图像传感器和用于制造图像传感器的方法技术

公开了图像传感器和用于制造图像传感器的方法。提供一种图像传感器，该图像传感器包括读出电路、层间电介质、互连连接、图像传感装置、离子注入区、接触和像素分离层。读出电路被布置在第一衬底上。层间电介质被布置在第一衬底上。互连连接被布置在层间电介质中，并被电连接到读出电路。图像传感装置被布置在互连连接上，并且包括第一导电型的层和第二导电型的层。接触将图像传感装置的第一导电型的层与互连连接电连接。在第二导电型的层中在与接触相对应的区域处形成离子注入区。在图像传感装置的像素边界处布置像素分离层。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及。
技术介绍
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体装置。图像传感器可被粗 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)。 在制造图像传感器期间，可使用离子注入在衬底中形成光电二极管。随着出于增 加像素数量而不增大芯片尺寸的目的而减小光电二极管的尺寸，光接收部分的面积也减 小，从而导致图像质量的下降。 此外，由于堆叠高度不像光接收部分的面积那样减小那么多，因此入射到光接收 部分的光子的数量也由于被称为艾里斑(airy disk)的光衍射而减少。 作为用于克服该限制的替代方案，进行了以下尝试使用非晶硅(Si)形成光电二 极管，或使用诸如晶片-晶片接合之类的方法在硅(Si)衬底中形成读出电路，并在读出电 路上和/或上方形成光电二极管(被称为三维(3D)图像传感器)。该光电二极管通过金属 互连连接而与读出电路相连接。 在现有技术中，连接读出电路和光电二极管的接触插塞导致光电二极管中的短 路。 此外，由于转移晶体管的源极和漏极均被重掺杂N型杂质，因此发生电荷共享现 象。当发生电荷共享现象时，输出图像的灵敏度被降低，并且可能产生图像误差。 另外，由于光电荷不容易在光电二极管与读出电路之间移动，因此产生暗电流，和 /或饱和度和灵敏度被降低。
技术实现思路
实施例提供了可以抑制在连接读出电路与图像传感装置的接触插塞处的短路的 图像传感器以及用于制造该图像传感器的方法。 实施例还提供了在增大填充系数的同时不发生电荷共享的图像传感器以及用于 制造该图像传感器的方法。 实施例还提供了一种图像传感器以及用于制造该图像传感器的方法，其中该图像 传感器可通过形成光电荷在光电二极管与读出电路之间的平滑转移路径来最小化暗电流 源以及抑制饱和度降低和灵敏度劣化。 在一个实施例中，图像传感器包括在第一衬底处的读出电路；在第一衬底上的 层间电介质；层间电介质中的互连连接，该互连连接电连接到读出电路；在互连连接上的 图像传感装置，该图像传感装置包括第一导电型的层和第二导电型的层；将图像传感装置 的第一导电型的层与互连连接电连接的接触，该接触通过离子注入区域与第二导电型的层 电隔离；以及在图像传感装置的像素边界处的像素分离层。 在另一实施例中，一种用于制造图像传感器的方法，包括在第一衬底处形成读出 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到读出电路的互连连接； 在互连连接上形成包括第一导电型的层和第二导电型的层的图像传感装置；在图像传感装 置处形成像素分离层；在第二导电型的层中形成第一导电型离子注入区；以及形成将图像 传感装置的第一导电型的层电连接到互连连接的接触，该第一导电型离子注入区使得该接 触与该图像传感装置的第二导电型的层电隔离。 在以下的附图和描述中提出了一个或多个实施例的细节。从说明书、附图和权利 要求中来看，其它的特征将是明显的。附图说明 图1是示出了根据第一实施例的图像传感器的横截面视图。 图2-7是示出了根据第一实施例的用于制造图像传感器的方法的横截面视图。 图8是示出了根据第二实施例的图像传感器的横截面视图。具体实施例方式以下将参考附图说明图像传感器及用于制造图像传感器的方法的实施例。 在对实施例的说明中，应当理解，当层(或膜)被称为在另一层或衬底上时，其 可直接在另一层或衬底上，或者还可存在中间层。进一步地，应当理解，当层被称为在另一 层下时，其可直接在另一层下，或者还可存在一个或多个中间层。另外，还应当理解，当 层被称为在两个层之间时，其可以是两个层之间的唯一的层，或者还可存在一个或多个 中间层。 本公开不限于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，因此可应用于包括光 电二极管的图像传感器。 图1是示出了根据第一实施例的图像传感器的横截面视图。 根据第一实施例的图像传感器可包括在图3所示的第一衬底100处的读出电路 120 ;在第一衬底100上的层间电介质160 ;电连接到读出电路120且被布置在层间电介质 160中的互连连接150 ;在互连连接150上的包括第一导电型的层214和第二导电型的层 216的图像传感装置210 ;将图像传感装置210的第一导电型的层214连接到互连连接150 的接触270 ;在图像传感装置210的像素边界处的像素分离层250。 