图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种图像传感器及其制造方法。所述图像传感器包括读出电路、第一图像传感装置、互连结构和第二图像传感装置。读出电路布置在第一基片中。第一图像传感装置布置在第一基片的读出电路的一侧。互连结构布置在第一基片的上方，并且电连接到读出电路。第二图像传感装置布置在互连结构的上方。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种。
技术介绍
图像传感器是一种用于将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器可以粗略地分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。 在图像传感器的制作过程中，可以采用离子注入在基片中形成光电二极管。为了增加像素数目而不增加芯片尺寸，光电二极管的尺寸减小，因此光接收部分的面积也减小，从而导致图像质量的下降。 而且，由于堆叠高度的减小没有光接收部分的面积的减小那么多，入射到光接收部分的光子的数目也因为称作艾里斑的光的衍射而减少。 作为克服该限制的一种替选，已经进行了如下尝试(称为三维(3D)图像传感器)采用非晶硅(Si)形成光电二极管，或者采用诸如晶片到晶片键合之类的方法在硅(Si)基片上形成读出电路并且在该读出电路上和/或上方形成光电二极管。该光电二极管通过金属互连结构与读出电路相连。 尽管随着CIS的应用扩展到机动车传感器以及移动电话而对具有宽动态范围能够同时表示亮光和暗光的CIS的需求增加，但缺乏能够满足该要求的产品。 此外，由于在相关技术中转移晶体管的源极和漏极两者均是N型杂质重掺杂的，出现了电荷共享现象。当出现电荷共享现象时，输出图像的灵敏度降低并且可能产生图像错误。而且，因为光电荷不容易在光电二极管和读出电路之间移动，产生暗电流并且/或者降低饱和度和灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种具有宽动态范围的，采用3D图像传感器来提高填充因子，并且在晶片的上部形成高灵敏度传感器，在该晶片的下部形成低灵敏度传感器。 本专利技术的实施例也提供了一种在提高填充因子时不出现电荷共享的。 本专利技术的实施例还提供了一种能够最小化暗电流源且通过形成光电二极管和读出电路之间光电荷的平滑转移路径来抑制饱和度下降和灵敏度损失的。 在一个实施例中，一种图像传感器包括读出电路，其在第一基片中；第一图像传感装置，其在所述第一基片的读出电路的一侧；互连结构，其在所述第一基片的上方并且电连接到所述读出电路；以及第二图像传感装置，在所述互连结构的上方。 在另一个实施例中，一种用于制造图像传感器的方法包括在第一基片中形成读出电路；在所述第一基片的读出电路的一侧形成第一图像传感装置；形成在所述第一基片 的上方并且电连接到所述读出电路的互连结构；以及在所述互连结构的上方形成第二图像 传感装置。 —个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中给出。从下面的描述和附图以及 权利要求中其他特征将是显而易见的。附图说明 图1是根据第一实施例的图像传感器的剖面图。 图2是根据一个实施例的图像传感器的平面图。 图3是示出了根据一个实施例的图像传感器的宽动态范围的图。 图4是根据第二实施例的图像传感器的剖面图。具体实施例方式下文中，将参照附图描述的实施例。 在实施例的描述中，应当理解当一层(或膜)被提到为在另一层或基片上时， 它可以直接在另一层或基片上，或者也可以存在居间层。另外，应当理解当一层被提到为在 另一层下时，它可以直接在另一层下，或者也可以存在一个或多个居间层。此外，也应当 理解当一层被提到为在两层之间时，它可以是两层之间的唯一层，或者也可以存在一个 或多个居间层。图1是根据第一实施例的图像传感器的剖面图。 根据第一实施例的图像传感器可以包括读出电路120，其在第一基片100中；第 一图像传感装置IIO，其在第一基片100的读出电路120的一侧；互连结构150，其在第一基 片100的上方并且电连接到读出电路120 ;以及第二图像传感装置210，其在互连结构150 的上方并且通过互连结构150电连接到读出电路120。 第一 图像传感装置110和第二图像传感装置210可以是光电二极管，但是并不限 于此，也可以是光电门或者光电二极管和光电门的组合。实施例包括作为示例在晶体半导 体层中形成的光电二极管，但是并不限于此，也可以包括在非晶体半导体层中形成的光电二极管。 下文中，将参照图1描述根据一个实施例的制造图像传感器的方法。 参照图l，制备包括互连结构150和读出电路120的第一基片100。例如，通过在 第一基片100中形成器件隔离层105限定有源区域。在该有源区域中形成包括晶体管的 读出电路120。