CN108198830A - 图像传感器及形成图像传感器的方法 - Google Patents
图像传感器及形成图像传感器的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108198830A CN108198830A CN201810086088.1A CN201810086088A CN108198830A CN 108198830 A CN108198830 A CN 108198830A CN 201810086088 A CN201810086088 A CN 201810086088A CN 108198830 A CN108198830 A CN 108198830A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- covering part
- imaging sensor
- photodiode
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 68
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 114
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 12
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 7
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14629—Reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本公开涉及一种图像传感器，其包括：位于光电二极管的周围区域之上的主体部；以及位于所述主体部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。本公开还涉及一种形成图像传感器的方法。本公开的图像传感器及形成图像传感器的方法，能够减少光电二极管之间的光的串扰。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种图像传感器及形成图像传感器的方法。
背景技术
在图像传感器中，光电二极管之间可能存在光的串扰。
因此，存在对新技术的需求。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种图像传感器及形成图像传感器的方法，来减少光电二极管之间的光的串扰。
根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，包括：位于光电二极管的周围区域之上的主体部；以及位于所述主体部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
在一些实施例中，所述覆盖部由不透光材料形成。
在一些实施例中，所述覆盖部由透光材料形成，并且形成所述覆盖部的材料的折射率大于形成所述主体部的材料的折射率。
根据本公开的第二方面，提供了一种图像传感器，包括：位于光电二极管的周围区域之上的基部，所述基部由不透光材料形成；位于所述基部之上的加高部，所述加高部由透光材料形成；以及位于所述基部和所述加高部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
在一些实施例中，所述覆盖部由不透光材料形成。
在一些实施例中，所述覆盖部由透光材料形成，并且所述覆盖部的折射率大于所述加高部的折射率。
根据本公开的第三方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在光电二极管的周围区域之上形成主体部；以及在所述主体部的暴露的表面上形成覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
在一些实施例中，所述覆盖部由不透光材料形成。
在一些实施例中，所述覆盖部由透光材料形成，并且形成所述覆盖部的材料的折射率大于形成所述主体部的材料的折射率。
根据本公开的第四方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在光电二极管的周围区域之上形成基部，所述基部由不透光材料形成；在所述基部之上形成加高部，所述加高部由透光材料形成；以及在所述基部和所述加高部的暴露的表面上形成覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
在一些实施例中，所述覆盖部由不透光材料形成。
在一些实施例中，所述覆盖部由透光材料形成，并且所述覆盖部的折射率大于所述加高部的折射率。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是示意性地示出根据本公开的一些实施例的图像传感器的结构的示意图。
图2是示意性地示出根据本公开的一些实施例的图像传感器的结构的示意图。
图3是示意性地示出根据本公开的一些实施例的图像传感器的结构的示意图。
图4是示意性地示出根据本公开的一些实施例的图像传感器的结构的示意图。
图5至12是分别示出了在根据本公开一些实施例来形成图像传感器的一个方法示例的各个步骤处的图像传感器的截面的示意图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
在本公开中，对“一个实施例”、“一些实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例、至少一些实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”在本公开的各处的出现未必是指同一个或同一些实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以任何合适的组合和/或子组合来组合特征、结构或特性。
