图像传感器及其制作方法技术

本申请案涉及一种图像传感器及其一种制作方法。一种图像传感器包含多个光电二极管，所述多个光电二极管经布置成阵列且安置于半导体材料中，其中钉扎阱安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间。所述图像传感器还包含微透镜层。所述微透镜层接近于所述半导体材料而安置且与所述多个光电二极管光学对准。间隔层安置于所述半导体材料与所述微透镜层之间。所述间隔层跨越所述阵列具有凹形横截面轮廓，且所述微透镜层与所述间隔层的所述凹形横截面轮廓保形。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制作方法
本专利技术一般来说涉及图像传感器制作，且特定来说(但非排他地)涉及弯曲图像传感器。
技术介绍
图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数字静态相机、蜂窝式电话、安全摄影机以及医学、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术一直持续快速地发展。举例来说，对较高解析度及较低电力消耗的需求已促进了这些装置的进一步微型化及集成。虽然像素设计的发展已显著改进图像传感器性能，但已证明难以通过仅优化像素电路而克服数个光学限制。化学机械抛光(CMP)对于半导体装置制作必不可少。其可用于使晶片变薄、移除过多沉积通量且使表面平坦化。此外，抛光速率针对表面上的薄膜的组分是有选择性的。由于CMP可不如其它制作技术精确且通常在半导体晶片上较粗糙，因此如果不加以适当控制，那么CMP可诱发到电子装置中的缺陷。缺陷可包含晶片的点蚀、晶片表面上的刮痕及装置层架构的破坏。因此，在电装置制作中优化CMP过程为合意的。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供一种图像传感器，其包括：多个光电二极管，其经布置成阵列且安置于半导体材料中，其中钉扎阱安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间以电隔离所述个别光电二极管；微透镜层，其接近于所述半导体材料而安置，其中所述微透镜层与所述多个光电二极管光学对准；及间隔层，其安置于所述半导体材料与所述微透镜层之间，其中所述间隔层跨越所述阵列具有凹形横截面轮廓，且其中所述微透镜层与所述间隔层的所述凹形横截面轮廓保形。在另一方面中，本专利技术提供一种图像传感器制作方法，其包括：提供包含经布置成阵列的多个光电二极管的半导体材料；沉积接近于所述半导体材料的表面而安置的间隔层；在所述间隔层的表面上形成染料边缘结构，其中所述染料边缘结构环绕所述多个光电二极管，且其中所述染料边缘结构在所述间隔层的所述表面上隆起；及将所述间隔层及所述染料边缘结构抛光，其中抛光会跨越所述多个光电二极管的所述阵列产生所述间隔层的凹形横截面轮廓。附图说明参考以下各图来描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实例，其中除非另有规定，否则贯穿各种视图，相似参考编号指代相似零件。图1A图解说明根据本专利技术的教示的经部分完成弯曲图像传感器的一个实例。图1B图解说明根据本专利技术的教示的包含图1A的经部分完成弯曲图像传感器的半导体晶片的俯视图。图2图解说明根据本专利技术的教示的弯曲图像传感器的一个实例。图3A到3F图解说明根据本专利技术的教示的用于形成弯曲图像传感器的实例性过程。图4是图解说明根据本专利技术的教示的包含图2的弯曲图像传感器的成像系统的一个实例的框图。贯穿图式的数个视图，对应参考符号指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单且清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本专利技术的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大。同样，通常未绘示在商业上可行实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本专利技术的这些各种实施例的较不受阻挡的观察。具体实施方式本文中描述用于弯曲图像传感器的设备及方法的实例。在以下说明中，陈述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一者或多者的情况下或运用其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它实例中，为避免使一些方面模糊，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作。贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书的各个位置中出现的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”未必全部指代同一实例。此外，特定特征、结构或特性可以任一适合方式组合于一个或多个实例中。贯穿本说明书，使用所属领域的数个术语。除非本文中明确定义或其使用的上下文将另外清楚地建议，否则这些术语应具有其在所属领域中的一般含义。应注意，元件名称及符号可在本文档通篇中互换使用(例如，Si对硅)；然而，所述元件名称及符号两者具有相同意义。图1A展示经部分完成弯曲图像传感器100的横截面的一个实例。经部分完成弯曲图像传感器100包含：半导体材料101、多个光电二极管103、钉扎阱105、间隔层121及染料边缘结构171。多个光电二极管103经布置成阵列并且安置于半导体材料101中，且钉扎阱105安置于个别光电二极管103之间。间隔层121安置于半导体材料101与染料边缘结构171之间。在一个实例中，间隔层121为例如氧化硅或类似物的氧化物，且染料边缘结构171为例如氮化硅或类似物的氮化物，且其安置于间隔层121上，如所展示处于光电二极管103的阵列的相对端上。