專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的半導體器件。圖像傳感器大
致分為電荷藕合器件(CCD)圖像傳感器或者互補金屬氧化物半導體(CMOS) 圖像傳感器(CIS)。
在圖像傳感器中，通常利用離子注入在具有晶體管電路的襯底中形成光 電二極管。隨著為了在不增加芯片尺寸的情況下增加像素數(shù)量而越來越大程 度地減小光電二極管，光接收部分的面積也減小，從而使圖像質(zhì)量降低。
此外，由于層疊高度沒有像光接收部分的面積減小地那樣多，入射到光 接收部分的光子數(shù)量也由于光的衍射而減少，這稱為空氣盤(airy disk)。
已經(jīng)進行了利用非晶硅(Si)形成光電二極管、或者在Si襯底中形成讀 出電路并且利用諸如晶片間(wafer-to-wafer)接合等方法在讀出電路上形成 光電二極管的嘗試(稱為"三維(3D)圖像傳感器")，作為克服這種局限 的替換方案。光電二極管通過金屬線與讀出電路連接。
然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，當利用蝕刻工藝形成溝槽并且形成隔離區(qū)以為每 個單位像素形成光電二極管時，由于蝕刻工藝在光電二極管的表面上可能產(chǎn) 生缺陷，從而產(chǎn)生暗電流。
同時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，當光電二極管的表面電壓被入射光降低時，電壓 感測(sensing)部分的表面電壓也同時降低。之后，當轉(zhuǎn)移晶體管Tx打開 以及然后關(guān)閉時，轉(zhuǎn)移晶體管的源極和漏極電壓變得相等，并且漏極的電勢 差通過驅(qū)動晶體管放大。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于轉(zhuǎn)移晶體管的源極和漏極都重 摻雜有N型雜質(zhì)，因此出現(xiàn)電荷共用現(xiàn)象。當出^L電荷共用現(xiàn)象時，輸出圖 像的靈敏度降低，并且產(chǎn)生圖像錯誤。
此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于光電荷不會在光電二極管與讀出電路之間快
速移動，因此產(chǎn)生暗電流，或者飽和度和靈敏度降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種圖像傳感器及其制造方法，這種圖像傳感器能夠 在增加填充因子同時通過雜質(zhì)的注入為每個單位像素形成器件隔離區(qū)域用 于光電二極管的隔離，來解決暗電流特性。
本發(fā)明實施例也提供一種圖像傳感器及其制造方法，這種圖像傳感器能 夠在增加填充因子同時抑制電荷共用現(xiàn)象出現(xiàn)。
本發(fā)明實施例也提供一種圖像傳感器及其制造方法，這種圖像傳感器能 夠通過在光電二極管與讀出電路之間提供光電荷的快速移動路徑來最小化 暗電流，并且能夠抑制飽和度以及靈敏度的降低。
在一個實施例中，圖像傳感器包括層間電介質(zhì)，位于包括讀出電路的 第一襯底上；線路，貫穿該層間電介質(zhì)以與該讀出電路連接，所述線路形成 為用于每個單位像素；結(jié)晶半導體層，位于該層間電介質(zhì)上；光電二極管， 位于該結(jié)晶半導體層內(nèi)，所述光電二極管與所述線路中對應的一個線路電連 接；以及器件隔離區(qū)域，包括導電雜質(zhì)，該器件隔離區(qū)域形成在該結(jié)晶半導 體層內(nèi)，從而根據(jù)單位像素分隔所述光電二極管。
在另一個實施例中， 一種圖像傳感器的制造方法包括以下步驟在第一 襯底上形成讀出電路；在包括讀出電路的第一襯底上形成層間電介質(zhì)；在層 間電介質(zhì)中形成與該讀出電路連接的線路；制備包括結(jié)晶半導體層的第二襯 底；在該結(jié)晶半導體層內(nèi)形成光電二極管；在該結(jié)晶半導體層中注入導電雜 質(zhì)以形成器件隔離區(qū)，從而根據(jù)單位像素分隔所述光電二極管；接合該第一 襯底與該第二襯底，從而使該第一襯底的線路與該結(jié)晶半導體層的光電二極 管中對應的光電二極管電連接；以及去除該第二襯底的一部分，從而使該結(jié) 晶半導體層留在該第一襯底上。
下面在附圖和說明中闡述一個或多個實施例的細節(jié)。通過說明書和附圖 以及權(quán)利要求書，其它特征變得很明顯。
圖1至圖11為示出根據(jù)實施例的圖像傳感器的制造工藝的橫截面圖。
