TW201813070A - 具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器 - Google Patents

具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器 Download PDF

Info

Publication number
TW201813070A
TW201813070A TW106128938A TW106128938A TW201813070A TW 201813070 A TW201813070 A TW 201813070A TW 106128938 A TW106128938 A TW 106128938A TW 106128938 A TW106128938 A TW 106128938A TW 201813070 A TW201813070 A TW 201813070A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
filter
light
metal
image sensor
layer
Prior art date
Application number
TW106128938A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI686939B (zh
Inventor
進寶 彭
張博洋
劉家穎
楊武璋
熊志偉
艾群詠
Original Assignee
豪威科技股份有限公司
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 豪威科技股份有限公司 filed Critical 豪威科技股份有限公司
Publication of TW201813070A publication Critical patent/TW201813070A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI686939B publication Critical patent/TWI686939B/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
    • H01L27/1462—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
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • 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
    • 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
    • H01L27/1464—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
    • 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
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

一種具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器包括(a)包括光電二極體陣列的矽層以及(b)在矽層的光接收表面上的濾光器層，其中該濾光器層包括：(i)濾光器陣列，該濾光器陣列與光電二極體陣列配合，以形成相應的彩色像素陣列，以及(ii)光阻擋柵，該光阻擋柵設置在濾光器之間，以抑制相鄰濾光器之間的光的透射。光阻擋柵在整個濾光器層上是空間不均勻的，以考慮在整個濾光器陣列上的主射線角度的變化。

Description

具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器
本創作是關於背照式影像感測器，且特別是有關於具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器。
數位影像感測器實現光電二極體陣列和將光電二極體連接到位於影像感測器板上的讀出電子元件的電連接件。在傳統的前側照亮影像感測器中，電連接件被放置成比光電二極體陣列更靠近影像感測器的光接收表面，以使得來自場景的光必須在到達光電二極體陣列之前穿過(容納電連接件的)佈線層。這阻止了很大一部分入射光的檢測。背照式影像感測器通過翻轉矽基板並使矽基板的背側變薄以允許光通過背側進入並由光電二極體陣列檢測而無需首先穿過佈線層來解決這個問題。因此，背照式影像感測器可以實現比前側照亮的影像感測器更高的靈敏度。
然而，背照式影像感測器的架構存在挑戰。例如，背照式影像感測器的矽基板比前側照亮的影像感測器的矽基板明顯更薄，這使得背照式影像感測器比前側照亮的影像感測器更脆弱。另一個挑戰是在沒有佈線層在與不同的光電二極體相關聯的光傳播路徑之間提供至少部分光阻擋的情況下增加了相鄰光電二極體之間的串擾。在顏色敏感的背照式影像感測器中，這種光學串擾可能會導致顏色混合，並且因此降低捕獲影像中的色彩清晰度。
在一個實施方案中，具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器包括矽層和在矽層的光接收表面上的濾光器層。矽層包括光電二極體陣列。濾光器層包括濾光器陣列，所述濾光器陣列與光電二極體陣列配合以形成相應的彩色像素陣列。濾光器層還包括設置在濾光器之間的光阻擋柵，以抑制相鄰濾光器之間的光的透射。該光阻擋柵在整個濾光器層上是空間不均勻的，以考慮在整個濾光器陣列上的主射線角度的變化。
在一個實施方案中，一種用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法包括在包括光電二極體陣列的矽基板的光接收表面上形成濾光器陣列和金屬柵格，以產生彩色像素陣列。金屬柵格被設置在至少一些濾光器之間以提供部分串擾抑制。該方法還包括將具有比濾光器更低的折射率的第一介電質材料沉積到彩色像素陣列上，以整體地形成：(a)用於彩色像素陣列的微透鏡陣列、以及(b)填充濾光器之間的未由金屬柵格佔據的空間的基於全內反射的光阻擋柵。
圖1示出具有串擾抑制濾光器陣列的一個示例性背照式彩色影像感測器100。影像感測器100是顏色敏感的互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器，並且包括矽層110和設置在矽層110的光接收表面118上的濾光器層120。矽層110包括光電二極體112陣列，每個光電二極體112響應於入射光產生電荷。濾光器層120包括濾光器122陣列和光阻擋柵124。濾光器122陣列與光電二極體112陣列配准，以使得每個濾光器122與對應的光電二極體112配合以形成彩色像素，即，對某一波長範圍內的光敏感的像素。圖1以截面側視圖示出了影像感測器100，其中截面在正交於光接收表面118的平面中。為了清楚起見，不是所有濾光器122都在圖1中被標記，並且不是光阻擋柵124的所有部分都在圖1中被標記。
矽層110還可以包括將光電二極體112連接到讀出電子元件的電連接件114。電連接件114位於光電二極體112的與光接收表面118相反的一側上，以使得從場景180向光電二極體112傳播的光不穿過電連接件114的層。此外，矽層110可以在與濾光器層120的交界面處包括鈍化層116。在某些實施方案中，影像感測器100還包括設置在濾光器層120上的微透鏡130陣列，以將入射到濾光器層120的光接收表面138上的光在給定濾光器122處聚焦到相關聯的光電二極體112上。
光阻擋柵124被放置在相鄰的濾光器122之間，以抑制相鄰濾光器122之間的光的透射。在沒有光阻擋柵124的情況下，來自場景180的光可以進入與影像感測器100的一個彩色像素相關聯的一個濾光器122，並且在到達光接收表面118之前傳播到相鄰的濾光器122。該過程導致相鄰彩色像素之間的串擾(諸如光學串擾)。一般來講，光阻擋柵124用於抑制這種串擾以提供改善的色彩清晰度和解析度。因此，濾光器層120用作串擾抑制濾光器陣列。光阻擋柵124在整個陣列上是空間不均勻的，以考慮從場景180進入濾光器層120的光的入射角的差異。在本文，「空間不均勻」的光阻擋柵是指這樣的光阻擋柵：其具有在整個濾光器陣列上變化的至少一種性質，以使得光阻擋柵的構造在濾光器陣列的所有濾光器之間不是相同的。如本文所公開的，空間不均勻的光阻擋柵可以在一個或多個幾何參數(例如高度、寬度和/或形狀)和/或組成成分中展示出這種變化。
通常，從場景180到濾光器層120上的光的入射角在遠離濾光器122陣列的中心126並朝向濾光器122陣列的邊緣的方向上增加。圖1示出兩個示例性主射線150和160。主射線150和160中的每一個均穿過用於將場景180成像到影像感測器100上的成像物鏡140的孔徑光闌142的中心。在不脫離本發明的範圍的情況下，成像物鏡140可以是單透鏡(如圖1所示)、針孔透鏡或包括多個光學元件的複合成像物鏡。主射線150入射到中心126附近的濾光器層120上，並且主射線150的入射角152(主射線角152)相對較小。主射線160在更邊緣的位置處入射到濾光器層120上，並且主射線160的入射角162(主射線角162)大於入射角152。光阻擋柵124的至少一個特性根據距離中心126的距離而改變，以考慮主射線角根據該距離的改變，並且在整個濾光器122陣列上提供良好的串擾(諸如光學串擾)抑制。在本文，「入射角」被定義為入射光與入射光所入射的界面或表面的法線向量之間的角度。
