專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
圖4象傳感器及其制造方法
背景技術(shù)：
圖像傳感器是用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感
器大致可以分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。
一般而言，通過離子注入，在具有讀出電路的襯底中形成圖像傳感器 的光電二極管。然而，由于為了增加像素的數(shù)量而不增大芯片尺寸而使光 電二極管的尺寸越來越小，光接收部分的面積縮小，以致于圖像質(zhì)量降低。
此夕卜，還由于堆疊高度不會(huì)如光接收部分的面積縮小那樣地減小，因 此，入射到光接收部分的光子的數(shù)量也由于光的衍射而減少，這稱為"艾里斑(airydisk)"。
作為克服此局限性的可替選方案，已經(jīng)進(jìn)行了如下嘗試使用非晶硅 (Si)形成光電二極管；或使用諸如晶片與晶片鍵合這樣的方法，在Si襯底 中形成讀出電路并在讀出電路上形成光電二極管(稱為"三維(3D)，圖像 傳感器)。光電二極管通過金屬線路與讀出電路連接。
根據(jù)相關(guān)技術(shù)，沒有完做到像素之間的器件隔離。
此外，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器，由于可以導(dǎo)致暗電流的外圍因素， 如線路和溫度，可能產(chǎn)生漏電流。
此外，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，由于轉(zhuǎn)移晶體管的源極和漏極兩者都是利用n 型雜質(zhì)而被重?fù)诫s的，因此會(huì)發(fā)生電荷共享現(xiàn)象，如圖19所示。當(dāng)發(fā)生 電荷共享現(xiàn)象時(shí)，輸出圖像的靈敏度降低，可能產(chǎn)生圖像誤差。
此外，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，由于光電荷不易在光電二極管和讀出電漆t(yī)間 移動(dòng)，因此，會(huì)產(chǎn)生暗電流，或者飽和度以及靈敏度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及圖像傳感器以及用于制造該圖像傳感器的方法。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種圖像傳感器，該圖像傳感器可以包括:
第一襯底，包括其中提供有讀出電路的像素部分和其中提供有外圍電路的
外圍部分；第一襯底上的層間電介質(zhì)，該層間電介質(zhì)包括與讀出電路相連 的第 一線路和與外圍電路相連的第二線路；位于層間電介質(zhì)對(duì)應(yīng)于像素部 分的那部分上的晶態(tài)半導(dǎo)體層；晶態(tài)半導(dǎo)體層中的第一光電二極管和第二 光電二極管，該第一光電二極管和第二光電二極管被器件隔離槽分離，第 一光電二極管和第二光電二極管被連接到第一線路中的相應(yīng)線路；包括器 件隔離槽的晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件隔離層；通過晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件隔 離層以與第一光電二極管的一部分連接的上部電極層；上部電極層中的暴 露部分，該暴露部分選擇性地暴露第一光電二極管的上部區(qū)域；以及，其 上提供有暴露部分的第 一襯底上的鈍化層。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在芯片的像素部分的邊緣提供虛擬
(dummy)像素。此虛擬像素可以用于進(jìn)行測(cè)試。
此外，用于制造圖像傳感器的方法可以包括在第一襯底的像素部分
形成讀出電路，在第一襯底的外圍部分形成外圍電路；在第一襯底上形成 包括與讀出電路相連的第一線路和與外圍電路相連的第二線路的層間電
介質(zhì)；形成包括晶態(tài)半導(dǎo)體層的第二襯底；在晶態(tài)半導(dǎo)體層中形成光電二 極管層；將第一襯底與包括光電二極管層的第二襯底鍵合；去除第二襯底 的一部分以暴露第一襯底上的光電二極管層；在晶態(tài)半導(dǎo)體層中形成隔離 光電二極管層的區(qū)域的器件隔離槽，以形成分別與第一線路相連的第一光 電二極管和第二光電二極管；在包括器件隔離槽的晶態(tài)半導(dǎo)體層上形成器 件隔離層；在器件隔離層上形成上部電極層，4吏得該上部電極層與第一光 電二極管的一部分連接；去除上部電極層的一部分，以形成選擇性地暴露 第一光電二極管的上部區(qū)域的暴露部分；以及，在其上形成有暴露部分的 層間電^h質(zhì)上形成鈍化層。
