影像感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种影像感测装置，包括：一基板；多个收集影像电荷的光电转换单元，设置于该基板中；一第一介电层，设置于该基板上；多层金属层，设置于该第一介电层中，其中邻近该基板的该金属层定义为一第一金属层，邻近该第一介电层的顶部的该金属层定义为一顶部金属层；一沟槽，为一光学路径，用以集中光学信号，设置于该第一介电层中，位于相邻的所述金属层之间，且自该第一介电层的顶部朝该基板的方向延伸至该第一金属层；一填入材料，如高折射率材料或允许特定波长通过的材料，填入该沟槽；一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及一光源或一待测物，设置于该第二介电层上。

【技术实现步骤摘要】
影像感测装置
本揭露是有关于一种影像感测装置，特别是有关于一种可有效收集光学信号及提高信号信噪比(SNR)的影像感测装置，特别是用于生物医学感测方面。
技术介绍
影像感测器(imagesensor)是一种将光影像转换为电信号的半导体元件。影像感测器一般分为电荷耦合元件(CCD)与互补式金氧半(CMOS)影像感测器。上述影像感测器中，互补式金氧半(CMOS)影像感测器包括用来侦测入射光与将其转换为电信号的光二极管，以及用来传输与处理电信号的逻辑电路。目前的影像感测器中，除传统用于感测影像之外，已有愈来愈多的影像感测器应用于各类的检测工作，例如，生物医学上的检测，通过待测物经外部光源照射后所发出的激发光来检测或判断待测物的诸多特性。然而，不管用于感测影像或各类检测工作，影像感测器仍存在例如串音(cross-talk)现象及信号信噪比(SNR)偏低的棘手问题，影响装置效能。因此，开发一种可有效收集光学信号及提高信号信噪比(SNR)的影像感测装置是众所期待的。
技术实现思路
根据本专利技术的一实施例，提供一种影像感测装置，包括：一基板；多个收集影像电荷的光电转换单元，设置于该基板中；一第一介电层，设置于该基板上；多层金属层，设置于该第一介电层中，其中邻近该基板的该金属层定义为一第一金属层，邻近该第一介电层的顶部的该金属层定义为一顶部金属层；一沟槽，为一光学路径，用以集中光学信号，设置于该第一介电层中，位于相邻的所述金属层之间，且自该第一介电层的顶部朝该基板的方向延伸至该第一金属层；一填入材料，如高折射率材料，允许特定波长通过或过滤特定波长的材料，填入该沟槽；一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及一光源或一待测物，设置于该第二介电层上。根据本专利技术的部分实施例，该第一介电层为一氧化层。根据本专利技术的部分实施例，该填入材料为折射率高于1.4的材料、允许特定波长通过或是过滤特定波长的材料。根据本专利技术的部分实施例，该高折射率材料为折射率介于1.8-2.2的材料或是过滤绿光的材料。根据本专利技术的部分实施例，该第二介电层为一氮化硅层或其它适合材料的介电层。根据本专利技术的部分实施例，该沟槽与该顶部金属层接触，彼此间无间隙。根据本专利技术的部分实施例，该影像感测装置还包括一遮光层，设置于该第一介电层的顶部。根据本专利技术的部分实施例，该遮光层由金属、挡光的物质或吸收光的物质所构成。根据本专利技术的部分实施例，该沟槽与该遮光层接触，彼此间无间隙。根据本专利技术的部分实施例，该待测物为一生物分子。根据本专利技术的一实施例，提供一种影像感测装置，包括：一基板；多个收集影像电荷的光电转换单元，设置于该基板中；一第一介电层，设置于该基板上；一遮光层，设置于该第一介电层的顶部；一沟槽，为一光学路径，用以集中光学信号，设置于该第一介电层中，自该第一介电层的顶部延伸至该基板，并与该遮光层接触；一填入材料，如高折射率材料或过滤某特定波长材料，填入该沟槽；一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及一光源或一待测物，设置于该第二介电层上。为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例，一种影像感测装置的剖面示意图；图2是根据本专利技术的一实施例，一种影像感测装置的剖面示意图；图3是根据本专利技术的一实施例，一种影像感测装置的剖面示意图；以及图4是根据本专利技术的一实施例，一种影像感测装置的剖面示意图。【符号说明】10、100影像感测装置；12、120基板；14、140光电转换单元；16、160第一介电层；16’、160’第一介电层的顶部；18金属层；20、200沟槽；22、220填入材料；24、240第二介电层；26、260光源；28、280待测物；29、290检测光源；30第一金属层；32第二金属层；34第三金属层；36顶部金属层；38第一插栓；38’第二插栓；38”第三插栓；40、400遮光层。具体实施方式请参阅图1，根据本专利技术的一实施例，揭露一种影像感测装置10。图1为本实施例影像感测装置10的剖面示意图。如图1所示，影像感测装置10包括基板12、收集影像电荷的光电转换单元14、第一介电层16、多层金属层18、沟槽20、填入材料22、第二介电层24、以及光源26。在本实施例中，影像感测装置10为前照式(FSI)影像感测装置。根据本专利技术的部分实施例，影像感测装置10亦可包括欲检测的待测物28和检测光源29。如图1所示，光电转换单元14设置于基板12中。第一介电层16设置于基板12上。