CN101640213A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种图像传感器及其制造方法。该图像传感器包括：半导体衬底、层间介电层、互连件、图像感测单元、穿入图像感测单元和层间介电层的通孔以及底部电极。半导体衬底包含读出电路。层间介电层设置于半导体衬底上。互连件设置于层间介电层中并且电连接到所述读出电路。图像感测单元设置于层间介电层上并且包含堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域。通孔穿入图像感测单元和层间介电层以暴露互连件。底部电极设置于通孔中以电连接互连件和图像感测单元的第一杂质区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。
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。图像传感器一般被划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。
典型地，CMOS图像传感器包含：光电二极管区域，将接收到的光信号转换成电信号；以及晶体管区域，处理所述电信号，其中所述光电二极管区域和所述晶体管区域水平地设置。
在这种水平型图像传感器中，光电二极管区域和晶体管区域水平地设置于半导体衬底上。因此，所述水平型图像传感器对于在有限区域内扩大光感测区域具有局限性，其通常称为填充因数。
发明内容
本发明实施例提供一种图像传感器及其制造方法，其能够实现光电二极管和晶体管电路的垂直集成。
在一个实施例中，一种图像传感器，包括：半导体衬底，包含有读出电路；层间介电层，设置于该半导体衬底上；互连件，设置于该层间介电层中，并且电连接到该读出电路；图像感测单元，设置于该层间介电层上，并且包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域；通孔，穿入该图像感测单元和该层间介电层，以暴露该互连件；以及底部电极，设置于该通孔中，以电连接该互连件和该图像感测单元的该第一杂质区域。
在另一实施例中，一种图像传感器的制造方法，包括如下步骤：在半导体衬底中形成读出电路；在该半导体衬底上形成连接到该读出电路的互连件；在该半导体衬底上形成层间介电层，用于覆盖该互连件；在该层间介电层上形成包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域的图像感测单元；形成穿入该图像感测单元和该层间介电层的通孔，以暴露该互连件；以及在该通孔中形成底部电极，以电连接该互连件和该图像感测单元的该第一杂质区域。
在附图和以下说明中将阐述一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1至图10是显示根据一实施例的图像传感器的制造工艺的横截面图。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明实施例的图像传感器及其制造方法。
实施例不限于CMOS图像传感器，而是可以应用到需要光电二极管的任意图像传感器(例如CCD图像传感器)中。
图10是根据本发明实施例的图像传感器的横截面图。
参见图10，根据本发明实施例的图像传感器包含：半导体衬底100，该半导体衬底100包含有读出电路120；层间介电层(dielectric interlayer)160，设置于半导体衬底100上；金属互连件150，设置于层间介电层160中并且电连接到读出电路120；图像感测单元200，设置于层间介电层160上并且包含有第一杂质区域210和第二杂质区域220的堆叠物；通孔(via hole)245(参见图3)，穿入图像感测单元200和层间介电层160，以暴露金属互连件150；以及底部电极255，设置于通孔245中，以连接图像感测单元200的金属互连件150和第一杂质区域210。
底部电极255可形成在通孔245的底面和侧面，从而使底部电极255仅连接到第一杂质区域210。也就是说，底部电极255仅电连接到第一杂质区域210，而不与第二杂质区域220电连接。这样，产生于图像感测单元200中的电子可以通过底部电极255被转移到读出电路120。
在另一个实施例中，第一离子注入区域230设置于图像感测单元200的第一杂质区域210以下。因此，底部电极255可形成在通孔245的底面和部分侧面，以连接金属互连件150和第一离子注入区域230。
在下述制造方法中将描述图10未描述的附图标记。
下文中，将参考图1至图10描述根据本发明一实施例的图像传感器的制造方法。
参见图1，读出电路120形成于半导体衬底100上，金属互连件150和层间介电层160形成于包含有读出电路120的半导体衬底100上。
例如，器件隔离层110形成于第二导电类型半导体衬底100中，以限定有源区域，包含有晶体管的读出电路120形成于有源区域中。例如，读出电路120可以形成为包含转移晶体管(Tx)121、复位晶体管(Rx)123、驱动晶体管(Dx)125和选择晶体管(Sx)127。另外，可以形成离子注入区域130，该离子注入区130包含有用于各个晶体管的浮置扩散区域(FD)131和源极/漏极区域133、135以及137。
