CN106997884A - 具有对高强度光的降低的敏感度的高动态范围图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请案涉及一种具有对高强度光的降低的敏感度的高动态范围图像传感器。图像传感器包含在半导体衬底中彼此穿插其中的第一及第二多个光电二极管。入射光待被引导通过所述半导体衬底的表面到所述第一及第二多个光电二极管中。相较于所述第二多个光电二极管,所述第一多个光电二极管对所述入射光具有更大的敏感度。金属膜层安置于所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方,且未安置于所述第一多个光电二极管上方。金属栅格安置于所述半导体衬底的所述表面上方,且包含第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导到所述第一多个光电二极管中。所述金属栅格进一步包含第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属膜层到所述第二多个光电二极管中。
Description
技术领域
本发明大体上涉及成像,且更特定来说,本发明涉及高动态范围图像传感器。
背景技术
图像传感器已变得无处不在。它们广泛用于数码相机,蜂窝电话、监控摄像机,以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器(例如(举例来说)互补金属氧化物半导体(COMS)图像传感器(CIS))的技术已持续以迅猛的速度进步。举例来说,对更高分辨率及更低能耗的需求已促进这些图像传感器的进一步微型化及集成化。
高动态范围(HDR)图像传感器可用于许多应用。一般来说,普通图像传感器(包含(举例来说)电荷耦合装置(CCD)及CMOS图像传感器)具有约70dB动态范围的动态范围。相比之下,人眼具有高达约100dB的动态范围。存在各种情形,其中具有增加的动态范围的图像传感器是有益的。举例来说,为了能够处置不同极端照明条件(例如,从黑暗隧道驶向光明阳光下),在汽车行业中有时需要具有100dB或以上的动态范围的图像传感器。当成像发光二极管(LED)照射以(举例来说)90到300Hz发出脉冲并具有较高峰值光强度的汽车灯、交通信号灯及标志牌时,另一极端光照情形实例发生。在这些LED照明情形中,通常在输出图像中出现由LED光源所导致的闪烁,其可引起不可靠或不准确的图像感测。
发明内容
一方面,本申请案涉及一种图像传感器。所述图像传感器包括第一多个光电二极管,其布置于半导体衬底中;第二多个光电二极管,其布置于所述半导体衬底中,其中所述第一及第二多个光电二极管在所述半导体衬底中彼此穿插其中,其中入射光待被引导通过所述半导体衬底的表面到所述第一及第二多个光电二极管中,其中相较于所述第二多个光电二极管,所述第一多个光电二极管对所述入射光具有更大的敏感度;金属膜层,其安置于所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属膜层未安置于所述第一多个光电二极管上方;及金属栅格,其安置于所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属栅格包含第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过所述表面到所述第一多个光电二极管中,其中所述金属栅格进一步包含第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属栅格,且接着通过所述金属膜层及所述表面到所述第二多个光电二极管中。
另一方面,本申请案涉及一种制造图像传感器的方法。所述方法包括:将第一多个光电二极管布置于半导体衬底中;将第二多个光电二极管穿插于所述半导体衬底中的所述第一多个光电二极管当中,其中入射光待被引导通过所述半导体衬底的表面到所述第一及第二多个光电二极管中,其中相较于所述第二多个光电二极管,所述第一多个光电二极管对所述入射光具有更大的敏感度;将金属膜层提供于在所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方且并未将其提供于所述第一多个光电二极管上方;以及将金属栅格提供于所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属栅格包含第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过所述表面到所述第一多个光电二极管中,其中所述金属栅格进一步包含第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属栅格,且接着通过所述金属膜层及所述表面到所述第二多个光电二极管中。
