像素单元平面化层中用于黑电平校正的光学屏蔽制造技术

本申请案涉及在像素单元平面化层中用于黑电平校正的光学屏蔽。一种像素阵列包括安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中的多个光电二极管。彩色滤光器层是接近所述半导体层而安置。光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者。光学屏蔽层是接近所述彩色滤光器层而安置。所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间。所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光。

【技术实现步骤摘要】
像素单元平面化层中用于黑电平校正的光学屏蔽
本专利技术大体来说涉及光检测器，且特定来说(但非排他性地)涉及图像传感器中的黑电平校正。
技术介绍
随着像素大小按比例缩小且阵列分辨率按比例增加，黑电平校正(“BLC”)像素和彩色滤光器的构造在下一代光学装置中面临越来越难以克服的技术障碍。制作BLC像素和彩色滤光器的常规方法在像素阵列中产生不希望的电信号和机械应力。当采用传统构造时，温度、湿度和电压的改变可增加这些不想要效应的量值。
技术实现思路
本专利技术涉及像素阵列，其包含：多个光电二极管，其安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中；彩色滤光器层，其接近所述半导体层而安置，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者；以及光学屏蔽层，其接近所述彩色滤光器层而安置，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光。本专利技术进一步涉及成像系统，其包含：像素阵列，其包括：多个光电二极管，其安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中；彩色滤光器层，其接近所述半导体层而安置，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者；以及光学屏蔽层，其接近所述彩色滤光器层而安置，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据。另外，本专利技术涉及制作像素阵列的方法，所述方法包含：形成在半导体层中且布置在所述像素阵列中的多个光电二极管；接近所述半导体层形成彩色滤光器层，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者；以及接近所述彩色滤光器层沉积光学屏蔽层，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图的相似参考编号指代相似部件。图1A是根据本专利技术的实施例图解说明像素阵列的一部分的横截面的一个实例的图，其中光学屏蔽层沉积在平面化层上。图1B是根据本专利技术的实施例图解说明像素阵列的一部分的横截面的一个实例的图，其中光学屏蔽层沉积在平面化层中。图1C是根据本专利技术的实施例图解说明像素阵列的一部分的横截面的一个实例的图，其中一个或一个以上透镜形成于平面化层上。图2图解说明根据本专利技术的实施例的成像系统的一个实例的俯视图。图3是根据本专利技术的实施例图解说明形成像素阵列的方法的一个实例的流程图。具体实施方式本文阐述具有黑色参考像素的背侧照明式(“BSI”)成像系统的实施例。在以下说明中，陈述众多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”或“一个实例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包括于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实施例中”或“在一个实例中”或“一个实例”的出现未必全部指代同一实施例。此外，在一个或一个以上实施例中，可以任何适合方式来组合或消除所述特定特征、结构或特性。在本说明书通篇中，使用数个术语。除非本文明确定义或其使用的上下文将另有清楚地建议，否则这些术语应具有其在所属技术中的一般含义。此处，根据本专利技术的教示的实例致力于关于黑电平校正的下降的图像传感器性能的各种促进因素。如将讨论，根据本专利技术的教示利用在彩色滤光器层之后沉积的光学屏蔽层来实现改良的BLC比率，这是因为BLC像素经历类似于接收光的像素的机械和电环境。另外，如果彩色滤光器不是在先前图案化的金属形貌上制作，那么将实现更好的色彩均匀度。为图解说明，图1A-1C是展示根据本专利技术的教示在制作期间在各个阶段的像素阵列101的一部分的实例的横截面图。特定来说，图1A展示布置在像素阵列101中且安置在半导体层104中的多个光电二极管102的实例。在一个实例中，半导体层104包括硅。在一个实例中，彩色滤光器层106如所展示接近半导体层104安置，以使得光103穿过彩色滤光器层106经引导到多个光电二极管102中的至少一者。在所描绘的实例中，光103如所展示穿过像素阵列101的背侧105经引导到多个光电二极管102。在一个实例中，彩色滤光器层106包括红色滤光器120、绿色滤光器122和蓝色滤光器124。在一个实例中，一个或一个以上中间层110安置在半导体层104与彩色滤光器层106之间。在一个实例中，一个或一个以上中间层110包括氮化硅层112和碳化硅层114。如图1A中所描绘的实例中所展示，光学屏蔽层108接近彩色滤光器层106安置，以使得彩色滤光器层106安置在光学屏蔽层108与半导体层104之间。如此，根据本专利技术的教示，光学屏蔽层108为多个光电二极管102中的至少一者屏蔽光103。在一个实例中，光学屏蔽层108包括金属材料，例如(但不限于)铝、铜等。在一个实例中，根据本专利技术的教示，平面化层116安置在彩色滤光器层106上方，以使得平面化层116或平面化层116的至少一部分如所展示安置在光学屏蔽层108与彩色滤光器层106之间。图1B图解说明根据本专利技术的教示图1A的像素阵列101的实例的横截面图，所述像素阵列具有在背侧105上的平面化层116上方以及光学屏蔽层108上方沉积的额外部分的平面化层116。如此，根据本专利技术的教示，光学屏蔽层108漂浮或换句话说囊封在平面化层116内，如图1B中所图解说明。图1C图解说明根据本专利技术的教示图1B的像素阵列101的实例的横截面图，所述像素阵列具有一个或一个以上在背侧105上的平面化层116的顶部上制作的透镜118。应注意，图1A到1C中所展示的实例共享具有位于接近彩色滤光器层106的光学屏蔽层108(具有位于光学屏蔽层108和半导体层104之间的彩色滤光器层106)的类似特点。如此，根据本专利技术的教示，彩色滤光器层106在像素阵列101的背侧105上涂覆有来自(例如)光学屏蔽108的未预先图案化金属形貌。换句话说，根据本专利技术的教示，光学屏蔽层108的金属是在彩色滤光器层106的彩色滤光器120、122和124之后沉积。此有助于减轻各种如同在一些常规装置架构中那样原本由于彩色滤光器层106与光学屏蔽层108位于同一平面内将导致的电-机械应力。图2是成像系统202的图解说明，所述成像系统202包括实例性像素阵列201(包括个别像素212)、耦合到像素阵列201以控制像素阵列201的操作的控制电路206、耦合到像素阵列201以从像素阵列201读出图像数据的读出电路208和耦合到读出电路208以存储从像素阵列201读出的图像数据的功能逻辑210。在一个实例中，像素阵列201是图像传感器或像素(例如，像素P1、P2、P3…、Pn)的二维阵列。应注意，像素阵列201可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像素阵列，其包含：多个光电二极管，其安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中；彩色滤光器层，其接近所述半导体层安置，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者；以及光学屏蔽层，其接近所述彩色滤光器层安置，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光。

