TW201715715A - 背照式（ｂｓｉ）影像感測器及其形成方法 - Google Patents

背照式（ｂｓｉ）影像感測器及其形成方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201715715A
TW201715715A TW105126196A TW105126196A TW201715715A TW 201715715 A TW201715715 A TW 201715715A TW 105126196 A TW105126196 A TW 105126196A TW 105126196 A TW105126196 A TW 105126196A TW 201715715 A TW201715715 A TW 201715715A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
semiconductor substrate
region
reflective material
pixel
image sensor
Prior art date
Application number
TW105126196A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI595639B (zh
Inventor
陳春元
丁世汎
江彥廷
吳尉壯
陳冠尊
王俊智
楊敦年
Original Assignee
台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台灣積體電路製造股份有限公司 filed Critical 台灣積體電路製造股份有限公司
Publication of TW201715715A publication Critical patent/TW201715715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI595639B publication Critical patent/TWI595639B/zh

Links

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
    • H01L27/14601—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
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • H01L27/14636—Interconnect 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager 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
    • H01L27/14643—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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour 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
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • 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
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • 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
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • 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
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • 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
    • H01L27/14627—Microlenses

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)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

在一些實施例中，本揭露係關於具有反射材料之全域快門像素的背照式(BSI)影像感測器，其可防止像素級記憶節點的汙染。在一些實施例中，BSI影像感測器具有影像感測元件排列於半導體基底中，以及像素級記憶節點排列於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。反射材料亦排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與半導體基底之背面的位置。反射材料具有孔徑位於影像感測元件之上。反射材料允許入射輻射到達影像感測元件，同時防止入射輻射免於到達像素級記憶節點，從而避免像素級記憶節點之汙染。

Description

背照式(BSI)影像感測器及其形成方法
本揭露係關於背照式(BSI)影像感測器及其形成方法。
具有影像感測器的積體電路(IC)已廣泛地用於現代電子裝置中，例如相機及手機。互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置已成為普及的IC影像感測器，且明顯地取代了電荷耦合元件(CCD)。由於CMOS影像感測器具有低耗電、尺寸小、快速數據處理、數據直接輸出及低製造成本之優點，其相較於CCD影像感測器已愈來愈受到重視。CMOS影像感測器的一些類型包括前照式(FSI)影像感測器及背照式(BSI)影像感測器。
在一些實施例中，本揭露係關於背照式(BSI)影像感測器。BSI影像感測器包括影像感測元件排列於半導體基底之中，以及像素級記憶節點排列於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。BSI影像感測器更包括反射材料，其排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與沿著半導體基底之背面延伸的平面之間，且反射材料具有孔徑位於影像感測元件之上。