附图说明
参考以下图式描述本发明的非限制性及非穷尽实施例,其中除非另有规定,否则相似参考数字贯穿各种视图是指相似部分。
图1是说明根据本发明的教示的包含具有对高强度光的降低敏感度的实例HDR图像传感器的成像系统的一个实例的图。
图2是说明根据本发明的教示的具有对高强度光的降低敏感度的图像传感器的HDR像素电路的一个实例的示意图。
图3A说明根据本发明的教示的包含安置于具有第一及第二多个光电二极管布置于其中的半导体衬底的表面上方的金属膜层的图像传感器的像素的一个实例的部分的横截面图。
图3B说明根据本发明的教示的其中金属膜层仅安置于第二多个光电二极管上方的实例图像传感器的像素的部分的横截面图。
图3C说明根据本发明的教示的其中具有第一及第二多个开口的金属栅格安置于半导体衬底上方的图像传感器的实例的像素的部分的横截面图。
图4A说明根据本发明的教示的包含安置于具有第一及第二多个光电二极管布置于其中的半导体衬底的表面上方的具有第一及第二层的金属栅格膜堆叠的图像传感器的像素的另一实例的部分的横截面图。
图4B说明根据本发明的教示的在选择性蚀刻使得金属膜层仅安置于第二多个光电二极管上方且具有第一及第二多个开口的金属栅格安置于半导体衬底上方之后的图像传感器的像素的其它实例的部分的横截面图。
图4C说明根据本发明的教示的其中钝化层安置于金属栅格、金属层及半导体衬底的表面上方的图像传感器的像素的其它实例的部分的横截面图。
图5说明根据本发明的教示的用于制造图像传感器的实例过程。
对应参考字符贯穿图式的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解,图式中的元件出于简单及清楚的目的而说明,且未必是按比例绘制。举例来说,图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸示以帮助提高对本发明的各种实施例的理解。此外,为了促进对本发明的这些各种实施例的更顺畅理解,通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必须的普通但众所周知的元件。
具体实施方式
在以下描述中,阐述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而,所属领域的一般技术人员将清楚,无需采用特定细节来实践本发明。在其它情况下,未详细地描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊。
贯穿本说明书的对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的参考意指结合实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此,贯穿本说明书的各种地方的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”的出现未必皆是指同一实施例或实例。此外,特定特征、结构或特性可以任何合适组合及/或子组合的方式组合于一或多个实施例或实例中。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它合适组件中。另外,所属领域的一般技术人员应了解,此处提供的图式出于解释目的且图式未必按比例绘制。
根据本发明的教示的实例描述其中可减少发光二极管(LED)闪烁的高动态范围(HDR)图像传感器。如将论述,根据本发明的教示的实例HDR图像传感器包含大光电二极管及小光电二极管。为减少闪烁且提供HDR图像感测,小光电二极管的高强度光敏感度被显著降低。根据本发明的教示的实例利用涂覆于图像传感器的半导体衬底上方的薄金属膜层来覆盖小光电二极管以便减少光吸收且因此降低小光电二极管的光敏感度。金属膜层的厚度可经调整以定量地确定小光电二极管的敏感度。应了解,根据本发明的教示的此方法对工艺变化较不敏感。此外,应了解,使用较少光刻及蚀刻工艺步骤,工艺流程也更为简单,且可或可不利用根据本发明的教示的现有像素布局来实施。
为了说明,图1是大体上展示根据本发明的教示的包含具有像素110的实例像素阵列102的HDR成像系统100的一个实例的图。如在所描绘的实例中展示,HDR成像系统100包含耦合到控制电路108及读出电路104(其耦合到功能逻辑106)的像素阵列102。