在半导体衬底100中形成读出电路120可以进一步包含：在半导体衬底100中形成电结区域(electrical junction region)140；以及在电结区域140上形成连接到金属互连件150的第一导电类型连接区域147。
例如，电结区域140可以是PN结。然而，本发明的实施例并不局限于此。根据实施例，电结区域140可以包含：第一导电类型离子注入层143，形成于第二导电类型阱141或者第二导电类型外延层上；以及第二导电类型离子注入层145，形成于第一导电类型离子注入层143上。例如，PN结140可以是P0(145)/N-(143)/P-(141)结，但是本发明并不局限于此。半导体衬底100可以是第二导电类型，但是本发明并不局限于此。
根据实施例，将器件设计为在转移晶体管(Tx)的源极和漏极之间提供电势差，从而实现光电荷的完全倾卸(dumping)。因此，产生于光电二极管中的光电荷被倾卸到浮置扩散区域，从而提高了输出图像灵敏度。
也就是说，在实施例中，在包含有读出电路120的半导体衬底100中形成电结区域140，以在转移晶体管(Tx)121的源极和漏极之间提供电势差，从而实现光电荷的全部倾卸。
下文中，将详细描述根据实施例的光电荷倾卸。
在实施例中，与N+结的浮置扩散区域(FD)131节点不同的是，电结区域140的P/N/P结140在预定电压被夹断，而不将施加的电压全部转移到那里。该电压称为销锁电压(pinning voltage)。该销锁电压取决于P0(145)和N-(143)掺杂浓度。
具体地说，当开启转移晶体管(Tx)121时，产生于光电二极管200中的电子被转移到PNP结140中，并且被转移到FD(131)节点，以转换成电压。
因为P0/N-/P-结140的最大电压值变成了销锁电压，并且FD(131)节点的最大电压值变成了Vdd减去复位晶体管(Rx)的阈值电压，所以由于转移晶体管(Tx)131的源极和漏极之间的电势差，在芯片上的光电二极管中产生的电子可以被全部转移到FD(131)节点中，而不会出现电荷共享。
也就是说，在该实施例中，在半导体衬底100中形成P0/N-/P-阱结，而不是N+/P-阱结。其原因在于，在4-Tr APS(四个晶体管有源像素传感器)的复位操作中，将正(+)电压施加到P0/N-/P-阱结中的N-(143)，将地电压施加到P0(145)和P-阱(141)，从而，P0/N-/P-阱双结在预定电压或者更高电压产生夹断，与BJT结构相似。这称为销锁电压。因此，在Tx 121的源极和漏极之间产生的电势差能够抑制在Tx开启/关断操作中的电荷共享现象。
这样，与将光电二极管简单地连接到N+结的现有技术情况不同，该实施例能够抑制饱和度的减小和灵敏度的下降。
在形成结区域140之后，在光电二极管和读出电路之间形成第一导电类型连接区域147，以产生光电荷的平坦转移路径，从而能够进一步将暗电流源减到最小并且抑制饱和度的减小和灵敏度的下降。
为此目的，一个实施例可以在P0/N-/P-结140的表面上形成用于欧姆接触的第一导电类型连接区域147。可以形成N+区域147，以使它穿透(pierce)P0(145)而与N-(143)接触。
同时，可以将第一导电类型连接区域147的宽度最小化以抑制第一导电类型连接区域147变成泄漏源(leakage source)。
为此目的，在蚀刻用于第一金属接触件151a的通路之后，可以插入(implant)插塞。然而，本发明的实施例并不局限于此。例如，可以形成离子注入图案(未示出)，然后将该离子注入图案用作离子注入掩模以形成第一导电类型连接区域147。
也就是说，仅对接触形成区域局部N+掺杂的原因是使暗信号减到最小并且平稳形成欧姆接触。如果整个Tx源极区域都是类似于现有技术的N+掺杂，那么由于Si表面悬挂键(Si surface dangling bond)，可能增加暗信号。
其后，可以在第一衬底100上形成金属互连件150和层间介电层160。金属互连件150可以包含：第一金属接触件151a、第一金属(M1)151、第二金属(M2)152以及第三金属(M3)153，但是本发明并不局限于此。在形成第三金属153之后，可以形成介电层以覆盖第三金属153，并且可以执行平坦化工艺以形成层间介电层160。当然，本发明的实施例并不局限于这种特定的金属层数。此外，金属互连件150形成在层间介电层160中，使得金属互连件150不被暴露。这样，具有均匀的表面轮廓的层间介电层160的表面被暴露于半导体衬底100上。
参见图2，在半导体衬底100的层间介电层160上形成图像感测单元200。图像感测单元200可以包含第一杂质区域210和第二杂质区域220，以使其具有PN结光电二极管结构。此外，第一离子注入区域230可以设置于第一杂质区域210下。第一离子注入区域230可以作为欧姆接触。
例如，通过将N-型杂质(N-)和P-型杂质(P+)离子注入到结晶P-型载流子衬底(carrier substrate)(未示出)中，可以形成图像感测单元200的第一杂质区域210和第二杂质区域220。另外，可以将高浓度的N-型杂质(N+)离子注入到N-型杂质区域的表面以形成第一离子注入区域230。
其后，在将载流子衬底的第一离子注入区域230设置于层间介电层160上之后，执行接合工艺(bonding process)以结合半导体衬底100和载流子衬底。其后，去除载流子衬底以暴露结合到层间介电层160的图像感测单元200。
