专利名称：：图像传感器及其制造方法
技术领域：
：本发明实施例涉及一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法。
背景技术：
：图像传感器可以形成为"前侧"互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其在基板中包括多个光电二极管。在形成光电二极管之后，金属布线图案可以形成在光电二极管上。金属布线图案可以形成为向光电二极管接收外部光提供开口。然而，以某一角度进入开口的光会被金属布线图案反射。此外，围绕金属布线图案的层间电介质层会吸收入射在其上的光。因此，穿过开口到达光电二极管的光的数量会被减少，导致差的器件灵壽文度。此外，在图像传感器内反射的光会影响相邻的光电二极管，使得在光电二极管之间发生串扰(cros-stalk)。前侧图像传感器的一个替代物是背侧图像传感器。然而，目前背侧图像传感器的设计以及制造工艺会经受各种缺陷，例如暗电流、缺乏感光性(也就是低量子效率)以及在制造过程中需要保护热敏结构等。
发明内容本发明实施例涉及一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺陷而引起的一个或多个问题。本发明实施例的一个特征是提供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其中暗电流被减小。本发明实施例的一个特征是才是供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其中感光性被提高。本发明实施例的另一特征是提供一种图像传感器、用于该图像传感器的基板、包括该图像传感器的图像传感装置以及相关方法，其在使用高温工艺之后阻止热敏结构(或者形成热阻结构)。至少一个上述和其它的特征以及优点可以通过提供一种制造CMOS图像传感器的方法来实现，该方法包括形成基板结构，该基板结构具有第一基板、第二基板以及在第一基板和第二基板之间的氧化层和含氮的指数匹配层(indexmatchinglayer);以及在第二基板中形成至少一个感光器件；在形成基板结构之后，在第二基板的第一表面上形成金属互连结构，该第一表面朝向远离第一基板，使得至少一个感光器件在金属互连结构和指数匹配层以及氧化层之间，金属互连结构电连接到至少一个感光器件。氧化层可以通过热氧化第二基板的与第一表面相反的第二表面来形成，并且氧化层可以形成在指数匹配层和第二基板之间。该方法还可以包括在第二基板中形成浅注入层，使得浅注入层位于第二基板的主体(bulk)和氧化层之间。形成浅注入层可以包括将p型掺杂剂的离子注入到第二基板中并热激活注入的离子。指数匹配层可以由氮化硅层形成，形成基板结构还可以包括在氮化硅层上形成接合氧化层(bondingoxidelayer),该接合氧化层与第一基板接触。形成基板结构还可以包括在第一基板和第二基板接合在一起之后且在形成至少一个感光器件之前，去除第二基板的一部分使得第二基板减薄约50%或更多。形成基板结构还可以包括在第一基板和第二基板接合在一起之前，在第二基板中离氧化层预定距离处形成;f效腔层；将第一基板和第二基板接合在一起；以及去除部分第二基板到微腔层的深度。该方法还可以包括在去除部分第二基板到微腔层的深度之后，在第二基板上形成外延层，其中至少一个感光器件在形成外延层之后形成。形成基板结构还可以包括在形成氧化层和微腔层之后，在第二基板内形成浅注入层，该浅注入层在第一氧化层和微腔层之间形成。指数匹配层可以由氮化硅层形成。氧化层和指数匹配层可以形成抗反射层。该方法还可以包括在第二基板中形成相邻的感光器件，并在相邻的感光器件之间形成绝缘层。绝缘层可以被形成为从第二基板的第一表面延伸至足够的厚度以阻止每个相邻感光器件之间的光学串扰。6该方法还可以包括在形成金属互连结构之后，将第一基板的厚度减少约50%或更多。形成基板结构可以包括在第一基板和指数匹配层之间形成蚀刻终止层。该方法还可以包括在形成金属互连结构之后且在将第一基板的厚度减少约50%或更多之前，将第三基板接合到第二基板的第一表面。至少一个上述和其它的特征以及优点可以通过提供一种CMOS图像传感器来实现，该CMOS图像传感器包括基板，在该基板的第二表面上具有热氧化层；在基板中的至少一个感光器件；以及在基板的第一表面上的金属互连结构，第一表面与第二表面相反，使得至少一个感光器件在金属互连结构和热氧化层之间，金属互连结构电连接到至少一个感光器件。该CMOS图像传感器还可以包括在热氧化层上的指数匹配层，热氧化层与基板的第二表面相邻接，使得热氧化层在指数匹配层与至少一个感光器件之间。指数匹配层可以是氮化硅层，热氧化层位于氮化硅层和至少一个感光器件之间。该CMOS图像传感器还可以包括在基板内的浅注入层，该浅注入层位于热氧化层和基板的主体之间。浅注入层可以是含硼层。该CMOS图像传感器还可以包括在热氧化层上的蚀刻终止层。该CMOS图像传感器还可以包括在金属互连结构上的另一基板，使得金属互连结构在基板和另一基板之间。氧化层可以在金属互连结构上，相对氧化层(opposingoxidelayer)可以在另一基板上，氧化层和相对氧化层可以彼此直接接触。相邻感光器件可以在基板中，隔离结构可以在相邻感光器件之间，隔离结构可以从基板的第一表面延伸到足够的厚度以阻止每个相邻感光器件之间的光学串扰。隔离结构可以从基板的第一表面延伸到热氧化层，隔离结构可以不穿透热氧化层。指数匹配层是氮化硅层，隔离结构从第一表面延伸并穿透氮化硅层。至少一个上述和其它的特征以及优点可以通过提供一种制造CMOS图像传感器的方法来实现，该方法包括在基板的第二表面形成热氧化层；在基板中形成至少一个感光器件；以及在基板的第一表面上形成金属互连结构，第一表面与第二表面相反，使得至少一个感光器件位于金属互连结构和热氧化层之间，金属互连结构电连接到至少一个感光器件。