專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)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學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件?？梢詫⒃搱D
像傳感器粗略地分為電荷耦合器件(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)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在具有晶體管電路的襯底中通過離子注入形成光電二極 管。為了在不增大芯片尺寸的條件下增加像素的數(shù)量，需要不斷減小二極管 的尺寸。因?yàn)楣怆姸O管的尺寸不斷減小，所以光接收部分的面積也不斷減 小，使得圖像質(zhì)量降低。
此外，由于疊層高度不能像光接收部分的面積減小的那樣多，因此入射 至光接收部分的光子數(shù)量也由于光的衍射而減少，這種現(xiàn)象被稱為艾里斑 (airy disk)。
作為克服這種限制的可選方案，嘗試采用非晶硅(Si)形成光電二極管， 或者在Si襯底中形成讀出電路并且在讀出電路上采用如晶片-晶片鍵合的方 法形成光電二極管(稱為"三維(3D)圖像傳感器")。光電二極管通過互 連件與讀出電路相連。
同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于讀出電路的遷移(transfer)晶體管的源極和漏 極被N型雜質(zhì)重度摻雜，因此會(huì)發(fā)生電荷共享現(xiàn)象。當(dāng)電荷共享現(xiàn)象發(fā)生時(shí)， 輸出圖像的靈敏度降低并且會(huì)產(chǎn)生圖像錯(cuò)誤。
此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于光電荷不能在光電二極管和讀出電路之間自 由移動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生暗電流，或降低飽和度和靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種圖像傳感器及其制造方法，該圖像傳感器可以
抑制電荷共享現(xiàn)象的發(fā)生并且提高填充系數(shù)。
實(shí)施例還提供一種圖像傳感器及其制造方法，該圖像傳感器可以將暗電 流源最小化并且通過在光電二極管和讀出電路之間為光電荷提供快速移動(dòng) 通道，從而抑制飽和度的降低和靈敏度的降低。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器可以包括位于第一襯底上的讀出電路； 位于該第一襯底中的電學(xué)結(jié)區(qū)，將該電學(xué)結(jié)區(qū)電連接至該讀出電路；位于該 電學(xué)結(jié)區(qū)上的互連件；以及位于該互連件上的圖像傳感器件。
在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器可以包括讀出電路，該讀出電路包括 位于第一襯底上的第一晶體管和第二晶體管；位于該第一襯底中且位于該第 一晶體管和該第二晶體管之間的電學(xué)結(jié)區(qū)，將該電學(xué)結(jié)區(qū)與該讀出電路電連 接；互連件，該互連件通過該第二晶體管電連接至該電學(xué)結(jié)區(qū)；以及位于該 互連件上的圖像傳感器件。
下文將結(jié)合附圖和說明書詳細(xì)描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。顯然從說明書和 附圖，以及從權(quán)利要求可以得到其他技術(shù)特征。


圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖面圖。
圖2至圖7為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法的剖面圖。
圖8為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖面圖。
圖9為根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將結(jié)合隨附附圖對(duì)圖像傳感器的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。 在對(duì)實(shí)施例的描述中，當(dāng)提到層(或膜)位于另一層或襯底"上"時(shí)， 可以理解為該層(或膜)直接位于另一層或襯底上，或者其中也可以出現(xiàn)中 間層。進(jìn)一步而言，當(dāng)提及某一層位于另一層"下"時(shí)，可以理解為該層可 以直接位于另一層下，或者其間也可以插入一層或多層中間層。此外，當(dāng)提 及某一層位于某兩層"之間"時(shí)，也可以理解為只有該層位于這兩層之間， 或者其間也可有一層或多層中間層。
