图像传感器、成像系统及图像传感器制作的方法
图像传感器、成像系统及图像传感器制作的方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及图像传感器中的自对准隔离结构及滤光器。
【背景技术】
[0002]图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术继续快速地进展。举例而言，对较高解析度及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。
[0003]像素串扰为基于半导体的装置的性能的限制性因素。理想地，图像传感器中的每一像素操作为独立光子检测器。换句话说，一个像素中的电子/空穴含量不影响相邻像素(或装置中的任何其它像素)。在真实图像传感器中，并非如此情形。电信号彼此耦合，且电荷可从一个像素溢流到另一像素。此串扰可使图像分辨率降级，降低图像传感器灵敏度，且导致彩色信号混频。
[0004]类似地，彩色滤光器与光电二极管之间的大距离可导致低量子效率。在此情形中，入射于图像传感器上的光子由于装置架构的介入层中的散射/反射/吸收的较大机会而不可转换为可用电荷。因此，较低质量图像可从图像传感器输出。
[0005]因此，已采用用以减少像素串扰的效应的许多方法，包含使用重度掺杂区域来隔离个别像素且利用采集后算法来减少图像噪声。然而，串扰作为问题存留在基于半导体的图像传感器中。同样地，已使用许多技术来改进图像传感器中的量子效率；然而，仍可对图像传感器装置架构进行改进以增强由光电二极管吸收的光子的数目。
【发明内容】
[0006]本申请案的实施例的一个方面涉及一种图像传感器。所述图像传感器包括:半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及后侧；多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间；及抗反射涂层，其安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。
[0007]本申请案的实施例的另一方面涉及一种成像系统。所述成像系统包括:半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述多个光电二极管布置成阵列，且其中所述半导体层具有前侧及背侧；多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；及多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。
[0008]本申请案的实施例的又一方面涉及一种图像传感器制作的方法。所述方法包括:在半导体层中形成多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及后侧；在所述半导体层的所述背侧中形成多个隔离结构；其中所述多个隔离结构中的个别隔离结构安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，且其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；将抗反射涂层沉积在所述半导体层上；形成接近于所述半导体层的所述背侧安置的多个滤光器，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。
【附图说明】
[0009]参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。
[0010]图1A到1B分别根据本发明的教示展示包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器的一部分的俯视图及包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器的一部分的横截面图。
[0011]图2是图解说明根据本发明的教示的成像系统的一个实例的框图。
[0012]图3是根据本发明的教示的用于形成图像传感器的过程的一个实例的流程图。
[0013]图4A到4H展示根据本发明的教示的用于形成图像传感器的过程的实例。
【具体实施方式】
[0014]本文中描述用于自对准隔离结构及滤光器的系统及方法的实例。在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关技术领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述具体细节中的一或多者的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0015]在本说明书通篇中对“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中出现的短语“在一个实例中”或“在一实例中”未必全部指代同一实例。此外，可以任何适合方式将所述特定特征、结构或特性组合于一或多个实例中。
[0016]贯穿本说明书，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在所属领域中的普通含义，除非本文中具体定义或其使用的内容脉络将另外清晰地暗示。
[0017]图1A到1B分别根据本发明的教示展示包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器100的一部分的俯视图及包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器100的一部分的横截面图。如(举例来说)在图1A中所描绘，展示多个滤光器，其包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135。然而，在不同实例中，透明滤光器或红外线滤光器也可存在于图像传感器100中。所描绘的个别图像传感器像素可包含位于滤光器下面的至少一个光电二极管。另外，抗反射涂层105安置于分离所述多个滤光器/光电二极管的多个隔离结构103上。所述多个隔离结构103可在制作所述多个滤光器时充当自对准方法。然而，在不同实例中，所述多个滤光器可部分地或全部地覆盖所述多个隔离结构103及/或抗反射涂层105。
[0018]值得注意的是，所述多个隔离结构103可具有不同于所描绘的正方形图案的几何形状。在另一实例中，所述多个隔离结构103可具有蜂巢状(六边形)晶格。然而，相关技术领域的技术人员将理解，所述多个隔离结构103可呈现准许重复晶格(例如任何平面对称群组)的任何形状(或形状系列)。
[0019]图1B中所描绘的实例图解说明图像传感器100包含半导体层101、多个隔离结构103、抗反射涂层105及多个滤光器(包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)。
