图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种图像传感器，其包括多个像素(400)，每个像素包括：光电探测器半导体区(110)；金属区(122)，该金属区布置在半导体区的第一表面上；带通或带阻干涉滤波器(160)，该带通或带阻干涉滤波器布置在半导体区的与第一表面相对的第二表面上；以及在半导体区(110)和金属区(122)之间的吸收堆叠(410)，该吸收堆叠从半导体区(110)开始依次包括介电层(410a)、硅层(410b)和钨层(410c)。硅层(410b)和钨层(410c)。硅层(410b)和钨层(410c)。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]本公开总体上涉及电子器件，并且更特别地针对图像传感器。

技术介绍

[0002]常规地，图像传感器能够获得可见和/或红外范围内的场景的图像。
[0003]例如，传感器捕获源自场景的可见辐射，以获得可见图像。该图像对应于在一个或多个波段中(例如在分别对应于蓝色、绿色和红色的三个波段中)捕获的辐射。
[0004]某些图像传感器使用红外辐射来获得场景的三维图像。例如，传感器与红外脉冲发射器相关联。脉冲从发射器到场景、以及然后从场景到传感器的行进时间递送深度信息。根据深度信息获得三维图像。这种传感器称为飞行时间传感器TOF。这种传感器捕获对应于由发射器发射的脉冲的波长的波段中的辐射。这个波段通常位于近红外区，即具有小于1100nm的波长的红外区。传感器可以仅递送场景的深度图，或者由与可视图像组合的深度图形成的三维图像。
[0005]图像传感器包括通常以阵列布置的多个像素。传感器感兴趣的每个波段的辐射特别地由分布在阵列中、主要对这个波段中的辐射敏感的像素捕获。
[0006]实际上，当像素被设计成对某一波段中的辐射敏感时，这个像素也对位于该波段之外的辐射敏感。位于目标波段之外的辐射形成寄生辐射，这些寄生辐射使得由像素对其进行的检测降低了图像质量。因此，期望的是被设计成对波段中的一个中的辐射敏感的像素对位于这个波段之外的辐射尽可能不敏感。

技术实现思路

[0007]实施例提供了一种包括多个像素的图像传感器，每个像素包括：
[0008]光电探测器半导体区；
[0009]金属区，该金属区布置在半导体区的第一表面上；
[0010]带通或带阻干涉滤波器，该带通或带阻干涉滤波器布置在半导体区的与第一表面相对的第二表面上；以及
[0011]在半导体区和金属区之间的吸收堆叠，该吸收堆叠从半导体区开始依次包括介电层、硅层和钨层。
[0012]根据实施例，吸收堆叠能够在单次通过中吸收干涉滤波器的通带或阻带的中心波长处的超过50％的入射辐射。
[0013]根据实施例，在每个像素中，半导体层由硅制成。
[0014]根据实施例，硅层具有在20至100nm的范围内的厚度。
[0015]根据实施例，钨层具有大于或等于40nm的厚度。
[0016]根据实施例，介电层包括具有小于硅的折射率的折射率的一种或多种介电材料。
[0017]根据实施例，在每个像素中，钨层耦合到偏置电势的施加节点。
[0018]根据实施例，在每个像素中，干涉滤波器包括具有不同光学折射率的交替层的重
复。
[0019]根据实施例，在每个像素中，中心波长在从700nm到1100nm的波长范围内。
[0020]根据实施例，每个像素包括覆盖半导体区的第一表面的附加彩色或红外滤波器。
[0021]根据实施例，像素被配置成检测可见光，传感器还包括被配置成检测红外光的多个深度像素。
[0022]根据实施例，吸收堆叠存在于深度像素中。
[0023]根据实施例，吸收堆叠不存在于深度像素中。
附图说明
[0024]结合附图，将在以下特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，在附图中：
[0025]图1是示意性示出图像传感器像素的示例的截面图；
[0026]图2是示意性示出图1的像素的滤波器的透射根据波长的变化的示例的图；
[0027]图3是示意性示出图1的像素的滤波器的透射根据波长的变化的另一示例的图；
[0028]图4是示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；
[0029]图5是示出图4的像素的吸收堆叠的参数化的图；
[0030]图6是示意性示出由半导体光电探测器区对光学辐射的吸收根据波长的变化的示例的图；
[0031]图7是示意性示出由图1的像素和图4的像素中的光电探测器半导体区对光学辐射的吸收根据波长的变化的示例的图；
[0032]图8是示意性示出图4的像素的替代性实施例的截面图；
[0033]图9是示出图4的像素的另一替代性实施例的截面图；
[0034]图10是部分且示意性示出图像传感器的实施例的示例的截面图；
[0035]图11是部分且示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；
[0036]图12是示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；以及
[0037]图13是部分且示意性示出图像传感器的另一实施例的示例的截面图。
具体实施方式
[0038]下在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，各种实施例之间共有的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
[0039]为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元素。特别地，图像传感器的元件(诸如包括允许像素的操作的晶体管的电路)没有详细描述，所描述的实施例与允许图像传感器的像素的操作的常用电路兼容。进一步，用于给定波长的抗反射堆叠的层以及给定波段中的带通或带阻滤波器的厚度的选择没有详细描述，所描述的堆叠和滤波器与能够选择抗反射堆叠的层和干涉滤波器的厚度的常用方法兼容。
[0040]除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以经由一个或多个其他元件连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦接。
[0041]在以下公开内容中，除非另有说明，当提及绝对位置限定符(诸如术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“左部”、“右部”等)或提及相对位置限定符(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)、或提及取向限定符(诸如“水平”、“竖直”等)时，参考图中示出的取向。
[0042]除非另有说明，否则表述“大约”、“近似”、“基本上”和“在
……
的量级”表示在10％以内，优选地在5％以内。
[0043]除非另有说明，光学折射率指代复合光学折射率的实部。
[0044]图1是示意性示出图像传感器的像素100的示例的截面图。像素例如位于像素阵列中，并且使其侧向边缘与相邻像素接触。
[0045]在附图的取向上，传感器旨在接收来自像素的顶部的光学辐射。术语光学辐射在此指代可见辐射或位于近红外区的辐射。光学辐射通常源自位于与像素相对的场景的元素。
[0046]像素100包括通常由硅制成的半导体光电探测器区110。半导体区110可以由填充有电绝缘体(例如氧化硅)的绝缘沟槽115界定。作为变型，沟槽包括与区110绝缘的导体。沟槽115将各个半导体区110与图像传感器的相邻像素分离。
[0047]例如，像素在1.2至5微米范围内的宽度上侧向延伸，例如在1.4微米的数量级。区110通常具有对应于图中的取向中的高度的在2至10微米的范围内(例如在6微米的数量级)的厚度。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括多个像素(400)的图像传感器，每个像素包括：半导体光电探测器区(110)；金属区(122)，所述金属区布置在所述半导体区的第一表面上；带通干涉滤波器或带阻干涉滤波器(160)，所述带通干涉滤波器或所述带阻干涉滤波器布置在所述半导体区的与所述第一表面相对的第二表面上；以及在所述半导体区(110)和所述金属区(122)之间的吸收堆叠(410)，所述吸收堆叠从所述半导体区(110)开始依次包括介电层(410a)、硅层(410b)和钨层(410c)。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述吸收堆叠(410)能够在单次通过中吸收所述干涉滤波器的通带或阻带的中心波长(λ0)处的超过50％的入射辐射。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中在每个像素中，所述半导体区(110)由硅制成。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述硅层(410b)具有从20至100nm范围内的厚度。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述钨层(410c)具有大于或等于40nm的厚度。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述介电层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：