本發(fā)明公開的內(nèi)容并不限于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感
器，而是可以應(yīng)用于任何需要光電二極管的圖像傳感器。 圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖面圖。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器可以包括位于第一襯底100上形成的讀
出電路120;位于該第一襯底中的電學(xué)結(jié)區(qū)140，將該電學(xué)結(jié)區(qū)140與該讀
出電路120電連接；位于該電學(xué)結(jié)區(qū)140上的互連件150;以及位于該互連
件150上的圖像傳感器件210。
圖像傳感器件210可以是光電二極管，但不限于光電二極管。例如，在 某個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器件210可以是光柵極(photogate)或者是光電二 極管與光柵極的組合。
同時(shí)，盡管將光電二極管210描述為在結(jié)晶半導(dǎo)體層中形成，但是光電 二極管并不限于在結(jié)晶半導(dǎo)體層中形成。例如，光電二極管210可以在非結(jié) 晶半導(dǎo)體層中形成。
圖1中未作說明的附圖標(biāo)記將在隨后的制造方法中加以描述。
在下文中，將結(jié)合圖2至圖7對(duì)根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器的制造方法進(jìn) 行詳細(xì)描述。
制備第一襯底100，在第一襯底100中形成有互連件150和讀出電路120。 例如，可以在第二導(dǎo)電類型的第一襯底100中形成器件隔離層110，以限定 有源區(qū)?？梢栽谟性磪^(qū)中形成包括晶體管的讀出電路120。在一個(gè)實(shí)施例中， 讀出電路120可以包括遷移晶體管Tx121、復(fù)位晶體管Rx123、驅(qū)動(dòng)晶體管 Dx 125以及選擇晶體管Sx 127。在形成用于晶體管的柵極后，可以形成浮置 擴(kuò)散區(qū)FD 131和離子注入?yún)^(qū)130，該離子注入?yún)^(qū)130包括各個(gè)晶體管的源極 區(qū)/漏極區(qū)133、 135以及137。此外，根據(jù)實(shí)施例，可以增加除噪電路(未 示出)以提高靈敏度。
在第一襯底100中形成讀出電路120時(shí)，可以在第一襯底100中形成電 學(xué)結(jié)區(qū)140并且在該電學(xué)結(jié)區(qū)140上形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū)147，將連接 區(qū)147與互連件150相連接。
電學(xué)結(jié)區(qū)140可以是PN結(jié)，但不以此為限。例如，電學(xué)結(jié)區(qū)140可以 包括第一導(dǎo)電類型離子注入層143和第二導(dǎo)電類型離子注入層145，在第二 導(dǎo)電類型阱141 (或第二導(dǎo)電類型外延層)上形成該第一導(dǎo)電類型離子注入 層143，以及在該第一導(dǎo)電類型離子注入層143上形成該第二導(dǎo)電類型離子
注入層145。例如，該P(yáng)N結(jié)可以是如圖2所示的P0(145)/N-(143)/P-(141)結(jié)，
但不以此為限。第一襯底100可以是第二導(dǎo)電類型襯底，但并不以此為限。 根據(jù)實(shí)施例，將器件設(shè)計(jì)成在遷移晶體管Tx的源極和漏極之間具有一
電位差，以便光電荷可以完全傾卸(dumped)。因此，由光電二極管產(chǎn)生的
光電荷可以完全傾卸至浮置擴(kuò)散區(qū)，以提高輸出圖像的靈敏度。
也就是說，根據(jù)實(shí)施例，如圖2所示，電學(xué)結(jié)區(qū)140和讀出電路120都
形成在第一襯底100中，并且允許位于遷移晶體管Tx 121側(cè)邊的源極和漏極
之間產(chǎn)生一電位差，以便光電荷完全傾卸。
在下文中，將詳細(xì)描述根據(jù)實(shí)施例的光電荷的傾卸結(jié)構(gòu)。 浮置擴(kuò)散區(qū)FD 131的節(jié)點(diǎn)為N+結(jié)，不同于該浮置擴(kuò)散區(qū)FD 131的節(jié)
點(diǎn)，PNP結(jié)140是電學(xué)結(jié)區(qū)140，并且施加至PNP結(jié)140的電壓不能完全遷
移，而是在其達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值處被切斷(pinched-off)。這種電壓被稱作釘
扎(pinning)電壓，該釘扎電壓取決于PO區(qū)145和N-區(qū)143的摻雜濃度。 具體而言，由光電二極管210(參見圖l)產(chǎn)生的電子移動(dòng)至PNP結(jié)140，