[0020]半导体层101具有前侧113及背侧111以及安置于其内侧的多个光电二极管。多个隔离结构103安置于半导体层101的背侧111中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。隔离结构103延伸到半导体层101的背侧111中第一深度且延伸出半导体层101的背侧111第一长度。在一个实例中，所述多个隔离结构103包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。举例来说，所述多个隔离结构103可包含氧化硅、氮化硅、氧化铪、铂或类似物。
[0021]所述多个滤光器接近于半导体层101的背侧111安置，且隔离结构103安置于所述多个滤光器中的个别滤光器(例如绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)之间。在一个实例中，滤光器可包含红色滤光器133、蓝色滤光器135及绿色滤光器131。然而，在另一或相同实例中，滤光器还可包含透明滤光器及红外线滤光器。滤光器可布置成贝尔(Bayer)图案、X_Trans图案、EXR图案或类似物。另外，图像传感器100不应仅限于可见光的捕获，图像传感器100还可取决于光电二极管的掺杂方案及未描绘的其它装置架构件的存在而捕获红外线或紫外线光。
[0022]抗反射涂层105安置于半导体层101与所述多个滤光器之间。然而，在一个实例中，抗反射涂层105还安置于所述多个隔离结构103与所述多个滤光器之间。抗反射涂层105可包含聚合物、金属氧化物或金属卤化物(例如MgF2)。
[0023]在一个实例中，夹层107安置于所述多个隔离结构103与所述多个滤光器之间，其中夹层107经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在另一或相同实例中，夹层107具有沿朝向半导体层101的方向增加的宽度。
[0024]在一个实例中，微透镜层149接近于所述多个滤光器安置，其中所述多个滤光器安置于半导体层101与微透镜层149之间。微透镜层可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0025]在操作期间，入射于实例性图像传感器100上的光行进穿过微透镜层149、所述多个滤光器(包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)、抗反射涂层105，且被半导体层101中的所述多个光电二极管吸收。然而，在相同或不同实例中，到图像传感器100的具有倾斜角度的光可经引导离开夹层1 07、穿过抗反射涂层105且进入半导体层101，在半导体层101中光被所述多个光电二极管吸收。被所述多个光电二极管吸收的光可借助于每一光电二极管中的p-n结转换成可测量电荷。所积累电荷接着可通过将电压施加到转移栅极(未展示)而经转移出所述多个光电二极管，此将允许所积累电荷移动到浮动扩散区(未展不)。在一个实例中，所述多个光电二极管中的每一光电二极管可具有其自身的转移栅极及浮动扩散区。然而，在不同实例中，多个光电二极管可共享单个浮动扩散区。在此情形中，可通过将电压个别地施加到每一光电二极管的转移栅极而一次一个地从光电二极管读出电荷，或可通过将电压同时施加到多个转移栅极而同时从多个光电二极管读出电荷。
[0026]应了解，使用经填充沟槽隔离将个别光电二极管彼此隔离导致经减少像素串扰，因为经填充沟槽防止电荷在像素之间迀移。另外，通过更靠近于图像传感器中的光电二极管放置滤光器，可达成较高量子效率，因为光子在不被装置架构的介入层反射/吸收的情况下更有可能由其相应光电二极管接收。此处，所述多个隔离结构103安置于个别光电二极管之间，因此充当势皇以防止所述多个光电二极管内的电荷转移。另外，隔离结构103延伸出半导体层101的背侧111且用于使所述多个滤光器与所述多个光电二极管自对准。此不仅简化滤光器的处理，而且允许滤光器更靠近于半导体层101经放置。以此方式制作滤光器增强图像传感器100的量子效率。此外，还通过夹层107的整合增强图像传感器100的性能。由于夹层107将光子(否则可能被装置架构的介入层反射/吸收)引导到所述多个光电二极管中，因此可增加图像传感器100的量子效率。
[0027]图2是图解说明根据本发明的教示的成像系统200的一个实例的框图。成像系统200包含像素阵列205 (包含布置成具有行及列的阵列的所述多个光电二极管)、控制电路221、读出电路211及功能逻辑215。
[0028]像素阵列205可为像素(例如，像素Ρ1、Ρ2...、Ρη)的二维(2D)阵列。在一个实例中，像素阵列205中的每一像素包含来自图1Α到1Β中的所述多个光电二极管的单个光电二极管。在另一实例中，图像传感器100包含于成像系统200中。如所图解说明，像素布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以采集人、地点、物件等的图像数据，所述图像数据接着可用于再现人、地点、物件等的2D图像。
[0029]在一个实例中，在像素阵列205中的每一图像传感器像素已获得其图像数据或图像电荷之后，图像电荷由读出电路211读出且接着经转移到功能逻辑215。读出电路211可经耦合以从像素阵列205中的所述多个光电二极管接收图像电荷。在各种实例中，读出电路211可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。功能逻辑215耦合到读出电路211且可仅存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路211可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或对所有像素同时进行的全并行读出。
[0030]在一个实例中，控制电路221可经配置以控制像素阵列205中的所述多个光电二极管的操作。举例来说，控制电路221可产生用于控制图像采集的快门信号。在一个实例中，快门信号为用于同时启用像素阵列205内的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，快门信号为滚动快门信号使得在连续采集窗期间顺序地启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中，同步化图像采集与照明效应，例如闪光灯。
[0031]在一个实例中，一或多个光屏蔽层(例如图1B的光屏蔽层121)可经安置以防止入射于成像系统205上的光子到达控制电路221及读出电路211。光屏蔽层121可为不透明材料，例如金属或类似物。
[0032]在一个实例中，图像传感器200可包含于数码相机、电话、膝上型计算机或类似物中。另外，图像传感器200可耦合到其它件的硬件，例如处理器、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等)、照明设备/闪光灯、电输入(键盘、触控显示器、跟踪板、鼠标、麦克风等)及/或显示器。其它件的硬件可将指令递送到图像传感器200，从图像传感器200提取图像数据，或操纵由图像传感器200供应的图像数据。
[0033]图3是根据本发明的教示的用于形成图像传感器(例如图像传感器100)的过程的一个实例的流程图300。过程框中的一些或所有过程框在过程300中出现的次序不应被视为限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行过程框中的一些过程框。
