CN101266994B - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有增加的宽高比的图像传感器和制造图像传感器的方法。本发明公开一种具有相对大的工艺余量(甚至在高标准像素中)的图像传感器和用于制造图像传感器的方法，这可降低和/或消除在缩减图像传感器的规模中的限制。图像传感器可包括下述至少之一：包括第一转移晶体管的第一单位像素、包括第二驱动晶体管的第二单位像素和电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点。一种制造图像传感器的方法包括以下至少之一：形成包括第一转移晶体管的第一单位像素；形成包括第二驱动晶体管的第二单位像素；以及形成电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器。
背景技术
图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器的示例性类型包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。CIS图像传感器在每个单位像素中可包括光电二极管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管。CIS图像传感器可以切换方式顺序检测各个单位像素的电信号，从而实现图像。CIS图像传感器可包括接收光学信号并将该光学信号转换成电信号的光电二极管区域。CIS图像传感器可包括处理电信号的晶体管区域。CIS图像传感器可具有连接单位像素的浮置区域与单位像素的驱动晶体管的金属线。然而，该金属线可越过单位像素的光电二极管区域，其将降低图像传感器的高宽比。高宽比的降低将成为图像传感器芯片缩减的限制，从而产生涉计和制造中的复杂化因素。
发明内容
实施方式涉及一种具有增加的宽高比的图像传感器和图像传感器的制造方法。实施方式涉及一种具有相对大的工艺余量(甚至在高标准像素中)的图像传感器和用于制造图像传感器的方法，这可降低和/或消除在缩减图像传感器规模中的限制。
在实施方式中，图像传感器可包括以下至少之一：包括第一转移晶体管的第一单位像素、包括第二驱动晶体管的第二单位像素，电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点。
实施方式涉及一种制造图像传感器的方法，该方法包括以下至少之一：形成包括第一转移晶体管的第一单位像素；形成包括第二驱动晶体管的第二单位像素；形成电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点。
附图说明
图1示例性示出了根据实施方式的图像传感器；
图2A示例性示出了根据实施方式的图像传感器的横截面视图；
图2B示例性示出了根据实施方式的图像传感器的横截面视图；
图3A至图3C示例性示出了根据实施方式制造图像传感器的工艺的横截面视图；以及
图4A至图4B示例性示出了根据实施方式制造图像传感器的工艺的横截面视图。
具体实施方式
实施方式涉及图像传感器和制造图像传感器的方法。在实施方式的说明中，应当理解，当层(或膜)称为在另一层或基板“之上”时，其可以直接位于另一层或基板之上，或者在它们之间也可以存在中间层。另外，应当理解，当层称为在另一层“之下”时，其可以直接位于另一层之下，也可以在它们之间存在一个或多个中间层。另外，还应当理解，当层称为在两个层“中间”时，其可以是两个层中间的唯一层，或者在所述两个层中间也可以存在一个或多个中间层。
示例性图1示出了根据实施方式的图像传感器的平面图。尽管已示出的实施方式示出了具有四个晶体管的CIS图像传感器，但是实施方式不限于具有四个晶体管的CIS图像传感器。本领域的普通技术人员可以理解也可以实施为其它数目的晶体管。根据实施方式，图像传感器可包括第一单位像素100，第二单位像素200和触点160。触点160可电性连接第一单位像素100与第二单位像素200。第一单位像素100可以为主像素，而第二单位像素200可以为伪像素(dummy pixel)。
根据实施方式，第一单位像素100可包括一个光电二极管110和四个晶体管120、130、140和150。例如，第一单位像素100可包括第一转移晶体管(transfer transistor)120、第一重置晶体管130、第一驱动晶体管140和第一选择晶体管150。在实施方式中，第一负载晶体管可形成于第一单位像素外面，其可读取输出信号。
第二单位像素200可包括一个光电二极管210和四个晶体管220、230、240和250。例如，第二单位像素200可包括第二转移晶体管220、第二重置晶体管230、第二驱动晶体管240和第二选择晶体管250。