如上所述，提供了具有设置于读出电路120之上的图像感测单元200的三维图像传感器，从而能够增大填充因数并且抑制图像感测单元200中的缺陷。此外，具有均匀的表面轮廓的图像感测单元200被结合到具有均匀的表面轮廓的层间介电层160的表面，从而能够增大接合力。
必须将由此而形成的图像感测单元200电连接到与读出电路120连接的金属互连件150。下文中，将详细描述连接图像感测单元200和金属互连件150的工艺。
参见图3，在图像感测单元200上形成第一硬掩模240。第一硬掩模240可以形成为暴露图像感测单元200的与上述第三金属153的位置相对应的表面。在实施例中，第一硬掩模240可以由氧化物或者氮化物形成。在一个实施例中，第一硬掩模240由氧化物形成。第一硬掩模240可以由与层间介电层160不同的材料形成。例如，在层间介电层160包含氧化物的情况下，第一硬掩模240的氧化物不同于层间介电层160的氧化物。作为具体的实例，第一硬掩模240可以由氧化物诸如SiO2形成，而层间介电层160可以包含BPSG。
使用第一硬掩模240作为蚀刻掩模，蚀刻图像感测单元200和层间介电层160，以形成暴露第三金属153的通孔245。例如，图像感测单元200的高度可以是大约1.5μm至大约1.7μm，通孔245的直径可以是大约25nm至大约40nm。也就是说，通孔245可以是具有大的深宽比(aspect ratio)的深通孔。
参见图4，在包含有第一硬掩模240和通孔245的图像感测单元200上形成电极层250。可以沿着通孔245和第一硬掩模240的表面形成电极层250。电极层250可以沿着通孔245的表面薄薄地形成，从而使得通孔245能够维持其形状。电极层250形成为与图像感测单元200接触以及通过通孔245与第三金属153接触，从而将图像感测单元200和读出电路120电连接。
电极层250通过金属互连件150将产生于图像感测单元200中的电子转移到读出电路120中。电极层250可以由金属形成。例如，电极层250可以由Ti，、TiN、以及Ti/TiN其中之一形成。
同时，电极层250必须仅连接到金属互连件150以及图像感测单元200的第一杂质区域210和/或第一离子注入区域230。其原因在于：如果图像感测单元200的第一杂质区域210和第二杂质区域220都与电极层250电连接，那么图像传感器可能被短路。这样，因为必须不将电极层250与图像感测单元200的第二杂质区域220电连接，所以有必要去除电极层250在通孔245内的一部分区域。
参见图5，在包含有电极层250的图像感测单元200上形成第二硬掩模层260。第二硬掩模层260可以沿着电极层250的表面薄薄地形成，从而使通孔245能够维持其形状。
在实施例中，可以以与第一硬掩模240相同的材料来形成第二硬掩模层260。例如，第二硬掩模层260可以由氧化物(SiO2)或者氮化物形成。同时，第二硬掩模层260也可以由能够以相对于电极层250的特定选择性被蚀刻或者由相对于电极层250被抑制而不被蚀刻的各种材料形成。
参见图6，在通孔245中形成光致抗蚀剂图案300。可以通过在包含有通孔245的图像感测单元200上涂覆光致抗蚀剂材料并且执行灰化工艺，以仅将光致抗蚀剂材料留在通孔245的底部区域中，从而形成光致抗蚀剂图案300。具体地说，可以使光致抗蚀剂图案300凹进去，从而将它在通孔245中留到第一杂质区域210的高度(或者低于此高度)。这样，可以在通孔245的底部区域形成光致抗蚀剂图案300，以暴露与第二杂质区域220相对应的第二硬掩模层260。
参见图7，在通孔245中形成第二硬掩模265。使用光致抗蚀剂图案300作为蚀刻掩模，通过执行蚀刻工艺，可以从第二硬掩模层260中形成第二硬掩模265。例如，可以通过执行稀释氢氟酸(DHF)(dilute hydrofluoric acid)蚀刻工艺以选择性地仅去除由氧化物形成的第二硬掩模层260，从而仅去除与被光致抗蚀剂图案300所暴露的区域相对应的第二硬掩模层260，来形成第二硬掩模265。
因此，仅电极层250、光致抗蚀剂图案300以及第二硬掩模265被留在在通孔245中。同时，除了被第二硬掩模265所覆盖的区域之外，剩余区域的电极层250都被暴露。
因为使用光致抗蚀剂图案300作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺来形成第二硬掩模265，所以，第二硬掩模265可以具有与光致抗蚀剂图案300相同的高度。也就是说，第二硬掩模265可以形成于通孔245至多到达第一杂质区域210的高度处。尽管在附图中未示出，但是第二硬掩模265可以形成在通孔245中仅到达第一离子注入区域230的高度处。
参见图8，可以使用第二硬掩模265作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺选择性地去除电极层250，来形成底部电极255。
例如，通过使用H2SO4化学制品去除位于由第二硬掩模265暴露的通孔245的顶部的电极层250，可以形成底部电极255。因为金属和光致抗蚀剂可以通过H2SO4化学制品选择性地去除，所以可以在蚀刻电极层250的同时去除光致抗蚀剂图案300。
