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。该图像传感器包括：电路层，位于半导体衬底的第一表面上；金属互连层，位于电路层上；多个沟槽，沿着像素的边界形成在半导体衬底的第二表面中；以及光线阻挡层，位于沟槽中。根据实施例的背照式图像传感器在半导体衬底的后表面具有光线阻挡结构，从而能够在抑制相邻像素之间相互干扰的同时提高感测效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种图像传感器及制造方法。
技术介绍
近来，CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器被瞩目为下一代图像传感器。 CMOS图像传感器是这样一种设备使用切换方式以依靠MOS晶体管顺序地检测每个单位像 素的输出，其中MOS晶体管通过利用外围设备(例如控制器和信号处理器)的CMOS技术与 单位像素相对应地形成于半导体衬底上。CMOS图像传感器包括每个单位像素中的光电二极 管和MOS晶体管，并且以切换方式顺序地检测每个单位像素的电信号，从而实现图像。 由于CMOS图像传感器是利用CMOS技术制造的，因此它具有低功耗的优点。另夕卜， 由于需要较少的光处理步骤，因此能够简化CMOS图像传感器的制造工艺。此外，因为可以 在一个CMOS图像传感器芯片上集成控制器、信号处理器、模拟/数字转换器等，所以该CMOS 图像传感器就能够将产品的尺寸减到最小。因此，CMOS图像传感器被广泛地应用于诸如数 字照相机和数字摄像机等各个应用领域中。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种，其能够在抑制相邻的像素之间 相互干扰的同时提高感测效率。 根据一个实施例的图像传感器包括电路层，位于半导体衬底的第一表面上；金 属互连层，位于电路层上；多个沟槽，沿着像素的边界形成在半导体衬底的第二表面中；以 及光线阻挡层，位于沟槽中。 根据一个实施例的图像传感器的制造方法包括如下步骤在半导体衬底的第一表 面上形成电路层；在电路层上形成金属互连层；沿着像素的边界，在半导体衬底的第二表 面中形成多个沟槽；以及通过用金属层填充沟槽形成光线阻挡层。 根据另一个实施例的图像传感器包括电路层，位于半导体衬底的第一表面上； 金属互连层，位于电路层上；多个沟槽，沿着像素的边界形成在半导体衬底的第二表面中； 滤色镜层，具有第一、第二以及第三滤色镜，与像素相对应地形成在半导体衬底的第二表面 上；以及光线阻挡层，通过在沟槽中填充第一滤色镜的材料而获得。 根据另一个实施例的图像传感器的制造方法包括如下步骤在半导体衬底的第一 表面上形成电路层；在所述电路层上形成金属互连层；沿着像素的边界，在所述半导体衬 底的第二表面中形成多个沟槽；在所述半导体衬底的第二表面上形成第一滤色镜层；以及 通过部分地曝光和显影该第一滤色镜层而形成位于沟槽中的光线阻挡层和第一滤色镜。 根据又一个实施例的图像传感器的制造方法包括如下步骤在半导体衬底的第一 表面上形成电路层；在所述电路层上形成金属互连层；沿着像素的边界，在所述半导体衬 底的第二表面中形成多个沟槽；在所述半导体衬底的第二表面上形成第一滤色镜层；通过 部分地曝光和显影该第一滤色镜层而在沟槽中形成光线阻挡层；以及在所述半导体衬底的3第二表面上形成滤色镜层。该滤色镜层包括第一滤色镜，该第一滤色镜是利用另外的第一 滤色镜层而形成的。附图说明 图1至图6是示出根据第一实施例的图像传感器的制造工艺的横截面图； 图7至图10是示出根据第二实施例的图像传感器的制造工艺的横截面图；以及 图11是示出根据第三实施例的图像传感器的横截面图。具体实施例方式在实施例的描述中，应当理解，当提及一个层(或膜)在另一个层或衬底"上"时， 其可以直接在另一个层或衬底上，或者也可以存在中间层。此外，应当理解，当提及一个层 在另一个层"下"时，其可以直接在另一个层下，或者也可以存在一个或多个中间层。另外， 还应当理解，当提及一个层在两个层"之间"时，其可以是在两个层之间的唯一层，或者也可 以存在一个或多个中间层。