在其它實施例中，本揭露係關於BSI影像感測器。BSI影像感測器包括光二極體，其包括具有第一摻雜型的第一區，排列於具有第二摻雜型的半導體基底之中，且像素級記憶節點包括具有第一摻雜型的第二區，排列於半導體基底中，位於第一區橫向偏移之位置。BSI影像感測器更包括反射材料，其排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與沿著半導體基底之背面延伸的平面之間。反射材料具有側壁，其透過半導體基底與第一區分離。BSI影像感測器更包括沿著半導體基底正面排列的轉移電晶體閘極，其相反於半導體基底的背面，並橫向地位於第一區與第二區之間。
在其它實施例中，本揭露係關於BSI影像感測器的形成方法。該方法包括：形成影像感測元件於基底之中，並形成像素級記憶節點於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。該方法更包括：蝕刻該基底的背面以形成一或多個溝槽，其透過基底與影像感測元件橫向分離，且其垂直上覆於像素級記憶節點，並形成反射材料於或多個溝槽之中。
100‧‧‧BSI影像感測器
102‧‧‧半導體基底
102f‧‧‧正面
102b‧‧‧背面
103‧‧‧像素區
104‧‧‧影像感測元件
106‧‧‧像素級記憶節點
106a‧‧‧第一區
106b‧‧‧第二區
108‧‧‧反射材料
108s‧‧‧側壁
108a‧‧‧上表面
108b‧‧‧下表面
108u‧‧‧上表面
110‧‧‧孔徑
112‧‧‧入射輻射
200‧‧‧BSI影像感測器
201‧‧‧陣列
202‧‧‧複數個像素區
204a-204n‧‧‧複數行
206a-206b‧‧‧複數列
208‧‧‧讀取電路
210a-210b‧‧‧複數個類比數位轉換器(ADC)
300‧‧‧背照式CMOS(BSI-CMOS)影像感測器
301‧‧‧像素區
302‧‧‧光二極體
302a-302b‧‧‧摻雜區
303‧‧‧閘極介電層
304‧‧‧第一轉移電晶體閘極
305‧‧‧閘極電極
308‧‧‧記憶電晶體閘極
310‧‧‧第二轉移電晶體閘極
312‧‧‧浮動擴散節點
314‧‧‧重置電晶體閘極
316‧‧‧井區
318‧‧‧隔離結構
320‧‧‧電荷載體
321‧‧‧路徑
302a‧‧‧第一區
302b‧‧‧第二區
312、316‧‧‧源極/汲極區
322‧‧‧距離
324‧‧‧保護層
326‧‧‧介電材料之層
328‧‧‧源極隨耦器電晶體
330‧‧‧列選擇電晶體
400‧‧‧BSI-CMOS影像感測器
402a-402b‧‧‧複數個像素區
404‧‧‧介電結構
406‧‧‧導電接觸件
406-410‧‧‧複數個金屬互連層
408‧‧‧金屬導線層
410‧‧‧金屬介層窗
412‧‧‧格狀結構
412a‧‧‧介電材料
412b‧‧‧上覆金屬
414‧‧‧彩色濾光片
416‧‧‧微透鏡
500‧‧‧剖面圖
502‧‧‧半導體基底
502f‧‧‧正面
502b‧‧‧背面
504‧‧‧摻雜物質
506‧‧‧第一罩幕層
600‧‧‧剖面圖
602‧‧‧摻雜物質
604‧‧‧第一罩幕層
700、800、900‧‧‧剖面圖
902‧‧‧ILD層
1000‧‧‧剖面圖
1002‧‧‧操作基板
t1‧‧‧第一厚度
t2‧‧‧第二厚度
1100‧‧‧剖面圖
1102‧‧‧溝槽
1104‧‧‧蝕刻劑
1106‧‧‧罩幕層
1200‧‧‧剖面圖
1300‧‧‧剖面圖
1302‧‧‧開口
1400‧‧‧剖面圖
1500‧‧‧方法
1502-1514‧‧‧步驟
1522-1528‧‧‧步驟
以下將配合所附圖式詳述本揭露之實施例，應注意的是，依照工業上的標準實施，以下圖示並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本揭露的特徵。而在說明書及圖式中，除了特別說明外，同樣或類似的元件將以類似的符號表示。
第1圖係在一些實施例中，具有全域快門像素的背照式(BSI)影像感測器之剖面圖，其配置有反射材料以阻擋入射輻 射免於到達像素級記憶節點。
第2圖係在一些實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI影像感測器的頂視圖。
第3圖係在一些額外的實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI-CMOS影像感測器的剖面圖。
第4圖係在一些額外的實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI-CMOS影像感測器的剖面圖。
第5-14圖顯示一些實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI影像感測器的形成方法之剖面圖。
第15圖係在一些實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI影像感測器的形成方法之流程圖。
以下提供許多不同的實施方法或是例子來實行各種實施例之不同特徵。以下描述具體的元件及其排列的例子以闡述本揭露。當然這些僅是例子且不該以此限定本揭露的範圍。例如，在描述中提及第一個元件形成於第二個元件上時，其可以包括第一個元件與第二個元件直接接觸的實施例，也可以包括有其他元件形成於第一個與第二個元件之間的實施例，其中第一個元件與第二個元件並未直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的” 及類似的用詞，這些關係詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖示中所描述的方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則其中使用的空間相關形容詞也可相同地照著解釋。
除了光二極體及讀取電路之外，全域快門像素(global shutter pixel)通常係藉由放置記憶元件來實行於影像感測器陣列之每個像素之中。記憶元件係被配置用以暫時地儲存光生電荷(photo-generated charge)，從而允許影像感測器陣列之各列於同一時間開始曝光。在曝光的最後，光生電荷載體全域地從光二極體轉移至相關的像素級記憶節點。藉由使用像素級記憶節點以使每個像素能夠累積電荷並讀取操作，這可以消除滾動快門脈波(rolling shutter pulses)之使用。
全域快門像素通常被實行為前照式(FSI)影像感測器。這是因為FSI影像感測器具有上覆於(overlying)像素區的金屬互連層。金屬互連層可以阻擋入射輻射免於照射到像素級記憶節點，從而防止全域快門效率(GSE)因像素級記憶節點中寄生電洞對之產生所導致的劣化(即，防止寄生電洞對免於汙染儲存於像素級記憶節點中的電荷)。背照式(BSI)影像感測器不具有上覆的金屬互連層以遮蔽像素級記憶節免於入射輻射，從而造成BSI影像感測器在全域快門像素配置中具有缺點。然而，由於BSI影像感測器在光二極體的光徑中不具有金屬互連層，故其可提供較FSI影像感測器更好的量子效率。