[0034]过程框301展示在半导体层(例如半导体层101)中形成多个光电二极管。在一个实例中，半导体层包含硅且光电二极管经由掺杂剂材料的离子植入而形成。光电二极管的经p掺杂区段可包含例如硼的掺杂剂材料，且光电二极管的经η掺杂区段可包含例如磷或砷的掺杂剂材料。然而，在不同实例中，半导体层可包含不同半导体材料，例如锗、砷化镓或类似物。在此情形中，相同或其它掺杂剂材料可用于形成光电二极管。
[0035]在过程框303中，在半导体层上形成牺牲层(例如图4Α到4C的牺牲层479)。在一个实例中，牺牲层可包含金属氧化物或半导体氧化物。然而，在不同实例中，牺牲层可包含有机材料，例如光敏聚合物或其它形式的抗蚀剂。
[0036]过程框305展示在牺牲层及半导体层中蚀刻沟槽。这些沟槽延伸穿过牺牲层且延伸到半导体层中。在一个实例中，可经由湿式蚀刻过程或干式蚀刻过程达成沟槽的蚀刻。所属领域的技术人员将认识到，两种类型的蚀刻具有其自身的相异优点/缺点。因此，取决于所要蚀刻速度、特征纵横比及/或蚀刻各向异性，可期望湿式或干式蚀刻。另外，应注意，沟槽可形成其它形状，不仅是所描绘的矩形形状。在其中牺牲层包含有机材料的替代实例中，蚀刻可涉及用溶剂移除牺牲层的部分。
[0037]过程框307图解说明在沟槽中沉积隔离结构(例如隔离结构103)。在一个实例中，隔离结构可包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物。可经由热蒸镀、化学汽相沉积、原子层沉积、分子束外延或类似物沉积这些材料。
[0038]继隔离结构的沉积之后，可抛光牺牲层使得从牺牲层的表面移除用于形成隔离结构的过剩材料。在抛光之后，隔离结构可与牺牲层的表面齐平。
[0039]在过程框309中，移除牺牲层。如果无机材料用于形成牺牲层，那么可经由湿式或干式蚀刻过程达成此。然而，如果有机材料用于形成牺牲层，那么可以溶剂洗涤移除牺牲层。
[0040]过程框311展示将抗反射涂层(例如抗反射涂层105)沉积在半导体层及隔离结构上。在一个实例中，沉积抗反射涂层可包含例如MgF2的无机材料的蒸镀。然而，在另一实例中，溶液处理可用于沉积其它类型的材料。相关技术领域的技术人员将认识到，许多材料/结构可用于形成抗反射涂层，且此处所论述的实例并非排他的。
[0041]过程框313图解说明形成夹层(例如夹层107)。夹层形成于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间，且夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在一个实例中，达成光的引导，因为夹层具有沿朝向半导体层的方向增加的宽度。
[0042]在过程框315中，在隔离结构之间形成多个滤光器(例如绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)。尽管未描绘，但滤光器还可包含透明滤光器或红外线滤光器。
[0043]过程框317展示在所述多个滤光器上形成微透镜层(例如微透镜层149)。微透镜层可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0044]图4A到4H展示根据本发明的教示的用于形成图像传感器(例如图像传感器100)的过程的实例。发生过程中的一些或所有过程的次序不应被视为限制性。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行过程中的一些过程。另外，图4A到4H中的个别图可对应于过程300中的过程框。
[0045]图4A展示形成于半导体层401中的多个光电二极管，且半导体层401具有前侧413及背侧411。另外，已接近于半导体层401的背侧411沉积牺牲层479。
[0046]图4B图解说明将沟槽蚀刻到牺牲层479及半导体层401中。可经由湿式蚀刻过程或干式蚀刻过程达成沟槽的蚀刻。所属领域的技术人员将认识到，两种类型的蚀刻具有其自身的相异优点/缺点。因此，取决于所要蚀刻速度、特征纵横比及/或蚀刻各向异性，可期望湿式或干式蚀刻。另外，应注意，沟槽可形成其它形状，不仅是所描绘的矩形形状。
[0047]图4C展示通过在沟槽中沉积所述多个隔离结构403而在半导体层401的背 侧411中形成多个隔离结构403。个别隔离结构403安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。隔离结构403延伸到半导体层401的背侧411中第一深度且延伸出半导体层401的背侧411第一长度。
[0048]在一个实例中，形成所述多个隔离结构403可涉及热蒸镀、化学汽相沉积、原子层沉积或分子束外延。用于形成所述多个隔离结构403的材料可包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员将认识到，这些材料及未详述的其它材料的组合可用于形成所述多个隔离结构403。
[0049]在沉积之后，牺牲层479的表面可经历化学机械抛光以移除过剩材料且使所述多个隔离结构403的顶部与牺牲层479的顶部齐平，如图4C中所图解说明。
[0050]图4D展示牺牲层479的移除。如果牺牲层479为例如氧化物或类似物的无机材料，那么可经由蚀刻牺牲层479而完成此。然而，在另一实例中，如果牺牲层479为有机材料，那么可用溶剂移除牺牲层479。
[0051]图4E图解说明将抗反射涂层405沉积在半导体层401上。在所描绘的实例中，在形成所述多个隔离结构403之后沉积抗反射涂层405。然而，在不同实例中，可在形成所述多个隔离结构403之前沉积抗反射涂层405。
[0052]在图4F中，在所述多个隔离结构403与所述多个滤光器之间形成夹层407，且夹层407经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在所描绘的实例中，达成光的引导，因为夹层407具有沿朝向半导体层401的方向增加的宽度。因此，撞击夹层407的光经反射到半导体层401的背侧411中且经反射到所述多个光电二极管中的个别光电二极管中。然而，相关技术领域的技术人员将认识到，其它几何形状的夹层可用于达成相同或类似结果。
[0053]图4G展示形成接近于半导体层401的背侧411安置的多个滤光器。所述多个隔离结构403安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。在一个实例中，所述多个滤光器包含绿色滤光器431、红色滤光器433及蓝色滤光器435。然而，在不同或相同实例中，所述多个滤光器还可包含透明滤光器、红外线滤光器或类似物。
[0054]尽管未描绘，但在一个实例中，可接近于半导体层401放置光屏蔽层(例如图1B的光屏蔽层121)，使得光屏蔽层防止入射于图像传感器上的光到达下伏逻辑电路。在一个实例中，光屏蔽层包含金属且在形成所述多个滤光器之前或之后经沉积。
