專利名稱：影像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器，尤其是影像傳感器。
背景技術(shù)：
數(shù)字相機為現(xiàn)今所廣泛使用的電子產(chǎn)品，而在數(shù)字相機內(nèi)包含有影像傳感器，其用以將光線轉(zhuǎn)換為電荷；影像傳感器可依據(jù)其采用的原理而區(qū)分為電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device)影像傳感器(亦即俗稱CCD影像傳感器)以及 CMOS (complementary metal oxide semiconductor)影像傳感器，其中 CMOS 影像傳感器即基于互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q技術(shù)而制造。由于CMOS影像傳感器是采用傳統(tǒng)的CMOS 電路工藝制作，因此可將影像傳感器以及其所需要的外圍電路加以整合。此外，CMOS影像傳感器更傾向于進一步縮小其所使用的像素尺寸。然而，小尺寸的像素與像素陣列(pixel array)將對CMOS影像感測(CMOS Image sensor, CIS)系統(tǒng)的效能造成沖擊。傳統(tǒng)的CMOS影像傳感器系采用前面照明(Front Side Illumination, FSI)技術(shù)來制造像素陣列上的像素，其入射光需經(jīng)過像素的前端(front side)才能到達光感測區(qū)域 (photo-sensing area) 0也就是說，傳統(tǒng)的前面照明CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu)，使得入射光需要先通過介電層(dielectric layer)、金屬層(metal layer)之后才會到達光感測區(qū)域， 而這導(dǎo)致傳統(tǒng)CMOS影像傳感器需面臨低量子效率(quantum efficiency)、像素間嚴(yán)重的交叉干擾(cross talk)以及暗電流(dark current)等等問題。另外一種CMOS影像傳感器為背面照明(Back Side Illumination，BSI) CMOS影像傳感器。背面照明技術(shù)原本使用于CCD影像傳感器的像素上。不同于前面照明技術(shù)，其由硅晶(silicon die)的前端構(gòu)建影像傳感器；背面照明CMOS影像傳感器將彩色濾光片(color filter)以及微鏡片(microlens)放置于像素的背部(back side)使得入射光由影像傳感器的背部進入影像傳感器。相較于前面照明CMOS影像傳感器，這種背面照明CMOS影像傳感器具有數(shù)種優(yōu)點較少的光損失(light loss)、較輕微的交叉干擾現(xiàn)象，以及更優(yōu)異的量子效率。然而，不管是前面照明CMOS影像傳感器，或是新推出的背面照明CMOS影像傳感器，都亟需更進一步的提升其效能并減少交叉干擾或是光損失等問題。因此，亟需提出新的 CMOS影像傳感器以提供更優(yōu)越的表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種新的影像傳感器結(jié)構(gòu)，以提升CMOS影像傳感器的效能及其量子效率。本發(fā)明將遮光壁結(jié)構(gòu)應(yīng)用于CMOS影像傳感器，且前述遮光壁位于像素的至少一側(cè)的周邊，以有效地將碰觸到該遮光壁的入射光反射回其所對應(yīng)的像素之中，進而有效提升CMOS影像傳感器的量子效率并同時抑制像素之間的交叉干擾 (cross talk)以減少光損失。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，其提供一影像傳感器。該影像傳感器包含有基底 (substrate)，至少一像素，以及至少一遮光壁(light shield)，該遮光壁位于該像素的至少一側(cè)的周圍，其中該遮光壁形成于制造該接觸部之時。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例一背面照明(BSI)CMOS影像傳感器的示意圖；圖2所示為圖1中所示的本發(fā)明的第一實施例的背面照明CMOS影像傳感器的實施細節(jié)；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例一前面照明(FSI)CMOS影像傳感器的示意圖；圖4所示為本發(fā)明的CMOS影像傳感器的一實施例的上視圖；圖5所示為本發(fā)明的CMOS影像傳感器的另一實施例的上視圖。
具體實施例方式在說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及后續(xù)的權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」為開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。參閱圖1，圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例一背面照明(BSI)CMOS影像傳感器的示意圖。背面照明CMOS影像傳感器100包含有鏡片110、彩色濾光片120、基板(substrate) 130、第一介電層(dielectric layer) 150，以及第一金屬繞線層(metal wiring layer) 160 ；然而，隨著設(shè)計需求的不同，背面照明CMOS影像傳感器100可具有其它更多架構(gòu)比方說第二金屬繞線層、第三金屬繞線層以及夾于其中的介電層。