專利名稱：背側(cè)照明成像傳感器中的側(cè)向光屏蔽物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及成像傳感器，且特定來說(但不排除其它)涉及背側(cè)照明(“BSI”)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)成像傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，許多半導(dǎo)體成像傳感器是前側(cè)照明的。即，這些傳感器包含制造在半導(dǎo)體晶片的前側(cè)上的成像陣列，其中在成像陣列處從同一前側(cè)接收傳入光。前側(cè)照明成像傳感器具有若干缺點(diǎn)，例如有限的填充因子。BSI成像傳感器是前側(cè)照明成像傳感器的替代。BSI成像傳感器包含制造在半導(dǎo)體晶片的前表面上的成像陣列，但經(jīng)由晶片的背表面接收傳入光。可通過將裝置晶片結(jié)合到載體晶片隨后使裝置晶片變薄來形成BSI成像傳感器。為允許從背側(cè)檢測(cè)外部傳入光，裝置晶片制造得極薄。舉例來說，一些BSI成像傳感器中的最終裝置晶片厚度僅為幾微米。并非外部傳入光的光可在裝置晶片的硅襯底內(nèi)通過外圍電路元件發(fā)射。此內(nèi)部產(chǎn)生的光可光學(xué)穿隧且在裝置晶片的硅襯底內(nèi)在側(cè)向行進(jìn)以到達(dá)成像陣列。此側(cè)向光傳播可產(chǎn)生不合需要的信號(hào)，且干擾BSI成像傳感器的正常操作。硅襯底相對(duì)薄可促成側(cè)向光傳播。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種背側(cè)照明圖像傳感器，所述背側(cè)照明圖像傳感器包括具有前側(cè)表面和背側(cè)表面的半導(dǎo)體層，所述 半導(dǎo)體層包含:安置在所述半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)中的像素陣列的光感測(cè)元件，其中所述像素陣列經(jīng)定位以經(jīng)由所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面接收外部傳入光；以及發(fā)光元件，其安置在所述半導(dǎo)體層的在所述傳感器陣列區(qū)外部的外圍電路區(qū)中，其中所述外圍電路區(qū)包含促進(jìn)所述光感測(cè)元件的操作的電路元件；所述背側(cè)照明圖像傳感器還包括溝槽，其安置在所述半導(dǎo)體層中在所述光感測(cè)元件與所述發(fā)光元件之間，所述溝槽經(jīng)定位以阻礙所述發(fā)光元件與所述光感測(cè)元件之間的光路，其中所述光路在所述背側(cè)照明圖像傳感器內(nèi)部。本發(fā)明還提供一種制造背側(cè)照明圖像傳感器的方法，所述方法包括:提供所述背側(cè)照明圖像傳感器的具有前側(cè)表面和背側(cè)表面的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包含光感測(cè)元件以及所述半導(dǎo)體層的含有發(fā)光元件且不含有所述光感測(cè)元件的外圍電路區(qū)，其中所述外圍電路區(qū)在所述半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)外部；形成穿透所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面的溝槽，所述溝槽經(jīng)定位以防止所述發(fā)光元件發(fā)射的光到達(dá)所述光感測(cè)元件；以及在所述溝槽下方形成抗反射涂層。


參看以下圖式描述本發(fā)明的非限制性且非詳盡的實(shí)施例，其中除非另外指定，否則貫穿各個(gè)圖式中相同參考數(shù)字指代相同零件。
圖1是說明光在半導(dǎo)體層中在側(cè)向傳播的BSI成像傳感器的橫截面圖。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含溝槽的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的橫截面圖。圖3A和3B是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含經(jīng)填充溝槽的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的橫截面圖。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例與BSI成像傳感器的結(jié)構(gòu)交互的光路的圖。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的頂視圖。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于制造BSI成像傳感器的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本文描述用于制造包含側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的設(shè)備和方法的實(shí)施例。