图像传感器及其制造方法

专利名称：图像传感器及其制造方法
技术领域：
示例性实施例涉及图像传感器及其制造方法。
背景技术：
图像传感器将光学图像转换成电信号。近来在计算机业和电信业的发展已经导致 在各种应用中对高性能图像传感器的需求的增加，这些应用包括数码相机、摄像机、个人通 讯系统(PCS)、安全摄像机和医学微型照相机的。特别地，MOS图像传感器能够通过各种扫描技术而易于被驱动和实施。此外，由于 信号处理电路集成在单个芯片中，所以MOS图像传感器的使用将减小产品的尺寸，同时由 于能够兼容地使用MOS工艺技术而降低了制造成本。由于低功耗，MOS图像传感器能够容 易地应用于电池供电的产品。因此，由于技术的进步和高分辨率的实现，MOS图像传感器的 使用已经迅速增加。MOS图像传感器包括光电转换单元，检测入射光的强度；以及多个金属互连层， 输出存储在光电转换单元中的光信号。由于入射光被金属配线层反射或者被层间电介质层 吸收，所以MOS图像传感器的灵敏度会降低。而且，反射光可以被吸收到相邻像素中，从而 引起像素之间的串扰。因此，为了解决上述问题，近来已经提出了背面照射(Bi)的图像传感器，其中衬 底的背面被抛光，并且光从衬底的正面入射。由于BI图像传感器没有金属配线层形成在光 入射的正面上，所以入射光不会被金属配线层反射也不会被层间电介质层吸收。

发明内容
示例性实施例提供了一种设计成稳定保持阱的电势的图像传感器。示例性实施例还提供了能够稳定保持阱的电势的图像传感器的制造方法。示例性实施例的这些和其它的目的将在以下对示例性实施例的描述中说明或者 从以下对示例性实施例的描述而变得明显。根据示例性实施例的一个方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括衬 底，具有像素区域和非像素区域，该像素区域包括多个单位像素；在非像素区域中的至少一 个第一阱；互连结构，在衬底的第一面上；以及基础阱(base well)，在非像素区域中且在 至少一个第一阱与衬底的第二面之间。根据示例性实施例的另一个方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括衬 底，具有像素区域和非像素区域，该像素区域包括多个单位像素；在非像素区域中的多个第 一阱；互连结构，在衬底的第一面上；以及基础阱，在非像素区域中，该基础阱具有比多个 第一阱的掺杂浓度更高的掺杂浓度。多个第一阱接触基础阱，并且如果多个第一阱中的至 少一个接收第一阱偏压(well-bias)，则图像传感器被构造为通过基础阱在多个第一阱当 中共享第一阱偏压。根据示例性实施例的另一个方面，提供了一种制造图像传感器的方法，该方法包括在衬底的非像素区域中形成第一阱；在衬底的第一面上形成互连结构；以及在非像素 区域中第一阱与衬底的第二面之间形成基础阱。


通过参照附图更详细地描述示例性实施例，示例性实施例的以上和其它的特征以 及优点将变得更加明显，附图中图1是用于解释在根据示例性实施例的图像传感器1中的像素区域I和非像素区 域II的示意图；图2是图像传感器沿图1的线A-A，截取的截面图；图3A至图3C是用于解释在图1所示的图像传感器中保持阱的电势的方法的示意 图；图4是用于解释其上实现有根据示例性实施例的图像传感器的芯片的方框图；图5至图7是用于解释包括根据示例性实施例的图像传感器的基于处理器的系统 的示意图；图8是示出根据示例性实施例的图像传感器的制造方法的流程图；图9至图17示出在图8所示的制造图像传感器的方法中的中间工艺步骤；图18是示出根据另一示例性实施例的图像传感器的制造方法的流程图；以及图19至图21示出在图18所示的图像传感器的制造方法中的中间工艺步骤。
具体实施例方式通过参照以下对示例性实施例的描述以及附图，示例性实施例的优点和特征以及 实现其的方法可以更易于理解。然而，示例性实施例可以以多种不同的形式实施，而不应被 解释为限于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将示 例性实施例的理念充分传达给本领域技术人员，示例性实施例将仅由权利要求书限定。在 附图中，为清晰起见，层和区域的尺寸及相对尺寸可以被夸大。这里所用的术语仅仅是为了描述特定实施例，并非要限制示例性实施例。如此处 所用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“该”均同时旨在包括复数形式。 