專利名稱：防止單位像素之間串?dāng)_的像素陣列和使用該像素的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及像素陣列和圖像傳感器，更具體地，涉及具有三維結(jié) 構(gòu)的像素陣列和包括該像素陣列的圖像傳感器。
背景技術(shù)：
通常來(lái)說(shuō)，眾所周知的是，與其它設(shè)備相比圖像傳感器的良品率
(yield)是非常低的。例如，在圖像傳感器的電特性中，存在用于重 現(xiàn)原始圖像的暗特性(dark property )。為了提高暗特性，需要特定工 藝和優(yōu)化電路。
如果為了提高圖像傳感器的暗特性將特定工藝引入標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體 工藝，則圖像傳感器的暗特性可得到提高。但是，由于例如晶體管的 單元組件(unit component)的電特性發(fā)生變化，因此圖像傳感器的總體 性能可能降低。因此，將特定工藝簡(jiǎn)單地引入標(biāo)準(zhǔn)工藝產(chǎn)生了問(wèn)題。 圖1是示出了傳統(tǒng)圖像傳感器的平面結(jié)構(gòu)的視圖。 參見(jiàn)圖1，圖像傳感器包括像素陣列，具有光電二極管和用于 將光電二極管探測(cè)到的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路； 尋址單元，用于識(shí)別光電二極管的位置；ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)單元，用 于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及AMP(放大)單元，用于放大小 信號(hào)。
如圖1所示，在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝制造的傳統(tǒng)圖像傳感器中， 具有圖像傳感器特性的像素陣列和其它功能塊(尋址單元、ADC單元 和AMP單元等)形成于一個(gè)晶片上。因此，如上描述，如果通過(guò)包 括用于提高暗特性的特定工藝的標(biāo)準(zhǔn)工藝制造圖像傳感器，則改變了 組件的特性，從而降低了圖像傳感器的良品率。
蝕刻中等離子影響的程度、用于減少該影響的充分熱處理的存在 和在處理期間多種金屬污染的發(fā)生被認(rèn)為影響圖像傳感器的暗特性。
4為了解決上述問(wèn)題，必須將特定工藝引入標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝。 圖2示出了具有三維結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)圖像傳感器。
參見(jiàn)圖2,在具有三維結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中，像素陣列形成于一 個(gè)晶片上，其余的功能塊形成于另一晶片上。在兩個(gè)不同的晶片上制
造的芯片經(jīng)過(guò)芯片分選(die-sorting )，然后，芯片被組合為兩層結(jié)構(gòu)。 就是說(shuō)，分別制造通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝形成的具有功能塊的晶片 和另外通過(guò)用于提高暗特性的特定工藝形成的具有功能塊的晶片。因 此，可以解決在單個(gè)晶片上形成所有功能塊的傳統(tǒng)圖像傳感器所導(dǎo)致 的問(wèn)題。
雖然圖2中沒(méi)有示出，但是多個(gè)單位像素以二維結(jié)構(gòu)排列在像素 陣列中。每個(gè)單位像素包括單位光電二極管和單位視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，
單位視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路用于將光電二極管產(chǎn)生的、對(duì)應(yīng)于視頻信號(hào)的 電荷轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電二極管產(chǎn)生與入射到光電二極管的視頻信號(hào) 對(duì)應(yīng)的電荷。隨著光電二極管面積的增加，擴(kuò)大了光電二極管所產(chǎn)生 的、與入射的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷變化的寬度。因此，隨著光電二極 管面積的增加，提高了用于將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的圖像傳感器的 轉(zhuǎn)換能力。
因此，已經(jīng)有人提出了將一個(gè)晶片上的像素陣列分成兩個(gè)晶片的 方法。