通过参照附图详细描述示例性实施例，上述和其它的特征以及优点对于本领域技术人员将变得更加明显，附图中图l到图7示出了在制造根据第一实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图8A示出了根据第二实施例的图像传感器；图8B示出了入射光的成一角度的分量在产生串扰时的影响；图8C-1、8C-2、8C-3示出了根据第二实施例的图像传感器的第一、第二和第三实施的示例；图8D-2(a)到8D-2(f)示出了在制造包括图8C-2中结构的图像传感器的方法中各阶段的截面图8E-1、8E-2和8E-3示出了根据第二实施例的图像传感器的另外的示例；图9A示出了在制造根据第三实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图9B-1、图9B-2和图9B-3示出了既包括第三实施例的特征又包括第二实施例的特征的图像传感器的示例；图10和图11示出了势阱的比较图12(a)-(f)示出了在制造根据第四实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图13(a)-(f)示出了在制造冲艮据第五实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图14(a)-(d)示出了制造在根据第六实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图15(a)-(d)示出了制造在根据第七实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图16示出了根据第八实施例的图像传感装置；8图17(a)示出了包括根据第九实施例的图像传感器的计算机设备；图17(b)示出了根据第九实施例的示例性手机；图18示出了根据第十实施例的摄像装置；图19示出了根据第十一实施例的摄像装置；以及图20示出了陷阱位在产生暗电流中的作用的示意图。具体实施例方式在下文中将参照附图对示例性实施例进行更全面的描述；然而，它们可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于此处所述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了图示的清楚，层和区域的尺寸可可以被夸大。还应当理解，当称一层或元件在另一层或衬底"上，，时，它可以直接在另一层或衬底上，或者还可以存在插入的层。此外，应当理解，当称一层在另一层"下"时，它可以直接在另一层下，或者还可以存在一个或多个插入的层。此外，还应当理解，当称一层在两个层"之间"时，它可以是两个层之间唯一的层，或者还可以存在一个或多个插入的层。相同的附图标记始终指代相同的元件。图1到图7示出了在制造根据第一实施例的图4象传感器的方法中各阶段的截面图。如下面详细描述的，制造的各阶段被排序，使得具有高热量预算的工艺的使用能够在形成热敏结构之前。这允许某些材料和工艺的使用，该材料和工艺可以更有效地使所得的图像传感器中的界面陷阱和不期望的耗尽区减到最少，从而提高图像传感器的性能。参照图1,第一基板10和第二基板20可以结合在一起。如下面详细描述的，第二基板20可以被处理以在其中形成多个光电二极管，第一基板可以被部分或完全地去除以提供最接近光电二极管的感光区域。因此，可以提供背侧图像传感器。此外，氧化层22(优选为热氧化层)可以设置在第一基板10和第二基板20之间。氧化层22可以是高质量的氧化层，根据这里描述的实施例，其可以有效地减少在氧化层22和第二基板20之间的陷阱位的数量。从而，根据实施例的图4象传感器可以具有减小的暗电流。陷阱位在产生暗电流中的作用在图20中示出。参照图20,通过减小价带与导带(分别为Ev和Ec)之间的跃迁所需的能量，由陷阱位引起的禁带可以产生电子空穴对。陷阱位的存在可以降低跃迁的能量势垒，从而使非光激励(non-lightstimuli)(例如热激励、机械碰撞等)可以给予足够的能量以产生电子空穴对。这种非光生的(non-light-derived)电子空穴对可以本身在光电二极管中表现为暗电流，这导致增大的图像噪声。再参照图1，氧化层22可以通过例如热氧化工艺形成。在实施中，热氧化工艺可以在高于400。C的温度进行。采用热氧化工艺形成氧化层22可以改善氧化层22和第二基板20之间的界面特性，以减少氧化层22和第二基板20之间和/或氧化层22内的陷阱位。在通过防止不需要的耗尽阱来减小暗电流并提高感光性方面，采用热氧化工艺形成氧化层22可以比在较低温度下采用化学气相沉积(CVD)更加有效。在这点上，在热氧化硅层中的界面陷阱的数量可以为约lxl01G，而在CVD氧化层中界面陷阱的数量为约lxl012。因此，热氧化物可以具有比CVD氧化物少约100倍的界面陷阱。第一基板10和/或第二基板20可以包括例如硅、应变硅、硅合金、碳化硅、硅-锗、硅-锗碳化物、锗、锗合金、锗-砷、铟-砷、in-v族半导体、有机塑料基板或它们的组合。第一基板10和第二基板20可以被掺杂成例如p型或n型。氧化层22可以直接形成在第二基板20上，优选地通过上述热氧化工艺。蚀刻终止层12可以形成在第一基板10的表面上，使得当第一基板10和第二基板20结合时蚀刻终止层12可以在第一基板10和氧化层22之间。蚀刻终止层12可以具有不同于第一基板10的蚀刻速率和/或化学机械抛光(CMP)去除速率。蚀刻终止层12可以包括或者可以整个地由例如氧化物、氮化物、氮氧化物或它们的组合形成。蚀刻终止层12可以具有约1000A到约10000A的厚度。指数匹配层24也可以设置在第一基板10和第二基板20之间。