在一個實施方案中，光阻擋柵124包括金屬和低折射率(低n)材料。在本文，「低n材料」是指對在影像感測器100的靈敏度範圍內的光基本上透射或至少部分透射的介電質介電質材料，並且該介電質介電質材料具有的折射率低於濾光器122的折射率。在一種實現方式中，低n材料的折射率小於1.55，例如在1.4至1.52的範圍內，並且濾光器122的折射率為約1.7或更大。金屬通常可以部分地反射入射在其上的光，以使得從相鄰濾光器122入射到光阻擋柵124的金屬部分上的光的一部分被反射回該濾光器122中。然而，光的至少很大一部分(例如大部分或超過90%)由金屬吸收，並且因此無法由相關聯的光電二極體112檢測。因此，金屬會降低影像感測器100的靈敏度，並且因此會抵消背照式影像感測器100的主要益處。由於低n材料的折射率低於濾光器122的折射率，所以從濾光器122入射到低n材料上的光可經受全內反射並被反射回該濾光器中而不收到任何吸收損失。全內反射發生在入射角(入射到光阻擋柵124上)大於全內反射的臨界角的的情況下，即，比臨界角距垂直入射更遠的角度，諸如掠射角。在小於臨界角的角度(即，比臨界角距垂直入射更近的角度)下，光的一部分被反射回該光所來自的濾光器122中，而剩餘部分被傳輸到低n材料中，並且可能傳輸到不同的濾光器122。因此，在大於臨界角的入射角下，在與濾光器122的交界面處的低n材料優於金屬，因為低n材料避免了金屬的吸收損失。然而，在小於臨界角的入射角下，在與濾光器122的交界面處的金屬可能優於低n材料，以避免由低n材料的光透射所引起的串擾。在濾光器與低n材料交界面處的全內反射的臨界角(相對於垂直入射測量)為sin-1 (n1 /n2 )，其中n1 為低n材料的折射率，並且n2 為濾光器的折射率。在一個示例中，n1 在1.4與1.55之間，並且n2 是1.7或更大，在這種情況下，全內反射的臨界角在55度與65度之間。在任意兩個相鄰的濾光器122之間，光阻擋柵124可以實施為金屬、低n材料或其組合以提供最佳的串擾抑制。
在包含金屬和低n材料的光阻擋柵124的實施方案中，空間不均勻性可能是由於例如柵的金屬部分的高度、柵的金屬部分的寬度、柵的低n材料部分的寬度、金屬和低n材料的量之間的比率或者這些參數中的一個或多個的組合而產生。
在具有金屬和低n材料的光阻擋柵124的一種實現方式中，低n材料與金屬的比率隨著遠離中心126的距離而減小。這種實現方式在中心126附近放置更多的低n材料，在中心126附近，從相鄰濾光器122入射到光阻擋柵124上的入射角相對較大(例如，參見主射線150的入射角154)，以利用在濾光器122與光阻擋柵124之間的交界面處的全內反射。在更邊緣的位置處，在濾光器122與光阻擋柵124的低n材料部分之間的交界面處的入射角可能小於的全內反射的臨界角(例如，參見主射線160的入射角164)。因此，在這些更邊緣的位置處，低n材料可能是不太有效的光阻擋柵。因此，與中心126附近的位置相比，光阻擋柵124的這種實現方式在更邊緣的位置處包含較少低n材料或不包含低n材料。
雖然圖1示出光阻擋柵124的三個不同區域(中心126附近的中心區域、最週邊區域以及中心與最週邊區域之間的區域)，但是光阻擋柵124可以被配置成具有兩個區域或多於三個區域，這些區域各自具有針對相關聯的入射角定制的不同組成，而不脫離本發明的範圍。另外，在不脫離本發明的範圍的情況下，光阻擋柵124在組成上可以表現出根據距離中心126的距離而基本上連續的變化。在本文，「連續」變化或改變是指例如從中心126到光阻擋柵124的周邊區域的漸變式的、逐個柵元件的變化或改變，其中柵元件是指位於兩個相鄰濾光器(諸如濾光器122)之間的光阻擋柵的部分。
濾光器122陣列在圖1中被描繪為由分別在紅色、綠色和藍色光譜範圍內傳輸光的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B))濾光器組成。在圖1的示例性圖示中，這些R、G和B型濾光器122在影像感測器100的每個像素行中以重複的RGB圖案來佈置(圖1示出一行像素)。在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層120可以根據不同的圖案來佈置R、G和B型濾光器，諸如拜耳圖案或本領域已知的其他圖案。此外，濾光器層120可以被配置成具有不同類型的濾光器122，例如(a)青色、洋紅色和黃色，(b)青色、洋紅色、黃色和綠色，(c)紅色、綠色、藍色和白色，或者(d)紅色、綠色、藍色和紅外線，而不脫離本文的範圍。
圖1示出在圖1的平面中具有矩形截面的光阻擋柵124。在不脫離本發明的範圍的情況下，光阻擋柵124可以具有不同形狀的截面，例如梯形、三角形或其他多邊形和/或彎曲形狀。
圖2以頂視平面圖示出了到光接收表面138上的濾光器層120。濾光器層120將濾光器122陣列佈置成二維陣列，其中相鄰的濾光器122通過光阻擋柵124的一部分而彼此分離。為了清楚起見，圖2中未標記所有的濾光器122。
儘管圖2將光阻擋柵124示出為具有三個不同的區域，但是光阻擋柵124可以被不同地配置，如上面參照圖1所討論的。同樣，如上面參考圖1所討論的，濾光器122陣列可以被不同地配置。在不脫離本發明的範圍的情況下，光阻擋柵124還可以圍繞最邊緣的濾光器122的周邊存在，以使得在圖2的頂視平面圖中每個濾光器122均由光阻擋柵124圍繞。
在不脫離本發明的範圍的情況下，影像感測器100可以包括與圖1和圖2所示的不同數量的光電二極體112和相應的對應濾光器122。例如，影像感測器100可以包括數千或數百萬個光電二極體112和相應的對應濾光器122。另外在不脫離本發明的範圍的情況下，光阻擋柵124不需要從光接收表面118一直延伸到光接收表面138。在一個示例中，光阻擋柵124從光接收表面118延伸到濾光器層120中，但是不一直延伸到光接收表面138。
圖3示出具有金屬光阻擋柵324的一個示例性濾光器層300的一部分，在圖3所示的部分中，金屬光阻擋柵324基本上由金屬組成。濾光器層300是濾光器層120的實施例，並且可以表示濾光器層120的在中心126附近或者距中心126更大的距離處的一部分。金屬光阻擋柵324是光阻擋柵124的實施例。金屬光阻擋柵324可以包含鎢、銅、鋁和/或其合金。圖3以與圖1相同的視角示出了濾光器層300。圖3還示出了可選的微透鏡130。
在朝向相鄰的濾光器122傳播的方向上入射到濾光器層300的一個濾光器122上的光350被至少部分地由金屬光阻擋柵324的金屬所吸收。因此，光350不到達相鄰的濾光器122。然而，光350的至少一部分由金屬光阻擋柵324所吸收，並且因此不能由濾光器122(光350在光接收表面138處入射到該濾光器122上)下面的光電二極體112檢測到。金屬光阻擋柵324從光接收表面118延伸到光接收表面138，並且因此跨越了濾光器層300的整個高度326。
可選地，光350由微透鏡130(如圖3所示)和/或在光接收表面138處折射。圖3示出了在圖3的平面中具有三角形截面的金屬光阻擋柵324。在不脫離本發明的範圍的情況下，金屬光阻擋柵324可以具有不同形狀的截面，例如矩形、梯形、三角形或其他多邊形和/或彎曲形狀。
圖4示出具有金屬光阻擋柵424的一個示例性濾光器層400的一部分，在圖4所示的部分中，金屬光阻擋柵424基本上由金屬組成但不跨越濾光器層400的整個高度326。濾光器層400是濾光器層120的實施例，並且除了金屬光阻擋柵424從光接收表面118僅延伸到濾光器層400的一部分中之外其它方面類似於濾光器層300。金屬光阻擋柵424是光阻擋柵124的實施例，金屬光阻擋柵424除了具有小於高度326的高度428之外其它方面類似於金屬光阻擋柵324。濾光器層400可以表示濾光器層120的在中心126附近或者距中心126更大的距離處的一部分。圖4以與用於圖3中的濾光器層300相同的視角來示出濾光器層400。
與金屬光阻擋柵324相比，金屬光阻擋柵424的減小的高度428允許在相鄰的濾光器122之間傳輸一些光。光350入射到金屬光阻擋柵424上，並且光350的至少一部分由金屬光阻擋柵424吸收。其他示例性的光450入射在一個濾光器122上並在光阻擋柵424上方傳播到相鄰濾光器122。這種傳輸可能會引起比由濾光器層300所表現出的更多串擾。然而，由於金屬光阻擋柵424的光吸收而導致的濾光器層400中的光損失通常小於由於金屬光阻擋柵324的光吸收而導致的濾光器層300中的光損失。
為了說明的目的，光350可以被認為是在中心126附近入射到濾光器層400(或更一般地，濾光器層120)上的光的示例，而光450可以被認為是在距中心126更大的距離處(諸如在濾光器層400(或濾光器層120)的邊緣附近)入射到濾光器層400(或濾光器層120)上的光的示例。
在某些實施方案中，濾光器層400的任何兩個相鄰的濾光器122被配置來傳輸基本上不重疊的波長範圍內的光。在這類實施方案中，光450在光接收表面138處入射在其上的第一濾光器122至少衰減光450中的在第一濾光器122的傳輸頻帶之外的任何光譜分量。在本文，「傳輸頻帶」是指所考慮的材料至少部分傳輸的波長範圍。因此，第一濾光器122至少衰減光450中的在相鄰濾光器122的傳輸頻帶內的任何光譜分量。當光450隨後傳播到相鄰的濾光器122中時，(a)光450中的在相鄰濾光器122的傳輸頻帶內的任何光譜分量在進入相鄰濾光器122中時至少會減少，並且(b)光450中的在第一濾光器122的傳輸頻帶內並且因此在進入相鄰濾光器122中時相對未衰減的任何光譜分量至少由相鄰濾光器122衰減。因此，在本實施方案中，濾光器122固有地有助於抑制串擾。這種固有的串擾抑制對於以較大的入射角482入射在光接收表面上的光特別有效。在較大入射角482的情況下，光450在到達下面的矽層的光接收表面118之前具有穿過濾光器層400的相對較長的傳播距離，並且因此通過第一濾光器122和相鄰的濾光器122中的至少一個受到相對有效的光譜濾波，從而由於第一濾光器122和相鄰的濾光器122的相互不同的傳輸頻帶而得到相對有效的串擾抑制。一般來講，在濾光器層120的更邊緣的部分處的入射角482更大。因此，由具有相互不同的傳輸頻帶的相鄰濾光器122得到的串擾抑制通常在濾光器層120的邊緣附近比在中心126附近更有效。
儘管圖4示出了在圖4的平面中金屬光阻擋柵424具有三角形截面，但是金屬光阻擋柵424可以具有不同形狀的截面，例如梯形、矩形或其他多邊形和/或彎曲形狀，而不脫離本發明的範圍。
圖5示出了具有光阻擋柵524的一個示例性濾光器層500的一部分，在圖5所示的部分中，光阻擋柵524包含金屬和低n材料。濾光器層500是濾光器層120的實施例，並且光阻擋柵524是光阻擋柵124的實施例。光阻擋柵524是金屬光阻擋柵424的延伸。在圖5所示的部分中，光阻擋柵524包括金屬光阻擋柵424和覆蓋金屬光阻擋柵424的低n材料526。低n材料526例如是二氧化矽或聚合物(諸如聚苯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化有機聚合物、光阻或者它們的組合)或者二氧化矽和聚合物的組合。低n材料526可以包含摻雜劑，例如顏料或染料，以產生較低的折射率。濾光器層500可以表示濾光器層120的在中心126附近或者距中心126更大的距離處的一部分。圖5以與用於圖3中的濾光器層300相同的視角來示出濾光器層500。