在一个实例中,像素阵列102为成像传感器或像素110(例如,像素P1、P2、…、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中,每一像素110为COMS成像像素,其包含至少一个小光电二极管(其也可被视为短集成光敏装置)及大光电二极管(其也可被视为长集成光敏装置)。如所说明,将每一像素110布置成行(例如,行R1到Ry)及列(例如,列C1到Cx)以获取人员、位置、物体等等的图像数据,其能够随后用于呈现所述人员、位置、物体等等的图像。在一个实例中,像素阵列102中的像素110包含根据本发明的教示的涂覆于图像传感器的半导体衬底上方的薄金属膜层来覆盖小光电二极管以便减少光吸收且因此降低小光电二极管的高强度光敏感度。根据本发明的教示,由于具有薄金属膜层的小光电二极管的降低的高强度光敏感度,因此LED闪烁减少。
在一个实例中,在每一像素110已获取其图像数据或图像电荷之后,所述图像数据由读出电路104通过读出列112读出且随后传送到功能逻辑106。在各种实例中,读出电路104可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它电路。功能逻辑106可仅存储图像数据或甚至通过应用后图像效果(例如,裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)操纵图像数据。在一个实例中,读出电路104可沿读出列线一次读出一行图像数据(已说明)或可使用各种其它技术读出图像数据(未说明),例如,串行读出或同时完全并行读出全部像素。
在一个实例中,控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性。举例来说,控制电路108可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中,所述快门信号为全局快门信号,其用于同时使像素阵列102内的全部像素能够在单一获取窗口期间同时捕获其相应图像数据。在另一实例中,所述快门信号为滚动快门信号,使得像素的每一行、列或群组在连续获取窗口期间被循序地启用。
图2是说明根据本发明的教示的像素210的一个实例的示意图。在一个实例中,应了解,像素210可为上文在图1中所说明的HDR图像传感器100的实例像素阵列102中所包含的多个像素110中的一者,并且上文参考的类似命名或编号的元件如类似于下文所论述而耦合及起作用。应了解,像素210经提供用于解释目的且因此表示用于实施图1的像素阵列102内的每一像素的仅一种可能架构,且根据本发明教示的实例不应被限于特定像素架构。实际上,受益于本发明的所属领域的技术人员将理解,本教示适用于3T、4T、5T设计以及根据本发明的教示的各种其它合适像素架构。
如图2中描绘的实例中所展示,像素210包含短集成光敏装置或小光电二极管PDS216及长集成光敏装置或大光电二极管PDL 214。在一个实例中,相较于小光电二极管PDS216的曝光区域,大光电二极管PDL 214具有更大曝光区域。在一个实例中,存在安置于小光电二极管PDS 216上方的薄金属膜层,且不存在安置于大光电二极管PDL 214上方的金属膜层。因此,大光电二极管PDL 214具有对入射光的较高敏感度且因此用于较低光强度感测。另一方面,由于小光电二极管PDS 216具有较少曝光区域,且由于存在安置于小光电二极管PDS 216上方的薄金属膜层,因此相比于大光电二极管PDL 214,小光电二极管PDS 216对高强度光较不敏感,且因此其用于较高光强度感测。通过利用像素210中的大光电二极管PDL214及小光电二极管PDS 216两者,HDR成像感测得以实现。
继续图2中所描绘的实例,积累于大光电二极管PDL 214中的电荷响应于控制信号TXL通过转移晶体管T1L 218切换到浮动漏极FD 228,且积累于小光电二极管PDS 216中的电荷响应于控制信号TXS通过转移晶体管T1S 220切换到浮动漏极FD 228。
如实例中所展示,像素210还包含放大器晶体管T3 224,其具有耦合到浮动漏极FD228的栅极端子。因此,在所说明的实例中,来自大光电二极管PDL 214及小光电二极管PDS216的电荷单独切换到耦合到放大器晶体管T3 224的浮动漏极FD 228。在一个实例中,放大器晶体管T3 224如所展示那样耦合于源极跟随器配置中,其因此将在放大器晶体管T3 224的栅极端子处的输入信号放大到在放大器晶体管T3 224的源极端子处的输出信号。如所展示,行选择晶体管T4 226耦合到放大器晶体管T3 224的源极端子以响应于控制信号SEL而选择性地将放大器晶体管T3 224的输出切换到读出列212。如实例中所展示,像素210还包含复位晶体管241,其耦合到浮动漏极FD 228、大光电二极管PDL 214及小光电二极管PDS216,复位晶体管241可用于响应于复位信号RST复位像素210中所积累的电荷。在一个实例中,根据本发明的教示,浮动漏极FD 228、大光电二极管PDL 214及小光电二极管PDS 216中积累的电荷可在像素210的初始化周期期间(或(举例来说)在已从像素210读出电荷信息之后且在积累大光电二极管PDL 214及小光电二极管PDS 216中的电荷之前的每一次)复位以用于新HDR图像的获取。