在以下描述中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的徹底理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文描述的技術(shù)可在沒有所述特定細(xì)節(jié)的一者或一者以上的情況下實(shí)踐或利用其它方法、組件、材料等實(shí)踐。在其它例子中，未展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免混淆特定方面。貫穿本說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的參考意味著，結(jié)合所述實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿本說明書中短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”在各處的出現(xiàn)不一定全部指代同一實(shí)施例。此外，所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適宜的方式組合在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中。圖1是說明光在半導(dǎo)體或硅(“Si”)層120中在側(cè)向傳播的BSI成像傳感器100的橫截面圖。BSI成像傳感器100包含金屬堆疊110 (或者稱為金屬-電介質(zhì)堆疊，因?yàn)槠湓陔娊橘|(zhì)襯底內(nèi)部含有金屬結(jié)構(gòu))、Si層120、背側(cè)抗反射涂層(“BARC”)層130和光屏蔽層140。Si層120包含含有感測(cè)光的若干光感測(cè)元件124的傳感器陣列區(qū)121，以及含有發(fā)光元件123的外圍電路區(qū)122。為允許光感測(cè)元件124從背側(cè)(如圖1所示)檢測(cè)傳入光150，Si層120制造得相對(duì)薄，例如幾微米(IOym或更薄)。如圖1所示，BARC層130沉積在相對(duì)薄的Si層120上。BARC層130減少傳入光150的反射，借此提供傳入光150到傳感器陣列區(qū)121中的相對(duì)高程度的耦合。在BSI成像傳感器的一些實(shí)例(圖1未圖示)中，術(shù)語BARC層也用于包含BARC層130與Si層120之間的額外緩沖層。緩沖層提供BARC層130與Si層120之間的緩沖。其可包含例如氧化硅或氮化硅等材料。此多層結(jié)構(gòu)也可統(tǒng)稱為電介質(zhì)層。在本發(fā)明中，術(shù)語BARC層選擇為等效于電介質(zhì)層。圖1中還展示光屏蔽層140，其可覆蓋Si層120的若干區(qū)域使其不受傳入光150照射。首先，其覆蓋安置在Si層120中的黑電平參考像素(圖1未圖示)。黑電平參考像素是不接收傳入光150的傳感器像素，且為BSI成像傳感器100提供黑電平參考。黑電平參考像素可安置在外圍電路區(qū)122中。第二，光屏蔽層140可覆蓋外圍電路區(qū)122。通過覆蓋外圍電路區(qū)122，光屏蔽層140減少或防止傳入光150干擾外圍電路操作。例如外圍電路區(qū)122內(nèi)的發(fā)光元件123等特定元件可發(fā)光。發(fā)光元件123可通過各種機(jī)制(例如，經(jīng)由偏置P-η結(jié)的電 致發(fā)光)發(fā)光，且產(chǎn)生具有在紅外(“IR”)或近IR( “NIR”)光譜中的波長(zhǎng)的光。舉例來說，發(fā)光元件123可為發(fā)射包含近似1.1 μπι的波長(zhǎng)的光的金屬氧化物半導(dǎo)體(“MOS”)隧道二極管。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光元件123可為具有離子植入物引發(fā)的位錯(cuò)的前向偏置二極管，從而發(fā)射包含近似1.5 μ m的波長(zhǎng)的光。發(fā)光元件123發(fā)射的光可在側(cè)向行進(jìn)穿過Si層120且到達(dá)光感測(cè)元件124，借此產(chǎn)生不合需要的信號(hào)。認(rèn)為若干因素會(huì)促成此現(xiàn)象。首先，IR和NIR光具有接近Si帶隙的波長(zhǎng)，因此允許光在例如51、5102和SiNx (氮化硅)等介質(zhì)中行進(jìn)相對(duì)長(zhǎng)的距離。光路160可代表IR或NIR光從發(fā)光元件123行進(jìn)到光感測(cè)元件124。IR和NIR光可在上文提及的介質(zhì)中傳播達(dá)幾百微米。第二，光可歸因于全內(nèi)反射(“TIR”)現(xiàn)象在Si層120內(nèi)以相對(duì)少的能量損失傳播。BARC層130包含例如SiO2和SiNx等材料。Si的折射率與SiO2和SiNx的折射率(例如，分別為1.5和2)相比相對(duì)高(例如，3.54)。因此，如果BARC層130包含SiO2，那么Si層 120 內(nèi) TIR 的臨界角 Θ 可為 arcsin(l.5/3.54)=25.1°。如果 BARC 層 130 包含 SiNx，那么Si層120內(nèi)TIR的臨界角Θ可為arcsin(2/3.54)=34.4。。