此外，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，CMOS影像傳感器可包含有多個鏡片、彩色濾光片以及像素，其中每個像素包含有至少一光電二極管(photodiode)以及至少一晶體管(transistor)。請注意到，圖 1中所繪示的背面照明CMOS影像傳感器100的結(jié)構(gòu)僅為說明之用，而并非本發(fā)明的其中一個限制條件。如圖所示，入射光105在通過鏡片110與彩色濾光片120之后到達像素135。鏡片110于基板130之上，且于本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，其可以微鏡片(micro lens)加以實施。像素135包含有光電二極管180以據(jù)以將入射的光子轉(zhuǎn)換為電子，其中，通常在像素 135 的每一側(cè)會各有淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation, STI)區(qū) 132-1 以及 132-2。 背面照明CMOS影像傳感器100還具有接觸部(contact) 155，其位于第一介電層150中，在此接觸部155用以將柵極140與金屬線165相連接，其中柵極140為晶體管的其中一部分， 而晶體管對應(yīng)于像素135。由于傳統(tǒng)上并非所有的入射光105皆能順利地到達像素135，有部分的光子可能會反射/折射至鄰近的像素，并因此造成像素間的交叉干擾。為了提升影像傳感器的性能，背面照明CMOS影像傳感器100使用遮光壁170以把入射光105順利引導(dǎo)至像素135內(nèi)。這樣一來，藉由使用置于像素135兩側(cè)的至少一側(cè)的遮光壁170來將入射光有效地引導(dǎo)至像素135(或光電二極管180)，CMOS影像傳感器的光損失將可有效地降低并減少交叉干擾的發(fā)生。為了提升背面照明CMOS影像傳感器100的量子效率，可加以選擇遮光壁170的材料，以確保遮光壁170可有效地將觸及遮光壁170的入射光引導(dǎo)回像素135，并且不吸收 (absorb)入射光105。請注意到，遮光壁170的材料并不受到限制，只要能將入射光105引導(dǎo)回像素135且不吸收入射光105即可。舉例來說，經(jīng)由適當(dāng)?shù)脑O(shè)計考慮，遮光壁170可為固體材料(solid)或可為液體材料(liquid material)。在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，遮光壁170可采用金屬材料制成。除此之外，為有效降低制造程序的復(fù)雜度，遮光壁170可制造于形成接觸部155的同時，而遮光壁170的材料更可加以選擇使其與接觸部155的材料相同，以進一步減少生產(chǎn)成本；換句話說，在某些優(yōu)選實施例中，遮光壁170的材料可與制造接觸部155的材料相同。請注意到，前述遮光壁170的位置與其材料僅為說明之用而不為本發(fā)明限制條件之一。舉例來說，經(jīng)由適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變化，遮光壁135可放置在背面照明CMOS 影像傳感器100位于135像素周邊的其它結(jié)構(gòu)上，以達到降低光損失與減少鄰近像素的交叉干擾的目的。前述的相關(guān)設(shè)計變化皆隸屬于本發(fā)明的保護范疇之中。參閱圖2，圖2所示為圖1中所示的本發(fā)明的第一實施例的背面照明CMOS影像傳感器的實施細節(jié)。對于背面照明CMOS影像傳感器200而言，入射光105通過遮光壁170的引導(dǎo)而經(jīng)過鏡片110與彩色濾光片120達到像素135。遮光壁170位于像素135的周邊以圈住大部分的入射光，并將觸及遮光壁170的入射光反射回像素135，以據(jù)以提升背面照明 CMOS影像傳感器的量子效率并減少其交叉干擾。此外，像素135具有光電二極管180與晶體管190，且柵極140為晶體管190的部分結(jié)構(gòu)。在本實施例中，遮光壁170制造于形成接觸部155的同時，且可選擇遮光壁170的材料使其與接觸部155的材料相同。除此之外，在圖2所示的實施例中，柵極140經(jīng)由接觸部155連接至金屬線(未顯示于圖中)。另外，在一些優(yōu)選實施例中，為了更進一步提升背面照明CMOS影像傳感器200 的效能，可加以選擇遮光壁170的材料使其不吸收入射光，以更減少入射光的光損失。換句話說，遮光壁170的材料可隨著設(shè)計需求的不同而隨之變動，比方說，遮光壁170隨著設(shè)計需求的不同而設(shè)計為液體結(jié)構(gòu)或固體結(jié)構(gòu)。然而請注意到，除了可應(yīng)用在背面照明CMOS影像傳感器上，本發(fā)明的技術(shù)亦可應(yīng)用在采用前面照明技術(shù)制成的前面照明CMOS影像傳感器中。參閱圖3，圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例一前面照明(FSI) CMOS影像傳感器的示意圖。前面照明CMOS影像傳感器300具有鏡片110、彩色濾光片120、基板130、第一介電層150，以及第一金屬繞線層160。而像素135用以將光子轉(zhuǎn)換成電子，其中淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation, STI)區(qū)132-1及132-2分別位于像素135的兩側(cè)。前面照明CMOS影像傳感器300還包含有接觸部155、柵極140以及金屬線165，且柵極140為晶體管(未顯示于圖中)的部分；其中像素135包含有光電二極管180以及晶體管。由于前面照明CMOS影像傳感器300的結(jié)構(gòu)與其相關(guān)內(nèi)部運作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，且背面照明CMOS影像傳感器與前面照明CMOS影像傳感器的不同之處已于前面段落中說明過，在此為了簡明便不重復(fù)贅述。