低n材料526用於減少由金屬光阻擋柵424中的光吸收所引起的光損失。光350以大於全內反射的臨界角的角度580入射在濾光器122與低n材料526之間的界面上。因此，光350被低n材料526反射並且繼續穿過同一個濾光器122傳播到光接收表面118，從而低n材料526：(a)防止了與光350相關聯的串擾，並且(b)有助於通過與濾光器122(光350在光接收表面138處入射到該濾光器122上)相關聯的光電二極體112對光350進行無損耗檢測。為了比較，在不存在低n材料526的情況下，光350的至少一部分將由金屬光阻擋柵424吸收並且不能被檢測。
光450以小於全內反射的臨界角的角度582入射在濾光器122與低n材料526之間的界面上。因此，光450的至少一部分耦合到低n材料526中。此外，光450的傳播方向使得光450穿過金屬光阻擋柵極424上方的低n材料並進入相鄰的濾光器122中，從而潛在地引起串擾。在相鄰濾光器122具有相互不同的傳輸頻帶的實施例中，可以抑制串擾。然而，低n材料526的存在減小光450在濾光器122內的路徑長度。因此，低n材料不太適合於其中入射光處於淺角度，即以較大的入射角(諸如在像素陣列的邊緣位置處)的情況。
如以上參考圖3所討論的，為了說明的目的，光350可以被認為是在中心126附近入射到濾光器層500上的光的示例，而光450可以被認為是在距中心126更大的距離處(諸如在濾光器層500的邊緣附近)入射到濾光器層500上的光的示例。
圖5中的光350和450的傳播示出了低n材料526的串擾抑制在濾光器層500(或濾光器層120)的靠近中心126的部分處更有效，其中到光接收表面138上的入射角通常較小。
圖5示出了在圖5的平面中分別具有三角形和梯形截面的金屬光阻擋柵424和低n材料526。在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層500可以實現不同形狀的截面的金屬光阻擋柵424和/或低n材料526。在圖5中，低n材料526跨越濾光器層500的整個高度326。然而，在不脫離本發明的範圍的情況下，低n材料526可以從光接收表面118朝向光接收表面138延伸，但是僅延伸到距光接收表面138的非零距離處。
金屬光阻擋柵424和低n材料526均佔據空間，因此被佔據的空間無法由濾光器122所佔據。濾光器層500的由金屬光阻擋柵424或低n材料526所佔據的部分不提供濾光。在光接收表面138處，兩個相鄰濾光器122之間的低n材料526具有寬度568，並且每個濾光器122具有寬度564。在光接收表面118處，兩個相鄰濾光器122之間的低n材料526具有寬度566，而每個濾光器122具有寬度562。在沒有金屬光阻擋柵424和低n材料526的情況下，每個濾光器122將在濾光器層500的整個高度上具有寬度560。寬度562和564中的每一個都小於在不存在金屬光阻擋柵424和低n材料526的情況下濾光器122將具有的寬度560。相鄰濾光器122的中心到中心間距等於寬度560，並且通常由矽層110的對應的光電二極體112的中心到中心間距來限定。因此，通常，寬度568和564的總和以及寬度566和562的總和針對任何給定矽層110是固定量，而寬度568與寬度564的比率以及寬度566與寬度562的比率可以被調整以在串擾抑制和濾光之間進行折衷。在一個示例中，寬度566在寬度560的5％至20％的範圍內，而寬度562對應地在寬度560的95％至80％的範圍內。
再次參考圖1，濾光器層120的不同部分可以實現濾光器層300、400和500或類似實施方案中的不同濾光器層，以考慮光到光接收表面138上的入射角的梯度，並且在整個濾光器層120上實現有效和/或最佳的串擾抑制。
圖6A至圖6C示出了包括光阻擋柵624的一個示例性串擾抑制濾光器層600，串擾抑制濾光器層600由在空間上不均勻分佈的金屬和低n材料組成。濾光器層600是濾光器層120的實施例，並且光阻擋柵624是光阻擋柵124的實施例。圖6A是濾光器層600的光接收表面138的頂視平面圖。圖6B是濾光器層600(和可選的微透鏡130)的在濾光器層600的中心126處的部分610的剖視圖。圖6C是濾光器層600(和可選的微透鏡130)的在濾光器層600的邊緣位置處的部分620的剖視圖。在圖6B和圖6C中的每一個中使用的視角與圖3中使用的視角相同。圖6A至圖6C最好一起查看。部分610包含低n材料，以最好地處理以相對較小的入射角入射在光接收表面138上的光。部分620不具有低n材料層，以便最好地處理以相對較大的入射角入射在光接收表面138上的光。
除了部分610內的光阻擋柵624不需要包括金屬光阻擋柵424之外，部分610類似於濾光器層500。由於部分610位於中心126處，光通常以相對較小的入射角入射到光接收表面138上，例如如圖6B中的光350所示。如以上參考圖5所討論的，光350傾向於由低n材料526向內反射，以保持在濾光器122內。因此，在中心126處，低n材料526用於通過無損耗機制來抑制串擾。
部分620類似於濾光器層400。由於部分620位於濾光器層600的邊緣附近，光通常以相對較大的入射角入射到光接收表面138上，例如如圖6C中的光450和光650所示。如以上參考圖5所討論的，低n材料526傾向於為光450提供不太有效的串擾抑制。因此，部分620可以被可選地設計成省略低n材料526。相反，部分620內的串擾抑制由金屬光阻擋柵424來提供。光650以與光450相同的角度在第一濾光器122處入射到光接收表面138，並且朝向相鄰的濾光器122傳播。然而，金屬光阻擋柵424阻擋光650到達相鄰濾光器122，從而抑制串擾。光450穿過(a)第一濾光器122(光450在光接收表面138處入射在其上)與(b)相鄰濾光器122之間的界面。然而，在相鄰濾光器122具有相互不同的傳輸頻帶的實施方案中，光450在到達光接收表面118之前至少被衰減並且可能完全消失。
濾光器層600的位於濾光器層600的中心126與邊緣之間的部分可以經歷在部分610中的光阻擋柵624的組成和部分620中的光阻擋柵624的組成之間的階梯式或漸進的過渡。在一個示例中，低n材料526的量從圖6B所示的量逐漸減小到如圖6C所示的沒有低n材料526。在另一個示例中，部分610跨越包括距離中心126一定距離內的所有濾光器122的中心區域，並且部分620跨越濾光器層600的剩餘部分。
在部分610內，當包括金屬光阻擋柵624時，金屬光阻擋柵624可以吸收以小於全內反射的臨界角的角度入射在低n材料526上的光的至少一部分。
圖6B和圖6C示出了在圖6B和圖6C的平面中分別具有三角形和梯形截面的金屬光阻擋柵424和低n材料526。在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層600可以實現不同形狀截面的金屬光阻擋柵424和/或低n材料526。
圖7A至圖7G示出了具有複合金屬/低n材料光阻擋柵721和濾光器722的一個示例性串擾抑制濾光器層700，濾光器722具有空間不均勻寬度以容納光阻擋柵721中的空間不均勻量的低n材料。濾光器層700是濾光器層600的實施例。光阻擋柵721是光阻擋柵624的實施例，並且濾光器722是濾光器122的實施例。光阻擋柵721包括金屬光阻擋柵724和低n材料726。金屬光阻擋柵724是金屬光阻擋柵424的實施例。低n材料726是低n材料526的實施例。光阻擋柵721是光阻擋柵624的實施例。光阻擋柵721在濾光器層700的中心126附近包含更多的低n材料，並且在濾光器層700的邊緣附近包含更多的金屬，以考慮從中心126到邊緣的主射線角的梯度。
圖7A是濾光器層700的光接收表面138的頂視平面圖。圖7B是濾光器層700(和可選的微透鏡130)的在濾光器層700的中心126處的部分710的剖視圖。圖7C是濾光器層700(和可選的微透鏡130)的在濾光器層700的中心126與邊緣之間的中間位置處的部分715的剖視圖。圖7D是濾光器層700(和可選的微透鏡130)的在濾光器層700的邊緣位置處的部分720的剖視圖。在圖7B至圖7D中的每一個中使用的視角與圖3中使用的視角相同。圖7E至圖7G進一步示出了如上所述的光阻擋柵的空間不均勻的輪廓。圖7E是沿著線7E-7E’並且穿過部分710、715和720的濾光器層700(和可選的微透鏡130)的剖視圖。圖7F和圖7G是濾光器層700的在低n材料726的寬度上分別展示出階梯式梯度和基本上連續的梯度的兩個相應實施方案的低n材料726的剖視圖。圖7F和圖7G以與圖7E中使用的相同視角來示出低n材料726。圖7A至圖7G最好一起查看。
金屬光阻擋柵724的構型在整個濾光器層700上基本上在空間上是均勻的。具體地，金屬光阻擋柵724設置在光接收表面118上，並且在部分710、715和720中的每一個中具有高度730和寬度744。然而，濾光器722的寬度隨著遠離中心126的距離而增加。
在部分710內，濾光器722在濾光器層700的整個高度326上具有寬度742。寬度742(參見圖7B)小於相鄰濾光器722的中心到中心間距，從而在每對相鄰濾光器722之間留下寬度746的間隙。寬度744可以小於寬度746，以使得在金屬光阻擋柵724與濾光器722之間存在寬度748的間隙。然而，在不脫離本發明的範圍的情況下，寬度748可以為零，以使得金屬光阻擋柵724與濾光器722之間沒有間隙。相鄰濾光器722之間的未由金屬光阻擋柵724佔據的空間由低n材料726所佔據。因此，低n材料726的側面至少在高度730上與濾光器722的面向相鄰濾光器722的側面相接。因此，至少在高度730以上的高度處，部分710內的串擾抑制類似於濾光器層600的部分610內的串擾抑制。在低於高度730的高度處，串擾抑制可以通過金屬光阻擋柵724和低n材料726(如果存在)來提供。
在部分720內，光阻擋柵721不包含低n材料726。相反，濾光器722具有(a)在高於高度730的高度處的寬度763和(b)在低於高度730的高度處的寬度752。寬度763等於濾光器722的中心到中心間距，以使得在高於高度730的高度處，相鄰濾光器722彼此接觸。在低於高度730的高度處，相鄰濾光器722通過金屬光阻擋柵724而彼此分離。部分720內的串擾抑制類似於濾光器層600的部分620內的串擾抑制。