指数匹配层24是具有介于透光介质(例如空气)和第二基板20(例如硅)之间的折射率的层。指数匹配层24可以形成抗反射层25的全部或部分。抗反射层25可以包括一个或多个指数匹配层24,其中每个具有介于透光介质(例如空气)和第二基板20之间的折射率。例如，抗反射层25可以包括单指数匹配层24(其可以是氮化物层或是氮氧化物层)，或氮化物指数匹配层24和氮氧化物指数匹配层24的多层结构。在实施中，在氧化层22有助于抗反射特性的情况(例如氧化层22也具有介于透光介质和第二基板20之间的折射率)下，抗反射层25可以考虑包括氧化层22。例如，抗反射层25可以包括以如下顺序堆叠在第二基板20上的氧化层22、氮氧化物指数匹配层24和氮化物指数匹配层24。在具体实施中，第二基板20可以是具有约3.5的折射率的单晶硅。抗反射层25可以包括与氮化硅指数匹配层24堆叠在一起的氧化硅层22，氧化硅层22可以具有约1.45到1.5的折射率，氮化硅指数匹配层24可以具有约1.95到2.05的折射率。根据斯涅耳定律，堆叠层的相对折射率可以防止穿过抗反射层25入射到第二基板20上的光从第二基板20反射掉。由于反射的减小可以增加进入第二基板20的入射光。氧化层22可以具有约5A到约IOOOA的厚度。指数匹配层24可以是具有约50A到约IOOOA的厚度的氮化物层。抗反射层25的构造可以根据图像检测器所检测的光的性质而改变。例如，在抗反射层25包括厚度为200A的氮化硅指数匹配层24、厚度为1500A的氮氧化硅指数匹配层24以及厚度为600A的氧化硅层22的顺序堆叠的情况下，波长大于520nm的光可以容易地穿透第二基板20。作为另一个示例，在抗反射层25包括厚度为400A的氮化硅指数匹配层24、厚度为80A的氮氧化硅指数匹配层24以及厚度为1600A的氧化硅层22的顺序堆叠的情况下，波长在450nm到520nm之间的光可以容易地穿透第二基板20。指数匹配层24可以形成在位于第二基板20上的氧化层22上。在另一实施中，指数匹配层24可以形成在位于第一基板10上的蚀刻终止层12上。在另一实施中，两个相对的指数匹配层24可以分别形成在氧化层22和蚀刻终止层12上，第一基板10和第二基板20可以通过接合相对的指数匹配层24的面^f的表面而结合。参照图1中的插图，在另一实施中，通过处理第二基板20使其具有面向氧化层22的不平坦表面，也可以减少反射。不平坦表面可以用来减少镜面反射。氧化层22可以在与第二基板20相接处具有不平坦表面。氧化层22还可以在相反表面处具有不平坦表面，例如在氧化层22是具有基本均匀厚度的共形层的情况下。抗反射层25的一个或多个其它层也可以具有不平坦第一基板IO和第二基板20可以通过两者之间的蚀刻终止层12、指数匹配层24以及氧化层22结合在一起。该结合可以通过例如面对表面的等离子体激活和直接结合而实现。参照图2,—个或多个感光器件121可以形成在第二基板20的与面对第一基板10的表面相反的表面上(在图2中命名为前表面FS)。在实施中，感光器件121可以形成在第二基板20中。感光器件121可以包括例如光电二极管PD、光电晶体管、光电栅极、钉扎光电二极管或它们的组合。多个栅极图案123可以布置在第二基板20的FS表面处，例如在FS表面内和/或在FS表面上。栅极图案123可以形成例如电荷转移栅极、复位栅极、驱动栅极等的一部分。参照图3，金属互连图案124a、124b可以形成在表面FS处。金属互连图案124a、124b可以制作在一个或多个层间电介质层122中。金属互连图案124a、124b可以由铝、铜等形成。金属互连图案124a、124b可以采用单镶嵌工艺、双镶嵌工艺等形成。参照图4，第三基板132可以结合到第一基板10和第二基板20,使得金属互连图案124a、124b在第三基板132和第二基板20之间。第三基板132可以采用一个或多个粘合剂层134a、134b而结合在层间电介质层122上，粘合剂层134a、134b可以形成在第二基板20和第三基板132的面对表面上。在另一实施中，可以使用直接结合而不是粘合剂。参照图5，应当注意，该结构相对于图4颠倒过来。如图5和图6所示，第一基板10可以#1部分或全部地去移。在实施中，可以将第一基板的约50%或更多的厚度去除。去除可以采用例如湿法蚀刻工艺、干法蚀刻工艺、CMP、背部磨削(backgrinding)或它们的组合来进行。在第一基板10被完全去除的情况下，蚀刻终止层12可以用来防止过度蚀刻。在实施中，去除工艺可以继续部分地或完全地去除蚀刻终止层12。如果蚀刻终止层12具有明显不同于第一基板10的去除速率，去除工艺可以根据需要改变或调整。参照图7，滤色器结构170、顶部平坦化层175、微透镜结构180以及保护层190(例如，诸如光致抗蚀剂的有机材一+或无机材津+)可以顺序地形成在蚀刻终止层12上。形成#:透#:结构180可以包括例如在顶部平坦化层175上形成有机材料图案，然后加热该有机材料图案以将该有机材料图案变成透镜形状。在实施(未示出)中，平坦化层可以形成在蚀刻终止层12上，且在蚀刻终止层12与滤色器结构170之间。在蚀刻终止层12被完全去除的情况下，滤色器结构170、顶部平坦化层175和微透镜结构180可以直接形成在指数匹配层24上。农i透镜结构180的保护层190可以共形地形成在微透镜结构180上。保护层190可以是无机材料，包括例如氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铪或它们的组合。优选地，低温氧化物(LTO)可以用作保护层190。LTO是在约IO(TC到200。C的低温形成的氧化硅，从而使用LTO可以防止对下面的层中已存在结构的热致损坏。此外，LTO可以形成为具有低粗糙度的非晶材料，其可以帮助减少入射光的反射、折射以及散射。