圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本公開涉及圖像傳感器。一個(gè)目的是解決與現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題相關(guān)的問(wèn)題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種圖像傳感器。該圖像傳感器可以包括：襯底，所述襯底包括光電二極管陣列；多個(gè)隔離區(qū)，其中每個(gè)隔離區(qū)插置在所述光電二極管陣列中的一對(duì)相鄰光電二極管之間；以及多個(gè)導(dǎo)電層。其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于相應(yīng)隔離區(qū)中，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層電連接至偏置電壓供應(yīng)線。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的一個(gè)有益技術(shù)效果可以是：能夠提供改進(jìn)的圖像傳感器。
【專利說(shuō)明】
圖像傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路，并且更具體地講，涉及在CM0S(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器中形成隔離區(qū)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照相機(jī)通常設(shè)置有數(shù)字圖像傳感器，例如CMOS圖像傳感器。數(shù)字照相機(jī)可以是獨(dú)立的設(shè)備，也可包括在電子設(shè)備(例如移動(dòng)電話或計(jì)算機(jī))中。典型的CMOS圖像傳感器具有包括數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)像素的圖像傳感器像素陣列。每個(gè)像素包括形成于襯底中的光敏元件，例如光電二極管。隔離區(qū)可形成在襯底中的光電二極管之間，以減少光電二極管之間的串?dāng)_。
[0003]為改善圖像質(zhì)量，常常期望增加圖像傳感器上像素的數(shù)量和密度。隨著像素密度增加，像素必然被推得越來(lái)越集中，從而增加串?dāng)_的可能性。隔離區(qū)則有助于減輕串?dāng)_并允許這些光電二極管具有更大的最大阱容，從而獲得改善的圖像質(zhì)量。
[0004]用于形成隔離區(qū)的常規(guī)方法包括離子注入。然而，所注入的離子難以精確控制并且常常會(huì)側(cè)向擴(kuò)散，使得無(wú)法產(chǎn)生突變結(jié)。因此必須犧牲最大阱容，以便在光電二極管之間提供足夠的隔離。作為另外一種選擇，可使用深溝槽隔離方法，其中于隔離溝槽中生長(zhǎng)襯里氧化物。然而，此方法因晶格失配而造成缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)生更高的暗電流。暗電流是指即使當(dāng)像素不曝光時(shí)也會(huì)自發(fā)生成的電流。因隔離溝槽中的襯里氧化物而造成的暗電流增加可導(dǎo)致圖像傳感器出現(xiàn)不期望的噪聲或噪點(diǎn)。
[0005]因此，期望能夠提供用于在圖像傳感器中形成隔離區(qū)的改進(jìn)方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本公開的一個(gè)目的是解決與現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題相關(guān)的問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種圖像傳感器。該圖像傳感器可以包括:襯底，所述襯底包括光電二極管陣列；多個(gè)隔離區(qū)，其中每個(gè)隔離區(qū)插置在所述光電二極管陣列中的一對(duì)相鄰光電二極管之間；以及多個(gè)導(dǎo)電層。其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于相應(yīng)隔離區(qū)中，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層電連接至偏置電壓供應(yīng)線。
[0008]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述傳感器還可以包括多個(gè)襯里，其中每個(gè)襯里插置在相應(yīng)導(dǎo)電層與所述襯底之間。