在下面的附圖和描述中闡述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)信息。根據(jù)描 述和圖形，以及權(quán)利要求，其它特點(diǎn)將變得明顯。


圖1到16是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的制造工藝的截面
圖17是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的部分細(xì)節(jié)圖18是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的讀出電路的光電荷堆積(dump )結(jié)
構(gòu)的圖19是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的讀出電路的光電荷堆積結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述圖像傳感器及其制造方法的實(shí)施例。
圖16是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的截面圖。
圖像傳感器可以包括第一襯底IOO，包括其中形成有讀出電路120 的像素部分A和其中形成有外圍電路的外圍部分B;在第一襯底100上 形成的層間電介質(zhì)160，其中線路150和150a與讀出電路120連接，線 路170與外圍電路連接；位于層間電介質(zhì)160的對(duì)應(yīng)于像素部分A的那 部分上的晶態(tài)半導(dǎo)體層200;在晶態(tài)半導(dǎo)體層200中形成的第一光電二極 管205和第二光電二極管205a，它們對(duì)應(yīng)于每個(gè)單元像素，被器件隔離 槽235分離(參見圖8),并分別與線路150和150a相連；在包括器件隔 離槽235的晶態(tài)半導(dǎo)體層200上形成的器件隔離層250;通過器件隔離層 250以與第一光電二極管205的一部分連接的上部電極層260;在上部電 極層260中形成的暴露部分265,用于選擇性地暴露第一光電二極管205 的上部區(qū)域；以及，在第一襯底100上形成的、包括暴露部分265的鈍化 層270。
第一光電二極管205可以是通過第一通路孔255與上部電極層260 電連接以執(zhí)行實(shí)質(zhì)操作的主像素。第二光電二極管205a可以是不與上部 電極層260相連的虛擬像素。由于充當(dāng)虛擬像素的第二光電二極管205a 可以排除上部電極層260的泄漏因素，因此它可以用作用于測(cè)量準(zhǔn)確的漏 電流的基準(zhǔn)像素。例如，可以在芯片的邊緣區(qū)域提供第二光電二極管 205a。
第 一鈍化層270和第二鈍化層280可以被設(shè)置在其上形成有上部電極 層260的第一襯底100上?？梢酝ㄟ^上部電極層260的第一暴露部分265 而在器件隔離層250上形成第一鈍化層270。
器件隔離層250可以形成在晶態(tài)半導(dǎo)體層200中，以隔離對(duì)應(yīng)于每個(gè) 單元像素的光電二極管205。
此外，第一鈍化層270和第二鈍化層280還可以在其上形成有晶態(tài)半 導(dǎo)體層200的層間電介質(zhì)160上形成，用以保護(hù)外圍部分B的光電二極
管205和線路170。
在圖16中沒有說明的附圖標(biāo)記將在下面的制造方法中被說明。
下面，將參考圖l到16來描述根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法。
參見圖1,讀出電路和線路150以及150a可以在第一襯底100的像 素部分A上形成。
第一襯底100可以是單晶硅襯底或多晶硅襯底，并且可以是摻雜了 p 型雜質(zhì)或n型雜質(zhì)的襯底。器件隔離區(qū)域110可以在第一襯底100中形成， 以限定有源區(qū)域?？梢栽谟性磪^(qū)域中形成包括針對(duì)每個(gè)單元像素的晶體管 的讀出電路120。
參考圖2詳細(xì)描述讀出電路120和線路150。
參見圖2，讀出電路120可以包括轉(zhuǎn)移晶體管Tx 121、復(fù)位晶體管 Rxl23、驅(qū)動(dòng)晶體管Dxl25以及選擇晶體管Sx127。在形成晶體管的柵 極之后，可以形成包括各晶體管的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD131、以及源^漏極 區(qū)域133、 135和137的離子注入?yún)^(qū)域。同時(shí)，在各實(shí)施例中，讀出電路 120可以是3Tr、 4Tr和5Tr之一。