通过形成保护层190以填充位于微透镜结构180的上表面上的空间，也可以减少入射光的反射、折射以及散射。从图7中明显可见，根据第一实施例的图像传感器可以采用使图像传感器倒置的操作顺序来形成，使得金属互连图案124a、124b和栅极图案123位于光路以外且在感光器件121的后面。在实施中，可以选择用于金属互连图案124a、124b和/或栅极图案123的尺寸、图案和/或材料以增大反射性，使得金属互连图案124a、124b和栅极图案123将光朝感光器件121反射回来，从而提高图像传感器的感光性。图8A示出了根据第二实施例的图像传感器，其中可以形成一个或多个隔离层'a，以减少相邻感光器件121之间的串扰。隔离层'a，可以设置在单独的光电二极管PD之间、相邻的单元像素之间等。应当注意，图8A是在单个附图中示出绝缘层'a，的各种实施的组合图。应当理解，任何一种实施的绝缘层'a，可以单独使用或与一个或多个其它实施的绝缘层'a，相结合。在第一实施中，隔离层al可以形成为从邻近光电二极管PD底部的区域延伸到第二基板20的表面FS。在第二实施中，隔离层a2可以形成为与氧化层22接触并延伸到第二基板20的表面FS。在第三实施中，隔离层a3可以形成为穿透抗反射层25或穿透抗反射层25和蚀刻终止层12,并延伸到第二基板20的表面FS。形成隔离层'a，可以包括例如用诸如氧化层、氮化物层等的绝缘材料来填充沟槽。形成隔离层'a，还可以包括例如形成金属材料的岛或离子注入。当使用离子注入时，可以直接形成隔离层'a，，而不需要制作并填充沟槽。13更具体地，由于光以一定角度入射到背侧图像传感器上，相邻感光器件之间的串扰可以发生在背侧传感器中。图8B示出了入射光的成角度的分量在产生串扰中的作用。参照图8B,光以一定的角度穿过第一透镜(图8B中的中间透镜)进入背侧图像传感器，使得光入射到传感器(例如光电二极管)上，该传感器设置在第一透镜的一侧而不是直接在第一透镜下面。如图8B所示，背侧图像传感器可以具有形成在基板的前侧(也就是，与基板的形成有滤色器和微透镜结构的背侧相反)的金属互连图案。因此，入射光的成角度的分量没有被金属互连图案阻挡，并可以在相邻相素区域中被吸收，从而产生串扰。因此，如图8A所示，一个或多个隔离层'a，可以用来减少或消除串扰。图8C-1、图8C-2和图8C-3示出了根据第二实施例的图像传感器的第一、第二和第三实施。参照图8C-1，多个隔离层al可以插设在相邻单元像素等之间以防止光电二极管PD之间的串扰。隔离层al可以在形成光电二极管PD之前或之后形成。每个隔离层al可以形成为从邻近光电二极管PD的底部的区域延伸到第二基板20的表面FS。参照图8C-2,多个隔离层a2可以形成为与氧化层22接触并且延伸到第二基板20的表面FS。参照图8C-3，多个隔离层a3可以形成为穿透抗反射层25或者进一步例如穿透抗反射层25和蚀刻终止层12。隔离层a3可以延伸到第二基板20的表面FS。图8D-2(a)到图8D-2(f)示出了在制造包括图8C-2中结构的图像传感器的方法中各阶段的截面图。参照图8D-2(a),多个栅极123可以形成在第二基板20的表面FS上。隔离层a2可以形成在第二基板20的区域la内的相邻光电二极管PD之间，栅极123可以形成在例如隔离层a2上方以与隔离层a2对齐。栅极123可以包括例如电荷转移栅极、复位栅极、驱动栅极等。参照图8D-2(b)，金属互连图案结构(其可以包括层间电介质层122和多个金属互连图案124a、124b)可以形成在第二基板20的区域lb中。金属互连图案124a、124b可以包括或者可以由铝、铜等形成。在铜互连图案的情况下，铜互连图案可以包括例如单镶嵌互连或双镶嵌互连。参照图8D-2(c),第三基板132可以例如利用粘合剂层134a、134b结合在互连结构122、124a、124b上。例如，粘合剂层134a可以首先形成在互连结构122、124a、124b上，然后粘合剂层134a的顶表面可以被平坦化。此外，互连结构122、124a、124b的表面可以在其上形成粘合剂层134a之14前被平坦化。粘合剂层134b可以形成在第三基板132上，第三基板132可以通过彼此面对的两个粘合剂层134a、134b而结合到第二基板20。在另一个示例(未示出)中，可以采用直接结合的方法，例如通过采用等离子处理来激活互连结构122、124a、124b和第三基板132的表面，然后将激活的表面相互结合。参照图8D-2(d)，第一基板10、第二基板20和第三基板132的组装可以被倒置，使得第一基板10在最上面。参照图8D-2(e),第一基板10可以被去除。例如，在干法或湿法蚀刻工艺、CMP工艺、背部磨削工艺(BGR)或它们的组合等中采用蚀刻终止层12作为蚀刻终止，可以去除第一基板10以暴露蚀刻终止层12。在一个实施中，可以不去除蚀刻终止层12。在另一个实施中，蚀刻终止层12可以被部分地或完全地去除。在另一个实施中，可以使第一基板10变薄而不是去除其全部，使得第一基板10的一部分保留在蚀刻终止层12上。参照图8D-2(f)，滤色器层结构170、顶部平坦化层175、微透镜结构180等可以顺序形成在蚀刻终止层12上。保护层190(例如诸如光致抗蚀剂的有机材料或无机材料)可以形成在滤色器结构170上。保护层190可以是覆盖顶部平坦化层175和微透镜结构180的共形层。在另一实施中(未示出)，蚀刻终止层12可以被完全去除，而滤色器结构170、顶部平坦化层175、微透镜结构180等可以形成在指数匹配层24上。此外，底部平坦化层可以设置在滤色器结构170下。在图8D-2(f)示出的所得结构中，多个栅极123和金属互连图案124a、124b可以用作反射板。该反射板可以反射光，使得穿透第二基板20的入射光返回到感光器件121,这可以提高图像传感器的感光性。图8E-1、图8E-2和图8E-3示出了根据第二实施例的图像传感器的附加示例。