部分715表示從部分710到部分720的過渡。在部分715內，濾光器722具有(a)在低於高度730的高度處的寬度752和(b)在高於高度730的高度處的寬度753。因此，在低於高度730的高度處，相鄰濾光器722通過金屬光阻擋柵724而彼此分離。在高於高度730的高度處，相鄰濾光器722通過寬度747的低n材料726而彼此分離。寬度747小於寬度746。在部分715內，由低n材料726和金屬光阻擋柵724的組合來提供串擾抑制。
應當理解，從部分710到部分720的過渡可以是漸進的，例如如圖7G所示是連續的，或者以兩個或更多個離散階梯式發生，例如如圖7F所示。部分715可以是漸變式過渡的一個階段或者階梯式過渡的一個級別，這都不脫離本發明的範圍。在圖7F的實施方案中，低n材料726在部分710的整個範圍上具有寬度746，(在中心126的兩側上)在部分715的整個範圍上具有寬度747，並且(在中心126的兩側上)不存在於部分720中。在圖7G的實施方案中，相鄰濾光器722之間的低n材料726的寬度在遠離中心126的方向790上逐漸減小，從最接近中心126的最大寬度變成在濾光器層700的邊緣處不存在。在不脫離本發明的範圍的情況下，圖7F的實施方案的部分720可以包括少量的低n材料726，如在部分715中的情況，但是相鄰濾光器722之間的寬度更小。同樣，圖7G的實施方案中的相鄰濾光器722之間的低n材料726的寬度梯度在濾光器層700的邊緣處或邊緣之前不需要達到零，在這種情況下，一些量的低n材料726可以存在於濾光器層700的所有相鄰濾光器722之間。
在一個實施方案中，寬度744在寬度763的5%至15%的範圍內，並且寬度748基本為零。在該實施方案的一個示例中，寬度763在1.0至1.55微米的範圍內，而寬度748在0.1至0.15微米的範圍內。在一個實施方案中，高度730在高度326的10%至60%的範圍內。在該實施方案的一個示例中，高度326在0.6至0.8微米的範圍內，並且高度730在0.1至0.4微米的範圍內。寬度744、寬度748、高度730和高度326的這些值表示了(a)串擾抑制與(b)靈敏度和充分濾光之間的良好折衷。
圖7B至圖7G示出了在圖7B至圖7G的平面中均具有矩形截面的金屬光阻擋柵724和低n材料726。在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層700可以實現具有不同形狀(例如梯形)截面的金屬光阻擋柵724和/或低n材料726。
圖8A至圖8G示出了具有堆疊的金屬/低n材料光阻擋柵821的一個示例性串擾抑制濾光器層800，其中金屬部分的高度在整個光阻擋柵821上是空間不均勻的。濾光器層800是濾光器層600的實施例。光阻擋柵821是光阻擋柵624的實施例。光阻擋柵821在濾光器層800的中心126附近包含更多的低n材料，並且在濾光器層800的邊緣附近包含更多的金屬，以考慮從中心126到邊緣的主射線角的梯度。濾光器層800包括多個濾光器822。濾光器822的尺寸在整個濾光器層800上是基本均勻的。濾光器822是濾光器122的實施例。光阻擋柵821包括金屬光阻擋柵824和低n材料826。金屬光阻擋柵824是金屬光阻擋柵424的實施例。低n材料826是低n材料526的實施例。
圖8A是濾光器層800的光接收表面138的頂視平面圖。圖8B是濾光器層800(和可選的微透鏡130)的在濾光器層800的中心126處的部分810的剖視圖。圖8C是濾光器層800(和可選的微透鏡130)的在濾光器層800的中心126與邊緣之間的中間位置處的部分815的剖視圖。圖8D是濾光器層800(和可選的微透鏡130)的在濾光器層800的邊緣位置處的部分820的剖視圖。在圖8B至圖8D中的每一個中使用的視角與圖3中使用的視角相同。圖8E是沿著線8E-8E’並且穿過部分810、815和820的濾光器層800(和可選的微透鏡130)的剖視圖。圖8F和圖8G是濾光器層800在金屬光阻擋柵824的高度上分別展示出階梯式梯度和基本上連續的梯度的兩個相應實施方案的金屬光阻擋柵824的剖視圖。圖8F和圖8G以與圖8E中使用的相同視角來示出金屬光阻擋柵824。圖8A至圖8G最好一起查看。
濾光器822的寬度842(參見圖8B至圖8D)在整個濾光器層800上基本相同。同樣，跨越相鄰濾光器822之間的間隙的光阻擋柵821的寬度844(參見圖8B至圖8D)在整個濾光器層800上基本相同。光阻擋柵821包括具有設置在光接收表面118上的金屬光阻擋柵824底層。該底層不需要跨越光接收表面118的全部範圍。例如，部分810不包括金屬光阻擋柵824。光阻擋柵821還包括離光接收表面118最遠的頂層，並且該頂層從光接收表面138在朝向光接收表面118的方向上跨越到(a)金屬光阻擋柵824(在存在的情況下)或(b)在沒有金屬光阻擋柵824的區域中的光接收表面118。光接收表面118上方的金屬光阻擋柵824的高度隨著遠離中心126的距離而增加。
在部分820內，金屬光阻擋柵824具有高度840。高度840可以小於濾光器層800的整個高度326(如圖8D所示)，或者與整個高度326相同，而不脫離本發明的範圍。在部分815內，金屬光阻擋柵824具有小於高度840的高度830，以使得部分815具有比部分820更多的低n材料826。在部分810內，金屬光阻擋柵具有高度零，即，光阻擋柵821在部分810中不包括金屬光阻擋柵824。因此，在部分810中，光阻擋柵821僅借助於低n材料826來提供串擾抑制，以使得部分810不會由於在金屬光阻擋柵824中的吸收而引起光損失。
在一個實施方案中，寬度844在寬度844和842之和的5%至15%的範圍內。在該實施方案的一個示例中，寬度842和844之和在1.0至1.55微米的範圍內，而寬度844在0.1至0.15微米的範圍內。在一個實施方案中，高度840在高度326的10%至60%的範圍內，並且高度830在高度840的30%至70%的範圍內。在另一個實施方案中，高度840在高度326的20%至30%的範圍內，並且高度830在高度840的40%至60%的範圍內。在該實施方案的一個示例中，高度326在0.7至0.9微米的範圍內，並且高度840在0.15至0.25微米的範圍內。寬度842、寬度844、高度840、高度830和高度326的這些值表示了(a)串擾抑制與(b)靈敏度和充分濾光之間的良好折衷。
應當理解，從部分810到部分820的過渡可以是漸進的，例如如圖8G所示是連續的，或者以兩個或更多個離散階梯過渡，例如如圖8F所示。部分815可以是漸變式過渡的一個階段或者階梯式過渡的一個級別，而不脫離本發明的範圍。在圖8F的實施方案中，金屬光阻擋柵824(a)在部分810的整個範圍上具有零高度，即，金屬光阻擋柵824不存在於部分810中，(b)(在中心126的兩側上)在部分815的整個範圍上具有高度830，並且(c)(在中心126的兩側上)在部分820的整個範圍上具有高度840。在圖8G的實施方案中，金屬光阻擋柵824的高度在遠離中心126的方向890上逐漸增加，從最接近中心126的零變成在濾光器層800的邊緣處的最大高度。在不脫離本發明的範圍的情況下，圖8F的實施方案的部分810可以包括少量的金屬光阻擋柵824，如部分815中的情況，但是具有小於高度830的高度。同樣，圖8G的實施方案中的金屬光阻擋柵824的高度梯度在中心126處不需要達到零，在這種情況下，濾光器層800的所有相鄰濾光器822之間都可以存在一定量的金屬光阻擋柵824。
圖8B至圖8G示出了在圖8B至圖8G的平面中均具有矩形截面的金屬光阻擋柵824和低n材料826。在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層800可以實現具有不同形狀(例如梯形)截面的金屬光阻擋柵824和/或低n材料826。
圖9A至圖9D示出了具有堆疊的金屬/低n材料光阻擋柵921的另一示例性串擾抑制濾光器層900，其中金屬部分的高度在整個光阻擋柵921上是空間不均勻的，並且該金屬部分的高度中在濾光器與光阻擋柵921的金屬之間還包含低n材料。濾光器層900是濾光器層600的實施例和濾光器層800的延伸。光阻擋柵921是光阻擋柵624的實施例和金屬光阻擋柵824的延伸。
圖9A是濾光器層900的光接收表面138的頂視平面圖。圖9B是濾光器層900(和可選的微透鏡130)的在濾光器層900的中心126處的部分910的剖視圖。圖9C是濾光器層900(和可選的微透鏡130)的在濾光器層900的中心126與邊緣之間的中間位置處的部分915的剖視圖。圖9D是濾光器層900(和可選的微透鏡130)的在濾光器層900的邊緣位置處的部分920的剖視圖。在圖9B至圖9D中的每一個中使用的視角與圖3中使用的視角相同。圖9A至圖9D最好一起查看。
和光阻擋柵821的情況一樣，光阻擋柵921在濾光器層900的中心126附近包含更多的低n材料，並且在濾光器層900的邊緣附近包含更多的金屬，以考慮從中心126到邊緣的主射線角的梯度。光阻擋柵921包括金屬光阻擋柵824和低n材料826。除了光阻擋柵921在金屬光阻擋柵824與濾光器822之間的界面處包含額外的低n材料826之外，濾光器層900類似於濾光器層800。該額外的低n材料826可以是由於在金屬光阻擋柵824與濾光器822之間留下間隙的製造公差所造成。
在濾光器層900的部分910、915和920中的每一個中，金屬光阻擋柵824具有寬度948，該寬度不足以跨越金屬光阻擋柵824與濾光器822之間的間隙的寬度846。該間隙由額外的低n材料826填充。
在不脫離本發明的範圍的情況下，濾光器層120的實施方案可以混合濾光器層700、800和900的特性。在一個這種示例中，一些濾光器822與金屬光阻擋柵824直接接觸，而其他濾光器822與金屬光阻擋柵824沒有接觸。在另一示例中，濾光器之間的低n材料726和金屬光阻擋柵824都可以同時具有如上所述的空間不均勻的特徵(階梯式或漸變式)。在濾光器層700、800和900中公開的實施方案可以用作基本設計，這些基本設計可以組合以產生更複雜的設計。
圖10示出了用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的一個示例性方法1000。方法1000可以用於製造影像感測器100，例如實現濾光器層600。
在步驟1010中，方法1000在包括對應的光電二極體陣列的矽基板的光接收表面上形成濾光器陣列和金屬柵格，以產生具有部分串擾抑制的彩色像素陣列。在步驟1010的一個示例中，使用本領域已知的方法在光接收表面118上形成濾光器122陣列和金屬光阻擋柵424。在該示例中，每個濾光器122與矽層110的對應的光電二極體112配准，並與其形成彩色像素。
