專利名稱：圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本實用新型涉及一種圖像傳感器。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，CMOS圖像傳感器廣泛應(yīng)用在各種電子設(shè)備中，作為提供數(shù)字成像功能的圖像采集設(shè)備使用。對于典型的CMOS圖像傳感器，其一般包括感光元件(即光電二極管)以及控制元件。其中，感光元件用于收集光能并轉(zhuǎn)換為電荷信號，而控制元件則用于控制所生成的電荷信號的信號處理。這些控制元件需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)來互相電連接，并被引出到圖像傳感器外，以實現(xiàn)圖像傳感器的信號輸出。 根據(jù)金屬互連結(jié)構(gòu)與感光元件相對位置的不同，CMOS圖像傳感器可以分為正面照射式圖像傳感器與背面照射式(背照式)圖像傳感器。其中，背照式圖像傳感器的金屬互連結(jié)構(gòu)(包括鈍化層以及鈍化層中的金屬互連)與感光元件的感光面位于圖像傳感器芯片的兩側(cè)。在感光時，光線由背照式圖像傳感器的背面，而非金屬互連結(jié)構(gòu)所在的正面，照射到感光元件上。這種背照式圖像傳感器制作時需要減薄硅片，因而產(chǎn)品良率較低。正面照射式圖像傳感器的金屬互連結(jié)構(gòu)與感光元件的感光面位于圖像傳感器芯片的同一側(cè)。在感光時，光線透過金屬互連結(jié)構(gòu)照射到感光元件上。金屬互連結(jié)構(gòu)會部分地吸收光線，這會影響光線的采集效率，從而降低圖像傳感器的靈敏度。

實用新型內(nèi)容因此，需要提供一種具有較高靈敏度的圖像傳感器。為了解決上述問題，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括一個或多個像素單元與外圍電路區(qū)域，每個像素單元包括感光區(qū)域與像素電路區(qū)域，其中所述感光區(qū)域的表面高于所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域的表面。不同于現(xiàn)有技術(shù)，在上述方面的圖像傳感器中，其感光區(qū)域由圖像傳感器的感光面向外突起，這縮短了感光區(qū)域(即光電二極管)感光的光程，從而減少了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)對光線采集的影響，進而有效地提高了圖像傳感器的靈敏度。在一個實施例中，所述感光區(qū)域的表面比所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域的表面至少高1000埃。在一個實施例中，所述感光區(qū)域呈臺狀凸起。臺狀凸起的感光區(qū)域易于形成，制作成本較低。在一個實施例中，所述臺狀凸起的感光區(qū)域的側(cè)面相對于其底面的斜率小于90度。這種形狀的感光區(qū)域可以避免導(dǎo)電材料殘留在感光區(qū)域的側(cè)面，而使得光電二極管與像素控制電路中的部分器件之間不會發(fā)生短路。 在一個實施例中，所述圖像傳感器還包括鈍化層以及所述鈍化層中的一層或多層金屬互連，其中，所述感光區(qū)域的表面高于所述一層或多層金屬互連中的最底層金屬互連的底部。這使得感光區(qū)域表面到鈍化層之間的距離可以降低到I微米以下，從而進一步縮短了光程并提高了圖像傳感器的靈敏度。在一個實施例中，所述外圍電路區(qū)域與所述像素電路區(qū)域的表面平齊。這可以降低制作該圖像傳感器的工藝復(fù)雜度，從而降低制作成本。根據(jù)本實用新型的一個方面，還提供了一種圖像傳感器的制作方法，包括下述步驟a.提供襯底，所述襯底包括感光區(qū)域、像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域；c.部分刻蝕所述襯底，在所述像素電路區(qū)域形成第二溝槽并在所述外圍電路區(qū)域形成第三溝槽，以使得所述感光區(qū)域的表面高于所述像素電路區(qū)域以及所述外圍電路區(qū)域的表面；e.