在第一襯底100上形成讀出電路120可以包括在第一襯底100中形 成電結(jié)區(qū)域140，在電結(jié)區(qū)域140上形成與線路150相連的第一導(dǎo)電類型 連接區(qū)域147。
例如，電結(jié)區(qū)域140可以是，但不僅限于，PN結(jié)140。例如，電結(jié) 區(qū)域140可以包括在第二導(dǎo)電類型阱141 (或第二導(dǎo)電類型外延層)上形 成的第一導(dǎo)電類型離子注入層143,以及在第一導(dǎo)電類型離子注入層143 上形成的第二導(dǎo)電類型離子注入層145。例如，PN結(jié)140可以是，但不 僅限于，如圖2所示的P0(145)/N-(143)/P-(141)結(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，可 以利用第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)對(duì)第一襯底IOO摻雜。
根據(jù)實(shí)施例，器件被設(shè)計(jì)成使得在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的源極和漏極之間 產(chǎn)生電勢(shì)差，這樣光電荷可以完全堆積。相應(yīng)地，由于從光電二極管產(chǎn)生 的光電荷被完全堆積到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，因此可以提高輸出圖像的靈敏度。
也就是說，根據(jù)實(shí)施例，在形成有讀出電路120的第一襯底100中形 成電結(jié)區(qū)域140，使得可以在轉(zhuǎn)移晶體管Tx 121端部的源極和漏極之間 產(chǎn)生電勢(shì)差，以便于光電荷可以被完全堆積。
下面，將詳細(xì)描述才艮據(jù)實(shí)施例的光電荷的堆積結(jié)構(gòu)。
與作為N+結(jié)的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD 131的節(jié)點(diǎn)不同，作為電結(jié)區(qū)域140、 并且沒有完全向其輸送所施加的電壓的PNP P/N/P結(jié)140在預(yù)定電壓處 被夾斷。此電壓被稱作"銷(pin)電壓"，這取決于PO區(qū)域145和N區(qū) 域143的摻雜濃度。
具體來說，從光電二極管205產(chǎn)生的電子移動(dòng)到PNP結(jié)140，并且 當(dāng)轉(zhuǎn)移晶體管Tx 121接通時(shí)被轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD 131的節(jié)點(diǎn)，并被 轉(zhuǎn)換為電壓。
由于？0/^^-結(jié)140的最大電壓值變成銷電壓，且浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD 131的節(jié)點(diǎn)的最大電壓值變成Vdd-Rx 123的閾值電壓Vth，因此從芯片 上部的光電二極管205產(chǎn)生的電子可以被完全堆積到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD 131的節(jié)點(diǎn)，而沒有由轉(zhuǎn)移晶體管Tx 121的端部之間的電勢(shì)差引起的電 荷共享，如圖18所示。
也就是說，根據(jù)實(shí)施例，在第一襯底中形成PO/N-ZP-阱結(jié)，而不是 N十/P-阱結(jié)，以使得在4-Tr有源像素傳感器(APS)復(fù)位操作過程中，能夠 將+電壓施加于P0/N-ZP-阱結(jié)的N-區(qū)域143，將地電壓施加于P0 145和 P-阱141，這樣，在預(yù)定電壓或更大的電壓處，對(duì)于？0/ -^-阱雙結(jié)可以 產(chǎn)生夾斷，正如在雙極結(jié)晶體管(BJT)結(jié)構(gòu)中那樣。這被稱作"銷電壓"。 因此，在轉(zhuǎn)移晶體管Tx 121的源極和漏極之間產(chǎn)生了電勢(shì)差，以通過轉(zhuǎn) 移晶體管Tx將來自于N-阱的光電荷完全堆積到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD 131, 如此可以防止在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的通/斷^^作中的電荷共享現(xiàn)象。