[0055]图4H描绘形成接近于所述多个滤光器安置的微透镜层449，使得所述多个滤光器安置于半导体层401与微透镜层449之间。微透镜层449可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0056]包含发明摘要中所描述的内容的本发明的所图解说明实例的以上说明并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的精确形式。虽然出于说明性目的而在本文中描述本发明的具体实例，但如相关技术领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。
[0057]可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的具体实例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述所附权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。
【主权项】
1.一种图像传感器，所述图像传感器包括: 半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及背侧； 多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度； 多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间；及 抗反射涂层，其安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述抗反射涂层安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个隔离结构包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间的夹层，其中所述夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述夹层具有沿朝向所述半导体层的方向增加的宽度。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个滤光器包含红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、透明滤光器或红外线滤光器中的至少一者。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括接近于所述多个滤光器安置的微透镜层，其中所述多个滤光器安置于所述半导体层与所述微透镜层之间。8.一种成像系统，所述成像系统包括: 半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述多个光电二极管布置成阵列，且其中所述半导体层具有前侧及背侧； 多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；及 多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。9.根据权利要求8所述的成像系统，其进一步包括安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间的抗反射涂层。10.根据权利要求8所述的成像系统，其进一步包括控制电路及读出电路，其中所述控制电路经耦合以控制所述多个光电二极管的操作且所述读出电路经耦合以从所述多个光电二极管读出图像电荷。11.根据权利要求10所述的成像系统，其进一步包括耦合到所述读出电路以操纵从所述多个光电二极管读出的所述图像电荷的功能逻辑。12.根据权利要求10所述的成像系统，其进一步包括经安置以防止入射于所述成像系统上的光子到达所述控制电路及读出电路的一或多个光屏蔽层。13.一种图像传感器制作的方法，所述方法包括: 在半导体层中形成多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及背侧； 在所述半导体层的所述背侧中形成多个隔离结构；其中所述多个隔离结构中的个别隔离结构安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，且其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度； 将抗反射涂层沉积在所述半导体层上； 形成接近于所述半导体层的所述背侧安置的多个滤光器，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述半导体层的所述背侧中形成所述多个隔离结构包含: 沉积接近于所述半导体层的所述背侧安置的牺牲层； 将沟槽蚀刻到所述牺牲层及所述半导体层中； 在所述沟槽中沉积所述多个隔离结构；及 移除所述牺牲层。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个隔离结构包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。16.根据权利要求13所述的方法，其中在形成所述多个隔离结构之前沉积所述抗反射涂层。17.根据权利要求13所述的方法，其中在形成所述多个隔离结构之后沉积所述抗反射涂层。18.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括形成安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间的夹层，其中所述夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述夹层具有沿朝向所述半导体层的方向增加的宽度。20.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括形成接近于所述多个滤光器安置的微透镜层，其中所述多个滤光器安置于所述半导体层与所述微透镜层之间。21.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括沉积接近于所述半导体层安置的光屏蔽层，其中所述光屏蔽层防止入射于所述图像传感器上的光到达逻辑电路。
【专利摘要】本发明涉及图像传感器、成像系统及图像传感器制作的方法。图像传感器包含具有多个光电二极管的半导体层。多个隔离结构安置于所述半导体层的背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度。接近于所述半导体层的所述背侧安置多个滤光器，使得所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。抗反射涂层还安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。
【IPC分类】H01L27/146, H01L21/77
【公开号】CN105489623
【申请号】CN201510642667
【发明人】郑伟, 刘家颖, 艾群詠, 杨武璋, 熊志伟, 陆震伟