圖12為根據(jù)另一實施例的圖像傳感器的橫截面圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述根據(jù)實施例的圖像傳感器及其制造方法的實施例。 當在此使用術(shù)語"上"或者"上方"時，在涉及層、區(qū)域、圖案或者結(jié)
構(gòu)的情況下，應該理解所述層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層或
者結(jié)構(gòu)上，或者也可以存在中間層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)。當在此使用術(shù)語 "下"或者"下方"時，在涉及層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)的情況下，應該理
解所述層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層或者結(jié)構(gòu)下，或者也可
以存在中間層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)。
圖11是根據(jù)實施例的圖像傳感器的橫截面圖。
參照圖ll，圖像傳感器包括層間電介質(zhì)160，位于包括讀出電路120 的第一襯底100上；線路150，貫穿層間電介質(zhì)160以與讀出電路120連接， 對于每個單位像素都形成線路150;結(jié)晶半導體層200，位于包括線路150 的層間電介質(zhì)160上；多個光電二極管230，位于結(jié)晶半導體層200內(nèi)部， 所述多個光電二極管230中的一個光電二極管與線路150電連接；以及器件 隔離區(qū)域240，包括導電雜質(zhì)，該器件隔離區(qū)域形成在結(jié)晶半導體層200內(nèi) 部，從而根據(jù)單位像素分隔所述多個光電二極管230。
第一襯底100的讀出電路120可以包括形成在第一襯底100中的電結(jié) 區(qū)140;以及電結(jié)區(qū)140上與線路150連接的第一導電類型連接區(qū)域147。
在結(jié)晶半導體層200內(nèi)部形成包括第一雜質(zhì)區(qū)210 (n型)和第二雜質(zhì) 區(qū)220 (p型)的光電二極管。
器件隔離區(qū)域240可以設置在光電二極管230的側(cè)面。在一個實施例中， 器件隔離區(qū)240可以由高濃度p型雜質(zhì)P+形成。
具有第一溝槽253的第一鈍化層250可以設置在光電二極管230上。此 外，與光電二極管230連接的上電極260可以設置在光電二極管230上并且 通過第一溝槽與光電二極管接觸。上電極260可以通過位于光電二極管230 的邊緣的第一溝槽253設置在光電二極管230的一部分上，從而確保光電二 極管的光接收區(qū)域盡可能大。
第二鈍化層270可以設置在光電二極管230和上電極260上。濾色鏡280
可以設置在第二鈍化層對應于光電二極管230的部分上。
根據(jù)實施例，光電二極管230可以形成在結(jié)晶半導體層200中，因此， 通過采用3D圖像傳感器(其中，光電二極管230位于讀出電路120上)來 增加填充因子。此外，由于光電二極管230形成在結(jié)晶半導體層200中，因 此可以減少光電二極管230的缺陷。
此外，由于用于分隔每個單位像素的光電二極管230的器件隔離區(qū)域240 可以通過注入p型雜質(zhì)而形成，因此可以減少光電二極管中產(chǎn)生的缺陷，進 而可以抑制暗電流。
根據(jù)實施例，以在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的源極與漏極之間形成電勢差的方式 設計器件，從而可以充分轉(zhuǎn)出光電荷。因此，當光電二極管產(chǎn)生的光電荷被 轉(zhuǎn)出到浮置擴散區(qū)時，輸出圖像的靈敏度提高。
艮口，在形成有讀出電路120的第一襯底100中形成電結(jié)區(qū)140，以在轉(zhuǎn) 移晶體管Txl21側(cè)面的源極與漏極之間產(chǎn)生電勢差，從而可以充分轉(zhuǎn)出光電 荷。在一個實施例中，讀出電路120可以包括轉(zhuǎn)移晶體管Tx121、復位晶體 管Rxl23、驅(qū)動晶體管Dx125以及選擇晶體管Sxl27。
下面詳細描述根據(jù)實施例的光電荷的轉(zhuǎn)出結(jié)構(gòu)。
電結(jié)區(qū)140可以包括第一導電類型離子注入層143，形成在第二導電 類型阱141 (或者第二導電類型外延層(未示出))上；以及第二導電類型 離子注入層145，形成在第一導電類型離子注入層143上。例如，電結(jié)區(qū)140 可以是PN結(jié)或者PNP結(jié)，但是不限于此。