隨后當(dāng)遷移晶體管Tx 121開啟時(shí)，將電子遷移至浮置擴(kuò)散區(qū)FD 131的節(jié)點(diǎn)
并轉(zhuǎn)化成電壓。
由于P0/N-ZP結(jié)140的最大電壓值變?yōu)獒斣妷海⑶腋≈脭U(kuò)散區(qū)FD 131 的節(jié)點(diǎn)的最大電壓值變?yōu)閂dd-Rx 123的閾值電壓Vth，因此通過在遷移晶體 管Tx 121的側(cè)邊之間提供一電位差，可以在不發(fā)生電荷共享現(xiàn)象的條件下將 芯片上部的光電二極管210產(chǎn)生的電子完全傾卸至浮置擴(kuò)散區(qū)FD 131的節(jié) 點(diǎn)。
也就是說，根據(jù)實(shí)施例，在第一襯底100中形成P0/N-7P-阱的結(jié)，以便 在4-Tr有源像素傳感器(APS)的復(fù)位操作期間，可以將正電壓施加至PO/N-/P 阱的結(jié)的N-區(qū)143，并且將接地電壓施加至P0 145和P阱141，以便像在雙 極結(jié)晶體管(BJT)結(jié)構(gòu)中一樣，在P0/N-7P-阱的雙結(jié)處以預(yù)定電壓或更高 電壓產(chǎn)生切斷。這種電壓被稱作釘扎電壓。因此，在遷移晶體管Txl21側(cè)邊 的源極和漏極之間產(chǎn)生一電位差，當(dāng)遷移晶體管Tx進(jìn)行開/關(guān)操作時(shí)，該電 位差可以抑制電荷共享現(xiàn)象。
因此，不像現(xiàn)有技術(shù)中簡(jiǎn)單地將光電二極管與N+結(jié)(N+7P-阱)相連，本 發(fā)明可以避免諸如飽和度減少和靈敏度減少等局限性。
接下來，根據(jù)實(shí)施例，可以在光電二極管和讀出電路之間形成第一導(dǎo)電
類型連接區(qū)147，為光電荷提供快速移動(dòng)通道(path)，以使暗電流源最小 化，并且阻止飽和度減少和靈敏度減少。
為此，可以根據(jù)實(shí)施例在PO/N-ZP-結(jié)140的表面上形成用于歐姆接觸的 第一導(dǎo)電類型連接區(qū)147。可以形成N+區(qū)147以穿過PO區(qū)145并且與N-區(qū)143接觸。
同時(shí)，為了避免第一導(dǎo)電類型連接區(qū)147成為泄漏源，第一導(dǎo)電類型連 接區(qū)147的寬度可以最小化。
為此，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用于第一金屬接觸部151a的通孔(viahole) 完成蝕刻后，可以進(jìn)行塞注入(plug implant)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在 襯底上形成離子注入圖案(未示出)，然后可使用該離子注入圖案作為離子 注入掩模以形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū)147。
也就是說，為了局部重度摻雜，在此實(shí)施例中僅提供具有N型雜質(zhì)的接 觸形成部分(contact forming portion)以便于在最小化暗信號(hào)的同時(shí)促進(jìn)歐 姆接觸形成(ohmic contact formation)。假設(shè)將整個(gè)遷移晶體管的源極重度 摻雜，通過Si表面懸掛鍵(danglingbond)會(huì)增加暗信號(hào)。
可以在第一襯底100上形成層間介電層160，并且可以在第一襯底100 上形成互連件150?；ミB件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，但互連件150并不 限于僅包含前述各部件。
如圖3所示，可以在第二襯底200上形成結(jié)晶半導(dǎo)體層210a。盡管將光 電二極管210描述為在結(jié)晶半導(dǎo)體層中形成，但實(shí)施例并非以此為限。因此， 圖像傳感器件可以采用位于讀出電路上的三維(3D)圖像傳感器結(jié)構(gòu)以提高 填充系數(shù)(fill factor)。此外，通過在結(jié)晶半導(dǎo)體層中形成光電二極管，可 以降低圖像傳感器件中的缺陷。
例如，可以通過外延生長(zhǎng)在第二襯底200上形成結(jié)晶半導(dǎo)體層210a。然 后，可以將氫離子注入第二襯底200和結(jié)晶半導(dǎo)體層210a之間以形成氫離 子注入層207a。在一個(gè)實(shí)施例中，在采用離子注入形成光電二極管210后， 可以實(shí)施氫離子注入。
接下來，如圖4所示，可以采用離子注入在結(jié)晶半導(dǎo)體層210a中形成
光電二極管210。例如，可以在結(jié)晶半導(dǎo)體層210a的下部中形成第二導(dǎo)電類 型導(dǎo)電層216。例如，通過在無掩模條件下在第二襯底200的整個(gè)表面上實(shí) 施毯覆式(blanket)離子注入，可以在結(jié)晶半導(dǎo)體層210a的下部中形成高 濃度P型導(dǎo)電層216。在一個(gè)實(shí)施例中，第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層216的結(jié)的深 度可以小于0.5 pm。
