圖像傳感器及其制作方法技術

本申請案涉及一種圖像傳感器及其一種制作方法。一種圖像傳感器包含多個光電二極管，所述多個光電二極管經布置成陣列且安置于半導體材料中，其中釘扎阱安置于所述多個光電二極管中的個別光電二極管之間。所述圖像傳感器還包含微透鏡層。所述微透鏡層接近于所述半導體材料而安置且與所述多個光電二極管光學對準。間隔層安置于所述半導體材料與所述微透鏡層之間。所述間隔層跨越所述陣列具有凹形橫截面輪廓，且所述微透鏡層與所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓保形。

【技術實現步驟摘要】
圖像傳感器及其制作方法
本專利技術一般來說涉及圖像傳感器制作，且特定來說(但非排他地)涉及彎曲圖像傳感器。
技術介紹
圖像傳感器已變得普遍存在。其廣泛用于數字靜態相機、蜂窩式電話、安全攝影機以及醫學、汽車及其它應用中。用于制造圖像傳感器的技術一直持續快速地發展。舉例來說，對較高解析度及較低電力消耗的需求已促進了這些裝置的進一步微型化及集成。雖然像素設計的發展已顯著改進圖像傳感器性能，但已證明難以通過僅優化像素電路而克服數個光學限制。化學機械拋光(CMP)對于半導體裝置制作必不可少。其可用于使晶片變薄、移除過多沉積通量且使表面平坦化。此外，拋光速率針對表面上的薄膜的組分是有選擇性的。由于CMP可不如其它制作技術精確且通常在半導體晶片上較粗糙，因此如果不加以適當控制，那么CMP可誘發到電子裝置中的缺陷。缺陷可包含晶片的點蝕、晶片表面上的刮痕及裝置層架構的破壞。因此，在電裝置制作中優化CMP過程為合意的。
技術實現思路
在一個方面中，本專利技術提供一種圖像傳感器，其包括：多個光電二極管，其經布置成陣列且安置于半導體材料中，其中釘扎阱安置于所述多個光電二極管中的個別光電二極管之間以電隔離所述個別光電二極管；微透鏡層，其接近于所述半導體材料而安置，其中所述微透鏡層與所述多個光電二極管光學對準；及間隔層，其安置于所述半導體材料與所述微透鏡層之間，其中所述間隔層跨越所述陣列具有凹形橫截面輪廓，且其中所述微透鏡層與所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓保形。在另一方面中，本專利技術提供一種圖像傳感器制作方法，其包括：提供包含經布置成陣列的多個光電二極管的半導體材料；沉積接近于所述半導體材料的表面而安置的間隔層；在所述間隔層的表面上形成染料邊緣結構，其中所述染料邊緣結構環繞所述多個光電二極管，且其中所述染料邊緣結構在所述間隔層的所述表面上隆起；及將所述間隔層及所述染料邊緣結構拋光，其中拋光會跨越所述多個光電二極管的所述陣列產生所述間隔層的凹形橫截面輪廓。附圖說明參考以下各圖來描述本專利技術的非限制性及非窮盡性實例，其中除非另有規定，否則貫穿各種視圖，相似參考編號指代相似零件。圖1A圖解說明根據本專利技術的教示的經部分完成彎曲圖像傳感器的一個實例。圖1B圖解說明根據本專利技術的教示的包含圖1A的經部分完成彎曲圖像傳感器的半導體晶片的俯視圖。圖2圖解說明根據本專利技術的教示的彎曲圖像傳感器的一個實例。圖3A到3F圖解說明根據本專利技術的教示的用于形成彎曲圖像傳感器的實例性過程。圖4是圖解說明根據本專利技術的教示的包含圖2的彎曲圖像傳感器的成像系統的一個實例的框圖。貫穿圖式的數個視圖，對應參考符號指示對應組件。所屬領域的技術人員將了解，圖中的元件是為簡單且清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪制。舉例來說，為幫助改進對本專利技術的各種實施例的理解，各圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件被夸大。同樣，通常未繪示在商業上可行實施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進對本專利技術的這些各種實施例的較不受阻擋的觀察。具體實施方式本文中描述用于彎曲圖像傳感器的設備及方法的實例。在以下說明中，陳述眾多特定細節以提供對實例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，可在無所述特定細節中的一者或多者的情況下或運用其它方法、組件、材料等實踐本文中所描述的技術。在其它實例中，為避免使一些方面模糊，未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作。貫穿本說明書對“一個實例”或“一個實施例”的提及意指結合所述實例所描述的特定特征、結構或特性包含于本專利技術的至少一個實例中。因此，貫穿本說明書的各個位置中出現的短語“在一個實例中”或“在一個實施例中”未必全部指代同一實例。此外，特定特征、結構或特性可以任一適合方式組合于一個或多個實例中。貫穿本說明書，使用所屬領域的數個術語。除非本文中明確定義或其使用的上下文將另外清楚地建議，否則這些術語應具有其在所屬領域中的一般含義。應注意，元件名稱及符號可在本文檔通篇中互換使用(例如，Si對硅)；然而，所述元件名稱及符號兩者具有相同意義。圖1A展示經部分完成彎曲圖像傳感器100的橫截面的一個實例。經部分完成彎曲圖像傳感器100包含：半導體材料101、多個光電二極管103、釘扎阱105、間隔層121及染料邊緣結構171。多個光電二極管103經布置成陣列并且安置于半導體材料101中，且釘扎阱105安置于個別光電二極管103之間。間隔層121安置于半導體材料101與染料邊緣結構171之間。在一個實例中，間隔層121為例如氧化硅或類似物的氧化物，且染料邊緣結構171為例如氮化硅或類似物的氮化物，且其安置于間隔層121上，如所展示處于光電二極管103的陣列的相對端上。在所描繪實例中，經部分完成彎曲圖像傳感器100剛剛經歷CMP過程。由于在所描繪實例中染料邊緣結構171比間隔層121硬(或更能抵抗CMP過程)，因此間隔層121比染料邊緣結構171更快被移除。因此，間隔層121成盤形(朝向光電二極管103的陣列的中間較薄，且朝向光電二極管103的陣列的各側較厚)。在一個或多個實例中，染料邊緣結構可在CMP之后更薄或經修圓。圖1B展示包含圖1A的經部分完成彎曲圖像傳感器100的半導體晶片的俯視圖的圖解。值得注意的是，染料邊緣結構171沿著半導體材料101上的劃線安置。在所描繪實例中，缺少染料邊緣結構171的每一區域的表面可成盤形。此導致間隔層121的中心比間隔層121更靠近于染料邊緣結構171的區域薄。盡管所繪示實例使用化學機械拋光來實現晶片的彎曲/薄化，但例如蝕刻等其它適合過程也可用于形成相同或類似彎曲圖像傳感器結構。圖2展示彎曲圖像傳感器200的一個實例的圖解。在所描繪實例中，彎曲圖像傳感器200包含：半導體材料201、多個光電二極管203、釘扎阱205、間隔層221、光學柵格層231(具有光學柵格233)、彩色濾光器層241(具有紅色濾光器243、綠色濾光器245及藍色濾光器247)、微透鏡層261及光學透鏡281。如在實例性圖解中所展示，多個光電二極管203安置于半導體材料201中且釘扎阱205安置于多個光電二極管203中的個別光電二極管203之間以電隔離個別光電二極管203。在一個實例中，釘扎阱205可包含經摻雜半導體材料；然而，在另一其它相同實例中，釘扎阱可包含金屬/半導體氧化物、金屬/半導體氮化物、聚合物或類似物。彩色濾光器層241安置于微透鏡層261與半導體材料201之間。彩色濾光器層241及微透鏡層261與多個光電二極管203光學對準以將入射光引導到多個光電二極管203中。間隔層221安置于半導體材料201與彩色濾光器層241之間，且間隔層221跨越光電二極管203的陣列具有凹形橫截面輪廓。在所描繪實例中，彩色濾光器層241及微透鏡層261與間隔層221的凹形橫截面輪廓保形。此可有助于使彎曲圖像傳感器200的邊緣上的光學缺陷最小化。光學柵格層231安置于彩色濾光器層241與間隔層221之間，且光學柵格層231與多個光電二極管203光學對準，使得光學柵格層231經由內反射過程將光引導到多個光電二極管203中。在所描繪實例中，光學柵格層231與間隔層221的凹形橫截面輪廓保形。在一個實例中，光學柵格233可包含金屬網格。在另一實例中，光學柵格233可包本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖像傳感器，其包括：多個光電二極管，其經布置成陣列且安置于半導體材料中，其中釘扎阱安置于所述多個光電二極管中的個別光電二極管之間以電隔離所述個別光電二極管；微透鏡層，其接近于所述半導體材料而安置，其中所述微透鏡層與所述多個光電二極管光學對準；及間隔層，其安置于所述半導體材料與所述微透鏡層之間，其中所述間隔層跨越所述陣列具有凹形橫截面輪廓，且其中所述微透鏡層與所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓保形。

