具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器技术

本申请案涉及一种具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器。一种方法包含在衬底中形成背侧照明式BSI图像传感器，所述图像传感器包含：像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近；及一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路。在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者。环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的噪声隔离。本发明专利技术揭示及主张其它实施例。

【技术实现步骤摘要】
具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器
所描述实施例大体来说涉及图像传感器，且特定来说（但非排他性地）涉及一种 具有衬底噪声隔离的图像传感器。
技术介绍
图像传感器广泛地用于数码静物相机、蜂窝式电话、安全摄像机、医疗、汽车及其 它应用中。使用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术在硅衬底上制造低成本图像传感 器。 大多数CMOS图像传感器包含用于捕获图像的像素的二维阵列。所述像素阵列通 常连同各种支持电路一起形成于衬底中及/或衬底上。如其名称所暗示，所述支持电路支 持像素阵列捕获图像的操作。在许多情况中，其中形成像素阵列及支持电路的衬底为半导 体。一些类型的支持电路可产生充足电平的噪声使得所述噪声可通过半导体衬底电发射且 不利地影响较具噪声敏感性的组件（例如像素阵列）的操作。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术提供一种方法，其包括：在衬底中形成背侧照明式（BSI)图像 传感器，所述图像传感器包含：像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近；及一个或 一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支 持电路；在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的 电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的 至少一者；环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列 及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的 噪声隔离。 在另一方面中，本专利技术提供一种背侧照明式（BSI)图像传感器，其包括：像素阵 列，其形成于衬底的前表面中；一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵 列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；互连层，其形成于所述衬底的所述前表面上， 所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述像素阵列通过所述迹线及通孔电 耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；及隔离沟槽，其形成于所述衬底中且 完全环绕所述电路块中的至少一者以将所述像素阵列与由所述被环绕电路块内的所述一 个或一个以上支持电路产生的噪声隔离。 【附图说明】 参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似 参考编号指代相似部件，除非另有规定。 图1是互补金属氧化物半导体（CMOS)图像传感器的实施例的示意图。 图2A是图像传感器的实施例的平面图。 图2B是图2A的图像传感器实施例的实质上沿着截面线B-B截取的横截面图。 图3是图像传感器的另一实施例的横截面图。 图4是图像传感器的又一实施例的平面图。 【具体实施方式】 描述用于具有衬底噪声隔离的图像传感器的设备、系统及方法的实施例。描述特 定细节以提供对实施例的透彻理解，但相关领域的技术人员将认识到，可在没有所描述细 节中的一者或一者以上的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本专利技术。在一些实例 中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但尽管如此其仍涵盖在本专利技术的范围 内。 在本说明书通篇中对一个实施例或一实施例的提及意指结合所述实施例所 描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个所描述的实施例中。因此，短语在一个实施 例中或在一实施例中的出现未必全部指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可 在一个或一个以上实施例中以任何适合方式组合。 图1图解说明CMOS图像传感器100的实施例，其包含像素阵列105、读出电路110、 耦合到读出电路的功能逻辑115及耦合到像素阵列的控制电路120。图像传感器100的其 它实施例可包含额外电路，例如功率管理电路及信号处理电路。像素阵列105为具有X个 像素列及Y个像素行的二维（2D）成像传感器或像素（例如，像素 P1、P2…、Pn)阵列且 可实施为前侧照明式像素阵列或背侧照明式图像像素阵列。在一个实施例中，像素阵列中 的每一像素为互补金属氧化物半导体（CMOS）成像像素。如所图解说明，每一像素布置 至IJ一行（例如，行R1到Ry)及一列（例如，列C1到Cx)中以获取人、地方或物体的图像数 据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地方或物体的2D图像。在一个实施例中，像素阵 列105可通过使用耦合到所述像素阵列的彩色滤光器阵列（CFA）来给每一像素指派色 彩。CFA通过将单独原色的滤光器放置于每一像素上来给所述像素指派所述色彩；因此，举 例来说，如果像素耦合到蓝色滤光器，那么通常将其称为蓝色像素，如果像素耦合到绿色 滤光器，那么将其称为绿色像素，或如果像素耦合到红色滤光器，那么将其称为红色像 素。在光子通过某一原色的滤光器而到达像素时，仅所述原色的波长将通过，且所有其它 波长被吸收。 在像素阵列105中的每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据 由读出电路110读出且传送到功能逻辑115以用于存储、额外处理等。读出电路110可包 含放大电路、模/数（ADC）转换电路或其它，但在其它实施例中，此电路的一些可包含 在单独信号处理电路中。功能逻辑115可仅存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效果 (例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它）来操纵所述图像数据。 控制电路120耦合到像素阵列105以控制像素阵列105的操作特性。举例来说， 控制电路120可产生用于控制图像获取的快门信号。 图2A-2B共同图解说明背侧照明式（BSI)图像传感器200的实施例。图2A是图 解说明用于图像传感器200的元件的布置的平面图。BSI图像传感器200包含形成于衬底 202中或上的各种元件。衬底202通常为半导体，例如经掺杂或未掺杂外延硅层。像素阵列 204形成于衬底202中及/或上；像素阵列204的一些组件可形成于所述衬底的块体中，而 其它组件可形成于衬底的前表面203上（参见图2B)。像素阵列204可为例如结合图1所 描述的像素阵列105的像素阵列。 围绕像素阵列204的外围定位的是形成于衬底202中或衬底202上的电路块。每 一电路块可包含经设计以执行支持像素阵列204的操作的功能的一个或一个以上电路。在 所图解说明的实施例中，围绕像素阵列204的外围的电路块包含功率管理电路块206,其可 包含DCDC转换电路及/或其它功率管理电路。所述电路块还包含执行结合图1所描述的 控制功能的控制电路块208、也执行结合图1所描述的功能的读出电路块210、信号调节块 212及可执行其它功能的其它电路块214。图像传感器200的其它实施例可包含更小或更 大数目个电路块，及/或可具有相对于像素阵列不同于所展示而定位的电路块位置。此外， 所述电路块本身可包含不同于所描述分组的电路分组。 隔离沟槽216环绕块206而形成于衬底202中。类似地，隔离沟槽218环绕像素 阵列204而形成于衬底202中。隔离沟槽216完全环绕像素阵列204,而隔离沟槽218完全 环绕功率管理电路块206。在所图解说明的实施例中，像素阵列204及功率管理电路块206 被环绕，此隔离像素阵列204及电路块206以免通过衬底202接收或发射电噪声。在其它 实施例中，可用隔离沟槽环绕更小或更大数目个组件。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在衬底中形成背侧照明式BSI图像传感器，所述图像传感器包含：像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近，及一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含至少一个支持电路；在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少一者；环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的噪声隔离。