然后，可以在第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層216上形成第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層214。 例如，通過在無掩模條件下在第二襯底200的整個(gè)表面上實(shí)施毯覆式離子注 入可以在第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層216上形成低濃度N型導(dǎo)電層214。在一個(gè)實(shí) 施例中，第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層214的結(jié)的深度范圍為1.0 2.0 )nm。
根據(jù)實(shí)施例，由于第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層214的厚度大于第二導(dǎo)電類型導(dǎo) 電層216的厚度，因此可以提高電荷存儲(chǔ)容量。通過形成N型導(dǎo)電層214的 厚度大于高濃度P型導(dǎo)電層216的厚度，可以提高電荷存儲(chǔ)容量，這是因?yàn)?較厚的N型導(dǎo)電層214擴(kuò)大了電荷的存儲(chǔ)區(qū)域。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以在第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層214上形成高濃度第 一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層212。例如，通過在無掩模條件下在第二襯底200的整個(gè) 表面上實(shí)施毯覆式離子注入，可以在第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層214上形成高濃度 N+型導(dǎo)電層212。高濃度第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層212有助于在光電二極管210 和第一襯底100的互連件150之間形成歐姆接觸。
接下來，如圖5所示，可以將第一襯底100與第二襯底200鍵合，以便 光電二極管210接觸互連件150?；诖它c(diǎn)，在第一襯底100和第二襯底200 彼此鍵合之前，可以通過激活等離子體以提高鍵合接觸面的表面能量從而實(shí) 施鍵合。同時(shí)，在某一實(shí)施例中，可以將介電層或金屬層置于鍵合接觸面上 以提高鍵合力，從而實(shí)施鍵合。
在第一襯底100和第二襯底200彼此鍵合之后，通過實(shí)施熱處理可以將 氫離子注入層207a轉(zhuǎn)變成氫氣體層(未示出)。在此之后，采用切割刀(blade) 移除一部分第二襯底200，而留下位于氫氣體層下的光電二極管210，從而 如圖6所示將光電二極管210暴露。
然后，可以實(shí)施蝕刻工藝，以便將用于每個(gè)單元像素的光電二極管分開。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過像素間的電介質(zhì)(未示出)填充被蝕刻的部分。
接下來，如圖7所示，可以實(shí)施用于形成上電極240和濾色鏡(未示出)
的制造工藝。
在根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器及其制造方法中，將器件設(shè)計(jì)成在遷移晶體 管TX的源極和漏極之間具有一電位差，以便光電荷可以完全傾卸。
此外，根據(jù)實(shí)施例，可以在光電二極管和讀出電路之間形成電荷連接區(qū)， 為光電荷提供快速移動(dòng)通道，以使暗電流源最小化，并且抑制飽和度減少和 靈敏度減少。
圖8為另一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖，且該圖詳細(xì)說明包括互連 件150的第一襯底。
如圖8所示，該圖像傳感器可以包括在第一襯底100上形成的讀出電
路120;位于該第一襯底中的電學(xué)結(jié)區(qū)140，該電學(xué)結(jié)區(qū)140與該讀出電路
120電連接；互連件150，該互連件150與該電學(xué)結(jié)區(qū)140電連接；以及位
于該互連件150上的圖像傳感器件210。
本實(shí)施例可以采用如圖1至圖7的實(shí)施例中的技術(shù)特征。
例如，將器件設(shè)計(jì)成在遷移晶體管Tx的源極和漏極之間具有一電位差，
以便光電荷可以完全傾卸。
此外，根據(jù)實(shí)施例，可以在光電二極管和讀出電路之間形成電荷連接區(qū)，
為光電荷提供快速移動(dòng)通道，以使暗電流源最小化，并且抑制飽和度減少和
靈敏度減少。
同時(shí)，與圖l中的實(shí)施例不同，在電學(xué)結(jié)區(qū)140的側(cè)邊形成第一導(dǎo)電類 型連接區(qū)148。
