图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术实施方案提供一种图像传感器及其制造方法。图像传感器包括读出电路、层间电介质、互连和图像感测器件。所述互连包括下部阻挡金属和在下部阻挡金属之下形成的氮化物阻挡物。穿过氮化物阻挡物，形成电连接下部阻挡金属至下部互连的接触塞阻挡物。

【技术实现步骤摘要】

^/>开内容涉及图像传感器和其制造方法。背景冲支术图像传感器是用于将光学图像转化为电信号的半导体器件。图像传感器可大致分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互#^属氧化物半导体(CMOS )图像传感器(CIS )。在图像传感器的制造过程中，可以使用离子注入在衬底中形成光电二极管。由于光电二极管尺寸减小以4更增加像素数目而不增加芯片尺寸，因此光接收部分的面积也减小，由此导致图像质量降低。而且，由于堆叠高度的减小与光接收部分的面积的减小的程度不一样，所以由被称为艾里斑(Airy disk)的光衍射导致/^射至光接收部分的光子数目也减少。作为克服该限制的替代方案，已经尝试使用非晶硅(Si)形成光电二极管或使用诸如晶片-至-晶片^的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路以及在所述读出电路上和/或上方形成光电二极管(称为三维(3D)图像传感器，，)。光电二极管通过金属互连与读出电路连接。在相关技术中，光电二极管和读出电路通过金属线进行连接。金属线通常包括阻挡金属以防止金属腐蚀。例如，当阻挡金属包含Ti/TiN结构时，下部阻挡金属的Ti没有完全地发生反应并作为钛而余留。然而，余留的Ti可扩散^金属间电^h质(IMD),使得扩散的Ti变为暗电流源。此外，由于在转移晶体管两侧的源极和漏极二者通常是用N-型杂质高度掺杂的，所以发生电荷共享现象(sharing phenomenon),当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可产生图像误差。而且，由于光电荷在光电二极管和读出电漆t间不易于移动，所以产生暗电流和/或降低饱和度以及灵敏度.
技术实现思路
本专利技术实施方案提供一种，所述图像传感器通过阻挡Ti扩散可抑制由扩散的Ti所产生的暗电流。本专利技术实施方案还提供一种，所述图4象传感器中不发生电荷共享同时增加填充因子(fill factor )。 一些实施方案还提供一种图4象传感器及其制造方法，所述图像传感器通过在光电二极管和读出电漆t间形成光电荷的平滑传输途径，可最小化暗电流源和抑制饱和度减小以及灵敏度降低。根据一个实施方案，提供一种图像传感器，包括第一衬底上的读出电路；第一衬底上的层间电介质；在层间电介质中并电连接至读出电路的互连；和在互连上并通过互连电连接至读出电路的图像感测器件，其中所述互连包括下部阻挡金属和在下部阻挡金属之下形成的氮化物阻挡物。而且，根据一个实施方案，4C供一种制造图〗象传感器的方法，包括在第一衬底上形成读出电路；在第一衬底上形成层间电介质；在层间电介质中形成电连接至读出电路的互连；和在互连上形成通过互连电连接至读出电路的图4象感测器件，其中形成所述互连包括形成氮化物阻挡物；和在氮化物阻挡物上形成下部阻挡金属。附图说明图l是根据一个实施方案的图像传感器的截面图。图2至5是说明根据第一实施方案制造图像传感器的方法的视图。图6是根据另一个实施方案的图像传感器的截面图。具体实施例方式以下，将参考附图详细说明图像传感器和其制造方法。在实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)称为在另一层或衬底上时，其可直接在所述另一层或村底上，或者也可存在中间层。此外，应理解，当层被称为在另一层下，，时，其可以直接在所述另一层下，或者也可存在一个或多个中间层。另外，也应理解，当层被称为在两层之间时，其可以是在所述两层之间仅有的层，或也可存在一个或多个中间层。图1是根据一个实施方案的图像传感器的截面图。图2显示根据第一实施方案的衬底100和层间电介质160的详图。参考图l和2，根据第一实施方案的图像传感器包括在第一衬底100上的读出电路120;在第一衬底100上的层间电^^质160;在层间电^h质160中并电连接至读出电路120的互连150;在互连150上并通过互连150电连接至读出电路120的图像感测器件210。如图1所示，互连150可包括下部阻挡金属(层153p、 153q);和在下部阻挡金属(层153p、 153q )下形成的氮化物阻挡物153n。虽然图l显示第三金属153，但是实施方案不限于此。例如，氮化物阻挡物可形成在用于互连的每一层金属(例如，第一金属151、第二金属152和第三金属153)的下部阻挡金属之下。