防止背侧照明成像传感器中的漏光制造技术

本发明专利技术涉及防止背侧照明成像传感器中的漏光。一种设备包含半导体层、电介质层和光防止结构。所述半导体层具有前表面和背侧表面。所述半导体层包含光感测元件以及含有发光元件且不含有所述光感测元件的外围电路区。所述电介质层接触所述半导体层的所述背侧表面的至少一部分。所述光防止结构的至少一部分安置在所述光感测元件与所述发光元件之间。所述光防止结构经定位以防止所述发光元件发射的光到达所述光感测元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及成像传感器，且特定来说(但不排除其它)涉及背侧照明(“BSI”)互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像传感器。
技术介绍
现今许多半导体成像传感器是前侧照明的。即，这些传感器包含制造在半导体晶片的前侧上的成像阵列，其中在成像阵列处从同一前侧接收传入光。前侧照明成像传感器具有若干缺点，例如有限的填充因子。BSI成像传感器是前侧照明成像传感器的替代。BSI成像传感器包含制造在半导体晶片的前表面上的成像阵列，但经由晶片的背表面接收传入光。在背表面处，传入光的一部分进入装置晶片，而传入光的另一部分被反射离开背表面。可利用若干方法来增加传入光的进入装置晶片的部分。举例来说，背表面可用背侧抗反射涂层(“BARC”)涂覆。在垂直于成像阵列的区域中，BARC下方存在缓冲氧化物。并非外部传入光的光可在装置晶片的硅衬底内通过外围电路元件发射。此内部产生的光可进入包含上文提及的BARC和缓冲氧化物的电介质层，在其内横向行进，且接着再次进入硅衬底以到达其中的成像阵列。此横向光可产生不合需要的信号，且干扰BSI成像传感器的正常操作。
技术实现思路
本申请案的一个方面涉及一种背侧照明传感器装置，其包括:半导体层，其具有前表面和背侧表面，所述半导体层进一步包含光感测元件和相对于所述光感测元件横向定位的发光兀件；电介质层，其具有第一表面和第二表面，其中所述电介质层的所述第一表面大体上与所述半导体层的所述背侧表面接触；以及光阻挡元件，其安置在所述电介质层中在所述光感测元件与所述发光元件之间，所述光阻挡元件经定位以阻碍所述发光元件与所述光感测元件之间的光路。本申请案的另一方面涉及一种背侧照明传感器装置，其包括:半导体层，其具有前表面和背侧表面，所述半导体层包含光感测元件以及含有发光元件且不含有所述光感测元件的外围电路区；电介质层，其接触所述半导体层的所述背侧表面的至少一部分；以及光防止结构，其中所述光防止结构的至少一部分安置在所述光感测元件与所述发光元件之间，所述光防止结构经定位以防止所述发光元件发射的光到达所述光感测元件。本申请案的又一方面涉及一种制造背侧照明传感器装置的方法，所述方法包括:提供具有前表面和背侧表面的半导体层，所述半导体层包含光感测元件以及含有发光元件且不含有所述光感测元件的外围电路区；向所述半导体层的所述背侧表面的至少一部分上形成电介质层；以及形成光防止结构，其中所述光防止结构的至少一部分安置在所述光感测元件与所述发光元件之间，所述光防止结构经定位以防止所述发光元件发射的光到达所述光感测元件。附图说明参看以下图式描述本专利技术的非限定性且非排他实施例，其中除非另外指定，否则贯穿各个图式中相同参考数字指代相同零件。图1是说明光在电介质层中横向传播的BSI成像传感器的横截面图。图2是说明根据本专利技术的实施例包含沟槽的横向光阻挡方案的BSI成像传感器的横截面图。图3是说明根据本专利技术的实施例包含空隙区的横向光防止结构的BSI成像传感器的横截面图。图4A是说明根据本专利技术的实施例的横向光防止结构的BSI成像传感器的横截面图。图4B是说明根据本专利技术的实施例的横向光防止结构的BSI成像传感器的横截面图。图5是说明根据本专利技术的实施例的具有沟槽壁的BSI成像传感器的芯片的顶视图。图6是说明根据本专利技术的实施例用于制造BSI成像传感器的方法的流程图。具体实施例方式本文描述用于制造防止漏光的BSI成像传感器的设备和方法的实施例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对实施例的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将认识至IJ，本文描述的技术可在 没有所述特定细节的一者或一者以上的情况下实践或利用其它方法、组件、材料等实践。