根據(jù)實(shí)施例，可以在臨近PO/N-ZP-結(jié)140的地方形成用于歐姆接觸的N+ 連接區(qū)148?；诖它c(diǎn)，由于通過對(duì)PO/N-ZP-結(jié)140施加反偏壓進(jìn)行器件操 作，以在Si表面產(chǎn)生電場(chǎng)EF，因此可以通過形成N+連接區(qū)148和第一金屬 接觸部(M1C接觸部)151a的制造工藝提供泄漏源。在形成接觸部的制造 工藝中，位于電場(chǎng)內(nèi)的結(jié)晶缺陷可以作為泄漏源。
此外，在p0/N-/P-/-結(jié)140的表面形成N+連接區(qū)148的情況中，可以增加 由N+/P0-結(jié)148/145引起的電場(chǎng)。該電場(chǎng)作為泄漏源。
因此，所提供的設(shè)計(jì)布局可以在有源區(qū)中形成第一接觸塞151a，該有源 區(qū)未摻雜PO層而是摻雜N+連接區(qū)148。然后，第一接觸塞151a通過N+連 接區(qū)148與N-結(jié)143相連接。
根據(jù)實(shí)施例，在Si襯底上不產(chǎn)生電場(chǎng)。從而，可以減小3D集成CIS的
暗電流。
圖9為根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的剖視圖，且該圖詳細(xì)說明包括 互連件150的第一襯底。
如圖9所示，該圖像傳感器可以包括讀出電路120，該讀出電路120 包括位于該第一襯底100上的第一晶體管121a和第二晶體管121b;位于該 第一襯底100中且位于該第一晶體管121a和該第二晶體管121b之間的電學(xué) 結(jié)區(qū)140，該電學(xué)結(jié)區(qū)140與該讀出電路120電連接；互連件150，該互連 件150與該電學(xué)結(jié)區(qū)140電連接；以及位于該互連件150上的圖像傳感器件 210。
本實(shí)施例可以采用上述實(shí)施例中的技術(shù)特征。
例如，根據(jù)實(shí)施例，將器件設(shè)計(jì)成在遷移晶體管Tx的源極和漏極之間 具有一電位差，以便光電荷可以完全傾卸。
此外，根據(jù)實(shí)施例，可以在光電二極管和讀出電路之間形成電荷連接區(qū)， 為光電荷提供快速移動(dòng)通道，以使暗電流源最小化，并且抑制飽和度減少和 靈敏度減少。
同時(shí)，將結(jié)合該實(shí)施例詳細(xì)描述在第一襯底100上形成讀出電路120的 過程。
可以在第一襯底100上形成第一晶體管121a和第二晶體管121b。
例如，該第一晶體管121a可以是一個(gè)第一晶體管121a，并且該第二晶 體管121b可以是一個(gè)第二晶體管121b，但是該第一晶體管121a和該第二晶 體管121b并不以此為限。該第一晶體管121a和該第二晶體管121b可以同 時(shí)形成，也可以順序形成。
此后，可以在第一晶體管121a和第二晶體管121b之間形成電學(xué)結(jié)區(qū) 140。在一個(gè)實(shí)施例中，電學(xué)結(jié)區(qū)140可以是PN結(jié)140。
例如，根據(jù)實(shí)施例，PN結(jié)140可以包括第一導(dǎo)電類型離子注入層143 和第二導(dǎo)電類型離子注入層145，在第二導(dǎo)電類型外延層(或阱)141上形 成該第一導(dǎo)電類型離子注入層143，以及在該第一導(dǎo)電類型離子注入層143 上形成該第二導(dǎo)電類型離子注入層145。
在具體實(shí)施例中，PN結(jié)140可以是如圖2所示的P0(145)/N-(143)/P-(141)
結(jié)。
可以在第二晶體管121b的一側(cè)形成高濃度第一導(dǎo)電類型連接區(qū)131b，
該連接區(qū)131b與互連件150相連。該高濃度第一導(dǎo)電類型連接區(qū)131b可以 是高濃度N+離子注入?yún)^(qū)(N+結(jié))且可以作為第二浮置擴(kuò)散區(qū)FD2 (131b)， 但并不以此為限。
根據(jù)實(shí)施例的讀出電路包括用于將從芯片上部的光電二極管產(chǎn)生的電 子移動(dòng)至Si襯底(該讀出電路形成在該Si襯底中)的N+結(jié)131b的部分； 以及用于將電子從N+結(jié)131b移動(dòng)至N-結(jié)143的部分，這樣該讀出電路可以 實(shí)現(xiàn)4Tr操作。
下文將給出分別形成如圖9所示的PO/N-7P-結(jié)140和N+結(jié)131b的原因。 當(dāng)在PO/N-ZP-結(jié)140的PNP結(jié)140中形成N+摻雜和一接觸部時(shí)，會(huì)在
PNP結(jié)140上由N+層產(chǎn)生暗電流，并且會(huì)損壞接觸部的蝕刻。為了減小該
暗電流，使接觸形成部分的N+結(jié)131b與PNP結(jié)140相隔離。
也就是說，當(dāng)在PNP結(jié)140的表面上實(shí)施N+摻雜和接觸部的蝕刻時(shí)，
