影像感测器及其形成方法技术

本公开提供一种影像感测器及其形成方法。该影像传感器包含红色像素、绿色像素、蓝色像素和红外线像素，红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片分别设置在红色像素、绿色像素和蓝色像素中，红外线通过滤光片设置在红外线像素中，以及红外线滤光片与红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片堆叠在一起，此红外线滤光片截止至少具有特定波长的红外光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及影像传感器，特别涉及三维检测成像应用例如时差测距(time-of-flight；ToF)技术的影像传感器，其可以收集到纯粹的红外线信号。
技术介绍
目前，时差测距(ToF)技术已经广泛地在现代工业中使用，通过互补式金属氧化半导体(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)像素阵列与已调整的光源一起使用，以提供三维(three-dimensional；3D)影像。三维时差测距(3D ToF)摄影机已经在许多不同的应用中使用，例如已制成的商品的轮廓检查、电脑辅助设计(computer aided design；CAD)的验证、地理测量以及物体成像等。三维时差测距(3D ToF)摄影机的运作是使用已调整的光源来照射景物，检测被景物反射的光线，测量在照射与反射之间的相位偏移，并且将此相位偏移转换成距离来实现三维时差测距。通常照射景物的已调整光源是来自于在约850nm的近红外光范围操作的固态激光或发光二极管，此照射景物的光线为人眼不可见，而影像传感器则设计成对于与已调整的光源具有相同光谱的光线有反应，使得影像传感器可以接收已调整的光源照射景物后被反射的光线，并将反射光线的光子能量转变成电流，藉此得到景物的距离(深度)信息。然而，进入影像传感器的光线包含周围环境的成分与反射的成分，而景物的距离(深度)信息则仅存在于反射的成分中，周围环境成分的掺杂会导致景物的距离(深度)信息的信号对噪声比(signal-to-noise ratio；SNR)降低，通常提高信号对噪声比的方式为减少周围环境成分的干扰。专利技术内容本公开提供的影像传感器具有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)像素以及红外线(IR)像素整合在单一的影像传感器中，在此影像传感器中，红色、绿色和蓝色信号从位于红色、绿色和蓝色像素的光电二极管获得，而红外线信号则是从位于红外线像素的光电二极管获得。然而，当位于红色、绿色和蓝色像素的光电二极管接收到红外光时，属于红外线信号的噪声将会在红色、绿色和蓝色像素的光电二极管中产生。本公开的影像传感器具有红外线滤光片设置在红色、绿色和蓝色像素中，藉此可避免属于红外线信号的噪声在红色、绿色和蓝色像素的光电二极管中产生。因此，本公开的影像传感器可以从位于红外线像素的光电二极管中得到纯粹的红外线信号的收集，而不会有属于红外线信号的噪声，或者仅有很低的红外线信号的噪声在红色、绿色和蓝色像素中产生，藉此可以提高影像传感器所得到的物体的距离(深度)信息的信号对噪声比(SNR)。依据一些实施例，提供影像传感器，此影像传感器包括：红色像素、绿色像素、蓝色像素和红外线像素；红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片分别设置在红色像素、绿色像素和蓝色像素中；红外线通过滤光片设置在红外线像素中；以及红外线滤光片与红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片堆叠在一起，其中红外线滤光片截止了至少具有特定波长的红外光。依据一些实施例，提供形成影像传感器的方法，此方法包括：提供含有多个光电二极管形成于其中的半导体基底，每一个光电二极管设置在影像传感器的红色像素、绿色像素、蓝色像素以及红外线像素的其中一个像素中；在半导体基底之上形成红外线滤光材料层；除去红外线滤光材料层位于红外线像素的一部分，形成红外线滤光片，此红外线滤光片截止了至少具有特定波长的红外光，并且红外线滤光片具有开口位于红外线像素；形成红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片，分别位于红色像素、绿色像素和蓝色像素；以及在红外线滤光片位于红外线像素的开口中形成红外线通过滤光片。附图说明为了让本公开的各种实施例的目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合说明书附图作详细说明如下：图1显示依据一些实施例，影像传感器的一部分的剖面示意图；图2显示依据一些实施例，用于物体成像的影像传感器的配置示意图；图3显示依据一些实施例，分别说明影像传感器的红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片、选择性的红外线滤光片和红外线截止滤光片的各光学特性的穿透率对波长的附图；图4A说明分别从影像传感器位于红色像素、绿色像素和蓝色像素的光电二极管所得到的红色、绿色和蓝色信号的穿透率对波长的附图，其中在红色像素、绿色像素和蓝色像素不具有红外线滤光片；图4B显示依据一些实施例，说明分别从影像传感器位于红色像素、绿色像素和蓝色像素的光电二极管所得到的红色、绿色和蓝色信号的穿透率对波长的附图，其中在红色像素、绿色像素和蓝色像素具有红外线滤光片；图5显示依据一些其他实施例，影像传感器的一部分的剖面示意图；图6A-6D显示依据一些实施例，制造图1的影像传感器的各中间阶段的剖面示意图；以及图7A-7D显示依据一些实施例，制造图5的影像传感器的各中间阶段的剖面示意图。