图3A说明根据本发明的教示的图像传感器的像素310的部分的一个实例的部分的横截面图。在一个实例中,应了解,像素310可为上文在图1中所说明的HDR图像传感器100的实例像素阵列102中所包含的多个像素110的一个实例,或上文在图2中所说明的像素210,并且上文参考的类似命名或编号的元件如类似于下文所论述而耦合及起作用。应了解,像素310经提供用于解释目的且因此表示用于实施图1的像素阵列102内的每一像素(或上文在图2中所说明的像素210)的仅一种可能横截面图,且根据本发明的教示的实例不应被限于如所展示的特定像素横截面图实例。
返回参考图3A中所描绘的实例,像素310包含于包含布置于半导体衬底330中的多个光电二极管的图像传感器中。多个光电二极管包含第一多个大光电二极管(其包含大光电二极管314)及第二多个小光电二极管(其包含小光电二极管316)。在实例中,大光电二极管314及小光电二极管316在布置于半导体衬底330中的像素阵列中彼此穿插其中以检测入射光。在实例中,相较于小光电二极管316,大光电二极管314对入射光具有更大敏感度。如在所描绘的实例中所展示,金属膜层332如所展示那样安置于半导体衬底330的表面上方。
图3B说明在已选择性地蚀刻金属膜层332之后图像传感器的实例的像素310的部分的横截面图。特定来说,图3B说明根据本发明的教示金属膜层332被选择性地蚀刻使得金属膜层332安置于小光电二极管316的上方,且在大光电二极管314上方不存在金属膜层332。
图3C说明根据本发明的教示的其中金属栅格334安置于半导体衬底330中的小光电二极管316上方的图像传感器的像素310的部分的实例的横截面图。特定来说,图3C说明金属栅格334包含安置于半导体衬底330上方的第一及第二多个开口。金属栅格334中的第一多个开口包含在大光电二极管314上方的相应开口,且金属栅格334中的第二多个开口包含在小光电二极管316上方的相应开口,如所展示。在所描绘的实例中,钝化层336如所展示那样也沉积于金属栅格334、金属膜层332及半导体衬底330的表面上方。
在操作中,入射光338如所展示那样被引导通过金属栅格334中的开口且通过半导体衬底330的表面到相应光电二极管中。特定来说,图3C中所描绘的实例说明金属栅格334包含开口,入射光338通过所述开口被引导通过金属栅格334,且接着通过半导体330的表面到大光电二极管314中。然而,根据本发明的教示,金属栅格334还包含开口,入射光338通过所述开口被引导通过金属栅格334,且接着通过金属膜层332,且接着通过半导体330的表面到小光电二极管316中。
应了解,根据本发明的教示,借助于沿入射光338(其仅被引导到包含像素310的图像传感器的小光电二极管316中)的光学路径安置的金属膜层332,小光电二极管316的光敏感度进一步降低,其解决LED闪烁问题。在一个实例中,小光电二极管316的高强度光敏感度或光吸收被降低(举例来说)高达金属膜层332的15倍。通过金属膜层332的入射光338的透射率响应于金属膜层332的厚度。因此,可通过使用选择性蚀刻控制金属膜层332的厚度来调整到小光电二极管316中的入射光338的透射率。实际上,可基于透明度对厚度图来选择金属膜层332的最终厚度。
在一个实例中,根据本发明的教示,金属膜层332可由铝、钨、钛、氮化钛或另一合适薄金属层膜构成以调整入射光338的透射率。在一个实例中,金属栅格334可由铝、氮化钛或另一其它合适材料构成以制造金属栅格从而将入射光338引导通过开口到半导体衬底330中的相应光电二极管中。当制造图像传感器时,所利用的沉积工艺可为PVD、ALD、CVD或任何其它合适沉积工艺。
另外,在一个实例中,应了解,通过如所论述那样仅使金属膜层332包含于小光电二极管316上方,大光电二极管314及小光电二极管316的尺寸未必需要改变,且因此根据本发明的教示无需改变标准像素布局来减少LED闪烁。
图4A说明根据本发明的教示的图像传感器的像素410的另一实例的部分的横截面图。在一个实例中,应了解,像素410可为上文在图1中所说明的HDR图像传感器100的实例像素阵列102中所包含的多个像素110的另一实例,或上文在图2中所说明的像素210。应了解,像素410经提供用于解释目的且因此表示用于实施图1的像素阵列102内的每一像素(或上文在图2中所说明的像素210)的仅一种可能横截面图,且根据本发明的教示的实例不应被限于如所展示的特定像素横截面图实例。