圖3示出了在具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中的像素電路。
參見(jiàn)圖3,像素電路包括光電二極管和用于將光電二極管探測(cè)到 的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包 括傳輸晶體管Tx、復(fù)位晶體管Rx、轉(zhuǎn)換晶體管Fx和選擇晶體管Sx。
在具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中，光電二極管PD和傳輸晶體管Tx 形成于一個(gè)晶片(虛線的左側(cè)部分)上，其余三個(gè)晶體管Rx、 Fx和 Sx形成于另一晶片(虛線的右側(cè)部分)上。如上所述，在一個(gè)晶片上 形成的光電二極管探測(cè)到的信號(hào)通過(guò)傳輸晶體管Tx傳輸至復(fù)位晶體 管Rx的一端和轉(zhuǎn)換晶體管Fx的柵極端(grate terminal )。
如上所述，當(dāng)像素電路被分開并且形成于兩個(gè)晶片上時(shí)，存在的 問(wèn)題是需要無(wú)失真地將與從 一 個(gè)晶片探測(cè)到的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷傳
5輸?shù)搅硪粋€(gè)晶片。
此外，隨著光電二極管面積的相對(duì)增加，即將入射到相鄰光電二 極管的視頻信號(hào)可能錯(cuò)誤地入射到該光電二極管，并且可能錯(cuò)誤地引 入與相鄰的光電二極管探測(cè)到的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷，因此，存在的 問(wèn)題是需要防止單位像素之間的信號(hào)串?dāng)_。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明提供了具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列，該像素陣列能夠防止單 位像素之間的信號(hào)串?dāng)_和防止從一 個(gè)晶片傳輸?shù)搅?一 晶片的電荷的失真。
本發(fā)明還提供了包括具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列的圖像傳感器，該 像素陣列能夠防止單位像素之間的信號(hào)串?dāng)_和防止從一個(gè)晶片傳輸?shù)?br> 另一晶片的電荷的失真。 技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列，其中， 光電二極管、傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管被 分開并且形成于第一晶片和第二晶片上，第一晶片和第二晶片上的芯
片在垂直方向上被連接。第一晶片包括多個(gè)光電二極管，用于產(chǎn)生 與入射的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷；多個(gè)傳輸晶體管，用于將光電二極管 產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散區(qū)；多個(gè)STI,環(huán)繞光電二極管中的一個(gè) 光電二極管和連接到所述一個(gè)光電二極管的一個(gè)傳輸晶體管；第一超 接觸，從多個(gè)STI的下部延伸到所述晶片的下表面；第二超接觸，穿 透多個(gè)STI和第一超接觸的一部分。在浮置擴(kuò)散區(qū)內(nèi)積累的電荷通過(guò) 第二超接觸傳輸?shù)降诙?br> 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了包括像素陣列、多個(gè)濾色器和 多個(gè)微透鏡的圖像傳感器。
該像素陣列具有三維結(jié)構(gòu)，其中，光電二極管、傳輸晶體管、復(fù) 位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管被分開并且形成于第 一 晶片和第 二晶片上，在第一晶片上的芯片和第二晶片上的芯片被分選之后，所述芯片在垂直方向上被連接。在像素陣列的上部形成有多個(gè)濾色器。 在多個(gè)濾色器的上部形成有多個(gè)微透鏡。
第一晶片包括多個(gè)光電二極管，用于產(chǎn)生與入射的視頻信號(hào)對(duì) 應(yīng)的電荷；多個(gè)傳輸晶體管，用于將光電二極管產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁?置擴(kuò)散區(qū)；多個(gè)STI,環(huán)繞光電二極管中的一個(gè)光電二極管和被連接 到所述一個(gè)光電二極管的一個(gè)傳輸晶體管；第一超接觸，從多個(gè)STI 的下部延伸到所述晶片的下表面；以及第二超接觸，穿透多個(gè)STI和 第一超接觸的一部分。第二晶片包括將通過(guò)第二超接觸的電荷轉(zhuǎn)換成 電信號(hào)的多個(gè)復(fù)位晶體管、多個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管和多個(gè)選擇晶體管。