在一個實施方案中，步驟1010包括步驟1012和1014。步驟1012將金屬沉積在矽層的光接收表面上以形成金屬柵格，並且步驟1014沉積濾光器陣列。在該實施方案的一個示例中，步驟1012將金屬層柵格424沉積在光接收表面118上，並且步驟1014將濾光器122沉積在光接收表面118上。
在不脫離本發明的範圍的情況下，步驟1012和1014的順序可以顛倒。
在步驟1020中，方法1000將介電質材料沉積在步驟1010中形成的彩色像素陣列上，以整體地形成：(a)用於彩色像素陣列的微透鏡陣列、以及(b)填充濾光器之間的未由金屬柵格佔據的空間的光阻擋柵。介電質材料的折射率低於濾光器的折射率，以使得光阻擋柵通過對從一個濾光器入射到介電質材料上的光的全內反射來抑制串擾。在一個示例中，步驟1020接受具有濾光器122和金屬光阻擋柵424的矽層110作為輸入工件。在該示例中，步驟1020在輸入工件的與光接收表面118、濾光器122和金屬光阻擋柵424相關聯的側面上沉積低n材料526，以整體形成低n材料526和微透鏡130。步驟1020可以利用本領域已知的方法。
在某些實施方案中，方法1000在晶片級執行，以產生包括各自具有空間不均勻串擾抑制濾光器陣列的多個背照式彩色影像感測器的晶片。
圖11示出了具有與微透鏡130整體形成的低n材料526的一個示例性串擾抑制濾光器層1100。濾光器層1100連同整體形成的微透鏡130一起形成與微透鏡130組合的濾光器層600的實施例。濾光器層1100可以使用方法1000來製造。與圖6B和圖6C所示的濾光器層600相比，濾光器層1100的低n材料526與微透鏡130是整體形成。
圖12示出了用於製造具有空間不均勻串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的一個示例性方法1200。方法1200可以用於製造影像感測器100，例如實現濾光器層700。方法1200是方法1000的實施例。方法1200包括步驟1210和1020。步驟1210是步驟1010的實施例。
步驟1210包括步驟1012和步驟1214。步驟1214是步驟1014的實施例，其中將濾光器陣列沉積為使得濾光器的寬度隨著遠離濾光器陣列的中心的距離而增加。在一個示例中，步驟1214在光接收表面118上形成濾光器722。
可選地，步驟1214包括步驟1216和1218中的一個或兩個。步驟1216將濾光器陣列產生為使得在濾光器陣列的中心處的相鄰濾光器之間的間距與金屬柵格的寬度相同。在步驟1216的一個示例中，將濾光器722在中心126處沉積在光接收表面118上，以使得寬度748為零。步驟1218將濾光器陣列產生為使得相鄰濾光器之間的間距在濾光器陣列的最邊緣位置處基本為零。在步驟1218的一個示例中，如圖7D所示，在中心126處的濾光器722之間沒有間隙。
在執行步驟1210之後，方法1200執行步驟1020，如以上參考圖10所討論的。在方法1200中實現的步驟1020的一個示例中，步驟1020整體形成濾光器層700和微透鏡130的低n材料726。
圖13A和圖13B示出了具有(a)空間不均勻寬度的濾光器722和(b)與微透鏡130整體形成的低n材料726的一個示例性串擾抑制濾光器層1300。濾光器層1300連同整體形成的微透鏡130一起形成與微透鏡130組合的濾光器層700的實施例，並且可以使用方法1200來製造。圖13A示出了具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1300的部分1310，部分1310位於中心126處，對應於濾光器層700的部分710。圖13B示出了具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1300的部分1315，部分1315位於中心126與濾光器層1300的邊緣之間，對應於濾光器層700的部分715。
與如圖7B至圖7G所示的濾光器層700相比，濾光器層1300的低n材料726與微透鏡130整體形成。當在濾光器層1300的製造中實施步驟1216時，寬度748為零。
圖14示出了用於製造具有空間不均勻串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的另一示例性方法1400。方法1400是方法1000的實施例，方法1400將步驟1010實現為步驟1410。
步驟1410包括在矽基板的光接收表面上沉積金屬以形成金屬柵格的步驟1412。在光接收表面上方的該金屬柵格的高度隨著遠離濾光器陣列的中心位置的距離而增加。在一個示例中，步驟1412將金屬光阻擋柵824沉積在光接收表面118上，如圖8A至圖8G中的濾光器層800所示。步驟1410還包括沉積濾光器陣列的步驟1416。在一個示例中，步驟1416沉積濾光器822，如圖8A至圖8E中的濾光器層800所示。步驟1416可以在步驟1412之前或之後執行，而不脫離本發明的範圍。
在一個實施方案中，步驟1412利用採用灰階光罩和蝕刻的光刻法來產生具有高度梯度的金屬柵格。在該實施方案中，步驟1412包括步驟1413、1414和1415。步驟1413將金屬沉積在矽基板的光接收表面上。光接收表面上方的金屬層的高度可以是基本上均勻的。在步驟1413的一個示例中，金屬沉積在矽層110的光接收表面118上。步驟1414使用灰階光罩來光刻地形成在整個光接收表面上具有不同高度的光致抗蝕劑。灰階光罩允許將光致抗蝕劑固化成具有變化的高度。在步驟1414之後，光接收表面具有光接收表面上的金屬層和沉積在金屬層上的光致抗蝕劑。金屬層上方的光致抗蝕劑的高度隨著遠離濾光器陣列的中心位置的距離而增加。在一個實施方案中，光致抗蝕劑僅存在於與金屬柵格的預期位置重合的區域中，即，光致抗蝕劑在金屬層上形成柵格，並且柵格的高度隨著遠離濾光器的中心位置的距離而增加。步驟1415將蝕刻程序應用到矽基板的保持金屬層和光致抗蝕劑的一側。無論在表面處暴露的材料是金屬還是光致抗蝕劑，都可以將蝕刻程序應用於整個表面。蝕刻程序繼續進行，直到所有光致抗蝕劑已經被去除並且僅保留具有期望高度的金屬柵格。在步驟1414和1415的一個示例中，在步驟1415中的去除率針對光致抗蝕劑和金屬層是相同的，在這種情況下，在步驟1414中形成的光致抗蝕劑的高度變化與金屬柵格的預期高度變化是相匹配的。在步驟1414和1415的另一示例中，在步驟1415中的去除率取決於材料，並且光致抗蝕劑不以與金屬層相同的比率而被蝕刻掉。在該示例中，調節在步驟1414中形成的光致抗蝕劑的高度變化以補償光致抗蝕劑與金屬之間的去除率的差異。
在替代實施方案中(圖14中未示出)，在步驟1413之後不執行步驟1414和1415，而是執行(a)化學-機械拋光步驟，該步驟研磨金屬層以產生高度梯度(高度隨遠離中心的距離而增加)，以及(b)蝕刻步驟，該蝕刻步驟蝕刻掉金屬層的不想要的部分以形成具有高度梯度的金屬柵格。
在一個實施方案中，步驟1416實施沉積濾光器陣列的步驟1417，以使得在步驟1412和1416完成之後，濾光器佔據矽基板的光接收表面的在金屬柵格的各部分之間的所有部分。在該實施方案的一個示例中，步驟1412、1416和1417協作以確保金屬光阻擋柵824的各部分之間的光接收表面118的所有區域由濾光器822所佔據，如圖8A至圖8E中的濾光器層800所示。
在步驟1410之後，方法1400執行步驟1020，如以上參考圖10所討論的。
圖15A和圖15B示出了具有(a)空間不均勻高度的金屬光阻擋柵824和(b)與微透鏡130整體形成的低n材料826的一個示例性串擾抑制濾光器層1500。濾光器層1500連同整體形成的微透鏡130一起形成與微透鏡130組合的濾光器層800的實施方案，並且可以使用實施步驟1417的方法1400的實施方案來製造。圖15A示出了具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1500的部分1510，部分1510位於中心126處，對應於濾光器層800的部分810。圖15B示出具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1500的部分1515，部分1515位於中心126與濾光器層1500的邊緣之間，對應於濾光器層800的部分815。
與如圖8B至圖8E所示的濾光器層800相比，濾光器層1500的低n材料826與微透鏡130整體形成。
圖16A和圖16B示出了具有(a)空間不均勻高度的金屬光阻擋柵824和(b)與微透鏡130整體形成的低n材料826的另一示例性串擾抑制濾光器層1600。濾光器層1600連同整體形成的微透鏡130一起形成與微透鏡130組合的濾光器層900的實施方案，並且可以使用不實施步驟1417的方法1400的實施方案來製造。圖16A示出了具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1600的部分1610，部分1610位於中心126處，對應於濾光器層900的部分910。圖16B示出了具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1600的部分1615，部分1615位於中心126與濾光器層1600的邊緣之間，對應於濾光器層900的部分915。
與具有整體形成的微透鏡130的濾光器層1600相比，在光接收表面118的在金屬光阻擋柵824與濾光器822之間的部分上存在低n材料826。
圖17示出了用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的一個示例性方法1700，其中串擾抑制光阻擋柵和微透鏡的低n材料分別形成。方法1700是方法1000的延伸，並且可以用於製造影像感測器100，例如實現濾光器層600。方法1700包括步驟1010和兩個後續步驟1710和1720。與方法1000相比，步驟1710和1720替換了步驟1020。
步驟1710將第一介電質材料沉積在步驟1010中所產生的彩色像素陣列上，以形成填充濾光器之間未由金屬柵格佔據的空間的光阻擋柵。第一介電質材料是低n材料，並且光阻擋柵借助於全內反射來提供串擾抑制。在步驟1710的一個示例中，將低n材料526沉積在矽層110的與濾光器122相關聯的一側上，其中矽層110已具有設置在光接收表面118上的濾光器122和金屬光阻擋柵424，如圖6B和圖6C中的濾光器層600所示。
步驟1720將第二介電質材料沉積在由步驟1010和1710協同形成的濾光器層的光接收表面上，以形成微透鏡陣列130。在步驟1720的一個示例中，微透鏡130形成在濾光器層600上。