【00ll】本揭露係關於具有全域快門像素的背照式(BSI)影 像感測器，其配置有反射材料以防止像素級記憶節點的汙染。在一些實施例中，BSI影像感測器包括影像感測元件排列於半導體基底中，以及像素級記憶節點排列於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。反射材料亦排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與沿著半導體基底之背面延伸的平面之間。反射材料具有孔徑位於影像感測元件之上。反射材料係配置用以允許入射輻射到達影像感測元件，同時防止入射輻射免於到達像素級記憶節點，從而避免像素級記憶節點之汙染。
第1圖係一些實施例中具有全域快門像素的背照式(BSI)影像感測器100之剖面圖，其配置有反射材料以阻擋入射輻射免於到達像素級記憶節點。
BSI影像感測器100包括具有像素區103的半導體基底102。像素區103包括影像感測元件104，被配置用以將入射輻射112(例如：光子)轉換成電子信號(例如：電子及/或電洞)。在一些實施例中，影像感測元件104可包括具有P-N接面的光二極體(即，p型摻雜的第一區及與第一區抵接之n型摻雜的第二區之間的接面)。
像素級記憶節點106排列於半導體基底102中，位於影像感測元件104橫向偏移之位置。像素級記憶節點106係配置用以儲存產生於影像感測元件104中的電荷載體(例如：電子或電洞)。在一些實施例中，像素級記憶節點106可包括具有與半導體基底102的摻雜型相反之高度摻雜區。在一些實施例中，高度摻雜區可與半導體基底102的正面102f垂直分離。
反射材料108排列於沿著半導體基底102之背面 102b延伸的平面與像素級記憶節點106之間。在一些實施例中，反射材料108可具有水平表面(例如：上表面108u)，其與半導體基底102的背面102b共平面。反射材料108包括排列於影像感測元件104上方的孔徑110。在一些實施例中，影像感測元件104延伸至反射材料108之孔徑110之中，使得影像感測元件104透過半導體基底102與反射材料108橫向分離。在此類實施例中，影像感測元件104較像素級記憶節點106更接近半導體基底102的背面102b。
反射材料108被配置用以反射入射輻射112。這防止入射輻射112免於到達像素級記憶節點106，同時孔徑110允許入射輻射112到達影像感測元件104。藉由阻擋入射輻射112免於到達像素級記憶節點106，反射材料108允許BSI影像感測器100具有良好量子效率的全域快門像素，同時避免像素級記憶節點106因寄生電洞對之產生所導致的汙染。
第2圖係在一些實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI影像感測器200的頂視圖。
BSI影像感測器200包括複數個像素區202排列於陣列201之半導體基底中，陣列201包括複數行204a-204n及複數列206a-206b。複數個像素區202各自包括反射材料108，其沿著半導體基底的背面排列。孔徑110延伸穿過反射材料108於上覆於影像感測元件104的位置，使得入射輻射能夠到達影像感測元件104。在各種實施例中，反射材料108中的孔徑110可具有任何形狀。舉例來說，在一些實施例中，孔徑110可具有多邊形之形狀(例如：六邊形、四邊形等)。在其它實施例中， 孔徑110可具有替代的形狀，例如圓形或不定形(amorphous)的形狀。
複數個像素區202之每一個更包括像素級記憶節點106。設置像素級記憶節點106於反射材料108下方，使得反射材料108阻擋入射輻射(例如：光)到達像素級記憶節點106。
陣列201連接至讀取電路208，被配置用以讀取來自陣列201中複數個像素區202的信號。在一些實施例中，讀取電路208可包括連接至陣列201中像素之每一列的複數個類比數位轉換器(ADC)210a-210b。ADC 210a-210b係配置用以將來自複數個像素區202的信號轉換成數位信號，其可進一步提供給數位信號處理單元(未顯示)。
在操作期間，在各個複數行204a-204n及/或複數列206a-206b內配置像素區202以在同一時間開始曝光。一旦開始曝光，光生電荷載體將從複數個像素區202之影像感測元件104全域地轉移至複數個像素區202中的像素級記憶節點106。接著，電荷從列206a-206b內的像素級記憶節點106中讀取。因此，像素級記憶節點106允許複數個像素區202之每一個能夠同時地曝光。
第3圖係在一些額外的實施例中，具有反射材料的全域快門像素之背照式CMOS(BSI-CMOS)影像感測器300的剖面圖。
BSI-CMOS影像感測器300包括排列於半導體基底102之中的像素區301。在一些實施例中，像素區301可透過排列在像素區301相反側的一或多個隔離結構318(例如：淺溝槽 隔離區)以與鄰近的像素區隔離。一或多個隔離結構318可包括介電材料，其排列於半導體基底102的正面102f之溝槽內。
像素區301包括光二極體302及像素級記憶節點106。光二極體302被配置用以從入射輻射112產生電荷載體320(即電洞對)。在一些實施例中，光二極體302可包括具有第一摻雜型(例如：n型摻雜)的第一區302a及具有不同於第一摻雜型之第二摻雜型(例如：p型摻雜)的第二區302b。在一些實施例中，像素級記憶節點106可包括具有第一摻雜型(例如：n型摻雜)的第一區106a及具有不同於第一摻雜型之第二摻雜型(例如：p型摻雜)的第二區106b。第二區106b係配置用以侷限電荷載體320於第一區106a之中，從而改善像素級記憶節點106中電荷載體320的儲存(例如：減少洩漏)。在一些實施例中，光二極體302及/或像素級記憶節點106可具有摻雜濃度大於或等於約5e15atoms/cm3的區域。在一些實施例中，半導體基底102可具有第二摻雜型。在一些實施例中，像素級記憶節點106具有大於或等於光二極體302的儲存容量。
藉由半導體基底102中的反射材料108將像素級記憶節點106與沿著半導體基底102之背面102b延伸的平面分離。在一些實施例中，反射材料108可具有傾斜的側壁108s，其隨著與半導體基底102之背面102b的距離增加，而減少反射材料108的寬度。在一些實施例中，反射材料108可具有上表面108a及下表面108b。上表面108a大致上與半導體基底102的背面102b共平面。下表面108b透過距離322與半導體基底102的正面102f分離。在一些實施例中，距離322為介於半導體基底102 的厚度t之間的範圍且約為0.01um。在各種實施例中，反射材料108可包括金屬(例如：鋁或銅)或多層反射膜，其包括具有各別材料(例如：具有矽和釕的交替層)的複數層109a-109n。
