本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種含有具有三角形截面的金屬柵格的圖像傳感器。背照式圖像傳感器包含具有前側(cè)及后側(cè)的襯底層。光敏像素的陣列安置在所述襯底層內(nèi)且對(duì)通過所述襯底層的所述后側(cè)入射的光敏感。金屬柵格安置在所述襯底層的所述后側(cè)上方。所述金屬柵格包圍所述光敏像素中的每一者且界定光學(xué)孔徑用于接收通過所述后側(cè)進(jìn)入所述光敏像素內(nèi)的光。所述金屬柵格包含相交線，所述相交線每一者具有三角形截面。材料層包圍所述金屬柵格。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
含有具有三角形截面的金屬柵格的圖像傳感器
本專利技術(shù)一般涉及圖像傳感器，且特定但不排他地來說，涉及CMOS圖像傳感器。
技術(shù)介紹
可由互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)或電荷耦合裝置(CCD)技術(shù)來制造常規(guī)圖像傳感器。CMOS圖像傳感器包括安置在襯底上的像素的陣列，每一像素包括光敏元件，舉例來說，例如光電二極管。當(dāng)相關(guān)聯(lián)的傳送晶體管被導(dǎo)通時(shí)，光敏元件及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)可耦合在一起以將電荷從光敏元件傳送到浮動(dòng)擴(kuò)散。還可存在安置在襯底上的一個(gè)或一個(gè)以上金屬層、多晶硅層、擴(kuò)散層等。典型的圖像傳感器的操作如下。光入射在微透鏡上，微透鏡通過濾光器將光聚焦到光敏元件上。光敏元件將光轉(zhuǎn)換為與入射光的強(qiáng)度成比例的電信號(hào)?？蓪㈦娦盘?hào)耦合到放大及讀出電路(例如CMOS晶體管)以基于所捕獲的光產(chǎn)生圖像。常規(guī)圖像傳感器具有一些局限。在使用前照式(“FSI”)的圖像傳感器中，金屬層安置在微透鏡與光敏元件之間。在制造使用FSI技術(shù)的圖像傳感器期間，因此產(chǎn)生穿過金屬層的通道用于光從微透鏡行進(jìn)到光敏元件。然而，在不同材料之間的界面處的內(nèi)反射可引起后反射，其繼而可從金屬層的底部側(cè)離開而反射到鄰近像素內(nèi)，從而導(dǎo)致光學(xué)串?dāng)_。一個(gè)解決方案是使用背照式(“BSI”)。在使用BSI的圖像傳感器中，金屬層、多晶硅層、擴(kuò)散層等位于襯底的一側(cè)(前側(cè))上且光敏元件暴露于來自襯底另一側(cè)(后側(cè))的光。因此，不需要產(chǎn)生穿過前側(cè)金屬堆疊抵達(dá)光敏元件的路徑。相反，存在一條從后側(cè)到光敏元件的暢通無阻的直接路徑。BSI圖像傳感器也具有局限。舉例來說，當(dāng)BSI圖像傳感器的像素大小變得更小時(shí)，就越加難以將入射光聚焦到光敏元件上。結(jié)果，在像素之間可能會(huì)存在串?dāng)_。串?dāng)_會(huì)在圖像傳感器中產(chǎn)生不合需要的噪聲。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例提供一種背照式(“BSI”)圖像傳感器，其包括:襯底層，其包含前側(cè)及后側(cè)；光敏像素的陣列，其安置在所述襯底層內(nèi)且對(duì)通過所述襯底層的所述后側(cè)入射的光敏感；金屬柵格，其安置在所述襯底層的所述后側(cè)上方，所述金屬柵格包圍所述光敏像素中的每一者且界定光學(xué)孔徑用以接收通過所述后側(cè)進(jìn)入所述光敏像素內(nèi)的光，所述金屬柵格包括相交線，所述相交線每一者具有三角形截面；及材料層，其包圍所述金屬柵格。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例提供一種制造背照式(“BSI”)圖像傳感器的方法，所述方法包括:形成光敏像素的陣列，所述光敏像素的陣列在襯底層內(nèi)且經(jīng)定向以對(duì)通過所述襯底層的后側(cè)入射的光敏感；在所述襯底層的所述后側(cè)上方形成金屬柵格，所述金屬柵格包圍所述光敏像素中的每一者且界定光學(xué)孔徑用以接收通過所述后側(cè)進(jìn)入所述光敏像素內(nèi)的所述光，所述金屬柵格包括相交線，所述相交線每一者具有三角形截面；及形成包圍所述金屬柵格的材料層?！靖綀D說明】參考附圖描述本專利技術(shù)的非限制性且非詳盡的實(shí)施例，其中除非另有規(guī)定，否則自始至終各個(gè)圖中的相同參考數(shù)字指相同部分。圖式并不一定按規(guī)定比例，相反，重點(diǎn)在于圖解說明所描述的原理。圖1A為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的在后側(cè)上安置有具有三角形截面的金屬柵格的背照式(“BSI”)圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖1B為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的安置在BSI圖像傳感器的后側(cè)上的金屬柵格的布局視圖。圖1C為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的由安置在BSI圖像傳感器的后側(cè)上的金屬柵格界定的光學(xué)孔徑的透視圖。