不同于浮置擴散區(qū)FD131的節(jié)點(其為N+結(jié))，PNP結(jié)140 (其為電 結(jié)區(qū)140，并且施加的電壓沒有向其充分轉(zhuǎn)移)在預定電壓下夾斷(pinch off)。 這個電壓被稱為鉗位電壓(pinning voltage)，其取決于PO區(qū)145和N區(qū)143 的摻雜濃度。
具體來說，從光電二極管230產(chǎn)生的電子移動到PNP結(jié)140，并且在轉(zhuǎn) 移晶體管Txl21導通時轉(zhuǎn)移到浮置擴散區(qū)FD131并轉(zhuǎn)換為電壓。
由于P0/N-7P-阱結(jié)區(qū)140的最大電壓值成為鉗位電壓，并且浮置擴散區(qū) FD131的節(jié)點的最大電壓值變?yōu)閂dd-Rxl23的閾值電壓Vth，因此通過在轉(zhuǎn) 移晶體管Txl21的源極與漏極之間形成電勢差，將在芯片的上部由光電二極 管230產(chǎn)生的電子能夠充分轉(zhuǎn)出到浮置擴散區(qū)FD131的節(jié)點，而沒有電荷共用。
艮口，根據(jù)實施例，在第一襯底100中形成P0/N-/P-阱結(jié)而不是N+/P-阱， 以允許在4-Tr有源像素傳感器(APS)的復位操作期間將正(+)電壓施加 到P0/N-7P-阱結(jié)的N區(qū)143以及將地電壓施加到P-阱141，從而在預定電壓 或更高電壓下在P0/N-7P阱雙結(jié)處產(chǎn)生夾斷，如同在雙極結(jié)型晶體管(BJT) 結(jié)構(gòu)中一樣。這被稱為鉗位電壓。因此，在轉(zhuǎn)移晶體管Tx121的源極與漏極 之間產(chǎn)生電勢差，從而在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的導通/截至操作期間抑制電荷共用 現(xiàn)象。
因此，不同于簡單使用N+結(jié)連接光電二極管的情況(如同在現(xiàn)有技術(shù) 中)，可以避免飽和度降低和靈敏度降低等局限。
接下來，第一導電類型連接區(qū)域147可以形成在光電二極管與讀出電路 之間以提供光電荷的快速移動路徑，從而使暗電流源最小化，并且能夠抑制 飽度降低和靈敏度降低。
為此，用于歐姆接觸的第一導電類型連接區(qū)域147可以形成在P0/N-/P-阱結(jié)區(qū)140的表面上。同時，為了抑制第一導電類型連接區(qū)域147成為泄露 源，可以將第一導電類型連接區(qū)域147的寬度最小化。通過這樣，可以減小 3D圖像傳感器的暗電流。
艮P，根據(jù)實施例用，N型雜質(zhì)僅局部重摻雜接觸形成部分的原因是便于 形成歐姆接觸，同時最小化暗信號。在重摻雜整個轉(zhuǎn)移晶體管(Tx源極)的 情況下，由于Si表面搖擺接合(dangling bond)使暗信號增大。
圖11沒有說明的附圖標記在以下的制造方法中說明。
參照圖1至圖11描述圖像傳感器的制造方法。
參照圖1，在第一襯底100上形成讀出電路120。
在第一襯底100中形成用于限定有源區(qū)和場區(qū)的器件隔離層110。在第 一襯底100的有源區(qū)上形成包括晶體管的讀出電路120。例如，讀出電路120 可以包括轉(zhuǎn)移晶體管Tx121、復位晶體管Rx123、驅(qū)動晶體管Dxl25以及 選擇晶體管Sx127。在形成晶體管的柵極之后，形成包括各個晶體管的源極 /漏極區(qū)的浮置擴散區(qū)FD 131和離子注入?yún)^(qū)130。
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)140;以及形成與線路150連接的第一導電類型連接區(qū)域147。
電結(jié)區(qū)140可以為PN結(jié)140，但是不限于此。例如，電結(jié)區(qū)140可以 包括第一導電類型離子注入層143，形成在第二導電類型阱141 (或者第 二導電類型外延層)上；以及第二導電類型離子注入層145，形成在第一導 電類型離子注入層143上。因此，PN結(jié)140可以是如圖1所示的P0 (145) /N- (143) /P- (141)結(jié)，但是不限于此。此外，第一襯底100可以是第二 導電類型襯底，但是不限于此。
根據(jù)實施例，電結(jié)區(qū)140可以形成在形成有讀出電路120的第一襯底100 中，以允許在轉(zhuǎn)移晶體管Tx121的源極與漏極之間產(chǎn)生電勢差，從而充分轉(zhuǎn) 出光電荷。
