用于抑制光学串扰的柱结构制造技术

本申请案涉及用于抑制光学串扰的柱结构。一种图像传感器包含布置成安置于半导体衬底中的像素阵列的行及列的多个光电二极管。所述像素阵列的个别光电二极管经配置以接收穿过所述半导体衬底的背侧的传入光。所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对。多个深沟槽隔离DTI结构相对于所述光电二极管横向形成于所述半导体衬底的所述背侧上。所述多个DTI结构布置于邻近的光电二极管之间。多个柱结构从接近于所述背侧的金属栅格延伸且形成为接近于所述背侧并与所述DTI结构对准。

【技术实现步骤摘要】
用于抑制光学串扰的柱结构
本专利技术一般来说涉及图像传感器的计数器的设计，且特定来说涉及抑制图像传感器中的串扰。
技术介绍
图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全相机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术不断快速地发展。举例来说，对较高图像传感器分辨率及较低功率消耗的需求促进了图像传感器的进一步小型化及向数字装置中的集成。在增加图像传感器的分辨率时，光电二极管之间的间隔通常被减小，这导致较窄及较深光电二极管。这些更紧密包装的光电二极管更易于遭受因杂散光造成的光学噪声。举例来说，在照明目标光电二极管之后，传入光可朝向相邻的光电二极管反射，因此增加那些光电二极管的信号噪声水平。杂散光还可由从金属化层的光反射产生。在一些应用中，光电二极管是从半导体裸片的半导体衬底的背侧被照明。由杂散光产生的噪声可针对背侧照明式光电二极管甚至更显著，这是因为其半导体区域较少受图像传感器的前侧处的电布线层遮蔽而更多地暴露于杂散光。因此，图像传感器的准确度及适用范围可受到限制。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种图像传感器，其包括：多个光电二极管，其布置成安置于半导体衬底中的像素阵列的行及列，其中所述像素阵列的个别光电二极管经配置以接收穿过所述半导体衬底的背侧的传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；多个深沟槽隔离(DTI)结构，其相对于所述光电二极管横向形成于所述半导体衬底的所述背侧上，其中所述多个DTI结构布置于邻近的光电二极管之间；及多个柱结构，其从接近于所述背侧的金属栅格延伸且与所述DTI结构对准。本专利技术的另一方面涉及一种用于制造图像传感器的方法，其包括：提供半导体衬底，其中所述半导体衬底具有背侧及与所述背侧相对的前侧；在所述半导体衬底中形成光电二极管；接近于所述半导体衬底的所述背侧形成深沟槽隔离(DTI)结构；接近于所述DTI结构形成缓冲氧化物层，所述缓冲氧化物层具有面对所述DTI结构的第一侧及背对所述第一侧的第二侧；蚀刻所述缓冲氧化物层以形成至少部分地与所述DTI结构对准的多个开口；形成金属层，所述金属层具有面对所述缓冲氧化物层的所述第二侧的第一表面及背对所述第一表面的第二表面；蚀刻所述金属层，其中所述经蚀刻金属层形成金属栅格与从所述金属栅格朝向对应DTI结构延伸的柱结构；及形成多个彩色滤波器，其中所述彩色滤波器至少部分地嵌入到所述金属栅格中。附图说明参考以下图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有规定，否则遍及各个视图，相似参考编号是指相似部件。图1是根据本专利技术技术的实施例的实例图像传感器的图式。图2是根据本专利技术技术的实施例的实例像素的横截面图。图3A是图2中所展示的图像传感器的像素响应的实例曲线图。图3B是图2中所展示的图像传感器的光学噪声的实例曲线图。图4展示根据本专利技术技术的实施例的实例柱结构的横截面图。图5展示根据本专利技术技术的实施例的实例图像传感器的俯视平面图。图6A到6C是根据本专利技术技术的实施例的图像传感器上的不同位置处的光电二极管的实例横截面。图7是根据本专利技术技术的实施例的图像传感器上的柱位置的实例曲线图。图8A到8E是根据本专利技术技术的实施例的图像传感器的制造步骤的横截面图。图9是根据本专利技术技术的实施例的另一实例图像传感器的横截面图。图10展示根据本专利技术技术的实施例的实例图像传感器的俯视平面图。图11A及11B是图10中所展示的图像传感器的量子效率(QE)的实例曲线图。遍及图式的数个视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本专利技术的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件而被放大。而且，通常不描绘商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本专利技术的这些各种实施例的较不受阻碍的观看。具体实施方式本专利技术揭示图像传感器，且特定来说具有经减小光学串扰的图像传感器。在以下说明中，陈述特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关
的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一或多者的情况下实践或者可利用其它方法、组件、材料等来实践。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。在本说明书通篇中对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个地方中短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必全部指代同一实例。此外，在一或多个实例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。本文中可出于容易描述目的而使用空间相对术语(例如“下方”、“下面”、“下部”、“底下”、“上面”、“上部”等)来描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如在各图中所图解说明。将理解，除图中描绘的定向外，所述空间相对术语还打算涵盖装置在使用或操作时的不同定向。举例来说，如果翻转各图中的装置，那么描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”或“底下”的元件那时将定向为在其它元件或特征“上面”。因此，示范性术语“下面”及“底下”可涵盖上面及下面的定向两者。装置可以其它方式定向(旋转90°或处于其它定向)且相应地解释本文中所使用的空间相对描述语。另外，还将理解，当将层称为位于两个层“之间”时，其可为两个层之间的仅有的层，或者还可存在一或多个介入层。遍及本说明书，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在其所属领域中的普通含义，除非本文中另外具体定义或其使用的上下文将另外清晰地暗示。应注意，在本文件中，元件名称及符号可互换使用(例如，Si与硅)；然而，其两者具有相同含义。简短地，根据本专利技术技术的教示的实例针对对光学串扰(也称为杂散光、沟道间噪声及/或沟道间串扰)具有经改进抗扰度的光电二极管(也称为沟道或像素)。背侧照明式光电二极管可经受从金属化物反射的杂散光或者作为经反射光或经透射光穿过相邻的像素到达的杂散光。当图像传感器包含大光电二极管及小光电二极管两者时，小光电二极管通常因其较低饱和水平而对光学串扰更敏感。在一些实施例中，深沟槽隔离(DTI)结构形成于光电二极管的半导体材料中以将光朝向光电二极管引导，因此减小光电二极管之间的电串扰及光学串扰。在一些实施例中，形成柱结构(其还可称为T柱或T形柱)且与DTI结构对准。这些柱结构可为杂散光的路径中的障碍物，因此限制照明光电二极管的杂散光的强度。在一些实施例中，柱结构可突出到DTI结构中。在不同实施例中，取决于光电二极管在图像传感器内的相对位置(例如，光电二极管在像素阵列的中心、光电二极管在中心的水平左侧、光电二极管在中心的垂直右侧等)，柱结构可具有相对于其对应DTI结构的不同对准。图1是根据本专利技术技术的实施例的实例图像传感器10的图式。图像传感器10包含布置成像素阵列1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其包括：/n多个光电二极管，其布置成安置于半导体衬底中的像素阵列的行及列，其中所述像素阵列的个别光电二极管经配置以接收穿过所述半导体衬底的背侧的传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；/n多个深沟槽隔离DTI结构，其相对于所述光电二极管横向形成于所述半导体衬底的所述背侧上，其中所述多个DTI结构布置于邻近的光电二极管之间；及/n多个柱结构，其从接近于所述背侧的金属栅格延伸且与所述DTI结构对准。/n