相似于前述第一實施例中的背面照明CMOS影像傳感器100，在圖3中，遮光壁170 置于像素135的周邊。且遮光壁170制造于形成接觸部155的同時；且可加以選擇遮光壁 170的材料使其與接觸部155的材料相同。在某些優(yōu)選實施例中，遮光壁170的材料可為用以形成接觸部155的金屬材料(材料)。然而請注意到，遮光壁170的材料可隨著設(shè)計需求的不同而改變，比方說，遮光壁170的材料可為固體材料或液體材料；實際上，任何能將入射光105由遮光壁170反射回像素135的材料皆可被選用以制造遮光壁170。除此之外，另可更進一步地選擇不會吸收入射光105的材料來制造遮光壁170，以更進一步地提升量子效率并減少交叉干擾。另外，為了減少制造成本，亦可選擇遮光壁170的材料，使其與制造接觸部155的材料相同。此外，亦可依照設(shè)計需求的不同來改變遮光壁170形狀，前述的相關(guān)設(shè)計變化亦隸屬于本發(fā)明的保護范疇之中。參照圖4至圖5來看圖1至圖3，圖4所示為本發(fā)明的CMOS影像傳感器的一實施例的上視圖；圖5所示為本發(fā)明的CMOS影像傳感器的另一實施例的上視圖。如圖4所示， CMOS影像傳感器400的遮光壁470為條狀側(cè)墻(slot-shaped sidewall)結(jié)構(gòu)的遮光壁，而于圖5中，CMOS影像傳感器500的遮光壁570為島狀側(cè)墻(island-shaped sidewall)結(jié)構(gòu)的遮光壁。另外，如前所述，本發(fā)明的遮光壁的形狀可隨著設(shè)計需求的不同而隨之變化； 比方說，在本發(fā)明的其它實施例中，遮光壁可具有指狀結(jié)構(gòu)(finger-shaped)。請注意到，前述關(guān)于遮光壁的形狀的說明僅為說明之用，所有能提升CMOS影像傳感器效能的遮光壁的形狀的設(shè)計變化亦隸屬于本發(fā)明的保護范疇之中。另外，遮光壁的位置亦不受前述說明限制，比方說，遮光壁可位于CMOD影像傳感器的像素的任何位置，只要其落在像素的任何一側(cè)的周邊。這些相關(guān)設(shè)計變化亦隸屬于本發(fā)明的保護范疇之中。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種影像傳感器，其包含有 基底；至少一像素，其中所述像素具有光電二極管以及至少一晶體管，且所述晶體管經(jīng)由接觸部而連接至金屬線；以及至少一遮光壁，其置于所述像素的至少一側(cè)的周圍，其中所述遮光壁制造于形成所述接觸部的同時。
2.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中觸及所述遮光壁的入射光由所述遮光壁反射至所述像素。
3.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁并不吸收觸及所述遮光壁的入射光。
4.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁為固體。
5.如權(quán)利要求4所述的影像傳感器，其中所述遮光壁的材料與所述影像傳感器的所述接觸部的材料相同。
6.如權(quán)利要求5所述的影像傳感器，其中所述遮光壁的所述材料為金屬材料。
7.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁為液體。
8.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁具有島狀側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁具有條狀側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述遮光壁具有指狀側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述影像傳感器還具有淺溝渠隔離區(qū)，所述淺溝渠隔離區(qū)位于所述光電二極管外側(cè)，且所述遮光壁位于所述淺溝渠隔離區(qū)之上。
12.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述影像傳感器采用背面照明技術(shù)。
13.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其中所述影像傳感器采用前面照明技術(shù)。
14.如權(quán)利要求1所述的影像傳感器，其為互補金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器。
全文摘要
一種影像傳感器，其包含有基底，至少一像素，以及至少一遮光壁。其中所述像素包含有光電二極管以及至少一晶體管，且所述光電二極管經(jīng)由接觸部連接至金屬線。所述遮光壁置于所述像素的至少一側(cè)的周圍，其中所述遮光壁形成于制造所述接觸部的同時。
文檔編號H01L27/146GK102347336SQ201010243080
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者印秉宏, 張中瑋, 黃芳銘 申請人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司