[0009]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)導(dǎo)電層可以被形成為與所述襯底直接接觸。
[0010]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)隔離區(qū)可以包括位于所述襯底中的溝槽，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于相應(yīng)溝槽中。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述襯底可以具有頂表面，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層具有平行于所述襯底的所述頂表面的相應(yīng)頂表面。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述圖像傳感器還可以包括連接層，所述連接層形成于所述襯底的頂表面上方，使得所述連接層電連接至每個(gè)導(dǎo)電層。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述連接層可以由第一材料形成，其中所述導(dǎo)電層由第二材料形成，并且其中所述第一材料與所述第二材料相同。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述連接層可以由第一材料形成，其中所述導(dǎo)電層由第二材料形成，并且其中所述第一材料不同于所述第二材料。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述襯底可以包含外延硅。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)導(dǎo)電層可以包含選自以下的材料:鎢、氮化鈦和氮化鈦招O
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的一個(gè)有益技術(shù)效果可以是:能夠提供改進(jìn)的圖像傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有圖像傳感器的示例性電子設(shè)備的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的示例性圖像傳感器像素陣列的頂視圖。
[0020]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有隔離結(jié)構(gòu)的示例性圖像傳感器像素陣列的一部分的頂視圖。
[0021]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的可用于圖像傳感器像素陣列中的示例性濾色器元件的頂視圖。
[0022]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有形成于每個(gè)隔離區(qū)中的導(dǎo)電層的示例性圖像傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0023]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的具有與每個(gè)隔離區(qū)中的導(dǎo)電層電連接的連接層的示例性圖像傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0024]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于形成在每個(gè)隔離區(qū)中具有導(dǎo)電層的圖像傳感器的示例性步驟的流程圖。
[0025]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的采用圖1至圖7的實(shí)施例的示例性處理器系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]數(shù)字圖像傳感器被廣泛用于數(shù)字照相機(jī)和電子設(shè)備(例如移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)配件)中。具有圖像傳感器12以及存儲(chǔ)和處理電路14的示例性電子設(shè)備10示于圖1中。電子設(shè)備10可以是數(shù)字照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)配件、移動(dòng)電話或其他電子設(shè)備。圖像傳感器12可以是包括鏡頭的相機(jī)模塊的一部分，也可在具有單獨(dú)鏡頭的電子設(shè)備中提供。在操作期間，鏡頭將光聚焦到圖像傳感器12上。圖像傳感器12可具有圖像傳感器像素陣列，該圖像傳感器像素陣列包括將光轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的光敏元件，例如光電二極管。圖像傳感器可具有任意數(shù)量的像素(例如，數(shù)百、數(shù)千、數(shù)百萬(wàn)或更多)。典型的圖像傳感器可例如具有數(shù)百萬(wàn)像素(例如，數(shù)兆像素)。