【申请人】全视科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】US20160099266
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及图像传感器中的自对准隔离结构及滤光器。
【背景技术】
[0002]图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术继续快速地进展。举例而言，对较高解析度及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。
[0003]像素串扰为基于半导体的装置的性能的限制性因素。理想地，图像传感器中的每一像素操作为独立光子检测器。换句话说，一个像素中的电子/空穴含量不影响相邻像素(或装置中的任何其它像素)。在真实图像传感器中，并非如此情形。电信号彼此耦合，且电荷可从一个像素溢流到另一像素。此串扰可使图像分辨率降级，降低图像传感器灵敏度，且导致彩色信号混频。
[0004]类似地，彩色滤光器与光电二极管之间的大距离可导致低量子效率。在此情形中，入射于图像传感器上的光子由于装置架构的介入层中的散射/反射/吸收的较大机会而不可转换为可用电荷。因此，较低质量图像可从图像传感器输出。
[0005]因此，已采用用以减少像素串扰的效应的许多方法，包含使用重度掺杂区域来隔离个别像素且利用采集后算法来减少图像噪声。然而，串扰作为问题存留在基于半导体的图像传感器中。同样地，已使用许多技术来改进图像传感器中的量子效率；然而，仍可对图像传感器装置架构进行改进以增强由光电二极管吸收的光子的数目。
【发明内容】
[0006]本申请案的实施例的一个方面涉及一种图像传感器。所述图像传感器包括:半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及后侧；多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间；及抗反射涂层，其安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。
[0007]本申请案的实施例的另一方面涉及一种成像系统。所述成像系统包括:半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述多个光电二极管布置成阵列，且其中所述半导体层具有前侧及背侧；多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；及多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。
[0008]本申请案的实施例的又一方面涉及一种图像传感器制作的方法。所述方法包括:在半导体层中形成多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及后侧；在所述半导体层的所述背侧中形成多个隔离结构；其中所述多个隔离结构中的个别隔离结构安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，且其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；将抗反射涂层沉积在所述半导体层上；形成接近于所述半导体层的所述背侧安置的多个滤光器，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。
【附图说明】
[0009]参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。
[0010]图1A到1B分别根据本发明的教示展示包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器的一部分的俯视图及包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器的一部分的横截面图。
[0011]图2是图解说明根据本发明的教示的成像系统的一个实例的框图。
[0012]图3是根据本发明的教示的用于形成图像传感器的过程的一个实例的流程图。
[0013]图4A到4H展示根据本发明的教示的用于形成图像传感器的过程的实例。
【具体实施方式】
[0014]本文中描述用于自对准隔离结构及滤光器的系统及方法的实例。在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关技术领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述具体细节中的一或多者的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0015]在本说明书通篇中对“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中出现的短语“在一个实例中”或“在一实例中”未必全部指代同一实例。此外，可以任何适合方式将所述特定特征、结构或特性组合于一或多个实例中。
[0016]贯穿本说明书，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在所属领域中的普通含义，除非本文中具体定义或其使用的内容脉络将另外清晰地暗示。
[0017]图1A到1B分别根据本发明的教示展示包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器100的一部分的俯视图及包含四个图像传感器像素的实例性图像传感器100的一部分的横截面图。如(举例来说)在图1A中所描绘，展示多个滤光器，其包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135。然而，在不同实例中，透明滤光器或红外线滤光器也可存在于图像传感器100中。所描绘的个别图像传感器像素可包含位于滤光器下面的至少一个光电二极管。另外，抗反射涂层105安置于分离所述多个滤光器/光电二极管的多个隔离结构103上。所述多个隔离结构103可在制作所述多个滤光器时充当自对准方法。然而，在不同实例中，所述多个滤光器可部分地或全部地覆盖所述多个隔离结构103及/或抗反射涂层105。
[0018]值得注意的是，所述多个隔离结构103可具有不同于所描绘的正方形图案的几何形状。在另一实例中，所述多个隔离结构103可具有蜂巢状(六边形)晶格。然而，相关技术领域的技术人员将理解，所述多个隔离结构103可呈现准许重复晶格(例如任何平面对称群组)的任何形状(或形状系列)。
[0019]图1B中所描绘的实例图解说明图像传感器100包含半导体层101、多个隔离结构103、抗反射涂层105及多个滤光器(包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)。