圖1是示出了傳統(tǒng)圖像傳感器的平面結(jié)構(gòu)的視圖2是示出了具有三維結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)圖像傳感器的視圖3是示出了具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中的像素電路的視圖4是根據(jù)本發(fā)明示出了第一晶片的橫截面視圖，其中第一晶片
形成有具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中的光電二極管和傳輸晶體管；
圖5是根據(jù)本發(fā)明示出了第二晶片的橫截面視圖，其中第二晶片
形成有具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中除了光電二極管和傳輸晶體管以外
的其余元件；
圖6是根據(jù)本發(fā)明示出了制造包括具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列的圖
像傳感器的方法視圖7是示出了圖4的光電二極管、傳輸晶體管和STI的平面圖； 圖8是示出了在產(chǎn)生圖4中的超接觸之前制造光電二極管和傳輸
晶體管的方法的視圖9是示出了在圖8的方法之后產(chǎn)生的超接觸的視圖10是根據(jù)本發(fā)明示出了用于防止像素陣列中的像素之間信號(hào)
串?dāng)_的機(jī)制的視圖11是根據(jù)本發(fā)明示出了包括像素陣列的圖像傳感器的橫截面
視圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的具有三維結(jié)構(gòu)的
7像素陣列的視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。圖4根據(jù)本發(fā)明示出了第一晶片的橫截面，其中第一晶片形成有具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中的光電二極管和傳輸晶體管。
參見(jiàn)圖4，光電二極管14和傳輸晶體管Tx形成于由淺溝槽絕緣(STI)環(huán)繞的區(qū)域中。第一超接觸(super-contact) 30形成于在STI的下方。第一超接觸30被形成為防止單位像素之間的信號(hào)串?dāng)_。與STI類似，第一超接觸30也環(huán)繞形成光電二極管14和傳輸晶體管Tx的區(qū)域，第一超接觸30可稱為第一超接觸"圓"30。第一超接觸30穿透(penetrate) STI向下至第一晶片的下部并填充有絕緣材料。在某些情況中，第一超接觸30可以填充有與STI相同的絕緣材料。第二接觸16形成于第一超接觸30的區(qū)域中。第二超接觸16用作電荷傳輸路徑，用于通過(guò)金屬線Ml將在浮置擴(kuò)散區(qū)FD 15中積累的電荷傳輸?shù)降诙５诙佑|、即電荷傳輸路徑16向下穿透至第一晶片的下表面。在電荷傳輸路徑16的端部處，形成有用于在結(jié)合第二晶片時(shí)吸收震動(dòng)的微減震器17。圖4中示出的PN二極管的N區(qū)接地。
下面將詳細(xì)地描述圖4中示出的光電二極管、傳輸晶體管、STI和超接觸。
圖5是根據(jù)本發(fā)明示出了第二晶片的橫截面視圖，其中第二晶片形成有具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列中除了光電二極管和傳輸晶體管以外的其余元件。
參見(jiàn)圖5,在第二晶片上形成有復(fù)位晶體管Rx、轉(zhuǎn)換晶體管Fx和選擇晶體管Sx。圖5上部的導(dǎo)體18被結(jié)合至圖4中示出的減震器17。因此，在第一晶片的浮置擴(kuò)散區(qū)15中積累的電荷通過(guò)電荷傳輸路徑16、減震器17和導(dǎo)體18,傳輸?shù)綇?fù)位晶體管Rx的一端和轉(zhuǎn)換晶體管Fx的柵極端。
現(xiàn)在將描述制造圖4和圖5中示出的兩個(gè)晶片的方法。通常來(lái)說(shuō)，通過(guò)將濾色器和微透鏡層疊在像素陣列的上部形成圖像傳感器。因此，為了形成圖像傳感器，預(yù)先制造像素陣列。在下文中，將一起描述制造兩個(gè)晶片和像素陣列的方法。
圖6是根據(jù)本發(fā)明示出了制造包括具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列的圖像傳感器的方法的視圖。
參見(jiàn)圖6，制造圖像傳感器的方法600包括