[0027]可將來(lái)自圖像傳感器12的圖像數(shù)據(jù)提供給存儲(chǔ)和處理電路14。存儲(chǔ)和處理電路14可處理傳感器12所捕獲的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)處理的圖像數(shù)據(jù)可保存在電路14中的存儲(chǔ)裝置內(nèi)。也可將經(jīng)過(guò)處理的圖像數(shù)據(jù)提供給外部裝置。存儲(chǔ)和處理電路14可包括存儲(chǔ)組件，例如存儲(chǔ)器集成電路、構(gòu)成其他集成電路(例如微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?的一部分的存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)裝置、固態(tài)磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置、可移動(dòng)媒體或其他存儲(chǔ)裝置電路。存儲(chǔ)和處理電路14中的處理電路可以基于一個(gè)或多個(gè)集成電路，例如微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路、合并到相機(jī)模塊中的圖像處理器、其他基于硬件的圖像處理電路、這些電路的組合等等。如果需要，圖像傳感器12和處理電路14可使用單個(gè)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)或可使用單獨(dú)的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]示例性圖像傳感器像素陣列12示于圖2中。圖2的圖像傳感器12具有圖像像素16的陣列。像素16通常按行和列排列。每個(gè)像素包括光敏元件(例如光電二極管)和對(duì)應(yīng)的電子部件(例如，晶體管、電荷存儲(chǔ)元件和用于發(fā)送電子信號(hào)的互連線路)。
[0029]圖3是示出了圖像傳感器像素16的陣列的一部分的示意圖。在圖3的例子中，每個(gè)像素16具有光電二極管18。光電二極管18可形成于襯底30中。光子可撞擊光電二極管18并生成電荷。可通過(guò)暫時(shí)導(dǎo)通轉(zhuǎn)移柵極20而將電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)22。像素16內(nèi)的光電二極管18可被隔咼區(qū)24分隔開。隔咼區(qū)26可使光電二極管18與陣列晶體管分隔開，并使其與相鄰像素分隔開。
[0030]如果需要，每個(gè)像素16可包括單獨(dú)的浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。在圖3的例子中，四個(gè)像素16共享浮動(dòng)擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)22，但這僅為示例性。
[0031]襯底30可以是硅襯底。襯底30可以例如是經(jīng)摻雜的襯底，例如P型襯底或p+襯底。襯底30可具有外延層，例如P型或η型外延層。如果需要，襯底30可以是絕緣體上硅(SOI)襯底并且可具有埋入式氧化物層(BOX)。
[0032]入射光可在射到圖3的其中一個(gè)光電二極管18上之前通過(guò)濾色器。圖4是可為圖3的像素16過(guò)濾光的示例性濾色器元件的頂視圖。圖4的濾色器圖案具有紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)濾色器元件52，并且有時(shí)稱為Bayer圖案。然而，圖4的圖案僅為示例性。如果需要，可使用其他圖案和/或其他濾色器元件(例如，具有不同光譜響應(yīng)的濾色器元件)。