【技术特征摘要】
20191101 US 16/671,6081.一种图像传感器，其包括：
多个光电二极管，其布置成安置于半导体衬底中的像素阵列的行及列，其中所述像素阵列的个别光电二极管经配置以接收穿过所述半导体衬底的背侧的传入光，其中所述半导体衬底的前侧与所述背侧相对；
多个深沟槽隔离DTI结构，其相对于所述光电二极管横向形成于所述半导体衬底的所述背侧上，其中所述多个DTI结构布置于邻近的光电二极管之间；及
多个柱结构，其从接近于所述背侧的金属栅格延伸且与所述DTI结构对准。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述柱结构向对应DTI结构中延伸一深度。


3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述DTI结构包含所述DTI结构的衬里，且其中所述柱结构与所述对应DTI结构的所述衬里间隔开。


4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述柱结构包含所述柱结构的衬里，且其中所述柱结构的所述衬里与所述对应DTI结构的所述衬里间隔开。


5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中个别柱结构相对于对应个别DTI结构的相对位置至少部分地取决于特定光电二极管在所述像素阵列内的位置。


6.根据权利要求5所述的图像传感器，
其中所述多个DTI结构包含对应于所述像素阵列内的位于中心的像素的第一DTI结构及对应于相对于所述像素阵列位于外围的像素的第二DTI结构；
其中所述多个柱结构包含对应于所述第一DTI结构的第一柱结构及对应于所述第二DTI结构的第二柱结构；且
其中相比于所述第二柱结构的中心与所述第二DTI结构的中心对准的程度，所述第一柱结构的中心(CP)与所述第一DTI结构的中心(CDTI)对准的程度更大。


7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中在所述像素阵列内，所述第二DTI结构相对于所述第一DTI结构位于水平右侧或水平左侧。


8.根据权利要求6所述的图像传感器，其中在所述像素阵列内，所述第二DTI结构相对于所述第一DTI结构位于垂直右侧或垂直左侧。


9.根据权利要求6所述的图像传感器，
其中所述多个DTI结构进一步包含第三DTI结构；
其中所述多个柱结构进一步包含对应于所述第三DTI结构的第三柱结构；
其中相比于所述第三柱结构的中心与所述第三DTI结构的中心对准的程度，所述第一柱结构的所述中心(CP)与所述第一DTI结构的所述中心(CDTI)对准的程度更大；且
其中所述第三柱结构的衬里接触所述第三DTI结构的衬里。


10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个光电二极管包括具有第一全阱容量的第一光电二极管及具有大于第一光电二极管的所述第一全阱容量的第二全阱容量的第二光电二极管。


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【专利技术属性】
技术研发人员：文成烈，比尔·潘，A·博纳克达，
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