图像感测器件210可为光电二极管。然而，本专利技术实施方案不限于此。例如，图像感测器件210可为光栅或者光电二极管和光栅的组合。实施方案包括形成在晶体半导体层中的光电二极管作为一个实例(但是不限于此)，包括形成在非晶半导体层中的光电二极管.以下将参考说明制造图像传感器的方法的附图，描述图1中未说明的附图标记。以下，将参考图2~5描述根据第一实施方案制造图像传感器的方法。如图2所示，制备包括互连150和读出电路120的第一衬底100。通过在第 一衬底100中形成器件隔离层110限定有源区。读出电路120在有源区上形成并可包括转移晶体管(Tx) 121、重置晶体管(Rx) 123、驱动晶体管(Dx) 125和选择晶体管(Sx) 127。对于每个晶体管，可形成包括浮置扩散区域(FD) 131以及源;fel/漏极区133、 135和137的离子注入区域130。在一个实施方案中，可加入噪声排除电路(未显示)以改善灵敏度.在第一衬底100上形成读出电路120可包括在第一衬底100上形成电结区140和在电结区140的上部形成连接至互连150的第一导电型连接147。例如，电结区140可以是P-N结140,但是不限于此。例如，电结区140可包括在第二导电型阱141或第二导电型外延层上形成的第一导电型离子注入区域143、以及在第一导电型离子注入区域143上形成的第二导电型离子注入层145。例如，参考图2， P-N结140可以是P0(145)/N-(143)/P-(141)结，但是实施方案不限于此。此外，第一衬底100可以是笫二导电型，但是实施方案不限于此。根据一个实施方案，器件设计为在转移晶体管(Tx)的源极和漏极之间提供电位差，由此使得光电荷能够完全转储(dumping).因此，在光电二极管中产生的光电荷转储至浮置扩散区域，由此提高输出图像灵敏度。即，参考图2,在包含读出电路120的第一衬底100中形成电结区140，以提供转移晶体管(Tx) 121的源极和漏极之间的电位差，由此实现光电荷的完全转储。以下，将详细地描述根据一个实施方案的光电荷的转储结构。在一个实施方案中，和具有N+结的浮置扩散(FD)131节点不同，电结区140的P/N/P结140在预定电压下被截止(夹断)而没有向其完全地转移施加的电压。该电压被称作钉扎电压(pinning voltage )。钉扎电压取决于P0(145)和N-(143)摻杂浓度。特别地，在光电二极管210中产生的电子转移至PNP结140，并且当转移晶体管(Tx) 121导通时它们转移至浮置扩散(FD) 131节点以转化为电压。P0/N-yT-结140的最大电压变为钉扎电压，FD 131节点的最大电压变为Vdd-VtbR因此，由于Tx 131的源极和漏极之间的电位差，没有电荷共享，在5、片上的光电二极管210中产生的电子可完全转储至FD 131节点。即，才艮据该实施方案，在第一衬底100的硅衬底(Si-Sub)中形成 0/]\-/ -阱结而不是N十/P-阱结。其原因是，在四晶体管有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：　在第一衬底上的读出电路；　在所述第一衬底上的层间电介质；　在所述层间电介质中并电连接至所述读出电路的互连；和　在所述互连上并通过所述互连电连接至所述读出电路的图像感测器件，　其中所述互连 包括：　下部阻挡金属；和　在所述下部阻挡金属之下形成的氮化物阻挡物。

【技术特征摘要】
KR 2008-9-11 10-2008-00896861.一种图像传感器，包括在第一衬底上的读出电路；在所述第一衬底上的层间电介质；在所述层间电介质中并电连接至所述读出电路的互连；和在所述互连上并通过所述互连电连接至所述读出电路的图像感测器件，其中所述互连包括下部阻挡金属；和在所述下部阻挡金属之下形成的氮化物阻挡物。2. 根据权利要求l所述的图像传感器，其中所述互连还包括 穿过所述氮化物阻挡物的接触塞； 在所述下部阻挡金属上的金属层；和 在所述金属层上的上部阻挡金属。3. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述下部阻挡金属形成在所 述接触塞和所述氮化物阻挡物上并与所述接触塞和所述氮化物阻挡物接4. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括在所述第一衬底中并电连 接所述互连至所述读出电路的电结区。5. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述读出电路在晶体管的源 极和漏极之间具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪志勋，
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]