方法1700有助於針對串擾抑制光阻擋柵和微透鏡的低n材料來使用不同材料。因此，方法1700使得能夠分別針對串擾抑制光阻擋柵和微透鏡來優化材料選擇。在一個示例中，串擾抑制光阻擋柵的低n材料是二氧化矽，其具有1.46的較低折射率，而微透鏡由具有在1.5與1.55之間的折射率的光學聚合物形成。
在不脫離本發明的範圍的情況下，方法1200和1400中的每一個中的步驟1020均可以由步驟1710和1720所替代。
特徵組合
在不脫離本發明的範圍的情況下，可以以各種方式來組合上述以及以下所要求的特徵。例如，應當理解，本文所述的具有串擾抑制濾光器陣列的一種背照式彩色影像感測器或相關聯方法的各方面可以合併或交換本文所述的具有串擾抑制濾光器陣列的另一背照式彩色影像感測器或相關聯方法的特徵。以下示例示出上述實施方案的可能的非限制性組合。應當清楚的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本文的方法和裝置進行許多其他改變和修改：
(A1)一種具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器可以包括具有光電二極體陣列的矽層以及在矽層的光接收表面上的濾光器層，其中濾光器層包括：(a)濾光器陣列，該濾光器陣列與光電二極體陣列配合，以形成相應的彩色像素陣列，以及(b)空間不均勻的光阻擋柵，該空間不均勻的光阻擋柵設置在濾光器之間，以抑制相鄰濾光器之間的光的透射。
(A2)在表示為(A1)的背照式彩色影像感測器中，該光阻擋柵可以在整個濾光器層上是空間不均勻的，以考慮在整個濾光器陣列上的主射線角度的變化。
(A3)在表示為(A1)和(A2)的背照式彩色影像感測器中的任一者或兩者中，光阻擋柵可以包含金屬和介電質材料，金屬用於吸收從相鄰的一個濾光器接收的光的金屬，介電質材料具有比濾光器更低的折射率並且對於從相鄰的一個濾光器以大於用於全內反射的臨界角的角度入射到介電質材料上的反射光來說是至少部分透光的。
(A4)在表示為(A3)的背照式彩色影像感測器中，光阻擋柵內的金屬與介電質材料的比例可以隨著遠離濾光器陣列的中心的距離而增加，以考慮介電質材料在更大的入射角下是更有效的反射器。
(A5)表示為(A3)和(A4)的背照式彩色影像感測器中的任一者或兩者還可以包括在濾光器層的光接收表面上的多個微透鏡。
(A6)在表示為(A5)的背照式彩色影像感測器中，微透鏡可以由介電質材料構成。
(A7)在表示為(A6)的背照式彩色影像感測器中，微透鏡和光阻擋柵的介電質材料可以整體形成。
(A8)在表示為(A3)至(A7)的背照式彩色影像感測器中的任一者中，光阻擋柵可以包括：(i)底層，該底層設置在矽層上並且由金屬構成，其中底層距矽層的範圍從中心處的第一高度增加到在最遠離中心的位置處的第二高度，以及(ii)頂層，該頂層距離矽層最遠並且距矽層延伸到濾光器的高度，其中頂層由介電質材料構成，以使得介電質材料佔據濾光器之間的未由金屬所佔據的空間。
(A9)在表示為(A8)的背照式彩色影像感測器中，第一高度可以為零。
(A10)在表示為(A8)和(A9)的背照式彩色影像感測器中的任一者或兩者中，對於至少部分地通過底層的金屬而分開的每對濾光器，該金屬可以在底層的高度內並在平行於矽層的光接收表面的維度上跨越該對濾光器之間的間隙，以防止介電質材料被設置在金屬與濾光器之間。
(A11)在表示為(A3)至(A7)的背照式彩色影像感測器中的任一者中，在平行於矽層的光接收表面的維度上，濾光器的寬度可以隨著遠離中心的距離而增加，以使相鄰濾光器之間的間距從在中心處的第一間距減小到在最遠離中心的位置處的第二間距。
(A12)在表示為(A11)的背照式彩色影像感測器中，光阻擋柵可以：(i)將該金屬實現為設置在矽層上並且存在於每對相鄰濾光器之間的連續金屬柵格，並且(ii)將介電質材料實現為跨越濾光器之間的剩餘間隙。
(A13)在表示為(A12)的背照式彩色影像感測器中，矽層上方的連續金屬柵格的高度可以小於矽層上方的濾光器的高度。
(A14)在表示為(A12)和(A13)的背照式彩色影像感測器中的任一個或兩者中，在平行於光接收表面的維度上，連續的金屬柵格可以在所有對相鄰濾光器之間具有相同的寬度。
(A15)在表示為(A12)至(A14)的背照式彩色影像感測器中的任一者中，金屬柵格的寬度可以大於第二間距。
(A16)在表示為(A12)至(A15)的背照式彩色影像感測器中的任一者中，在平行於光接收表面的維度上，相鄰濾光器之間的介電質材料的寬度可以隨著到中心的距離增大而減小。
(A17)在表示為(A12)至(A16)的背照式彩色影像感測器中的任一者中，在距離中心最遠的位置處，濾光器可以在金屬柵格的上方與金屬柵格彼此直接接觸，以使得在相鄰濾光器之間不存在介電質材料。
(B1)一種用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法可以包括：(a)在包含光電二極體陣列的矽基板的光接收表面上形成濾光器陣列和金屬柵格以產生彩色像素陣列，其中金屬柵格設置在至少一些濾光器之間以提供部分串擾抑制，以及(b)將具有比濾光器更低的折射率的第一介電質材料沉積到彩色像素陣列上，以整體形成：(i)用於彩色像素陣列的微透鏡陣列和(ii)填充濾光器之間的未由金屬柵格佔據的空間的基於全內反射的光阻擋柵。
(B2)在表示為(B1)的方法中，該形成步驟可以包括將金屬沉積在光接收表面上以形成金屬柵格，並且在該沉積金屬的步驟之後，沉積具有寬度的濾光器陣列，在平行於光接收表面的維度上，該寬度隨著遠離濾光器陣列的中心的距離而增加。
(B3)在表示為(B2)的方法中，該沉積濾光器陣列的步驟可以包括產生濾光器陣列，其中在中心處的相鄰濾光器之間的間距與在中心處的金屬柵格的寬度相同，並且在距離中心最遠的位置處的相鄰濾光器之間具有零間距。
(B4)在表示為(B1)的方法中，該形成步驟可以包括將金屬沉積在光接收表面上以形成在光接收表面上方具有高度的金屬柵格，該高度隨著遠離中心的距離而增加。
(B5)在表示為(B4)的方法中，該形成步驟還可以包括沉積濾光器陣列，以在濾光器之間不留下光接收表面的未由金屬佔據的部分。
在不脫離本發明的範圍的情況下，可以對上述系統和方法進行改變。因此，應當注意，上述描述中包含並且在附圖中示出的主題應被解釋為說明性的而不是限制性的。以下申請專利範圍旨在涵蓋本文所述的通用和特定特徵，以及就語言而言可以說是落在其間的本方法和系統的範圍的所有陳述。
100‧‧‧影像感測器
110‧‧‧矽層
112‧‧‧光電二極體
114‧‧‧電連接件
116‧‧‧鈍化層
118、138‧‧‧光接收表面
120、300、400、500、600、700、800、900、1100、1300、1500、1600‧‧‧濾光器層
122、722、822‧‧‧濾光器
124、524、624、721、821、921‧‧‧光阻擋柵
126‧‧‧中心
130‧‧‧微透鏡
140‧‧‧成像物鏡
142‧‧‧孔徑光闌
150、160‧‧‧主射線
152、162、482‧‧‧入射角
154、164‧‧‧主射線的入射角
180‧‧‧場景
324、424、724、824‧‧‧金屬光阻擋柵
326、428、730、830、840‧‧‧高度
350、450、650‧‧‧光
526、726、826‧‧‧低n材料
560、562、564、566、568、744、746、747、748、752、753、763、842、844、846、948‧‧‧寬度
580‧‧‧大於全內反射臨界角的角度
582‧‧‧小於全內反射臨界角的角度
610、710、810、910、1310、1510、1610‧‧‧濾光器層的中心處的部分
620、720、820、920‧‧‧濾光器層的邊緣位置處的部分
715、815、915‧‧‧濾光器層的中心與邊緣之間的中間位置處的部分
790、890‧‧‧方向
1000、1700‧‧‧用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法
1010、1012、1014、1020、1210、1220、1214、1216、1218、1410、1412、1413、1414、1415、1416、1417、1710、1720‧‧‧步驟
1200、1400‧‧‧用於製造具有空間不均勻串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法
1315、1515、1615‧‧‧濾光器的中心與邊緣之間的部分
圖1示出根據一個實施方案的具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器。
圖2在頂視平面圖中示出根據一個實施方案的圖1的影像感測器的濾光器層。
圖3示出根據一個實施方案的具有金屬光阻擋柵的濾光器層的一部分，其在圖3所示的部分中基本上由金屬組成。
圖4示出根據一個實施方案的具有金屬光阻擋柵的濾光器層的一部分，其在圖4所示的部分中基本上由金屬組成但不跨越濾光器層的整個高度。
圖5示出根據一個實施方案的具有光阻擋柵的濾光器層的一部分，其在圖5所示的部分中包含金屬和低n材料。
圖6A至圖6C示出根據一個實施方案的包括具有金屬和低n材料的空間不均勻組成的光阻擋柵的串擾抑制濾光器層。
圖7A至圖7G示出根據一個實施方案的具有複合金屬/低n材料光阻擋柵和空間不均勻寬度以容納複合光阻擋柵中的空間不均勻量的低n材料的濾光器的串擾抑制濾光器層。
圖8A至圖8G示出根據一個實施方案的具有堆疊的金屬/低n材料光阻擋柵的串擾抑制濾光器層，其中金屬部分的高度在整個光阻擋柵上是空間不均勻的。
圖9A至圖9D示出根據一個實施方案的具有堆疊的金屬/低n材料光阻擋柵的另一串擾抑制濾光器層，其中金屬部分的高度在整個光阻擋柵上是空間不均勻的。
圖10示出根據一個實施方案的用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法。
圖11示出根據一個實施方案的具有與微透鏡整體形成的低n材料的串擾抑制濾光器層。
圖12示出根據一個實施方案的用於製造具有空間不均勻的串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法。
圖13A和圖13B示出根據一個實施方案的具有(a)空間不均勻寬度的濾光器和(b)與微透鏡整體形成的低n材料的串擾抑制濾光器層。
圖14示出根據一個實施方案的用於製造具有空間不均勻的串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的另一示例性方法。