因此，與相關(guān)技術(shù)中的光電二極管簡(jiǎn)單地與N+結(jié)相連的情況不同， 可以避免諸如飽和度減小和靈敏度降低的局限性。
接下來，可以在光電二極管和讀出電i MU'司形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū) 域147,以提供光電荷的快速移動(dòng)路徑，使得暗電流源最小化，這樣可以 抑制飽和度減小和靈敏度降低。
為此，根據(jù)實(shí)施例，可以在PO/N-ZP-結(jié)140的表面形成n+摻雜區(qū)域， 作為用于歐姆接觸的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域147。 N+區(qū)域147可以被形成 為通過P0145，與N-區(qū)域143接觸。
同時(shí)，為防止第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域147變成泄漏源，可以使第一導(dǎo) 電類型連接區(qū)域147的寬度最小化。為此，在一個(gè)實(shí)施例中，在為第一金 屬接觸部151a蝕刻通路孔之后，可以執(zhí)行插頭(plug)注入。在另一個(gè) 實(shí)施例中，可以形成離子注入圖案(未示出)，然后，可以使用該離子注
入圖案作為離子注入掩模，形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域147。
也就是說，在此實(shí)施例中，利用n型雜質(zhì)僅對(duì)接觸形成部分進(jìn)行本地 重?fù)诫s的原因是，在最小化暗信號(hào)的同時(shí)有助于形成歐姆接觸。在如相關(guān) 技術(shù)中那樣重?fù)诫s整個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管(Tx源)的情況下，可能通過Si表面 懸掛鍵提高暗信號(hào)。
在第一襯底100上可以形成層間電介質(zhì)160和線路150。線路150可 以包括第一歐姆接觸部151a、第一金屬151、第二金屬152、第三金屬153, 以及第四金屬接觸部154a,但是實(shí)施例不僅限于此。
可以針對(duì)每個(gè)單元像素形成線路150，以將光電二極管205與讀出電 路120連接，用以輸送光電二極管205的光電荷。當(dāng)形成與讀出電路120 相連的線路150時(shí)，也可以形成與外圍部分B相連的線路170。線路150 和170可以由各種導(dǎo)電材料形成，包括金屬、合金或硅化物。
在像素部分A中形成的線路150針對(duì)每個(gè)單元像素而被形成，以將 光電二極管的光電荷輸送到讀出電路120。例如，像素部分A的第一線路 150與執(zhí)行實(shí)質(zhì)操作的單元像素連接，第二線路150a可以與虛擬像素連 接。在形成線路150的第三金屬153的工藝步驟中，在外圍部分B中可 以形成墊(pad) 180。
參見圖3，可以準(zhǔn)備包括晶態(tài)半導(dǎo)體層200的第二襯底20。第二襯底 20是單晶硅或多晶珪襯底，并且可以是摻雜了 p型雜質(zhì)或n型雜質(zhì)的襯 底?？梢酝ㄟ^在第二襯底20上執(zhí)行外延工藝來形成晶態(tài)半導(dǎo)體層200。
參見圖4,可以在晶態(tài)半導(dǎo)體層200中形成光電二極管層201?？梢?通過利用離子注入、在晶態(tài)半導(dǎo)體層200中形成n型第一雜質(zhì)區(qū)域220 和p型第二雜質(zhì)區(qū)域230，來形成光電二極管層201。相應(yīng)地，可以在晶 態(tài)半導(dǎo)體層200中形成PN結(jié)。
此外，通過向第一雜質(zhì)區(qū)域220的表面注入高濃度n型雜質(zhì)來形成歐 姆接觸層210。
根據(jù)實(shí)施例，由于第一雜質(zhì)區(qū)域220形成得比第二雜質(zhì)區(qū)域230更厚， 因此可以增加電荷存儲(chǔ)容量。也就是說，使N-層形成得更厚，以擴(kuò)展用 于耗盡的面積，使得可以改善可容納光電荷的容量。
盡管未示出，也可以在晶態(tài)半導(dǎo)體層200和第二襯底20之間形成氫 離子層?？商孢x地，可以在晶態(tài)半導(dǎo)體層220和第二襯底20之間埋入電 介質(zhì)。在去除第二襯底20之后，可以通過濕刻蝕工藝去除電介質(zhì)。氫離
子層和電介質(zhì)旨在將第二襯底與晶態(tài)半導(dǎo)體層200分離。
參見圖5，第一襯底100和包括晶態(tài)半導(dǎo)體層200的第二襯底20彼 此鍵合。歐姆接觸層210的表面可以被置于層間電介質(zhì)160上，其是第一 襯底100的表面，然后進(jìn)行鍵合。之后，下部線路150和歐姆接觸層210 被電連接。