在所述感光區(qū)域形成光電二極管，在所述像素電路區(qū)域形成像素控制電路，并在所述外圍電路區(qū)域形成外圍控制電路。不同于現(xiàn)有技術(shù)，通過采用上述方面的圖像傳感器的制作方法，可以形成具有較短的感光光程的正面照射式圖像傳感器。由于減小了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)對光線采集 的影響，所形成的圖像傳感器具有較高的靈敏度。在一個實施例中，在所述步驟c之前，還包括b.在所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域形成第一溝槽，所述第一溝槽的底部低于所述第二溝槽與所述第三溝槽的底部；以及在所述步驟c之后，還包括d.在所述第一溝槽中填充介電材料以形成介電隔離區(qū)。在一個實施例中，所述步驟b包括在所述襯底上形成硬掩膜層；圖形化所述硬掩膜層；部分刻蝕所述襯底，以在所述襯底中形成第一溝槽。在一個實施例中，所述步驟c包括在所述第一溝槽中填充有機光阻材料；刻蝕所述襯底與所述有機光阻材料，以在所述像素電路區(qū)域形成第二溝槽，并在所述外圍電路區(qū)域形成第三溝槽，其中所述第二溝槽與所述第三溝槽淺于所述第一溝槽；移除所述有機光阻材料。在一個實施例中，所述步驟d包括在所述第一溝槽、第二溝槽以及所述第三溝槽中填充介電材料；移除所述第二溝槽以及所述第三溝槽中的介電材料。在一個實施例中，在所述步驟c之后，還包括g.部分刻蝕襯底，以在所述第二溝槽與所述第三溝槽內(nèi)形成第一溝槽；h.在所述第一溝槽中填充介電材料以形成介電隔離區(qū)。在一個實施例中，所述步驟g包括在所述襯底上形成硬掩膜層；圖形化所述硬掩膜層，露出所述第二溝槽與所述第三溝槽中的部分區(qū)域；以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底以在所述第二溝槽與所述第三溝槽內(nèi)形成第一溝槽。在一個實施例中，所述步驟h包括在所述第一溝槽、第二溝槽以及所述第三溝槽中填充介電材料；移除所述第二溝槽以及所述第三溝槽中的介電材料。在一個實施例中，在所述步驟e之后，還包括f.在所述襯底上形成一層或多層金
屬互連。在一個實施例中，所述步驟f包括采用雙鑲嵌工藝形成所述一層或多層金屬互連的最底層金屬互連，并且使得所述感光區(qū)域表面高于所述一層或多層金屬互連中的最底層金屬互連的底部。本實用新型的以上特性及其他特性將在下文中的實施例部分進行明確地闡述。
通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細(xì)描述，能夠更容易地理解本實用新型的特征、目的和優(yōu)點。其中，相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的裝置。圖I示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖像傳感器100 ；圖2示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的圖像傳感器200 ；圖3示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法300 ；圖4示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法400 ；圖5a至圖5f示出了圖4的圖像傳感器制作方法400的剖面示意圖；圖6示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法600 ； 圖7a至圖7f示出了圖6的圖像傳感器制作方法600的剖面示意圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)討論實施例的實施和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所討論的具體實施例僅僅示范性地說明實施和使用本實用新型的特定方式，而非限制本實用新型的范圍。圖I示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖像傳感器100。