第一轉移電晶體閘極304沿著半導體基底102的正面102f排列。第一轉移電晶體閘極304包括設置於半導體基底102的正面102f上方之閘極介電層303及排列於閘極介電層303上之閘極電極305。在一些實施例中，側壁間隔物(未顯示)排列在閘極介電層303及閘極電極305的相反側。第一轉移電晶體閘極304橫向地排列於光二極體302與像素級記憶節點106之間，並配置以控制電荷載體320從光二極體302至像素級記憶節點106的流動。記憶電晶體閘極308排列於像素級記憶節點106上方，且第二轉移電晶體閘極310排列於像素級記憶節點106與浮動擴散節點312之間。記憶電晶體閘極308及第二轉移電晶體閘極310控制電荷載體320從像素級記憶節點106至浮動擴散節點312的流動。因此，第一轉移電晶體閘極304、記憶電晶體閘極308及第二轉移電晶體閘極310共同地控制沿著路徑321延伸於光二極體302與浮動擴散節點312之間的電荷載體320之流動。
浮動擴散節點312更連接至重置電晶體(包括重置電晶體閘極314及井區316)及源極隨耦器電晶體328。重置電晶體被配置用以於曝光期之間重置(reset)光二極體302。若浮動擴散節點312內之電荷水平夠高，將啟動源極隨耦器電晶體328，並根據用於定址(addressing)的列選擇電晶體330之操作來選擇性地輸出電荷。
將保護層324排列於半導體基底102的背面102b上，並將介電材料之層326排列於保護層324上。在一些實施例中，保護層324可包括抗反射塗層(ARC)，例如底部抗反射塗層(BARC)。在其它實施例中，保護層324可包括有機聚合物或金屬氧化物。在一些實施例中，介電材料之層326可包括氧化物或高介電常數(high-k)介電層，例如：氧化鉿(HfO)、氧化鉿矽(HfSiO)、氧化鉿鋁(HfAlO)或氧化鉿鉭(HfTaO)。
第4圖係在一些額外的實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI-CMOS影像感測器400的剖面圖。
BSI-CMOS影像感測器400包括複數個像素區402a-402b排列於半導體基底102之中。介電結構404沿著半導體基底102的正面102f排列。介電結構404包括一或多個ILD層。在各種實施例中，ILD層可包括一或多個低介電常數(low-k)介電層(即，介電常數小於約3.9的介電質)、超低介電常數(ultra low-k)介電層或氧化物(例如：氧化矽)。導電接觸件406排列於介電結構404之中。導電接觸件406從閘極電極延伸至金屬導線層408，其透過金屬介層窗410垂直地連接。在各種實施例中，導電接觸件406可包括諸如銅或鎢的導電金屬。在各種實施例中，金屬導線層408及金屬介層窗410可包括諸如銅或鋁的導電金屬。
格狀結構412排列在設置於半導體基底102之背面102b上方的介電材料之層326上方。格狀結構412橫向包圍一或多個設置於介電材料之層326上方的彩色濾光片414。在一些實施例中，格狀結構412可包括具有介電材料412a(例如：氮化矽) 及上覆金屬412b的堆疊結構。格狀結構412形成框架，其定義了位於底層光二極體302上方之複數個開口。分別配置彩色濾光片414以發射特定波長的輻射。舉例來說，第一彩色濾光片(例如：紅色濾光片)可傳送波長在第一範圍之內的光，而第二彩色濾光片(例如：綠色濾光片)可傳送波長在異於第一範圍之第二範圍之內的光。
複數個微透鏡416排列於複數個彩色濾光片414上方。複數個微透鏡416分別對齊於彩色濾光片414並上覆於光二極體302。微透鏡416係配置用以將入射輻射(例如：光)聚焦至光二極體302。在一些實施例中，複數個微透鏡416具有抵接彩色濾光片414之大致平坦的底部表面。此外，複數個微透鏡416可分別包括曲面的上表面。在各種實施例中，微透鏡416可具有曲度，其設置以將輻射聚焦至底層光二極體302的中心上。
第5-13圖顯示一些實施例中，形成BSI影像感測器的方法之剖面圖，其具有配置以反射入射輻射的反射材料之全域快門像素。
如剖面圖500所示，提供半導體基底502。半導體基底502可為任何類型的半導體主體(例如：矽、SiGe、SOI)，例如半導體晶圓及/或一或多個晶粒於晶圓上，以及任何與其相關之其他類型的金屬層、元件、半導體及/或磊晶層等。半導體基底502可包括具有第一摻雜型之本質摻雜的(intrinsically doped)半導體基底(例如：n型摻雜或p型摻雜)。
複數個影像感測元件104形成於半導體基底502之中。在一些實施例中，複數個影像感測元件104可包括光二極 體。在此類實施例中，可藉由一或多個摻雜物質504選擇性地植入半導體基底502來形成光二極體，以形成一或多個摻雜區302a-302b於半導體基底502之中。舉例來說，在一些實施例中，根據沿著半導體基底502的正面502f所排列之第一罩幕層506(例如：光阻)實行第一佈植製程，以形成具有第一摻雜型的第一區302a，接著，根據第二罩幕層(未顯示)實行第二佈植製程，以形成與第一區抵接且具有異於第一摻雜型的第二摻雜型之第二區302b。
在一些實施例中，可形成一或多個隔離結構318(例如：淺溝槽隔離區)於像素區301的相反側之半導體基底502的正面502f之中。可藉由選擇性蝕刻半導體基底502的正面502f來形成一或多個隔離結構318，以形成淺溝槽並隨後形成介電材料(例如：氧化物)於淺溝槽之中。在一些實施例中，可在複數個影像感測元件104形成之前形成一或多個隔離結構318。
如剖面圖600所示，形成像素級記憶節點106於半導體基底502之中。在一些實施例中，可藉由一或多個摻雜物質602選擇性地植入半導體基底502來形成像素級記憶節點106，以形成一或多個摻雜區於半導體基底502之中。舉例來說，在一些實施例中，根據沿著半導體基底502的正面502f所排列之第一罩幕層604(例如：光阻)實行第一佈植製程，以形成具有第一摻雜型的第一區106a，接著，根據第二罩幕層(未顯示)實行第二佈植製程，以形成具有不同於第一摻雜型的第二摻雜型之抵接的第二區106b。
如剖面圖700所示，形成複數個源極/汲極區312及 316於半導體基底502的正面502f之中。藉由一系列的佈植製程來形成複數個源極/汲極區312及316。
如剖面圖800所示，沿半導體基底502的正面502f形成第一轉移電晶體閘極304、記憶電晶體閘極308、第二轉移電晶體閘極310及重置電晶體閘極314。可藉由沉積閘極介電膜及閘極電極膜於半導體基底502上方，以形成第一轉移電晶體閘極304、記憶電晶體閘極308、第二轉移電晶體閘極310及重置電晶體閘極314。接著，圖案化閘極介電膜及閘極電極膜以形成閘極介電層303及閘極電極305。
