影像感测器制造技术

本公开提供一种影像感测器。该影像感测器包含半导体基底，其含有多个光电转换元件，彩色滤光片阵列设置在半导体基底上，彩色滤光片阵列包含第一彩色滤光片、第二彩色滤光片和第三彩色滤光片。影像感测器还包含隔离分隔物设置在彩色滤光片阵列中，围绕第一、第二和第三彩色滤光片的其中之一，且隔离分隔物的折射率低于第一、第二和第三彩色滤光片的折射率。本公开的影像感测器可适用于高度动态范围的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及影像感测器，特别涉及具有隔离分隔物在滤光片阵列中的影像感测器。
技术介绍
近年来，影像感测器已经广泛地在各种影像拍摄设备中使用，例如摄影机、数码相机等设备。影像感测器例如为电荷耦合元件(charge coupled device；CCD)影像感测器，或互补式金属氧化半导体(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)影像感测器，两者皆具有将入射光线转换成电性信号的光电转换器。影像感测器具有像素阵列(pixel array)，且每个像素中具有一个光电转换器。另外，影像感测器还具有逻辑电路，用于传输或处理这些电性信号。此外，影像感测器通常具有彩色滤光层，用于产生彩色影像。彩色滤光层可含有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)区块的三原色彩色滤光片，其堆叠在以二维方向排列的光电转换器的光接收面上方，彩色滤光层具有预定的图案模式的排列，使得每一个彩色区块各自对应至一个光电转换器。在一些例子中，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)区块连接在一起，形成连接的彩色滤光层，而分别对应至连接的彩色滤光层的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)区块的影像感测器的像素则具有不同的量子效率(quantum efficiencies，QE)。在一些其他例子中，于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)区块之间设置网格结构，形成不连续的彩色滤光层，而分别对应至不连续的彩色滤光层的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)区块的影像感测器的像素也具有不同的量子效率(QE)。影像感测器的品质通常由许多特性来表示，例如动态范围(dynamic
range)、灵敏度(sensitivity)、响应度(responsiveness)、均匀性(uniformity)等。当使用影像感测器在高照明强度与低照明强度之间转换的情况下捕捉物体的影像时，动态范围这个特性显得特别重要，针对高度动态范围的应用，需要提高影像感测器的像素的量子效率(QE)。
技术实现思路
依据本公开的实施例，影像感测器具有隔离分隔物设置在滤光片阵列中，以围绕滤光片阵列中的至少一个种类的滤光片元件，藉此提高对应于被隔离分隔物围绕的该种类滤光片元件的影像感测器的像素的量子效率(QE)。因此，本公开的影像感测器可适用于高度动态范围的应用。在一些实施例中，提供影像感测器。影像感测器包含半导体基底，含有多个光电转换元件。影像感测器也包含彩色滤光片阵列设置于半导体基底上，彩色滤光片阵列包含第一彩色滤光片、第二彩色滤光片和第三彩色滤光片。影像感测器还包含隔离分隔物设置在彩色滤光片阵列中，围绕第一、第二和第三彩色滤光片的其中之一，且隔离分隔物的折射率低于第一、第二和第三彩色滤光片的折射率。在一些其他实施例中，提供影像感测器。影像感测器包含半导体基底，含有多个光电转换元件。影像感测器也包含滤光片阵列设置于半导体基底上，滤光片阵列包含第一彩色滤光片、第二彩色滤光片、第三彩色滤光片和红外线滤光片。影像感测器还包含隔离分隔物设置在滤光片阵列中，围绕第一、第二、第三彩色滤光片和红外线滤光片的其中之一，且隔离分隔物的折射率低于第一、第二和第三彩色滤光片的折射率，也低于红外线滤光片的折射率。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1A显示依据本公开的一些实施例，影像感测器的彩色滤光片阵列的局部平面示意图；图1B显示依据本公开的一些实施例，沿着图1A的线1-1’，影像感
测器的局部剖面示意图；图1C显示依据本公开的一些实施例，图1A-图1B所示的影像感测器的R、G1、G2、B像素的量子效率(QE)对波长的曲线图，以及针对R像素的比较曲线；图2A显示依据本公开的一些实施例，影像感测器的彩色滤光片阵列的局部平面示意图；图2B显示依据本公开的一些实施例，沿着图2A的线2-2’，影像感测器的局部剖面示意图；图2C显示依据本公开的一些实施例，图2A-图2B所示的影像感测器的R、G1、G2、B像素的量子效率(QE)对波长的曲线图，以及针对B像素的比较曲线；图3A显示依据本公开的一些实施例，影像感测器的彩色滤光片阵列的局部平面示意图；图3B显示依据本公开的一些实施例，沿着图3A的线3-3’，影像感测器的局部剖面示意图；图3C显示依据本公开的一些实施例，图3A-图3B所示的影像感测器的R、G1、G2、B像素的量子效率(QE)对波长的曲线图，以及针对G1像素的比较曲线；图4A-图4E显示依据本公开的一些实施例，影像感测器的滤光片阵列的重复单元的各种图案模式的局部平面示意图；图5A-图5E显示依据本公开的一些其他实施例，影像感测器的滤光片阵列的重复单元的各种图案模式的局部平面示意图；图6显示不具有分隔物设置在滤光片阵列中的影像感测器的R、G1、B、IR像素的量子效率(QE)对波长的曲线图；图7显示依据本公开的一些实施例，沿着图4C的线7-7’，影像感测器的局部剖面示意图；图8显示依据本公开的一些实施例，沿着图4D的线8-8’，影像感测器的局部剖面示意图；及图9-图11显示依据本公开的一些其他实施例，影像感测器的局部剖面示意图。