根据权利要求1所述的器件，其中所述光电二极管包括 第二导电类型导电层，位于所述结晶半导体层中；以及 第一导电类型导电层，位于所述第二导电类型导电层上方。3. 根据权利要求2所述的器件，其中所述第二导电类型导电层形成在结 深小于约0.5ixm处。4. 根据权利要求2所述的器件，其中所述第一导电类型导电层形成 在范围为约l.Oprni到2.0jim的结深处。5. 根据权利要求2所述的器件，其中所述离子注入隔离层包括位于所述 光电二极管的像素之间的界面处的第二导电类型第一离子注入隔离层。6. 根据权利要求5所述的器件，其中所述离子注入隔离层包括位于所述 第一导电类型导电层下方的第二导电类型第二离子注入隔离层。7. 根据权利要求2所述的器件，其中所述离子注入隔离层形成在所述光电二极管的侧面和所述光电二极管的底部至少之一的上方。8. 根据权利要求2所述的器件，其中所述离子注入隔离层包括PO层。9. 根据权利要求1所述的器件，包括电介质，位于所述光电二极管与所述金属互连件之间；以及 金属焊盘，位于所述电介质中。10. —种方法，包括如下步骤 提供第一衬底；在所述第一衬底上方形成包括金属互连件的电路；在第二衬底的结晶半导体层中形成光电二极管；在所述光电二极管中形成离子注入隔离层；将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈喜成，
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]