CN113113441B - 一种避免边缘出现杂散信号的背照式ccd结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于CCD器件技术领域，特别涉及一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，该结构包括：衬底、背面介质层以及背面金属层；所述背面介质层设置在所述衬底上，所述背面金属层设置在所述背面介质层上；所述背面介质层上设置有接触孔，所述接触孔将背面金属层与衬底连通，形成背照式CCD结构；本发明通过在背面介质层设置接触孔，使得背面金属层与芯片衬底电学互联，形成低阻回路，避免了由于衬底回路不畅导致的图像边缘呈现亮条的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于CCD器件技术领域，特别涉及一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构。
背景技术
背照电荷耦合器件(CCD)图像传感器从背面进光，避免了正面多晶硅对光的吸收，较正照CCD可提高2—3倍的响应度。但背照CCD芯片厚度约为15微米，远低于正照CCD的典型值500微米，芯片厚度的减薄带来衬底回路电阻的增大，回路电阻的增大使得图像边缘出现杂散信号。对背照CCD图像边缘出现的杂散信号，传统的减弱措施有：通过芯片正面结构改善衬底回路、降低背照CCD的工作频率、通过制冷降低芯片工作温度、设计冗余像元后信号处理时去除有杂散信号的像元，效果均不明显，未根本解决背照CCD边缘杂散信号的问题。
发明内容
为解决以上现有技术问题，本发明提出了一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，该结构包括光敏区、存储区以及水平CCD，光敏区与存储区连接，水平CCD与存储区连接，形成背照式CCD结构；所述背照式CCD结构从下到上依次包括：芯片衬底、背面介质层以及背面金属层；所述背面介质层上设置有接触孔；背面金属层上设置有与背面介质层接触孔相对应的金属柱；金属层上的金属柱通过背面介质层的接触孔中与芯片衬底接触，实现电学连通，形成背照式CCD结构。
优选的，背面介质层上至少设置有1个接触孔。
优选的，芯片衬底为减薄的硅衬底；通过对硅衬底进行减薄处理，增加CCD的量子效率。
进一步的，芯片衬底的厚度为15μm。
优选的，背面介质层为半导体材料；所述半导体材料为氮化硅或者二氧化硅。
优选的，背面金属层为金属材料，所述金属材料为铝。
本发明通过在背面金属层设置接触孔，通过该孔使得背面金属层与芯片衬底互联，形成低阻回路，避免了由于衬底回路不畅导致的图像边缘呈现亮条的缺陷。
附图说明
图1为本发明的CCD图像传感器平面结构示意图；
图2为传统的背照式CCD剖面结构示意图；
图3为本发明的背照式CCD剖面结构示意图；
图4为未采用本发明的CCD成像效果图；
图5为本发明CCD成像效果图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，传统的背照式CCD结构包括光敏区、存储区以及水平CCD，光敏区与存储区连接，水平CCD与存储区连接，形成背照式CCD结构；所述光敏区根据光照影响形成光电流，将光敏区产生的光电流存储在存储区中，再将存储区存储的光电流传输到水平CCD中进行处理，得到传输信号。传统的背照式CCD结构如图2所示，包括：从下到上依次为芯片衬底、背面介质层以及背面金属层，所述介质层的各个结构中芯片衬底与背面金属层处于不导通状态。传统的背照式CCD工作时，由于芯片衬底与背面金属层之间不导通，在对芯片衬底进行减薄处理过程中，使得芯片衬底的回路电阻增大，从而使CCD成像中出现散杂信号。
一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，包括光敏区、存储区以及水平CCD，光敏区与存储区连接，水平CCD与存储区连接，成形背照式CCD结构；如图3所示，背照式CCD结构从下到上依次包括：芯片衬底、背面介质层以及背面金属层；所述芯片衬底设置在背面介质层的底部，所述背面金属层设置在背面介质层的顶部，形成三层结构；所述背面介质层上设置有接触孔；背面金属层上设置有与背面介质层接触孔相对应的金属柱；金属层上的金属柱通过背面介质层的接触孔与芯片衬底接触，实现电学连通，形成背照式CCD结构。
优选的，背面介质层上至少设置有1个接触孔；可以根据实际需要的CCD芯片的功率以及大小设置不同数量的接触孔。
优选的，背面金属层上的金属柱的数量与背面介质层上的接触孔的数量相同；且金属柱的大小与接触孔的大小相匹配。
优选的，背面介质层上的接触孔中覆盖有金属导通膜，金属导通膜的上部与背面金属层连接，金属导通膜的下部与芯片衬底连接，使得背面金属层与芯片衬底电学导通。
本发明的背照式CCD结构在进行工作时，由于背面金属层通过背面介质层上的接触孔与芯片衬底进行导通，形成了低阻回路，从而解决了芯片因回路电阻较大，使得背照CCD图像边缘出现的杂散信号的问题。
衬底采用半导体材料构成。优选的，衬底采用硅材料。
优选的，背面介质层为氮化硅或二氧化硅。
优选的，所述背面金属层为铝。
所述减薄后的芯片衬底的厚度为15μm；背面介质层的典型厚度为80nm；所述背面金属层的典型厚度为500nm。
本发明通过对CCD芯片背面绝缘介质层设置接触孔，使得背面金属层与衬底材料实现电学互联，金属层给芯片衬底提供一个低阻回路。
如图4所示，在采用传统的背照式CCD结构所成的像的左边有一明亮的竖线，该竖线为背照式CCD结构的边缘的杂散信号。
如图5所示，采用本发明设计的背照式CCD结构所成的像中没有明亮的竖线，则本发明的背照式CCD结构消除了图像的边缘杂散信号。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”、“一端”、“上”、“一侧”、“内”、“前部”、“后部”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，该结构包括光敏区、存储区以及水平CCD，光敏区与存储区连接，水平CCD与存储区连接，形成背照式CCD结构；其特征在于，背照式CCD结构从下到上依包括：芯片衬底、背面介质层以及背面金属层；所述背面介质层上设置有接触孔；背面金属层上设置有与背面介质层接触孔相对应的金属柱；金属层上的金属柱通过背面介质层的接触孔与芯片衬底接触，实现电学连通。
2.根据权利要求1所述的一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，其特征在于，背面介质层上至少设置有1个接触孔。
3.根据权利要求1所述的一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，其特征在于，所述芯片衬底为减薄的硅衬底；通过对硅衬底进行减薄处理，增加CCD的量子效率。
4.根据权利要求3所述的一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，其特征在于，芯片衬底的厚度为15μm。
5.根据权利要求1所述的一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，其特征在于，所述背面介质层为氮化硅或二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的一种避免边缘出现杂散信号的背照式CCD结构，其特征在于，背面金属层为金属材料，所述金属材料为铝。
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