抑制串扰的像素阵列衬底及制造方法技术

提供了一种减少串扰的像素阵列衬底及其制造方法。减少串扰的像素阵列衬底包括半导体衬底、缓冲层、金属环和衰减层。半导体衬底包括第一光电二极管区域。半导体衬底的背表面在平行于第一光电二极管区域上方的背表面的第一背表面区域的截面平面中形成围绕第一光电二极管区域的沟槽。缓冲层在该背表面上，并且具有位于第一光电二极管区域上方的特征，该特征是凹口和孔口之一。金属环在该缓冲层上并且覆盖沟槽。衰减层在第一光电二极管区域上方。衰减层在第一光电二极管区域上方。衰减层在第一光电二极管区域上方。

【技术实现步骤摘要】
抑制串扰的像素阵列衬底及制造方法


[0001]本专利技术涉及图像传感器领域，并且具体地涉及一种减少串扰的像素阵列衬底及其制造方法。

技术介绍

[0002]诸如独立数字相机、移动设备、汽车组件和医疗设备等商业产品中的相机模块包括图像传感器。图像传感器包括形成像素阵列的多个像素，常常还包括形成微透镜阵列的多个微透镜以及形成位于像素阵列与微透镜阵列之间的滤色器阵列的多个滤色器中的至少一个。滤色器阵列的每个滤色器与像素阵列的相应像素对准。类似地，微透镜阵列的每个微透镜与像素阵列的相应像素对准。图像传感器产生的图像常常包括由电学或光学源产生的伪影。光学串扰是一种这样的伪影，并且指的是在穿过与像素阵列的第二像素对准的微透镜和/或滤色器传播之后由像素阵列的第一像素检测到的光。当入射光以相对于像素阵列的表面法线足够高的入射角传播穿过微透镜时，会出现一个光学串扰源。