金属层18设置于第一介电层16中。在本实施例中，金属层18包括第一金属层30、第二金属层32、第三金属层34、以及顶部金属层36。第一金属层30邻近基板12，顶部金属层36邻近第一介电层16的顶部16’。金属层18中的各金属层之间通过插栓(38、38’、38”)形成电性连接，例如，第一金属层30与第二金属层32之间通过第一插栓38形成电性连接，第二金属层32与第三金属层34之间通过第二插栓38’形成电性连接，以及第三金属层34与顶部金属层36之间通过第三插栓38”形成电性连接。沟槽20设置于第一介电层16中，位于相邻的金属层18之间，例如，位于相邻的第一金属层30之间，位于相邻的第二金属层32之间，位于相邻的第三金属层34之间，以及位于相邻的顶部金属层36之间，且沟槽20自第一介电层16的顶部16’朝基板12的方向延伸至第一金属层30。在本实施例中，沟槽20朝基板12延伸的深度以不超过第一金属层30为原则。然而，若产品对于高暗电流(Darkcurrent)特征可以接受，也可延伸至基板12。填入沟槽20的填入材料22可包括高折射率材料、允许特定波长通过、或是过滤特定波长的材料，以于光源26或待测物28与光电转换单元14之间形成光导元件(lightguideelement)。填入材料22亦可包括其他适合的材料，例如折射率高于邻近介电层折射率的材料。第二介电层24设置于第一介电层16上。光源26设置于第二介电层24上。根据本专利技术的部分实施例，亦可将待测物28设置于第二介电层24上。待测物28可以任何形式或方式位于第二介电层24上，如第二介电层24中可形成一沟槽(Trench)，让待测物28可放置其中(未图示)。根据本专利技术的部分实施例，可以下列方法制作上述光导元件，举例来说，首先，于第一介电层16上，形成图案化光阻层(未图示)，露出后续定义沟槽20的区域，之后，以此图案化光阻层为罩幕，对第一介电层16进行蚀刻至第一介电层16中的适当深度(以不超过第一金属层30为原则)，以于第一介电层16中，形成沟槽20，之后，于沟槽20中，填入材料22，至此，即完成上述光导元件的制作。根据本专利技术的部分实施例，光电转换单元14可为光电二极管(PD)或一感测元件，例如由光电二极管(Photodiode)、传输栅极(TransferGate)、重置栅极(ResetGate)、源极随耦器栅极(Source-followGate)、以及选择栅极(Row-SelectGate)组成。根据本专利技术的部分实施例，第一介电层16可为氧化层。根据本专利技术的部分实施例，填入材料22可为折射率高于1.4的材料。根据本专利技术的部分实施例，填入材料22可为折射率介于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种影像感测装置，其特征在于，包括：一基板；多个收集影像电荷的光电转换单元，设置于该基板中；一第一介电层，设置于该基板上；多层金属层，设置于该第一介电层中，其中邻近该基板的该金属层定义为一第一金属层，邻近该第一介电层的顶部的该金属层定义为一顶部金属层；一沟槽，设置于该第一介电层中，位于相邻的所述金属层之间，且自该第一介电层的顶部朝该基板的方向延伸至该第一金属层；一填入材料，填入该沟槽；一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及一光源或一待测物，设置于该第二介电层上。

【技术特征摘要】
2017.12.07 TW 1061429151.一种影像感测装置，其特征在于，包括：一基板；多个收集影像电荷的光电转换单元，设置于该基板中；一第一介电层，设置于该基板上；多层金属层，设置于该第一介电层中，其中邻近该基板的该金属层定义为一第一金属层，邻近该第一介电层的顶部的该金属层定义为一顶部金属层；一沟槽，设置于该第一介电层中，位于相邻的所述金属层之间，且自该第一介电层的顶部朝该基板的方向延伸至该第一金属层；一填入材料，填入该沟槽；一第二介电层，设置于该第一介电层上；以及一光源或一待测物，设置于该第二介电层上。2.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该第一介电层为一氧化层。3.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该填入材料为折射率高于1.4的材料。4.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该填入材料包括折射率介于1.8-2.2的材料、允许特定波长通过的材料、或过滤特定波长的材料。5.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该第二介电层为一氮化硅层或一氧化钽层。6.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该沟槽与该顶部金属层接触，彼此间无间隙。7.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，还包括一遮光层，设置于该第一介电层的顶部。8.根据权利要求7所述的影像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊伯，
申请(专利权)人：晶相光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71