會(huì)形成泄漏源。為了抑制這些泄漏源的形成，可以在N+ZP-外延結(jié)131b上形
成接觸部。
由于在進(jìn)行信號(hào)讀出操作期間會(huì)開啟第二晶體管Tx2 (121b)的柵極和 第一晶體管Txl (121a)的柵極，因此由芯片上部的光電二極管210產(chǎn)生的 電子經(jīng)過第一導(dǎo)電類型連接區(qū)131b，再穿過P0/N-7P-外延結(jié)140，移動(dòng)至第 一浮置擴(kuò)散區(qū)FD 1 (131a)，以便實(shí)現(xiàn)相關(guān)的復(fù)式取樣(correlated double sampling)。
說明書中所涉及的"一實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例性實(shí)施例"等， 其含義是結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性均包括在本發(fā)明的至少 一個(gè)實(shí)施例中。說明書中出現(xiàn)于各處的這些短語(yǔ)并不一定都涉及同一個(gè)實(shí)施 例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，都認(rèn)為其落在 本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其它實(shí)施例就可以實(shí)現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍 內(nèi)。
盡管對(duì)實(shí)施例的描述中結(jié)合了其中多個(gè)示例性實(shí)施例，但可以理解的是 本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以推導(dǎo)出許多其它變化和實(shí)施例，并落入本公開內(nèi)容 的原理的精神和范圍之內(nèi)。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的
范圍內(nèi)對(duì)組件和/或附件組合設(shè)置中的排列進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。除組件和/ 或排列的變化和改進(jìn)之外，其他可選擇的應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是 顯而易見的。
權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，包括讀出電路，位于第一襯底上；電學(xué)結(jié)區(qū)，位于該第一襯底中，該電學(xué)結(jié)區(qū)與該讀出電路電連接；互連件，位于該電學(xué)結(jié)區(qū)上；以及圖像傳感器件，位于該互連件上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)包括 第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)，位于該第一襯底中；以及 第二導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)，位于該第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)在該讀出電路的 晶體管的源極和漏極之間提供電位差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中該晶體管包括遷移晶體管， 位于該晶體管源極處的該電學(xué)結(jié)區(qū)的離子注入濃度低于位于該晶體管漏極 處的浮置擴(kuò)散區(qū)的離子注入濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)包括PN結(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)包括PNP結(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電類型連接 區(qū)，位于該電學(xué)結(jié)區(qū)和該互連件之間，其中該第一導(dǎo)電類型連接區(qū)包括與位 于該電學(xué)結(jié)區(qū)上的該互連件電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電類型連接 區(qū)，位于該電學(xué)結(jié)區(qū)和該互連件之間，其中該第一導(dǎo)電類型連接區(qū)包括與位 于該電學(xué)結(jié)區(qū)一側(cè)的該互連件電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該圖像傳感器件包括 第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層；以及第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層，位于該第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層上，其中該第一導(dǎo)電 類型導(dǎo)電層的厚度大于該第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層的厚度。