如剖面圖900所示，形成複數個金屬互連層406-410於形成在半導體基底502的正面502f上方之介電結構404之中。在一些實施例中，可藉由形成ILD層902於半導體基底502的正面502f上方以形成複數個金屬互連層406-410。隨後蝕刻ILD層902以形成介層孔及/或金屬溝槽。接著，以導電材料填滿介層孔及/或金屬溝槽以形成一或更多複數個金屬互連層406-410。在一些實施例中，可藉由物理氣相沉積技術(例如：PVD、CVD等)來沉積ILD層902。可使用沉積製程及/或電鍍製程(例如：電鍍、無電電鍍等)以形成複數個金屬互連層406-410。在各種實施例中，複數個金屬互連層406-410可包括例如鎢、銅或鋁-銅合金。
如剖面圖1000所示，將介電結構404接合至操作基板1002。在一些實施例中，接合製程可使用排列於介電結構404及操作基板1002之間的中間接合氧化層(未顯示)。在一些實施例中，接合製程可包括熔融接合製程。在一些實施例中，操 作基板1002可包括矽晶圓。
在將介電結構404接合至操作基板1002之後，薄化半導體基底502。半導體基底502的薄化減少了基底的厚度，使其從第一厚度t1變為第二厚度t2。厚度的減少增進了輻射之透射以穿過半導體基底102的背面102b至影像感測元件104。在一些實施例中，可藉由蝕刻半導體基底502的背面502b以薄化半導體基底502。在其它實施例中，可藉由機械研磨半導體基底502的背面502b以薄化半導體基底502。
如剖面圖1100所示，可選擇性蝕刻半導體基底102的背面以形成上覆於像素級記憶節點106的溝槽1102。可沿著影像感測元件104的相反側延伸溝槽1102。在一些實施例中，可根據罩幕層1106將半導體基底102的背面102b選擇性地暴露至蝕刻劑1104。在各種實施例中，蝕刻劑1104可包括乾蝕刻劑(例如：離子轟擊)及/或濕蝕刻劑(例如：四甲基氫氧化銨(TMAH)、氫氧化鉀(KOH)等)。
如剖面圖1200所示，形成反射材料108於溝槽1102之中。在一些實施例中，反射材料108可包括諸如銅或鋁的金屬。在此類實施例中，可藉由氣相沉積製程(例如：PVD、CVD、PE-CVD等)及/或電鍍製程(例如：電鍍製程或無電電鍍製程)來沉積反射材料108。在其它實施例中，藉由一系列的沉積製程來形成反射材料108可包括多層反射膜(例如：包括矽及釕的交替層)。可在形成反射材料於溝槽1102中之後，實行平坦化製程(沿著線1202)，以移除溝槽1102外面的部分反射材料108。在一些實施例中，平坦化製程可包括化學機械研磨(CMP)製程或 蝕刻製程。
如剖面圖1300所示，形成保護層324於半導體基底102的背面102b上及反射材料108上。在一些實施例中，保護層324可包括抗反射塗層(ARC)。形成介電材料之層326於保護層324上方。在一些實施例中，介電材料之層316可包括氧化物。在一些實施例中，可藉由氣相沉積製程(例如：化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)等)來沉積保護層324及介電材料之層326。在一些實施例中，在沉積保護層324之後及形成介電材料之層326之前實行高溫烘烤。
接著，形成格狀結構412於介電材料326上方。可藉由形成介電質412a(例如：二氧化矽(SiO2))於介電材料326的上表面上及形成金屬412b於介電質412a上方以形成格狀結構412。可使用沉積製程來形成介電質412a。可使用沉積製程及/或電鍍製程(例如：電鍍、無電電鍍等)來形成金屬412b。在各種實施例中，金屬412b可包括例如鎢、銅或鋁銅。接著，蝕刻介電質412a及金屬412b以定義格狀結構412中的開口1302。
如剖面圖1400所示，形成複數個彩色濾光片414以填滿開口1302。在一些實施例中，可藉由形成彩色濾光層並圖案化該彩色濾光層以形成複數個彩色濾光片414。形成彩色濾光層以填滿開口1302的暴露區。彩色濾光層係由允許具有特定波長範圍的輻射(例如：光)之透射的材料所形成，同時阻擋在該特定波長範圍之外的光。可藉由形成具有圖案於彩色濾光層上方的光阻層來實行圖案化，根據光阻層的圖案以施用蝕刻劑 至彩色濾光層，並移除圖案光阻層。在一些實施例中，彩色濾光層在形成之後被平坦化。
形成複數個微透鏡416於複數個彩色濾光片414上方。在一些實施例中，可藉由沉積微透鏡材料於複數個彩色濾光片414上方(例如：藉由旋轉塗佈法或沉積製程)以形成微透鏡416。圖案化具有彎曲上表面的微透鏡模板(未顯示)於微透鏡材料上方。在一些實施例中，微透鏡模板可包括光阻材料，其使用分布式的曝光劑量來曝光(例如：對負型光阻而言，於曲度的底部曝光較多，而於曲度的頂部曝光較少)，顯影並烘烤以形成圓弧形。接著，根據微透鏡模板來選擇性蝕刻微透鏡材料以形成微透鏡416。
第15圖係在一些實施例中，具有反射材料的全域快門像素之BSI影像感測器的形成方法之流程圖。雖然方法1500係描述關於第5-14圖，應當理解的是，方法1500並非限定至該些結構，而是可以單獨作為獨立於結構的方法。
此外，雖然上述所揭露的方法1500是用一系列的步驟或事件來說明及描述，但應當理解的是，上述步驟或事件的說明順序並非以限制的意義進行解釋。舉例來說，一些步驟可以不同的順序發生及/或與那些說明及/或描述以外的其它步驟或事件同時進行。再者，並非所有描述的步驟都需要在一或多方面的實施例進行，且可以一或多個分開的步驟及/或階段進行一或多個描述於此的步驟。
於步驟1502，形成影像感測元件於基底之中。在一些實施例中，影像感測元件包括光二極體，其係由實行一或 多個佈植製程於基底正面之中所形成。第5圖顯示相應於步驟1502的一些實施例。
於步驟1504，形成像素級記憶節點於基底之中。在一些實施例中，像素級記憶節點包括一或多個摻雜區，其係由實行一或多個佈植製程於基底正面之中所形成。第6圖顯示相應於步驟1504的一些實施例。
於步驟1506，沿著基底正面形成一或多個電晶體。第7-8圖顯示相應於步驟1506的一些實施例。
於步驟1508，形成複數個金屬互連層於沿著基底正面排列的介電結構之中。第9圖顯示相應於步驟1508的一些實施例。
於步驟1510，將介電結構接合至載體基板。第10圖顯示相應於步驟1510的一些實施例。
於步驟1512，減少基底的厚度。第10圖顯示相應於步驟1512的一些實施例。
於步驟1514，形成反射材料於介於像素級記憶節點與基底背面之間的基底之中。在一些實施例中，可根據步驟1516-1520來實行步驟1514。舉例來說，於步驟1516，選擇性蝕刻基底背面以形成一或多個溝槽於像素級記憶節點上方。於步驟1518，形成反射材料於一或多個溝槽之中。於步驟1520。實行平坦化製程以從一或多個溝槽外面移除多餘的反射材料。第11-12圖顯示相應於步驟1514的一些實施例。
於步驟1522，形成保護層及介電材料之層於基底背面及反射材料上方。第13圖顯示相應於步驟1522的一些實施 例。
於步驟1524，形成彩色濾光片於介電材料之層上方。第13圖顯示相應於步驟1524的一些實施例。