因为可以使用电介质材料的第二硬掩模265作为蚀刻掩模形成底部电极255，所以可以使用H2SO4化学制品去除电极层250。因此，由于可以同时去除光致抗蚀剂，从而可以省略去除光致抗蚀剂图案300的工艺。
通过上述蚀刻工艺，可以在通孔245中形成第二硬掩模265和底部电极255。因为底部电极255和第二硬掩模265形成为相同的高度，所以通孔245中的第一杂质区域210的一部分和第二杂质区域220被暴露。这样，底部电极255电连接到第一杂质区域210并且不与第二杂质区域220电连接。
参见图9，去除通孔245中的第二硬掩模265和图像感测单元200上的第一硬掩模240，以仅将底部电极255留在通孔245中。当第一硬掩模240和第二硬掩模265都由氧化物形成时，通过用于蚀刻的化学制品诸如DHF，可以同时将它们去除。
底部电极255形成为从第三金属153向第一杂质区域210延伸，以电接触读出电路120和第一杂质区域210。因此，金属电极连接到图像感测单元200的第一杂质区域210和/或第一离子注入区域230，从而将图像感测单元200中产生的电子转移到读出电路120中。
如上所述，使用均匀性良好的光致抗蚀剂凹陷工艺在通孔245中形成底部电极255，从而提高图像传感器的品质。也就是说，通过光致抗蚀剂凹陷工艺，底部电极255仅电连接到图像感测单元200的第一杂质区域210(和/或第一离子注入区域230)，而不与第二杂质区域220电连接，从而能够实现正常的信号输出。
参见图10，在图像感测单元200中形成器件隔离区域280，以基于单位像素隔离图像感测单元200。可以使用浅沟槽隔离(STI)工艺或者离子注入工艺来形成器件隔离区域280。例如，如果使用STI工艺形成器件隔离区域280，那么可以通过形成沟槽并且用电介质材料间隙填充所述沟槽，来形成器件隔离区域280，所述沟槽穿透与介于金属互连件150之间、为单位像素而形成的区域相对应的图像感测单元200。在此处，底部电极255上的通孔245也可以用电介质材料来填充。
尽管在附图中未示出，但是可以在图像感测单元200上形成用于施加地电压的顶部电极。例如，该顶部电极可以是透明电极或者金属电极。同样，基于单位像素，可以在图像感测单元200上形成滤色镜和微透镜。
在本说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的任意引用表示结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性都包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的这种短语的不必都涉及相同的实施例。此外，当结合任意实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为其落在本领域技术人员结合其它实施例可以实现这些特征、结构或特性的范围内。
尽管对实施例的描述中结合了其中多个示例性实施例，但可以理解的是本领域技术人员完全可以推导出落入本公开内容的原理的精神和范围之内的许多其它变化和实施例。特别是，可以在该公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或主要组合排列的设置进行多种变化和改进。除组件和/或设置的变化和改进之外，其他可选择的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。
Claims (15)
1.一种图像传感器，包括：
半导体衬底，包含有读出电路；
层间介电层，设置于所述半导体衬底上；
互连件，设置于所述层间介电层中并且电连接到所述读出电路；
图像感测单元，设置于所述层间介电层上并且包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域；
通孔，穿入所述图像感测单元和所述层间介电层，以暴露所述互连件；以及
底部电极，设置于所述通孔中，以将所述互连件和所述图像感测单元的所述第一杂质区域电连接。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像感测单元还包括位于所述第一杂质区域下方的第一离子注入区域，其中所述底部电极与所述第一离子注入区域和所述互连件接触。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述底部电极设置于所述通孔内的所述通孔的侧面和底面，同时暴露所述通孔内的第二杂质区域。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述底部电极由Ti、TiN或者Ti/TiN形成。
5.一种图像传感器的制造方法，包括：
在半导体衬底中形成读出电路；
在所述半导体衬底上形成连接到所述读出电路的互连件；
在所述半导体衬底上形成层间介电层，用于覆盖所述互连件；
在所述层间介电层上形成包含有堆叠的第一杂质区域和第二杂质区域的图像感测单元；
形成穿入所述图像感测单元和所述层间介电层的通孔，以暴露所述互连件；以及
在所述通孔中形成底部电极，以将所述互连件和所述图像感测单元的所述第一杂质区域电连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述图像感测单元还包括第一离子注入区域，其中所述第一离子注入区域设置在所述层间介电层上且位于所述图像感测单元的所述第一杂质区域下方，以及
