具有介于彩色滤光器之间的暗侧壁以减少光串扰的图像传感器制造技术

本文公开了一种具有介于彩色滤光器之间的暗侧壁以减少光串扰的图像传感器。一种用于制造包括安置于邻近彩色滤光器之间的暗侧壁膜的图像传感器的装置及技术。该图像传感器进一步包括：安置于基板层中的感光元件阵列；彩色滤光器阵列(“CFA”)，其包括具有至少两种不同色彩、安置于该基板层的光入射侧上的CFA元件；及微透镜阵列，其安置于该CFA之上。每一微透镜被对准以经由相应CFA元件将入射于该图像传感器的光入射侧上的光指引至相应感光元件。暗侧壁膜安置于CFA元件的侧面上且分离CFA元件中的具有不同色彩的邻近者。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及图像传感器，尤其涉及图像传感器的滤光器。
技术介绍
图像传感器已变得普遍存在。图像传感器广泛地用在数码静态相机、蜂窝式电话、 安全相机、医学设备、汽车及其他应用中。用以制造图像传感器(且具体地是互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器(“CIS”))的技术已持续大步前进。举例而言，对较高分辨率及较低功耗的需求已鼓励了图像传感器的进一步小型化及整合。因此，图像传感器的像素阵列中的像素的数目已增加，而每一像素单元的大小已减小。典型图像传感器内的单一像素如下操作。光入射于微透镜上。微透镜经由滤光器将光聚焦至感光元件上。感光元件将经滤光的光转换成与入射光的强度及曝露持续时间成比例的电信号。该电信号可耦合至放大及读出电路。藉由自像素阵列俘获并读出图像数据来产生整个图像。常规图像传感器遭受到各种限制。在使用前侧照明(“FSI”)的图像传感器中，金属层、多晶硅层、扩散层等安置于微透镜与感光元件之间。在使用FSI技术的图像传感器的制造期间，因此形成一通道以供光自微透镜行进至感光元件以期避开金属、多晶硅、扩散区等。这些通道限制可使用FSI技术俘获的图像的品质。一个解决方案是使用背侧照明(“BSI”)。在使用BSI的图像传感器中，金属层、 多晶硅层、扩散层等在基板的前侧(感光元件整合于其中)上，而光自基板的背侧入射。因此，无需为了避开金属、多晶硅、扩散区等而形成至感光元件的限制路径。相反，入射于背侧微透镜上的光具有自微透镜经由滤光器层至感光元件的直接、无约束路径。然而，BSI图像传感器亦遭受到限制。举例而言，随着BSI图像传感器的像素大小变小，微透镜可能难以将入射光聚焦至感光元件上。结果，像素间可存在串扰。串扰在图像传感器中产生非所要的噪声。另外，不存在金属堆迭，这可帮助阻挡意欲用于给定像素的光进入邻近像素。此外，随着像素大小或微透镜直径接近或变得小于可见光的波长，聚焦入射光由于光的“衍射极限”而变得更难。用于减少串扰的一种技术为增加彩色滤光器的厚度。相信此种技术能减少光串扰的发生。然而，此种解决方案亦降低像素单元的量子效率(“QE”)。另一种技术包括自像素阵列的每隔一列开始蚀刻碳层110(见图1)。侧壁121及122形成于经蚀刻的碳层110 上。在形成侧壁121及122之后，在侧壁121与122之间沉积彩色滤光器阵列之前移除经蚀刻碳层110。此种方法的缺点包括在可沉积彩色滤光器阵列之前制造经蚀刻碳层110及侧壁121及122所需的额外制造步骤及掩模的数目。藉由此种方法产生的侧壁较宽，其中如图1中所见，侧壁宽度W的最宽部分位于钝化层101的表面处。随着像素单元及彩色滤光器的大小减小，侧壁121及122的宽度变成较大的问题且干扰入射光的路径及量子效率。 而且，在去除经蚀刻碳层110之后，侧壁121及122并无任何结构支撑直至沉积彩色滤光器阵列为止，且可能易于受损，因此较薄的侧壁可能并非实用的解决方案。 附图说明图1(现有技术)为侧 壁环绕各个彩色滤光器的图像传感器的一部分的横截面图；图2为说明根据本专利技术的实施例的成像系统的方块图；图3为说明根据本专利技术的实施例的成像系统内的两个4T像素的像素电路的电路图；图4为根据本专利技术的实施例的BSI图像传感器的一部分的横截面图；图5A为根据本专利技术的实施例的直至形成绿色滤光器阵列为止所制造的部分制造好的BSI成像传感器的横截面图；图5B为说明根据本专利技术的实施例的绿色滤光器阵列之上的共形涂层的部分制造好的BSI成像传感器的横截面图；图5C为说明根据本专利技术的实施例的各向异性隔片蚀刻的部分制造好的BSI成像传感器的横截面图；及图5D为说明根据本专利技术的实施例的彩色滤光器阵列的剩余部分的形成的部分制造好的BSI成像传感器的横截面图。具体实施例方式本文中描述用于具有减少的串扰的图像传感器的装置及系统的实施例。