返回参考图4A中所描绘的实例,像素410包含于包含布置于半导体衬底430中的多个光电二极管的图像传感器中。多个光电二极管包含第一多个大光电二极管(其包含大光电二极管414)及第二多个小光电二极管(其包含小光电二极管416)。在实例中,大光电二极管414及小光电二极管416在布置于半导体衬底430中的像素阵列中彼此穿插其中以检测入射光。在实例中,相较于小光电二极管416,大光电二极管414对入射光具有更大敏感度。
如所描绘的实例中所展示,具有第一层432及第二层434的金属栅格膜堆叠安置于具有第一多个光电二极管414及第二多个光电二极管416的半导体衬底430的表面上方。在一个实例中,第一层432可由氮化钛、铝、钨、钛或另一合适材料构成以提供薄金属层膜,且第二层434可由铝、氮化钛或另一其它合适材料组成以制造金属栅格。
在一个实例中,金属栅格膜堆叠的第一层432及第二层434首先沉积于半导体衬底430的整个表面上方。在一个实例中,金属栅格膜堆叠的第一层432及第二层434接着被选择性地完整地在大光电二极管414上方蚀刻到半导体衬底430的表面(如图4A中所展示)以形成开口且使大光电二极管414暴露于入射光。
继续图4B中所描绘的实例,金属栅格膜堆叠的第二层434接着被选择性地蚀刻于小光电二极管416上方以形成通过借助于第二层434形成的所得栅格的开口,入射光通过所述开口可被引导。如所说明,在小光电二极管416上方的第二层434的蚀刻停止于第一层432的障壁处或部分到第一层432的障壁中使得由第一层432提供的金属膜层保留于小光电二极管416上方,且使得具有在大光电二极管414及小光电二极管416上方的开口的金属栅格被提供第二层434。
在于小光电二极管416上方的第二层434的蚀刻之后,图4C说明钝化层436可接着沉积于借助于第二层434形成的金属栅格上方,接着沉积于借助于第一层432形成的层上方,且沉积于大光电二极管414上方的半导体衬底430的表面上方,如所展示。
在操作中,入射光438被引导通过借助于第二层434形成的金属栅格中的开口且通过半导体衬底430的表面到相应光电二极管中,如所展示。图4C中所描绘的实例说明借助于第二层434形成的金属栅格包含开口,入射光438通过所述开口被引导通过金属栅格434,且接着通过半导体430的表面到大光电二极管414中。根据本发明的教示,金属栅格434还包含开口,入射光438通过所述开口被引导通过金属栅格434,且接着通过金属膜层432且接着通过半导体430的表面到小光电二极管416中。
根据本发明的教示,借助于沿入射光438(其仅到图像传感器的小光电二极管436中)的光学路径的具有第一层432的金属膜层,小光电二极管416的高强度光敏感度进一步降低,这解决了LED闪烁问题。在一个实例中,小光电二极管416的高强度光敏感度或光吸收被降低(举例来说)高达具有第一层432的金属膜层的15倍。通过具有第一层432的金属膜层的入射光438的透射率响应于第一层432的厚度。因此,可通过在选择性地蚀刻第二层434时控制第一层432的最终厚度来调整到小光电二极管416中的入射光438的透射率。
应了解,通过如所论述那样仅使第一层432包含于小光电二极管416上方,大光电二极管414及小光电二极管416的尺寸未必需要改变,且因此无需改变标准像素布局,即使根据本发明的教示解决LED闪烁问题。
图5说明根据本发明的教示的实施图像传感器的实例过程540。在一个实例中,应了解,过程540可为提供如上文在图1中所说明的HDR图像传感器100的实例像素阵列102中所包含的像素110(或如上文在图2中所说明的像素210,或如上文在图3A到3C中所说明的像素310,或如上文在图4A到4C中所说明的像素410)的一个实例,并且上文参考的类似命名或编号的元件如类似于下文所论述而耦合及起作用。
应注意,过程540可仅描述根据本发明的教示用于实施图像传感器的过程的部分,且可已省略若干其它步骤以便避免使特定方面模糊。另外,出现在过程540中的一些或全部过程框的顺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,过程540中所描述的至少一些过程框可以未说明的各种顺序发生乃至并行发生。
例如,返回参看图5中所展示的过程540,过程框542展示第一多个光电二极管布置于半导体衬底中。过程框544展示第二多个光电二极管穿插于半导体衬底中的第一多个光电二极管当中。在实例中,相较于第二多个光电二极管,第一多个光电二极管对入射光具有更大的敏感度。入射光被引导通过半导体衬底的表面到第一及第二多个光电二极管中。
过程框546展示金属膜层被提供于第二多个光电二极管上方的半导体衬底的表面上方,且并未提供于第一多个光电二极管上方。通过金属膜层的入射光的透射率响应于金属膜层的厚度。在一个实例中,可使用选择性蚀刻来调整或控制金属膜层的最终厚度。