参照图8E-1,粘合剂层13可以设置在蚀刻终止层12和抗反射层25之间。此外，在形成光电二极管PD之前或之后，隔离层cl可以插设在相邻像素单元等之间，以防止光电二极管之间的串扰。隔离层cl可以从邻近光电二极管PD底部的位置延伸到第二基板20的表面FS。隔离层cl可以通过用诸如氧化层、氮化物层的绝缘材料或隔离金属材料等填充沟槽来形成，或者通过利用离子注入引入导电杂质来形成。参照图8E-2，在根据第二实施例的图像传感器的另一示例中，隔离层15c2可以延伸到接触抗反射层25。此外，如以上结合图8E-1所描述的示例，粘合剂层13可以设置在蚀刻终止层12和抗反射层25之间。参照图8E-3,在根据第二实施例的图像传感器的另一示例中，隔离层c3可以形成为至少穿透抗反射层25、粘合剂层13以及蚀刻终止层12。图9A示出了在制造根据第三实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图。作为参考，图9A大体上与图1中示出的阶段相对应。图l中示出的且与图9A相同的特征的细节已经在上面描述，将不再重复。此外，上面已经描述了随后的工艺阶段，将不再重复。参照图9A，用作钉扎层的浅注入层28可以邻近第二基板20形成。浅注入层28可以设置在第二基板20的主体和氧化层22之间。浅注入层28可以进一步减小在第二基板20和氧化层22之间的界面陷阱的浓度，使得暗电流可以被进一步减少并且感光性可以被进一步增强。在第二基板20具有p型导电性的情况下，浅注入层28可以通过将p型杂质(例如硼)注入到第二基板20中来形成。可以注入高剂量的杂质，例如以约1KeV到约5KeV的能量注入具有浓度为约1E10到约1E15原子数/cn^的硼。在一个实施中，激光退火步骤(例如浅注入层28的激光辐照)可以在离子注入之后进行以激活浅注入层28中的杂质。然后操作的顺序可以继续如上面图l到图7所描述地进行。特别地，这里所述的操作顺序提供了灵活性和热预算，以在在第一基板10和/或第二基板20上形成热敏结构(例如金属互连图案、图像传感器件等)之前激活杂质。图9B-1、图9B-2和图9B-3示出了既包括第三实施例的特征又包括第二实施例的特征的图像传感器的示例。参照图9B-1，浅注入层28可以形成在第二基板20和氧化层22之间，例如采用高剂量的p型杂质的离子注入。在实施中，杂质可以是以约lxlO^到lxlO"原子数/cn^且以约1Kev到5Kev的能量掺入的硼。此外，图像传感器可以包括隔离层(例如隔离层M)以防止串扰。隔离层bl可以形成为从邻近光电二极管PD的底部延伸到第二基板20的表面FS。隔离层bl可以插设在相邻单元像素等之间，并可以在形成光电二极管PD之前或之后形成。在实施中，隔离层bl可以通过用诸如氧化层、氮化物层的绝缘材料或隔离金属材料填充沟槽来形成，或者通过利用离子注入引入导电杂质来形成。参照图9B-2，在另一示例中，隔离层b2可以形成为从浅注入层28延伸到第二基板20的表面FS。在图9B-2中示出的其它特征与以上结合图9B-1所述的那些特征相同。参照图9B-3，在另一示例中，隔离层b3可以形成为穿透浅注入层28、抗反射层25和蚀刻终止层12。隔离层b3可以延伸到第二基板20的表面FS。在图9B-3中示出的其它特征与以上结合图9B-1所述的那些特征相同。图IO和图ll示出了势阱图，用于说明通过在图^f象传感器中形成戌注入层28而获得的有益效果。图10示出了没有使用浅注入层28时的情况。参照图10，光子bl遇到在第二基板20的表面BS处的界面陷阱可以产生电子，耗尽阱阻止该电子离开第二基板。在图10中，Ev表示价带，Ec表示导带，虛线表示耗尽阱电势。耗尽阱可以通过氧化层22中和/或在氧化层22和第二基板20之间的界面中的界面陷阱而形成在第二基板20的表面处。界面陷阱可以表现出类施主的特性。当陷阱没有净皮电子填充时，陷阱带正电(positivestate)。此正电荷可以吸引在第二基板20的表面附近的电子并将第二基板20中的正电荷从第二基板20的表面推向光电二极管PD。因此，耗尽阱可以形成在第二基板20的表面处。耗尽阱可以随着界面陷阱数量的增加而变的更大。此外，耗尽阱的深度可以随着第二基板20的掺杂程度(杂质浓度)的降低而增大。如图IO所示，在存在耗尽阱的情况下，当短波长的光子bl进入时，在第二基板20中产生的电荷会由于耗尽阱的电场而积累在该耗尽阱中，而不是在光电二极管PD中。因此，耗尽阱会使光电二极管(或是其它的感光器件121)的感光性降低，也就是，图像传感器的量子效率会被降低。图11示出了使用浅注入层28的情况。如图11所示，耗尽阱可以被浅注入层28消除，从而使表面电势从耗尽阱的电势改变了量'x，。在浅注入层28中，p型浅注入层28的空穴可以与第二基板20的表面BS的电子复合，从而变成中性状态。当短波长的光子bl进入时，在第二基板20中产生的电荷可以因此积累在光电二极管PD(或其它的感光器件121)中，而不是在耗尽阱中。因此，包括浅注入层28可以通过减少界面陷阱的密度而提高器件性能，从而减少由耗尽阱引起的器件灵敏度的降低。而且，浅注入层28可以作为势垒，使得不是由光输入形成的电荷不会在光电二极管PD中积累，从而减少了暗电、、六图12(a)-(f)示出了在制造才艮据第四实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图，其中进行了基板解理(cleavage)。参照图12(a),氧化层22可以形成在第二基板20a上。氧化层22优选为热氧化层，该热氧化层采用大于400。C温度的热氧化工艺形成到约5A至约1000A的厚度。参照图12(b),微腔层26可以通过使用例如氢气、惰性气体等的离子的离子注入而形成在第二基板20a中。离子注入可以在5E16(5x1016)原子数/cn^的水平、约100KeV的能量并在低于约350。