如圖I所示，該圖像傳感器100包括一個或多個像素單元101與外圍電路區(qū)域103，每個像素單元101包括感光區(qū)域IOla以及像素電路區(qū)域101b，其中，感光區(qū)域IOla的表面高于像素電路區(qū)域IOlb與外圍電路區(qū)域103的表面。其中，這里所稱的感光區(qū)域IOla的表面、像素電路區(qū)域IOlb的表面以及外圍電路區(qū)域103的表面是指形成該圖像傳感器100的襯底(例如，半導(dǎo)體晶圓)中對應(yīng)于區(qū)域的襯底表面，而非襯底上的金屬互連結(jié)構(gòu)的表面。具體地，每個像素單元101的感光區(qū)域IOla包括用于進行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管，而像素電路區(qū)域IOIb則包括像素控制電路，該像素控制電路用于控制光電二極管形成的光生電荷的轉(zhuǎn)移，其通常可以采用3晶體管(3T)或4晶體管(4T)的電路結(jié)構(gòu)，即包括3至4個場效應(yīng)晶體管。此外，圖像傳感器100的外圍電路區(qū)域103包括外圍控制電路，其用于控制像素單元的陣列的感光、信號讀取和/或其他圖像信號處理。外圍控制電路可以包括多個場效應(yīng)晶體管。可以看出，像素電路區(qū)域IOlb與外圍電路區(qū)域103中通常都包含有多個晶體管，在一些實施例中，這些晶體管可以通過介電隔離區(qū)113相互電隔離。需要說明的是，圖I未示出圖像傳感器100的控制電路中的晶體管的具體結(jié)構(gòu)，而僅示意地示出了控制電路中的部分介電隔離區(qū)113，該介電隔離區(qū)113用于隔離控制電路中不同的晶體管。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，根據(jù)實施例的不同，外圍控制電路與像素控制電路也可以包括其他類型的晶體管，或者替代地由其他類型適合的晶體管構(gòu)成，例如由雙極型晶體管構(gòu)成。由圖I可以看出，該圖像傳感器100是正面照射式圖像傳感器，其感光面(即光電二極管露出的一側(cè))上具有金屬互連結(jié)構(gòu)105。該金屬互連結(jié)構(gòu)105包括鈍化層107以及鈍化層107中的一層或多層金屬互連109。其中，不同層的金屬互連109通過接觸孔111相互電連通,并且接觸孔111還將像素電路區(qū)域IOlb與外圍電路區(qū)域103中的晶體管的電極(例如源極、漏極以及圖I中示出的柵極115)引出至金屬互連109。需要說明的是，這里所稱的鈍化層107包括位于多層金屬互連109之間的、用于隔離不同層的金屬互連109的層間介電層。對于圖I所示的圖像傳感器100，其多層金屬互連109中的最底層金屬互連109與其下的接觸孔111是采用鑲嵌エ藝制作的。在該圖像傳感器100中，用于連接最底層金屬互連109與控制電路的最底層的接觸孔111位于最底層的鈍化層107中，而最底層金屬互連109位于最底層的鈍化層107上。因此，最底層金屬互連109的底面高于感光區(qū)域IOla的表面，或者該最底層金屬互連109的底面與該感光區(qū)域IOla的表面基本平齊。對于圖像傳感器100，其感光區(qū)域IOla由感光面向外突起，這縮短了感光區(qū)域IOla感光的光程，從而減小了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)105對光線采集的影響，進而有效地提高了圖像傳感器100的靈敏度。此外，由于感光區(qū)域IOla是立體結(jié)構(gòu)，這使得采用離子注入方式在其中制作光電ニ極管時，離子注入的深度容易控制，因而能夠提高不同像素單元101中光電ニ極管的一致性。另外，立體結(jié)構(gòu)的感光區(qū)域IOla也有利于減小由于光的散射而造成的相鄰像素単元101之間的交叉干擾。在一些實施例中，感光區(qū)域IOla的表面比像素電路區(qū)域IOla與外圍電路區(qū)域103的表面至少高1000埃。在一個優(yōu)選的實施例中，感光區(qū)域IOla的表面比像素電路區(qū)域IOla與外圍電路區(qū)域103的表面高5000埃至8000埃。