在一个实例中,金属膜层可沉积于第一及第二多个光电二极管上方的半导体衬底的整个表面上方,在此之后,金属膜层经图案化或经蚀刻以留下金属膜层或金属膜层的部分,从而仅保留于第二多个光电二极管上方。
过程框548展示金属栅格还提供于半导体衬底的表面上方。金属栅格包含第一多个开口,入射光通过第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过表面到第一多个光电二极管中。金属栅格进一步包含第二多个开口,入射光通过第二多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过金属膜层及表面到第二多个光电二极管中。在一个实例中,钝化层也可沉积于金属栅格、金属层及半导体衬底的表面上方。
在一个实例中,参考过程框546及548,应了解,包含第一及第二层的金属栅格膜堆叠可沉积于第一及第二多个光电二极管上方的半导体衬底的整个表面上方。金属膜层具有金属栅格膜堆叠的第一层,且金属栅格由金属栅格膜堆叠的第二层提供。金属栅格膜堆叠的第一及第二层可接着被完整地蚀刻于第一多个光电二极管上方以形成第一多个开口,入射光通过第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过表面到第一多个光电二极管中。金属栅格膜堆叠的第二层可选择性地经蚀刻于第二多个光电二极管上方以形成第二多个开口,入射光通过第二多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过金属膜层及表面到第二多个光电二极管中。通过金属栅格膜堆叠的第一层的入射光的透射率响应于第一层的厚度。在一个实例中,可使用选择性蚀刻来调整或控制小光电二极管上方的金属栅格膜堆叠的第一层或第一层的部分的最终厚度。
过程框550展示入射光可被引导通过金属栅格的第一多个开口,且接着通过半导体衬底的表面到第一多个光电二极管。过程框552展示入射光可被引导通过金属栅格的第二多个开口,通过金属膜层,且接着通过半导体衬底的表面到第二多个光电二极管中。
不希望本发明的所说明的实例的以上描述(包含摘要中所描述的内容)为穷尽性或将本发明限于所揭示的具体形式。尽管本文描述本发明的特定实施例及本发明的实例是出于说明性目的,但在不脱离本发明的更广精神及范围的情况下,各种等效修改是可能的。
依据以上详细描述可对本发明的实例做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应解释为将本发明限于本说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。而是,本发明的范围全部由所附权利要求书确定,应根据权利要求解释的既定原则来解释所附权利要求书。因此本说明书及图式应被视为说明性的而非限制性的。
Claims (20)
1.一种图像传感器,其包括:
第一多个光电二极管,其布置于半导体衬底中;
第二多个光电二极管,其布置于所述半导体衬底中,其中所述第一及第二多个光电二极管在所述半导体衬底中彼此穿插其中,其中入射光待被引导通过所述半导体衬底的表面到所述第一及第二多个光电二极管中,其中相较于所述第二多个光电二极管,所述第一多个光电二极管对所述入射光具有更大的敏感度;
金属膜层,其安置于所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属膜层未安置于所述第一多个光电二极管上方;及
金属栅格,其安置于所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属栅格包含第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过所述表面到所述第一多个光电二极管中,其中所述金属栅格进一步包含第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属栅格,且接着通过所述金属膜层及所述表面到所述第二多个光电二极管中。
2.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金属栅格、所述金属层及所述半导体衬底的所述表面上方的钝化层。
3.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属膜层包括铝。
4.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属膜层包括钨。
5.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属膜层包括钛。
6.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属膜层包括氮化钛。