[0020]半导体层101具有前侧113及背侧111以及安置于其内侧的多个光电二极管。多个隔离结构103安置于半导体层101的背侧111中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。隔离结构103延伸到半导体层101的背侧111中第一深度且延伸出半导体层101的背侧111第一长度。在一个实例中，所述多个隔离结构103包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。举例来说，所述多个隔离结构103可包含氧化硅、氮化硅、氧化铪、铂或类似物。
[0021]所述多个滤光器接近于半导体层101的背侧111安置，且隔离结构103安置于所述多个滤光器中的个别滤光器(例如绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)之间。在一个实例中，滤光器可包含红色滤光器133、蓝色滤光器135及绿色滤光器131。然而，在另一或相同实例中，滤光器还可包含透明滤光器及红外线滤光器。滤光器可布置成贝尔(Bayer)图案、X_Trans图案、EXR图案或类似物。另外，图像传感器100不应仅限于可见光的捕获，图像传感器100还可取决于光电二极管的掺杂方案及未描绘的其它装置架构件的存在而捕获红外线或紫外线光。
[0022]抗反射涂层105安置于半导体层101与所述多个滤光器之间。然而，在一个实例中，抗反射涂层105还安置于所述多个隔离结构103与所述多个滤光器之间。抗反射涂层105可包含聚合物、金属氧化物或金属卤化物(例如MgF2)。
[0023]在一个实例中，夹层107安置于所述多个隔离结构103与所述多个滤光器之间，其中夹层107经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在另一或相同实例中，夹层107具有沿朝向半导体层101的方向增加的宽度。
[0024]在一个实例中，微透镜层149接近于所述多个滤光器安置，其中所述多个滤光器安置于半导体层101与微透镜层149之间。微透镜层可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0025]在操作期间，入射于实例性图像传感器100上的光行进穿过微透镜层149、所述多个滤光器(包含绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)、抗反射涂层105，且被半导体层101中的所述多个光电二极管吸收。然而，在相同或不同实例中，到图像传感器100的具有倾斜角度的光可经引导离开夹层1 07、穿过抗反射涂层105且进入半导体层101，在半导体层101中光被所述多个光电二极管吸收。被所述多个光电二极管吸收的光可借助于每一光电二极管中的p-n结转换成可测量电荷。所积累电荷接着可通过将电压施加到转移栅极(未展示)而经转移出所述多个光电二极管，此将允许所积累电荷移动到浮动扩散区(未展不)。在一个实例中，所述多个光电二极管中的每一光电二极管可具有其自身的转移栅极及浮动扩散区。然而，在不同实例中，多个光电二极管可共享单个浮动扩散区。在此情形中，可通过将电压个别地施加到每一光电二极管的转移栅极而一次一个地从光电二极管读出电荷，或可通过将电压同时施加到多个转移栅极而同时从多个光电二极管读出电荷。
[0026]应了解，使用经填充沟槽隔离将个别光电二极管彼此隔离导致经减少像素串扰，因为经填充沟槽防止电荷在像素之间迀移。另外，通过更靠近于图像传感器中的光电二极管放置滤光器，可达成较高量子效率，因为光子在不被装置架构的介入层反射/吸收的情况下更有可能由其相应光电二极管接收。此处，所述多个隔离结构103安置于个别光电二极管之间，因此充当势皇以防止所述多个光电二极管内的电荷转移。另外，隔离结构103延伸出半导体层101的背侧111且用于使所述多个滤光器与所述多个光电二极管自对准。此不仅简化滤光器的处理，而且允许滤光器更靠近于半导体层101经放置。以此方式制作滤光器增强图像传感器100的量子效率。此外，还通过夹层107的整合增强图像传感器100的性能。由于夹层107将光子(否则可能被装置架构的介入层反射/吸收)引导到所述多个光电二极管中，因此可增加图像传感器100的量子效率。
[0027]图2是图解说明根据本发明的教示的成像系统200的一个实例的框图。成像系统200包含像素阵列205 (包含布置成具有行及列的阵列的所述多个光电二极管)、控制电路221、读出电路211及功能逻辑215。
[0028]像素阵列205可为像素(例如，像素Ρ1、Ρ2...、Ρη)的二维(2D)阵列。在一个实例中，像素阵列205中的每一像素包含来自图1Α到1Β中的所述多个光电二极管的单个光电二极管。在另一实例中，图像传感器100包含于成像系统200中。如所图解说明，像素布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以采集人、地点、物件等的图像数据，所述图像数据接着可用于再现人、地点、物件等的2D图像。
[0029]在一个实例中，在像素阵列205中的每一图像传感器像素已获得其图像数据或图像电荷之后，图像电荷由读出电路211读出且接着经转移到功能逻辑215。读出电路211可经耦合以从像素阵列205中的所述多个光电二极管接收图像电荷。在各种实例中，读出电路211可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。功能逻辑215耦合到读出电路211且可仅存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路211可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或对所有像素同时进行的全并行读出。
[0030]在一个实例中，控制电路221可经配置以控制像素阵列205中的所述多个光电二极管的操作。举例来说，控制电路221可产生用于控制图像采集的快门信号。在一个实例中，快门信号为用于同时启用像素阵列205内的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，快门信号为滚动快门信号使得在连续采集窗期间顺序地启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中，同步化图像采集与照明效应，例如闪光灯。
[0031]在一个实例中，一或多个光屏蔽层(例如图1B的光屏蔽层121)可经安置以防止入射于成像系统205上的光子到达控制电路221及读出电路211。光屏蔽层121可为不透明材料，例如金属或类似物。
[0032]在一个实例中，图像传感器200可包含于数码相机、电话、膝上型计算机或类似物中。另外，图像传感器200可耦合到其它件的硬件，例如处理器、存储器元件、输出(USB端口、无线发射器、HDMI端口等)、照明设备/闪光灯、电输入(键盘、触控显示器、跟踪板、鼠标、麦克风等)及/或显示器。其它件的硬件可将指令递送到图像传感器200，从图像传感器200提取图像数据，或操纵由图像传感器200供应的图像数据。
[0033]图3是根据本发明的教示的用于形成图像传感器(例如图像传感器100)的过程的一个实例的流程图300。过程框中的一些或所有过程框在过程300中出现的次序不应被视为限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行过程框中的一些过程框。