在一些实施例中，如图1所示，本公开的图像传感器包括：位于光电二极管11的周围区域12之上的主体部25；以及覆盖于主体部25的暴露的表面上的覆盖部23。其中，覆盖部23能够反射光。在这些实施例中，本公开的图像传感器中，主体部25与覆盖部23共同构成了用于在光电二极管11之间进行光隔离的光隔离结构。如此，无论主体部25的材料是透光材料还是不透光材料，由于覆盖主体部25的暴露的表面的覆盖部23能够反射光，那么，来自当前的光电二极管的上方(包括正上方和斜上方)的光，在到达该光电二极管的周围区域之上的光隔离结构时被覆盖部23反射，使光传播路径改变为向着当前的光电二极管的方向传播，从而来自当前的光电二极管的上方的光将不会透过光隔离结构而进入邻近的其他光电二极管，因此能够减少光电二极管之间的光的串扰。
覆盖部23能够反射光，是指覆盖部23能够全部或部分地将到达其表面或者到达其内部的光进行反射。本领域技术人员可以理解，覆盖部23反射光的能力越强，则透过覆盖部23到达主体部25的光就越少，从而可能引起光的串扰的可能性也就越小。覆盖部23反射光的能力与覆盖部23的材料的特性(材料的颜色、反射率等)、覆盖部23的厚度(需要有足够的厚度以保证覆盖部23的反光能力)、以及覆盖部23的折射率与主体部25的折射率之间的关系等均相关。需要说明的是，本公开中所描述的“光”既包括可见光也包括不可见光，这与图像传感器的用途有关，相应地，覆盖部23既可以具有反射可见光的能力也可以具有反射不可见光的能力。此外，对于不同波长的光，形成覆盖部23的材料的反射光的能力可能会有所不同，本领域技术人员可以根据实际应用来选择覆盖部23的材料。
在一些实施例中，能够反射光的覆盖部23由不透光材料形成。换言之，在这些实施例中，覆盖部23由不透光且具有反射能力的材料形成。本公开中所描述的“不透光”是指透光率低于阈值(例如图像传感器的设计所要求的覆盖部23的透光率的上限)，并不仅限于指透光率为0。由于覆盖部23不透光，则不会有光(或者只会有极少数的光)能够透过覆盖部23而到达主体部25，从而进一步降低了形成光电二极管之间的光的串扰的可能。
在一些实施例中，不透光且具有反射能力的材料可以是金属，通常金属具有较好的反射性和较低的透光率。在这些实施例中，当覆盖部23由金属形成时，可能会产生金属对其他部件(例如，填充在光隔离结构之间形成的开口中的滤色器、以及形成在滤色器之上的微透镜，可分别参见图4中的附图标记40、50)的污染。在一些实施例中，图像传感器还可以包括覆盖于覆盖部23的暴露的表面上的防护层30，见图3、4，防护层30可以用于防止覆盖部23可能引起的金属污染。防护层30可以由电介质材料，例如氧化硅，来形成。防护层30具有一定的厚度以保证能够隔离覆盖部23的金属对其他部件的污染。在一些实施例中，图像传感器还可以包括位于光电二极管11之上的滤色器40，见图4，滤色器40与防护层30接触。如此，可以防止由金属制成的覆盖部23对滤色器40的污染。
在一些实施例中，能够反射光的覆盖部23由透光材料形成，并且形成覆盖部23的材料的折射率大于形成主体部25的材料的折射率。从而，当光进入覆盖部23的内部并到达覆盖部23与主体部25的交界面时，由于覆盖部23的折射率大于主体部25的折射率，即光是将要从光密介质进入光疏介质，则当光入射的角度大于临界角时会发生全反射，使光传播路径改变为向着当前的光电二极管的方向传播，从而来自当前的光电二极管的上方的光将不会透过光隔离结构而进入邻近的其他光电二极管，因此能够减少光电二极管之间的光的串扰。
由于临界角的大小与光密介质和光疏介质的折射率之比有关，因此，适当地选择覆盖部23的材料和主体部25的材料，能够尽量地减小临界角，从而使得在覆盖部23与主体部25的交界面被反射的光尽量地增多，相应地进入主体部25的光尽量地减少，能够从当前的光电二极管进入到邻近的光电二极管的光也尽量地减少，从而减少光电二极管之间的光的串扰。
在这些实施例中，利用光在覆盖部23与主体部25的交界面处的全反射来实现对光电二极管之间的光隔离，从而避免了应用金属覆盖部可能带来的金属污染，也避免了增加防护层而带来的工艺与材料成本的增加。
在一些实施例中，能够反射光的覆盖部23由透光材料形成，并且形成覆盖部23的材料的折射率大于形成主体部25的材料的折射率、并且小于形成滤色器40的材料的折射率。如此，当光从滤色器40进入覆盖部23时，由于滤色器40的折射率大于覆盖部23的折射率，因此光是从光密介质进入光疏介质，在滤色器40与覆盖部23的交界面上会发生全反射(例如当入射角大于临界角时)，因而使得一部分光在滤色器40与覆盖部23的交界面处被反射回当前的光电二极管；此外，另一部分进入覆盖部23的光继续传播到达覆盖部23与主体部25的交界面时，由于覆盖部23的折射率大于主体部25的折射率，即光是将要从光密介质进入光疏介质，则当光入射的角度大于临界角时会发生全反射，使光传播路径改变为向着当前的光电二极管的方向传播，从而来自当前的光电二极管的上方的光将不会透过光隔离结构而进入邻近的其他光电二极管，因此能够减少光电二极管之间的光的串扰。
在这些实施例中，使得向着邻近的光电二极管的方向传播的光可能经过两个全发射的交界面(即第一个全反射的交界面：滤色器40与覆盖部23的交界面、以及第二个全反射的交界面：覆盖部23与主体部25的交界面)，从而使得更多的光能够被反射回到当前的光电二极管，例如在第一个全反射的交界面上未被反射的光可能在第二个全反射的交界面上被反射，从而提升了光隔离的效果，进一步避免了光的串扰。