[0033]使用圖像傳感器12捕獲的圖像的質(zhì)量可能受到多種因素的影響。例如，圖像傳感器12中像素陣列的大小可對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。相比具有更少圖像像素的更小的圖像傳感器，具有大數(shù)量圖像像素的大圖像傳感器將通常能夠產(chǎn)生具有更高質(zhì)量或分辨率的圖像。另外，圖像傳感器12中光電二極管18的最大阱容可對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。最大阱容是各個(gè)像素在飽和之前可容納的電荷的量的量度。像素飽和可能會(huì)降低圖像的質(zhì)量。因此，期望像素能夠容納盡可能多的電荷，以使該像素不常變得飽和。
[0034]減小像素的大小可能有利于增加像素的數(shù)量并改善圖像質(zhì)量。減小圖像傳感器的像素間距也可能是有利的，像素間距是等效像素之間的距離的量度。例如，圖像傳感器的像素間距可以是10微米或更小、5微米或更小、I微米或更小等。
[0035]隨著像素間距減小，由于相鄰的光電二極管變得更集中，而更有可能出現(xiàn)像素之間的串?dāng)_。為了在增加像素?cái)?shù)量的同時(shí)仍能防止串?dāng)_，必須犧牲最大阱容，因?yàn)榫哂懈蟮淖畲筅迦莸南噜徆怆姸O管將更易受到串?dāng)_的影響。因此，減小最大阱容以實(shí)現(xiàn)最大像素
FtFt也/又。
[0036]期望在不犧牲最大阱容且仍能防止串?dāng)_的情況下增加像素的數(shù)量。形成經(jīng)改進(jìn)的隔離區(qū)(例如圖3的隔離區(qū)24)可使得改進(jìn)的像素陣列能夠具有最小的串?dāng)_和最大的最大阱容。
[0037]圖5是具有形成于每個(gè)隔離區(qū)中的導(dǎo)電門的圖像傳感器的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D。夕卜延層32可以是沉積在襯底層31的上表面上的p型層或η型層。襯底31可以是p+或p型娃襯底或埋入式氧化物(BOX)層。襯底31可包括轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管和源極跟隨器晶體管。外延層32可以例如是摻雜硼或其他合適的摻雜物的P型外延層。外延層32可以摻雜密度為1014-1015Cm—3或其他合適密度的硼或其他合適的摻雜物。光電二極管可形成于外延層32中。圖5示出了三個(gè)光電二極管(PDl、PD2和TO3)。每個(gè)光電二極管可被隔離區(qū)24圍繞。每個(gè)隔離區(qū)24可包括襯里36。襯里36可由氧化物制成。襯里氧化物36可完全覆蓋隔離區(qū)24，使得襯里氧化物36與外延層32直接接觸。襯里氧化物可具有任何合適的厚度。在各種實(shí)施例中，襯里氧化物層可小于Ιμηι、小于0.Ιμπι、小于0.Ο?μπι、介于0.Ο?μπι和0.0Olym之間或小于0.001
μ??ο
[0038]襯里氧化物36和外延層32的界面可具有晶格失配，從而可能產(chǎn)生大量暗電流。為防止暗電流的產(chǎn)生，隔離區(qū)24可包括導(dǎo)電柵極38。該導(dǎo)電柵極可電連接至偏置電壓。在該導(dǎo)電柵極施加偏壓導(dǎo)致在該導(dǎo)電柵極的表面附近發(fā)生電荷反轉(zhuǎn)。電荷反轉(zhuǎn)的區(qū)域用虛線34示出。當(dāng)導(dǎo)電柵極電連接至偏壓電壓時(shí)，該襯底上位于虛線34與襯里36之間的部分可經(jīng)歷電荷反轉(zhuǎn)。該電荷反轉(zhuǎn)可根據(jù)所用外延層的類型(例如，P型或η型)而在導(dǎo)電柵極周圍產(chǎn)生高電子或空穴濃度?？昭ㄊ窃谕ǔ⒋嬖陔娮拥奈恢锰幦鄙匐娮印?dǎo)電柵極附近的高濃度電子或空穴能防止暗電流的自發(fā)生成。因此導(dǎo)電柵極在提供極佳隔離的同時(shí)還防止了高水平暗電流的生成。
[0039]導(dǎo)電柵極38(有時(shí)稱為導(dǎo)電層38)可由任何合適的材料制成。導(dǎo)電層38可以例如由金屬(例如鎢、氮化鈦或氮化鈦鋁)制成。具有中間能隙或能帶邊緣功函數(shù)的金屬材料可用于導(dǎo)電柵極38中。在某些實(shí)施例中，柵極38可由摻雜的多晶硅制成。該多晶硅可以例如是P型多晶娃。
[0040]在某些實(shí)施例中，可從每個(gè)隔離區(qū)中省略掉襯里氧化物36。在這些實(shí)施例中，金屬柵極38可以設(shè)置在隔離區(qū)中并與外延層32直接接觸。作為另外一種選擇，某些隔離區(qū)可包括襯里，而其他隔離區(qū)可不包括襯里。每個(gè)隔離區(qū)可僅被襯里氧化物36部分覆蓋。通常，每個(gè)隔離區(qū)的任何部分均可任選地被襯里氧化物36覆蓋。
