图像传感器以及用于制造图像传感器的方法技术

提供了用于制造图像传感器的方法。一种用于制造图像传感器的方法可包括：在基板上形成读出电路；在基板中形成电结区；形成连接到电结区的互连装置；以及在互连装置上形成图像感测器件。读出电路可以被形成在第一基板上。电结区可以被形成在第一基板上，以将图像感测器件与读出电路连接。可以利用第二基板来形成图像感测器件，所述第二基板随后被接合在互连装置上。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器以及用于制造图^象传感器的方法
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器件。图像传感器大致被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半 导体(CMOS)图像传感器(CIS)。在相关技术中，光电二极管是利用离子注入、与读出电路一起在a 中形成的。由于为了增加像素数量而不增加芯片尺寸，光电二极管的尺寸 日益减小，因此光接收部分的面积减小，从而降低了图像质量。此夕卜，由于堆叠高度并未降低到与光接收部分的面积的减少一样的程 度，因此入射到光接收部分的光子数量也由于被称为艾里斑(airy disk) 的光衍射而减少。作为用于克服该缺陷的可选方案，已经进行了这样的尝试(被称为"三 维(3D)图像传感器")使用非晶硅(Si)来形成光电二极管，在硅(Si) 基板上形成读出电路，以及4吏用诸如^K"水键合(water-to-water bonding) 之类的方法在读出电路上形成光电二极管。光电二极管通过互连装置与读 出电路连接。同时，根据相关技术，由于在读出电路的转移晶体管两侧的源极和漏 极均重掺杂有N型杂质，因此发生电荷共享现象。当发生电荷共享现象 时，输出图像的灵敏度降低，并且可能产生图像误差。此外，在相关技术中，光电荷不容易在光电二极管与读出电漆t间移 动。因此，产生了暗电流或降低了饱和度和灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了 一种图像传感器及其制造方法，该图像传感器 可以防止电荷共享的发生，同时可以提高填充因子。实施例还提供了 一种图像传感器及其制造方法，该图像传感器可以通 过在光电二极管与读出电路之间为光电荷提供快速移动路径，来最小化暗 电流源并且防止饱和度和灵^L度的降低。在一个实施例中， 一种用于制造图像传感器的方法包括在第一141 上形成读出电路；在第一^S4l上形成电结区(electrical junction region) 以便与读出电路电连接；在电结区上形成互连装置；以及在互连装置上形成图像感测器件。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J41 上形成包括第一晶体管和第二晶体管的读出电路；在第一基板中、在第一 晶体管和第二晶体管之间形成电结区，所述电结区与读出电路电连接；形 成经由第二晶体管电连接到电结区的互连装置；以及在所述互连装置上形 成图像感测器件。在下面的附图和说明书中提供了一个或更多个实施例的细节。从所述 说明书和附图以及从权利要求来看，其它的特征将会是明显的。附图说明图l是根据实施例的图像传感器的横截面视图2-7是根据实施例的用于制造图像传感器的方法的横截面视图8是根据另一实施例的图像传感器的横截面视图9是根据又一实施例的图像传感器的横截面视图。具体实施例方式在下文中，参照附图描述了图像传感器及其制造方法的实施例。在对实施例的描述中，应当理解，当层(或膜)被称为在另一层或基 板"上，，时，该层(或膜)可以直接在另一层或基敗上，或者也可以存在 中间层。此外，应当理解，当层被称为在另一层"下方"时，该层可以直 接在另一层下方，或者也可以存在一个或更多个中间层。此外，还应当理 解，当层被称为在两层"之间"时，该层可以是这两层之间的唯一层，或 者也可以存在一个或更多个中间层。4^厶开并不限于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，而是 可以容易地应用于任何需要光电二极管的图像传感器。图l是根据实施例的图像传感器的横截面视图。在一个实施例中，图4象传感器可以包括在第一ni00上形成的读出电路120;第一基tl中的电结区140,该电结区140与读出电路120电 连接；电结区140上的互连装置150;以及互连装置150上的图像感测器 件210。图像感测器件210可以是(但不限于)光电二极管。例如，在特定实 施例中，图像感测器件210可以是光栅(photogate)或是光电二极管和 光栅的组合。同时，尽管光电二极管210被描述为在晶体半导体层中形成， 但是所述光电二极管并不限于此。例如，光电二极管210可以在非晶半导 体层中形成。图1中的尚未i兌明的附图标记在下面的制造方法中描述。在下文中，参照图2至7描述了根据实施例的用于制造图像传感器的 方法。可以制备在其中形成有互连装置150和读出电路120的第一J4！ 100。例如，可以在第二导电型第一J4！ 100中形成器件绝缘层110，以 便限定有源区。可以在有源区中形成包括晶体管的读出电路120。在一个 实施例中，读出电路120可包括转移晶体管Txl21、重置晶体管Rx123、 驱动晶体管Dx 125以及选择晶体管Sx 127。在形成所述晶体管的栅极之 后，可以形成浮动扩散区FD 131以及包括各个晶体管的源^/漏极区133、 135和137的离子注入区130。此外，才艮据实施例，可以添加噪声消除电 路(未示出)以改善灵敏度。读出电路120在第一基仗100中的形成可包括在第一基敗100中形 成电结区140，以及形成与电结区140上的互连装置150连接的第一导电 型连接区147。电结区140可以是(但不限于)PN结。例如，电结区140可包括 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以及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，所述PN结可以是(但不限于)如图2所示的 P0(145)/N-(143)/P-(141)结。第一基仗100可以是第二导电型基板，但是 实施例并不限于此。根据实施例，器件被设计成使得在转移晶体管Tx的源极和漏极之间 存在电势差，以使得光电荷可以被充分地转储。因此，从光电二极管产生 的光电荷被充分转储到浮动扩散区，从而可以改善输出图像的灵敏度。换言之，根据实施例，如图2所示地在形成有读出电路120的第一基板100中形成电结区140，以允许在转移晶体管Tx 121两侧的源极和漏 极之间产生电势差，以使得光电荷可以被充分地转储。在下文中，详细描述了才艮据实施例的光电荷转储结构。与作为N+结的浮动扩散FD131的结点不同，作为电结区140、并且 所施加的电压未被充分传送给其的PNP结140在预定电压时被夹断。该 电压被称为销电压(pinning voltage )，其取决于P0区145和N-区143的 掺杂浓度。具体地，从光电二极管210 (参见图1)产生的电子移动到PNP结 140，并在转移晶体管Tx 121接通时被转移到浮动扩散FD 131的结点并 且被转换成电压。由于？0/1\-^-结140的最大电压值变成销电压，并且浮动扩散FD 131 的结点的最大电压值变成Vdd-Rx 123的阈值电压Vth，因此，通过实现 在转移晶体管Tx 131的两侧之间的电势差，可以将从芯片上部中的光电 二极管210产生的电子充分转储到浮动扩散FD 131的结点，而没有电荷 共享。换言之，根据实施例，在第一基tl100中形成P0/N-ZP-阱结，以允许 在4-Tr有源像素传感器(APS )重置操作期间向该P0/N-ZP-阱结的N-区 143施加+电压以及向P0 145和P-阱141施加地电压，以使得在预定电压 或预定电压以上时在该PO/N-ZP-阱双结处产生夹断，如同在双极结晶体管 (BJT)结构中一样。该预定电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：　在第一基板上的包括第一晶体管和第二晶体管的读出电路；　在第一基板中、在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的电结区，所述电结区与所述读出电路电连接；　用于连接到所述电结区的互连装置；以及　在所述互连装置上的图像感测器件。

【技术特征摘要】
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【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]