[0034]过程框301展示在半导体层(例如半导体层101)中形成多个光电二极管。在一个实例中，半导体层包含硅且光电二极管经由掺杂剂材料的离子植入而形成。光电二极管的经p掺杂区段可包含例如硼的掺杂剂材料，且光电二极管的经η掺杂区段可包含例如磷或砷的掺杂剂材料。然而，在不同实例中，半导体层可包含不同半导体材料，例如锗、砷化镓或类似物。在此情形中，相同或其它掺杂剂材料可用于形成光电二极管。
[0035]在过程框303中，在半导体层上形成牺牲层(例如图4Α到4C的牺牲层479)。在一个实例中，牺牲层可包含金属氧化物或半导体氧化物。然而，在不同实例中，牺牲层可包含有机材料，例如光敏聚合物或其它形式的抗蚀剂。
[0036]过程框305展示在牺牲层及半导体层中蚀刻沟槽。这些沟槽延伸穿过牺牲层且延伸到半导体层中。在一个实例中，可经由湿式蚀刻过程或干式蚀刻过程达成沟槽的蚀刻。所属领域的技术人员将认识到，两种类型的蚀刻具有其自身的相异优点/缺点。因此，取决于所要蚀刻速度、特征纵横比及/或蚀刻各向异性，可期望湿式或干式蚀刻。另外，应注意，沟槽可形成其它形状，不仅是所描绘的矩形形状。在其中牺牲层包含有机材料的替代实例中，蚀刻可涉及用溶剂移除牺牲层的部分。
[0037]过程框307图解说明在沟槽中沉积隔离结构(例如隔离结构103)。在一个实例中，隔离结构可包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物。可经由热蒸镀、化学汽相沉积、原子层沉积、分子束外延或类似物沉积这些材料。
[0038]继隔离结构的沉积之后，可抛光牺牲层使得从牺牲层的表面移除用于形成隔离结构的过剩材料。在抛光之后，隔离结构可与牺牲层的表面齐平。
[0039]在过程框309中，移除牺牲层。如果无机材料用于形成牺牲层，那么可经由湿式或干式蚀刻过程达成此。然而，如果有机材料用于形成牺牲层，那么可以溶剂洗涤移除牺牲层。
[0040]过程框311展示将抗反射涂层(例如抗反射涂层105)沉积在半导体层及隔离结构上。在一个实例中，沉积抗反射涂层可包含例如MgF2的无机材料的蒸镀。然而，在另一实例中，溶液处理可用于沉积其它类型的材料。相关技术领域的技术人员将认识到，许多材料/结构可用于形成抗反射涂层，且此处所论述的实例并非排他的。
[0041]过程框313图解说明形成夹层(例如夹层107)。夹层形成于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间，且夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在一个实例中，达成光的引导，因为夹层具有沿朝向半导体层的方向增加的宽度。
[0042]在过程框315中，在隔离结构之间形成多个滤光器(例如绿色滤光器131、红色滤光器133及蓝色滤光器135)。尽管未描绘，但滤光器还可包含透明滤光器或红外线滤光器。
[0043]过程框317展示在所述多个滤光器上形成微透镜层(例如微透镜层149)。微透镜层可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0044]图4A到4H展示根据本发明的教示的用于形成图像传感器(例如图像传感器100)的过程的实例。发生过程中的一些或所有过程的次序不应被视为限制性。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行过程中的一些过程。另外，图4A到4H中的个别图可对应于过程300中的过程框。
[0045]图4A展示形成于半导体层401中的多个光电二极管，且半导体层401具有前侧413及背侧411。另外，已接近于半导体层401的背侧411沉积牺牲层479。
[0046]图4B图解说明将沟槽蚀刻到牺牲层479及半导体层401中。可经由湿式蚀刻过程或干式蚀刻过程达成沟槽的蚀刻。所属领域的技术人员将认识到，两种类型的蚀刻具有其自身的相异优点/缺点。因此，取决于所要蚀刻速度、特征纵横比及/或蚀刻各向异性，可期望湿式或干式蚀刻。另外，应注意，沟槽可形成其它形状，不仅是所描绘的矩形形状。
[0047]图4C展示通过在沟槽中沉积所述多个隔离结构403而在半导体层401的背 侧411中形成多个隔离结构403。个别隔离结构403安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。隔离结构403延伸到半导体层401的背侧411中第一深度且延伸出半导体层401的背侧411第一长度。
[0048]在一个实例中，形成所述多个隔离结构403可涉及热蒸镀、化学汽相沉积、原子层沉积或分子束外延。用于形成所述多个隔离结构403的材料可包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员将认识到，这些材料及未详述的其它材料的组合可用于形成所述多个隔离结构403。
[0049]在沉积之后，牺牲层479的表面可经历化学机械抛光以移除过剩材料且使所述多个隔离结构403的顶部与牺牲层479的顶部齐平，如图4C中所图解说明。
[0050]图4D展示牺牲层479的移除。如果牺牲层479为例如氧化物或类似物的无机材料，那么可经由蚀刻牺牲层479而完成此。然而，在另一实例中，如果牺牲层479为有机材料，那么可用溶剂移除牺牲层479。
[0051]图4E图解说明将抗反射涂层405沉积在半导体层401上。在所描绘的实例中，在形成所述多个隔离结构403之后沉积抗反射涂层405。然而，在不同实例中，可在形成所述多个隔离结构403之前沉积抗反射涂层405。
[0052]在图4F中，在所述多个隔离结构403与所述多个滤光器之间形成夹层407，且夹层407经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。在所描绘的实例中，达成光的引导，因为夹层407具有沿朝向半导体层401的方向增加的宽度。因此，撞击夹层407的光经反射到半导体层401的背侧411中且经反射到所述多个光电二极管中的个别光电二极管中。然而，相关技术领域的技术人员将认识到，其它几何形状的夹层可用于达成相同或类似结果。
[0053]图4G展示形成接近于半导体层401的背侧411安置的多个滤光器。所述多个隔离结构403安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。在一个实例中，所述多个滤光器包含绿色滤光器431、红色滤光器433及蓝色滤光器435。然而，在不同或相同实例中，所述多个滤光器还可包含透明滤光器、红外线滤光器或类似物。
[0054]尽管未描绘，但在一个实例中，可接近于半导体层401放置光屏蔽层(例如图1B的光屏蔽层121)，使得光屏蔽层防止入射于图像传感器上的光到达下伏逻辑电路。在一个实例中，光屏蔽层包含金属且在形成所述多个滤光器之前或之后经沉积。
[0055]图4H描绘形成接近于所述多个滤光器安置的微透镜层449，使得所述多个滤光器安置于半导体层401与微透镜层449之间。微透镜层449可由图案化于所述多个滤光器的表面上的光敏聚合物制作。一旦矩形聚合物块图案化于所述多个滤光器的表面上，所述块便可熔化(或回流)以形成微透镜的圆顶状结构特性。