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以免混淆特定方面。贯穿本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着，结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书中“在一个实施例中”或“在一实施例中”在各处的出现不一定全部指代同一实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何适宜的方式组合在一个或一个以上实施例中。图1是说明光在电介质层130中横向传播的BSI成像传感器100的横截面图。如图1所示，BSI成像传感器100包含金属堆叠110、半导体或硅(“Si”)层120、电介质层130和光屏蔽层140。Si层120包含含有感测光的若干光感测元件124的传感器阵列区121，以及含有发光元件123的外围电路区122。如图1所示，电介质层130包含背侧抗反射涂层(“BARC”)层131和缓冲层132。缓冲层132沉积在Si层120上以提供Si层120与BARC层131之间的缓冲。缓冲氧化物层132可由例如氧化硅或氮化硅等材料制成。BARC层131沉积在缓冲层132上。BARC层131减少传入光150的反射，借此提供传入光150到传感器阵列区121中的相对高程度的耦合。BARC层131和缓冲层132两者可充当光导。在以下揭示内容中，这两层统称为电介质层 130。图1中还展示光屏蔽层140，其可覆盖若干区域。首先，其覆盖安置在Si层120中的黑电平参考像素(图1未图示)。黑电平参考像素是不接收传入光150的传感器像素，且为BSI成像传感器100提供黑电平参考。黑电平参考像素可安置在外围电路区122中。第二，光屏蔽层140可覆盖外围电路区122。通过覆盖外围电路区122，光屏蔽层140减少或防止传入光150干扰电路操作。例如外围电路区122内的发光元件123等特定元件可发光。发光元件123可通过各种机制(例如，经由经偏置P-η结的电致发光)发光，且产生具有近似在红外(“IR”)或近IR( “NIR”)光谱中的波长的光。举例来说，发光元件123可为发射包含近似1.1 μπι的波长的光的MOS隧道二极管。在一个实施例中，发光元件123包含具有离子植入物引发的位错的前向偏置二极管，从而发射包含近1.5 μ m的波长的光。发光元件123产生的光可横向行进以到达传感器阵列区121，进而产生不合需要的信号。电介质层130可为光从发光元件123行进到光感测元件124所经由的管道。认为若干因素会促成此现象。首先，IR和NIR光具有接近Si带隙的波长，因此允许光在例如S1、SiO2和SiNx (氮化硅)等媒介中行进相对长的距离。光路160可代表IR或NIR光从发光元件123行进到光感测元件124。图1说明NIR或IR光从发光元件123发起，经由Si层120行进几微米，进入电介质层130且沿着其横向行进，且接着再次进入Si层120以最终到达光感测元件124。第二，光可归因于全内反射现象在电介质层130内以相对少的能量损失进行传播。当电介质层130的折射率 大于Si层120的折射率时，电介质层130内的全内反射可在Si层120与电介质层130之间的界面处发生。如果电介质层130相对薄，那么全内反射可进一步增强。举例来说，电介质层130可仅为零点几微米到几微米厚。第三，光屏蔽层140可由金属构成,其在反射光方面相对有效率,借此将光(由发光兀件123发射)限制在电介质层130内。第四，随着上文提及的光传播经过Si层120的一部分，其可产生电荷载流子，例如电子和空穴，所述电荷载流子可扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背侧照明传感器装置，其包括：半导体层，其具有前表面和背侧表面，所述半导体层进一步包含光感测元件和相对于所述光感测元件横向定位的发光元件；电介质层，其具有第一表面和第二表面，其中所述电介质层的所述第一表面大体上与所述半导体层的所述背侧表面接触；以及光阻挡元件，其安置在所述电介质层中在所述光感测元件与所述发光元件之间，所述光阻挡元件经定位以阻碍所述发光元件与所述光感测元件之间的光路。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，文森特·瓦乃兹艾，戴幸志，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：