【技术特征摘要】
2013.03.18 US 13/846,4181. 一种方法，其包括： 在衬底中形成背侧照明式BSI图像传感器，所述图像传感器包含： 像素阵列，其形成于所述衬底的前表面中或附近，及 一个或一个以上电路块，其形成于所述衬底中在所述像素阵列附近，每一电路块包含 至少一个支持电路； 在所述衬底的所述前表面上形成互连层，所述互连层包括其内嵌入迹线及通孔的电介 质，其中所述迹线及通孔将所述像素阵列电耦合到所述一个或一个以上支持电路中的至少 一者； 环绕所述一个或一个以上电路块中的至少一者形成隔离沟槽以将所述像素阵列及其 它电路块与由被所述隔离沟槽环绕的所述电路块内的所述至少一个支持电路产生的噪声 隔离。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述被环绕电路块包含噪声超过选定噪声阈值的 至少一个支持电路。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述选定噪声阈值为所述像素阵列的噪声敏感度 的至少10倍。4. 根据权利要求1所述的方法，其中形成所述隔离沟槽包括： 在所述衬底的背侧上以光刻方式图案化所述隔离沟槽；及 蚀刻所述隔离沟槽。5. 根据权利要求4所述的方法，其中蚀刻所述隔离沟槽包括蚀刻穿过所述衬底的整个 厚度。6. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用电介质填充所述隔离沟槽。7. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述衬底的所述背侧上形成一个或一 个以上额外层。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述隔离沟槽延伸穿过所述一个或一个以上额外 层且穿过所述衬底的所述整个厚度。9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或一个以上额外层中的至少一者为抗反 射涂层。10. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将载体晶片接合到所述互连层。11. 根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：代铁军，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US