圖像傳感器及其制造方法
【專利說明】圖像傳感器及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年11月25日提交的申請?zhí)枮?0-2013-0143690的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實施例涉及一種半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，且更具體而言，涉及一種圖像傳感器及制造所述圖像傳感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]圖像傳感器是一種可以將拍攝對象上的一個或多個維度的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的器件。圖像傳感器包括:用于接收入射光和產(chǎn)生光電荷的像素陣列區(qū)，以及用于通過處理所產(chǎn)生的光電荷來產(chǎn)生電信號的邏輯區(qū)。邏輯區(qū)也可以稱為外圍電路區(qū)。入射光不僅照射在像素陣列區(qū)上，還照射在邏輯區(qū)上。由照射在邏輯區(qū)上的入射光而在邏輯區(qū)中產(chǎn)生的光電荷可能是對邏輯區(qū)中所產(chǎn)生的電信號的噪聲，即對于通過處理像素陣列區(qū)中所產(chǎn)生的光電荷而產(chǎn)生的電信號的噪聲。因此，邏輯區(qū)可以使用遮光圖案以便阻擋入射光。
[0005]通常來說，遮光圖案形成在邏輯區(qū)的襯底之上。因此，在像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)之間存在臺階高度差。由遮光圖案造成的兩個區(qū)域之間的臺階高度差惡化了圖像傳感器的特性和集成度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的示例性實施例針對一種可以防止圖像傳感器的特性因為像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)之間的臺階高度差而惡化的圖像傳感器及制造所述圖像傳感器的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，一種圖像傳感器包括:襯底，其包括像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)，其中像素陣列區(qū)的表面高于邏輯區(qū)的表面；以及遮光圖案，其形成在邏輯區(qū)的襯底之上，且具有與襯底的表面處于基本相同的平面上的表面。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，一種圖像傳感器包括:襯底，其包括第一區(qū)和第二區(qū)；層間電介質(zhì)層，其形成在襯底的正面之上；溝槽，其形成在第二區(qū)的襯底的背面中；以及遮光圖案，其填充在溝槽中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一個示例性實施例，一種制造圖像傳感器的方法，包括以下步驟:在第一襯底的第一區(qū)中形成雜質(zhì)區(qū)；在第一襯底的第一區(qū)和第二區(qū)之上形成第二襯底；刻蝕第一襯底和第二襯底來去除雜質(zhì)區(qū)且在第二區(qū)的第二襯底中形成溝槽；以及形成填充溝槽的遮光圖案。
【附圖說明】
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的框圖。
[0011]圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個比較例的圖像傳感器的截面圖。
[0012]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的截面圖。
[0013]圖4A至4G是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造圖3中的圖像傳感器的方法的截面圖。
[0014]圖5是示出包括根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的電子系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明也可以用不同形式來實施，且不限于本文描述的實施例。確切地說，提供這些實施例使本公開充分和完整，且將本發(fā)明的范圍完全傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在本公開中，本發(fā)明的不同附圖和實施例中的相似附圖標(biāo)記表示相似部件。
[0016]附圖并不一定按比例繪制，并且在某些情況下，為了清楚地示出實施例的特征可能對比例做夸大處理。當(dāng)在本發(fā)明的示圖和具體描述中描述具有多于兩層的多層結(jié)構(gòu)時，該描述只是反映特定實施例的相對位置或布置，而不是限制本發(fā)明的精神和范圍。層的相對位置或布置可以根據(jù)實施例而不同。另外，多層結(jié)構(gòu)的圖或具體描述可以不反映出多層結(jié)構(gòu)中存在的所有層。例如，在兩個示出的層之間可以有多于一個的附加層。當(dāng)提及第一層在第二層“上”或在襯底“上”時，其不僅指第一層直接形成在第二層上或襯底上的情況，還指在第一層和第二層或襯底之間存在第三層的情況。