在圖I所示的實施例中，每個像素單元101的感光區(qū)域IOla呈臺狀凸起，例如該感光區(qū)域IOla的形狀是圓臺、棱臺，或者側(cè)面具有弧度的凸起。對于臺狀凸起的感光區(qū)域101a，光線既可以通過臺狀凸起的上表面進入到感光區(qū)域IOla內(nèi)，而且還可以通過臺狀凸起的側(cè)面進入到感光區(qū)域IOla內(nèi)，這有效増大了感光面積，提高了圖像傳感器100的靈敏度。此外，在實際應(yīng)用中，臺狀凸起的感光區(qū)域IOla也較易于制作形成。在一些實施例中，外圍電路區(qū)域103與像素電路區(qū)域IOlb的表面平齊。例如，可以通過一次刻蝕的方式來同時減薄外圍電路區(qū)域103與像素電路區(qū)域101b。這可以降低制作該圖像傳感器100的制作エ藝復(fù)雜度，從而降低制作成本。在一個實施例中，臺狀凸起的感光區(qū)域IOla的側(cè)面相對于其底面(即與像素電路區(qū)域IOla的表面平齊的面)的斜率小于90度，例如為45度至75度。這樣，臺狀凸起的感光區(qū)域IOla的上表面各處的寬度基本上要小于其底面相應(yīng)位置的寬度。由于半導(dǎo)體制作エ藝通常采用表面加工技木，因此，凸起的感光區(qū)域IOla可以避免制作過程中的導(dǎo)電材料殘留在臺狀凸起的感光區(qū)域IOla的側(cè)面，因而光電ニ極管與像素控制電路中的部分器件之間不會因為導(dǎo)電材料殘留而發(fā)生短路。圖2示出了根據(jù)本實用新型另ー實施例的圖像傳感器200。如圖2所示，不同于圖I中所示的圖像傳感器100，在該圖像傳感器200的感光區(qū)域201b的表面高于ー層或多層金屬互連209中的最底層金屬互連209的底部。這使得金屬互連結(jié)構(gòu)205減少了至少ー層金屬互連209的厚度，從而進一步縮短了光程并提高了圖像傳感器200的靈敏度。在實際應(yīng)用中，這種結(jié)構(gòu)的金屬互連結(jié)構(gòu)205使得感光區(qū)域201b表面到金屬互連結(jié)構(gòu)205表面之間的距離可以降低到I微米以下。在一些實施例中，最底層的金屬互連209以及其下的接觸孔211可以采用雙鑲嵌エ藝形成。需要說明的是，在一些例子中，多層金屬互連209中的較上層金屬互連209亦可以采用雙鑲嵌エ藝形成，以減少金屬互連209之間的接觸孔211的高度。這樣，金屬互連結(jié)構(gòu)205的整體厚度可以進ー步降低，從而進一步減少金屬互連結(jié)構(gòu)205對圖像傳感器200感光的影響。圖3示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法300。如圖3所示，該制作方法300包括執(zhí)行步驟S302，提供襯底，該襯底包括感光區(qū)域、像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域；執(zhí)行步驟S304，部分刻蝕襯底，在像素電路區(qū)域形成第二溝槽并在外圍電路區(qū)域形成第三溝槽，以使得感光區(qū)域的表面高于像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域的表面；執(zhí)行步驟S306，在感光區(qū)域形成光電ニ極管，在像素電路區(qū)域形成像素控制電路，并在外圍電路區(qū)域形成外圍控制電路。從上述步驟可以看出，在該制作方法300中，其通過刻蝕襯底的像素電路區(qū)域與外圍電路區(qū)域的方式來使得感光區(qū)域由襯底表面相對凸起，進而基于該襯底而在其不同區(qū)域制作相應(yīng)的電子器件，包括控制電路元件以及感光元件。可以理解，外圍電路區(qū)域與像素電路區(qū)域中通常包含有多個晶體管，因而還需要在其中形成介電隔離區(qū)以隔離不同的晶體管。在一些實施例中，介電隔離區(qū)可以采用溝槽隔離結(jié)構(gòu)，這種溝槽隔離結(jié)構(gòu)需要刻蝕襯底。因此，可選地，可以在步驟S304之前預(yù)先刻蝕襯底以備制作介電隔離區(qū)；或者替代地，在步驟S304之后再刻蝕襯底。圖4示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法400。