图像传感器及其制造方法技术

提供了图像传感器及其制造方法。该图像传感器包括读出电路、互连件、接触插塞和图像感测器件。读出电路形成在第一衬底中。互连件在第一衬底上方电连接至读出电路。接触插塞形成在互连件上方，在其上侧的区域处包括绝缘层。图像感测器件形成在接触插塞上。

【技术实现步骤摘要】

4^>开涉及图像传感器以及用于制造该图像传感器的方法.
技术介绍
困像传感器是用于将光信号转换为电信号的半导体器件。图像传感器可以被分为电荷耦合器件(CCD )图像传感器和互3hir属氧化物(CMOS ) 图像传感器(CIS)。在图像传感器的制作过程中，可以使用离子注入在衬底中形成光电二 极管，由于为了增加像素数量而不增加芯片尺寸的目的而使光电二极管的 尺寸变小，所以光接收部的面积也随之减小，从而导致图像质量的下降。此外，由于堆叠高度没有像光接收部的面积减小一样减小那么多，所 以入射到光接收部的光子的数量也由于被称作艾里斑(Airy disk)的光的 ^f射而减少。作为克服这种P艮制的可选办法，已经试图使用非晶硅(Si)来形成光 电二极管，或者使用诸如晶片间结合(wafer-to-wafer bonding)的方法来 在硅(Si)衬底中形成读出电路，并在读出电路上和/或上方形成光电4 管(称为三维(3D)图4象传感器).在相关技术中，在3D图像传感器的制造过程中通过金属线来连接光 电二极管和读出电路.在光电二极管和读出电路结合之前在金属线上方形 成鴒插塞(W插塞)。因此，与光电4管的结合面积由于在鴒CMP处 理中生成的CMP凹陷而减小，这导致结合效率的劣化.因此，存在由于 读出电路的金属线和光电二极管之间的较差接触而对获取欧姆接触的限 制。此夕卜，在相关技术中，存在对包M出电路的下衬底的接触插塞与光 电二极管的金属之间的较差结合强度的限制。由于在相关技术中的转移晶体管两側的源极和漏极被重掺杂有N型 杂质，所以发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低，并且会产生图像误差。此外，由于光电荷不容易在光电二极管与 读出电洛之间移动，所以生成暗电流和/或降低了饱和度和灵敏度。
技术实现思路
实施例提供了 一种，该图像传感器能够通过减少图像感测器件与互连件(interconnection)的接触插塞之间的接触面 凹陷来获得互连件和图像感测器件之间的欧姆接触。另一实施例提供了一种，该图像传感器能够 增加下衬底的接触插塞与上衬底的图像感测器件之间的结合强度。实施例还提供了一种，其中，不会发生电荷 共享同时增加填充因数.实施例还提供了一种， 该图像传感器能够通过在光电二极管与读出电漆之间形成光电荷的平滑 转移路径来使暗电流源最小并抑制饱和度的降低和灵氣变的劣化。在一个实施例中，图像传感器包括读出电路，在第一衬底中；互连 件，在第一衬底上方电连接至读出电路；接触插塞，在互连件上方，在其 上侧中部分地包括绝缘层；以及图傳"感测器件，在接触插塞上方。在另一个实施例中，图傳>降感器的制造方法包括在第一衬底中形成 读出电路；在第一衬底上方形成连接至读出电路的互连件；在互连件上方 形成在其上部中部分地包括绝缘层的接触插塞；以及在接触插塞上方形成 图像感测器件。在以下的附图和描述中阐述一个或多个实施例的细节。其他特征将根 据描述和附图以及权利要求而变得清楚。附图说明图l是示出根据实施例的图像传感器的截面图。图2至图8是示出根据第一实施例的困像传感器的制造方法的截面图。图9是示出根据第二实施例的图像传感器的示图.具体实施方式以下，将参照附图描述。在实施例的描述中，应该理解，当提到层(或膜)在另 一层或衬底"上" 时，其可以直接在另一层或衬底上，或者可以存在中间插入层。此外，应 该理解，当提到层在另一层"下方"时，其可以直接在另一层的下方，并 且也可以存在一个或多个中间插入层。此外，还应该理解，当提到层在两 层"之间"时，可以在这两层之间仅有该层，或者还可以存在一个或多个 中间插入层。