圖15A和圖15B示出根據一個實施方案的具有(a)空間不均勻高度的金屬光阻擋柵和(b)與微透鏡整體形成的低n材料的串擾抑制濾光器層。
圖16A和圖16B示出根據一個實施方案的具有(a)空間不均勻高度的金屬光阻擋柵和(b)與微透鏡整體形成的低n材料的另一串擾抑制濾光器層。
圖17示出根據一個實施方案的用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法，其中串擾抑制光阻擋柵和微透鏡的低n材料分別形成。

Claims (24)

  1. 一種具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器，其包括： 一矽層，該矽層包括一光電二極體陣列；以及 一濾光器層，該濾光器層在該矽層的一光接收表面上，該濾光器層包括： (a)一濾光器陣列，該濾光器陣列與該光電二極體陣列配合以形成一相應的彩色像素陣列，以及 (b)一光阻擋柵，該光阻擋柵設置在該濾光器陣列中的複數濾光器之間以抑制相鄰的濾光器之間的光的透射，該光阻擋柵在整個該濾光器層上是空間不均勻的，以考慮在整個該濾光器陣列上的主射線角度的變化。
  2. 如請求項1所述的背照式彩色影像感測器，該光阻擋柵包括： 一金屬，該金屬用於吸收從一個相鄰的濾光器接收的光；以及 一介電質材料，該介電質材料具有比該等濾光器更低的折射率，並且對於從一個相鄰的濾光器以大於用於全內反射的臨界角的角度入射到該介電質材料上的反射光來說是至少部分透光的。
  3. 如請求項2所述的背照式彩色影像感測器，在該光阻擋柵內，該金屬與該介電質材料的比例隨著遠離該濾光器陣列的中心的距離而增加，以考慮該介電質材料在更大的入射角下是更有效的反射器。
  4. 如請求項2所述的背照式彩色影像感測器，更包括在該濾光器層的一光接收表面上的複數微透鏡，該等微透鏡由該介電質材料構成並且與該光阻擋柵的該介電質材料整體形成。
  5. 如請求項3所述的背照式彩色影像感測器，該光阻擋柵包括： 一底層，該底層設置在該矽層上，該底層由該金屬構成，該底層距該矽層的範圍從該中心處的一第一高度增加到在最遠離該中心的位置處的一第二高度；以及 一頂層，該頂層距離該矽層最遠並且距該矽層延伸到該濾光器的高度，該頂層由該介電質材料構成，以使得該介電質材料佔據該濾光器之間的未由該金屬所佔據的空間。
  6. 如請求項5所述的背照式彩色影像感測器，該第一高度為零。
  7. 如請求項5所述的背照式彩色影像感測器，對於至少部分地通過該底層的該金屬而分開的每對濾光器，該金屬在該底層的高度內並在平行於該矽層的該光接收表面的維度上跨越該對濾光器之間的間隙，以防止該介電質材料處於該金屬與該濾光器之間。
  8. 如請求項5所述的背照式彩色影像感測器，更包括位於該濾光器層的一光接收表面上的複數微透鏡。
  9. 如請求項8所述的背照式彩色影像感測器，該等微透鏡由該介電質材料構成。
  10. 如請求項9所述的背照式彩色影像感測器，該等微透鏡和該頂層是整體形成的。
  11. 如請求項3所述的背照式彩色影像感測器，在平行於該矽層的該光接收表面的維度上，該濾光器的寬度隨著遠離該中心的距離而增加，以使相鄰濾光器之間的間距從在該中心處的一第一間距減小到在最遠離該中心的位置處的一第二間距，該光阻擋柵：(i)將該金屬實現為設置在該矽層上並且存在於每對相鄰濾光器之間的連續金屬柵格，並且(ii)將該介電質材料實現為跨越該濾光器之間的剩餘間隙。
  12. 如請求項11所述的背照式彩色影像感測器，該矽層上方的該連續金屬柵格的高度小於該矽層上方的該濾光器的高度。
  13. 如請求項11所述的背照式彩色影像感測器，在平行於該光接收表面的維度上，該連續的金屬柵格在所有對相鄰濾光器之間具有相同的寬度。
  14. 如請求項13所述的背照式彩色影像感測器，該金屬柵格的該寬度大於該第二間距。
  15. 如請求項14所述的背照式彩色影像感測器，在平行於該光接收表面的維度上，相鄰濾光器之間的該介電質材料的寬度隨著到該中心的距離增大而減小。
  16. 如請求項15所述的背照式彩色影像感測器，在距離該中心最遠的位置處，該濾光器在該金屬柵格的上方與該金屬柵格彼此直接接觸，以使得在相鄰濾光器之間不存在介電質材料。
  17. 如請求項11所述的背照式彩色影像感測器，更包括位於該濾光器層的一光接收表面上的複數微透鏡。
  18. 如請求項17所述的背照式彩色影像感測器，該等微透鏡由該介電質材料構成。
  19. 如請求項8所述的背照式彩色影像感測器，該等微透鏡和該濾光器層的該介電質材料整體形成。
  20. 一種用於製造具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器的方法，其包括： 在包含一光電二極體陣列的矽基板的一光接收表面上形成一濾光器陣列和一金屬柵格以產生一彩色像素陣列，該金屬柵格設置在至少一些濾光器之間以提供部分串擾抑制，以及 將具有比該濾光器更低的折射率的一第一介電質材料沉積到該彩色像素陣列上，以整體地形成：(a)用於該彩色像素陣列的一微透鏡陣列、以及(b)填充該濾光器之間的未由該金屬柵格佔據的空間的基於全內反射的光阻擋柵。
  21. 如請求項20所述的方法，該形成步驟包括： 將一金屬沉積在該光接收表面上以形成該金屬柵格；以及 在沉積金屬的步驟之後，沉積該濾光器陣列，在平行於該光接收表面的維度上，該濾光器陣列中的該等濾光器的寬度隨著遠離該濾光器陣列的中心的距離而增加。
  22. 如請求項21所述的方法，沉積該濾光器陣列的步驟包括：產生該濾光器陣列，其中(i)在該中心處的相鄰濾光器之間的間距與在該中心處的該金屬柵格的寬度相同，並且(ii)在距離該中心最遠的位置處的相鄰濾光器之間的間距為零。
  23. 如請求項20所述的方法，形成濾光器陣列和金屬柵格的步驟包括將金屬沉積在該光接收表面上以形成在該光接收表面上方具有高度的該金屬柵格，該金屬柵格的高度隨著遠離該中心的距離而增加。
  24. 如請求項23所述的方法，形成濾光器陣列和金屬柵格的步驟還包括沉積該濾光器陣列，以在該濾光器之間不留下該光接收表面的未由該金屬佔據的部分。
TW106128938A 2016-09-13 2017-08-25 具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器及其製造方法 TWI686939B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/264,411 US10121809B2 (en) 2016-09-13 2016-09-13 Backside-illuminated color image sensors with crosstalk-suppressing color filter array
US15/264,411 2016-09-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201813070A true TW201813070A (zh) 2018-04-01
TWI686939B TWI686939B (zh) 2020-03-01

Family

ID=61560919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106128938A TWI686939B (zh) 2016-09-13 2017-08-25 具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器及其製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10121809B2 (zh)
CN (1) CN107818998A (zh)
TW (1) TWI686939B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10665627B2 (en) 2017-11-15 2020-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the image sensor device having a first lens and a second lens over the first lens
TWI711173B (zh) * 2019-04-16 2020-11-21 采鈺科技股份有限公司 固態影像裝置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102600673B1 (ko) 2016-08-05 2023-11-13 삼성전자주식회사 이미지 센서
US10510787B2 (en) * 2017-10-19 2019-12-17 Semiconductor Components Industries, Llc Structures and methods of creating clear pixels
CN108321167A (zh) * 2018-04-04 2018-07-24 德淮半导体有限公司 图像传感器及形成图像传感器的方法
CN108428711A (zh) * 2018-04-25 2018-08-21 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN108831900A (zh) * 2018-06-15 2018-11-16 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法以及成像装置
KR102606735B1 (ko) * 2018-06-19 2023-11-28 에스케이하이닉스 주식회사 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서
KR20200084719A (ko) 2019-01-03 2020-07-13 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
CN110010634B (zh) * 2019-02-27 2021-07-06 德淮半导体有限公司 隔离结构及其形成方法，图像传感器及其制造方法
