背照式彩色影像傳感器及其制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]用于增進(jìn)數(shù)字相機(jī)性能的需求正在不斷增加。消費(fèi)者希望捕捉具有高分辨率和高敏感度的照片和視頻。改進(jìn)的空間分辨率系可通過減少個(gè)別的影像傳感器像素的尺寸來實(shí)現(xiàn)，使得更大數(shù)量的像素可以被安置在相同的影像傳感器面積。然而，像素尺寸的減小通常會(huì)降低由每個(gè)像素收集的光，從而導(dǎo)致光敏感度的降低。在光線不足的情況下，下降的感亮度對(duì)相機(jī)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，例如夜間攝影，和在拍攝具有快速移動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，如體育賽事的場(chǎng)景。一種在一般現(xiàn)有的數(shù)字單眼相機(jī)實(shí)現(xiàn)解決這個(gè)問題的方法，系提供一具有顯著更大面積的影像傳感器。這允許插入更大數(shù)目的像素不降低單個(gè)像素的面積。不幸的是，這樣的傳感器系與更高的成本有關(guān)，包括對(duì)于該影像傳感器本身和為了適當(dāng)?shù)挠诚褚粓?chǎng)景到放大的傳感器的成像物鏡，這就排除了在許多應(yīng)用中的使用。
[0002]背照式影像傳感器提供一替代的解決方案。在傳統(tǒng)的前照式影像傳感器中光入射到一個(gè)像素在到達(dá)感光組件之前必須穿過電性連接的層。這系與光的損失相關(guān)。背照式影像傳感器系定向的，從入射的光的角度來看，使得電性連接的層設(shè)置于感光組件的下方。因此，入射光可在沒有受到電性連接影響下到達(dá)該感光組件，這會(huì)導(dǎo)致更大的光收集效率，并且因此，提高了敏感度。
[0003]彩色圖像擷取系藉由在影像傳感器像素?cái)?shù)組的頂部配置一濾光片所提供。不同的像素系有不同的色彩涂層，其中每一類型的色彩涂層發(fā)送一種特定的顏色。例如，在一個(gè)拜耳型的彩色影像傳感器，該彩色濾光片包括三種不同類型的顏色涂料，R，G和B，分別配置為紅，綠，和藍(lán)色光的傳輸。彩色像素，提供色彩數(shù)據(jù)，系可通過組合一個(gè)有紅色涂層的像素，兩個(gè)有綠色涂層的像素，和一個(gè)有藍(lán)色涂層的像素在一起而形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一實(shí)施例中，一種用于制造一背照式彩色影像傳感器的方法包括(a)修改一影像傳感器芯片的前側(cè)，具有像素?cái)?shù)組，以產(chǎn)生電性連接到該像素?cái)?shù)組，其中該電性連接從前側(cè)沿深度方向延伸進(jìn)入影像傳感器芯片內(nèi)，和(b)修改該影像傳感器芯片的背側(cè)，以暴露該電性連接。
【附圖說明】
[0005]圖1根據(jù)一實(shí)施例說明一背照式影像傳感器的像素。
[0006]圖2A和2B根據(jù)一實(shí)施例，分別在俯視圖和側(cè)剖視圖說明一背照式的彩色影像傳感器。
[0007]圖3根據(jù)一實(shí)施例說明一影像傳感器芯片包括一復(fù)數(shù)的背照式彩色影像傳感器。
[0008]圖4根據(jù)一實(shí)施例說明一用于制造一包括復(fù)數(shù)個(gè)背照式彩色影像傳感器的影像傳感器芯片之方法，其中，該方法選擇性地包括制造復(fù)數(shù)個(gè)背照式彩色影像傳感器。
[0009]圖5根據(jù)一實(shí)施例說明圖4方法的特定步驟。
[0010]圖6根據(jù)一實(shí)施例說明一用于修改影像傳感器芯片的前測(cè)之方法，以執(zhí)行圖4方法的一部分。
[0011 ] 圖7根據(jù)一實(shí)施例說明圖4方法的特定步驟。
[0012]圖8根據(jù)一實(shí)施例系為一圖解說明一用于施加一彩色濾光片到一影像傳感器芯片的方法，其系可在圖4的方法中被使用。
[0013]圖9根據(jù)一實(shí)施例說明一用于修改影像傳感器芯片的背側(cè)之方法，以執(zhí)行圖4方法的一部分。其中一彩色濾光片系在暴露電性連接之前被施加到該影像傳感器芯片的背面。
[0014]圖10根據(jù)一實(shí)施例說明圖9方法的步驟。
[0015]圖11根據(jù)一實(shí)施例說明使用圖4，6，和9的方法制造的背照式影像傳感器的像素。
[0016]圖12根據(jù)一實(shí)施例說明一方法用于修改影像傳感器芯片的背側(cè)，以執(zhí)行圖4方法的一部分。其中一彩色濾光片系在暴露電性連接之后被施加到該影像傳感器芯片的背面。
[0017]圖13根據(jù)一實(shí)施例說明圖12方法的步驟。