參見圖6,可以去除第二襯底20以^更于暴露光電二極管層201。也就 是說，當(dāng)去除第二襯底20時(shí)，薄膜晶態(tài)半導(dǎo)體層200保留在第一襯底100 上。例如，可以利用刮刀或者通過使用氫離子層(未示出)或介電層(未 示出)作為基準(zhǔn)的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來去除第二襯底20。
參見圖7，可以在晶態(tài)半導(dǎo)體層200上形成器件隔離圖案240。器件 隔離圖案240可以通過在光電二極管層201上形成諸如氧化層的電介質(zhì)、 然后對(duì)電介質(zhì)圖形化來形成，這樣，它可以選擇性地暴露晶態(tài)半導(dǎo)體層 200。此外，器件隔離圖案240可以暴露晶態(tài)半導(dǎo)體層200的對(duì)應(yīng)于外圍 部分B的那部分。
參見圖8，可以在晶態(tài)半導(dǎo)體層200中形成器件隔離槽235。通過4吏 用器件隔離圖案240作為蝕刻掩模，選擇性地蝕刻晶態(tài)半導(dǎo)體層200，可 以形成器件隔離槽235。通過這樣做，像素部分A中的光電二極管層201 被器件隔離槽235隔離，并可以與針對(duì)每個(gè)單元像素而分離的線路150 連接。
也就是說，與線路150相連的第一光電二極管205可以是實(shí)質(zhì)上進(jìn)行 操作的單元像素，與線路150a相連的第二光電二極管205a可以是虛擬像 素。此外，在形成用于限定第一和第二光電二極管205和205a的隔離槽 時(shí)，去除了外圍部分B中的一部分晶態(tài)半導(dǎo)體層200，使得能夠暴露層間 電介質(zhì)160的一部分和外圍部分B中的線路170。
參見圖9，器件隔離層250可以在其上形成有器件隔離槽235的第一 襯底100上形成?？梢允褂弥T如氧化層的透明電介質(zhì)來形成器件隔離層 250。由于在填充器件隔離槽235的內(nèi)部時(shí)在層間電^/h質(zhì)160上形成器件 隔離層250,因此第一和第二光電二極管205和205a可以彼此隔離。此 外，由于器件隔離層250形成在層間電^h質(zhì)160的整個(gè)表面上，因此，它 可以保護(hù)第一和第二光電二極管205和205a以及外圍部分B中的線路 170。
參見圖10,可以在器件隔離層250中形成第一和第二通路孔255和
257。可以通過去除器件隔離層250的某些部分來形成第一和第二通路孔 255和257,并可以分別暴露第一光電二極管205的部分表面和線路170。
參見圖11,可以在包括第一和第二通路孔255和257的器件隔離層 250上形成上部電極層260?？梢酝ㄟ^在包括第一和第二通路孔255和257 的器件隔離層250上沉積導(dǎo)電材料來形成上部電極層260。例如，上部電 極層260可以由不透明金屬層形成，如Ti、 Al、 Cu、 Co和W。
上部電極層260可以通過第 一通路孔255與針對(duì)每個(gè)單元像素隔離的 第一光電二極管205電連接。此外，上部電極層260也可以通過第二通路 孔257與外圍部分B中的線路170電連接。上部電極層260從第一通路 孔255延伸到第二通路孔257,以遮蔽第二光電二極管205a的上表面。 因此，引導(dǎo)到第二光電二極管205a的光可以被上部電極層260阻止。
上部電極層260僅連接到第一光電二極管205 (而不連接到第二光電 二極管205a),使得第一光電二極管205能夠執(zhí)行實(shí)質(zhì)操作。此外，因?yàn)?上部電極層262不與第二光電二極管205a電連接，因此第二光電二極管 205a可以充當(dāng)虛擬4象素。 一般而言，在測(cè)量漏電流的過程中的漏電流因 素可以歸因于下部線路和上部線路。根據(jù)實(shí)施例，在不產(chǎn)生線路150的漏 電流的情況下，虛擬像素不與作為復(fù)位線的上部電極層260相連，這樣可 以排除復(fù)位線的漏電流因素，4吏得可以對(duì)漏電流進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。由于該漏 電流對(duì)暗信號(hào)具有直接影響，因此第二光電二極管205a被用作虛擬像素， 以便第二光電二極管205a可以用作暗信號(hào)的基準(zhǔn)像素。
此外，由于上部電極層260充當(dāng)?shù)诙怆姸O管205a的阻擋層，因 此由于內(nèi)部和外部的溫度而導(dǎo)致的信號(hào)差異被比較，使得可以改善與熱像 素相關(guān)的輸出圖像。