[0041]圖5的布置方式可能導(dǎo)致每個(gè)光電二極管具有更大光敏區(qū)域，從而使最大阱容增大。另外，金屬柵極使光電二極管內(nèi)側(cè)電位增高。這導(dǎo)致在像素中生成的電子將有更大可能性被該像素的光電二極管收集。在一些情況下，電子在一個(gè)像素中生成，但卻被收集到相鄰像素的光電二極管中。這會(huì)使得圖像數(shù)據(jù)中出現(xiàn)不期望的噪聲，因?yàn)樵搱D像數(shù)據(jù)不是像素所接收的入射光的準(zhǔn)確反映。然而，由于圖5中經(jīng)改進(jìn)的布置方式，電子更可能被收集到正確的光電二極管中。這導(dǎo)致每個(gè)光電二極管中獲得增加的量子效率。一個(gè)像素中的入射光被相鄰像素捕獲所產(chǎn)生的串?dāng)_因圖5的布置方式而有所減少。光暈現(xiàn)象(Blooming)也將因圖5的布置方式而減少。
[0042]可向金屬柵極38提供任何合適的偏置電壓。圖像傳感器(例如圖像傳感器12)可包括電源線。該電源線可在圖像傳感器收集圖像數(shù)據(jù)時(shí)使用。例如，可將偏置電壓(Vaap1X)施加到該電源線上。可將像素電連接至電源線以重置像素。金屬柵極38可電連接至與電源線分開的偏置電壓源。偏置電壓可以是具有任何合適的值的負(fù)偏置電壓。偏置電壓可以例如是-1.0伏特、小于-1.0伏特或大于-1.0伏特。
[0043]金屬柵極38可以是電隔離的，如圖5所示。在金屬柵極未進(jìn)行電連接的布置方式中，每個(gè)金屬柵極將均需要用于連接偏置電壓源的觸點(diǎn)。因此，為降低圖像傳感器的復(fù)雜性，在一些實(shí)施例中，金屬柵極可以彼此電連接。如果每個(gè)金屬柵極彼此電連接，則用于連接偏置電壓源的一個(gè)觸點(diǎn)將向每個(gè)金屬柵極充分施加偏壓。圖6示出了圖像傳感器12的示例性布置方式，其中每個(gè)金屬柵極38彼此電連接。
[0044]如圖6所示，連接層40可與導(dǎo)電層38的每個(gè)部分電連接。連接層40可使用與導(dǎo)電柵極38相同的材料制成。作為另外一種選擇，連接層40可使用與導(dǎo)電柵極38不同的材料制成。連接層40可以是任何所需的導(dǎo)電材料。連接層40可被布置在柵格中以與每個(gè)隔離區(qū)的金屬柵極電連接。在該實(shí)施例中，連接層將疊置在每個(gè)金屬柵極38上，同時(shí)保持每個(gè)光電二極管上方的區(qū)域不被覆蓋。在另一種可能的布置方式中，連接層40可完全覆蓋襯底32，包括隔離區(qū)和每個(gè)光電二極管上方的區(qū)域在內(nèi)。
[0045]圖6示出了僅形成于隔離區(qū)中并且不在連接層40與襯底32之間的襯里氧化物36。此例僅為示例性，并且襯里36可包括在連接層40的任何部分與襯底之間。
[0046]在圖5和圖6中，隔離區(qū)24顯示為僅部分延伸穿過(guò)襯底32。此例純粹為示例性的。隔離區(qū)24可延伸穿過(guò)襯底32的不到一半、穿過(guò)襯底32的大于一半或完全穿過(guò)襯底32。
[0047]圖7示出了用于在圖像傳感器的隔離區(qū)中形成導(dǎo)電層的示例性方法。在步驟72中，可在襯底32的一部分上方形成硬掩模層。該硬掩模層可形成于每個(gè)光電二極管區(qū)域上方。隔離區(qū)24可保持不被硬掩模層覆蓋。硬掩模層的各個(gè)段可分開3微米、小于3微米、小于I微米、大于3微米、大于10微米或任何其他合適的距離。硬掩模層可由氮化硅、光阻劑或其他合適的掩模材料形成。
[0048]在步驟74中，可在襯底32中形成溝槽。這些溝槽可使用蝕刻方法形成。蝕刻可在每個(gè)隔離區(qū)處進(jìn)行。這種蝕刻可以是干法蝕刻或濕法蝕刻。在濕法蝕刻中，外延層32可浸入蝕刻劑浴中。蝕刻劑可以是緩沖氫氟酸、氫氧化鉀、乙二胺和鄰苯二酚的溶液、或任何其他合適的蝕刻劑。硬掩模層可以耐受蝕刻劑。因此，硬掩模層可防止位于硬掩模層正下方的區(qū)域中的外延層32被蝕刻。在未被硬掩模層覆蓋的區(qū)域中，硅蝕刻可形成溝槽。可在蝕刻加工期間控制溝槽的尺寸。例如，將外延層32浸入蝕刻劑浴中持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間可得到更深的溝槽。這些溝槽可形成為具有10微米或更小、3微米或更小、I微米或更小、0.5微米或更小、0.3微米或更小等等的寬度?？赡苡欣氖蔷哂袕囊r底的表面延伸到例如3-5微米、3微米或更大、4微米或更大等等的深度的隔離區(qū)。溝槽38的所需寬度與高度的縱橫比可以例如為約1:8、1:7或更大、1:8或更大、1:9或更大等等。