C的温度进行。离子注入的深度可以在平均距离Rp处，使得该注入在将第二基板20a分成第一区域20b和第二区域20c的位置处形成孩t腔层26，第一区域20b和第二区域20c分别在微腔层26之上和之下。优选地，孩i腔层26在形成氧化层22之后形成。这可以防止基板的分离(separation)，如果在形成微腔层26之后采用热氧化工艺形成氧化层22可能导致基板的分离。具体地，热氧化工艺可能引起微腔层26中空腔的合并，从而导致不必要的基板分离。参照图12(c)，指数匹配层24(例如氮化物层)可以形成在氧化层22上。指数匹配层24可以采用例如热工艺形成到约50A至IOOOA的厚度。参照图12(d)，蚀刻终止层12可以形成在第一基板10上。优选地，蚀刻终止层12为具有约1000A至约10000A的厚度的氧化层或热氧化层。然后，第一基板10可以接合到第二基板20a,使得蚀刻终止层12面对指数匹配层24。参照图12(e)，第二基板20a可以在微腔层26处解理。例如，第二基板20a的第二区域20c可以通过热处理(例如在约400。C到约700。C的温度)，或通过机械力去除，留下第一区域20b。《效腔层26的引入和第二基板20a的解理可以采用在美国专利No5994207、6391740、6221740、6645828、5374564、6020252、6225192、6809009中阐述的方法来进行，它们的公开以引用的方式整体并入在这里并用于所有的目的。参照图12(f)，如果需要用于长波长的光，外延层20d可以形成在第一区域20b上。对于CMOS图像传感器，期望第一区域20b足够厚以吸收某些波长的光。然而，结合图12(b)和图12(e)描述的离子注入和基板解理的操作仅会对产生在1.5,深度处的微腔层26有效，从而基板解理之后第一基板20b的厚度会仅为约1.5pm。1.5jmi的厚度会不足以吸收全部量的某些波长18的光。例如，对于具有700nm波长的红光或更长波长的红外(IR)光，具有3pm厚度的硅片可以吸收约50%的光。此外，在约4(im至约10^im之间的硅片厚度可以被期望来吸收大部分或全部的700nm的光(更长波长的红外光)。应当理解，基板解理可以将感光器件121设置为靠近图像传感器的光接收面。因此，根据实施例，可以进行处延工艺以在第二区域20b的表面上生长外延层20d(例如外延硅)，第二区域20b的表面被基板解理步骤暴露，形成。在实施中，外延层的厚度可以为约3.5(am到约4jim。然后，感光器件121可以形成在外延层上。因此，通过基板解理形成的相对薄的层20b可以被外延层20d来补充，使得感光器件121更远地离开图像传感器的光接收侧。图13(a)-(f)示出了在制造根据第五实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图，其中形成浅注入层28并利用微腔层26进行基板解理。参照图13(a)和图13(b),氧化层22可以形成在第二基板20a上，并且微腔层26可以通过离子注入形成在离第二基板20a的上表面为平均距离Rp处，以与以上结合图12(a)和图12(b)所述相同的方式。接着，如图13(c)所示，浅注入层28可以形成在氧化层22之下，例如通过离子注入法以足够的能量使浅注入层穿透氧化层22，并在氧化层22之下形成浅注入层28。可以例如通过激光退火或是一些其它类型的热操作来进行杂质的激活，从而激活浅注入层28中的浅注入。如上所述，在本阶段进行激活可以在没有热敏结构(其可以在随后的步骤中形成)的情况下进行，从而可获得用于激活的大的热预算。在图13(d)到图13(e)中示出的搡作可以与以上结合图U(c)-U(e)所述的那些搡作相同。简要地，参照图13(d),指数匹配层24可以形成在氧化层22上。参照图13(e)，蚀刻终止层12可以形成在第一基板10上，接着第一基板10可以接合到第二基板20a，使得蚀刻终止层12面对指数匹配层24。参照图13(f)，第二基板20b可以在微腔层26处解理。如果需要，外延层20(5可以用以上结合图12(f)描述的方法形成。图14(a)-(d)示出在制造根据第六实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图，其中采用减薄操作来减小第二基板20a的厚度。参照图M(a),氧化层22可以用与如上所述相同的方法形成。然后，如图14(b)所示，可以形成指数匹配层24，而没有形成如以上结合第四实施例和第五实施例描述的微腔层26。参照图14(C)，蚀刻终止层12可以形成在第一基板10上。接着，第一基板10可以接合到第二基板20a，使得蚀刻终止层12面对指数匹配层24。参照图14(d),可以采用蚀刻或CMP工艺去除第二基板20a的一部分，从而使第二基板20a变薄。如果需要，外延层20d可以用与以上结合图12(f)描述的方法形成。例如，在图14(d)中，在去除部分第二基板之后，外延层可以形成在第二基板20上。图15(a)-(d)示出了在制造根据第七实施例的图像传感器的方法中各阶段的截面图，其中采用两个彼此面对的氧化层来实现晶片接合，这可以增强接合强度。参照图15(a),氧化层22可以与如上所述相同的方法形成。如果需要，微腔层26可以如上所述地形成(在图15(a)中未示出)。参照图15(b),指数匹配层24可以形成在氧化层22上。在指数匹配层是氮化物层的情况下，指数匹配层24与第一基板10上氧化终止层之间的接合强度会弱于面对的氧化层之间的接合强度。因此，如图15(b)所示，氧化层12a可以形成在指数匹配层24上以提供氧化物-氧化物接合。参照图15(c),氧化物的蚀刻终止层12b可以形成在第一基板IO上。接着，第一基板10可以接合到第二基板20a使得蚀刻终止层12b面对氧化层12a，两个基板通过蚀刻终止层12b和氧化层12a之间的粘附而接合在一起。