其中所述底部电极将所述第一离子注入区域连接到所述互连件。
7.根据权利要求5所述的方法，其中形成所述底部电极包括：
沿着所述通孔和所述图像感测单元的表面形成电极层；
沿着所述电极层的表面形成硬掩模层；
在所述硬掩模层上形成光致抗蚀剂图案，以仅填充一部分所述通孔；
使用所述光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺选择性地蚀刻所述硬掩模层，以形成硬掩模；
使用所述硬掩模作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺选择性地蚀刻所述电极层，以暴露所述第二杂质区域；以及
去除所述硬掩模。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述硬掩模由氧化物或者氮化物形成。
9.根据权利要求7所述的方法，其中在蚀刻所述电极层的同时去除所述光致抗蚀剂图案。
10.根据权利要求7所述的方法，其中使用H2SO4来蚀刻所述电极层。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述底部电极由Ti、TiN以及Ti/TiN其中之一形成。
12.根据权利要求7所述的方法，其中形成所述通孔包括：
在所述图像感测单元上形成第一硬掩模，所述第一硬掩模暴露所述图像感测单元的与所述互连件相对应的部分；以及
使用所述第一硬掩模作为蚀刻掩模，蚀刻所述图像感测单元和所述层间介电层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在去除用于暴露所述第二杂质区域的所述硬掩模期间去除所述第一硬掩模。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一硬掩模和用于暴露所述第二杂质区域的所述硬掩模都由氧化物形成。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一硬掩模由氧化物或者氮化物形成。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011150551A1 (zh) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | 博立码杰通讯(深圳)有限公司 | 多光谱感光器件 |
| CN102569328A (zh) * | 2012-03-16 | 2012-07-11 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 感光成像装置、半导体器件的制作方法 |
| US11515353B2 (en) * | 2019-09-12 | 2022-11-29 | L3 Cincinnati Electronics Corporation | Mechanically stacked multicolor focal plane arrays and detection devices |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101002158B1 (ko) * | 2008-07-29 | 2010-12-17 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
| DE102018105752B4 (de) * | 2018-03-13 | 2019-10-24 | X-Fab Semiconductor Foundries Gmbh | Elektrisch modulierte Fotodiode und Verfahren zu deren Herstellung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6051867A (en) * | 1999-05-06 | 2000-04-18 | Hewlett-Packard Company | Interlayer dielectric for passivation of an elevated integrated circuit sensor structure |
| KR100732847B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서의 제조방법 |
| US7276749B2 (en) * | 2002-02-05 | 2007-10-02 | E-Phocus, Inc. | Image sensor with microcrystalline germanium photodiode layer |
| US20080054317A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Sang-Chul Kim | Image sensor and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6649993B2 (en) * | 2001-03-16 | 2003-11-18 | Agilent Technologies, Inc. | Simplified upper electrode contact structure for PIN diode active pixel sensor |
