具有改进的相位检测像素的BSI CMOS图像传感器制造技术

改进的背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和相关联的方法改进相位检测能力。BSI CMOS图像传感器具有包括相位检测像素(PDP)、由埋藏式滤色镜阵列和复合金属/氧化物格栅形成的复合格栅、和对应PDP的光电二极管植入的像素阵列。PDP掩膜被与邻近PDP的深槽隔离(DTI)结构一起制造，并被布置为掩盖光电二极管植入的至少部分，使得PDP掩膜被布置于复合格栅和光电二极管植入之间。

BSI CMOS image sensor with improved phase detection pixel

Improved back illuminated (BSI) complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensors and associated methods improve phase detection capability. BSI CMOS image sensor includes phase detection pixels (PDP), a pixel array of photodiodes implanted type color filter array and the composite metal / oxide composite grid, grid forms and the corresponding PDP. The PDP mask is fabricated with a deep trench isolation (DTI) structure adjacent to the PDP and arranged to cover at least a portion of the photodiode implantation so that the PDP mask is disposed between the composite grille and the photodiode implant.

【技术实现步骤摘要】
具有改进的相位检测像素的BSICMOS图像传感器
本公开涉及图像传感器
，尤其涉及一种具有改进的相位检测像素的BSICMOS图像传感器。
技术介绍
背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器上的相位检测像素(PDP)对改进照相机中的聚焦是有用的。成对的像素被掩盖，使得其仅检测来自物镜的一个或另一个边缘的光。成对的互补PDP布置于传感器上，以允许照相机确定在当前位置是如何异相接收光的，由此确定将图像聚焦于传感器上所需的透镜聚焦调整。当形成还包括埋藏式滤色镜阵列(BCFA)的复合格栅(金属上的氧化物)层的金属格栅时，对于每个PDP，传统的具有PDP的BSICOMS图像传感器的制造形成PDP掩膜。因此，PDP掩膜还被布置于复合格栅内。相比于带有BCFA制造的BSICMOS图像传感器，使用复合格栅制造的BSICMOS图像传感器可以获得更高的量子效率(QE)；然而，由于PDP掩膜上的附加的氧化物，相位检测能力退化。
技术实现思路
在一个实施例中，背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器具有包括相位检测像素(PDP)、由埋藏式滤色镜阵列和复合金属/氧化物格栅形成的复合格栅、和对应PDP的光电二极管植入的像素阵列。PDP掩膜被与邻近PDP的深槽隔离(DTI)结构同时地制造，并被布置为掩盖光电二极管植入的至少部分，使得PDP掩膜由与DTI结构相同的材料制造，并被布置于复合格栅和光电二极管植入之间。在另一个实施例中，方法制造具有包括相位检测像素(PDP)的像素阵列的类型的背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。用于PDP的PDP掩膜被与邻近PDP的深槽隔离(DTI)结构连同地制造，并由相同的连续材料形成。PDP掩膜被完全地布置于(a)具有埋藏式滤色镜阵列和复合金属/氧化物格栅的复合格栅和(b)对应PDP的光电二极管植入之间。在另一个实施例中，方法改进背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的相位检测像素(PDP)的相位检测能力。PDP的PDP掩膜被与BSICMOS图像传感器的深槽隔离结构同时地、使用相同的材料制造，使得PDP掩膜被布置于BSICMOS图像传感器的复合格栅和光电二极管植入之间。PDP掩膜的布置提高PDP的量子效率(QE)和灵敏度。附图说明图1示出具有相位检测像素(PDP)的背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的像素图案。图2是示出图1的PDP的示例性操作以检测来自物镜的不同侧面的光的示意图。图3是示出现有技术的PDP的示例性结构的现有技术的BSICMOS图像传感器的部分的剖面。图4示出一个实施例中将PDP掩膜与埋藏式钨(W)DTI结构结合以改进像素量子效率和PDP灵敏度的一个示例性BSICMOS图像传感器。图5示出将PDP掩膜与埋藏式钨(W)DTI结构结合使得PDP掩膜被布置于图像传感器的大体平坦的介电层内的一个示例性BSICMOS图像传感器。图6示出具有由氧化物、绿色滤光镜和形成由氧化物覆盖的PDP掩膜的金属格栅形成的复合格栅的第一PDP结构。图7示出具有由氧化物、绿色滤光镜和形成PDP掩膜的金属格栅形成的复合格栅的第二PDP结构，其中绿色滤光镜延伸至PDP掩膜上。图8是示出使用400nm-650nm的白光，来自图6和7的PDP结构的每个的模拟的相位检测结果的曲线图。具体实施方式图1示出具有多个像素102(每个具有滤色镜和透镜)的背照式(BSI)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器100的像素模式，其中，两个像素分别被配置有右相位检测像素(PDP)掩膜104和左PDP掩膜106以操作为PDP108和110。图2是示出图1的PDP108的示例性操作以检测来自物镜202的第一侧面204的光和PDP110的示例性操作以检测来自物镜202的第二侧面206的光的示意图。相位检测像素108、110可以被用于照相机内以通过对于正在被捕捉的目标的焦点检测相位的差异，提高自动聚焦。照相机调整焦点以对准来自PDP108和110的检测的相位。图3是示出现有技术的PDP302的结构的现有技术的BSICMOS图像传感器300的部分的剖面。BSICMOS图像传感器300由包括埋藏式滤色镜阵列(BCFA)(示出为红色滤光镜306、绿色滤光镜308和蓝色滤光镜310)的复合格栅303形成，BCFA与金属格栅314和PDP掩膜304和氧化物(或镧系元素(LN))格栅312相结合。BSICMOS图像传感器300还被示为具有N型光电二极管植入316(1)-(3)、深槽隔离(DTI)结构318(1)-(4)、浅槽隔离(STI)结构320(1)-(4)、多晶硅栅324(1)-(4)、介电层319、P+层322(1)-(3)以及金属1层326。现有技术中，DTI结构318典型地由氧化物和/或无掺杂的多晶硅材料制造。红色滤光镜306和蓝色滤光镜310是尺寸相似的。然而，由于PDP掩膜304，绿色滤光镜更小。这引进问题，由光线305示出，其中氧化物或LN格栅312干扰以特定的角度进入的光，并与绿色滤光镜308的边缘形成反射界面。以特定的其它角度进入的光还可以穿过滤光镜的减小的厚度，减小颜色灵敏度。进一步地，由于PDP302的绿色滤光镜308小于BSICMOS图像传感器300的其它绿色滤光镜，复合格栅303的制造是复杂的。图4示出将PDP掩膜404与埋藏式钨(W)DTI结构418(2)相结合以改进像素量子效率(QE)和PDP灵敏度的一个示例性BSICMOS图像传感器400。BSICMOS图像传感器400相似于图3的BSICMOS图像传感器300，并由包括埋藏式滤色镜阵列(BCFA)(示为红色滤光镜406、绿色滤光镜408和蓝色滤光镜410)的复合格栅403形成，BCFA与金属格栅414和氧化物(或LN)格栅412相结合。BSICMOS图像传感器400还被示出具有N型光电二极管植入416(1)-(3)、深槽隔离(DTI)结构418(1)-(4)、浅槽隔离(STI)结构420(1)-(4)、多晶硅栅424(1)-(4)、介电层419、P+层422(1)-(3)和金属1层426。在BSICMOS图像传感器400中，由于PDP掩膜404没有被包括在复合格栅403内，且因此对于像素的光进入区域，不干扰与复合格栅部件的侧面边缘交互的光，从而像素量子效率(QE)和PDP灵敏度被提高。由于滤色镜406、408和410是相同的尺寸，比较于图3的BSICMOS图像传感器300，BCFA的制造更简单。如图4中所示，在BSICMOS图像传感器400的制造期间，PDP掩膜404与DTI结构418同时地形成，使得DTI结构418(2)和PDP掩膜404是连续的。DTI408且因此PDP404可以由钨(W)或其它材料形成。现有技术中，在金属格栅314的制造期间发生PDP掩膜304的制造。图5示出相似于图4的BSICMOS图像传感器400的将PDP掩膜504与埋藏式钨(W)DTI结构518(2)相结合使得PDP掩膜504被布置于大体平坦的介电层519内的一个示例性BSICMOS图像传感器500。BSICMOS图像传感器500相似于图4的BSICMOS图像传感器400，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背照式BSI互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，具有包括相位检测像素PDP、由埋藏式滤色镜阵列和复合金属/氧化物格栅形成的复合格栅、和对应所述PDP的光电二极管植入的像素阵列，所述BSI CMOS图像传感器包括：PDP掩膜，与邻近所述PDP的深槽隔离DTI结构同时地被制造，并被布置为掩盖所述光电二极管植入的至少部分；其中，所述PDP掩膜由与所述DTI结构相同的材料制造，且被布置于所述复合格栅和所述光电二极管植入之间。