因此，可以增强第一基板10和第二基板20之间的接合强度。当然，应当理解，使用面对的氧化层来增强接合强度还可以结合以上描述的实施例来使用。类似地，如以上结合图1所述，可以形成两个相对的指凄t匹配层24,例如在氧化层22和蚀刻终止层12中的每个上的氮化层，第一基板10和第二基板20可以通过接合相对的指数匹配层24的面对表面而结合。图16示出了根据第八实施例的图像传感装置200。参照图16,图像传感装置200可以包括例如传感器阵列210(诸如CMOS传感器阵列)、时序发生器220、行解码器230、行驱动器240、相关双采样器(CDS)250、模拟数字转换器(ADC)260、锁存器270、列解码器280，它们可以都形成在单个的基板上(也就是，作为一个芯片)或在一个以上的基板上。当采用一个以上的芯片或基板时，它们可以都封装在单个封装中。传感器阵列210可以包括多个按二维(例如行和列)布置的单元像素，并可以用于将光图像转变成电输出信号。传感器阵列210可以接收来自行驱动器240的多个驱动信号(例如，行选4奪信号、复位信号、电荷转移信号等)20来操作。传感器阵列210可以向CDS250提供电输出信号。时序发生器220可以向行解码器230和列解码器280提供时序信号和控制信号。根据来自行解码器230的解码结果，行驱动器240可以向传感器阵列210提供用于驱动多个像素单元的多个驱动信号。CDS250可以采样并保持所接收的来自传感器阵列210的电输出信号。ADC260可以将来自CDS的模拟信号转变成数字信号。锁存器270可以锁存数字信号，被锁存的信号可以根据来自解码器280的解码结果而被随后输出到图像信号处理部分(未示出)。图17(a)示出了根据第九实施例的包括图像传感器310的计算机装置300。计算机装置300可以使用在例如移动系统中，诸如个人数字助理(PDA)、便携式计算机、网络写字板(wabtablet)、摄像机或照相机、移动电话、便携式媒体播放器(PMP)、网络摄像头、光学传感器等。在图17(b)中示出了示例的移动电话，其中^f艮据实施例的图^^传感器452^L结合在手才几450中。参照图17(a)，计算机装置可以包括CPU320(例如微处理器)，CPU320可以通过总线305与1/0元件330(例如小键盘、键盘、显示器、触摸装置等)通讯。图像传感器310还可以通过总线305与计算机的CPU320通讯。在实施中，图像传感器310可以与CPU320、数字信号处理器(DSP)、存储器等集成。计算机300还可以包括诸如RAM340的存储器以及外部接口360,RAM340和外部接口360可以每个都经由总线305与CPU320通讯。外部接口360可以将显卡、声卡、存储卡、IEEE1394或通用串行总线(USB)设备等连接到计算机装置300。图18示出了根据第十实施例的摄像装置400。参照图18，摄像装置400可以包括CMOS图像传感器封装410，CMOS图像传感器封装410包括根据上述实施例形成的图像传感器413。图像传感器413可以安装在电路基板411上并可以经由焊线(bondingwire)电耦接到电路基板411。外壳可以附着到基板411以保护基板411和图像传感器413。外壳还可以形成将光导向图像传感器413的光学系统420的一部分。例如，外壳可以具有圓柱部分421(光例如光学图像从其通过)、透光的保护盖422、滤色器423(例如，用来过滤光的红外光部分)、透镜424、反射阻止膜423等。图19示出了根据第十一实施例的摄像装置500。参照图19,摄像装置21500可以包括图像传感器封装结构501、基板560(例如印刷电路板)以及图像传感器芯片570。图像传感器芯片570可以是根据实施例的CIS芯片。图像传感器芯片570可以安装到基板560，并可以通过通孔电极572电连接到基板560。摄像装置还可以包括例如第一透镜520、第二透镜540、互补透镜组件和/或空气间隙526和527、支撑构件505和525、光圏545、透明基板510和530以及保护性透明构件550(例如玻璃构件)，保护性透明构件550可以密封由图像传感器芯片570所占据的区域。示例性实施例已经在这里公开，尽管使用了特定的术语，但它们仅以通常的和描述的意义来使用并解释，而不是为了限制的目的。因此，本领域技术人员应当理解，可以在形式和细节上做出各种变化而不脱离本发明的精神和范围，本发明的范围由权利要求书阐述。在2008年7月3日提交到韩国知识产权局且名称为"图像传感装置及其制造方法、包括该图像传感器的装置及其制造方法、用于图像传感器的基板及其制造方法，，的韩国专利申请No.2008-0064204以及在2008年10月29曰提交到韩国知识产权局且名称为"图像传感器及其制造方法"的韩国专利申请No.2008-权利要求1.一种制造互补金属氧化物半导体图像传感器的方法，该方法包括形成基板结构，该基板结构包括第一基板、第二基板以及在所述第一基板与所述第二基板之间的氧化层和含氮的指数匹配层；在所述第二基板中形成至少一个感光器件；在形成所述基板结构之后，在所述第二基板的第一表面上形成金属互连结构，所述第一表面朝向远离所述第一基板，使得所述至少一个感光器件在所述金属互连结构与所述指数匹配层和所述氧化层之间，所述金属互连结构电连接到所述至少一个感光器件。2.如权利要求1所述的方法，其中所述氧化层通过热氧化所述第二基板的面对所述第一表面的第二表面而形成，并且所述氧化层形成在所述指数匹配层和所述第二基板之间。3.如权利要求2所述的方法，还包括在所述第二基板中形成浅注入层，使得所述浅注入层在所述第二基板的主体和所迷氧化层之间。4.如权利要求3所述的方法，其中形成所述浅注入层包括将p型掺杂剂的离子注入到所述第二基板中并热激活被注入的离子。5.