在一些实施例中，主体部25由不透光材料形成。这些不透光材料可以是能够吸收光的材料或能够反射光的材料。如前所述，即使光在覆盖部23与主体部25的交界面处会发生全反射，仍然可能存在极少部分的光会经过覆盖部23与主体部25的交界面而进入主体部25，这部分进入主体部25的光可能会透过主体部25和另一侧的覆盖部23而进入到邻近的光电二极管从而造成串扰。因此，由不透光材料形成的主体部25可以防止类似情况的发生。如前所述，本公开中所描述的“不透光”是指透光率低于阈值(例如图像传感器的设计所要求的主体部25的透光率的上限)，并不仅限于指透光率为0。在一些情况下，不透光的主体部25可以将进入主体部25的光吸收，从而这些光便不会进入到邻近的光电二极管中。在另一些情况下，不透光的主体部25可以将经过覆盖部23与主体部25的交界面而到达主体部25的光进行反射，从而使这些光被反射回当前的光电二极管。如此，能够进一步地减少光电二极管之间的光的串扰。
在一些实施例中，如图2所示，本公开的图像传感器包括：位于光电二极管11的周围区域12之上的基部21；位于基部21之上的加高部22；以及位于基部21和加高部22的暴露的表面上的覆盖部23。其中，覆盖部23能够反射光，加高部22由透光材料形成，基部21由不透光材料形成。如前所述，本公开中所描述的“不透光”是指透光率低于阈值(例如图像传感器的设计所要求的基部21或加高部22的透光率的上限)，并不仅限于指透光率为0。类似地，本公开中所描述的“透光”是指透光率高于阈值(例如图像传感器的设计所要求的基部21或加高部22的透光率的下限)，并不仅限于指透光率为100％。
在这些实施例中，基部21、加高部22和覆盖部23共同构成了用于在光电二极管11之间进行光隔离的光隔离结构。由于覆盖基部21和加高部22的覆盖部23能够反射光，因此，来自当前的光电二极管的上方(包括正上方和斜上方)的光，在到达该光电二极管的周围区域之上的光隔离结构时被覆盖部23反射，使光传播路径改变为向着当前的光电二极管的方向传播，从而来自当前的光电二极管的上方的光将不会透过光隔离结构而进入邻近的其他光电二极管，因此能够减少光电二极管之间的光的串扰。
覆盖部23能够反射光，是指覆盖部23能够全部或部分地将到达其表面或者到达其内部的光进行反射。本领域技术人员可以理解，覆盖部23反射光的能力越强，则透过覆盖部23到达基部21或加高部22的光就越少，从而可能引起光的串扰的可能性也就越小。覆盖部23反射光的能力与覆盖部23的材料的特性(材料的颜色、反射率等)、覆盖部23的厚度(需要有足够的厚度以保证覆盖部23的反光能力)、以及覆盖部23的折射率与基部21或加高部22的折射率之间的关系等均相关。需要说明的是，本公开中所描述的“光”既包括可见光也包括不可见光，这与图像传感器的用途有关，相应地，覆盖部23既可以具有反射可见光的能力也可以具有反射不可见光的能力。此外，对于不同波长的光，形成覆盖部23的材料的反射光的能力可能会有所不同，本领域技术人员可以根据实际应用来选择覆盖部23的材料。
在这些实施例中，填充在覆盖部23内部的对象由两部分组成：基部21和加高部22，其中，位于上面的加高部22由透光材料形成，位于下面的基部21由不透光材料形成。当覆盖部23的反射光的能力不够强时，会有少部分光透过覆盖部23进入基部21或加高部22。如图2所示，带箭头的虚线所示出的为可能的光传播路径。由于基部21由不透光材料形成，则其可以是能够吸收光的材料或能够反射光的材料。当基部21由能够反射光的材料形成时，透过覆盖部23进入加高部22的光在传播到达基部21的表面时被反射，使得这些光向着与光电二极管相反的方向传播，如图2中带箭头的虚线所示，从而减少了对邻近的光电二极管的光的串扰。当基部21由能够吸收光的材料形成时，透过覆盖部23进入加高部22的光在传播到达基部21的表面时被基部21吸收(即图2中带指向斜上方的箭头的虚线不存在)，从而也能够减少对邻近的光电二极管的光的串扰。
需要说明的是，为了避免模糊本公开的重点，图2中带箭头的虚线仅体现了发生在基部21的表面处的反射，并未体现发生在其他位置处的任何反射和折射。本领域技术人员可以理解，这并不意味着限制了本公开中在其他位置处不存在任何反射和折射。
在一些实施例中，形成基部21的不透光材料为金属(优选地，为较易被刻蚀和/或较为稳定的金属，例如钨)，形成加高部22的透光材料为电介质材料(例如氧化硅(例如可以是TEOS-SiO2等))。在这些实施例中，金属形成的基部21可以将透过覆盖部23进入加高部22的光进行反射，从而减少对邻近的光电二极管的光的串扰。在这些实施例中，本公开的图像传感器还包括位于基部21与加高部22之间的粘附部24，如图3、4所示。粘附部24可以由对基部21的金属具有较强粘附力的材料(例如氮化硅)形成，以便于在金属的基部21之上形成电介质材料的加高部22。
在一些实施例中，能够反射光的覆盖部23由不透光材料形成。在一些实施例中，不透光且具有反射能力的材料可以是金属。在这些实施例中，本公开的图像传感器能够减少光的串扰的原理与上文的描述类似，此处不再赘述。在一些实施例中，图像传感器还可以包括覆盖于覆盖部23的暴露的表面上的防护层30以及位于光电二极管11之上的滤色器40，如图3、4所示。在这些实施例中，防护层30和滤色器40的特性和功能与上文的描述类似，此处不再赘述。
在一些实施例中，能够反射光的覆盖部23由透光材料形成，并且形成覆盖部23的材料的折射率大于形成加高部22的材料的折射率。从而，当光进入覆盖部23的内部并到达覆盖部23与加高部22的交界面时，由于覆盖部23的折射率大于加高部22的折射率，即光是将要从光密介质进入光疏介质，则当光入射的角度大于临界角时会发生全反射，使光传播路径改变为向着当前的光电二极管的方向传播，从而来自当前的光电二极管的上方的光将不会透过光隔离结构而进入邻近的其他光电二极管，因此能够减少光电二极管之间的光的串扰。
由于临界角的大小与光密介质和光疏介质的折射率之比有关，因此，适当地选择覆盖部23的材料和加高部22的材料，能够尽量地减小临界角，从而使得在覆盖部23与加高部22的交界面被反射的光尽量地增多，相应地进入加高部22的光尽量地减少，能够从当前的光电二极管进入到邻近的光电二极管的光也尽量地减少，从而减少光电二极管之间的光的串扰。在这些实施例中，利用光在覆盖部23与加高部22的交界面处的全反射来实现对光电二极管之间的光隔离，从而避免了应用金属覆盖部可能带来的金属污染，也避免了增加防护层而带来的工艺与材料成本的增加。