圖2為在后側(cè)上安置有具有三角形截面的金屬柵格的BSI圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖3為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的具有部分延伸在彩色濾光器陣列(“CFA”)內(nèi)的金屬柵格的BSI圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖4為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的具有全部延伸穿過CFA的金屬柵格的BSI圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖5A為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的具有全部延伸穿過CFA且穿過安置在CFA與微透鏡陣列之間的平面化層的金屬柵格的BSI圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖5B為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的具有全部延伸穿過CFA抵達(dá)安置在CFA與微透鏡陣列之間的平面化層的金屬柵格的BSI圖像傳感器的一部分的剖面圖。圖6A到6C為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例圖解說明用以使用各向同性的與各向異性的蝕刻來制造具有三角形截面的金屬柵格的技術(shù)。圖7為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例圖解說明BSI成像系統(tǒng)的功能性框圖。圖8為根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例圖解說明在BSI成像系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)4T像素的像素電路的電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】本文描述制造含有具有三角形截面的后側(cè)金屬柵格的圖像傳感器的系統(tǒng)及方法的實(shí)施例。在以下描述中，陳述大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可在缺少所述具體細(xì)節(jié)中的一者或一者以上的情況下或以其它方法、組件、材料等來實(shí)踐本文所描述的技術(shù)。在其它實(shí)例中，并未詳細(xì)展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以免使某些方面語意不明。在整個(gè)此說明書中，參考“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意指結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本專利技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)此說明書中，出現(xiàn)在各個(gè)地方的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”并不一定全部指同一個(gè)實(shí)施例。此夕卜，可以任何合適的方式將特定特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中。圖1A到IC根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例圖解說明在后側(cè)上安置有具有三角形截面的金屬柵格105的背照式(“BSI”)圖像傳感器100。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，圖1A為BSI圖像傳感器100的一部分的剖面圖，圖1B為金屬柵格105的布局圖，且圖1C為由金屬柵格105形成的光學(xué)孔徑的透視圖。BSI圖像傳感器100的經(jīng)圖解說明的實(shí)施例包括金屬柵格105、微透鏡110、彩色濾光器陣列(“CFA”)115的彩色濾光器、平面化層120、襯底層125、光敏區(qū)130、淺溝槽隔離(“STI”) 135、像素電路140及金屬堆疊145。金屬堆疊145的經(jīng)圖解說明的實(shí)施例包括由間層電介質(zhì)材料分開的金屬層Ml及M2。金屬堆疊145安置在襯底層125的前側(cè)170上方。BSI圖像傳感器100包括對(duì)通過襯底層125的后側(cè)165入射的光敏感的光敏像素的陣列。每一光敏像素包括對(duì)應(yīng)的光敏區(qū)130及像素電路140，且經(jīng)由STI135彼此電性隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，將抗反射(“AR”)層安置在襯底層125與金屬柵格105之間(未圖示)。金屬柵格105的經(jīng)圖解說明的實(shí)施例包括大體上與豎直線155彼此垂直相交的水平線150。由金屬柵格105形成的相交柵格圖案勾畫出光敏區(qū)130且界定穿過襯底層125的后側(cè)165的光學(xué)孔徑160。線150及155具有大體上呈三角形的截面(或外形)。相交線150及155的三角形截面界定一種倒轉(zhuǎn)的且斜截的棱錐型的光學(xué)孔徑160。