如权利要求2所述的方法，其中所述指数匹配层由氮化硅层形成，并且形成所述基板结构还包括在所述氮化硅层上形成接合氧化层，该接合氧化层与所述第一基板接触。6.如权利要求5所述的方法，形成所述基板结构还包括，在将所述第一基板和所述第二基板接合在一起之后且在形成所述至少一个感光器件之前，去除所述第二基板的一部分以使所述第二基板减薄约50%或更多。7.如权利要求5所述的方法，形成所述基板结构还包括在将所述第一基板和所述第二基板接合在一起之前，在所述第二基板中离所述氧化层预定距离处形成^:腔层，将所述第一基板和所述第二基板接合在一起，去除所述第二基板的一部分到所述微腔层的深度。8.如权利要求7所述的方法，还包括，在去除所述第二基板的一部分到所述微腔层的深度之后，在所述第二基板上形成外延层，其中所述至少一个感光器件在形成所述外延层之后形成。9.如权利要求7所述的方法，形成所述基板结构还包括在形成所述氧化层和所述微腔层之后，在所述第二基板中形成浅注入层，所述浅注入层在所述氧化层和所述微腔层之间形成。10.如权利要求2所述的方法，其中所述指数匹配层由氮化硅层形成。11.如权利要求IO所述的方法，其中所述氧化层和所述指数匹配层形成抗反射层。12.如一又利要求2所述的方法，还包括在所述第二基板中形成相邻的感光器件；以及在所述相邻的感光器件之间形成隔离层，所述隔离层形成为从所述第二基板的所述第一表面延伸到足够的深度以阻止每个所述相邻的感光器件之间的光学串扰。13.如权利要求1所述的方法，还包括，在形成所述金属互连结构之后，将所述第一基板的厚度减少约50%或更多。14.如权利要求13所述的方法，形成所述基板结构包括在所述第一基板和所述指数匹配层之间形成蚀刻终止层。15.如权利要求13所述的方法，还包括在形成金属互连结构之后且在将所述第一基板的厚度减少约50%或更多之前，将第三基板接合到所述第二基板的所述第一表面。16.—种互补金属氧化物半导体图^f象传感器，包括基板，在该基板的第二表面处具有热氧化层；在所述基板中的至少一个感光器件；以及在所述基板的第一表面上的金属互连结构，所述第一表面与所述第二表面相反，使得所述至少一个感光器件在所述金属互连结构和所述热氧化层之间，所述金属互连结构电连接到所述至少一个感光器件。17.如权利要求16所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括在所述热氧化层上的含氮的指数匹配层，其中所述热氧化层与所述基板的所述第二表面邻接，使得所述热氧化层在所述指数匹配层与所述至少一个感光器件之间。18.如权利要求17所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中所述指数匹配层为氮化硅层，所述热氧化层在所述氮化硅层和所述至少一个感光器件之间。19.如权利要求16所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括在所述基板中的浅注入层，所述浅注入层在所述热氧化层和所述基板的主体之间。20.如权利要求19所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中所述浅注入层是含硼的层。21.如权利要求16所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括在所述热氧化层上的蚀刻终止层。22.如权利要求16所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括在所述金属互连结构上的另一基板，使得所述金属互连结构在所述基板和所述另一基板之间。23.如权利要求22所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中氧化层在金属互连结构上，相对氧化层在所述另一基板上，并且所述氧化层和所述相对氧化层彼此直接接触。24.如权利要求17所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中相邻的感光器件在所述基板中，隔离结构在所述相邻的感光器件之间，并且所述隔离结构从所述基板的所述第一表面延伸到足够的深度以阻止每个所述相邻的感光器件之间的光学串扰。25.如权利要求24所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中所述隔离结构从所述基板的所述第一表面延伸到所述热氧化层，并且所述隔离结构并不穿透所述热氧化层。26.如权利要求24所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中所述指数匹配层是氮化硅层，并且所述隔离结构从所述第一表面延伸并穿透所述氮化硅层。27.—种制造互补金属氧化物半导体图像传感器的方法，所述方法包括在基板的第二表面处形成热氧化层；在所述基板中形成至少一个感光器件；以及在所述基板的第一表面上形成金属互连结构，所述第一表面与所述第二表面相反，使得所述至少一个感光器件在所述金属互连结构和所述热氧化层之间，所述金属互连结构电连接到所述至少一个感光器件。全文摘要本发明提供了一种图像传感器及其制造方法。制造CMOS图像传感器的方法包括形成基板结构，该基板结构包括第一基板、第二基板以及在第一基板和第二基板之间的氧化层和含氮的指数匹配层；在第二基板中形成至少一个感光器件；以及在形成基板结构之后，在第二基板的第一表面上形成金属互连结构，第一表面朝向远离第一基板，使得至少一个感光器件在金属互连结构与指数匹配层和氧化层之间，金属互连结构电连接到至少一个感光器件。文档编号H01L21/02GK101667547SQ20091020571公开日2010年3月10日申请日期2009年7月3日优先权日2008年7月3日发明者朴炳俊,金相熙申请人:三星电子株式会社