图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器及其制造方法。所述图像传感器可以包括：在第一基底上形成的读出电路；层间介电层，其包括电连接到读出电路的至少一个金属和接触塞；以及在第二基底上形成的图像传感装置，其结合到层间介电层并且被提供有第一导电型导电层和第二导电型导电层。所述图像传感器还包括在最上部的金属区处以三维矩阵结构布置的多个最上部的接触塞，每个最上部的接触塞从所述至少一个金属的最上部的金属延伸到第一导电型导电层的内部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器领域。具体地，本专利技术涉及一种。
技术介绍
—般而言，图像传感器是用于将光图像转换成电信号的半导体器件，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)。 根据相关技术，通过将离子注入到基底中而在基底上形成光电二极管(PD)。然而，随着PD的尺寸逐渐减小以便在增加像素数量的情况下不增大芯片尺寸，光接收部分的尺寸被减小以致可能会降低图像质量。 另外，提出了通过增大PD的电容来增大电子产生率的方法。然而，扩大PD的耗尽 区域以增大电容是有限的，并且可能由于在PD的后端处理中形成的结构而降低光圈比。 作为克服以上问题的另一方法，提出了通过沉积无定形硅(Si)形成PD的方法。 另外，提出了这样的结构，在所述结构中通过晶片到晶片结合形式(bonding scheme)而在 Si基底(主基底)上形成读出电路，并且所述PD形成于在所述读出电路上提供的另一基底 (施主基底)上(在下文中，称作PD-up CIS或者三维(3D)图像传感器)。 当在施主基底的PD区域上顺序形成p+区、n-区和n+区之后，可以通过使施主基 底和主基底结合而获得这样的结构。 根据以上结构，可以提高光圈比并且可以扩大PD的耗尽区域(p-区)。因此，可以 实现更高的电容，以便可以获得高电子产生率。 然而，在结合施主基底和主基底的处理中可能出现缺陷。例如，可能在使施主基底 的PD与金属连接的接触塞(contact plug)中出现接触缺陷，或者可能降低在Si基底的部 件之间的绝缘特性，其中所述接触塞。 在这些情况中，由于大约105Q到108Q的高阻抗，可能不能容易地将从施主基底 的PD产生的电流转移到主基底的读出电路，因此可能会降低图像传感器的操作可靠性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种垂直型三维，在所述实施例中，将施主基底结合到主基底，同时保证他们之间稳定的电连接。 根据一实施例的图像传感器包括在第一基底上形成的读出电路；层间介电层， 其包括电连接到读出电路的至少一个金属和接触塞；在第二基底上形成的图像传感装置， 其结合到层间介电层且被提供有第一导电型导电层和第二导电型导电层；以及多个最上部 的接触塞，所述接触塞在最上部的金属区处以三维矩阵结构布置并且从最上部的金属延伸 到第一导电型导电层的内部。 根据一实施例的形成图像传感器的方法包括在第一基底上形成读出电路；形成 层间介电层，其包括电连接到读出电路的至少一个金属和接触塞；使具有包括第一导电型 导电层和第二导电型导电层的图像传感装置的第二基底结合到层间介电层，使得第一导电型导电层面对层间介电层；以及形成多个最上部的接触塞，所述接触塞从层间介电层的最上部的金属延伸到第一导电型导电层的内部，其中所述最上部的接触塞在最上部的金属区处以三维矩阵结构布置。附图说明 图1是示出根据第一实施例的图像传感器的结构的横截面视图； 图2-12是说明根据第一实施例形成图像传感器的方法的横截面视图。 图13是示出根据实施例的图像传感器的、其上具有绝缘层的接触塞的结构的平面图； 图14是示出根据另一实施例的图像传感器的、其上具有绝缘层的接触塞的结构的平面图； 图15是示出根据第二实施例的图像传感器的结构的横截面视 图16是示出根据第三实施例的图像传感器的结构的横截面视图。具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述根据实施例的。 关于众所周知的功能或者结构的详细描述可能会使本公开内容的主题内容不清楚。因此，在下文中，将仅对与本公开内容的技术范围直接相关的必要组件进行描述。 在实施例的描述中，应理解当层(或者膜)被称作在另一层或者基底上时，它可以是直接地在另一层或者基底之上，或者也可以存在中介层。此外，应理解当层被称作在另一层下时，它可以是直接地在另一层之下，或者也可以存在一个或多个中介层。另外，还将理解当层被称作在两层之间时，其可以是在两层之间的单个层，或者也可以存在一个或多个中介层。 尽管将参考CMOS图像传感器描述实施例，但是所述实施例不限于CMOS图像传感器，而是适用于具有光电二极管的各种图像传感器。 在以下的描述中将使用表1所示的掺杂符号。 表1<table>table see original document page 6</column></row><table> 参考图l，根据第一实施例的图像传感器包括在第一基底100上形成的读出电路120、在第一基底100上形成并且电连接到读出电路120的电结区140、电连接到电结区140的互连150和在互连150上形成的图像传感装置210。 图像传感装置210可以包括光电二极管，但是实施例并不限于此。例如，图像传感装置210可以包括光门或者光电二极管和光门的组合。尽管将以在晶体半导体层上形成光电二极管210来描述第一实施例，但是第一实施例不限于此。例如，可以在无定形半导体层 上形成光电二极管210。 将在对图像传感器的制造方法的描述中进一步解释图1所示的标号。