第三,光屏蔽層140可由金屬構(gòu)成,其在反射光方面相對(duì)有效,借此將光(由發(fā)光元件123發(fā)射)限制在Si層120內(nèi)。第四，隨著上文提及的光傳播經(jīng)過Si層120，其可產(chǎn)生電荷載流子，所述電荷載流子可擴(kuò)散到傳感器陣列區(qū)121中?？傊缟衔奶峒暗囊蛩氐纫粋€(gè)或若干因素及其組合可致使發(fā)光元件123發(fā)射的IR和NIR光沿著光路160傳播，且到達(dá)傳感器陣列區(qū)121。因此，如果發(fā)光元件123相對(duì)接近傳感器陣列區(qū)121，那么其可能會(huì)產(chǎn)生不合需要的信號(hào)且干擾BSI成像傳感器100的性倉泛。本文揭示定位在Si層120中`以阻礙發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路的側(cè)向光屏蔽物結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含溝槽211的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器200的橫截面圖。BSI成像傳感器200包含金屬堆疊110、Si層120、BARC層130和光屏蔽層140。Si層120包含含有感測(cè)光的若干光感測(cè)元件124的傳感器陣列區(qū)121，以及含有發(fā)光元件123的外圍電路區(qū)122。Si層120可包含襯底層和外延層。當(dāng)從BSI成像傳感器200的頂部觀察時(shí)，外圍電路區(qū)122可圍繞或大體圍繞傳感器陣列區(qū)121?；蛘?，外圍電路區(qū)122可在三側(cè)與傳感器陣列區(qū)121相接。外圍電路區(qū)122含有促進(jìn)從光感測(cè)元件124獲取圖像電荷的電路元件。發(fā)光元件123可為促進(jìn)從光感測(cè)元件124獲取圖像電荷的電路元件中的一者。溝槽211可經(jīng)定位使得其實(shí)質(zhì)上阻礙發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路。在所說明的實(shí)施例中，溝槽211安置在Si層120中，且實(shí)質(zhì)上穿透Si層120。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽211不完全穿透Si層120。溝槽211可位于外圍電路區(qū)122中(如圖2所示)或位于傳感器陣列區(qū)121中或含有黑電平參考像素的區(qū)中(未圖示)。在所說明的實(shí)施例中，BARC層130安置在溝槽211中(遵循溝槽211的輪廓)以及溝槽211的側(cè)壁上。由于BARC層130遵循溝槽211的輪廓(在所說明的實(shí)施例中形成倒“V”形狀)，所以溝槽211不會(huì)由BARC層130完全填充。在一個(gè)實(shí)施例中，BARC層130不完全填充溝槽211。在所說明的實(shí)施例中，光屏蔽層140安置在溝槽211中(但不接觸Si層120)，從而填充溝槽211，其中BARC層130不完全填充溝槽211。在所說明的實(shí)施例中，BARC層130是安置在Si層120中的倒“V”形狀，且光屏蔽層140是安置在BARC層130的倒“V”形狀中的倒“V”形狀。在所說明的實(shí)施例中，Si層120中的溝槽211大體為等腰梯形的形狀，然而溝槽211可為其它形狀。溝槽211、BARC層130與光屏蔽層140的組合可稱為側(cè)向光屏蔽物，因?yàn)槠鋵?shí)質(zhì)上阻擋了發(fā)光元件123發(fā)射的光路260中的光。本文揭示用以制造BSI成像傳感器200的方法的實(shí)例。在一個(gè)實(shí)施例中，首先在Si層120中形成溝槽211，隨后沉積BARC層130和光屏蔽層140。在一個(gè)實(shí)施例中，在沉積BARC層130和光屏蔽層140之后，在Si層120中形成溝槽211。但在另一實(shí)施例中，在沉積BARC層130和光屏蔽層140之后形成溝槽211之后，可用增強(qiáng)溝槽211阻擋發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路的功能的物質(zhì)填充溝槽211。用于填充溝槽211的物質(zhì)的實(shí)例可為光學(xué)不透明材料(例如，金屬)。圖3A和3B是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含經(jīng)填充溝槽的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的橫截面圖。BSI成像傳感器300A和300B包含金屬堆疊110、Si層120、BARC層130和光屏蔽層140。Si層120包含含有感測(cè)光的若干光感測(cè)元件124的傳感器陣列區(qū)121，以及含有發(fā)光元件123的外圍電路區(qū)122。溝槽311安置在BSI成像傳感器300A和300B的Si層120中。溝槽311可穿透Si層120。溝槽311可經(jīng)定位使得其實(shí)質(zhì)上阻礙發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路。