还应当理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定了所述特征、整体、步 骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元 件、组件和/或其组合的存在或增加。如此处所用的，术语“和/或”包括一个或多个所列 相关项目的任何及所有组合。相似的附图标记始终指代相似的元件。应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二等描述各种元件，但这些元件不应受限 于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区别开。因此，以下讨论的第一元件、 第一组件或第一部分可以在不背离示例性实施例的教导的前提下被称为第二元件、第二组 件或第二部分。应当理解，当称一个元件或层在另一元件或层“上”、“连接到”或“耦接到”另一元 件或层时，它可以直接在另一元件或层上、直接连接到或耦接到另一元件或层，或者还可以 存在插入的元件或层。相反，当称一个元件“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或 “直接耦接到”另一元件或层时，不存在插入的元件或层。
为便于描述此处可以使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下(lower)”、“在…之 上”、“上(upper)”等空间相对性术语以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些) 元件或特征之间的关系。应当理解，空间相对性术语是用来概括除附图所示取向之外器件 在使用或操作中的不同取向。这里参照截面图描述示例性实施例，这些截面图为理想化示例性实施例的示意 图。因而，举例来说，由制造技术和/或公差引起的插图形状的变化是可能发生的。因此，示 例性实施例不应被解释为限于此处示出的区域的特定形状，而是包括由例如制造引起的形 状偏差在内。例如，图示或描述为平坦的区域可以通常具有粗糙和/或非线性的特征。此 外，示出的锐角可以是倒圆的。因此，附图中示出的区域实质上是示意性的，它们的形状并 非要示出区域的精确形状，也并非要限制示例性实施例的范围。在下文，将参照图1至图3C描述根据一个示例性实施例的图像传感器1。图1是 用于解释在根据示例性实施例的图像传感器1中的像素区域I和非像素区域II的示意图， 图2是图像传感器沿图1的线A-A’截取的截面图，图3A至图3C是用于解释图1所示的图 像传感器中保持阱的电势的方法的示意图。参照图2，像素区域I包括电荷传输元件、驱动元件、复位元件和选择元件。非像素 区域II包括电阻器、电容器以及与读出元件同时形成的互补金属氧化物半导体(CMOS)元 件。这些元件能够以本领域技术人员所熟知的多种配置来实施。为了避免模糊的理解，这 些元件将不被披露，也没有被指定附图标记和详细地描述。首先，参照图1和图2，衬底110具有定义在其上的像素区域I和除像素区域I之 外的非像素区域II，像素区域I包括多个单位像素。虽然图1示出像素区域I被非像素区 域II围绕，但是示例性实施例的方面不限于此。此外，尽管没有在图1中示出，但是非像素 区域II可以包括具有用于控制多个单位像素的电路的外围电路区域和具有多个焊垫的焊 垫区域。多个光电转换元件，例如光电二极管(PD)，形成在衬底110的像素区域I中，而多 个栅极123设置在衬底110上。例如，栅极123可以是用于电荷传输元件、复位元件和驱动 元件的栅极。各种类型的衬底能够用作衬底110。例如，衬底110可以为P型和N型的体 (bulk)衬底、其上生长有P或N-印i (外延)层的P型体衬底、或者其上生长有P或N-印i 层的N型体衬底。代替半导体衬底，有机塑料衬底可以用作衬底110。如图2所示，衬底110 可以包括在使用抛光工艺(后面参照图12来描述)移除体衬底之后保留的外延层。通过 使用抛光工艺移除体衬底，能够改善根据示例性实施例的图像传感器的短波长灵敏度。对应于非像素区域II的衬底110中形成有第一导电类型(例如P型)的第一阱 112、第二导电类型(例如N型)的第二阱114以及基础阱137。参照图2，多个第一阱112形成在衬底110内，第二阱114插设在其间。例如，至少 一个第二阱114可以将第一阱112分为多个区域。此外，第一阱112和第二阱114可以与 衬底110的正面FS接触。在这种情况下，第一阱112和第二阱114可以直接地或通过接触 阱(未示出)形成在衬底110的正面FS上，形成接触阱以分别向第一阱112和第二阱114 施加阱偏压。第一阱112和第二阱114不限制于此，并可以以各种其它的方式布置。基础阱137设置在第一阱112 (和第二阱114)与衬底110的背面BS之间。例如， 如果衬底110沿厚度方向分为两个区域，也就是具有衬底110的正面FS的下部区域和具有衬底110的背面BS的上部区域，则第一阱112和第二阱114形成在衬底110的下部区域中， 而基础阱137形成在衬底110的上部区域中。也就是，基础阱137可以形成为衬底110中