在所描绘实例中，经部分完成弯曲图像传感器100刚刚经历CMP过程。由于在所描绘实例中染料边缘结构171比间隔层121硬(或更能抵抗CMP过程)，因此间隔层121比染料边缘结构171更快被移除。因此，间隔层121成盘形(朝向光电二极管103的阵列的中间较薄，且朝向光电二极管103的阵列的各侧较厚)。在一个或多个实例中，染料边缘结构可在CMP之后更薄或经修圆。图1B展示包含图1A的经部分完成弯曲图像传感器100的半导体晶片的俯视图的图解。值得注意的是，染料边缘结构171沿着半导体材料101上的划线安置。在所描绘实例中，缺少染料边缘结构171的每一区域的表面可成盘形。此导致间隔层121的中心比间隔层121更靠近于染料边缘结构171的区域薄。尽管所绘示实例使用化学机械抛光来实现晶片的弯曲/薄化，但例如蚀刻等其它适合过程也可用于形成相同或类似弯曲图像传感器结构。图2展示弯曲图像传感器200的一个实例的图解。在所描绘实例中，弯曲图像传感器200包含：半导体材料201、多个光电二极管203、钉扎阱205、间隔层221、光学栅格层231(具有光学栅格233)、彩色滤光器层241(具有红色滤光器243、绿色滤光器245及蓝色滤光器247)、微透镜层261及光学透镜281。如在实例性图解中所展示，多个光电二极管203安置于半导体材料201中且钉扎阱205安置于多个光电二极管203中的个别光电二极管203之间以电隔离个别光电二极管203。在一个实例中，钉扎阱205可包含经掺杂半导体材料；然而，在另一其它相同实例中，钉扎阱可包含金属/半导体氧化物、金属/半导体氮化物、聚合物或类似物。彩色滤光器层241安置于微透镜层261与半导体材料201之间。彩色滤光器层241及微透镜层261与多个光电二极管203光学对准以将入射光引导到多个光电二极管203中。间隔层221安置于半导体材料201与彩色滤光器层241之间，且间隔层221跨越光电二极管203的阵列具有凹形横截面轮廓。在所描绘实例中，彩色滤光器层241及微透镜层261与间隔层221的凹形横截面轮廓保形。此可有助于使弯曲图像传感器200的边缘上的光学缺陷最小化。光学栅格层231安置于彩色滤光器层241与间隔层221之间，且光学栅格层231与多个光电二极管203光学对准，使得光学栅格层231经由内反射过程将光引导到多个光电二极管203中。在所描绘实例中，光学栅格层231与间隔层221的凹形横截面轮廓保形。在一个实例中，光学栅格233可包含金属网格。在另一实例中，光学栅格233可包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其包括：多个光电二极管，其经布置成阵列且安置于半导体材料中，其中钉扎阱安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间以电隔离所述个别光电二极管；微透镜层，其接近于所述半导体材料而安置，其中所述微透镜层与所述多个光电二极管光学对准；及间隔层，其安置于所述半导体材料与所述微透镜层之间，其中所述间隔层跨越所述阵列具有凹形横截面轮廓，且其中所述微透镜层与所述间隔层的所述凹形横截面轮廓保形。

【技术特征摘要】
2015.12.18 US 14/974,3621.一种图像传感器，其包括：多个光电二极管，其经布置成阵列且安置于半导体材料中，其中钉扎阱安置于所述多个光电二极管中的个别光电二极管之间以电隔离所述个别光电二极管；微透镜层，其接近于所述半导体材料而安置，其中所述微透镜层与所述多个光电二极管光学对准；及间隔层，其安置于所述半导体材料与所述微透镜层之间，其中所述间隔层跨越所述阵列具有凹形横截面轮廓，且其中所述微透镜层与所述间隔层的所述凹形横截面轮廓保形。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括彩色滤光器层及光学栅格层，其中所述光学栅格层安置于所述彩色滤光器层与所述间隔层之间，且所述彩色滤光器层安置于所述光学栅格层与所述微透镜层之间，且其中所述光学栅格层与所述多个光电二极管光学对准，使得所述光学栅格层将光引导到所述多个光电二极管中。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述光学栅格层及所述彩色滤光器层与所述间隔层的所述凹形横截面轮廓保形。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述钉扎阱包含经掺杂半导体材料。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述间隔层的所述凹形横截面轮廓的顶点位于所述多个光电二极管的所述阵列的中心处。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括安置于图像光源与所述半导体材料之间的光学透镜，其中所述光学透镜经定位以将图像光引导到所述半导体材料中。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述间隔层的所述凹形横截面轮廓的曲率半径近似所述光学透镜的曲率半径。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括耦合到所述多个光电二极管的控制电路及耦合到所述多个光电二极管的读出电路，其中所述控制电路控制所述多个光电二极管的操作，且所述读出电路从所述多个光电二极管读出图像数据。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其进一步包括功能逻辑，其中所述读出电路将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑源伟，陈刚，毛杜立，戴森·戴，阿尔温德·库马尔，张鸿智，熊志伟，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US