[发明专利]图像传感器、图像系统及图像传感器制造方法

说明书

本申请案揭示一种图像传感器、图像系统及图像传感器制造方法。所述图像传感器包含具有前侧及与所述前侧相对的背侧的半导体材料。所述图像传感器还包含浅沟槽隔离STI结构、层间电介质、金属间电介质及接触区。所述STI结构从所述半导体材料的所述前侧延伸到所述半导体材料中。所述层间电介质安置在所述半导体材料的所述前侧与所述金属间电介质之间。所述接触区接近于所述半导体材料的横向边缘而安置。所述接触区包含安置在所述金属间电介质内的金属互连件以及至少部分地安置在所述层间电介质内的多个接触插塞。所述接触区还包含接触垫。所述多个接触插塞耦合在所述接触垫与所述金属互连件之间。

技术领域

本发明一般来说涉及半导体图像传感器，且特定来说(但非排他性地)涉及背侧照明式半导体图像传感器。

背景技术

图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医学、汽车及其它应用中。图像传感器的装置架构因对较高分辨率、较低功率消耗、增大的动态范围等日益增长的需求而一直持续快速地发展。这些需求还促进了图像传感器到这些装置中的进一步小型化及集成。

典型图像传感器操作如下。来自外部场景的图像光入射于图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分。图像传感器中所包含的光敏元件(例如，光电二极管)在吸收图像光后即刻各自产生图像电荷。所产生的图像电荷的量与图像光的强度成比例。所产生的图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。

图像传感器的小型化可减小图像传感器的个别元件之间的距离。此减小的距离可导致增大的对金属污染的易感性。图像传感器的一个元件的金属可无意地污染不同元件。举例来说，电极的铜可扩散或以其它方式传播到图像传感器的半导体材料中，从而导致铜金属污染。金属污染物可充当半导体材料内的深能级陷阱且对图像传感器性能具有不利影响。

发明内容

本申请案的一方面涉及一种图像传感器，所述图像传感器包括：半导体材料，其具有前侧及与所述前侧相对的背侧；浅沟槽隔离(STI)结构，其从所述半导体材料的所述前侧延伸到所述半导体材料中；层间电介质，其安置在所述半导体材料的所述前侧与金属间电介质之间；以及接触区，其接近于所述半导体材料的横向边缘而安置，所述接触区包含：金属互连件，其安置在所述金属间电介质内；多个接触插塞，其至少部分地安置在所述层间电介质内；以及接触垫，其中所述多个接触插塞耦合在所述接触垫与所述金属互连件之间。

本申请案的另一方面涉及一种成像系统，所述成像系统包括：多个光电二极管，其安置在具有前侧及与所述前侧相对的背侧的半导体材料中；浅沟槽隔离(STI)结构，其从所述半导体材料的所述前侧延伸到所述半导体材料中；层间电介质，其安置在所述半导体材料的所述前侧上；接触区，其接近于所述半导体材料的横向边缘而安置，所述接触区包含：金属互连件；多个接触插塞，其至少部分地安置在所述层间电介质内；接触垫，其中所述多个接触插塞耦合在所述接触垫与所述金属互连件之间；以及控制电路及读出电路，其中所述金属互连件包含在所述控制电路或所述读出电路中的至少一者中。

本申请案的另一方面涉及一种图像传感器制造方法，所述方法包括：提供具有前侧及与所述前侧相对的背侧的半导体材料，其中浅沟槽隔离(STI)结构从所述半导体材料的所述前侧延伸到所述半导体材料中，且其中层间电介质接近于所述半导体材料的所述前侧而安置；在所述层间电介质内形成多个接触插塞，其中所述多个接触插塞从所述层间电介质的第一侧朝向所述半导体材料的所述前侧延伸；在所述层间电介质的所述第一侧处形成耦合到所述多个接触插塞的金属互连件；在形成多个接触插塞之后，通过蚀刻所述半导体材料的至少一部分及所述STI结构而使所述多个接触插塞的第一端从所述半导体材料的所述背侧暴露；以及在使所述多个接触插塞的所述第一端暴露之后，形成耦合到所述多个接触插塞的所述第一端的接触垫，其中所述多个接触插塞安置在所述接触垫与所述金属互连件之间。

附图说明