[0018]圖14根據(jù)一實(shí)施例說明使用圖4，6，12的方法制造的背照式影像傳感器的像素。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1說明一示范性背照式(BSI)像素100，它描述在一背照式彩色影像傳感器內(nèi)的單獨(dú)像素。背照式像素100具有一背側(cè)110和一前側(cè)120。背照式像素100包括一位于一光電二極管層130的光電二極管131，位于像素?cái)?shù)組電路層140的金屬互連141，和一彩色濾光片150。在一背照式彩色影像傳感器中，光電二極管層130，像素?cái)?shù)組電路層140和彩色濾光片150跨越一背照式像素100的數(shù)組的延伸。金屬互連141系為電子電路的一部分用以讀出由光電二極管100的數(shù)組所產(chǎn)生的電子信號(hào)。為了清楚地說明，在圖1中不是所有的金屬互連141都有標(biāo)記。不脫離本發(fā)明的范圍，背照式像素100可以包括比圖1所示更少或更多的金屬互連141，和/或不同布置的金屬互連141。背照式像素100包括一彩色濾光片150用于選擇入射在背側(cè)110上光照160之一期望光譜的部分，例如紅色，綠色，或藍(lán)色光。選擇性的，背照式像素100還包括在圖1中未示出的一附加層，位于光電二極管層130和彩色濾光片150之間，用于改變光照160。該可選層可以包括不透明組件用于防止光照160入射到一背照式像素100而不會(huì)到達(dá)一相鄰背照式像素100的一光電二極管131，和/或包括一抗反射涂層。像素?cái)?shù)組電路層140系可被結(jié)合到一載體基板145。
[0020]光電二極管層130系位于背側(cè)110和像素?cái)?shù)組電路層140之間，以使得入射在背照式像素100上之光照160可不需要穿過像素?cái)?shù)組電路層140到達(dá)光電二極管131。因此，背照式像素100具有一不受金屬互連141影響的光接收錐體170。一個(gè)假想的前側(cè)光接受錐體180說明了一相應(yīng)通過前側(cè)120接收光照之前照式影像傳感器的光接受錐體。由于金屬互連141的存在，假想的前側(cè)光接受錐體180系顯著小于光接受錐體170。因此，背照式像素100系比相應(yīng)之假想的前照式像素更有感旋光性。
[0021]與背照式彩色影像傳感器相關(guān)的一個(gè)挑戰(zhàn)系為獲得接取到金屬互連141，如像素?cái)?shù)組電路層140系不容易從背面110靠近。通常情況下，背照式影像傳感器的制造包括:通過蝕刻從背側(cè)110進(jìn)入像素?cái)?shù)組電路層140內(nèi)的深溝槽獲得接取到像素?cái)?shù)組電路層140。根據(jù)一種傳統(tǒng)的方法，深溝槽系在彩色濾光片150引入之前進(jìn)行蝕刻。然而，該深溝槽影響施加彩色濾光片150的制程，并導(dǎo)致彩色濾光片150的不均勻厚度。這反過來又導(dǎo)致使用該傳感器擷取之彩色圖像產(chǎn)生條紋。根據(jù)另一種傳統(tǒng)的方法，彩色濾光片150在蝕刻深溝槽之前施加，然后當(dāng)蝕刻深溝槽時(shí)予以遮蔽。通常，該深溝槽必須蝕刻深入到硅，這對(duì)彩色濾光片150的遮蔽強(qiáng)加挑戰(zhàn)性的條件。
[0022]本文所揭露的是能夠克服這些挑戰(zhàn)的方法。在本發(fā)明揭露的方法中，具有電性連接到金屬互連141的溝槽系在像素?cái)?shù)組電路層140與載體基板145結(jié)合之前從前側(cè)120形成。該溝槽延伸通過像素?cái)?shù)組電路層140和進(jìn)到光電二極管層130內(nèi)。在隨后的步驟中，背側(cè)110系被修改，使用那些與傳統(tǒng)方法關(guān)聯(lián)相較較少侵入性的制程，以獲得接取到該溝槽的電性連接。本文公開的方法進(jìn)一步考慮到施加彩色濾光片150到一個(gè)平坦的表面，而不是一具有深溝槽的表面。
[0023]圖2A和2B說明了一個(gè)示范性的背照式彩色影像傳感器200。圖2A顯示背照式彩色影像傳感器200中的上視平面圖。圖2B顯示背照式彩色影像傳感器200的橫截面?zhèn)纫晥D，其中該橫截面是沿著在圖A中線2B-2B剖取的部分。圖2A和2B系最好一起觀看。圖2A和2B系未按比例繪制。背照式彩色影像傳感器200包括背照式像素的一像素?cái)?shù)組210，例如圖1的背照式像素100，位在像素?cái)?shù)組210旁邊的一周圍區(qū)域220，以及電性連接襯墊231。為了清楚地說明，在圖2A中不是所有的電性連接襯墊231都被標(biāo)記。電性連接襯墊231提供電性連接到與像素?cái)?shù)組210相關(guān)聯(lián)的電路。電性連接襯墊231系可用來，例如，讀出由光電二極管所產(chǎn)生的信號(hào)，如光電二極管131，和/或施加電壓到光電二極管。
[0024]背照式彩色影像傳感器200可以包括比圖2A中所示更少或更多的電性連接襯墊231而不脫離本發(fā)明的范圍。同樣地，背照式彩色影像傳感器200可以包括比圖2A中所示更多的周邊區(qū)域220，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外像素?cái)?shù)組210，周邊區(qū)域220，和電性連接襯墊231系可布置不