在下文中， 将参考图2到12描述根据第一实施例的图像传感器的制造方法。 参考图2，准备了形成有读出电路120的第一基底(主基底)IOO。例如，在第二导 电型第一基底100上形成绝缘层110以限定有源区，并且在所述有源区上形成包括晶体管 的读出电路120。读出电路120可以包括转移晶体管Txl21、复位晶体管Rxl23、驱动晶体 管Dxl25和选择晶体管Sxl27。然后，可以形成离子注入区域130，离子注入区域130包括 晶体管的浮置扩散区131和源极/漏极区133、135和137。另外，根据第一实施例，可以形 成噪声消除电路(未示出)以提高灵敏度。 在第一基底100上形成读出电路120的步骤可包括在第一基底100上形成电结区 140和在电结区140上形成第一导电型连接区域147的步骤，第一导电型连接区域147连接 到互连150。 例如，电结区140可包括PN结，但是实施例不限于此。电结区140可包括在第二 导电型阱141或者第二导电型外延层上形成的第一导电型离子注入区143，以及在第一导 电型离子注入区143上形成的第二导电型离子注入区145。例如，如图2所示，PN结区140 可以包括？0-川-^-结，但是实施例不限于此。另外，第一基底100可以是第二导电型基底， 但是实施例不限于此。 根据第一实施例，所述器件被设计为使得在转移晶体管Tx的源极/漏极区之间可 以存在电势差，以便可以完全转储光电电荷。在这种情况中，将从光电二极管产生的光电电 荷转储到浮置扩散区，以便可以最大化输出图像的灵敏度。 也就是说，根据第一实施例，如图2所示，在具有读出电路120的第一基底100上 形成电结区140，以便在转移晶体管Tx的旁侧的源极/漏极区之间产生电势差，从而允许完 全转储光电荷。 在下文中，将详细描述根据第一实施例的光电荷转储结构。 根据第一实施例，与可能是N+结的浮置扩散区FD131的节点不同，可以不将电压 全部施加到用作电结区140的P/N/P结并且可以在预定电压处夹断。这个电压被称为钉扎 电压，其取决于PO区域145和N-区域143的掺杂浓度。 详细地说，从光电二极管210产生的电子被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：在第一基底上的读出电路；层间介电层，包括电连接到所述读出电路的至少一个金属和至少一个接触塞；在第二基底上形成的图像传感装置，所述图像传感装置结合到所述层间介电层且被提供有第一导电型导电层和第二导电型导电层；和以三维矩阵结构布置的多个最上部的接触塞，每个最上部的接触塞从所述至少一个金属的最上部的金属延伸到所述第一导电型导电层的内部。

【技术特征摘要】
KR 2008-9-30 10-2008-0096110;KR 2008-9-30 10-2008-一种图像传感器，包括在第一基底上的读出电路；层间介电层，包括电连接到所述读出电路的至少一个金属和至少一个接触塞；在第二基底上形成的图像传感装置，所述图像传感装置结合到所述层间介电层且被提供有第一导电型导电层和第二导电型导电层；和以三维矩阵结构布置的多个最上部的接触塞，每个最上部的接触塞从所述至少一个金属的最上部的金属延伸到所述第一导电型导电层的内部。2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述最上部的接触塞从所述最上部的金属 穿过所述层间介电层和所述第一导电型导电层延伸到所述第二导电型导电层下方的高度， 所述图像传感器还包括在所述第二导电型导电层中形成的在每个所述最上部的接触塞上方的绝缘层。3. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感装置还被提供有在所述层间 介电层之上的所述第一导电型导电层之下的高浓度第一导电型导电层。4. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括在所述第一基底上形成以将所述读出短 路电连接到所述至少一个接触塞中的最低接触塞的电结区。5. 根据权利要求4所述的图像传感器，还包括连接在所述电结区和所述最低接触塞之 间以将所述最低接触塞电连接到所述电结区的第一导电型连接区。6. 根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述第一导电型连接区形成在所述电结区7. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述电结区包括 在所述第一基底上的第一导电型离子注入区；禾口 在所述第一导电型离子注入区上的第二导电型离子注入区。8. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述第一基底的读出电路包括在所述第一 基底上形成的第一和第二晶体管，且其中所述电结区形成在所述第一和第二晶体管之间。9. 根据权利要求8所述的图像传感器，还包括在所述第二晶体管的一侧形成的第一导 电型第二连接区，其中所述第一导电型第二连接区连接于所述最低接触塞。10. —种形成图像传感器的方法，所述方法包括 在第一基底上形成读出电路；形成层间介电层，所述层间介电层包括电连接到所述读出电路的至少一个金属和至少 一个接触塞；使具有包括第一导电型导电层和第二导电型导电层的图像传感装置的第二基底结合 到所述层间介电层，使得所述第一导电型导电层面对所述层间介电层；禾口形成多个最上部的接触塞，所述最上部的接触塞从所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟满，
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]