实施方式可包括触点160，其电连接第一单位像素100的浮置扩散区域125与第二单位像素200的第二驱动晶体管240。触点160可与第二驱动晶体管240的侧壁接触。触点160可与第二驱动晶体管240的顶侧接触。根据实施方式，触点160可与第二驱动晶体管240的侧壁和顶侧两者接触。
实施方式涉及图像传感器和/或制造图像传感器的方法，其中该图像传感器通过形成电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点而具有增加的高宽比。实施方式涉及图像传感器和/或制造图像传感器的方法，其中该图像传感器具有相对大的工艺余量(例如，甚至在高标准像素中)，当缩减图像传感器规模时这将减小限制。在实施方式中，触点电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管。根据实施方式，可形成电路以将传送到第二单位像素的第二驱动晶体管的电信号和/或功率信号识别为第一单位像素的电信号和/或功率信号。
示例性图2A是根据实施方式沿图1的线AA’提取的图像传感器的横截面视图。在实施方式中，图像传感器可包括形成于第一单位像素100中的触点160底部和基板105之间的下绝缘体162b。根据实施方式，下绝缘体162b可在蚀刻期间(例如，在触点160的形成期间)防止在基板105上的攻击和/或缺陷。根据实施方式，下绝缘体162b可通过避免漏电流而防止暗电流。
示例性图3A至图3C是示出根据实施方式的图像传感器的制造工艺的横截面视图。触点160可与第一单位像素100和/或第二单位像素200同时形成。如在示例性图3A中所示，根据实施方式，形成第一光电二极管110和第一转移晶体管120。例如，在形成隔离层115之后，形成包括PN光电二极管的第一光电二极管110。如在示例性图3A中所示，根据实施方式，P型外延层112可形成于P+型基板105之上。N-区域114可形成于P型外延层112中。第一浮置扩散区域125可以为N+型掺杂区域。
第一绝缘体162可形成于第一单位像素100区域和第二单位像素200区域上方。第一绝缘体162可包括氧化物、氮化物和/或其它类似材料。例如，第一绝缘体162可通过氧化基板105形成。第一光刻胶图案310可通过选择性暴露第一单位像素100的第一浮置扩散区域125上方的第一绝缘体162而形成。第一接触孔166可通过选择性去除第一单位像素区域100的浮置扩散区域125上方的第一绝缘体162而形成。第一接触孔166的水平宽度小于第一传输晶体管120的栅极。在实施方式中，触点160可包括下绝缘体162b，其形成于触点160的底部与第一单位像素100的基板105之间。在实施方式中，如果第一接触孔166具有与第一转移晶体管120的栅极相同的水平宽度，则将没有下绝缘体。
如在示例性图3B中所示，根据实施方式，在去除第一光刻胶图案310之后，多晶硅层164可形成于第一接触孔166和/或第一绝缘体162之上和/或上方。第二光刻胶图案320可形成于多晶硅层164之上和/或上方以选择性暴露在第一单位像素区域100和第二单位像素区域200中的晶体管区域和接触区域中的多晶硅层164。
如在示例性图3C中所示，通过使用第二光刻胶图案320作为蚀刻掩模而选择性蚀刻已暴露的多晶硅层164和第一绝缘体162，可基本上同时形成第一转移晶体管120的栅极、第二驱动晶体管240的栅极和/或触点160。栅绝缘体162a和下绝缘体162b可通过选择性蚀刻第一绝缘体162而形成。在实施方式中，触点160可形成为通过填充第一接触孔166而与第二驱动晶体管电连接。
在实施方式中，下绝缘体162b可防止在蚀刻期间(例如，在触点160形成期间)对基板105的攻击和/或缺陷。在实施方式中，下绝缘体162b可通过避免漏电流而防止暗电流。实施方式涉及由于形成电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点而具有增加的高宽比的图像传感器和/或图像传感器的制造方法。实施方式涉及具有高工艺余量(例如，甚至在高标准像素中)的图像传感器和/或图像传感器的制造方法。根据实施方式，相对高的工艺余量可使在缩减图像传感器的规模中的限制最小和/或基本上消除。
示例性图2B是根据实施方式的沿图1的AA’线提取的图像传感器的横截面视图。在实施方式中(例如，在图2B中示出的实施方式)，没有下绝缘体。在图2B中示出的示例性的实施方式的方案类似于在示例性图2A中示出的实施方式。
示例性图4A至图4B是根据实施方式的图像传感器制造工艺的横截面视图。在实施方式中，触点160可在形成第一单位像素100和第二单位像素200之后形成。如在图4A中所示，金属层间介电层(inter-metal dielectric)170可形成于第一单位像素100和第二单位像素200上方。第二接触孔169可通过选择性去除在第一单位像素100的浮置扩散区域125之上和/或上方的金属层间介电层170而形成。在实施方式中，电连接第二驱动晶体管240的触点160通过填充第二接触孔169而形成。在实施方式中，可去除金属层间介电层170。在实施方式中，可以不去除金属层间介电层170。