於步驟1526，形成微透鏡於彩色濾光片上方。第14圖顯示相應於步驟1526的一些實施例。
於步驟1528，移除載體基板。第14圖顯示相應於步驟1528的一些實施例。
因此，本揭露係關於具有全域快門像素的背照式(BSI)影像感測器，其配置有反射材料以防止像素級記憶節點的光汙染。
在一些實施例中，本揭露係關於背照式(BSI)影像感測器。BSI影像感測器包括影像感測元件排列於半導體基底之中，以及像素級記憶節點排列於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。BSI影像感測器更包括反射材料，其排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與沿著半導體基底之背面延伸的平面之間，且反射材料具有孔徑位於影像感測元件之上。
在其它實施例中，本揭露係關於BSI影像感測器。BSI影像感測器包括光二極體，其包括具有第一摻雜型的第一區，排列於具有第二摻雜型的半導體基底之中，且像素級記憶節點包括具有第一摻雜型的第二區，排列於半導體基底中，位於第一區橫向偏移之位置。BSI影像感測器更包括反射材料，其排列於半導體基底中，位於像素級記憶節點與沿著半導體基底之背面延伸的平面之間。反射材料具有側壁，其透過半導體 基底與第一區分離。BSI影像感測器更包括沿著半導體基底正面排列的轉移電晶體閘極，其相反於半導體基底的背面，並橫向地位於第一區與第二區之間。
在其它實施例中，本揭露係關於BSI影像感測器的形成方法。該方法包括：形成影像感測元件於基底之中，並形成像素級記憶節點於半導體基底中，位於影像感測元件橫向偏移之位置。該方法更包括：蝕刻該基底的背面以形成一或多個溝槽，其透過基底與影像感測元件橫向分離，且其垂直上覆於像素級記憶節點，並形成反射材料於或多個溝槽之中。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以更佳的了解本揭露的各個方面。本技術領域中具有通常知識者應該可理解，他們可以很容易的以本揭露為基礎來設計或修飾其它製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與本揭露介紹的實施例相同的優點。本技術領域中具有通常知識者也應該了解這些相等的結構並不會背離本揭露的發明精神與範圍。本揭露可以作各種改變、置換、修改而不會背離本揭露的發明精神與範圍。
100‧‧‧BSI影像感測器
102‧‧‧半導體基底
102f‧‧‧正面
102b‧‧‧背面
103‧‧‧像素區
104‧‧‧影像感測元件
106‧‧‧像素級記憶節點
108‧‧‧反射材料
108u‧‧‧上表面
110‧‧‧孔徑
112‧‧‧入射輻射

Claims (10)

  1. 一種背照式(BSI)影像感測器，包括：一影像感測元件，排列於一半導體基底之中；一像素級記憶節點，排列於該半導體基底中，位於該影像感測元件橫向偏移之位置；及一反射材料，排列於該半導體基底中，位於該像素級記憶節點與沿著該半導體基底之背面延伸的一平面之間，且具有一孔徑位於該影像感測元件之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背照式影像感測器，其中該反射材料具有水平表面，其與該半導體基底的背面共平面；該反射材料透過該半導體基底與該影像感測元件橫向分離；及該反射材料包括金屬或多層反射膜。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背照式影像感測器，其中該反射材料具有傾斜的側壁，其隨著與該半導體基底之背面的距離增加，而減少該反射材料的寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背照式影像感測器，其中該影像感測元件包括具有一第一區的一光二極體於該半導體基底之中，該第一區具有不同於該半導體基底的一第一摻雜型；其中該像素級記憶節點包括具有該第一摻雜型的一第二區於該半導體基底之中。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之背照式影像感測器，更包括：一第一轉移電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列， 橫向地介於該第一區與該第二區之間；一記憶電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列於該第二區上方；一第二轉移電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列，橫向地位於該記憶電晶體閘極與排列於該半導體基底中的一浮動擴散節點之間；及複數個金屬互連層，排列於一介電結構之中，其沿著相反於該半導體基的背面之該半導體基底的正面設置。
  6. 一種背照式(BSI)影像感測器，包括：一光二極體，包括具有一第一摻雜型的一第一區，排列於具有一第二摻雜型的一半導體基底之中；一像素級記憶節點，包括具有該第一摻雜型的一第二區，排列於該半導體基底中，位於該第一區橫向偏移之位置；一反射材料，排列於該半導體基底中，位於該像素級記憶節點與沿著該半導體基底之背面延伸的一平面之間，其中該反射材料具有側壁，其透過該半導體基底與該第一區分離；及一轉移電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列，其相反於該半導體基底的背面，橫向地位於該第一區與該第二區之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背照式影像感測器，更包括：具有該第二摻雜型的一第三區，其中該第三區排列於該第一區與該半導體基底的正面之間；及具有該第二摻雜型的一第四區，其中該第四區排列於該第 二區與該半導體基底的正面之間；其中該轉移電晶體閘極橫向地排列於該第三區與該第四區之間。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之背照式影像感測器，更包括：一記憶電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列於該第四區上方；及一第二轉移電晶體閘極，沿著該半導體基底的正面排列，位於透過該記憶電晶體閘極與該轉移電晶體閘極橫向分離之位置。
  9. 一種背照式(BSI)影像感測器的形成方法，包括：形成一影像感測元件於一基底之中；形成一像素級記憶節點於該半導體基底中，位於該影像感測元件橫向偏移之位置；蝕刻該基底的背面以形成一或多個溝槽，其透過該基底與該影像感測元件橫向分離，且其垂直上覆於該像素級記憶節點；及形成一反射材料於一或多個溝槽之中。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之背照式影像感測器的形成方法，更包括：實行一平坦化製程以移除該一或多個溝槽以外的該反射材料；及形成複數個金屬互連層於一介電結構之中，其沿著相反於該基底的背面之該基底的正面排列。