为达到清晰说明的目的，附图中示出的元件或层的尺寸或厚度 可能被放大、省略或示意性地示出，元件或层的实际尺寸可能与附图中示出的元件的尺寸 不同。 图1至图6是示出根据第一实施例的图像传感器的制造工艺的横截面图。 图像传感器的像素包括光电二极管PD和多个晶体管，其中所述光电二极管PD用 于检测光线，所述多个晶体管用于控制存储于光电二极管PD中的电荷的传输和/或输出。 根据本实施例，像素可以包括例如4个晶体管。 S卩，像素包括用于检测光线的光电二极管、转移晶体管Tx、复位晶体管Rx、选择晶 体管Sx以及存取晶体管(access transistor)Ax。 光电二极管PD串联连接到转移晶体管Tx和复位晶体管Rx。转移晶体管Tx的源 极连接到光电二极管PD，而转移晶体管Tx的漏极连接到复位晶体管Rx的源极。电源电压 Vdd被施加到复位晶体管Rx的漏极。 转移晶体管Tx的漏极用作浮置扩散层FD。该浮置扩散层FD连接到存取晶体管 Ax的栅极。该存取晶体管Ax与选择晶体管Sx串联连接。换句话说，存取晶体管Ax的源极 连接到选择晶体管Sx的源极。电源电压Vdd被施加到存取晶体管Ax的漏极和复位晶体管 Rx的漏极。选择晶体管Sx的漏极对应于输出终端0ut，而选择信号Row被施加到选择晶体 管Sx的栅极。 在下文中，将简要地描述具有上述结构的图像传感器的像素的操作。在开启复位 晶体管Rx使得浮置扩散层FD与电源电压Vdd具有相同的电势之后，关闭该复位晶体管Rx。 这种操作称为复位操作。 如果外部光线入射到光电二极管PD上，则会在光电二极管PD中产生电子_空穴 对(EHP)，从而使得信号电荷存储于光电二极管PD中。此后，随着开启转移晶体管Tx，存储 于光电二极管PD中的信号电荷被输出到浮置扩散层FD并且存储于该浮置扩散层FD中。因 此，浮置扩散层FD的电势与从光电二极管PD输出的信号电荷的数量成比例地改变，从而改 变存取晶体管Ax的栅极电势。在这种情况下，如果通过选择信号Row开启选择晶体管Sx， 则数据会被输出到输出终端Out。在数据被输出之后，像素执行复位操作。像素重复上述操作，以将光线转换成电信号并输出该电信号。 参照图l，制备半导体衬底100。半导体衬底100包括第一表面100a和与该第一 表面相对的第二表面100b。第一表面100a可用作顶面，第二表面100b可用作底面。 在半导体衬底100的第一表面上形成有光线接收器件105，该光线接收器件105是 通过注入杂质获得的。 光线接收器件105可包括光电二极管。 光线接收器件105对应于每个像素而设置。 半导体衬底100包括隔离层101。隔离层101从半导体衬底100的第一表面100a 向第二表面100b延伸。可通过STI工艺形成该隔离层101。 隔离层101限定半导体衬底100的有源区和非有源区。 光线接收器件105形成在有源区中。 光线接收器件105可包括掺杂有低浓度n-型杂质的区域和掺杂有低浓度p_型杂 质的区域，以形成PN结构，但是实施例不限于此。 在半导体衬底100的第一表面上设置有电路层120。所述电路层120可包括多个 晶体管。 晶体管可包括转移晶体管、复位晶体管、驱动晶体管以及选择晶体管。 每个晶体管都包括栅极、源极和漏极。 例如，转移晶体管Tx包括栅电极、间隔件以及漏极。 栅电极排列(align)在半导体衬底100上。栅电极可包括多晶硅或硅化物。另夕卜， 还可以在栅电极和半导体衬底100之间插入栅极绝缘层。 间隔件排列在栅电极的一侧。通过将低浓度和高浓度的杂质注入到半导体衬底 100上形成漏极，并且该漏极用作浮置扩散层。光线接收器件105位于转移晶体管Tx的源 极处。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：电路层，位于半导体衬底的第一表面上；金属互连层，位于所述电路层上；多个沟槽，沿着像素的边界形成在所述半导体衬底的第二表面中；以及光线阻挡层，位于所述沟槽中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勋，
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]