具有串扰隔离的抬升式光电二极管制造技术

具有串扰隔离的抬升式光电二极管。一种器件包括多个隔离间隔件和多个底电极，其中多个底电极中相邻的底电极通过多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘。多个光电转换区与多个底电极叠置，其中多个光电转换区中的相邻的光电转换区通过多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘。顶电极覆在多个光电转换区和多个隔离间隔件上面。

【技术实现步骤摘要】
具有串扰隔离的抬升式光电二极管本申请要求于2012年7月31日提交的名称为“Photodiode with CrosstalkIsolation(具有串扰隔离的光电二极管)”的申请号为61/677，828的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合于本文中。
本专利技术涉及抬升式光电二极管及其相应工艺。
技术介绍
在包括抬升式光电二极管(elevated photodiodes)的图像传感器芯片中，抬升式光电二极管形成在集成电路的互连结构的上方。由于互连结构包括设置在多层介电层中的金属线和通孔，抬升式光电二极管不受互连结构的影响。另外，由于光子不需要穿透互连结构，金属线和通孔的布线更简单，这是因为在金属线和通孔的布线中，不需要为光路保留空间。常规的抬升式光电二极管结构包括多个底电极、位于底电极上方的连续的光电转换膜、以及位于光电转换膜上方的连续的顶电极。这种常规结构出现相邻像素之间的电学和光学串扰。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一方面提供了一种器件，包括:多个隔离间隔件；多个底电极，其中所述多个底电极中的相邻的底电极通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘；与所述多个底电极叠置的多个光电转换区，其中所述多个光电转换区中的相邻的光电转换区通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘；以及覆在所述多个光电转换区和所述多个隔离间隔件上面的顶电极。所述的器件还包括:位于所述多个底电极下面的半导体衬底；位于所述半导体衬底的顶面的多个读出电路；以及使每个读出电路与所述多个底电极中相应上覆的底电极电连接的互连结构。所述的器件还包括:多个滤色器，每个滤色器覆在所述多个光电转换区中的一个光电转换区的上面并且与所述多个光电转换区中的该光电转换区对准；以及多个微透镜，每个微透镜覆在所述多个滤色器中的一个滤色器的上面并且与所述多个滤色器中的该滤色器对准。在所述的器件中，所述多个隔离间隔件包括在连续的隔离网格中，并且所述多个光电转换区和所述多个底电极设置在所述网格的网格开口中。在所述的器件中，所述多个光电转换区的每个边缘和所述多个底电极的每个边缘都与所述多个隔离间隔件中的一个隔离间隔件的边缘接触。在所述的器件中，所述多个隔离间隔件的顶面与所述多个光电转换区的顶面基本上齐平，以及所述多个隔离间隔件的底面与所述多个底电极的底面基本上齐平或低于所述多个底电极的底面。在所述的器件中，所述隔离间隔件各自具有约0.25 μ m或小于0.25 μ m的宽度。根据本专利技术的又一方面，提供了一种器件，包括:半导体衬底；覆在所述半导体衬底上面的互连结构，其中所述互连结构包括金属线和通孔；覆在所述金属线和通孔上面并与所述金属线和通孔电连接的多个底电极；覆在所述互连结构上面的多个隔离间隔件，其中所述多个隔离间隔件互相互连从而形成网格；在所述网格的网格开口中设置的多个光电转换区；以及覆在所述多个光电转换区上面的顶电极。在所述的器件中，所述多个底电极设置在所述网格开口中，并且所述底电极的边缘与所述多个光电转换区的相应边缘对准。在所述的器件中，所述多个底电极和所述多个光电转换区填充整个网格开口。在所述的器件中，所述多个隔离间隔件的顶面与所述多个光电转换区的顶面基本上齐平。在所述的器件中，所述多个隔离间隔件的底面与所述多个底电极的底面基本上齐平。所述的器件还包括:多个滤色器，每个滤色器覆在所述多个光电转换区中的一个光电转换区上面并且与所述多个光电转换区中的该光电转换区对准；以及多个微透镜，每个微透镜覆在所述多个滤色器中的一个滤色器上面并且与所述多个滤色器中的该滤色器对准。在所述的器件中，所述顶电极延伸成与所述多个光电转换区和所述多个隔离间隔件叠置。在所述的器件中，所述顶电极的底面与所述多个隔离间隔件的顶面和所述多个光电转换区的顶面物理接触。根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法，包括:形成连续的底电极；在连续的底电极上方形成牺牲层；图案化所述牺牲层和所述底电极从而在所述牺牲层和所述连续的底电极中形成开口，其中所述连续的底电极被所述开口分离成多个分立的底电极；用隔离膜填充所述牺牲层中的开口从而形成多个隔离间隔件；移除所述牺牲层从而显露所述多个分立的底电极；在所述多个分立的底电极上形成多个光电转换区，其中所述多个光电转换区中的相邻的光电转换区通过所述多个隔离间隔件互相分离；以及在所述多个光电转换区上方形成顶电极。所述的方法还包括在用所述隔离膜填充所述开口的步骤之后实施平坦化从而移除所述隔离膜的多余部分，其中所述隔离膜的剩余部分形成所述隔离间隔件。在所述的方法中，形成所述多个光电转换区的步骤包括:将光电转换膜填充至移除的牺牲层所留下的空间中；以及实施平坦化从而移除所述光电转换膜的多余部分，其中所述多余部分位于所述隔离间隔件上方，而所述光电转换膜的剩余部分形成所述多个光电转换区。在所述的方法中，在图案化所述牺牲层和所述底电极从而形成所述开口的步骤之后，使所述开口互相互连从而形成连续的开口网格。在所述的方法中，图案化所述牺牲层和所述连续的底电极的步骤包括各向异性蚀刻。【附图说明】为了更好地理解实施例及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中:图1示出根据实施例的包括抬升式光电二极管的图像传感器芯片的一部分。图2至图9示出根据一些示例性实施例的制造包括抬升式光电二极管的图像传感器芯片的中间阶段的横截面视图。图10示出抬升式光电二极管和相应的隔离结构的俯视图。【具体实施方式】在下面详细地讨论本专利技术的实施例的制造和应用。然而，应当理解，本专利技术的实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅是示例性的，而不是用于限制本专利技术的范围。根据各个示例性实施例提供了包括抬升式光电二极管的图像传感器芯片(和相应的晶圆)及其形成方法。阐述了形成图像传感器芯片的中间阶段。讨论了实施例的变化形式。在所有的各个视图和示例性实施例中，相同的参考编号用于标示相同的元件。参见图1，示出了图像传感器芯片10的示例性结构，其包括三个相邻的像素单元100。图像传感器芯片10可以是未切割的半导体晶圆(也被表示为10)的一部分。为了简明和方便示出三个像素单元100。其他数量的像素单元和其他布置(例如一维阵列、二维阵列等)在本专利技术的预期范围内。每个像素单元100包括读出电路22、位于互连结构24中的金属线和通孔、位于互连结构24上方的抬升式光电二极管26、位于抬升式光电二极管26上方的滤色器58和位于滤色器58上方的微透镜60。光电二极管26还包括底电极42、光电转换区54和顶电极56。根据一些实施例，顶电极56可以是连续层，但是每个像素单元100的顶电极56也可以与其他顶电极56分离开。每个像素单元100的光电转换区54通过隔离间隔件52与相邻的像素单元100的光电转换区54隔离开。现参照图2至图9描述用于制造图1的结构的示例性工艺。从图2开始，提供了图像传感器芯片10的最初结构，该结构包括衬底20。在一些实施例中，衬底20是硅衬底。可选地，衬底20由其他半导体材料形成，诸如硅锗、硅碳、II1-V族化合物半导体材料等。电路22在衬底20的表面处形成。如所述的，电路22可以包括读出电路，其中每个像素单元10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：多个隔离间隔件；多个底电极，其中所述多个底电极中的相邻的底电极通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘；与所述多个底电极叠置的多个光电转换区，其中所述多个光电转换区中的相邻的光电转换区通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘；以及覆在所述多个光电转换区和所述多个隔离间隔件上面的顶电极。