10. —種制造圖像傳感器的方法，包括如下步驟 在第一襯底上形成讀出電路；在該第一襯底中形成電學(xué)結(jié)區(qū)，且該電學(xué)結(jié)區(qū)與該讀出電路電連接； 在該電學(xué)結(jié)區(qū)上形成互連件；以及在該互連件上形成圖像傳感器件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成該電學(xué)結(jié)區(qū)的步驟包括 在該第一襯底中形成第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)；以及 在該第一導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)上形成第二導(dǎo)電類型離子注入?yún)^(qū)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中形成該電學(xué)結(jié)區(qū)以在該讀出電路 的晶體管的源極和漏極之間提供電位差。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該晶體管包括遷移晶體管，以及 位于該晶體管源極處的該電學(xué)結(jié)區(qū)的離子注入濃度低于位于該晶體管漏極 處的浮置擴(kuò)散區(qū)的離子注入濃 度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)包括PN結(jié)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該電學(xué)結(jié)區(qū)包括PNP結(jié)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，進(jìn)一步包括在該電學(xué)結(jié)區(qū)和該互連件 之間形成第一導(dǎo)電類型連接區(qū)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該第一導(dǎo)電類型連接區(qū)包括與位 于該電學(xué)結(jié)區(qū)上的該互連件電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該第一導(dǎo)電類型連接區(qū)包括與位 于該電學(xué)結(jié)區(qū)一側(cè)的該互連件電連接的第一導(dǎo)電類型連接區(qū)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成該圖像傳感器件的步驟包括形成第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層；以及在該第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層上形成第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層， 其中該第一導(dǎo)電類型導(dǎo)電層的厚度大于該第二導(dǎo)電類型導(dǎo)電層的厚度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中形成該圖像傳感器件的步驟包括 將第二襯底與該第一襯底鍵合，該第二襯底包括該圖像傳感器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器及其制造方法。該傳感器包括位于第一襯底上的讀出電路，位于第一襯底中的電學(xué)結(jié)區(qū)，電學(xué)結(jié)區(qū)與讀出電路電連接，以及位于第一襯底上的互連件。可以形成用于與電學(xué)結(jié)區(qū)相連的互連件?？梢栽诨ミB件上形成圖像傳感器件。根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器可以抑制電荷共享現(xiàn)象的發(fā)生以及提高填充系數(shù)，并且可以將暗電流源最小化以及通過在光電二極管和讀出電路之間為光電荷提供快速移動(dòng)通道從而抑制飽和度的降低和靈敏度的降低。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101383360SQ20081021381
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6日
發(fā)明者俊 黃 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司