【技術特征摘要】
2015.12.18 US 14/974,3621.一種圖像傳感器，其包括：多個光電二極管，其經布置成陣列且安置于半導體材料中，其中釘扎阱安置于所述多個光電二極管中的個別光電二極管之間以電隔離所述個別光電二極管；微透鏡層，其接近于所述半導體材料而安置，其中所述微透鏡層與所述多個光電二極管光學對準；及間隔層，其安置于所述半導體材料與所述微透鏡層之間，其中所述間隔層跨越所述陣列具有凹形橫截面輪廓，且其中所述微透鏡層與所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓保形。2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其進一步包括彩色濾光器層及光學柵格層，其中所述光學柵格層安置于所述彩色濾光器層與所述間隔層之間，且所述彩色濾光器層安置于所述光學柵格層與所述微透鏡層之間，且其中所述光學柵格層與所述多個光電二極管光學對準，使得所述光學柵格層將光引導到所述多個光電二極管中。3.根據權利要求2所述的圖像傳感器，其中所述光學柵格層及所述彩色濾光器層與所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓保形。4.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述釘扎阱包含經摻雜半導體材料。5.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其中所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓的頂點位于所述多個光電二極管的所述陣列的中心處。6.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其進一步包括安置于圖像光源與所述半導體材料之間的光學透鏡，其中所述光學透鏡經定位以將圖像光引導到所述半導體材料中。7.根據權利要求6所述的圖像傳感器，其中所述間隔層的所述凹形橫截面輪廓的曲率半徑近似所述光學透鏡的曲率半徑。8.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其進一步包括耦合到所述多個光電二極管的控制電路及耦合到所述多個光電二極管的讀出電路，其中所述控制電路控制所述多個光電二極管的操作，且所述讀出電路從所述多個光電二極管讀出圖像數據。9.根據權利要求8所述的圖像傳感器，其進一步包括功能邏輯，其中所述讀出電路將所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭源偉，陳剛，毛杜立，戴森·戴，阿爾溫德·庫馬爾，張鴻智，熊志偉，
申請(專利權)人：豪威科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US