在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对该等实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将认识至IJ，本文中所描述的技术可在无该等具体细节中之一或多者的情况下加以实践或以其他方法、组件、材料等来加以实践。在其他情况下，不详细展示或描述熟知结构、材料或操作以避免混淆某些方面。遍及本说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考意谓结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书全文各处的短语 “在一个实施例中”或“在实施例中”的出现未必均指同一实施例。此外，可在一个或多个实施例中以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。图2为说明根据本专利技术的实施例的成像系统200的方块图。成像系统200的所说明实施例包括像素阵列205、读出电路210、功能逻辑215及控制电路220。像素阵列205为图像传感器或像素(例如，像素P1、P2、…、Pn)的二维(“2D”) 阵列。在一个实施例中，每一像素为互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像像素。如所说明，将每一像素配置成行(例如，行Rl至Ry)及列(例如，列Cl至Cx)以获取人、地点或物件的图像数据，该图像数据接着可用来呈现人、地点或物件的2D图像。在一个实施例中，像素阵列205为背侧照明(“BSI”)图像传感器。在一个实施例中，像素阵列205为前侧照明 (“FSI”)图像传感器。在一个实施例中，像素阵列205包括安置于阵列的背侧之上的彩色滤光器图案，诸如拜耳(Bayer)图案、马赛克顺序图案或其他图案。拜耳滤光器图案按交替红色滤光器与绿色滤光器、接着绿色滤光器与蓝色滤光器的连续列来排序_拜耳滤光器图案所具有的绿色滤光器为红色滤光器或蓝色滤光器的两倍。在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，藉由读出电路210来读出图像数据，且将该图像数据传送至功能逻辑215。读出电路210可包括放大电路、模数(“ADC”) 转换电路或其他电路。功能逻辑215可仅储存图像数据或甚至藉由应用后期图像效果(例如，修剪、旋转、去红眼、调整亮度、调整对比度或其他操作)来操纵图像数据。在一个实施例中，读出电路210可沿着读出列线而一次读出一行图像数据(经说明)，或可使用各种其他技术来读出图像数据(未经说明)，诸如，串行读出或同时对所有像素的完全并行读出。控制电路220耦合至像素阵列205以控制像素阵列205的操作特性。举例而言， 控制电路220可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实施例中，该快门信号为用于同时使像素阵列205内的所有像素能够在单一获取窗期间同时俘获其各别图像数据的全域快门信号。在一替代实施例中，该快门信号为滚动快门信号，藉此在连续获取窗期间依序地启用每一行、每一列或一组像素。图3为说明根据本专利技术的实施例的像素阵列内的两个四晶体管(“4T”)像素的像素电路300的电路图。像素电路300为用于实施图2的像素阵列205内的每一像素的一个可能的像素电路架构。然而，应了解，本专利技术的实施例并不限于4T像素架构；实情为，受益于本专利技术本领域的技术人员将理解，本专利技术的教示亦适用于3T设计、5T设计及各种其他像素架构。在图3中，像素Pa及Pb配置成两行及一列。每一像素电路300的所说明实施例包括光电二极管PD、传送晶体管Tl、重设晶体管T2、源极跟随器(“SF”)晶体管T3及选择晶体管T4。在操作期间，传送晶体管Tl接收传本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像传感器，其包括安置于基板层中的像素阵列，所述图像传感器包含：感光元件阵列，其安置于基板层中；彩色滤光器阵列（“ＣＦＡ”），其包括具有至少两种不同色彩、安置于基板层的光入射侧之上的ＣＦＡ元件；微透镜阵列，其安置于ＣＦＡ之上，其中每一微透镜被对准以经由相应ＣＦＡ元件将入射于图像传感器的光入射侧上的光指引至相应感光元件；及暗侧壁膜，其安置于ＣＦＡ元件的侧面上且分离ＣＦＡ元件中的具有不同色彩的邻近者。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：钱胤，戴幸志，D·毛，V·韦内齐亚，H·E·罗兹，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US