艮口，根據(jù)實施例，以在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的源極與漏極之間形成電勢差的 方式設計器件，從而可以充分轉(zhuǎn)出光電荷。例如，以通過使N區(qū)143的摻雜 濃度低于浮置擴散區(qū)FD 131的摻雜濃度而在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的源極與漏極之 間產(chǎn)生電勢差的方式設計器件。
接下來，根據(jù)實施例，用于歐姆接觸的第一導電類型連接區(qū)域147可以 形成在P0/N-7P-阱結(jié)區(qū)140的表面上。例如，用于歐姆接觸的N+區(qū)147可以 形成在PO/N-ZP-阱結(jié)區(qū)140的表面上。N+區(qū)147可以形成為貫穿PO區(qū)145 以與N區(qū)143接觸。
同時，為了抑制第一導電類型連接區(qū)域147成為泄露源，可以將第一導 電類型連接區(qū)域147的寬度最小化。為此，在蝕刻用于第一金屬接觸部151a 的通孔之后進行插塞注入。然而，本發(fā)明的實施例不限于此。例如，可以在 第一襯底100上形成離子注入圖案(未示出)，然后利用離子注入圖案作為 離子注入掩模形成第一導電類型連接區(qū)域147。
根據(jù)實施例，第一導電類型連接區(qū)域147可以形成在光電二極管與讀出 電路120之間以使暗電流源最小化，并且抑制飽和度降低和靈敏度降低。
在第一襯底100上可以形成層間電介質(zhì)160，并且形成線路150。線路 150可以包括第一金屬接觸部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，但是不限于此。
對于每個單位像素均形成線路150，用以將光電二極管230 (下文將描 述)與讀出電路120連接，以及轉(zhuǎn)移光電二極管230的光電荷。在形成與讀 出電路120連接的線路150時，可以同時形成與用于信號處理的外圍電路區(qū)
域連接的線路170。
線路150可以由包括金屬、合金以及硅化物的各種導電材料形成。例如， 線路150可以由鋁、銅、鈷或者鎢形成。
參照圖2，制備包括結(jié)晶半導體層200的第二襯底20。第二襯底20可 以是單晶或者多晶硅襯底，并且可以是摻有p型雜質(zhì)或者n型雜質(zhì)的襯底。 結(jié)晶半導體層200可以形成在第二襯底200上。例如，結(jié)晶半導體層200可 以通過外延生長形成在第二襯底20上。
雖然圖中沒有示出，但是通過將氫離子注入到第二襯底與結(jié)晶半導體層 200之間的邊界可以形成氫離子注入層，。即使在用于光電二極管的離子注 入之后，也可以進行氫離子的注入。
參照圖3，在結(jié)晶半導體層200內(nèi)部可以形成光電二極管230。光電二 極管230可以包括第一雜質(zhì)區(qū)210和第二雜質(zhì)區(qū)220。
在實施例中，通過在結(jié)晶半導體層200的表面附近，將n型雜質(zhì)注入到 結(jié)晶半導體層200的淺區(qū)可以形成第一雜質(zhì)區(qū)210，通過將p型雜質(zhì)注入到 結(jié)晶半導體層200的深區(qū)可以形成第二雜質(zhì)區(qū)220。在一個實施例中，首先 形成第二雜質(zhì)區(qū)220，然后在第二雜質(zhì)區(qū)220上形成第一雜質(zhì)區(qū)210。第二 雜質(zhì)區(qū)220和第一雜質(zhì)區(qū)210提供PN結(jié)結(jié)構(gòu)。
參照圖4，在結(jié)晶半導體層200的表面處的第一雜質(zhì)區(qū)210上可以額外 形成歐姆接觸層205。歐姆接觸層205可以通過注入高濃度n型雜質(zhì)(n+) 形成。歐姆接觸層205能夠降低光電二極管230與線路150之間的接觸電阻。 下面，采用省去光電二極管230下的歐姆接觸層205的實例進行描述。
參照圖5，在結(jié)晶半導體層200內(nèi)部形成器件隔離區(qū)域240，以根據(jù)單 位像素分割光電二極管230。通過在結(jié)晶半導體層200上形成離子注入掩模 (圖中沒有示出)，然后進行離子注入，來形成器件隔離區(qū)域240。注入到 器件隔離區(qū)域240的離子可以是高濃度p型雜質(zhì)。由于采用離子注入工藝形 成器件隔離區(qū)域240，因此能夠減少光電二極管230內(nèi)部產(chǎn)生的缺陷，進而 能夠解決暗電流特性。