參見圖12，可以在上部電極層260中形成第一暴露部分265,以侵瀑 露針對(duì)每個(gè)單元像素形成的第一光電二極管205的光接收區(qū)域。通過去除 上部電極層260對(duì)應(yīng)于針對(duì)每個(gè)單元像素形成的第一光電二極管205的那 部分，第一暴露部分265可以保護(hù)第一光電二極管205的光接收區(qū)域。
此外，在形成第一暴露部分265時(shí)，可以形成第二暴露部分267,該 第二暴露部分267用于暴露器件隔離層250對(duì)應(yīng)于墊180的那部分。
參見圖13,第一鈍化層270和第二鈍化層280可以在其上形成有第 一暴露部分265和第二暴露部分267的層間電介質(zhì)160上形成。第一鈍化 層270可以通過第一暴露部分265接觸器件隔離層250。在某些實(shí)施例中，
第一鈍化層270可以是氧化物層或氮化物層。此外，第二鈍化層280可以 是氮化物層或氧化物層。
參見圖14，可以形成暴露外圍部分B中的墊180的墊孔穴285。通 過去除層間電介質(zhì)160、器件隔離層250、第一鈍化層270以及第二鈍化 層280的對(duì)應(yīng)于墊180的部分，墊孔穴285可以暴露墊180。
參見圖15，墊鈍化層2卯可以在其中形成有塾孔穴285的層間電介 質(zhì)160上形成。墊鈍化層290旨在防止墊180在隨后形成濾色鏡300和微 透鏡(未示出)的工藝中被污染。例如，墊鈍化層290可以是厚度大約為 10-200 A的正硅酸乙酯(TEOS)層。
參見圖16，可以在墊鈍化層2卯的對(duì)應(yīng)于第一和第二光電二極管205 和205a的那些部分上形成濾色鏡300和微透鏡(未示出)。針對(duì)每個(gè)單元 <象素，可以形成一個(gè)濾色鏡300,用以分離入射光的顏色。
圖17是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的部分細(xì)節(jié)圖。
參見圖17，圖像傳感器可以包括其中形成有讀出電路120的第一 襯底100;在第一襯底100上形成的、因此與讀出電路120電連接的線路 150;以及，與線路150電連接的、在第一襯底100上的晶態(tài)半導(dǎo)體層中 形成的光電二極管(未示出)。
該實(shí)施例可以釆用參考圖2到16所描述的實(shí)施例的技術(shù)特征。
例如，可以通過器件隔離槽235和器件隔離層250、才艮據(jù)單元4象素來 隔離每個(gè)第一光電二極管205。此外，鈍化層270可以在其上形成有第一 光電二極管205的層間電介質(zhì)160上形成，以保護(hù)光電二極管205及其它 器件。此外，可以形成用于測(cè)量漏電流的第二光電二極管205a，該第二 光電二極管205a是不與上部電極層260電連接的虛擬〗象素。
同時(shí)，與上文所描述的實(shí)施例不同，如圖17所示的實(shí)施例示出了在 電結(jié)區(qū)域140的一端形成的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域148。
根據(jù)實(shí)施例，可以在PO/N-ZP-結(jié)140處形成用于歐姆接觸的N+連接 區(qū)域148。這樣，形成N+連接區(qū)域148和MlC接觸部151a的工藝可以 提供泄漏源，因?yàn)槠骷檬┘佑?？Po/N-/P-結(jié)140的反向偏壓來操作，因 此可以在Si表面上產(chǎn)生電場(chǎng)EF。在電場(chǎng)內(nèi)部的接觸部形成工藝中產(chǎn)生的 晶體缺陷充當(dāng)泄漏源。
此外，在PO/N-ZP-結(jié)140的表面上形成N+連接區(qū)域148的情況下，
添加了由于N+/PO結(jié)148/145而產(chǎn)生的電場(chǎng)。此電場(chǎng)也充當(dāng)泄漏源。
因此，此實(shí)施例提出了這樣的布局在不以PO層摻雜的有源區(qū)域中 形成第一接觸插頭151a，但包括N+連接區(qū)域148。然后，第一接觸插頭 151a通過N+連接區(qū)域148與N-結(jié)143連接。
根據(jù)實(shí)施例，在Si表面上不產(chǎn)生電場(chǎng)，這可以有助于減少3D集成 CIS的暗電流。
在此說明書中，任何提及的"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例性實(shí)施 例"等等是指結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特性、結(jié)構(gòu)或特征包括在本發(fā)明 的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說明書中的不同位置出現(xiàn)這樣的短語不一定都 是指同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定特性、結(jié)構(gòu)或特征 時(shí)，假定在本領(lǐng)域技術(shù)人員的學(xué)識(shí)范圍內(nèi)，能夠結(jié)合其它實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這 樣的特性、結(jié)構(gòu)或特征。