图l是示出根据实施例的图像传感器的截面图，在示出的实施例中，第一衬底100其上设置有图像感测器件210。图^象感测器件210经由互连 件150和在图像感测器件210与互连件150之间的接触插塞170电连接到 在第一衬底中的读取电路，其中接触插塞170在该接触插塞170的上侧部 中部分地包括绝缘层l卯。图2B示出了根据第一实施例的第一衬底的详 细示图。根据实施例，图像传感器可包括读出电路120，设置在笫一衬底100 中；互连件150,设置在第一衬底100上方，电连接至读出电路120;接 触插塞170，在其上侧中部分地包括绝缘层l卯，并设置在互连件150上 方；以及图像感测器件210，设置在接触插塞170上方。图像感测器件210可以是光电二极管，但不限于此，而是可以是光门 (photogate)，或者是光电^L管和光门的组合。实施例包括以晶体半导 体层形成的图^f象感测器件210作为实例。然而，实施例不限于于此，可以 包括以非晶半导体层形成的光电二极管。在图1中未进行解释的参考标号将参照以下示出图像传感器的制造 方法的附图进行描述。在根据实施例的中，以金属镶嵌 (damascene)形式设置用于处于上部的图像感测器件与处于下部的读出 电漆t间的连接的互连件的接触插塞。这里，接触插:g^面中的区域被回 蚀(etchback)并填充有绝缘层，从而减少了插塞的平面化处理中的凹陷现象。因此，由于结合效率的提高而可以获得互连件和图^测器件之间 的欧姆接触。在实施例中，可以通过在下衬底的接触插塞的部分表面处包括绝缘层 来增加接触插塞和图像感测器件之间的结合强度.在实施例中，可以将图像传感器设计为在转移晶体管(Tx)的源极 和漏极之间提供电位差，从而能够进行光电荷的完全倾卸(full dumping )。 在实施例中，在光电二极管和读出电3ML间形成电荷连接区域，以创建光 电荷的平滑转移路径，从而使暗电流源最小并抑制饱和度的降低和灵敏度 的劣化.以下，将参照图2至图8描述根据第一实施例的图像传感器的制造方法。参照图2A，可制备具有连接到读出电路的互连件150的第一衬底 100.如图2B所示，制备包括互连件150和读出电路120的第一衬底100。 图2B是示出具有互连件150和读出电路120的笫一衬底的详细示图。以 下，将参照图2B进行详细描述，参照图2B,制备形成有互连件150和读出电路120的第一衬底100。 例如，通过在第一衬底100中形成器件分离层110来限定有源区。在有源 区中形成包括晶体管的读出电路120。例如，读出电路120可包括转移晶 体管(Tx) 121、复位晶体管(Rx) 123、驱动晶体管(Dx) 125和选择 晶体管(Sx) 127.此后，可以形成浮动扩散区(FD) 131以及包括用于 每个晶体管的源^L/漏极区133、 135和137的离子注入区130。在第一衬底100中形成读出电路120可包括在第一衬底100中形成 电结区140，以及形成在电结区140的上部处连接至互连件的第一传导连 接区147。例如，电结区140可以是PN结140，但不限于此。例如，电结区140 可包括形成在第二类型传导阱141或第二传导类型外延层上的第一传导 类型离子注入143,以及形成在第一传导类型离子注入143上的第二传导类型离子注入层145。例如，PN结140可以是P0 (145 ) /N- (143 ) /P-(141)结，但不限于此。第一衬底100可以是第二传导类型衬底，但不 限于此。在实施例中，可以将图像传感器设计为在转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：　读出电路，在第一衬底中；　互连件，在所述第一衬底上方电连接至所述读出电路；　接触插塞，在所述互连件上方，在其上侧中部分地包括绝缘层；以及　图像感测器件，在所述接触插塞上方。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任劤爀，
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]