的单个层。在这种情况下，基础阱137有选择地形成在对应于非像素区域II的衬底110的至 少一部分上。也就是，基础阱137形成在非像素区域II的一部分中或者整个非像素区域II 中，而不形成在像素区域I中。通过仅在非像素区域II中有选择地形成基础阱137，可以获 得与当子衬底(sub-substrate)有选择地存在于非像素区域II中时相同的效果。基础阱137可以作为单层形成在对应于非像素区域II的衬底110的一部分中，使 得基础阱137与多个第一阱112中的至少一个接触。因此，当第一阱偏压被施加到多个第 一阱112中的一个时，多个第一阱112的电势能够通过基础阱137保持在特定的水平，这将 在以下参照图3A至图3C更详细地描述。基础阱137可以具有与第一阱112相同的导电类型。例如，如果第一阱112具有P 型导电性，则基础阱137也可以具有P型导电性。例如，P型导电性的杂质可以包括硼(B)、 硼氟化物(BF2)、三氟化硼(BF3)或磷(P)。此外，基础阱137具有比第一阱112的掺杂浓度更高的掺杂浓度，这意味着注入到 基础阱137中的杂质的浓度高于注入到第一阱112中的杂质的浓度。第一阱112可以具有与第二阱114的导电类型相反的导电类型。例如，如果第一 阱112具有P型导电性，则第二阱114可以具有N型导电性。与第一阱偏压不同的第二阱 偏压可以被施加至第二阱114。尽管没有参照图3A至图3C进行描述，但是第一阱112和第 二阱114可以具有多种布置、形状和浓度。互连结构122以及124a至124c设置在衬底110的正面FS上。互连结构122以 及124a至124c包括多层的层间电介质层122和依次形成在像素区域I和非像素区域II 中的多个互连(interconnect) 124a至124c。多个互连124a至124c可以由诸如铝(Al)或 铜(Cu)的金属制成。尽管不能在图2中看到，但是互连结构还可以包括形成在非像素区域 II的焊垫区域中的子焊垫(sub-pad)。为了向通过抛光变薄的衬底110提供足够的强度，支撑衬底132固定地附接到互 连结构122以及124a至124c。支撑衬底132可以为半导体衬底或由能够提供机械强度的 任何其它的材料制成的衬底。例如，支撑衬底132可以为硅衬底或玻璃衬底。为了将互连结构122以及124a至124c附接到支撑衬底132上，粘结层134a和 134b可以插入在其间。例如，如果支撑衬底132是硅衬底，则粘结层134a和134b可以由硅 氧化物制成。钉扎层139和BS绝缘层140形成在衬底110的背面BS上。钉扎层139可以形成在衬底110的背面BS的一部分上或者整个背面BS上。例 如，如果不使用掩模，钉扎层139可以形成在像素区域I和非像素区域II中。在这种情况 下，仅钉扎层139形成在对应于像素区域I的衬底110的背面BS上，而基础阱137和钉扎 层139都形成在对应于非像素区域II的背面BS上。在非像素区域II中，钉扎层139形成 在比基础阱137更靠近衬底110的背面BS的位置。也就是，与基础阱137相比，钉扎层139 形成在衬底110的上部上。如果形成在像素区域I中的光电转换元件是N型光电二极管(PD)，则可以形成P+型钉扎层，从而通过减少在衬底110的背面BS上热产生的电子-空穴对(EHP)来减小暗电 流。根据应用，可以省略钉扎层139。根据示例性实施例，BS绝缘层140包括抗反射层142和缓冲层144。抗反射层142 的材料/厚度可以根据将在光工艺中使用的光的波长而变化。例如，抗反射层142可以包 括具有约50至约200人的厚度的硅氧化物层和具有约300至约500A的厚度的硅氮化物层 的叠层。缓冲层144形成在抗反射层142上，从而防止在非像素区域II内形成焊垫(未 示出)的图案化工艺期间对衬底110的损伤。例如，缓冲层144可以是具有约3000至约 8000A的厚度的硅氧化物层。