[0049]在步驟76中，可在溝槽中形成襯里。該襯里可以是氧化物襯里，例如圖5和圖6中的襯里36。襯里36可使用任何所需方法(例如，熱氧化)形成。在步驟78中，可在溝槽中形成導(dǎo)電層。導(dǎo)電層可以是金屬或經(jīng)摻雜的多晶硅。導(dǎo)電層可使用任何所需方法(例如，化學(xué)氣相沉積)形成。在某些實(shí)施例中，可省略步驟76。在這些實(shí)施例中，導(dǎo)電層可在無(wú)插入襯里的情況下形成于溝槽中。另外，在步驟72中形成的硬掩模層可在步驟74之后、在步驟76之后或在步驟78之后被移除。
[0050]圖8以簡(jiǎn)化形式示出了典型的處理器系統(tǒng)54，例如數(shù)字照相機(jī)，其包括成像設(shè)備56。成像設(shè)備56可包括圖2中所示類型的像素陣列58。像素陣列58可包括形成有導(dǎo)電層的隔離區(qū)，例如圖5或圖6中所示的那些。處理器系統(tǒng)54是可包括成像設(shè)備56的具有數(shù)字電路的示例性系統(tǒng)。在不進(jìn)行限制的前提下，這種系統(tǒng)可包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、靜態(tài)或視頻攝像機(jī)系統(tǒng)、掃描儀、機(jī)器視覺、車輛導(dǎo)航、視頻電話、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)、星體跟蹤器系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定系統(tǒng)以及其他采用成像設(shè)備的系統(tǒng)。
[0051]處理器系統(tǒng)54可以是數(shù)字靜態(tài)或視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其可包括用于在快門釋放按鈕70被按下時(shí)將圖像聚焦到像素陣列(例如像素陣列58)上的鏡頭，例如鏡頭64。處理器系統(tǒng)54可包括中央處理單元，諸如中央處理單元(CPU)68XPU 68可以是微處理器，它控制相機(jī)功能和一個(gè)或多個(gè)圖像流功能，并通過(guò)總線(諸如總線71)與一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(I/O)設(shè)備60通信。成像設(shè)備56還可通過(guò)總線71與CPU 68通信。系統(tǒng)54可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)66和可移動(dòng)存儲(chǔ)器62?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)器62可包括通過(guò)總線71與CPU 68通信的閃存存儲(chǔ)器。成像設(shè)備56可在單個(gè)集成電路或不同芯片上與CPU 68相組合，也可具有或沒有存儲(chǔ)器。盡管總線71被示為單總線，但該總線也可以是一個(gè)或多個(gè)總線或橋接器或其他用于互連系統(tǒng)組件的通信路徑。
[0052]在本實(shí)用新型的各種實(shí)施例中，圖像傳感器可包括具有光電二極管陣列的襯底、多個(gè)隔離區(qū)和多個(gè)導(dǎo)電層。每個(gè)隔離區(qū)可插置在光電二極管陣列中的一對(duì)相鄰光電二極管之間。每個(gè)導(dǎo)電層可形成于相應(yīng)隔離區(qū)中，并且每個(gè)導(dǎo)電層可電連接至偏置電壓供應(yīng)線。
[0053]在某些實(shí)施例中，圖像傳感器可包括多個(gè)襯里。每個(gè)襯里可插置在相應(yīng)導(dǎo)電層與襯底之間。作為另外一種選擇，每個(gè)導(dǎo)電層與襯底直接接觸地形成。每個(gè)隔離區(qū)可包括位于襯底中的溝槽。每個(gè)導(dǎo)電層可形成于相應(yīng)溝槽中。襯底可具有頂表面，并且每個(gè)導(dǎo)電層可具有平行于襯底頂表面的相應(yīng)頂表面。
[0054]圖像傳感器可包括連接層，該連接層形成于襯底的頂表面上方，使得連接層電連接至每個(gè)導(dǎo)電層。連接層可由第一材料形成，導(dǎo)電層可由第二材料形成，并且第一材料可與第二材料相同。作為另外一種選擇，第一材料可不同于第二材料。襯底可包含外延硅。每個(gè)導(dǎo)電層可包含鎢、氮化鈦或氮化鈦鋁。
[0055]在本實(shí)用新型的各種實(shí)施例中，圖像像素陣列可包括光敏區(qū)域陣列、多個(gè)溝槽和多個(gè)金屬層。每個(gè)金屬層可形成于相應(yīng)的一個(gè)溝槽中，并且每個(gè)溝槽可插置在光敏區(qū)域陣列中的一對(duì)相鄰光敏區(qū)域之間。一種使用圖像像素陣列收集圖像數(shù)據(jù)的方法可包括:將金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線;并且在將每個(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線的同時(shí)，使用光敏區(qū)域陣列中的每個(gè)光敏區(qū)域收集圖像數(shù)據(jù)。