在該制作方法400中，襯底被預(yù)先刻蝕以備制作介電隔離區(qū)。如圖4所示，該制作方法400包括執(zhí)行步驟S402，提供襯底，該襯底包括感光區(qū)域、像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域；執(zhí)行步驟S404，在所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域形成第一溝槽，所述第一溝槽的底部低于所述第二溝槽與所述第三溝槽的底部；執(zhí)行步驟S406，部分刻蝕襯底，在像素電路區(qū)域形成第二溝槽并在外圍電路區(qū)域形成第三溝槽，以使得感光區(qū)域的表面高于像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域的表面；執(zhí)行步驟S408，在所述第一溝槽中填充介電材料以形成介電隔離區(qū)；執(zhí)行步驟S410，在感光區(qū)域形成光電ニ極管，在像素電路區(qū)域形成像素控制電路，并在外圍電路區(qū)域形成外圍控制電路。圖5a至圖5f示出了圖4的圖像傳感器制作方法400的剖面示意圖。接下，參考圖4與圖5a至圖5f，對該圖像傳感器制作方法400進行進一步的說明。如圖5a所示，提供襯底501，該襯底501包括感光區(qū)域503、像素電路區(qū)域505以及外圍電路區(qū)域507。接著，在襯底501上形成硬掩膜層509，該硬掩膜層509可以是氮化硅、氮氧化硅、碳化娃或其組合。在一些實施例中，在形成硬掩膜層509之前,還可以在襯底501上形成襯墊層，例如氧化硅層。位于硬掩膜層509與襯底501之間的襯墊層能夠減小之間的應(yīng)力失配。之后，圖形化硬掩膜層509，露出像素電路區(qū)域505以及外圍電路區(qū)域507的部分襯底501的表面。以該硬掩膜層509為掩膜刻蝕襯底501，從而在襯底501中形成第一溝槽511。其中，該第一溝槽511的下半部用于之后形成像素電路區(qū)域505以及外圍電路區(qū)域507中的介電隔離區(qū)。在一些實施例中，該第一溝槽511的深度為8000至10000埃。然后，在襯底501上涂覆ー層有機光阻材料513，例如抗反射涂層材料(Anti-Reflect Coating)。該有機光阻材料513覆蓋硬掩膜層509的表面并填充第一溝槽511。該有機光阻材料513與硬掩膜層509具有較高的刻蝕選擇比，例如其刻蝕選擇比超過I 5。再然后，反向刻蝕該有機光阻材料513至硬掩膜層509的位置，僅保留第一溝槽511中的部分有機光阻材料513。如圖5b所示，再圖形化硬掩膜層509，移除像素電路區(qū)域505與外圍電路區(qū)域507上的硬掩膜層509。之后，繼續(xù)刻蝕襯底501，在像素電路區(qū)域505形成第二溝槽517并在外圍電路區(qū)域507形成第三溝槽519，以使得感光區(qū)域503的表面高于像素電路區(qū)域505以及外圍電路區(qū)域507的表面。其中，第二溝槽517與第三溝槽519的深度淺于第一溝槽511，以使得第二溝槽517和與第三溝槽519底部留有對應(yīng)于第一溝槽511的開ロ。該開ロ可以用于填充介電材料，以形成介電隔離區(qū)。在一些實施例中，可以采用干法刻蝕エ藝來刻蝕第二溝槽517與第三溝槽519。由于干法刻蝕エ藝是各向異性刻蝕，因此，所形成的第二溝槽517與第三溝槽519的側(cè)面呈斜坡坡狀。第二溝槽517與第三溝槽519的斜坡狀側(cè)面使得感光區(qū)域503處凸起的形狀呈臺形。臺狀凸起的感光區(qū)域503的側(cè)面相對于其底面(即與像素電路區(qū)域505的表面平齊的面)的斜率小于90度，例如為45度至75度。如圖5c所示，在第一溝槽511、第二溝槽517以及第三溝槽519中填充介電材料。例如，采用化學(xué)氣相沉積エ藝在襯底501上沉積氧化硅。優(yōu)選地，可以采用具有較佳臺階覆 蓋特性的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積エ藝來沉積該介電材料。一般而言，襯底501上會過沉積一部分介電材料以避免各個溝槽不能充分填充。