滤色器197和微透镜198对应于其中已形成光电二极管(PD)的像素区域I布置 在衬底110的背面BS上。尽管没有在图2中示出，但是平坦化层可以形成在滤色器197与 微透镜198之间或在滤色器197下面。尽管不能在图2中看到，但是焊垫可以设置在对应于非像素区域II的衬底110的 背面BS上。子焊垫和焊垫通过BS绝缘层140和贯穿衬底110的接触(contact)而彼此电 连接。根据示例性实施例的图像传感器1包括选择性地形成在非像素区域II中的基础 阱137。因此，施加到多个第一阱112之一的第一阱偏压能够通过基础阱137与另一个第一 阱112共享。由于这种配置，图像传感器1能够稳定地保持第一阱112的电势。将参照图 3A至图3C更详细地描述稳定保持第一阱112的电势的方法。图3A和图3B示出如图1和图2所示的结构，其中基础阱137形成在对应于非像 素区域II的衬底Iio的背面BS上，第一阱偏压被施加到衬底110的正面FS。图3C示出其 中N型导电的第一阱118a至118c被P型导电的第二阱119a至119b彼此分离的结构。参照图3A和图3B，第一阱偏压可以通过衬底110的正面FS施加到第一阱112b。 在这种情况下，为了减小用于将阱偏压施加到衬底110的正面FS的单独额外空间的尺寸， 第一阱偏压可以不单独地施加到多个第一阱112a、112b和112c中的每个。如上所述，由于 基础阱137接触多个第一阱112a、112b和112c，所以电流Il可以从第一阱112a流向基础 阱137，并且电流12可以从第一阱112c流向基础阱137。电流Il和12在基础阱137中汇 合，其使电流13流入被施加接地电压GND的第一阱112b。因此，即使第一阱112a、112b和 112c通过第二阱114a和114b而彼此分离，但是它们能够保持稳定的电势。参照图3C，当第一阱118a、118b和118c具有N型导电性时，第一阱偏压可以为电 源电压VDD。第一阱118a、118b和118c通过第二阱119a和119b而彼此隔离。电源电压 VDD能够通过基础阱137施加到第一阱118a和118c。现在将参照图4至图7来描述使用根据示例性实施例的图像传感器的系统。图4 是用于解释其上实现有根据示例性实施例的图像传感器的芯片200的方框图。图5至图7 是用于解释包括根据示例性实施例的图像传感器的基于处理器的系统的示意图。图5、图 6A和6B以及图7分别示出计算机系统300、照相机系统400和500以及移动电话系统450。对于本领域技术人员明显的，根据示例性实施例的图像传感器能够使用在其它系 统中，诸如扫描仪、机械时钟系统、导航系统、视频电话、监控系统、自动聚焦系统、跟踪装 置、运动监测系统和图像稳定系统。参照图4，芯片200包括具有传感器阵列210、定时发生器220、行解码器230、行驱动器240、相关双采样器(⑶S) 250、模数转换器(ADC) 260、锁存器270和列解码器280，其中 传感器阵列210包括二维阵列的像素，每个像素包括感光元件。传感器阵列210包括二维布置的多个单位像素。多个单位像素将光学图像转换成 电信号。传感器阵列210响应于从行驱动器240接收的包括行选择信号、复位信号和电荷 传输信号的驱动信号而工作。传感器阵列210还通过垂直信号线向⑶S 250提供电信号。定时发生器220向行解码器230和列解码器280提供定时信号和控制信号。根据 来自行解码器230的解码结果，行驱动器240向传感器阵列210提供驱动信号以驱动单位 像素。当单位像素以矩阵形式布置时，通常向每行的单位像素提供驱动信号。⑶S 250通过垂直信号线接收来自传感器阵列210的电信号，并对接收的电信号 进行保持(holding)和采样操作。也就是，CDS 250双路采样电信号的噪声电平和信号电 平，并输出对应于噪声电平与信号电平之间差异的差分电平(differential level)。ADC 260将对应于差分电平的模拟信号转换成数字信号并输出数字信号。锁存器 270锁存该数字信号。根据来自列解码器280的解码结果，被锁存的信号随后被输出到图像 信号处理器(未示出)。图4中示出的所有功能块能够在单个芯片中实现或用多个芯片实现。例如，当定 时发生器220用一个芯片构造时，其余的芯片可以集成到单个芯片中。例如，这些芯片能够 在封装(package)中实现。参照图5，计算机系统300包括中央处理器(CPU) 320，例如微处理器，其能够通过 总线305与输入/输出(I/O)元件330进行通讯。图像传感器310能够通过总线305或 另一通讯连接与计算机系统300进行通讯。