[0056]至少兩個(gè)金屬層可以是電隔離的。將每個(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線可包括借助至少兩個(gè)接觸區(qū)域?qū)⑺鲋辽賰蓚€(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線。
[0057]至少兩個(gè)金屬層可以是電連接的。將每個(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線可包括借助單個(gè)接觸區(qū)域?qū)⑺鲋辽賰蓚€(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線。
[0058]在各種實(shí)施例中，一種利用襯底中的光電二極管陣列以及隔離該光電二極管陣列中的每個(gè)光電二極管的多個(gè)隔離區(qū)形成圖像傳感器的方法可包括:在襯底中形成多個(gè)溝槽;形成多個(gè)襯里;并且形成多個(gè)導(dǎo)電層。每個(gè)襯里可形成于相應(yīng)的一個(gè)溝槽中。每個(gè)導(dǎo)電層可形成于相應(yīng)的一個(gè)溝槽中。
[0059]形成多個(gè)襯里可包括直接相鄰于襯底形成多個(gè)襯里。形成多個(gè)導(dǎo)電層可包括直接相鄰于多個(gè)襯里形成多個(gè)導(dǎo)電層。在襯底中形成多個(gè)溝槽之前，可于襯底的至少一部分上方形成硬掩模。在襯底中形成多個(gè)溝槽可包括進(jìn)行蝕刻加工，并且硬掩模層可耐受蝕刻加工。
[0060]襯底可具有頂表面，并且每個(gè)導(dǎo)電層可具有相應(yīng)的頂表面。該方法可還包括形成接觸襯底的頂表面和導(dǎo)電層的頂表面兩者的平面連接層。形成多個(gè)襯里可包括在襯底的頂表面上形成襯里。
[0061]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種使用圖像像素陣列收集圖像數(shù)據(jù)的方法。其中所述圖像像素陣列可以包括光敏區(qū)域陣列、多個(gè)溝槽和多個(gè)金屬層，其中每個(gè)金屬層形成于所述溝槽中的相應(yīng)一者中，并且其中每個(gè)溝槽插置在所述光敏區(qū)域陣列中的一對(duì)相鄰光敏區(qū)域之間。所述方法可以包括:將每個(gè)金屬層電連接至偏置電壓供應(yīng)線；以及在將每個(gè)金屬層電連接至所述偏置電壓供應(yīng)線的同時(shí)，使用所述光敏區(qū)域陣列中的每個(gè)光敏區(qū)域收集圖像數(shù)據(jù)。
[0062]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中至少兩個(gè)金屬層可以是電隔離的，并且其中將每個(gè)金屬層電連接至所述偏置電壓供應(yīng)線包括借助至少兩個(gè)接觸區(qū)域?qū)⑺鲋辽賰蓚€(gè)金屬層電連接至所述偏置電壓供應(yīng)線。
[0063]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中至少兩個(gè)金屬層可以是電連接的，并且其中將每個(gè)金屬層電連接至所述偏置電壓供應(yīng)線包括借助單個(gè)接觸區(qū)域?qū)⑺鲋辽賰蓚€(gè)金屬層電連接至所述偏置電壓供應(yīng)線。
[0064]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種形成圖像傳感器的方法。所述方法利用了襯底中的光電二極管陣列以及隔離所述光電二極管陣列中的每個(gè)光電二極管的多個(gè)隔離區(qū)。所述方法可以包括:在所述襯底中形成多個(gè)溝槽;形成多個(gè)襯里，其中每個(gè)襯里形成于所述溝槽中的相應(yīng)一者中；以及形成多個(gè)導(dǎo)電層，其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于所述溝槽中的相應(yīng)一者中。
[0065]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中形成所述多個(gè)襯里可以包括直接相鄰于所述襯底形成所述多個(gè)襯里。
[0066]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中形成所述多個(gè)導(dǎo)電層可以包括直接相鄰于所述多個(gè)襯里形成所述多個(gè)導(dǎo)電層。