TW105126196A 2015-10-26 2016-08-17 背照式（ｂｓｉ）影像感測器及其形成方法 TWI595639B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562246346P 2015-10-26 2015-10-26
US15/149,497 US9812483B2 (en) 2015-10-26 2016-05-09 Back-side illuminated (BSI) image sensor with global shutter scheme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201715715A true TW201715715A (zh) 2017-05-01
TWI595639B TWI595639B (zh) 2017-08-11

Family

ID=58559137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105126196A TWI595639B (zh) 2015-10-26 2016-08-17 背照式（ｂｓｉ）影像感測器及其形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9812483B2 (zh)
JP (1) JP6440663B2 (zh)
CN (1) CN106611766B (zh)
TW (1) TWI595639B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3043495A1 (fr) 2015-11-09 2017-05-12 St Microelectronics Crolles 2 Sas Capteur d'images a obturation globale
JP2018198272A (ja) * 2017-05-24 2018-12-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
EP3410486B1 (en) * 2017-06-02 2022-08-24 ams AG Resonant cavity enhanced image sensor
KR20230168283A (ko) * 2017-10-03 2023-12-13 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 고체 촬상 소자, 고체 촬상 소자의 제조 방법 및 전자 기기
US10134791B1 (en) 2017-12-20 2018-11-20 Novatek Microelectronics Corp. Backside illumination global shutter sensor and pixel thereof
CN108258003A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器及其形成方法
KR102554417B1 (ko) * 2018-06-18 2023-07-11 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN109616487A (zh) * 2018-11-29 2019-04-12 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器及其制造方法
US11496703B2 (en) 2019-07-25 2022-11-08 Trustees Of Dartmouth College High conversion gain and high fill-factor image sensors with pump-gate and vertical charge storage well for global-shutter and high-speed applications
US10964741B1 (en) * 2019-09-18 2021-03-30 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated sensor pixel structure
CN110797367B (zh) * 2019-11-28 2022-04-29 上海华力微电子有限公司 背照式图像传感器及其制作方法
US11721774B2 (en) * 2020-02-27 2023-08-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Full well capacity for image sensor
US11688754B2 (en) * 2020-05-06 2023-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photonic device and method having increased quantum effect length

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7045754B2 (en) * 2004-03-30 2006-05-16 Omnivision Technologies, Inc. Hybrid charge coupled CMOS image sensor having an amplification transistor controlled by a sense node
JP4273124B2 (ja) * 2005-02-04 2009-06-03 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP5171158B2 (ja) * 2007-08-22 2013-03-27 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置及び距離画像測定装置
US8212901B2 (en) * 2008-02-08 2012-07-03 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated imaging sensor with reduced leakage photodiode