溝槽311還可位于傳感器陣列區(qū)121中，或Si層120的含有黑電平參考像素的區(qū)中(未圖示)。溝槽311含有填充元件312。填充元件312可從Si層120的背側(cè)表面向Si層120的前側(cè)表面填充溝槽311。填充元件312可為例如透明電介質(zhì)等光學(xué)透明材料。在一個(gè)實(shí)施例中，填充元件312為氧化物。在一個(gè)實(shí)施例中，填充元件312為光學(xué)不透明的。溝槽311與填充元件312的組合可稱為側(cè)向光屏蔽物，因?yàn)槠淇勺璧K發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路。在圖3A中，將BARC層130說明為安置在傳感器陣列區(qū)121和外圍電路區(qū)122兩者下方。光屏蔽層140在圖3A·中說明為安置在外圍電路區(qū)122下方以及安置在BARC層130下方。在圖3B中，將BARC層130說明為安置在傳感器陣列區(qū)121下方，但不安置在外圍電路區(qū)122下方。光屏蔽層140在圖3B中說明為安置在外圍電路區(qū)122下方，但不安置在傳感器陣列區(qū)121下方。在所說明的實(shí)施例(圖3B)中，光屏蔽層140接觸填充元件312和Si層120。光屏蔽層140可反射發(fā)光兀件123發(fā)射的光。被光屏蔽層140反射的光可朝向側(cè)向光屏蔽物行進(jìn)且被側(cè)向光屏蔽物反射，借此將傳感器陣列區(qū)121屏蔽以免遭發(fā)光元件123發(fā)射的光照射。圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例與BSI成像傳感器300A或300B的結(jié)構(gòu)交互的光路的圖。溝槽界面313是填充元件312在溝槽311的邊緣上接觸Si層120之處。當(dāng)填充兀件312為光學(xué)透明材料時(shí),溝槽311可以一方式傾斜使得發(fā)光兀件123發(fā)射的光在溝槽界面313處實(shí)現(xiàn)TIR。溝槽311可能會(huì)要求很大程度傾斜的側(cè)壁使得在溝槽界面313處發(fā)生TIR。圖4說明溝槽界面313的傾斜度如何影響溝槽界面313處的TIR。光以角度Θ從Si層120與BARC層130(在圖3A中)或光屏蔽層140(在圖3B中)之間的界面314反射出去，且以角度α撞擊溝槽界面313。溝槽傾斜角β可確定為β=180° _(θ+α)。如果Si層120包括具有3.54的折射率的第一材料，BARC層130包括具有3.26的折射率的第二材料，且填充元件312包括具有2.89的折射率的第三材料，那么在界面314處，臨界角Θ將為arcsin(3.26/3.54)=67.1 °。在溝槽界面313處，臨界角α將為arcsin(2.89/3.54) =54.7°。因此，溝槽傾斜角 β 可為 180。-(67.1 ° +54.7° )=58.2。。溝槽311可在前側(cè)處理或背側(cè)處理期間形成。溝槽311的側(cè)壁傾斜度可為正或負(fù)的。盡管圖4說明了 BSI成像傳感器300Α或300Β的結(jié)構(gòu)，但上文揭示的原理可應(yīng)用于BSI成像傳感器200。本文揭示用以制造BSI成像傳感器300Α或300Β的方法的實(shí)例。溝槽311形成在Si層120中且用填充元件312填充。溝槽311可用增強(qiáng)其阻擋發(fā)光元件123與光感測(cè)元件124之間的光路的功能的填充元件312填充。在一個(gè)實(shí)施例(如圖3Α中說明)中，BARC層130沉積到Si層120上，隨后將光屏蔽層140沉積到BARC層130上，在外圍電路區(qū)122下方。在一個(gè)實(shí)施例(如圖3Β中說明)中，BARC層130可僅沉積到Si層120的含有傳感器陣列區(qū)121的部分上，且光屏蔽層140僅沉積到Si層120的含有外圍電路區(qū)122的部分上。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的側(cè)向光屏蔽物的BSI成像傳感器的頂視圖。BSI成像傳感器包含在芯片500中。芯片500包含光感測(cè)陣列510、黑電平參考像素520、側(cè)向光屏蔽物530和外圍電路區(qū)540。側(cè)向光屏蔽物530的實(shí)例在圖2中可見，其中BARC層130安置在溝槽211中。側(cè)向光屏蔽物530的另一實(shí)例在圖3Α和3Β中可見，其中填充元件312安置在溝槽311中。在所說明的實(shí)施例中，側(cè)向光屏蔽物530大體上封圍光感測(cè)陣列510和黑電平參考像素520，因此使光感測(cè)元件(例如，光感測(cè)元件124)與發(fā)光元件(例如，發(fā)光元件123)在側(cè)向分離。側(cè)向光屏蔽物530可形成矩形形狀的封圍體，如圖5所示。其它實(shí)例包含例如三角形、梯形、多邊形、圓形、橢圓形等其它幾何形狀封圍體(未圖示)。側(cè)向光屏蔽物530可僅部分封圍光感測(cè)陣列510 (例如，安置在光感測(cè)陣列510的三側(cè)上)。在圖5中，當(dāng)從頂部觀察時(shí)，側(cè)向光屏蔽物530具有約20 μ m的寬度。其它寬度也是可能的，但圖5中未圖示。同樣在圖5中，當(dāng)從頂部觀察時(shí)，側(cè)向光屏蔽物530定位成距光感測(cè)陣列510和黑電平參考像素520約100 μπι。