雖然實(shí)施例是通過參考許多其說明性實(shí)施例來描述的，但是，應(yīng)該理 解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)許多其它修改方案和實(shí)施例，其落入>^>開 的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體來說，在本公開、附圖和所附的權(quán)利要求 的范圍內(nèi)，在構(gòu)成部件和/或主體組合布局方面，可以進(jìn)行各種變化和修 改。除對(duì)構(gòu)成部件和/或布局的變化和修改之外，替換性的使用對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人員也是明顯的。
權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，包括:第一襯底，包括其中提供有讀出電路的像素部分和其中提供有外圍電路的外圍部分；第一襯底上的層間電介質(zhì)，該層間電介質(zhì)包括與讀出電路相連的第一線路和與外圍電路相連的第二線路；位于層間電介質(zhì)的對(duì)應(yīng)于像素部分的那部分上的晶態(tài)半導(dǎo)體層；晶態(tài)半導(dǎo)體層中的第一光電二極管和第二光電二極管，該第一光電二極管和第二光電二極管被器件隔離槽分離，第一光電二極管和第二光電二極管被連接到第一線路中的相應(yīng)線路；包括器件隔離槽的晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件隔離層；通過晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件隔離層以與第一光電二極管的一部分連接的上部電極層；上部電極層中的暴露部分，該暴露部分選擇性地暴露第一光電二極管的上部區(qū)域；以及其上提供有暴露部分的第一襯底上的鈍化層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件 隔離層的一部分包括暴露第一光電二極管的第一通路孑L，其中上部電M 通過第一通路孔與第一光電二極管電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中第一光電二極管包括與 上部電極層相連以執(zhí)行實(shí)質(zhì)操作的主像素，第二光電二極管包括不與上部 電極層相連的虛擬^象素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中讀出電路包括第一襯底 中的電結(jié)區(qū)域，其中該電結(jié)區(qū)域包括第一襯底中的第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域；以及第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域上的第二導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，還包括與電結(jié)區(qū)域上的第一 線路電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中電結(jié)區(qū)域包括PNP結(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中讀出電路具有在晶體管 的端部的源極和漏極之間產(chǎn)生的電勢(shì)差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其中晶體管是轉(zhuǎn)移晶體管， 晶體管源極的離子注入濃度低于晶體管漏極的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的離子注入 濃度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，還包括與電結(jié)區(qū)域的一端的 第一線路電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，第一導(dǎo)電類型連接 區(qū)域被設(shè)置在第一襯底中的器件隔離區(qū)域與電結(jié)區(qū)域之間，并接觸第一襯 底中的器件隔離區(qū)域和電結(jié)區(qū)域。