參照圖6，包括結(jié)晶半導體層200的第一襯底100和第二襯底20可以彼 此接合。尤其是，將第一襯底100與第二襯底20彼此接合，使得對于單位 像素分隔的光電二極管230對應于各自的線路150。此時，在第一襯底100
與第二襯底20彼此接合之前，通過等離子體的激活增加接合表面的表面能 量來進行接合。同時，在特定實施例中，通過在接合界面上設置電介質(zhì)或者 金屬層提高接合力來進行接合。
在將第一襯底100和第二襯底20接合時，第四金屬接觸部154a和光電 二極管230的第一雜質(zhì)區(qū)210可以彼此連接。因此，光電二極管230產(chǎn)生的 光電荷可以通過線路150轉(zhuǎn)移到讀出電路120。
特別地，由器件隔離區(qū)域240為各個單位像素分隔的光電二極管230可 以連接到第一襯底100中為各個單位像素設置的各個第四金屬接觸部154a。
之后，對于包括氫離子注入層的實施例，通過進行熱處理將氫離子注入 層轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃鈱樱菆D中沒有示出。
參照圖7，去除第二襯底20，使得結(jié)晶半導體層200留在第一襯底100 上。即，利用氫氣層(圖中沒有示出)作為參考，使用刀片去除第二襯底20 的一部分，而將光電二極管230留在第一襯底100上，從而露出光電二極管 230。
因此，包括光電二極管230和器件隔離區(qū)域240的結(jié)晶半導體層200可 以留在第一襯底100上。
參照圖8，通過去除結(jié)晶半導體層200的一部分形成暴露部分115，暴 露部分115暴露出外圍區(qū)域的層間電介質(zhì)160和線路170部分。此時，位于 芯片周邊區(qū)域的光電二極管230的橫側(cè)也暴露。
參照圖9，在形成有結(jié)晶半導體層200和暴露部分115的層間電介質(zhì)160 上形成包括第一溝槽253的第一鈍化層250?？梢酝ㄟ^在形成有光電二極管 230的層間電介質(zhì)160上沉積氧化物層或者氮化物層來形成第一鈍化層250。
第一溝槽253可以利用光刻工藝和蝕刻工藝形成在第一鈍化層250中， 以選擇性暴露光電二極管230的表面。第一溝槽253可以形成在光電二極管 230的邊緣區(qū)域，使其不會掩蔽光電二極管230的光接收區(qū)域。此外，在形 成第一溝槽253時，可以同時形成第二溝槽255，以暴露外圍電路區(qū)域的線 路170。
參照圖10，在第一鈍化層250上以及在第一溝槽253中可以形成上電極 260。上電極260可以形成在第一溝槽253中，使其能夠與光電二極管230 電連接。
由于上電極260通過第一溝槽253與光電二極管230的一部分選擇性連 接，因此上電極260可以形成為不會掩蔽入射到光電二極管230的光。此外， 上電極260可以通過第二溝槽255與外圍電路區(qū)域的線路170連接。此外， 由于上電極260掩蔽光電二極管230的橫側(cè)，因此其能夠阻擋光。在特定實 施例中，上電極260可以由包括鋁、銅、鈦以及鎢的各種導電材料形成。
參照圖11 ，第二鈍化層270可以形成在第一鈍化層250和上電極260上。 例如，第二鈍化層270可以是氮化物層或者氧化物層。
此外，濾色鏡280可以形成在第二鈍化層270與每個單位像素的光電二 極管230對應的部分上。
圖12是根據(jù)另一實施例的圖像傳感器的橫截面圖。
參照圖12，圖像傳感器可包括包括線路150和讀出電路120的第一襯 底100;以及包括形成在讀出電路120上的光電二極管和器件隔離區(qū)域的結(jié) 晶半導體層200。第一襯底100的讀出電路120可以包括形成在第一襯底 100中的電結(jié)區(qū)140;以及在電結(jié)區(qū)140的一側(cè)與線路150連接的第一導電 類型連接區(qū)域148。
如圖12所示的實施例可采用參照圖1至圖11描述的實施例的技術(shù)特征。
根據(jù)如圖12所示的實施例，以在轉(zhuǎn)移晶體管Tx的源極與漏極之間形成 電勢差的方式設計器件，從而可以充分轉(zhuǎn)出光電荷。因此，由于光電二極管 產(chǎn)生的光電荷被轉(zhuǎn)出到浮置擴散區(qū)時，提高了輸出圖像的靈敏度。
此外，根據(jù)實施例，電荷連接區(qū)域可以形成在光電二極管與讀出電路之 間以提供光電荷的快速移動路徑，從而使暗電流源最小化，并且能夠抑制飽 和度降低和靈敏度降低。
同時，不同于參照圖11描述的實施例，本實施例在第一襯底100中電 結(jié)區(qū)140的一側(cè)提供第一導電類型連接區(qū)域148。