下面结合图5至12来描述根据本公开的一些实施例的形成图像传感器的方法。在这些实施例中，本公开的形成图像传感器的方法包括如下步骤：
如图5所示，在形成有光电二极管11的半导体衬底之上形成(例如通过沉积处理)第一中间层L1。在这些实施例中，第一中间层L1可以由不透光材料形成。然后，如图6所示，对第一中间层L1进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在光电二极管11的周围区域12之上形成基部21。
如图7所示，在经过图案化处理后的第一中间层L1之上形成(例如通过沉积处理)第二中间层L2。在这些实施例中，第二中间层L2可以由对形成基部21的不透光材料具有较强粘附力的材料形成。然后，如图8所示，对第二中间层L2进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在基部21之上形成粘附部24。
如图9所示，在经过图案化处理后的第二中间层L2之上形成(例如通过沉积处理)第三中间层L3。在这些实施例中，第三中间层L3可以由透光材料形成。然后，如图10所示，对第三中间层L3进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在粘附部24之上形成加高部22。
如图11所示，在经过图案化处理后的第三中间层L3之上形成(例如通过沉积处理)第四中间层L4。在这些实施例中，第四中间层L4由能够反射光的材料形成。由于沉积形成的第四中间层L4需要覆盖基部21、粘附部24、以及加高部22的暴露的表面(包括上表面和侧表面)，因此对该步骤中沉积处理的保形性要求较高，例如可以使用原子层沉积(ALD)处理来形成第四中间层L4。然后，如图12所示，对第四中间层L4进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在基部21、粘附部24、以及加高部22的暴露的表面(包括上表面和侧表面)上形成覆盖部23。
以上通过结合附图5至12描述了根据本公开的一些实施例的形成图像传感器的方法，即为形成图12所示的图像传感器的方法。本领域技术人员可以理解，为了形成根据本公开的其他实施例的图像传感器，可以将上述方法做适当的变形，例如，增加或减少步骤、替换一个或多个步骤、调换一个或多个步骤的顺序、改变一个或多个步骤中所使用的材料、处理技术等。
例如，可以通过如下方法来形成图1所示的图像传感器：如图5所示，在形成有光电二极管11的半导体衬底之上形成(例如通过沉积处理)第一中间层L1。在这些例子里，第一中间层L1可以由透光材料或不透光材料形成。然后，对第一中间层L1进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在光电二极管11的周围区域12之上形成主体部25。接着，在经过图案化处理后的第一中间层L1之上形成(例如通过ALD处理)由能够反射光的材料形成的中间层(类似于图11所示的第四中间层L4)。然后，对该中间层进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在主体部25的暴露的表面(包括上表面和侧表面)上形成覆盖部23。
例如，可以通过如下方法来形成图2所示的图像传感器：如图5所示，在形成有光电二极管11的半导体衬底之上形成(例如通过沉积处理)第一中间层L1。在这些实施例中，第一中间层L1可以由不透光材料形成。然后，如图6所示，对第一中间层L1进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在光电二极管11的周围区域12之上形成基部21。在经过图案化处理后的第一中间层L1之上形成(例如通过沉积处理)由透光材料形成的中间层(类似于图9所示的第三中间层L3)。然后，对该中间层进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在基部21之上形成加高部22。接着，通过例如ALD处理形成由能够反射光的材料形成的中间层(类似于图11所示的第四中间层L4)。然后，对该中间层进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在基部21和加高部22的暴露的表面(包括上表面和侧表面)上形成覆盖部23。
例如，可以通过如下方法来形成图3所示的图像传感器：在根据前文描述的方法形成图12所示的图像传感器之后，在经过图案化处理后的第四中间层L4之上形成(例如通过沉积处理)第五中间层(未示出)。在这些实施例中，第五中间层由电介质材料形成。由于沉积形成的第五中间层需要覆盖覆盖部23的暴露的表面(包括上表面和侧表面)，因此对该步骤中沉积处理的保形性要求较高，例如可以使用原子层沉积(ALD)处理来形成第五中间层。然后对第五中间层进行图案化处理(例如通过光刻和刻蚀处理)，以在覆盖部23的暴露的表面(包括上表面和侧表面)上形成防护层30，以防止覆盖部23可能引起的金属污染。
例如，可以通过如下方法来形成图4所示的图像传感器：在根据前文描述的方法形成图3所示的图像传感器之后，沉积用于形成滤色器的材料并对进行图案化处理，以在光电二极管11之上形成滤色器40，滤色器40与防护层30接触。然后在滤色器40之上形成微透镜50，从而形成如图4所示的图像传感器。
虽然本公开的附图中仅以截面图的形式示意性地示出了像素区的图像传感器的结构，本领域技术人员基于本公开记载的内容能够得到本公开所涉及的图像传感器整体的结构和形成方法。
在说明书及权利要求中的词语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。
在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。
