[发明专利]图像传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供三个或三个以上垂直堆叠的光电二极管；

形成与其中一个所述光电二极管耦合的二极管结构，所述二极管结构包括沿垂直方向邻接设置的第一掺杂区域和具有与所述第一掺杂区域相反掺杂类型的第二掺杂区域，其中，所述光电二极管耦合至所述第一掺杂区域；

形成与所述第二掺杂区域耦合的金属互连结构。

2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，每个所述光电二极管通过在第一半导体材料层上外延生长与所述第一半导体材料层具有相反导电类型的第二半导体材料层来形成。

3.如权利要求1或2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在提供三个或三个以上垂直堆叠的光电二极管的步骤中，各相邻所述光电二极管之间还形成有电隔离层。

4.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述电隔离层的形成过程包括以下步骤：

形成三个或三个以上垂直堆叠的光电二极管以及两层或两层以上位于各相邻所述光电二极管之间的过渡层；

形成与各所述过渡层接触的刻蚀沟槽；

采用各向同性刻蚀方法，选择性地去除至少一部分所述过渡层；

在原所述过渡层的位置填充介电材料，形成电隔离层。

5.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成与其中一个所述光电二极管耦合的二极管结构的过程包括以下步骤：

在所述三个或三个以上垂直堆叠的光电二极管上形成器件层衬底；

形成贯穿所述器件层衬底并与其中一个所述光电二极管耦合的连接结构，所述连接结构沿垂直方向延伸，且其外壁包覆有绝缘层；

形成与所述连接结构电连接的二极管结构。

6.如权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述连接结构的形成过程包括以下步骤：

形成贯穿所述器件层衬底并与其中一个所述光电二极管连接的第一沟槽；

在所述第一沟槽的侧壁、底部以及所述器件层衬底上沉积绝缘膜层；

采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀所述绝缘膜层，去除所述第一沟槽底部的绝缘膜层；

在所述第一沟槽内填充导电材料，形成连接结构。

7.如权利要求5所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述连接结构的形成过程中，还形成所述光电二极管的连接件，所述连接件用于与图像传感器的晶体管器件电连接。

8.如权利要求5-7任一项所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，与所述连接结构电连接的二极管结构的形成过程包括以下步骤：

形成与所述连接结构连接的第二沟槽；

在所述第二沟槽内形成二极管区，所述二极管区具有与器件层衬底表面平齐的第一面；

采用第一离子注入工艺，在所述第二沟槽内形成所述第一掺杂区域；

采用第二离子注入工艺，在所述第二沟槽内形成所述第二掺杂区域，所述第二掺杂区域起始于所述第一面，并沿垂直方向向所述光电二极管延伸。

9.一种图像传感器，其特征在于，包括：

三个或三个以上垂直堆叠的光电二极管；

二极管结构，与其中一个所述光电二极管耦合，包括沿垂直方向邻接设置的第一掺杂区域和具有与所述第一掺杂区域相反掺杂类型的第二掺杂区域，所述第一掺杂区域与所述光电二极管耦合；

金属互连结构，与所述第二掺杂区域耦合。

10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，各相邻所述光电二极管之间设置有电隔离层。