一种背侧光感测装置，包括半导体基底，具有上表面与下表面，以及多个象素，形成于上表面。背侧光感测装置还包括多个吸收深度，形成于下表面，并且每个吸收深度根据每个象素排列。一种形成背侧光感测装置的方法包括提供具有上表面与下表面的半导体基底，并且在上表面形成第一象素、第二象素以及第三象素。上述方法还包括在下表面形成第一厚度、第二厚度以及第三厚度，其中第一厚度、第二厚度以及第三厚度分别位于第一象素、第二象素以及第三象素之下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及背侧光感测装置及其形成方法，其与在2005年6月30日申请，编号为60/695,682的美国申请有关，在此提供作为先前技术的参考。
技术介绍
影像传感器(image sensor)中的格状象素，例如感光二极管或光二极管、重置晶体管、源极追随晶体管、固定层(pinned layer)光二极管，以及/或转换晶体管，可用于记录光的亮度或强度。象素借由累积电荷以反应光线的变化，当光线越强时，电荷会累积越多。接着这些电荷可用于其它的电路使得色彩与亮度可用于适当的应用，例如数字相机。常见的格状象素种类包括电荷藕合组件(charge coupled device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(complimentary metal oxide semiconductor，CMOS)影像传感器。基底背侧的光传感器用于感应投射到基底下表面上的光线量，而象素位于基底与光投射相对的另一侧，即基底的上表面，够薄的基底使得投射到基底背侧的光线可到达另一侧的象素。与前侧的光传感器相比，位于背侧的光传感器可提供高开口率(fill factor)并且可降低破坏性的干扰。然而背侧光传感器面临的问题为被感应的放射线因为具有不同的波长，而会在基底中经历不同的有效吸收深度，例如蓝光会比红光经历更浅的有效吸收深度。因此需要一种改良的背侧光传感器以及/或相对应的基底以适用于不同波长的光线。
技术实现思路
本专利技术公开了改良的传感器装置以及其制造的方式。在本专利技术的一实施例中，背侧光传感器包括半导体基底，此半导体基底具有上表面与下表面，并且有多个象素形成于半导体基底的上表面。此背侧光传感器还包括形成于半导体基底下表面中的多个吸收深度，多个吸收深度中的每个吸收深度根据多个象素中每个象素安排。在本专利技术的一些实施例中，多个象素可为形成CMOS影像传感器的一种类型。在本专利技术的另一些实施例中，多个象素可为形成CCD的一种类型。在本专利技术的另一些实施例中，多个象素可为形成被动式象素传感器的一种类型。在本专利技术的另一些实施例中，背侧光传感器具有根据红、绿与蓝象素排列的红、绿与蓝色的彩色滤光片，以及位于彩色滤光片与象素之间的平坦层。背侧光传感器还包括位于彩色滤光片之上的显微透镜、配置于半导体基底上表面之上的介电层，以及位于半导体基底上的多个金属层。在本专利技术的另一实施例中，公开了形成背侧光传感器的方法。此方法包括提供具有上表面与下表面的半导体基底，并且在半导体基底的上表面形成第一、第二与第三象素。此方法还包括在半导体基底的下表面形成第一、第二与第三吸收深度，其中第一、第二与第三吸收深度分别位于第一、第二与第三象素之下。在本专利技术的一些实施例中，此方法包括根据多个象素排列形成彩色滤光片，以及在彩色滤光片与象素之间形成平坦层。此方法还包括在半导体基底的上表面上提供介电层与多个金属层。附图说明图1为根据本专利技术的实施例显示具有多个象素的光传感器的上视图。图2-图5为根据本专利技术的不同实施例显示具有多个背侧发光象素的光传感器的切面图。图6显示具有相同背侧基底厚度的传感器的感光度与光波长的关系图。图7显示具有不同背侧基底厚度的传感器的感光度与光波长的关系图。其中附图标记说明如下50～背侧光传感器；100、100R、100G、100B～前侧感光象素；101～上表面；102～中间部分；103～下表面；110～基底； 112、112R、112G、112B～掺杂区域；120、122～金属层；124～介电层；114、114R、114G、114B～吸收深度；130～平坦层；150～光；160～彩色滤光片层；160R、160G、160B～彩色滤光片；170～透镜；200、210～曲线图；205、215～感光度。具体实施例方式为使本专利技术的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。值得注意的是，以下所公开的特定组件与安排仅用于简化本专利技术的内容，而非用以限定本专利技术的范围。并且以下在不同的实施例中可能会重复公开一些数字与/或文字，这些重复公开用以简化或阐明本专利技术的实施例，而非用以限定不同实施例以及/或结构之间的关系。此外，下文介绍的第二特征与其上方的第一特征的组成可包含一些实施例，其中第一特征与第二特征形成于直接接触区，然而在其它实施例之中也可具有一些特征插入第一特征与第二特征之间，使得第一特征与第二特征不是形成于直接接触区。实施例图1显示背侧光传感器50以及背侧格状发光象素100。在此实施例中，象素100可为感光二极管或光二极管，用以在二极管上记录光的强度或亮度。