根據(jù)實施例，用于歐姆接觸的N+連接區(qū)域148可以形成在？0^-"-結(jié) 140上。此時，形成N+連接區(qū)域148和MIC接觸部151a的工藝可能提供泄 露源，這是因為器件通過施加在PO/N-ZP-結(jié)140上的反向偏壓運行，從而在 Si表面上產(chǎn)生電場EF。在接觸部形成工藝期間在電場內(nèi)產(chǎn)生的晶體缺陷起 到泄露源的作用。
此外，根據(jù)實施例，在N+連接區(qū)域148形成在P0/N-7P-結(jié)140的表面上
的情況下，增加由于N+7P0結(jié)148/145產(chǎn)生的電場。這個電場也用作泄露源。 因此，提供一種布局，其中第一接觸塞151a形成在有源區(qū)中，有源區(qū)
未摻雜有P0層，但是包括N+連接區(qū)域148。然后，第一接觸塞151a通過
N+連接區(qū)域148與N-結(jié)143連接。
根據(jù)實施例，在Si表面不產(chǎn)生電場，這有助于減小3D集成CIS的暗電流。
本說明書中對"一個實施例"、"實施例"、"示例實施例"等等的引 用，意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少 一個實施例中。在說明書的各個地方出現(xiàn)這樣的短語，不一定全是指同一實 施例。此外，當結(jié)合任何實施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，認為它是在 本領域技術(shù)人員可以結(jié)合其它實施例實現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍 內(nèi)。
盡管通過參考多個示例性實施例對本發(fā)明的實施例進行了描述，但應該 理解為本領域技術(shù)人員可設計出許多其它修改和實施例，這些修改和實施例
落入本發(fā)明原理的精神和范圍之內(nèi)。更加特別地，在說明書、附圖和隨附的 權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的主題結(jié)合排列的組成部分和/或排列中，可以進行變 化和修改。除了組成部分和/或排列的變化和修改之外，對本領域技術(shù)人員而 言可替代的用途是顯然的。
權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，包括第一襯底，包括讀出電路；層間電介質(zhì)，位于該第一襯底上；多個線路，貫穿該層間電介質(zhì)以與該讀出電路連接，所述多個線路形成為用于每個單位像素；結(jié)晶半導體層，位于該層間電介質(zhì)上；多個光電二極管，位于該結(jié)晶半導體層內(nèi)，所述多個光電二極管與所述多個線路電連接；以及器件隔離區(qū)域，包括導電雜質(zhì)，該器件隔離區(qū)域設置在該結(jié)晶半導體層內(nèi)，從而根據(jù)多個單位像素分隔所述多個光電二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中該讀出電路包括位于該第 一襯底中與所述多個線路中各個線路電連接的電結(jié)區(qū)，該電結(jié)區(qū)包括位于 該第一襯底中的第一導電類型離子注入?yún)^(qū)域；以及位于該第一導電類型離子 注入?yún)^(qū)域上的第二導電類型離子注入?yún)^(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，還包括第一導電類型連接區(qū) 域，在該電結(jié)區(qū)上與各個線路電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，還包括第一導電類型連接區(qū) 域，在該電結(jié)區(qū)的一側(cè)與各個線路電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中在該讀出電路的晶體管的 源極與漏極之間提供電勢差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中該晶體管包括轉(zhuǎn)移晶體管， 并且該晶體管的源極的離子注入濃度小于該晶體管的漏極處浮置擴散區(qū)的 離子注入濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，還包括-鈍化層，在該光電二極管上由電介質(zhì)形成，其中該鈍化層包括選擇性暴 露該光電二極管的溝槽；以及上電極，位于該鈍化層上并且通過該溝槽與該光電二極管連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該光電二極管包括 第一雜質(zhì)區(qū)，位于該結(jié)晶半導體層的一部^^中，該第一雜質(zhì)區(qū)與所述線路連接；以及第二雜質(zhì)區(qū)，位于該第一雜質(zhì)區(qū)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中該器件隔離區(qū)和該第二雜 質(zhì)區(qū)由相同材料形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，還包括位于該第一雜質(zhì)區(qū)下的 歐姆接觸層，該歐姆接觸層由高濃度n型雜質(zhì)形成。