计算机系统300还可以包括随机存取存储器 (RAM) 340和/或端口 360，端口 360配置成通过总线305与CPU 320进行通讯。端口 360可 以耦接到显卡、声卡、存储卡或通用串行总线(USB)器件，或者可以与另一系统进行通讯。 图像传感器310能够与CPU、数字信号处理器或微处理器集成。备选地，图像传感器310可 以与存储器集成。如果需要，图像传感器310可以集成在不同于处理器的芯片上。参照图6A，照相机系统400包括图像传感器封装410，图像传感器封装410具有通 过接合引线安装在印刷电路板411上的图像传感器413。壳体420附接到印刷电路板411 并保护印刷电路板411和图像传感器413免受外部环境影响。壳体420包括透镜镜筒单元421，要被拍照的图像从其穿过；保护盖422，设置在 透镜镜筒单元421的外端上；以及抗反射/红外线屏蔽滤波器423，设置在透镜镜筒单元 421的内端上。透镜424安装在透镜镜筒单元421中，并能够沿透镜镜筒单元421中的螺纹 移动。参照图6B，照相机系统500包括使用通孔572的图像传感器封装501。当使用通 孔572时，图像传感器570能够与印刷电路板560电连接，而不用使用引线接合工艺。附图 标记520、540和527分别代表第一透镜、第二透镜和透镜组件。附图标记505、545、510和 530分别代表支撑件、孔、透明基板和玻璃。参照图7，移动电话系统450具有嵌入在其特定位置处的图像传感器452。对于本 领域技术人员明显地，除了图7所示的位置之外，图像传感器452能够附接在不同的位置。将参照图8至图17来描述根据示例性实施例的图像传感器的制造方法。图8是 示出根据示例性实施例的图像传感器的制造方法的流程图。图9至图17示出在图8所示的图像传感器的制造方法中的中间工艺步骤。参照图8和图9，提供具有限定在其上的像素区域I和非像素区域II的衬底 IlO(SllO)。然后第一阱112形成在对应于非像素区域II的衬底110中(S120)。更具体地，使用浅沟槽隔离(STI)或深沟槽隔离(DTI)在衬底110和IlOa中形成 器件隔离区域(未示出)，以在衬底110上限定像素区域I和非像素区域II。例如，衬底 1 IOa可以为P型或N型体衬底，或者是形成在P型或N型体衬底上的P或N外延层。随后，在像素区域I中形成多个像素。更具体地，在像素区域I中提供光电转换元 件，也就是光电二极管(PD)，而在像素区域I上提供多个栅极123。栅极123可以是用于电 荷传输元件、复位元件和驱动元件的栅极。此后，在非像素区域II中形成第一导电类型(例如P型)的第一阱112和第二导 电类型(例如N型)的第二阱114。第一阱112和第二阱114可以具有多种布置、形状和浓度。参照图8和图10，在衬底110的正面FS上形成互连结构122以及124a至 124c (S130)。互连结构122以及124a至124c包括层间电介质层122和依次形成在像素区 域I和非像素区域II中的多个互连124a至124c。参照图8和图11，支撑衬底132被附接到互连结构122以及124a至124c上 (S140)。更具体地，当粘结层134a施加到互连结构122以及124a至124c上以平坦化其表 面时，粘结层134b施加到支撑衬底132上。由于粘结层134a和134b彼此面对，所以衬底 110附接到支撑衬底132上。参照图8和图12，粘附有支撑衬底132的衬底110和1 IOa被上下颠倒，衬底110和 IlOa的背面BS被抛光(S150)。更具体地，使用化学机械抛光(CMP)、BGR背面研磨(BGR)、 反应离子蚀刻(RIE)或其任意组合来抛光衬底110的背面BS，体衬底IlOa可以通过抛光工 艺被完全移除，但是示例性实施例的方面不限于此。例如，可以保留体衬底IlOa的一部分。 通过使用抛光工艺移除体衬底110a，可以制造具有改善的短波长灵敏度的图像传感器。参照图8、图13A和图13B，掩模图案135形成在对应于非像素区域II的衬底110 的背面BS上(S160)。如图13A和图13B所示，掩模图案135遮蔽像素区域I。也就是，可 以形成掩模135使得在随后用于形成基础阱(图2中的137)的离子注入期间不将杂质注 入到像素区域I中。例如，掩模图案135可以通过使用光致抗蚀剂的光刻工艺来形成，但不 限于此。参照图8和图14，对具有掩模图案135的衬底110的背面BS进行离子注入 150(S170)，以在对应于非像素区域II的衬底110中选择性地形成基础阱137。