【技术特征摘要】
2015.11.04 US 14/932,4721.一种背照式BSI互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器，具有包括相位检测像素PDP、由埋藏式滤色镜阵列和复合金属/氧化物格栅形成的复合格栅、和对应所述PDP的光电二极管植入的像素阵列，所述BSICMOS图像传感器包括：PDP掩膜，与邻近所述PDP的深槽隔离DTI结构同时地被制造，并被布置为掩盖所述光电二极管植入的至少部分；其中，所述PDP掩膜由与所述DTI结构相同的材料制造，且被布置于所述复合格栅和所述光电二极管植入之间。2.如权利要求1所述的BSICMOS图像传感器，其中所述PDP掩膜和所述DTI结构是连续的。3.如权利要求1所述的BSICMOS图像传感器，其中，相比于具有由复合格栅的金属格栅形成的掩膜的相位检测像素，所述PDP的量子效率QE和灵敏度被提高。4.如权利要求1所述的BSICMOS图像传感器，其中，对应所述PDP的所述滤色镜的尺寸与对应其它像素的滤色镜的尺寸大体上相同。5.如权利要求1所述的BSICMOS图像传感器，其中，所述PDP掩膜被布置于形成在所述复合格栅和所述光电二极管植入之间的介电层内，使得形成在所述介电层和所述光电二极管植入之间的边界是大体上平坦的。6.如权利要求1所述的BSICMOS图像传感器，其中，所述PDP掩膜被布置于形成在所述复合格栅和所述光电二极管植入之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家颖，彭进宝，熊志伟，威尼斯·文森特，
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