集成电路、图像传感器的集成电路及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有自动聚焦功能的图像传感器及相关方法。在一些实施例中，该集成电路包括具有在半导体衬底内设置的多个光电二极管的光电二极管阵列、以及在光电二极管阵列上面且具有垂直地延伸穿过复合栅格的多个第一开口和多个第二开口的复合栅格。集成电路还具有图像感测像素阵列，该图像感测像素阵列具有在多个第一开口中设置的多个滤色器。集成电路还具有相位检测像素阵列，该相位检测像素阵列包括比多个滤色器小并且具有低折射率(低n)材料的多个相位检测组件，低折射率材料的折射率(n)小于多个滤色器的折射率，其中，相位检测组件设置在多个第二开口中。本发明专利技术的实施例还提供了集成电路、图像传感器的集成电路及其制造方法。

Integrated circuit, image sensor integrated circuit and manufacturing method thereof

The invention relates to an image sensor with automatic focusing function and related methods. In some embodiments, the integrated circuit includes a plurality of photodiodes arranged in a semiconductor substrate of the photodiode array, and the photodiode array above and has vertically extending through the composite grid composite grid first openings and a plurality of second openings. The integrated circuit also has an image sensing pixel array having a plurality of color filters disposed in a plurality of first openings. The integrated circuit also has the pixel array phase detection, phase detection of the pixel array comprises a plurality of color filters is small and has a low refractive index (low N) a plurality of phase detection component materials, refractive index and low refractive index material ratio (n) index is less than the rate of the plurality of color filters, the phase detection module is arranged in the a plurality of second openings. Embodiments of the present invention also provide an integrated circuit, an integrated circuit of an image sensor, and a method of manufacturing the same.