[0067]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述方法還可以包括:在所述襯底中形成所述多個(gè)溝槽之前，在所述襯底的至少一部分上方形成硬掩模。
[0068]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中在所述襯底中形成所述多個(gè)溝槽可以包括進(jìn)行蝕刻加工，并且其中所述硬掩模層耐受所述蝕刻加工。
[0069]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述襯底可以具有頂表面，并且每個(gè)導(dǎo)電層具有相應(yīng)頂表面，所述方法還可以包括:形成接觸所述襯底的所述頂表面和所述導(dǎo)電層的所述頂表面兩者的平面連接層。
[0070]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述襯底可以具有頂表面，并且其中形成所述多個(gè)襯里包括在所述襯底的所述頂表面上形成襯里。
[0071]前述內(nèi)容僅是對(duì)本實(shí)用新型原理的示例性說(shuō)明，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下進(jìn)行多種修改。上述實(shí)施例可單獨(dú)地或以任意組合方式實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圖像傳感器，其特征在于所述圖像傳感器包括: 襯底，所述襯底包括光電二極管陣列； 多個(gè)隔離區(qū)，其中每個(gè)隔離區(qū)插置在所述光電二極管陣列中的一對(duì)相鄰光電二極管之間；以及 多個(gè)導(dǎo)電層，其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于相應(yīng)隔離區(qū)中，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層電連接至偏置電壓供應(yīng)線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，所述傳感器還包括多個(gè)襯里，其中每個(gè)襯里插置在相應(yīng)導(dǎo)電層與所述襯底之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中每個(gè)導(dǎo)電層被形成為與所述襯底直接接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中每個(gè)隔離區(qū)包括位于所述襯底中的溝槽，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層形成于相應(yīng)溝槽中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中所述襯底具有頂表面，并且其中每個(gè)導(dǎo)電層具有平行于所述襯底的所述頂表面的相應(yīng)頂表面。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，所述圖像傳感器還包括連接層，所述連接層形成于所述襯底的頂表面上方，使得所述連接層電連接至每個(gè)導(dǎo)電層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中所述連接層由第一材料形成，其中所述導(dǎo)電層由第二材料形成，并且其中所述第一材料與所述第二材料相同。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中所述連接層由第一材料形成，其中所述導(dǎo)電層由第二材料形成，并且其中所述第一材料不同于所述第二材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述襯底包含外延硅。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中每個(gè)導(dǎo)電層包含選自以下的材料:鎢、氮化鈦和氮化鈦鋁。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK205582940SQ201620382292
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】D·泰克萊布, G·D·阿米西斯
【申請(qǐng)人】半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司