【技术特征摘要】
2012.07.31 US 61/677,828;2012.10.17 US 13/654,1591.一种器件，包括: 多个隔离间隔件； 多个底电极，其中所述多个底电极中的相邻的底电极通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘； 与所述多个底电极叠置的多个光电转换区，其中所述多个光电转换区中的相邻的光电转换区通过所述多个隔离间隔件中的相应隔离间隔件互相绝缘；以及覆在所述多个光电转换区和所述多个隔离间隔件上面的顶电极。2. 根据权利要求1所述的器件，还包括: 位于所述多个底电极下面的半导体衬底； 位于所述半导体衬底的顶面的多个读出电路；以及 使每个读出电路与所述多个底电极中相应上覆的底电极电连接的互连结构。3.根据权利要求1所述的器件，还包括: 多个滤色器，每个滤色器覆在所述多个光电转换区中的一个光电转换区的上面并且与所述多个光电转换区中的该光电转换区对准；以及 多个微透镜，每个微透镜覆在所述多个滤色器中的一个滤色器的上面并且与所述多个滤色器中的该滤色器对准。4.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个隔离间隔件包括在连续的隔离网格中，并且所述多个光电转换区和所述多个底电极设置在所述网格的网格开口中。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个光电转换区的每个边缘和所述多个底电极的每个边缘都与所述多个隔离间...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱怡欣，林政道，万孟勋，陈思莹，刘人诚，杨敦年，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：