US11245823B2 (en) * 2019-08-13 2022-02-08 Omnivision Technologies, Inc. Fully buried color filter array of image sensor
CN111175982B (zh) * 2020-02-24 2023-01-17 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和可穿戴设备
US11569285B2 (en) * 2020-05-12 2023-01-31 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging device having a waveguide partition grid with variable grid widths
KR20220020587A (ko) * 2020-08-12 2022-02-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US20220181370A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-09 Visera Technologies Company Limited Image sensor
US11990488B2 (en) * 2021-03-12 2024-05-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grid structure with at least partially angled sidewalls
US20230110102A1 (en) * 2021-10-07 2023-04-13 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor
DE102021129855A1 (de) 2021-11-16 2023-05-17 Infineon Technologies Ag Ultraschallberührungssensor
CN115528128B (zh) * 2022-11-24 2024-04-12 季华实验室 一种单光子雪崩二极管及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8269264B2 (en) 2009-11-09 2012-09-18 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having waveguides formed in color filters
JP2012064924A (ja) 2010-08-17 2012-03-29 Canon Inc マイクロレンズアレイの製造方法、固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置
US9219092B2 (en) * 2012-02-14 2015-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grids in backside illumination image sensor chips and methods for forming the same
US8946849B2 (en) 2012-05-15 2015-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. BSI image sensor chips with separated color filters and methods for forming the same
US8530266B1 (en) 2012-07-18 2013-09-10 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having metal grid with a triangular cross-section
US20140339606A1 (en) 2013-05-16 2014-11-20 Visera Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US20140339615A1 (en) 2013-05-16 2014-11-20 ViaEra Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US9281333B2 (en) * 2014-05-01 2016-03-08 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices having light shielding partitions with variable dimensions
KR102410088B1 (ko) * 2014-12-11 2022-06-20 삼성전자주식회사 이미지 센서
US9360607B1 (en) * 2015-01-15 2016-06-07 Omnivision Technologies, Inc. Color filter array with support structures to provide improved filter thickness uniformity

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10665627B2 (en) 2017-11-15 2020-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the image sensor device having a first lens and a second lens over the first lens
TWI730258B (zh) * 2017-11-15 2021-06-11 台灣積體電路製造股份有限公司 影像感測裝置及其形成方法
US11222913B2 (en) 2017-11-15 2022-01-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device having first lens over a light-sensing region and surrounded by a grid layer
US11791356B2 (en) 2017-11-15 2023-10-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor device having a first lens and a second lens over the first lens
TWI711173B (zh) * 2019-04-16 2020-11-21 采鈺科技股份有限公司 固態影像裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180076247A1 (en) 2018-03-15
US10121809B2 (en) 2018-11-06
CN107818998A (zh) 2018-03-20
TWI686939B (zh) 2020-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI686939B (zh) 具有串擾抑制濾光器陣列的背照式彩色影像感測器及其製造方法
US8711258B2 (en) Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
US8692345B2 (en) Image sensing device, image sensing system, and method for manufacturing image sensing device
US8134110B2 (en) Solid-state imaging device and solid-state imaging device manufacturing method
US8558338B2 (en) Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
TWI548072B (zh) 像素陣列之介電阻障
US8669632B2 (en) Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
JP5372102B2 (ja) 光電変換装置および撮像システム
WO2010010652A1 (ja) 固体撮像装置とその製造方法
JP6815448B2 (ja) 固体撮像装置
US20120147208A1 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
US7777794B2 (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
US20120012961A1 (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing of same
TWI588981B (zh) 影像感測器
TW201628171A (zh) 固態成像裝置
JP2004047682A (ja) 固体撮像装置
US9978789B2 (en) Image-sensing device
JP2010238726A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
US9853082B2 (en) Color filter array and micro-lens structure for imaging system
JP2010062417A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
JP6613648B2 (ja) 固体撮像素子および電子機器
JP6638347B2 (ja) 固体撮像素子および電子機器
WO2013046531A1 (ja) 固体撮像装置
JP2013016687A (ja) 固体撮像素子
JP7423908B2 (ja) 固体撮像装置