步驟(S110),形成具有光電二極管和傳輸晶體管的第一晶片；
步驟(S120),拋光第一晶片的背面；
步驟(S130)，形成通過(guò)第一晶片的第一超接觸；
步驟(S140)，在第一超接觸的一個(gè)表面上形成微減震器；
步驟(S150)，形成具有像素電路的、除了光電二極管和傳輸晶體
管以外的其余晶體管的第二晶片；
步驟(S160)，排列晶片，在垂直方向上排列第一晶片和第二晶片；步驟(S170)，結(jié)合晶片，結(jié)合第一晶片的電極和第二晶片的、與
第一晶片的電極對(duì)應(yīng)的電極；
步驟(S180),在第一晶片上形成濾色器。
在某些情況下，可以在形成第一超接觸的步驟(S130)和形成微減震器的步驟(S140 )之間附加地執(zhí)行形成第二超接觸的步驟(S135 )。此外，可以在形成第二晶片的步驟(S150)和排列晶片的步驟(S160)之間附加地執(zhí)行拋光第二晶片的背面的步驟(S155 )。
將詳細(xì)描述上述操作。
在形成第一晶片S110的步驟(S110)中，通過(guò)半導(dǎo)體工藝在第一晶片的正面形成光電二極管14、傳輸晶體管Tx、浮置擴(kuò)散區(qū)FD和金屬線Ml。
作為應(yīng)用到第一晶片的工藝，可以應(yīng)用用于提高傳感器的暗特性和靈敏度以及用于滿足用戶要求的特定工藝。
在拋光第一晶片的背面的步驟(S120)中，通過(guò)研磨工藝或者化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝拋光第一晶片的背面，直到第一晶片的厚度不超過(guò)30 nmi，然后，拋光后的表面經(jīng)歷蝕刻工藝。沖艮據(jù)特定的用途或者情況，可以通過(guò)附著于第一晶片正面的玻璃或者其它硅晶片執(zhí)行拋光第一晶片背面的步驟(S120)。在形成第一超接觸的步驟(S120)中，主要寺丸行掩埋互連(buriedinterconnection)工藝或者超接觸工藝來(lái)結(jié)合晶片。通過(guò)光刻和使用對(duì)準(zhǔn)鍵(align key)的鉤插塞(W-PLUG),在第一晶片的背面上形成第一超接觸。
在某些情況中，為了提高圖像傳感器的暗特性，可在形成第一超接觸的步驟(S130)之后，在第一晶片的背面上沉積氮化物(SiN)膜或者具有SiN膜和氧化物(Si02)膜的雙層膜，然后，可附加地通過(guò)CMP工藝，圍繞光電二極管形成第二超接觸(S135)。
在形成微減震器的步驟(S140)中，通過(guò)微減震器工藝，在形成第一超接觸的步驟(S130)中形成的第一超接觸的表面上形成微減震器。
在形成第二晶片的步驟(S150)中，通過(guò)半導(dǎo)體工藝在第二晶片的正面上形成復(fù)位晶體管Rx、轉(zhuǎn)換晶體管Fx和選擇晶體管Sx。在某些情況下，可以添加拋光第二晶片的背面的步驟(S155)。
在排列晶片的步驟(S160)中，在垂直方向上排列第一晶片和第二晶片，使得第一晶片上的微減震器17和第二晶片上的導(dǎo)體18彼此連接。作為排列第一晶片和第二晶片的方法，通過(guò)紅外線傳輸、蝕刻、激光打孔等方法穿透第 一晶片的特定部分，第 一晶片和第二晶片可選地位于上下方向。由于紅外線傳輸，因此可以在不用穿孔的情況下排列晶片。在蝕刻和激光打孔中，可以通過(guò)穿孔和通過(guò)光學(xué)才莫式識(shí)別在垂直方向上排列晶片。
在結(jié)合晶片的步驟(S170)中，結(jié)合第一晶片上的微減震器17和第二晶片上的導(dǎo)體18。
在形成濾色器的步驟(S180)中，順序地將濾色器和微透鏡層疊
在第 一 晶片上o
在形成第一晶片的步驟(S110)中，可以在通過(guò)外延方法外延生長(zhǎng)的晶片上應(yīng)用0.18 /xm或者90 nm工藝技術(shù)。在形成第二晶片的步驟(S150)中，可以在晶片上應(yīng)用0.25/mi或者0.35 ^m工藝技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的特定工藝是用于第 一超接觸和第二超接觸的工藝?，F(xiàn)在將描述第 一超接觸和第二超接觸的用途。圖7是示出了圖4的光電二極管、傳輸晶體管和STI的平面圖。 參見(jiàn)圖7,傳輸晶體管Tx形成于矩形光電二極管的一個(gè)邊緣上，
金屬線Ml形成于浮置擴(kuò)散區(qū)(FD,未示出)的上部。STI圍繞光電
二極管和傳輸晶體管。雖然在圖7中STI圍繞單位像素的所有邊，但
是可開放部分表面或者全部表面。
圖8是示出了在產(chǎn)生圖4中的超接觸之前制造光電二極管和傳輸
晶 體管的方法。
圖8示出了沿圖7的線A-B得到的光電二極管和傳輸晶體管的橫 截面—見(jiàn)圖。在圖8中，還沒(méi)有在STI上形成超接觸。參見(jiàn)圖8, STI 環(huán)繞的任意單位像素產(chǎn)生的、對(duì)應(yīng)于視頻信號(hào)的電荷可以越過(guò)STI傳 輸?shù)较噜彽膯挝幌袼?。在這種情況中，發(fā)生單位像素之間的信號(hào)串?dāng)_。 為了防止單位像素之間的信號(hào)串?dāng)_，本發(fā)明提供了第一超接觸。PN二 才及管的N區(qū)接地。