本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。
另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
位于光电二极管的周围区域之上的主体部；以及
位于所述主体部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
2.根据1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由不透光材料形成。
3.根据1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由金属形成。
4.根据3所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述覆盖部的暴露的表面上的防护层，所述防护层用于防止所述覆盖部造成金属污染。
5.根据4所述的图像传感器，其特征在于，所述防护层由电介质材料形成。
6.根据4所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，所述滤色器与所述防护层接触。
7.根据1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由透光材料形成，并且形成所述覆盖部的材料的折射率大于形成所述主体部的材料的折射率。
8.根据7所述的图像传感器，其特征在于，所述主体部由不透光材料形成。
9.根据7所述的图像传感器，其特征在于，所述主体部能够吸收光或反射光。
10.根据7所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，
其中，形成所述滤色器的材料的折射率大于形成所述覆盖部的材料的折射率。
11.一种图像传感器，其特征在于，包括：
位于光电二极管的周围区域之上的基部，所述基部由不透光材料形成；
位于所述基部之上的加高部，所述加高部由透光材料形成；以及
位于所述基部和所述加高部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
12.根据11所述的图像传感器，其特征在于，所述不透光材料为金属，所述透光材料为电介质材料。
13.根据12所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述基部与所述加高部之间的粘附部。
14.根据11所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由不透光材料形成。
15.根据11所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由金属形成。
16.根据15所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述覆盖部的暴露的表面上的防护层，所述防护层用于防止所述覆盖部造成金属污染。
17.根据16所述的图像传感器，其特征在于，所述防护层由电介质材料形成。
18.根据16所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，所述滤色器与所述防护层接触。
19.根据11所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由透光材料形成，并且所述覆盖部的折射率大于所述加高部的折射率。
20.根据19所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，
其中，形成所述滤色器的材料的折射率大于形成所述覆盖部的材料的折射率。
21.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：
在光电二极管的周围区域之上形成主体部；以及
在所述主体部的暴露的表面上形成覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
22.根据21所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由不透光材料形成。
23.根据21所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由金属形成。
24.根据23所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述覆盖部的暴露的表面上形成防护层，以防止所述覆盖部造成金属污染。
25.根据24所述的方法，其特征在于，所述防护层由电介质材料形成。
26.根据24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述光电二极管之上形成滤色器，所述滤色器与所述防护层接触。
27.根据21所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由透光材料形成，并且形成所述覆盖部的材料的折射率大于形成所述主体部的材料的折射率。
28.根据27所述的方法，其特征在于，所述主体部由不透光材料形成。
29.根据27所述的方法，其特征在于，所述主体部能够吸收光或反射光。
30.根据27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述光电二极管之上形成滤色器，
其中，形成所述滤色器的材料的折射率大于形成所述覆盖部的材料的折射率。
31.一种形成图像传感器的方法，其特征在于，包括：
在光电二极管的周围区域之上形成基部，所述基部由不透光材料形成；
在所述基部之上形成加高部，所述加高部由透光材料形成；以及
在所述基部和所述加高部的暴露的表面上形成覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