其它距離也是可能的，但圖5中未圖示。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于制造BSI成像傳感器的方法的流程圖。工藝塊中的一些或全部在工藝600中出現(xiàn)的次序不應(yīng)認(rèn)為具有限制性。而是，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在了解了本發(fā)明之后將理解，所述工藝塊中的一些可以未說明的多種次序執(zhí)行，或甚至并行執(zhí)行。工藝600是如何制造BSI成像傳感器的一個(gè)實(shí)例。在工藝塊605中，提供具有前表面和背側(cè)表面的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層(例如，Si層120)包含光感測(cè)元件，以及含有發(fā)光元件但不含有光感 測(cè)元件的外圍電路區(qū)。外圍電路區(qū)可大體圍繞半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)。外圍電路區(qū)可不含有任何光感測(cè)元件，因?yàn)楣馄帘螌?例如，光屏蔽層140)可防止光感測(cè)元件接收光。在工藝塊610中，形成穿透半導(dǎo)體層的背側(cè)表面的溝槽。所述溝槽經(jīng)定位以防止發(fā)光元件發(fā)射的光到達(dá)光感測(cè)元件。溝槽可通過已知蝕刻工藝形成，例如濕式蝕刻、干式蝕刻、等離子體蝕刻等。在工藝塊615中，在溝槽下方形成抗反射涂層(例如，BARC130)?？稍诳狗瓷渫繉酉路交蚋浇纬晒馄帘螌?例如，光屏蔽層140)。本發(fā)明的所說明的實(shí)施例的以上描述(包含說明書摘要中描述的內(nèi)容)不希望為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限于所揭示的精確形式。雖然本文出于說明性目的描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)例，但如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明范圍內(nèi)的各種修改是可能的。
可鑒于以上詳細(xì)描述對(duì)本發(fā)明作出這些修改。所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)解釋為將本發(fā)明限于說明書中揭示的特定實(shí)施例。事實(shí)上，本發(fā)明的范圍應(yīng)完全由所附權(quán)利要求書確定，應(yīng)依據(jù)已確立的 權(quán)利要求解釋條款來解釋所附權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種背側(cè)照明圖像傳感器，其包括: 半導(dǎo)體層，其具有前側(cè)表面和背側(cè)表面，所述半導(dǎo)體層包含: 安置在所述半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)中的像素陣列的光感測(cè)元件，其中所述像素陣列經(jīng)定位以經(jīng)由所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面接收外部傳入光；以及 發(fā)光元件，其安置在所述半導(dǎo)體層的在所述傳感器陣列區(qū)外部的外圍電路區(qū)中，其中所述外圍電路區(qū)包含促進(jìn)所述光感測(cè)元件的操作的電路元件；以及 溝槽，其安置在所述半導(dǎo)體層中在所述光感測(cè)元件與所述發(fā)光元件之間，所述溝槽經(jīng)定位以阻礙所述發(fā)光元件與所述光感測(cè)元件之間的光路，其中所述光路在所述背側(cè)照明圖像傳感器內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 抗反射涂層，其安置在所述溝槽中以及所述溝槽的側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 光屏蔽層，其安置在所述抗反射涂層上以及所述溝槽中，其中所述光屏蔽層包含第一表面和第二表面，所述第一表面接觸所述抗反射涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述抗反射涂層的第一折射率小于所述半導(dǎo)體層的第二折射率，這促進(jìn)光在所述光路中的全內(nèi)反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述溝槽安置在所述半導(dǎo)體層的所述外圍電路區(qū)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述半導(dǎo)體層的材料允許所述外部傳入光經(jīng)由所述背側(cè)表面進(jìn)入所述半導(dǎo)體層且到達(dá)所述光感測(cè)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述溝槽實(shí)質(zhì)上穿透所述半導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 