因此，之后，可以通過化學(xué)機械拋光エ藝來移除襯底501上過沉積的介電材料，并停止在硬掩膜層509上。接著，移除第二溝槽517與第三溝槽519中的介電材料，而僅保留第一溝槽511中的介電材料。在一些實施例中，可以通過反向刻蝕エ藝來移除該介電材料，直至反向刻蝕停止在第二溝槽517與第三溝槽519底部的襯底501上。這樣，第一溝槽511中殘留的介電材料即構(gòu)成了介電隔離區(qū)521。如圖5d所示，在形成介電隔離區(qū)521之后，移除硬掩膜層以及其下的襯墊層。這樣，襯底501即成型為在感光區(qū)域凸起的形狀。如圖5e所示，對襯底501進行離子摻雜，以在像素電路區(qū)域505和/或外圍電路區(qū)域507中形成阱523。接著，在襯底501表面形成柵氧化層525。之后，對襯底501進行離子注入，以在感光區(qū)域503中形成光電ニ極管。由于感光區(qū)域503是凸起的立體結(jié)構(gòu)，因此在采用離子注入方式在感光區(qū)域503中制作光電ニ極管時，離子注入的深度容易控制，因而能夠提高不同像素単元中光電ニ極管性能的一致性。再然后，在像素電路區(qū)域505與外圍電路區(qū)域507的襯底501上形成柵極527，并在像素電路區(qū)域505與外圍電路區(qū)域507的襯底501中制作各個晶體管的源區(qū)與漏區(qū)(圖中未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，形成光電ニ極管與晶體管的エ藝可以采用與現(xiàn)有制程基本類似的處理方式進行，在此不再贅述。如圖5f所示，在感光區(qū)域503形成光電ニ極管、以及在像素電路區(qū)域505與外圍電路區(qū)域507形成晶體管之后。繼續(xù)在襯底501上形成金屬互連結(jié)構(gòu)529。該金屬互連結(jié)構(gòu)529包括ー層或多層金屬互連531,其中，該多層金屬互連531由鈍化層533相互電隔離。在本實施例中，采用雙鑲嵌エ藝形成金屬互連結(jié)構(gòu)529的最底層的金屬互連531，并且該最底層金屬互連531的底部低于感光區(qū)域503的表面。可以理解，在一些其他的實施例中，金屬互連結(jié)構(gòu)529還可以采用鑲嵌エ藝制作；或者通過刻蝕エ藝制作金屬互連結(jié)構(gòu)529，即在最底層的鈍化層533上沉積金屬互連材料(例如鋁)，并部分刻蝕該金屬互連材料以形成最底層金屬互連531。通過上述制程，即可形成具有較短的感光光程的正面照射式圖像傳感器。由于減小了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)對光線采集的影響，該圖像傳感器具有較高的靈敏度。圖6示出了根據(jù)本實用新型又一實施例的圖像傳感器的制作方法600。在該制作方法600中，介電隔離區(qū)是在感光區(qū)域被相對抬升之后制作的。如圖6所示，該圖像傳感器的制作方法600包括執(zhí)行步驟S602，提供襯底，該襯底包括感光區(qū)域、像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)·域；執(zhí)行步驟S604，部分刻蝕襯底，在像素電路區(qū)域形成第二溝槽并在外圍電路區(qū)域形成第三溝槽，以使得感光區(qū)域的表面高于像素電路區(qū)域以及外圍電路區(qū)域的表面；執(zhí)行步驟S606，部分刻蝕襯底，以在所述第二溝槽與所述第三溝槽內(nèi)形成第一溝槽；執(zhí)行步驟S608，在所述第一溝槽中填充介電材料以形成介電隔離區(qū)；執(zhí)行步驟S610，在感光區(qū)域形成光電ニ極管，在像素電路區(qū)域形成像素控制電路，并在外圍電路區(qū)域形成外圍控制電路。圖7a至圖7f示出了圖6的圖像傳感器制作方法600的剖面示意圖。接下來，參考圖6與圖7a至圖7f，對該圖像傳感器制作方法600進行進一步的說明。如圖7a所示，提供襯底701，該襯底701包括感光區(qū)域703、像素電路區(qū)域705以及外圍電路區(qū)域707。接著，在襯底701上形成硬掩膜層709，該硬掩膜層709可以是氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或其組合。