| KR100542691B1 (ko) * | 2001-07-27 | 2006-01-16 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 필팩터를 증가시킬 수 있는 씨모스 이미지 센서 및 그구동 방법 |
| KR100870822B1 (ko) * | 2002-07-05 | 2008-11-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 버팅콘택을 이용한 씨모스 이미지센서 제조방법 |
| KR100718878B1 (ko) * | 2005-06-28 | 2007-05-17 | (주)실리콘화일 | 3차원 구조를 갖는 이미지 센서의 분리형 단위화소 및 그제조방법 |
| KR100922931B1 (ko) * | 2006-12-27 | 2009-10-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
-
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6051867A (en) * | 1999-05-06 | 2000-04-18 | Hewlett-Packard Company | Interlayer dielectric for passivation of an elevated integrated circuit sensor structure |
| US7276749B2 (en) * | 2002-02-05 | 2007-10-02 | E-Phocus, Inc. | Image sensor with microcrystalline germanium photodiode layer |
| KR100732847B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-27 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서의 제조방법 |
| US20080054317A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Sang-Chul Kim | Image sensor and method for manufacturing the same |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011150551A1 (zh) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | 博立码杰通讯(深圳)有限公司 | 多光谱感光器件 |
| RU2525654C1 (ru) * | 2010-06-01 | 2014-08-20 | Боли Медиа Коммуникейшнз (Шэньчжэнь) Ко., Лтд | Мультиспектральное фоточувствительное устройство |
| US9184204B2 (en) | 2010-06-01 | 2015-11-10 | Boly Media Communications (Shenzhen) Co., Ltd. | Multi-spectrum photosensitive device |
| CN102569328A (zh) * | 2012-03-16 | 2012-07-11 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 感光成像装置、半导体器件的制作方法 |
| US8945967B2 (en) | 2012-03-16 | 2015-02-03 | Lexvu Opto Microelectronics Technology (Shanghai) Ltd | Photosensitive imaging device and method for forming semiconductor device |
| CN102569328B (zh) * | 2012-03-16 | 2015-05-13 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 感光成像装置、半导体器件的制作方法 |
| US11515353B2 (en) * | 2019-09-12 | 2022-11-29 | L3 Cincinnati Electronics Corporation | Mechanically stacked multicolor focal plane arrays and detection devices |
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