用于使光输入更为一致的堆叠栅格制造技术

本发明专利技术提供了一种具有堆叠栅格偏移的背照式(BSI)图像传感器。像素传感器布置在半导体衬底内。金属栅格部分布置在像素传感器上方并且该金属栅格部分中具有金属栅格开口。金属栅格开口的中心横向偏移于像素传感器的中心。介电栅格部分布置在金属栅格上方并且该介电栅格部分中具有介电栅格开口。介电栅格开口的中心横向偏移于像素传感器的中心。本发明专利技术还提供了一种用于制造BSI图像传感器的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及电子电路领域，更具体地，涉及背照式(BSI)图像传感器及其制造方法。
技术介绍
许多现代电子设备包括使用图像传感器的光学成像设备(如，数码相机)。图像传感器将光学图像转换为可以表示图像的数字信号。图像传感器可以包括像素传感器阵列和用作支持的逻辑电路(supporting logic)。像素传感器测量入射辐照(如，光)，而用作支持的逻辑电路有利于读出测量结果。在光学成像设备中常用的一种图像传感器类型是背照式(BSI)图像传感器。可以将BSI图像传感器的制造集成到传统的半导体工艺中来实现低成本、小尺寸和高产量。此外，BSI图像传感器具有低工作电压、低功耗、高量子效率、低读出噪声并且允许随机存取。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：像素传感器，布置在半导体衬底内；金属栅格部分，布置在像素传感器上方并且金属栅格部分中具有金属栅格开口，其中，金属栅格开口的中心横向偏移于像素传感器的中心；以及介电栅格部分，布置在金属栅格上方并且介电栅格部分中具有介电栅格开口，其中，介电栅格开口的中心横向偏移于像素传感器的中心。优选地，金属栅格开口的中心和介电栅格开口的中心分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心，并且金属栅格偏移量不同于介电栅格偏移量。优选地，像素传感器是由多个像素传感器组成的像素传感器阵列的一
部分；其中，金属栅格部分是金属栅格的一部分，金属栅格由其中具有多个相应的金属栅格开口的多个金属栅格部分组成；其中，介电栅格部分是介电栅格的一部分，介电栅格由其中具有多个相应的介电栅格开口的多个介电栅格部分组成；其中，金属栅格开口的中心和介电栅格开口的中心分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心，并且金属栅格偏移量和介电栅格偏移量与像素传感器与像素传感器阵列的中心之间的距离成比例。优选地，该图像传感器还包括：像素传感器阵列，包括像素传感器和与像素传感器相邻的第二像素传感器；其中，像素传感器的中心以像素间距距离与第二像素传感器的中心分离，并且金属栅格开口的中心和介电栅格开口的中心分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心，其中，金属栅格偏移量与像素间距距离的比率以及介电栅格偏移量与像素间距距离的比率在大约0和大约3之间。优选地，该图像传感器还包括：滤色器，布置在介电栅格开口内并且填充介电栅格开口；以及微透镜，具有凸形上表面和基本平坦的下表面，下表面与滤色器的基本平坦的上表面邻接。优选地，该图像传感器还包括：覆盖层，布置在金属栅格部分上方，并且限定介电栅格开口的下表面；以及蚀刻停止层，覆盖覆盖层，其中，介电栅格部分的侧壁与蚀刻停止层的侧壁对齐。优选地，该图像传感器还包括：后端制程(BEOL)金属化堆叠件，布置在半导体衬底的与金属栅格部分相对的侧面上。优选地，该图像传感器还包括：第二像素传感器，布置在半导体衬底内；第二金属栅格部分，其中具有第二金属栅格开口，第二金属栅格开口以第二像素传感器的中心的正上方处为中心；以及第二介电栅格部分，其中具有第二介电栅格开口，第二介电栅格开口以第二像素传感器的中心的正上方处为中心。根据本专利技术的另一方面，提供了一种形成图像传感器的方法，该方法包括：提供布置在半导体衬底内的像素传感器；在半导体衬底上方形成金属栅格层；对金属栅格层执行第一蚀刻，以在半导体衬底上方形成限定金
属栅格开口的侧壁的金属栅格，金属栅格开口的中心横向偏移于像素传感器的中心；在金属栅格上方形成介电栅格层；以及对介电栅格层执行第二蚀刻，以在金属栅格上方形成限定介电栅格开口的侧壁的介电栅格，介电栅格的中心横向偏移于像素传感器的中心。优选地，该方法还包括：执行第一蚀刻和第二蚀刻，以形成分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心的金属栅格开口和介电栅格开口，其中，金属栅格偏移量不同于介电栅格偏移量。优选地，该方法还包括：提供在半导体衬底内的像素传感器阵列，其中，像素传感器阵列包括像素传感器；以及执行第一蚀刻和第二蚀刻，以形成分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心的金属栅格开口和介电栅格开口，其中，金属栅格偏移量和介电栅格偏移量与像素传感器与像素传感器阵列的中心之间的距离成比例。优选地，该方法还包括：提供在半导体衬底内的像素传感器阵列，其中，像素传感器阵列包括像素传感器；以及执行第一蚀刻和第二蚀刻，以形成分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于像素传感器的中心的金属栅格开口和介电栅格开口，其中，金属栅格偏移量与像素传感器的像素间距距离的比率以及介电栅格偏移量与像素传感器的像素间距距离的比率在大约0和大约3之间。