金屬柵格105提供許多有用的功能。首先，三角形截面用于收集從更多角度及位置入射在后側(cè)165上的光。以陡峭的角度進(jìn)入的光在線150或155的傾斜側(cè)上往回朝著像素的中心反射并進(jìn)入光敏區(qū)130內(nèi)而在那里被收集。這增加了 BSI圖像傳感器100的量子效率(“QE”)。隨著圖像傳感器的尺寸繼續(xù)減小，QE數(shù)值變得越加重要。其次，通過將線150及155的角度調(diào)整到某一點(diǎn)，增加光學(xué)孔徑尺寸且阻擋更少的入射光線。相反，參考圖2，線250的寬度減少了光可能會(huì)通過其而被接受的孔徑尺寸，進(jìn)而減少圖像傳感器200相對(duì)于BSI圖像傳感器100的QE。隨著像素尺寸繼續(xù)縮減本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種背照式“BSI”圖像傳感器，其包括：襯底層，其包含前側(cè)及后側(cè)；光敏像素的陣列，其安置在所述襯底層內(nèi)且對(duì)通過所述襯底層的所述后側(cè)入射的光敏感；金屬柵格，其安置在所述襯底層的所述后側(cè)上方，所述金屬柵格包圍所述光敏像素中的每一者且界定光學(xué)孔徑用以接收通過所述后側(cè)進(jìn)入所述光敏像素內(nèi)的光，所述金屬柵格包含相交線，所述相交線每一者具有三角形截面；及材料層，其包圍所述金屬柵格。
【技術(shù)特征摘要】
2012.07.18 US 13/552,3301.一種背照式“BSI”圖像傳感器，其包括: 襯底層，其包含前側(cè)及后側(cè)； 光敏像素的陣列，其安置在所述襯底層內(nèi)且對(duì)通過所述襯底層的所述后側(cè)入射的光敏感； 金屬柵格，其安置在所述襯底層的所述后側(cè)上方，所述金屬柵格包圍所述光敏像素中的每一者且界定光學(xué)孔徑用以接收通過所述后側(cè)進(jìn)入所述光敏像素內(nèi)的光，所述金屬柵格包含相交線，所述相交線每一者具有三角形截面 '及材料層，其包圍所述金屬柵格。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器，其中所述金屬柵格包括: 第一金屬線，其沿著第一方向大體上彼此平行延續(xù)；及 第二金屬線，其沿著第二方向大體上彼此平行延續(xù)， 其中所述第一及第二方向大體上垂直， 其中所述第一及第二金屬線安置在共同表面平面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器，其中所述材料層包括掩埋所述金屬柵格以產(chǎn)生平面表面的平面化填充材料，所述BSI圖像傳感器進(jìn)一步包括: 彩色濾光器陣列，其安置在所述后側(cè)上的所述平面化填充材料的所述平面表面上方。4.根據(jù)權(quán)利要求3·所述的BSI圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 微透鏡陣列，其安置在所述后側(cè)上的所述彩色濾光器陣列上方；及 平面化層，其安置在所述彩色濾光器陣列與所述微透鏡陣列之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器，其中所述材料層包括安置在所述后側(cè)上方的彩色濾光器陣列，其中所述金屬柵格延伸到所述彩色濾光器陣列內(nèi)且所述彩色濾光器陣列填充由所述金屬柵格界定的所述光學(xué)孔徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的BSI圖像傳感器，其中所述金屬柵格延伸穿過所述彩色濾光器陣列的整個(gè)厚度。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的BSI圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 微透鏡陣列，其安置在所述后側(cè)上的所述彩色濾光器陣列上方。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的BSI圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 平面化層，其安置在所述彩色濾光器陣列與所述微透鏡陣列之間，其中所述金屬柵格延伸到所述平面化層內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 抗反射層，其安置在所述襯底層與所述金屬柵格之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BSI圖像傳感器，其中所述光敏像素中的每一者包括安置在所述襯底層內(nèi)的光敏區(qū)和安置在所述襯底層的所述前側(cè)中或所述前側(cè)上的像素電路，所述BSI圖像傳感器進(jìn)一步包括: 金屬堆疊，其安置在所述前側(cè)上的光敏像素的所述陣列上方且經(jīng)耦合以將信號(hào)路由到所述像素電路或從所述像素電路路由信號(hào)。11.一種制造背照式“BSI”圖像傳感器的方法，所述方法包括: 形成光敏像素的陣列，所述光敏像素的陣列在襯底層內(nèi)且經(jīng)定向以對(duì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳剛，毛杜立，戴幸志，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：全視科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。