[0017]本發(fā)明的以下實施例描述和提供了一種可以防止圖像傳感器的特性因為像素陣列區(qū)和也被稱作外圍電路區(qū)的邏輯區(qū)之間的臺階高度差而惡化的圖像傳感器及制造所述圖像傳感器的方法。具體來說，像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)之間的臺階高度差可以是由形成在邏輯區(qū)的襯底之上的遮光圖案造成的。遮光圖案防止入射光照射在邏輯區(qū)上，且防止光電荷在邏輯區(qū)中產(chǎn)生并作為噪聲。因此，本發(fā)明的以下實施例提供了一種具有掩埋在邏輯區(qū)的襯底中的遮光圖案以消除由于像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)之間的遮光圖案而造成的臺階高度差的圖像傳感器及制造所述圖像傳感器的方法。
[0018]在描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器之前，描述典型的圖像傳感器。圖像傳感器是能夠?qū)⒐鈱W(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器可以被分成電荷耦合器件(CXD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。與C⑶圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感器操作方式簡單，且能夠采用各種掃描方案。另外，由于用于處理從像素輸出的信號的電路可以通過CMOS工藝以芯片形式集成，因此CMOS圖像傳感器可以低制造成本被小型化同時以低功率工作。為此，研究人員和業(yè)界正在積極研究和開發(fā)CMOS圖像傳感器。
[0019]CMOS圖像傳感器可以被分成一種正面照明方案和一種背面照明方案，且已知背面照明方案相對于正面照明方案可以具有更優(yōu)秀的操作特性(例如，接收器靈敏度)。為了使用背面照明方案，難以避免由于前述的遮光圖案而在像素陣列區(qū)和邏輯區(qū)之間形成的臺階高度差。因此，下文將詳細描述背面照明方案。
[0020]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的框圖。圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個比較例的圖像傳感器的截面圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的截面圖。
[0021]參見圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器可以包括像素陣列區(qū)1000、邏輯區(qū)1100和圖像信號處理器(ISP) 1300。圖像信號處理器1300和邏輯區(qū)1100可以集成到一個芯片或模塊中，或者圖像信號處理器1300可以被實施為與邏輯區(qū)1100分開的芯片或模塊單元。
[0022]像素陣列區(qū)1000是從拍攝目標(biāo)所照射的入射光產(chǎn)生光電荷的區(qū)域。為此，雖然在圖中沒有示出像素，但是像素陣列區(qū)1000可以包括多個像素，所述多個像素布置成二維矩陣的形式且與多個行線和多個列線耦接。像素可以包括:紅色像素，用于產(chǎn)生與紅色光譜域的入射光相對應(yīng)的光電荷；綠色像素，用于產(chǎn)生與綠色光譜域的入射光相對應(yīng)的光電荷；以及藍色像素，用于產(chǎn)生與藍色光譜域的入射光相對應(yīng)的光電荷。像素可以包括彩色濾光片(參見圖2A和2B的附圖標(biāo)記108以及圖3的附圖標(biāo)記214)，以使特定光譜域的入射光通過。另外，每個像素可以包括光電轉(zhuǎn)換器件(參見圖2A和2B的附圖標(biāo)記104以及圖3的附圖標(biāo)記204)、傳輸晶體管、選擇晶體管、復(fù)位晶體管和訪問晶體管。光電轉(zhuǎn)換器件可以包括垂直層疊的多個光電轉(zhuǎn)換單元。每個光電轉(zhuǎn)換單元可以是包括N型雜質(zhì)區(qū)和P型雜質(zhì)區(qū)的光電二極管。傳輸晶體管的漏極可以耦接到復(fù)位晶體管的源極。復(fù)位晶體管的源極可以電耦接到選擇晶體管的柵極。選擇晶體管和復(fù)位晶體管可以串聯(lián)耦接。選擇晶體管可以與訪問晶體管耦接。復(fù)位晶體管、選擇晶體管和訪問晶體管可以被相鄰的像素共用以提高集成度。
[0023]邏輯區(qū)1100可以包括行譯碼器1120、行驅(qū)動器1130、相關(guān)雙采樣器(CDS) 1140、輸出緩沖器1150、列驅(qū)動器1160、列譯碼器1170、時序發(fā)生器(TG) 1180、控制寄存器1190和斜坡信號發(fā)生器1200。行譯碼器1120將行控制信號譯碼，例如，將時序發(fā)生器1180中所產(chǎn)生的地址信號譯碼，且行驅(qū)動器1130可以響應(yīng)于譯碼的行控制信號而在構(gòu)成像素陣列區(qū)1000的行線(未示出)中選擇至少一個行線。⑶S 1140可以對與構(gòu)成像素陣列區(qū)100的列線(未示出)之中的一個列線耦接的單位像素所輸出的像素信號執(zhí)行相關(guān)雙采樣操作。具體來說，CDS 1140可以對像素信號執(zhí)行相關(guān)雙采樣操作以產(chǎn)生采樣信號(未示出)、將采樣信號與斜坡信號Vramp比較、以及基于比較結(jié)果來產(chǎn)生數(shù)字信號。輸出緩沖器1150可以響應(yīng)于控制信號、例如從列驅(qū)動器1160輸出的地址信號,來緩沖從CDS 1140輸出的信號且輸出緩沖的信號。列驅(qū)動器1160可以響應(yīng)于譯碼的列控制信號、例如從列譯碼器1170輸出的地址信號，來選擇性