附图标记说明：100～影像传感器；100A～像素阵列区；100P～周边区；100R～红色像素；100G～绿色像素；100B～蓝色像素；100IR～红外线像素；101～半导体基底；103～光电二极管；105～高介电常数膜；107、111～护膜；109～遮光分隔层；112～缓冲材料层；113～图案化缓冲层；114～红外线滤光材料层；115～红外线滤光片；116、118、131～开口；115SIR～选择性的红外线滤光片；115IR-cut～红外线截止滤光片；117R～红色滤光片；117G～绿色滤光片；117B～蓝色滤光片；119～红外线通过滤光片；120～凹陷；121～导线层；123～微透镜结构；125～双波段通过滤光片；127～光源单元；128、128’、128”～红外光；129～物体；130～影像传感器装置单元；λS～特定波长。具体实施方式参阅图1，其显示依据本公开的一些实施例，背照式(backside illumination；BSI)影像传感器100的一部分的剖面示意图。影像传感器100具有多个像素，包含红色像素100R、绿色像素100G、蓝色像素100B和红外线像素100IR，这些像素在像素阵列区100A依序排列成阵列形式，影像传感器100的周边区100P则围绕像素阵列区100A。影像传感器100还包含半导体基底101，半导体基底101含有多个光电二极管103形成于其中，每一个光电二极管103各自设置在这些红色像素100R、绿色像素100G、蓝色像素100B和红外线像素100IR的一个像素中。影像传感器100还包含导线层121形成在半导体基底101的一表面上，在背照式(BSI)影像传感器100中，导线层121设置在光电二极管103下方。导线层121由多个金属层以及设置在这些金属层之间的多个介电层所组成，这些金属层和介电层可以通过熟知的半导体集成电路的制造技术形成，为了简化附图，在图1中并未绘出这些金属层和介电层。另外，导线层121包含多个电路区，每一个电路区各自对应至一个光电二极管103。在一些实施例中，影像传感器100可以是将红色、绿色、蓝色和红外线像素整合在单一影像感器中的互补式金属氧化半导体(CMOS)影像传感器(CIS)。在一些实施例中，影像传感器100包含高介电常数膜105形成在半导体基底101的另一表面上，高介电常数膜105设置在光电二极管103上方。影像传感器100还可包含护膜(passivation film)10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像传感器，包括：一红色像素、一绿色像素、一蓝色像素和一红外线像素；一红色滤光片、一绿色滤光片和一蓝色滤光片，分别设置在该红色像素、该绿色像素和该蓝色像素中；一红外线通过滤光片，设置在该红外线像素中；以及一红外线滤光片，与该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片堆叠在一起，其中该红外线滤光片截止至少具有一特定波长的红外光。

【技术特征摘要】
2014.10.06 US 14/507,3151.一种影像传感器，包括：一红色像素、一绿色像素、一蓝色像素和一红外线像素；一红色滤光片、一绿色滤光片和一蓝色滤光片，分别设置在该红色像素、该绿色像素和该蓝色像素中；一红外线通过滤光片，设置在该红外线像素中；以及一红外线滤光片，与该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片堆叠在一起，其中该红外线滤光片截止至少具有一特定波长的红外光。2.如权利要求1所述的影像传感器，还包括一光源单元，该光源单元发出具有一特定波段的波长的红外光照射在一物体上，其中该红外线滤光片截止的该红外光的该特定波长与该光源单元发出的该红外光的该特定波段的波长一致，该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片与该红外线滤光片的组合允许具有一可见光波段的波长的红色光、绿色光和蓝色光穿透，并且截止具有该特定波段的波长的该光源单元发出的该红外光。3.如权利要求1所述的影像传感器，其中该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片设置在该红外线滤光片上方，该红外线通过滤光片的一顶部表面高于该红外线滤光片的一顶部表面，并且该红外线通过滤光片的一顶部表面与该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片的一顶部表面齐平。4.如权利要求1所述的影像传感器，其中该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片设置在该红外线滤光片底下，该红外线通过滤光片的一顶部表面低于该红外线滤光片的一顶部表面，并且一凹陷形成在该红外线通过滤光片上，且该影像传感器还包括一微透镜结构设置在该红外线滤光片和该红外线通过滤光片上，其中该微透镜结构填充在该红外线通过滤光片上方的该凹陷内。5.如权利要求1所述的影像传感器，其中该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片与该红外线滤光片共同具有一开口，并且该红外线通过滤光片填充在该红色滤光片、该绿色滤光片和该蓝色滤光片与该红外线滤光片共同具有的该开口中。6.如权利要求1所述的影像传感器，其中该红外线滤光片包括一选择
\t性的红外线滤光片，该选择性的红外线滤光片截止具有一特定波长的红外光；或一红外线截止滤光片，该红外线截止滤光片截止具有全部...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄自维，王唯科，林绮涵，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71