技术实现思路

[0003]本文公开的实施例通过防止上述串扰源来减少光学串扰。在第一方面，一种减少串扰的像素阵列衬底包括半导体衬底、缓冲层、金属环和衰减层。半导体衬底包括第一光电二极管区域。半导体衬底的背表面在平行于第一光电二极管区域上方的背表面的第一背表面区域的截面平面中形成围绕第一光电二极管区域的沟槽。缓冲层在背表面上，并且具有位于第一光电二极管区域上方的特征。该特征是凹口和孔口之一。金属环在缓冲层上并覆盖沟槽。衰减层在第一光电二极管区域上方。
[0004]在一些实施例中，所述第一光电二极管区域上方的所述缓冲层的第一部分的厚度小于所述半导体衬底中与第一光电二极管区域相邻的第二光电二极管区域上方的所述缓冲层的第二部分的厚度。
[0005]在一些实施例中，所述特征是凹口，所述衰减层共形地设置在(i)所述缓冲层的顶表面、(ii)所述缓冲层的侧表面和(iii)所述缓冲层的所述第一部分的顶表面中的至少一个上。
[0006]在一些实施例中，所述特征是孔口，所述衰减层共形地设置在(i)所述缓冲层的顶表面、(ii)所述缓冲层的侧表面、(iii)所述半导体衬底的所述背表面和(iv)设置在所述半导体衬底的所述背表面上的层中的至少一个上。
[0007]在一些实施例中，所述第一光电二极管区域的第一满阱容量小于所述半导体衬底的第二光电二极管区域的第二满阱容量。
[0008]在一些实施例中，所述衰减层包括：中心区段，所述中心区段在所述第一光电二极管区域上方；中部区段，所述中部区段在所述缓冲层的侧表面上围绕所述中心区段；以及外部区段，所述外部区段在所述缓冲层与所述金属环之间。
[0009]在一些实施例中，所述外部区段的长度在50纳米与100纳米之间。
[0010]在一些实施例中，所述中心区段的宽度小于或等于所述金属环的内部宽度。
[0011]在一些实施例中，所述特征是凹口，在所述凹口与所述半导体衬底的所述背表面之间的所述缓冲层的厚度大于0且不超过20纳米。
[0012]在一些实施例中，所述像素阵列衬底还包括位于所述金属环与所述缓冲层之间的粘附层。
[0013]在一些实施例中，所述像素阵列衬底进一步包括第一滤色器和第二滤色器，每个滤色器相对于所述缓冲层的顶表面的高度超过所述金属环的高度，其中(i)所述第一滤色器设置在所述第一光电二极管区域上方的所述衰减层上，以及(ii)所述第二滤色器设置在所述半导体衬底中与所述第一光电二极管区域相邻的第二光电二极管区域上方的所述缓冲层上。
[0014]在一些实施例中，所述第一滤色器的厚度超过所述第二滤色器的厚度。
[0015]在一些实施例中，所述半导体衬底还包括形成2
×
2阵列的四个第二光电二极管区域；以及在所述截面平面中，所述第一光电二极管区域位于由所述四个第二光电二极管区域的相应中心限定的四边形区域内。
[0016]在第二方面，一种用于制造减少串扰的像素阵列衬底的方法包括：(i)在位于半导体衬底的第一光电二极管区域上方的缓冲层中形成特征，该半导体衬底包括围绕第一光电二极管区域的沟槽，该特征是凹口和孔口之一；(ii)形成衰减层，该衰减层包括第一光电二极管区域上方的中心区段、围绕中心区段的中部区段和缓冲层上方的外部区段；以及(iii)在围绕第一光电二极管区域的沟槽上方形成金属环。
[0017]在一些实施例中，在形成特征的所述步骤中，所述特征是凹口，所述凹口与所述第一光电二极管区域之间的所述缓冲层的厚度大于0并且不超过20纳米。
[0018]在一些实施例中，在形成衰减层的所述步骤中，所述外部区段的长度在50纳米与100纳米之间。
[0019]在一些实施例中，形成金属环的所述步骤包括至少部分地在所述衰减层的所述外部区段上形成金属环，所述金属环限定与所述第一光电二极管区域对准的孔口。
[0020]在一些实施例中，所述方法进一步包括：在所述第一光电二极管区域上方的所述特征上的所述衰减层上沉积第一滤色器材料；以及在与所述第一光电二极管区域相邻的第二光电二极管区域上方的所述缓冲层上沉积第二滤色器材料。
[0021]在一些实施例中，在形成特征的所述步骤中，在所述第一光电二极管区域上方的形成所述特征的所述缓冲层的第一部分的厚度小于所述半导体衬底的第二光电二极管区域上方的所述缓冲层的第二部分的厚度。
[0022]在一些实施例中，形成金属环的所述步骤包括：形成所述金属环，使得所述衰减层的所述外部区段位于所述金属环与所述缓冲层之间。
附图说明
[0023]图1描绘了对场景成像的相机。
[0024]图2是像素阵列衬底的截面示意图，该像素阵列衬底是图1的相机的像素阵列衬底的实施例。
[0025]图3是第二像素阵列衬底的截面示意图，该第二像素阵列衬底是图1的相机的像素
阵列衬底的实施例。
[0026]图4是像素阵列衬底的截面示意图，该像素阵列衬底是图3的像素阵列衬底的实施例。
[0027]图5是像素阵列衬底的截面示意图，该像素阵列衬底是图3的像素阵列衬底的实施例。
[0028]图6、图7、图8、图9、图10A和图10B是实施例中在制造像素阵列衬底的工艺中形成的中间衬底的相应截面示意图。
[0029]图11是图示在实施例中用于制造图3的像素阵列衬底的方法的流程图。
[0030]图12是像素阵列衬底的截面示意图，该像素阵列衬底是图3的像素阵列衬底的实施例。
具体实施方式
[0031]贯穿本说明书中对“一个示例”或“一个实施例”的引用意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个示例中。因此，短语“在一个示例中”或“在一个实施例中”在本说明书各处的出现不一定都指同一示例。此外，在一个或多个示例中，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。
[0032]为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“下方”、“之下”、“下部”、“下面”、“上方”、“上部”等，来描述一个元件或特征与另外的(一个或多个)元件或特征的关系，如附图中所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少串扰的像素阵列衬底，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括第一光电二极管区域，所述半导体衬底的背表面在平行于所述第一光电二极管区域上方的所述背表面的第一背表面区域的截面平面中形成围绕所述第一光电二极管区域的沟槽；缓冲层，所述缓冲层在所述背表面上并且包括位于所述第一光电二极管区域上方的特征，所述特征是凹口和孔口之一；金属环，所述金属环在所述缓冲层上并覆盖所述沟槽；以及衰减层，所述衰减层在所述第一光电二极管区域上方。2.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，其中，所述第一光电二极管区域上方的所述缓冲层的第一部分的厚度小于所述半导体衬底中与第一光电二极管区域相邻的第二光电二极管区域上方的所述缓冲层的第二部分的厚度。3.根据权利要求2所述的像素阵列衬底，其中，所述特征是凹口，所述衰减层共形地设置在(i)所述缓冲层的顶表面、(ii)所述缓冲层的侧表面和(iii)所述缓冲层的所述第一部分的顶表面中的至少一个上。4.根据权利要求2所述的像素阵列衬底，其中，所述特征是孔口，所述衰减层共形地设置在(i)所述缓冲层的顶表面、(ii)所述缓冲层的侧表面、(iii)所述半导体衬底的所述背表面和(iv)设置在所述半导体衬底的所述背表面上的层中的至少一个上。5.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，其中，所述第一光电二极管区域的第一满阱容量小于所述半导体衬底的第二光电二极管区域的第二满阱容量。6.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，其中，所述衰减层包括：中心区段，所述中心区段在所述第一光电二极管区域上方；中部区段，所述中部区段在所述缓冲层的侧表面上围绕所述中心区段；以及外部区段，所述外部区段在所述缓冲层与所述金属环之间。7.根据权利要求6所述的像素阵列衬底，其中，所述外部区段的长度在50纳米与100纳米之间。8.根据权利要求6所述的像素阵列衬底，其中，所述中心区段的宽度小于或等于所述金属环的内部宽度。9.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，其中，所述特征是凹口，在所述凹口与所述半导体衬底的所述背表面之间的所述缓冲层的厚度大于0且不超过20纳米。10.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，还包括位于所述金属环与所述缓冲层之间的粘附层。11.根据权利要求1所述的像素阵列衬底，进一步包括第一滤色器和第二滤色器，每个滤色器相对于所述缓冲层的顶表面的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：文成烈，比尔，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：