例如，为了 形成P型基础阱137，可以使用P型杂质诸如B、BF2, BF3、P或其组合进行离子注入150。由于掩模图案135包括对应于像素区域I的遮蔽区域，所以杂质能够选择性地注 入到对应于非像素区域II的衬底Iio中，以在非像素区域II中形成基础阱137。通过调节离子注入150的工艺条件，能够确定通过注入杂质形成的基础阱137的 厚度。例如，在根据示例性实施例的图像传感器的制造中，可以调节工艺条件诸如温度或压 力以形成基础阱137，该基础阱137的厚度对应于第二阱114与衬底110的背面BS之间的 距离，如图14所示。此外，由于基础阱137形成为接触多个第一阱112，所以施加到多个第一阱112之一的第一阱偏压能够通过基础阱137在多个第一阱112当中共享。例如，如果接地电压GND 施加到多个第一阱112之一，则即使多个第一阱112通过第二阱114而彼此分离，但是通过 基础阱137能够稳定保持第一阱112的电势。参照图8和图15，钉扎层139形成在衬底110的背面BS上(S180)。对衬底110的 背面BS进行离子注入170，以在其上形成钉扎层139。钉扎层139可以形成在衬底110的 整个背面BS上或者有选择地形成在衬底110的一部分上。例如，如果不使用掩模图案进行 离子注入170，则钉扎层139可以形成在衬底110的整个背面BS上。例如，如果光电转换元件也就是光电二极管(PD)具有N型导电性，则在离子注入 170期间可以使用P型杂质。此外，能够调节杂质的浓度，使得钉扎层139具有P+型导电 性。如果需要，可以省略形成钉扎层139的步骤。参照图8和图16，对衬底110的背面BS进行退火160(S190)。考虑到多个互连 124a至124c包含在互连结构122以及124a至124c中，对衬底110的背面BS进行退火。 例如，可以使用激光退火、闪光灯退火或UV退火。如果省略形成钉扎层139的步骤，则基础 阱137的形成和退火160可以连续进行。参照图8和图17，BS绝缘层140形成在衬底110的背面BS上(S195)。BS绝缘层 140通过连续形成抗反射层142和缓冲层144而形成。抗反射层142的材料/厚度可以根 据将在光工艺中使用的光的波长来确定。缓冲层144形成在抗反射层142上，以防止在用 于非像素区域II内形成焊垫(未示出)的图案化工艺期间对衬底110的损伤。转到图2和图8，滤色器197和微透镜198依次形成在对应于其中已形成光电二极 管(PD)的像素区域I的位置处(S197)。尽管没有在图2中示出，但是平坦化层可以形成在 滤色器197与微透镜198之间或在滤色器197下面。将参照图18至图21来描述根据另一示例性实施例的图像传感器的制造方法。图 18是示出根据示例性实施例中的另一实施例制造图像传感器的方法的流程图。图19至图 21示出在图18所示的制造图像传感器的方法中的中间工艺步骤。根据当前实施例的制造图像传感器的方法不同于根据之前实施例的制造方法，不 同点在于在形成互连结构之前，对衬底的正面FS进行离子注入以形成基础阱。为了便于 解释，描述将集中在不同点上。与之前的实施例一样，提供具有限定在其上的像素区域I和 非像素区域II的衬底110 (SllO)，多个第一阱112形成在对应于非像素区域II的衬底110 中(S120)。这样，现在将参照图18至图21来描述随后的步骤。参照图18和图19，掩模图案185形成在衬底110的正面FS上以遮蔽像素区域 I(S225)。可以形成掩模图案185使得在随后的离子注入期间不将杂质注入到像素区域I 中。掩模图案185可以使用光致抗蚀剂来形成，但不限于此。参照18和图20，对包括掩模图案185的衬底110的正面FS进行离子注入 155(S227)，以在对应于非像素区域II的衬底110中有选择地形成基础阱137。例如，在离 子注入155期间，可以使用P型杂质来形成P型基础阱137。在这种情况下，通过调节离子 注入155的工艺条件诸如温度或压力，基础阱137可以形成在体衬底IlOa与第二阱114之 间。参照图18和图21，互连结构122以及124a至124c形成在衬底110的正面FS上 (S230)。