圖9是示出了在圖8的方法之后產(chǎn)生的超接觸的視圖。
第一超接觸30被形成為在圖8的STI的下方延伸到晶片的端部。 在圖9中，圖8的晶片的下部和上部面朝上和面朝下。第二超接觸16 形成于第一超接觸的預(yù)定部分，即，與在浮置擴(kuò)散區(qū)的上部形成的金 屬M(fèi)l重疊的部分。第二超"l妄觸16填充有與金屬M(fèi)l相同的導(dǎo)體或另 一導(dǎo)體。第二超接觸16用作電荷傳輸路徑16。
傳統(tǒng)地，因?yàn)閷⒃诠怆姸O管的部分區(qū)域上形成的連接窗 (via-contact)用作電荷傳輸3各徑16,所以導(dǎo)致光電二極管的面積減 少。但是，在根據(jù)本發(fā)明的像素陣列中，因?yàn)殡姾蓚鬏斅窂?6形成于 第 一超接觸的部分區(qū)域上，所以光電二極管的面積可以相對(duì)地增加。 因此，可以理解的是，將提高使用具有增加的光電二極管面積的像素 陣列的圖像傳感器的暗特性。
參見(jiàn)圖9， B表示形成第二超接觸16的區(qū)域，B位于臨近如圖8 中所示的傳輸晶體管Tx的浮置擴(kuò)散區(qū)的附近。
圖IO是示出了根據(jù)本發(fā)明的像素陣列的橫截面視圖。
參見(jiàn)圖10，可通過(guò)這樣的方式形成像素陣列將對(duì)第一晶片進(jìn)行 分選得到的芯片層疊到對(duì)第二晶片進(jìn)行分選得到的另 一 芯片的上部，
ii其中，第一晶片形成有光電二極管和傳輸晶體管，第二晶片形成有視 頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中除了轉(zhuǎn)換晶體管以外的其它晶體管。這兩芯片通過(guò) 導(dǎo)電電極彼此連接。
圖11是根據(jù)本發(fā)明示出了包括像素陣列的圖像傳感器的橫截面 視圖。
參見(jiàn)圖11，通過(guò)將濾色器和微透鏡層疊在通過(guò)對(duì)像素陣列的上部 進(jìn)行芯片分選獲得的芯片、即圖10中示出的根據(jù)本發(fā)明的第 一晶片的 上部，形成根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器。
上面描述了在第 一 晶片上形成的單位光電二極管和傳輸晶體管以 及在第二晶片上形成的復(fù)位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管。但是， 可以將根據(jù)本發(fā)明的具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列和圖像傳感器應(yīng)用于這 樣一種結(jié)構(gòu)中，在該結(jié)構(gòu)中，在第二晶片上形成的復(fù)位晶體管、轉(zhuǎn)換 晶體管和選擇晶體管被設(shè)計(jì)為共享在第一晶片上形成的至少兩個(gè)光電 二才及管和相應(yīng)的兩個(gè)傳輸晶體管。
圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的具有三維結(jié)構(gòu)的 像素陣列的視圖。
參見(jiàn)圖12，在第一晶片上形成的兩個(gè)光電二極管PD0和PD1以 及連接到相應(yīng)光電二極管的兩個(gè)傳輸晶體管Tx0和Txl ^皮設(shè)計(jì)為共享 在第二晶片上形成的一個(gè)復(fù)位晶體管Rx、 一個(gè)轉(zhuǎn)換晶體管和一個(gè)選擇 晶體管Sx。
在這種情況中，因?yàn)闇p少了在第二晶片上形成的晶體管的數(shù)目， 因此可以在第二晶片上添加其它功能塊。
工業(yè)適用性
根據(jù)本發(fā)明，像素陣列和具有該像素陣列的圖像傳感器可以在不 增加芯片面積的情況下滿足各種顧客的需要，由于對(duì)用于提高圖像傳 感器暗特性的特定工藝的高度適應(yīng)性，因此可以容易地制造高性能的 產(chǎn)品。此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)化制造形成有光電二極管和傳輸晶體管 的第一晶片、以及形成有用于將二極管探測(cè)到的視頻信號(hào)(電荷)轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換晶體管的第二晶片。
權(quán)利要求