32.根据31所述的方法，其特征在于，所述不透光材料为金属，所述透光材料为电介质材料。
33.根据32所述的方法，其特征在于，在所述基部之上形成所述加高部包括：
在所述基部之上形成粘附部；以及
在所述粘附部之上形成所述加高部。
34.根据31所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由不透光材料形成。
35.根据31所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由金属形成。
36.根据35所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述覆盖部的暴露的表面上形成防护层，以防止所述覆盖部造成金属污染。
37.根据36所述的方法，其特征在于，所述防护层由电介质材料形成。
38.根据36所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述光电二极管之上形成滤色器，所述滤色器与所述防护层接触。
39.根据31所述的方法，其特征在于，所述覆盖部由透光材料形成，并且所述覆盖部的折射率大于所述加高部的折射率。
40.根据39所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述光电二极管之上形成滤色器，
其中，形成所述滤色器的材料的折射率大于形成所述覆盖部的材料的折射率。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
位于光电二极管的周围区域之上的主体部；以及
位于所述主体部的暴露的表面上的覆盖部，所述覆盖部能够反射光。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由不透光材料形成。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由金属形成。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述覆盖部的暴露的表面上的防护层，所述防护层用于防止所述覆盖部造成金属污染。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述防护层由电介质材料形成。
6.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，所述滤色器与所述防护层接触。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述覆盖部由透光材料形成，并且形成所述覆盖部的材料的折射率大于形成所述主体部的材料的折射率。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述主体部由不透光材料形成。
9.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述主体部能够吸收光或反射光。
10.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，还包括：
位于所述光电二极管之上的滤色器，
其中，形成所述滤色器的材料的折射率大于形成所述覆盖部的材料的折射率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810086088.1A CN108198830A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810086088.1A CN108198830A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108198830A true CN108198830A (zh) | 2018-06-22 |
Family
ID=62591116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810086088.1A Pending CN108198830A (zh) | 2018-01-30 | 2018-01-30 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108198830A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108831901A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-11-16 | 德淮半导体有限公司 | 背照式图像传感器及其制作方法 |
| US20230098767A1 (en) * | 2021-09-26 | 2023-03-30 | Innolux Corporation | Optical Sensing Device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103227178A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于改进图像传感器的反射率光学栅格的方法和装置 |
| CN104051476A (zh) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有沟槽式填料栅格的图像传感器 |
| CN105990384A (zh) * | 2015-03-20 | 2016-10-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构 |
| CN106057838A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体结构及其制造方法 |