优选地，该方法还包括：形成填充介电栅格开口的滤色器；以及形成微透镜，微透镜具有凸形上表面和位于滤色器上方的基本平坦的下表面。优选地，该方法还包括：形成位于金属栅格上方并且填充金属栅格开口的覆盖层；在覆盖层上方形成蚀刻停止层；在蚀刻停止层上方形成介电栅格层；对介电栅格层执行第二蚀刻直至到达蚀刻停止层，以限定介电栅格开口；以及对蚀刻停止层执行第三蚀刻，以去除蚀刻停止层的在介电栅格开口中暴露的区域。优选地，该方法还包括：提供布置在半导体衬底内的第二像素传感器；执行第一蚀刻，以限定第二金属栅格开口，第二金属栅格开口以第二像素传感器的中心的正上方处为中心；以及执行第二蚀刻，以限定第二介电栅格开口，第二介电栅格开口以第二像素传感器的中心的正上方处为中心。根据本专利技术的又一方面，提供了一种图像传感器，包括：多个像素传感器，在半导体衬底内布置为阵列；多个金属栅格，布置在多个像素传感器的阵列上方并且具有与多个像素传感器对应的多个金属栅格开口，其中，位于阵列的边缘附近的金属栅格开口的中心以金属栅格偏移量横向偏移于对应的像素传感器的中心，金属栅格偏移量与对应的像素传感器与阵列的中心之间的距离成比例；以及多个介电栅格，布置在多个金属栅格上方并且具有与多个像素传感器对应的多个介电栅格开口，其中，位于阵列的边缘附近的介电栅格开口的中心以介电栅格偏移量横向偏移于对应的像素传感器的中心，介电栅格偏移量与对应的像素传感器与阵列的中心之间的距离成比例；其中，相对于一像素传感器的金属栅格偏移量不同于相对于像素传感器的介电栅格偏移量。优选地，相对于像素传感器的金属栅格偏移量大于相对于像素传感器的介电栅格偏移量。优选地，像素传感器的阵列中的相邻的像素传感器的中心以像素间距距离相互间隔，并且金属栅格偏移量与像素间距距离的比率以及介电栅格偏移量与像素间距距离的比率在大约0和大约3之间。优选地，位于阵列的中心区域附近的金属栅格开口的中心与位于阵列的中心区域的对应的像素传感器的中心对齐。优选地，位于阵列的中心区域附近的介电栅格开口的中心与位于阵列的中心区域的对应的像素传感器的中心对齐。附图说明当结合附图进行阅读时，根据以下详细的描述来更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小各个部件的尺寸。图1A示出了具有堆叠栅格偏移的背照式(BSI)图像传感器的一些实施例的截面图。图1B示出了不具有堆叠栅格偏移的BSI图像传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：像素传感器，布置在半导体衬底内；金属栅格部分，布置在所述像素传感器上方并且所述金属栅格部分中具有金属栅格开口，其中，所述金属栅格开口的中心横向偏移于所述像素传感器的中心；以及介电栅格部分，布置在所述金属栅格上方并且所述介电栅格部分中具有介电栅格开口，其中，所述介电栅格开口的中心横向偏移于所述像素传感器的中心。

【技术特征摘要】
2015.04.16 US 14/688,1061.一种图像传感器，包括：像素传感器，布置在半导体衬底内；金属栅格部分，布置在所述像素传感器上方并且所述金属栅格部分中具有金属栅格开口，其中，所述金属栅格开口的中心横向偏移于所述像素传感器的中心；以及介电栅格部分，布置在所述金属栅格上方并且所述介电栅格部分中具有介电栅格开口，其中，所述介电栅格开口的中心横向偏移于所述像素传感器的中心。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述金属栅格开口的中心和所述介电栅格开口的中心分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于所述像素传感器的中心，并且所述金属栅格偏移量不同于所述介电栅格偏移量。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素传感器是由多个像素传感器组成的像素传感器阵列的一部分；其中，所述金属栅格部分是金属栅格的一部分，所述金属栅格由其中具有多个相应的金属栅格开口的多个金属栅格部分组成；其中，所述介电栅格部分是介电栅格的一部分，所述介电栅格由其中具有多个相应的介电栅格开口的多个介电栅格部分组成；其中，所述金属栅格开口的中心和所述介电栅格开口的中心分别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于所述像素传感器的中心，并且所述金属栅格偏移量和所述介电栅格偏移量与所述像素传感器与所述像素传感器阵列的中心之间的距离成比例。4.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：像素传感器阵列，包括所述像素传感器和与所述像素传感器相邻的第二像素传感器；其中，所述像素传感器的中心以像素间距距离与所述第二像素传感器的中心分离，并且所述金属栅格开口的中心和所述介电栅格开口的中心分
\t别以金属栅格偏移量和介电栅格偏移量横向偏移于所述像素传感器的中心，其中，所述金属栅格偏移量与所述像素间距距离的比率以及所述介电栅格偏移量与所述像素间距距离的比率在大约0和大约3之间。5.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：滤色器，布置在所述介电栅格开口内并且填充所述介电栅格开口；以及微透镜，具有凸形上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑允玮，曾鸿辉，王昭雄，周俊豪，蔡宗翰，李国政，许永隆，
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