11. 一種用于制造圖像傳感器的方法，該方法包括在第一襯底的4象素部分形成讀出電路，在第一襯底的外圍部分形成外 圍電路；在第一襯底上形成包括與讀出電路相連的第一線路和與外圍電路相 連的第二線路的層間電介質(zhì)；形成包括晶態(tài)半導(dǎo)體層的第二襯底；在晶態(tài)半導(dǎo)體層中形成光電二極管層；將第一襯底與包括光電二極管層的第二襯底鍵合；去除第二襯底的一部分以暴露第一襯底上的光電二極管層；在晶態(tài)半導(dǎo)體層中形成分離光電二極管層的區(qū)域的器件隔離槽，以形 成分別與第一線路相連的第一光電二極管和笫二光電二極管；在包括器件隔離槽的晶態(tài)半導(dǎo)體層上形成器件隔離層；在器件隔離層上形成上部電極層，4吏得該上部電極層與第一光電二極 管的一部分連接；去除上部電極層的一部分，以形成選擇性地暴露第一光電二極管的上 部區(qū)域的暴露部分；以及在其上形成有暴露部分的層間電介質(zhì)上形成鈍化層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，在形成器件隔離槽的過程 中，去除晶態(tài)半導(dǎo)體層的對(duì)應(yīng)于外圍部分的那部分，以便暴露外圍部分中 的線路。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，形成上部電極層包括在晶態(tài)半導(dǎo)體層上的器件隔離層的一部分中形成第一通路孔，以暴露 第一光電二極管的部分表面；以及在包括第 一通路孔的器件隔離層上形成金屬層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在形成第一通路孔時(shí)形成 暴露外圍部分中的線路的第二通路孔，上部電極層通過第二通路孔與外圍 部分的線路電連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中在第一襯底中形成讀出電路 包括:在第一襯底中形成電結(jié)區(qū)域，其中在第一襯底中形成電結(jié)區(qū)域包括在第一襯底中形成第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域；以及在第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域上形成第二導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在電結(jié)區(qū)域上形成與第 一線路中的一個(gè)相連的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在對(duì)于第一線路中的一個(gè) 執(zhí)行接觸蝕刻之后形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在電結(jié)區(qū)域的一端形成 與第一線路中的一個(gè)相連的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，第一導(dǎo)電類型連接區(qū)域被 形成在第一襯底中形成的器件隔離區(qū)域與電結(jié)區(qū)域之間，并接觸第一襯底 中形成的器件隔離區(qū)域和電結(jié)區(qū)域。
全文摘要
一種圖像傳感器及其制造方法。該圖像傳感器可以包括第一襯底，包括其中提供有讀出電路的像素部分和其中提供有外圍電路的外圍部分?？梢栽诘谝灰r底上形成包括線路的層間電介質(zhì)，以便與讀出電路和外圍電路連接。通過鍵合工藝，可以在層間電介質(zhì)對(duì)應(yīng)于像素部分的那部分提供晶態(tài)半導(dǎo)體層，其可以包括第一光電二極管和第二光電二極管。第一和第二光電二極管可以由晶態(tài)半導(dǎo)體層中的器件隔離槽來限定?？梢栽诎ㄆ骷綦x槽的晶態(tài)半導(dǎo)體層上形成器件隔離層。上部電極層通過器件隔離層以與第一光電二極管的一部分連接。可以在上部電極層中形成暴露部分，以便選擇性地暴露第一光電二極管的上部區(qū)域。鈍化層可以在其上提供有暴露部分的第一襯底上形成。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101383367SQ20081021564
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者俊 黃 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司