【技术实现步骤摘要】
集成电路、图像传感器的集成电路及其制造方法
本专利技术的实施例涉及半导体领域，更具体地涉及集成电路、图像传感器的集成电路及其制造方法。
技术介绍
光学成像传感器广泛地应用于当今的电子器件，从数字照相机至其它便携式器件。光学成像传感器包括感测像素的阵列和将光学图像转化为数字数据的支持逻辑电路。可以通过改善单独的像素的光感测、像素之间的串扰、和/或支持逻辑电路使用的算法改善光学图像传感器的性能。然而，如果图像焦点未对准，则光学图像传感器不能很好地工作。因此，相位检测像素包含在光学图像传感器中以自动地位于透镜应该聚焦的地方，而不盲目地扫描整个范围以尝试检测透镜的正确位置。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种集成电路，包括：光电二极管阵列，包括在半导体衬底内设置的多个光电二极管；复合栅格，位于所述光电二极管阵列上面并且具有垂直延伸穿过所述复合栅格的多个第一开口和多个第二开口；图像感测像素阵列，包括在所述多个第一开口中设置的多个滤色器；以及相位检测像素阵列，包括比所述多个滤色器小并且具有低折射率(低n)材料的多个相位检测组件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多个滤色器的折射率，其中，所述多个相位检测组件中的相位检测组件设置在所述多个第二开口中。本专利技术的实施例还提供了一种图像传感器的集成电路，包括：图像感测像素，包括在半导体衬底中布置的第一光电二极管上面的滤色器；相位检测像素，具有在所述半导体衬底中布置的第二光电二极管上面的相位检测组件，其中，所述相位检测组件具有比所述滤色器低的折射率；以及复合栅格，布置在所述图像感测像素和所述相位检测像素之间并且包括在金属栅格上设置的介电栅格和在所述介电栅格上设置的硬掩模栅格，其中，所述复合栅格具有沿所述图像感测像素的面向所述相位检测像素的第一侧的第一宽度和小于所述第一宽度的沿着所述图像感测像素的与所述第一侧相对的第二侧的第二宽度。本专利技术的实施例还提供了一种用于制造图像传感器的集成电路的方法，包括：在光电二极管阵列上方形成金属层、介电层和硬掩模层的堆叠件，所述光电二极管阵列包括在衬底内布置的多个光电二极管；实施蚀刻以穿过所述硬掩模层、所述介电层和所述金属层，从而在所述多个光电二极管上面形成多个第一开口和多个第二开口，其中，所述多个第二开口的宽度小于所述多个第一开口的宽度的一半；以及在所述多个第一开口中形成滤色器并且在所述多个第二开口中形成相位检测组件，所述滤色器具有的折射率大于所述相位检测组件的折射率。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。图1示出了包括图像感测像素和相位检测像素的集成电路的一些实施例的截面图。图2示出了图1的图像感测像素和相位检测像素关于入射角的角响应曲线的一些实施例的示图。图3示出了包括图像感测像素和相位检测像素的集成电路的一些附加实施例的截面图。图4A示出图3的集成电路的一些实施例的顶视图。图4B示出了图4A的一对相位检测像素关于入射角的角响应曲线的一些实施例。图5A示出了一些实施例的图像传感器图案。图5B示出了图5A的相位检测像素阵列关于位址(addresses)的强度响应曲线的一些实施例。图6至图10示出了在制造的各个阶段用于制造集成电路的方法的一些实施例的一系列截面图。图11示出了用于制造包括图像感测像素和相位检测像素的集成电路的方法的一些实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。而且，为了便于描述，本文可以使用“第一”、“第二”、“第三”等，以区分附图或一系列附图中的不同元件。“第一”、“第二”、“第三”等不旨在为相应的元件的描述。因此，结合第一图描述的“第一介电层”不必对应于结合其他图描述的“第一介电层”。具有自动聚焦功能的图像传感器包括具有图像感测像素和多个包含的相位检测像素的像素阵列。在像素阵列下方的半导体衬底内布置光电二极管阵列，并且在光电二极管阵列上方布置复合栅格。复合栅格横向围绕对应于图像感测像素的滤色器和对应于相位检测像素的相位检测组件。复合栅格有利地增加灵敏度(例如，量子效率)并且减少了邻近的图像感测像素之间的串扰。然而，复合栅格还可以通过从复合栅格的侧壁的不期望的全内反射减小相位检测像素的角响应灵敏度(关于入射角)。例如，穿过相位检测组件的入射辐射可以在被提供至下面的光电二极管之前被复合栅格的侧壁反射，这取决于介电栅格和相位检测组件的入射角和相对反射率。由于光电二极管接收具有不同入射角的反射的辐射，所以反射的辐射减少了相位检测像素的角响应，从而不利地影响了像素的相位检测。本专利技术涉及包括自动聚焦图像传感器的相位检测自动聚焦(PDAF)技术和实现良好的角响应的相关感测方法。在一些实施例中，自动聚焦图像传感器的复合栅格包括用于滤色器的多个第一开口和用于相位检测组件的多个第二开口。在一些实施例中，多个第二开口的宽度小于多个第一开口的宽度。多个第二开口与布置在其上的微透镜未垂直对准，从而由相位检测组件接收的辐射强度取决于入射角。在一些其他的实施例中，相位检测组件的折射率小于滤色器的折射率。更小的折射率减少了相位检测组件内的全内反射，从而改善了自动聚焦图像传感器的角响应。图1示出了根据一些实施例的用于包括图像感测像素104和相位检测像素102的自动聚焦图像传感器的集成电路的截面图100。如截面图100所示，在半导体衬底112内设置包括多个光电二极管100a、100b的光电二极管阵列。在半导体衬底112上方设置复合栅格114。复合栅格114包括具有第一宽度d'的第一开口和具有小于第一宽度d'的第二宽度d的第二开口，从而相位检测组件106具有比滤色器108更小的尺寸。在复合栅格114的第一开口中设置滤色器108，并且在复合栅格114的第二开口中设置相位检测组件106。在一些实施例中，第二宽度d可以小于或等于第一宽度d'的一半。相位检测组件106的更小的尺寸增加入射辐射202的角分辨力(discrimination)。上面的微透镜214b居中地位于滤色器108上(即，二等分滤色器108的宽度的轴线与在其上设置的二等分微透镜214b的宽度的轴线重合)，而上面的微透镜21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包括：光电二极管阵列，包括在半导体衬底内设置的多个光电二极管；复合栅格，位于所述光电二极管阵列上面并且具有垂直延伸穿过所述复合栅格的多个第一开口和多个第二开口；图像感测像素阵列，包括在所述多个第一开口中设置的多个滤色器；以及相位检测像素阵列，包括比所述多个滤色器小并且具有低折射率(低n)材料的多个相位检测组件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多个滤色器的折射率，其中，所述多个相位检测组件中的相位检测组件设置在所述多个第二开口中。

【技术特征摘要】
2015.10.15 US 14/883,8491.一种集成电路，包括：光电二极管阵列，包括在半导体衬底内设置的多个光电二极管；复合栅格，位于所述光电二极管阵列上面并且具有垂直延伸穿过所述复合栅格的多个第一开口和多个第二开口；图...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文义，洪丰基，杨敦年，周耕宇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71