| CN106169487A (zh) * | 2015-05-18 | 2016-11-30 | 采钰科技股份有限公司 | 影像感测装置、cis结构及其形成方法 |
-
2018
- 2018-01-30 CN CN201810086088.1A patent/CN108198830A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103227178A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于改进图像传感器的反射率光学栅格的方法和装置 |
| CN104051476A (zh) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有沟槽式填料栅格的图像传感器 |
| CN105990384A (zh) * | 2015-03-20 | 2016-10-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构 |
| CN106057838A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体结构及其制造方法 |
| CN106169487A (zh) * | 2015-05-18 | 2016-11-30 | 采钰科技股份有限公司 | 影像感测装置、cis结构及其形成方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108831901A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-11-16 | 德淮半导体有限公司 | 背照式图像传感器及其制作方法 |
| CN108831901B (zh) * | 2018-09-05 | 2021-01-22 | 德淮半导体有限公司 | 背照式图像传感器及其制作方法 |
| US20230098767A1 (en) * | 2021-09-26 | 2023-03-30 | Innolux Corporation | Optical Sensing Device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8390088B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| US9093345B2 (en) | Solid-state imaging apparatus and imaging system | |
| JP6082794B2 (ja) | イメージセンサデバイス、ｃｉｓ構造、およびその形成方法 | |
| CN103794615A (zh) | 固态成像设备，其制造方法，以及照相机 | |
| JP2010094499A (ja) | 画像取得装置及び生体情報取得装置 | |
| US20070138470A1 (en) | Photosensitive integrated circuit equipped with a reflective layer and corresponding method of production | |
| JP2009194340A5 (zh) | ||
| CN108198830A (zh) | 图像传感器及形成图像传感器的方法 | |
| JP2000323695A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
| CN108321167A (zh) | 图像传感器及形成图像传感器的方法 | |
| JP5987108B2 (ja) | 回路内蔵光電変換装置およびその製造方法 | |
| KR100982620B1 (ko) | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 | |
| US8187908B2 (en) | Light-blocking layer sequence having one or more metal layers for an integrated circuit and method for the production of the layer sequence | |
| CN108258002A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| TW201543066A (zh) | 光學元件 | |
| JP2006032897A (ja) | Ｃｍｏｓイメージセンサー及びその製造方法 | |
| JP3975787B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| CN208737020U (zh) | 移动终端 | |
| CN206096589U (zh) | 手机用无盖潜望式光学变焦镜头模组 | |
| JP2007128979A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| CN108198833A (zh) | 图像传感器及形成图像传感器的方法 | |
| CN110323241A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| CN104934454B (zh) | 具有微透镜的图像传感器 | |
| CN107785387A (zh) | 图像传感器及用于形成图像传感器的方法 | |
| TWI636559B (zh) | 光學元件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180622 |