[0056]包含发明摘要中所描述的内容的本发明的所图解说明实例的以上说明并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的精确形式。虽然出于说明性目的而在本文中描述本发明的具体实例，但如相关技术领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。
[0057]可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的具体实例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述所附权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。
【主权项】
1.一种图像传感器，所述图像传感器包括: 半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及背侧； 多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度； 多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间；及 抗反射涂层，其安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述抗反射涂层安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个隔离结构包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间的夹层，其中所述夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述夹层具有沿朝向所述半导体层的方向增加的宽度。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个滤光器包含红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、透明滤光器或红外线滤光器中的至少一者。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括接近于所述多个滤光器安置的微透镜层，其中所述多个滤光器安置于所述半导体层与所述微透镜层之间。8.一种成像系统，所述成像系统包括: 半导体层，其包含多个光电二极管，其中所述多个光电二极管布置成阵列，且其中所述半导体层具有前侧及背侧； 多个隔离结构，其安置于所述半导体层的所述背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度；及 多个滤光器，其接近于所述半导体层的所述背侧安置，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。9.根据权利要求8所述的成像系统，其进一步包括安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间的抗反射涂层。10.根据权利要求8所述的成像系统，其进一步包括控制电路及读出电路，其中所述控制电路经耦合以控制所述多个光电二极管的操作且所述读出电路经耦合以从所述多个光电二极管读出图像电荷。11.根据权利要求10所述的成像系统，其进一步包括耦合到所述读出电路以操纵从所述多个光电二极管读出的所述图像电荷的功能逻辑。12.根据权利要求10所述的成像系统，其进一步包括经安置以防止入射于所述成像系统上的光子到达所述控制电路及读出电路的一或多个光屏蔽层。13.一种图像传感器制作的方法，所述方法包括: 在半导体层中形成多个光电二极管，其中所述半导体层具有前侧及背侧； 在所述半导体层的所述背侧中形成多个隔离结构；其中所述多个隔离结构中的个别隔离结构安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间，且其中所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度； 将抗反射涂层沉积在所述半导体层上； 形成接近于所述半导体层的所述背侧安置的多个滤光器，其中所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述半导体层的所述背侧中形成所述多个隔离结构包含: 沉积接近于所述半导体层的所述背侧安置的牺牲层； 将沟槽蚀刻到所述牺牲层及所述半导体层中； 在所述沟槽中沉积所述多个隔离结构；及 移除所述牺牲层。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个隔离结构包含金属、金属氧化物、半导体、半导体氧化物、半导体氮化物或半导体氮氧化物中的至少一者。16.根据权利要求13所述的方法，其中在形成所述多个隔离结构之前沉积所述抗反射涂层。17.根据权利要求13所述的方法，其中在形成所述多个隔离结构之后沉积所述抗反射涂层。18.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括形成安置于所述多个隔离结构与所述多个滤光器之间的夹层，其中所述夹层经定形以将光引导到所述多个光电二极管中。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述夹层具有沿朝向所述半导体层的方向增加的宽度。20.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括形成接近于所述多个滤光器安置的微透镜层，其中所述多个滤光器安置于所述半导体层与所述微透镜层之间。21.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括沉积接近于所述半导体层安置的光屏蔽层，其中所述光屏蔽层防止入射于所述图像传感器上的光到达逻辑电路。
【专利摘要】本发明涉及图像传感器、成像系统及图像传感器制作的方法。图像传感器包含具有多个光电二极管的半导体层。多个隔离结构安置于所述半导体层的背侧中在所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。所述多个隔离结构延伸到所述半导体层的所述背侧中第一深度且延伸出所述半导体层的所述背侧第一长度。接近于所述半导体层的所述背侧安置多个滤光器，使得所述多个隔离结构安置于所述多个滤光器中的个别滤光器之间。抗反射涂层还安置于所述半导体层与所述多个滤光器之间。
【IPC分类】H01L27/146, H01L21/77
【公开号】CN105489623
【申请号】CN201510642667
【发明人】郑伟, 刘家颖, 艾群詠, 杨武璋, 熊志伟, 陆震伟
【申请人】全视科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】US20160099266
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