在一些實施例中，在形成硬掩膜層709之前，還可以在襯底701上形成襯墊層711，例如氧化硅層。位于硬掩膜層709與襯底701之間的襯墊層711能夠減小之間的應(yīng)カ失配。之后，圖形化硬掩膜層709，露出像素電路區(qū)域705以及外圍電路區(qū)域707的襯底701的表面。以該硬掩膜層709為掩膜刻蝕襯底701，從而在襯底像素電路區(qū)域705形成位于襯底701中的第二溝槽713，并在外圍電路區(qū)域707形成位于襯底701中的第三溝槽715。所形成的第二溝槽713與第三溝槽715使得感光區(qū)域703的襯底701表面相對凸起。在一些例子中，該第二溝槽713與第三溝槽715的深度至少為1000埃，例如為3000至5000埃?？梢岳斫?，在一些例子中，像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707中的硬掩膜層709以及其下的襯墊層711可以分別地被移除，以分別地形成第二溝槽713以及第三溝槽715，從而使得第二溝槽713與第三溝槽715的表面不相平齊。在一些實施例中，可以采用干法刻蝕エ藝來刻蝕第二溝槽713與第三溝槽715。由于干法刻蝕エ藝是各向異性刻蝕，因此，所形成的第二溝槽713與第三溝槽715的側(cè)面呈斜坡坡狀。第二溝槽713與第三溝槽715的斜坡狀側(cè)面使得感光區(qū)域703處凸起的形狀呈臺形。臺狀凸起的感光區(qū)域703的側(cè)面相對于其底面(即與像素電路區(qū)域705的表面平齊的面)的斜率小于90度，例如為45度至75度。如圖7b所示，移除剩余的硬掩膜層709以及襯墊層711。在襯底701表面重新形成ー層硬掩膜層717。在一些例子中，該硬掩膜層717下亦可形成ー層襯墊層。如圖7c所示，圖形化硬掩膜層717，露出像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707中的部分襯底701的表面。接著，以該硬掩膜層717為掩膜刻蝕襯底701，從而在像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707中形成第一溝槽719。如圖7d所示，在第一溝槽719中填充介電材料。例如，采用化學(xué)氣相沉積エ藝在襯底701上沉積氧化硅。優(yōu)選地，可以采用具有較佳臺階覆蓋特性的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積エ藝來沉積該介電材料。一般而言，襯底701上會過沉積一部分介電材料以避免各個溝槽不能充分填充。因此，之后，可以通過化學(xué)機械拋光エ藝來移除襯底701上過沉積的介電材料，并停止在硬掩膜層上。 接著，移除第二溝槽713與第三溝槽715中的介電材料，而僅保留第一溝槽719中的介電材料。在一些實施例中，可以通過反向刻蝕エ藝來移除該介電材料，直至反向刻蝕停止在第二溝槽713與第三溝槽715底部的襯底701上。這樣，第一溝槽711中殘留的介電材料即構(gòu)成了介電隔離區(qū)721。在形成介電隔離區(qū)721之后，移除硬掩膜層。如圖7e所示，對襯底701進行離子摻雜，以在像素電路區(qū)域705和/或外圍電路區(qū)域707中形成阱723。接著，在襯底701表面形成柵氧化層725。之后，對襯底701進行離子注入，以在感光區(qū)域703中形成光電ニ極管。由于感光區(qū)域703是凸起的立體結(jié)構(gòu)，因此在采用離子注入方式在感光區(qū)域703中制作光電ニ極管時，離子注入的深度容易控制，因而能夠提高不同像素単元中光電ニ極管的一致性。再然后，在像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707的襯底701上形成柵極727，并在像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707的襯底701中制作各個晶體管的源區(qū)與漏區(qū)(圖中未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，形成光電ニ極管與晶體管的エ藝可以采用與現(xiàn)有制程基本類似的處理方式進行，在此不再贅述。