图像传感装置210可以是光电二极管，但不限于此，还可以是光电门(photogate) 或是光电二极管和光电门的组合。实施例包括作为例子的在结晶半导体层中形成的光电二 极管。但是实施例不限于此，并且可包括例如在非晶半导体层中形成的光电二极管。在以 下对制造方法的说明中将使用图1中末说明的附图标记。 以下将参考图2至9说明根据第一实施例的用于制造图像传感器的方法。 图2是示出了具有互连连接150的第一衬底100的示意图。图3是根据一个实施例的图2的详细视图。以下将基于图3进行说明。 如图3所示，通过在第一衬底100中形成装置隔离层110来限定有源区。读出电 路120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。可形成针对每个晶体管而包括浮动扩散区(FD) 131和源极/漏极区133、 1355和137的离子注入区130。 根据实施例，可在第 一 衬底100上形成电结区(electrical junctionregion)140，并且第一导电型连接147可被形成为在电结区140的较高部分处电 连接到互连连接150。 例如，电结区140可以是P-N结140，但不限于此。例如，电结区140可以包括在第 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层143、或在第一导电 型离子注入层143上形成的第二导电型离子注入层145。例如，如图3所示，P-N结140可 以是P0(145)/N-(143)/P-(141)结，但是实施例不限于此。第一衬底IOO可以是第二导电 型衬底，但不限于此。 根据实施例，装置被设计成提供转移晶体管(Tx)的源极与漏极之间的电势差，从 而使得能够充分地转储(dump)光电荷。相应地，在光电二极管中产生的光电荷被转储到浮 动扩散区，从而提高输出图像灵敏度。 也就是说，如图3所示，根据第一实施例，电结区140被布置在具有读出电路120 的第一衬底100处。因此，在转移晶体管(Tx)的源极和漏极之间出现电势差，从而使得能 够充分地转储光电荷。 具体地，在光电二极管210中产生的电子被转移到PNP结140，并且该电子在转移 晶体管(Tx) 121被接通时被转移到浮动扩散(FD) 131节点，以被转换成电压。 P0/N-/P-结140的最大电压变为钉扎电压(pinning voltage)，并且FD131节点 的最大电压变为Vdd减去重置晶体管(Rx)的阈值电压(Vth)。因此，由于Tx 121的源极和 漏极之间的电势差，在没有电荷分享的情况下，在芯片上的光电二极管210中产生的电子 可被完全地转储到FD 131节点。 第一导电型连接147可被形成在光电二极管和读出电路之间，以建立光电荷的平 滑转移路径，从而使得可以最小化暗电流源以及抑制饱和度减小和灵敏度劣化。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：在第一衬底处的读出电路；在所述第一衬底上的层间电介质；在所述层间电介质中的互连连接，所述互连连接电连接到所述读出电路；在所述互连连接上的图像传感装置，所述图像传感装置包括第一导电型的层和第二导电型的层；将所述图像传感装置的所述第一导电型的层与所述互连连接电连接的接触；在所述第二导电型的层中的离子注入区；以及在所述图像传感装置的像素边界处的像素分离层。

【技术特征摘要】
KR 2008-9-30 10-2008-0096082一种图像传感器，包括在第一衬底处的读出电路；在所述第一衬底上的层间电介质；在所述层间电介质中的互连连接，所述互连连接电连接到所述读出电路；在所述互连连接上的图像传感装置，所述图像传感装置包括第一导电型的层和第二导电型的层；将所述图像传感装置的所述第一导电型的层与所述互连连接电连接的接触；在所述第二导电型的层中的离子注入区；以及在所述图像传感装置的像素边界处的像素分离层。2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述接触被布置在穿过所述图像传感装置以暴露所述互连连接的沟槽中。3. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述接触包括在所述沟槽的表面上的障壁金属层；以及在所述障壁金属层上的接触插塞，所述接触插塞填充所述沟槽。4. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述离子注入区包括第一导电型离子注入区，所述第一导电型离子注入区使所述接触与所述第二导电型的层相分离。5. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述离子注入区具有与被布置在所述互连连接的较高侧上的所述第二导电型的层的深度相同的深度。6. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述离子注入区具有比被布置在所述互连连接的较高侧上的所述第二导...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊，
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]