【技术特征摘要】
2013.09.18 US 14/030,3951.一种像素阵列，其包含：多个光电二极管，其安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中；彩色滤光器层，其接近所述半导体层安置，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者，其中所述光穿过所述像素阵列的背侧经引导到所述多个光电二极管中的所述至少第一者；光学屏蔽层，其接近所述彩色滤光器层安置，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光；以及平面化层，其安置在所述彩色滤光器层的上方，以使得所述平面化层的至少一部分安置在所述光学屏蔽层与所述彩色滤光器层之间。2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述半导体层包含硅。3.根据权利要求1所述的像素阵列，其进一步包含一个或一个以上安置在所述半导体层与所述彩色滤光器层之间的中间层。4.根据权利要求3所述的像素阵列，其中所述一个或一个以上中间层包含氮化硅和碳化硅中的至少一者。5.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述光学屏蔽层沉积在于所述彩色滤光器层上方安置的所述平面化层中。6.根据权利要求1所述的像素阵列，其中所述光学屏蔽层包含金属。7.根据权利要求1所述的像素阵列，其进一步包含一个或一个以上接近所述光学屏蔽层安置的透镜，其中所述光经引导穿过所述一个或一个以上透镜和所述彩色滤光器层到达所述多个光电二极管。8.一种成像系统，其包含：像素阵列，其包括：多个光电二极管，其安置在半导体层中且布置在所述像素阵列中；彩色滤光器层，其接近所述半导体层安置，其中光穿过所述彩色滤光器层经引导到所述多个光电二极管中的至少第一者，其中所述光穿过所述像素阵列的背侧经引导到所述多个光电二极管中的所述至少第一者；光学屏蔽层，其接近所述彩色滤光器层安置，其中所述彩色滤光器层安置在所述光学屏蔽层与所述半导体层之间，其中所述光学屏蔽层为所述多个光电二极管中的至少第二者屏蔽所述光；以及平面化层，其安置在所述彩色滤光器层的上方以使得所述平面化层的至少一部分安置在所述光学屏蔽层与所述彩色滤光器层之间；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据。9.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述像素阵列的每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，李津，毛杜立，戴森·H·戴，
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