7.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述入射光通过所述金属膜层的透射率响应于所述金属膜层的厚度。
8.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属栅格包括铝。
9.根据权利要求1所述的图像传感器,其中所述金属栅格包括氮化钛。
10.一种制造图像传感器的方法,其包括:
将第一多个光电二极管布置于半导体衬底中;
将第二多个光电二极管穿插于所述半导体衬底中的所述第一多个光电二极管当中,其中入射光待被引导通过所述半导体衬底的表面到所述第一及第二多个光电二极管中,其中相较于所述第二多个光电二极管,所述第一多个光电二极管对所述入射光具有更大的敏感度;
将金属膜层提供于在所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方且并未将其提供于所述第一多个光电二极管上方;以及
将金属栅格提供于所述半导体衬底的所述表面上方,其中所述金属栅格包含第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过所述表面到所述第一多个光电二极管中,其中所述金属栅格进一步包含第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属栅格,且接着通过所述金属膜层及所述表面到所述第二多个光电二极管中。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述将所述金属膜层提供于在所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方且并未将其提供于所述第一多个光电二极管上方包括:
将所述金属膜层沉积于在所述第一及第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的整个表面上方;以及
图案化所述金属膜层以将所述金属膜层仅留在所述第二多个光电二极管上方。
12.根据权利要求10所述的方法,其中所述将所述金属膜层提供于在所述第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的所述表面上方且并未将其提供于所述第一多个光电二极管上方,且所述提供安置于所述半导体衬底的所述表面上方的所述金属栅格包括:
将金属栅格膜堆叠沉积于所述第一及第二多个光电二极管上方的所述半导体衬底的整个表面上方,其中所述金属栅格膜堆叠包含第一层及第二层,其中所述金属膜层由所述金属栅格膜堆叠的所述第一层形成,其中所述金属栅格由所述金属栅格膜堆叠的所述第二层形成;
完整地蚀刻所述第一多个光电二极管上方的所述金属栅格膜堆叠的所述第一及第二层以形成所述第一多个开口,所述入射光通过所述第一多个开口被引导通过金属栅格,且接着通过所述表面到所述第一多个光电二极管中;以及
选择性地蚀刻所述第二多个光电二极管上方的所述金属栅格膜堆叠的所述第二层以形成所述第二多个开口,所述入射光通过所述第二多个开口被引导通过所述金属栅格,且接着通过所述金属膜层及所述表面到所述第二多个光电二极管中。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述选择性地蚀刻所述第二多个光电二极管上方的所述金属栅格膜堆叠的所述第二层进一步包括选择性地蚀刻所述第二多个光电二极管上方的所述金属栅格膜堆叠的所述第一层的部分以调整仅在所述第二多个光电二极管上方的所述金属膜层的厚度,其中所述入射光通过所述金属膜层的透射率响应于所述金属膜层的厚度。
14.根据权利要求10所述的方法,其进一步包括将钝化层沉积于所述金属栅格、所述金属层及所述半导体衬底的所述表面上方。
15.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属膜层包括铝。
16.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属膜层包括钨。
17.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属膜层包括钛。
18.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属膜层包括氮化钛。
19.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属栅格包括铝。
20.根据权利要求10所述的方法,其中所述金属栅格包括氮化钛。
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