11. 一種圖像傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟 在第一襯底上形成讀出電路； 在該第一襯底上形成層間電介質(zhì)；在層間電介質(zhì)中形成與該讀出電路連接的線路；制備包括結(jié)晶半導體層的第二襯底；在該結(jié)晶半導體層內(nèi)形成多個光電二極管；在該結(jié)晶半導體層中注入導電雜質(zhì)以形成器件隔離區(qū)，從而根據(jù)多個單 位像素分隔所述多個光電二極管；將該第一襯底與該第二襯底接合，使該第一襯底的該線路與該結(jié)晶半導 體層的多個光電二極管中的一個光電二極管電連接；以及去除該第二襯底的一部分，從而使該結(jié)晶半導體層留在該第一襯底上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中形成該讀出電路的步驟包括 在該第一襯底中形成電結(jié)區(qū)，形成該電結(jié)區(qū)的步驟包括在該第一襯底中形成第一導電類型離子注入?yún)^(qū)域；以及 在該第一導電類型離子注入?yún)^(qū)域上形成第二導電類型離子注入?yún)^(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在該第一襯底中形成與該 電結(jié)區(qū)上的線路連接的第一導電類型連接區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成該第一導電類型連接區(qū)域 的步驟是在用于該線路的接觸蝕刻之后進行。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在該第一襯底中形成與位 于該電結(jié)區(qū)一側(cè)的線路連接的第一導電類型區(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，還包括在該光電二極管上形成鈍化層； 在該鈍化層中形成溝槽以選擇性暴露該光電二極管；以及在該溝槽中形成上電極以與該光電二極管電連接。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該上電極接觸該光電二極管的 端部區(qū)域的一部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述光電二極管的步驟包括在該結(jié)晶半導體層中形成第一雜質(zhì)區(qū)；以及 在該結(jié)晶半導體層中形成第二雜質(zhì)區(qū)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在該第一雜質(zhì)區(qū)上形成歐 姆接觸層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該第二雜質(zhì)區(qū)包括與該器件隔 離區(qū)域相同類型的導電雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器及其制造方法。該圖像傳感器包括層間電介質(zhì)、線路以及包括光電二極管和器件隔離區(qū)的結(jié)晶半導體層。層間電介質(zhì)可以形成在包括讀出電路的第一襯底上。線路貫穿該層間電介質(zhì)以與讀出電路連接，并且每個線路根據(jù)單位像素形成。該結(jié)晶半導體層可以接合在包括線路的層間電介質(zhì)上。形成在結(jié)晶半導體層中的光電二極管與線路電連接。器件隔離區(qū)域包括導電雜質(zhì)，并且形成在結(jié)晶半導體層內(nèi)，從而根據(jù)單位像素分隔光電二極管。本發(fā)明能夠解決暗電流特性。
文檔編號H01L27/146GK101383362SQ200810213820
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者俊 黃 申請人:東部高科股份有限公司