安置在所述溝槽中的實(shí)質(zhì)上光學(xué)不透明的元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 安置在所述溝槽中的透明電介質(zhì)元件，其中所述溝槽的側(cè)壁和所述透明電介質(zhì)元件形成了反射所述光路中的光的溝槽界面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述透明電介質(zhì)元件從所述半導(dǎo)體層的所述前側(cè)表面向所述背側(cè)表面實(shí)質(zhì)上填充了所述溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 光屏蔽層，其安置在所述外圍電路區(qū)下方，其中所述光屏蔽層接觸安置在所述溝槽中的所述透明電介質(zhì)元件且接觸所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面，且其中所述光屏蔽層為反射的且反射所述光路中的光；以及 抗反射涂層，其安置在所述半導(dǎo)體層的所述傳感器陣列區(qū)下方且接觸所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面 。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述透明電介質(zhì)元件的第三折射率小于所述半導(dǎo)體層的第二折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述透明電介質(zhì)元件為氧化物。
14..根據(jù)權(quán)利要求9所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述溝槽的所述側(cè)壁以一傾斜度成角度使得增加所述光路中被所述溝槽界面反射的光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述溝槽大體圍繞所述半導(dǎo)體層的所述傳感器陣列區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其中所述溝槽還大體圍繞所述背側(cè)照明圖像傳感器的黑電平參考像素。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背側(cè)照明圖像傳感器，其進(jìn)一步包括: 金屬堆疊層，其安置在所述溝槽上方且接觸所述半導(dǎo)體層的所述前側(cè)表面。
18.—種制造背側(cè)照明圖像傳感器的方法，所述方法包括: 提供所述背側(cè)照明圖像傳感器的具有前側(cè)表面和背側(cè)表面的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包含光感測(cè)元件以及所述半導(dǎo)體層的含有發(fā)光元件且不含有所述光感測(cè)元件的外圍電路區(qū)，其中所述外圍電路區(qū)在所述半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)外部； 形成穿透所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面的溝槽，所述溝槽經(jīng)定位以防止所述發(fā)光元件發(fā)射的光到達(dá)所述光感測(cè)元件；以及 在所述溝槽下方形成抗反射涂層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將光屏蔽層形成到所述抗反射涂層上在所述半導(dǎo)體層的所述外圍電路區(qū)下方，其中所述抗反射涂層安置在所述溝槽中以及所述溝槽的側(cè)壁上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在所述溝槽中形成透明電介質(zhì)元件，其中所述溝槽的側(cè)壁和所述透明電介質(zhì)元件形成了反射所述發(fā)光元件與所述光感測(cè)元件之間的光路中的光的溝槽界面。
全文摘要
本申請(qǐng)案涉及背側(cè)照明成像傳感器中的側(cè)向光屏蔽物。一種背側(cè)照明圖像傳感器包含半導(dǎo)體層和安置在所述半導(dǎo)體層中的溝槽。所述半導(dǎo)體層具有前側(cè)表面和背側(cè)表面。所述半導(dǎo)體層包含安置在所述半導(dǎo)體層的傳感器陣列區(qū)中的像素陣列的光感測(cè)元件。所述像素陣列經(jīng)定位以經(jīng)由所述半導(dǎo)體層的所述背側(cè)表面接收外部傳入光。所述半導(dǎo)體層還包含發(fā)光元件，其安置在所述半導(dǎo)體層的在所述傳感器陣列區(qū)外部的外圍電路區(qū)中。所述溝槽安置在所述半導(dǎo)體層中在所述光感測(cè)元件與所述發(fā)光元件之間。所述溝槽經(jīng)定位以當(dāng)所述發(fā)光元件與所述光感測(cè)元件之間的光路在所述半導(dǎo)體層內(nèi)部時(shí)阻礙所述光路。
文檔編號(hào)H01L27/146GK103247647SQ20131004912
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者毛杜立, 戴幸志, 文森特·瓦乃茲艾, 錢胤, 陳剛, 霍華德·E·羅茲 申請(qǐng)人:全視科技有限公司