例如，读出电路120可以包括第一转移晶体管(Txl)128、第二转移晶体管 (Tx2)121、复位晶体管(Rx)123、驱动晶体管(Dx，未示出)和选择晶体管(Sx，未示出)。 可以形成包括用于各个晶体管的第一浮动扩散区域(FD1) 139、第二浮动扩散区域 (FD2) 131和源极/漏极区域133的离子注入区域130。 在第一实施例中，可以在第一基片100的读出电路120的一侧形成第一图像传感 装置110。第一图像传感装置110可以包括N-阱113和PO层115，但是并不限于此。 在第一实施例中，与第一图像传感装置110有关的第一浮动扩散区域139和与第 二图像传感装置210有关的第二浮动扩散区域131可以被形成为具有相同的电势。例如，通过利用第一金属129连接第一浮动扩散区域139和第二浮动扩散区域131可以将FD节点设计为共享的。 用于制造图像传感器的方法还可以包括在第一基片100中形成电学结区域140、以及在电学结区域140的上部形成连接到互连结构150的第一传导型连接结构147。 例如，电学结区域140可以是P-N结140，但是并不限于此。例如，电学结区域140可以包括在第二传导型阱141上或第二传导型外延层上形成的第一传导型离子注入层143、以及在第一传导型离子注入层143上形成的第二传导型离子注入层145。例如，P-N结140可以是P0(145)/N-(143)/P-(141)结，但是并不限于此。第一基片IOO可以是第二传导类型，但是并不限于此。 根据一个实施例，装置被设计为提供转移晶体管(Tx2)的源极和漏极之间的电势差，从而执行光电荷的完全转储。因此，在光电二极管中产生的光电荷转储至浮动扩散区域(FD2)，从而提高了输出图像灵敏度。 换言之，参照图l，该实施例在包含读出电路120的第一基片100中形成电学结区域140以提供第二转移晶体管(Tx2) 121的源极和漏极之间的电势差，从而执行来自第二图像传感装置210的光电荷的完全转储。 因此，不同于相关技术情形中简单地将光电二极管连接到N+结，该实施例使得可能抑制饱和度降低和灵敏度损失。 其后，第一传导型连接结构147形成于光电二极管和读出电路之间以创建光电荷的平滑转移路径，从而使得可能最小化暗电流源并抑制饱和度降低和灵敏度损失。 为此，第一实施例可以在PO/N-/P-结140的表面上形成第一传导型连接结构147用于欧姆接触。N+区域(147)可以形成为穿透PO区域(145)以接触到N-区域(143)。 可以最小化第一传导型连接结构147的宽度以防止第一传导型连接结构147成为泄漏源。为此，该实施例可以在为第一金属接触151a蚀刻接触孔之后进行插入注入(plugimplant)，但是实施例不限于此。例如，可以通过另一种方法形成离子注入式样(未示出)，且该离子注入式样可用作离子注入掩体以形成第一传导型连接结构147。 换言之，为何N+掺杂只在接触形成区域进行的一个原因是最小化暗信号并且帮助欧姆接触的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：读出电路，其在第一基片中；第一图像传感装置，其在所述第一基片的所述读出电路的一侧；互连结构，其在所述第一基片的上方并且电连接到所述读出电路；以及第二图像传感装置，其在所述互连结构的上方并且通过所述互连结构电连接到所述读出电路。

【技术特征摘要】
KR 2008-10-14 10-2008-0100574一种图像传感器，包括读出电路，其在第一基片中；第一图像传感装置，其在所述第一基片的所述读出电路的一侧；互连结构，其在所述第一基片的上方并且电连接到所述读出电路；以及第二图像传感装置，其在所述互连结构的上方并且通过所述互连结构电连接到所述读出电路。2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中像素的所述第二图像传感装置形成于除了 垂直地位于所述像素的所述第一图像传感装置的上方的区域之外的区域。3. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述读出电路包括用于所述第一图像传感 装置的光电荷转储的第一浮动扩散区域和用于所述第二图像传感装置的光电荷转储的第 二浮动扩散区域，其中所述第一浮动扩散区域和第二浮动扩散区域具有相同的电势。4. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括电学结区域，其在所述读出电路的第二侧电连接到所述读出电路；以及 第一传导型连接结构，其在所述电学结区域和所述互连结构之间，用于电连接所述互 连结构至所述电学结区域，其中所述第一传导型连接结构布置在所述电学结区域的上部或一侧。5. 根据权利要求4所述的...

【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]