附图标记说明：100～影像感测器；100A～主动区；100P～周边区；101～半导体基底；103～光电转换元件；105～高介电常数膜；107～缓冲层；109～遮光层；109P～遮光分隔物；111～护层；113-1～红色(R)滤光片：113-2、113-4～绿色(G1、G2)滤光片；113-3～蓝色(B)滤光片；113-5～红外线(IR)滤光片；115～隔离分隔物；115’～额外的隔离分隔物；115P～延伸部；117～微透镜结构；117ML～微透镜元件；120～彩色滤光片阵列；120U、130U～重复单元；130～滤光片阵列；A、B、C～间距；P-R～红色(R)像素；P-G1、P-G2～绿色(G1、G2)像素；P-B～蓝色(B)像素；P-IR～红外线(IR)像素。具体实施方式以下描述为实施本公开的详细方式，此描述内容是为了说明本公开的基本概念，而非用于限定本公开的范围，本公开的保护范围当以所附权利要求为准。参阅图1A，其显示依据一些实施例，影像感测器的彩色滤光片阵列120的局部平面示意图。在一些实施例中，彩色滤光片阵列120是以一个红色(R)滤光片113-1、两个绿色(G1、G2)滤光片113-2、113-4和一个蓝色(B)滤光片113-3安排在彩色滤光片阵列120的重复单元120U中的方式配置。在一些实施例中，隔离分隔物(isolated partition)115设置在彩色滤光片阵列120中，以围绕重复单元120U中的红色滤光片113-1，而蓝色滤光片113-3则与两个绿色滤光片113-2和113-4接触。如图1A所示，从上视角度观察，在彩色滤光片阵列120中的隔离分隔物115是不互相连接的。图1B显示依据一些实施例，沿着图1A的线1-1’，影像感测器100的局部剖面示意图。在一些实施例中，影像感测器100为互补式金属氧化半导体(CMOS)影像感测器(简称CIS)。影像感测器100包含半导体基底101，例如为硅晶圆或晶片，半导体基底101含有多个光电转换元件103，例如光电二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像感测器，包括：一半导体基底，含有多个光电转换元件；一彩色滤光片阵列，包含一第一彩色滤光片、一第二彩色滤光片和一第三彩色滤光片，设置于该半导体基底上；以及一隔离分隔物，设置在该彩色滤光片阵列中，围绕该第一、该第二和该第三彩色滤光片的其中之一，其中该隔离分隔物具有一折射率低于该第一、该第二和该第三彩色滤光片的折射率。

【技术特征摘要】
2015.04.10 US 14/683,7921.一种影像感测器，包括：一半导体基底，含有多个光电转换元件；一彩色滤光片阵列，包含一第一彩色滤光片、一第二彩色滤光片和一第三彩色滤光片，设置于该半导体基底上；以及一隔离分隔物，设置在该彩色滤光片阵列中，围绕该第一、该第二和该第三彩色滤光片的其中之一，其中该隔离分隔物具有一折射率低于该第一、该第二和该第三彩色滤光片的折射率。2.如权利要求1所述的影像感测器，其中该彩色滤光片阵列是以该彩色滤光片阵列的一重复单元内具有一个红色彩色滤光片、两个绿色彩色滤光片和一个蓝色彩色滤光片的方式排列，且其中该隔离分隔物围绕该红色彩色滤光片，该蓝色彩色滤光片与该绿色彩色滤光片接触；或该隔离分隔物围绕该蓝色彩色滤光片，该红色彩色滤光片与该绿色彩色滤光片接触；或该隔离分隔物围绕该两个绿色彩色滤光片中的一个，另一个该绿色彩色滤光片与该红色和该蓝色彩色滤光片接触。3.如权利要求1所述的影像感测器，其中该隔离分隔物的材料包含氧化硅或一具有一折射率低于氧化硅的折射率的材料。4.如权利要求1所述的影像感测器，还包括一微透镜结构设置于该彩色滤光片阵列上方，其中该隔离分隔物的材料与该微透镜结构的材料相同。5.如权利要求1所述的影像感测器，还包括：一微透镜结构，设置于该彩色滤光片阵列上方；一遮光层，设置于该彩色滤光片阵列下方；一高介电常数膜，设置于该半导体基底上；一缓冲层，设置于该高介电常数膜上；以及一护层，设置于该缓冲层上且覆盖该遮光层。6.如权利要求1所述的影像感测器，还包括：一微透镜结构，设置于该彩色滤光片阵列上方；一高介电常数膜，设置于该半导体基底上；一缓冲层，设置于该高介电常数膜上；以及一遮光层与该彩色滤光片阵列设置于该缓冲层的一顶面上，其中该遮光层具有一网格形状，且设置在该第一、该第二和该第三彩色滤光片之间，该遮光层的顶端低于该彩色滤光片阵列的顶端，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄自维，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