更具体地，互连结构122以及124a至124c包括依次形成在像素区域I和非像素 区域II中的层间电介质层122和多个互连124a至124c。本领域技术人员能够从根据之前实施例的图像传感器的制造方法推断出随后的 步骤。随后的步骤可以包括将支撑衬底附接到互连结构122以及124a至124c(S240)；将 具有支撑衬底的衬底110上下颠倒，其中该支撑衬底已附接到衬底110上(S250)；抛光衬 底110的背面BS以暴露基础阱137(S260)；在衬底110的背面BS上形成钉扎层(S280)；对 衬底110的背面BS进行退火(S290)；在衬底110的背面BS上形成BS绝缘层(S295)；以及 随后在对应于像素区域I的衬底110的背面BS上形成滤色器和微透镜(S297)。也就是，除 了在衬底110中形成接触多个第一阱112的基础阱137之外，示例性实施例所属领域的普 通技术人员能够容易地推断出以上随后的步骤。尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域技术 人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而不背离由权利要求书限定的精 神和范围。因此希望示例性实施例在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的，并且参 照权利要求书而不是之前的描述来指示示例性实施例的范围。本申请要求于2009年10月7日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请 No. 10-2009-0095324的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种图像传感器，包括衬底，具有像素区域和非像素区域，该像素区域包括多个单位像素；在所述非像素区域中的至少一个第一阱；在所述衬底的第一面上的互连结构；以及基础阱，在所述非像素区域中且在所述至少一个第一阱与所述衬底的第二面之间。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述至少一个第一阱与所述基础阱具有相同 的导电类型。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述基础阱的掺杂浓度高于所述至少一个第 一阱的掺杂浓度。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其中多个第一阱接触所述基础阱，并且如果所述 多个第一阱中的至少一个接收第一阱偏压，则所述多个第一阱构造为通过所述基础阱在所 述多个第一阱当中共享所述第一阱偏压。
5.一种图像传感器，包括衬底，具有像素区域和非像素区域，该像素区域包括多个单位像素；在所述非像素区域中的多个第一阱；在所述衬底的第一面上的互连结构；以及在所述非像素区域中的基础阱，该基础阱具有比所述多个第一阱的掺杂浓度更高的掺 杂浓度；其中所述多个第一阱接触所述基础阱，并且如果所述多个第一阱中的至少一个接收第一阱 偏压，则所述图像传感器构造为通过所述基础阱在所述多个第一阱当中共享所述第一阱偏压。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其中所述多个第一阱中的每个与所述基础阱具有 相同的导电类型。
7.如权利要求5所述的图像传感器，还包括至少一个第二阱，在所述多个第一阱当中的两个相邻第一阱之间，并具有与所述两个 相邻第一阱不同的导电类型，其中所述至少一个第二阱构造为接收不同于所述第一阱偏压 的第二阱偏压。
8.—种制造图像传感器的方法，包括 在衬底的非像素区域中形成第一阱；在所述衬底的第一面上形成互连结构；以及在所述衬底中且在所述第一阱与所述衬底的第二面之间形成基础阱。
9.如权利要求8所述的方法，其中形成所述基础阱包括在形成所述互连结构之后移 除体衬底层，在所述衬底的第二面上形成遮蔽像素区域的掩模图案，以及随后对所述衬底 的第二面进行离子注入和退火以在所述非像素区域上有选择地形成所述基础阱。
10.如权利要求8所述的方法，其中形成所述基础阱包括在形成所述互连结构之前， 在所述衬底的第一面上形成遮蔽像素区域的掩模图案，以及随后对所述衬底的第一面进行 离子注入和退火以在所述非像素区域上有选择地形成所述基础阱。
全文摘要
本发明提供了图像传感器及其制造方法。该图像传感器包括衬底，具有像素区域和非像素区域，该像素区域包括多个单位像素；在非像素区域中的至少一个第一阱；在衬底的第一面上的互连结构；以及基础阱，在非像素区域中且在第一阱与衬底的第二面之间。
文档编号H04N5/374GK102074566SQ20101054089
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月7日
发明者李允基, 李德炯 申请人:三星电子株式会社