1.一種具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列，其中，光電二極管、傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管被分開并且形成于第一晶片和第二晶片上，所述第一晶片和所述第二晶片上的芯片在垂直方向上被連接，其中，所述第一晶片包括多個(gè)光電二極管，用于產(chǎn)生與入射的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷；多個(gè)傳輸晶體管，用于將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散區(qū)；多個(gè)淺溝槽絕緣(STI)，用于環(huán)繞所述光電二極管中的一個(gè)光電二極管和連接到所述一個(gè)光電二極管的一個(gè)傳輸晶體管；第一超接觸，從多個(gè)所述STI的下部延伸到所述第一晶片的下表面；以及第二超接觸，穿透多個(gè)所述STI和所述第一超接觸的一部分，以及其中，在所述浮置擴(kuò)散區(qū)中積累的電荷通過(guò)所述第二超接觸被傳輸?shù)剿龅诙?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述像素陣列，其中，所述第一超接觸填充 有絕緣材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素陣列，其中，所述絕緣材料與所述 STI的材料相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素陣列，其中，所述絕緣材料是SiN 膜或者是層疊有SiN膜和Si02膜的雙層膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述第二超接觸填充 有導(dǎo)電材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素陣列，其中，所述導(dǎo)電材料與在所 述浮置擴(kuò)散區(qū)上形成的金屬線的材料相同。
7. —種圖像傳感器，包括具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列，其中，光電二極管、傳輸晶體管、復(fù) 位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管被分開并且形成于第一晶片和第 二晶片上，在所述第一晶片和所述第二晶片上的芯片被分選之后，所 述芯片在垂直方向上被連接；多個(gè)濾色器，形成于所述像素陣列上；和多個(gè)微透鏡，形成于所述多個(gè)濾色器的上部，其中，所述第一晶片包括多個(gè)光電二極管，用于產(chǎn)生與入射的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷； 多個(gè)傳輸晶體管，用于將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁≈?擴(kuò)散區(qū)；多個(gè)STI，環(huán)繞所述光電二極管中的一個(gè)光電二極管和連接到所 述一個(gè)光電二極管的一個(gè)傳輸晶體管；第一超接觸，從多個(gè)所述STI的下部延伸到所述第一晶片的下表 面；以及第二超接觸，穿透多個(gè)所述STI和所述第一超接觸的一部分，以及其中，所述第二晶片包括多個(gè)所述復(fù)位晶體管，將通過(guò)所述第二超接觸的電荷轉(zhuǎn)換成電信多個(gè)所述轉(zhuǎn)換晶體管；以及 多個(gè)所述選擇晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有三維結(jié)構(gòu)的像素陣列和具有所述像素陣列的圖像傳感器。該像素陣列具有三維的結(jié)構(gòu)，其中，光電二極管、傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、轉(zhuǎn)換晶體管和選擇晶體管被分開并且形成于第一晶片和第二晶片上，在第一晶片和第二晶片上的芯片被分選之后，所述芯片在垂直方向上被連接。所述第一晶片包括多個(gè)光電二極管，用于產(chǎn)生與入射的視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷；多個(gè)傳輸晶體管，用于將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散區(qū)；多個(gè)STI，環(huán)繞所述光電二極管中的一個(gè)光電二極管和連接到所述一個(gè)光電二極管的一個(gè)傳輸晶體管；第一超接觸，從多個(gè)所述STI的下部延伸到所述晶片的下表面；第二超接觸，穿透多個(gè)所述STI和所述第一超接觸的一部分。在所述浮置擴(kuò)散區(qū)中積累的電荷通過(guò)所述第二超接觸被傳輸?shù)剿龅诙?br> 文檔編號(hào)H01L27/146GK101681917SQ200880020862
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者吳世仲, 林栽英 申請(qǐng)人:(株)賽麗康