实施方式涉及通过形成电连接第一单位像素的浮置扩散区域与第二单位像素的第二驱动晶体管的触点而具有增加的高宽比的图像传感器和/或图像传感器的制造方法。在实施方式中，图像传感器可形成为具有相对大的工艺余量(例如，甚至在高标准像素中)，可以使在缩减图像传感器规模中的限制最小和/或基本上消除。
在本说明书中任何称为“一个实施方式”、“实施方式”、“示例性实施方式”等都指结合实施方式描述的特定特征、结构或属性包括于本发明的至少一个实施方式中。在本说明书中的任何位置中该术语的出现都不是必须指相同的实施方式。另外，当结合任何实施方式描述特定特征、结构或属性时，其指本领域的普通技术人员能结合这些实施方式中的其它实施方式实现该特征、结构或属性。
尽管已经参照其示出的多个示例性实施方式描述了实施方式，但是应该理解，本领域的普通技术人员可以设计落入本发明公开内容原理的精神和范围内的其它变型和实施方式。更尤其，在公开内容、附图和所附的权利要求范围内在主题的组成部分和/或设置的排列结合方面可以有各种变化和变型。除了组成部件和/或配置中的变化和变型，对于本领域的普通技术任意来说，也可以有其它替代者。
Claims (10)
1.一种制造图像传感器的方法，包含：
形成包括第一转移晶体管的第一单位像素；
形成包括第二驱动晶体管的第二单位像素；以及
形成电连接所述第一单位像素的浮置扩散区域与所述第二单位像素的所述第二驱动晶体管的触点，
其中，所述形成所述触点的步骤是与所述形成所述第一单位像素与形成所述第二单位像素的步骤同时处理的，
其中，所述形成所述触点的步骤包含：
在第一单位像素区域和第二单位像素区域上方形成第一绝缘体；
通过选择性去除所述第一单位像素区域的浮置区域上方的所述第一绝缘体而形成第一接触孔；以及
通过填充所述第一接触孔而形成电连接第二驱动晶体管的触点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成所述触点的步骤包含：
在所述第一接触孔和所述第一绝缘体之上形成多晶硅层；
在所述多晶硅层上形成第二光刻胶图案，所述第二光刻胶图案选择性地暴露出晶体管区域和触点区域的多晶硅层；以及
通过使用所述第二光刻胶图案作为蚀刻掩模而选择性蚀刻已暴露出的多晶硅层和所述第一绝缘体，同时形成所述第一转移晶体管的栅极、所述第二驱动晶体管的栅极和所述触点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一接触孔具有小于所述第一转移晶体管的栅极的水平宽度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述触点进一步包含在所述触点的底部与形成有所述第一单位像素的基板之间形成的下绝缘体。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一接触孔具有与所述第一转移晶体管的栅极基本上相同的水平宽度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触点包含多晶硅。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一单位像素为主像素，而所述第二单位像素为伪像素。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触点形成为与所述第二驱动晶体管的侧壁接触。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触点形成为与所述第二驱动晶体管的顶侧接触。
10.一种制造图像传感器的方法，包含：
形成包括第一转移晶体管的第一单位像素；
形成包括第二驱动晶体管的第二单位像素；以及
形成电连接所述第一单位像素的浮置扩散区域与所述第二单位像素的所述第二驱动晶体管的触点，
其中，所述形成所述触点的步骤是在形成所述第一单位像素和形成所述第二单位像素的步骤之后进行处理的，
其中，所述形成所述触点的步骤包含：
在所述第一单位像素和所述第二单位像素上方形成金属层间介电层；
通过选择性去除所述第一单位像素的浮置区域上方的所述金属层间介电层而形成第二接触孔；以及
通过填充所述第二接触孔而形成电连接第二驱动晶体管的触点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100818 Termination date: 20130313 |