然而象素100也可以包含重置晶体管、源极追随晶体管、固定层光二极管，以及/或转换晶体管之一。背侧光传感器50可为各种不同的类型，包括电荷藕合组件(CCD)影像传感器、互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器、接触式影像传感器(contact image sensor，CIS)、主动式象素传感器(active-pixel sensor，APS)或被动式象素传感器(passive-pixel sensor)。在格状象素旁通常会有额外的电路与输入/输出端以提供象素与外界沟通的操作环境。图2显示包括具有硅与二氧化碳的绝缘层上硅(silicon-on-insulator，SOI)的基底110的背侧光传感器50。然而基底100也可包括外延层(epitaxial layer)或其它层的组合。在其它的实施例中，基底110可包括基本的半导体组件例如硅、锗或钻石，或者可包括半导体混合物例如碳化硅、砷化镓、砷化铟以及磷化铟，基底110也可包括半导体合金，例如锗化硅(silicon germanium)、碳锗硅(silicon germanium carbide)、磷化砷镓(gallium arsenic phosphide)以及磷化铟镓(gallium indium phosphide)。在此实施例中，基底110包括形成于二氧化硅基座之上的P型硅。硅的掺杂可借由如多个步骤的离子注入或扩散程序完成。基底110可包括侧壁绝缘的特征以区分形成于基底的不同装置。基底110的厚度已变薄以允许基底背侧的蚀刻。减少厚度可借由背面磨削技术、钻石擦拭技术、化学机械研磨(chemical mechanical planarization，CMP)技术或其它相似的技术完成。背侧光传感器50包括形成于半导体基底110上表面101的多个象素100。图2中象素标记了100R、100G、100B以分别对应到红、绿、蓝三个不同光波长的范例。每个象素100包括一光感应区域(或影像感应区域)，其在此实施例中为一N型掺杂区，其具有借由离子注入或扩散程序形成于半导体基底110的掺杂物。在以下介绍的实施例中，掺杂区域还标记112R、112G与112B以分别对应到象素100R、100G与100B。在一些实施例中掺杂区域112可具有变化，例如具有不同的材料类型、厚度等。背侧光传感器50还可具有一些额外层，其包括第一金属层120、第二金属层122以及介电层124。介电层124可包括介电常数比二氧化硅低的低k材料。然而，介电层124也可包括碳掺杂氧化硅(carbon doped silicon oxide)、氟掺杂氧化硅(fluorin本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种背侧光感测装置，其特征在于，包括：半导体基底，具有上表面、下表面以及中间部分；以及多个象素，形成于上述半导体基底的上述上表面，其中上述中间部分具有多个不同的吸收深度，上述吸收深度形成于上述半导体基底的上述下表面，并且每个 上述吸收深度根据每个上述象素排列。
【技术特征摘要】
US 2006-5-9 60/798,876;US 2007-1-24 11/626,6641.一种背侧光感测装置，其特征在于，包括半导体基底，具有上表面、下表面以及中间部分；以及多个象素，形成于上述半导体基底的上述上表面，其中上述中间部分具有多个不同的吸收深度，上述吸收深度形成于上述半导体基底的上述下表面，并且每个上述吸收深度根据每个上述象素排列。2.如权利要求1所述的背侧光感测装置，其特征在于，上述半导体基底为一绝缘层上硅基底。3.如权利要求1所述的背侧光感测装置，其特征在于，还包括在上述上表面形成第一象素、第二象素以及第三象素，以及位于上述中间部分的第一吸收深度、第二吸收深度与第三吸收深度，其中上述第一吸收深度、上述第二吸收深度与上述第三吸收深度分别位于上述第一象素、上述第二象素与上述第三象素下方。4.如权利要求3所述的背侧光感测装置，其特征在于，上述第一吸收深度具有介于0.35μm到8.0μm之间的厚度，上述第二吸收深度具有介于0.15μm到3.5μm之间的厚度，并且上述第三吸收深度具有介于0.10μm到2.5μm之间的厚度。5.如权利要求3所述的背侧光感测装置，其特征在于，还包括多个彩色滤光片，其中上述彩色滤光片之一为红色滤光片、上述彩色滤光片的另一为绿色滤光片以及上述彩色滤光片的另一为蓝色滤光片，并且上述红色滤光片、上述绿色滤光片以及上述蓝色滤光片分别根据上述第一象素、上述第二象素以及上述第三象素排列。6.如权利要求5所述的背侧光感测装置，其特征在于，还包括平坦层，上述平坦层介于上述半导体基底的上述中间部分以及上述彩色滤光片之间。7.如权利要求6所述的背侧光感测装置，其特征在于，上述平坦层可为聚合物以及有机物之一。8.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：许慈轩，谢元智，杨敦年，喻中一，
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：71[]
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