JP4798254B2 (ja) * 2009-05-13 2011-10-19 株式会社デンソー 受光デバイス及びその制御方法
JP5050063B2 (ja) * 2010-01-20 2012-10-17 株式会社東芝 固体撮像装置
KR101869371B1 (ko) * 2011-07-21 2018-06-21 삼성전자주식회사 거리 측정 방법 및 이를 수행하는 3차원 이미지 센서
JP5794068B2 (ja) 2011-09-16 2015-10-14 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
JP6007499B2 (ja) * 2012-02-06 2016-10-12 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び、電子機器
US9224770B2 (en) 2012-04-26 2015-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor device and method
US8878325B2 (en) * 2012-07-31 2014-11-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Elevated photodiode with a stacked scheme
JP2014063889A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Sony Corp 固体撮像素子および方法、並びに、電子機器
DE202013100700U1 (de) 2013-02-15 2013-03-11 Stabilus Gmbh Kolben-Zylinder-Einheit
KR102007277B1 (ko) * 2013-03-11 2019-08-05 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 거리 픽셀 및 이를 포함하는 3차원 이미지 센서
KR102198446B1 (ko) 2013-03-29 2021-01-05 소니 주식회사 촬상 소자 및 촬상 장치
KR20140130969A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 제조하는 방법
JP2015012043A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 株式会社東芝 撮像装置およびその製造方法
JP2015032640A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
US20150060966A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Aptina Imaging Corporation Image sensors with silicide light shields
KR102154184B1 (ko) 2014-03-10 2020-09-09 삼성전자 주식회사 이미지 센서 및 이를 제조하는 방법
US9349767B2 (en) * 2014-04-16 2016-05-24 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with through-oxide via structures
US9419044B2 (en) * 2014-04-17 2016-08-16 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor pixel having storage gate implant with gradient profile

Also Published As

Publication number Publication date
US9812483B2 (en) 2017-11-07
US20170117315A1 (en) 2017-04-27
CN106611766A (zh) 2017-05-03
US20180026066A1 (en) 2018-01-25
JP2017085091A (ja) 2017-05-18
CN106611766B (zh) 2020-12-08
TWI595639B (zh) 2017-08-11
US10147752B2 (en) 2018-12-04
JP6440663B2 (ja) 2018-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI595639B (zh) 背照式（ｂｓｉ）影像感測器及其形成方法
US11728366B2 (en) Extra doped region for back-side deep trench isolation
US10304886B2 (en) Back-side deep trench isolation (BDTI) structure for pinned photodiode image sensor
CN109841574B (zh) Cmos图像传感器及其形成方法
US8629524B2 (en) Apparatus for vertically integrated backside illuminated image sensors
KR102175614B1 (ko) 톱니 모양의 포토다이오드 구조물을 갖는 cmos 이미지 센서
US9406711B2 (en) Apparatus and method for backside illuminated image sensors
US11538837B2 (en) Semiconductor imaging device having improved dark current performance
TWI553842B (zh) 影像感測器裝置及其形成方法
US20240063234A1 (en) Cmos image sensor having indented photodiode structure
US8951826B2 (en) Method for increasing photodiode full well capacity
KR102424772B1 (ko) 후면 조사형 이미지 센서 및 그 제조 방법
US20230109829A1 (en) Semiconductor imaging device having improved dark current performance