如圖7f所示，在感光區(qū)域703形成光電ニ極管、以及在像素電路區(qū)域705與外圍電路區(qū)域707形成晶體管之后。繼續(xù)在襯底701上形成金屬互連結(jié)構(gòu)729。該金屬互連結(jié)構(gòu)729包括ー層或多層金屬互連731，其中，該多層金屬互連731由鈍化層733相互電隔離。在本實施例中，采用雙鑲嵌エ藝形成金屬互連結(jié)構(gòu)729的最底層的金屬互連731，并且該最底層金屬互連731的底部低于感光區(qū)域703的表面?？梢岳斫?，在一些其他的實施例中，金屬互連結(jié)構(gòu)729還可以采用鑲嵌エ藝制作。通過上述制程，即可形成具有較短的感光光程的正面照射式圖像傳感器。由于減小了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)對光線采集的影響，該圖像傳感器具有較高的靈敏度。盡管在附圖和前述的描述中詳細(xì)闡明和描述了本實用新型，應(yīng)認(rèn)為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本實用新型不限于所上述實施方式。那些本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權(quán)利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權(quán)利要求中，措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“ー個”不除復(fù)數(shù)。在實用新型的實際應(yīng)用中，一個零件可能執(zhí)行權(quán)利要求中所引用的多個技術(shù)特征的功能。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為對范圍的限 制。
權(quán)利要求1.一種圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器包括一個或多個像素單元與外圍電路區(qū)域，每個像素單元包括感光區(qū)域與像素電路區(qū)域，其中所述感光區(qū)域的表面高于所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述感光區(qū)域的表面比所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域的表面至少高1000埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述感光區(qū)域呈臺狀凸起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述臺狀凸起的感光區(qū)域的側(cè)面相對于其底面的斜率小于90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器還包括鈍化層以及所述鈍化層中的一層或多層金屬互連，其中，所述感光區(qū)域的表面高于所述一層或多層金屬互連中的最底層金屬互連的底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像傳感器，其特征在于，所述外圍電路區(qū)域與所述像素電路區(qū)域的表面平齊。
專利摘要本實用新型公開了一種圖像傳感器。該圖像傳感器包括一個或多個像素單元與外圍電路區(qū)域，每個像素單元包括感光區(qū)域與像素電路區(qū)域，其中所述感光區(qū)域的表面高于所述像素電路區(qū)域與所述外圍電路區(qū)域的表面。不同于現(xiàn)有技術(shù)，在該圖像傳感器中，其感光區(qū)域由圖像傳感器的感光面向外突起，這縮短了感光區(qū)域(即光電二極管)感光的光程，從而減少了感光面上的金屬互連結(jié)構(gòu)對光線采集的影響，進而有效地提高了圖像傳感器的靈敏度。
文檔編號H01L27/146GK202564374SQ201220084218
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者霍介光 申請人:格科微電子(上海)有限公司