具有堆疊柵格結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一個或多個圖像傳感器以及將光導(dǎo)向光電二極管的技術(shù)。一種具有堆疊柵格結(jié)構(gòu)的圖像傳感器包括金屬柵格，該金屬柵給被配置成朝向相應(yīng)的光電二極管引導(dǎo)光且使光偏離其他光電二極管中。該圖像傳感器還包括位于金屬柵格之上的介電柵格和填充柵格用以將光導(dǎo)向相應(yīng)的光電二極管且將其從其他光電二極管中導(dǎo)出，在此該填充柵格具有與介電柵格不同的折射率。通過這種方式消除了串?dāng)_以及由通過錯誤的光電二極管探測光而導(dǎo)致出現(xiàn)的其他問題。
【專利說明】具有堆疊柵格結(jié)構(gòu)的圖像傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有堆疊柵格結(jié)構(gòu)的圖像傳 感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用圖像傳感器將聚焦在圖像傳感器上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號。圖像傳感器包 括光探測元件（諸如，光電二極管）陣列，在此，光探測元件被配置成生成與射在光探測元 件上的光的強度相應(yīng)的電信號。使用該電信號在監(jiān)視器上播放相應(yīng)的圖像或提供關(guān)于光學(xué) 圖像的信息。在一些實施例中，圖像傳感器是電荷耦合器件（CCD)，互補金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)圖像傳感器其他類型的傳感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像傳 感器，包括：金屬柵格，形成在光電二極管陣列之上，所述金屬柵格包括第一金屬柵格部分， 所述第一金屬柵格部分包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管且使所述光偏離第二光電 二極管的第一界面；以及介電柵格，形成在所述金屬柵格之上的介電層之內(nèi)，所述介電柵格 包括第一介電柵格部分，所述第一介電柵格部分被配置成將所述光導(dǎo)向所述第一光電二極 管且使所述光偏離所述第二光電二極管。
[0004] 在所述圖像傳感器中，所述金屬柵格包括第二金屬柵格部分，所述第二金屬柵格 部分包括被配置成將所述光導(dǎo)向所述第一光電二極管且使所述光偏離第三光電二極管的 第二界面。
[0005] 在所述圖像傳感器中，所述第一介電柵格部分被配置成使所述光偏離第三光電二 極管。
[0006] 在所述圖像傳感器中，包括：填充柵格，形成在所述介電柵格之上，所述填充柵格 包括具有第二折射率的填充材料，所述第二折射率不同于所述介電柵格的第一折射率。
[0007] 在所述圖像傳感器中，所述第一介電柵格部分具有第一折射率，所述第一折射率 不同于與所述第一介電柵格部分相鄰形成的填充材料的第二折射率。
[0008] 在所述圖像傳感器中，所述第二折射率大于所述第一折射率。
[0009] 在所述圖像傳感器中，所述填充柵格不形成在所述介電層之上。
[0010] 在所述圖像傳感器中，所述填充柵格的第一部分形成在所述介電層之上。
[0011] 在所述圖像傳感器中，所述介電柵格包括被配置成將所述光導(dǎo)向所述第二光電二 極管且使所述光偏離所述第一光電二極管的第二介電柵格部分。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像傳感器，包括：光電二極管陣列，形成在 襯底之上；金屬層，形成在所述光電二極管陣列之上，所述金屬層包括被配置成將光導(dǎo)向所 述光電二極管陣列中的第一光電二極管的金屬柵格；介電層，形成在所述金屬層之上；介 電柵格，形成在所述介電層內(nèi)并且形成在所述金屬柵格之上，所述介電柵格被配置成將所 述光導(dǎo)向所述光電二極管陣列中的所述第一光電二極管。
[0013] 在所述圖像傳感器中，包括：緩沖層，形成在所述介電層和所述光電二極管陣列之 間。
[0014] 在所述圖像傳感器中，包括：抗反射涂層，形成在所述介電層和所述光電二極管陣 列之間。
[0015] 在所述圖像傳感器中，包括：一個或多個透鏡結(jié)構(gòu)，第一透鏡結(jié)構(gòu)被配置成基于通 過第一金屬柵格部分和第一介電柵格部分引導(dǎo)將被所述第一光電二極管檢測到的第一光 而使所述第一光通過。
[0016] 在所述圖像傳感器中，所述金屬層包括金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)包括被配置成阻 擋所述光進入到校準區(qū)域的界面。
[0017] 在所述圖像傳感器中，所述第一介電柵格部分具有第一折射率，所述第一折射率 不同于與所述第一介電柵格部分相鄰形成的填充材料的第二折射率。
[0018] 在所述圖像傳感器中，所述第二折射率大于所述第一折射率。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成圖像傳感器的方法，包括：在光電二 極管陣列之上形成金屬柵格，所述金屬柵格包括第一金屬柵格部分，所述第一金屬柵格部 分包括被配置成將光導(dǎo)向所述第一光電二極管且使所述光偏離第二光電二極管的第一界 面；在所述金屬柵格之上形成介電層；以及在所述介電層中形成一個或多個溝槽以形成介 電柵格，所述介電柵格包括被配置成將所述光導(dǎo)向所述第一光電二極管并使所述光偏離所 述第二光電二極管的第一介電柵格部分。
[0020] 在所述方法中，形成所述金屬柵格包括：使用具有反射光的反射性能的材料來形 成所述金屬柵格。
[0021] 在所述方法中，包括：使用具有第二折射率的填充材料在所述介電柵格之上形成 填充柵格，所述第二折射率不同于所述介電柵格的第一折射率。
[0022] 在所述方法中，所述第二折射率大于所述第一折射率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是示出了根據(jù)一些實施例形成圖像傳感器的方法的流程圖；
[0024] 圖2是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的光電二極管陣列的視圖；
[0025] 圖3是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的抗反射層的視圖；
[0026] 圖4是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的阻擋層的視圖；
[0027] 圖5是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的金屬柵格的視圖；、
[0028] 圖6是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的介電層的視圖；
[0029] 圖7是根據(jù)一些實施例的形成在圖像傳感器的介電層內(nèi)的用于形成介電柵格的 一個或多個溝槽的視圖；
[0030] 圖8A是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的填充柵格的視圖；
[0031] 圖8B是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的填充柵格的視圖；
[0032] 圖8C是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的校準區(qū)域的視圖；
[0033] 圖9是根據(jù)一些實施例的圖像傳感器的一個或多個透鏡結(jié)構(gòu)的視圖；
[0034] 圖10是根據(jù)一些實施例的將光反射遠離光電二極管的金屬柵格的視圖；
[0035] 圖11是根據(jù)一些實施例的將光導(dǎo)向光電二極管的介電柵格和金屬柵格的視圖；
[0036] 圖12是根據(jù)一些實施例的將光導(dǎo)向光電二極管的金屬柵格的視圖。

【具體實施方式】
[0037] 現(xiàn)在參考視圖描述所保護的主題，其中，通篇類似的參考標號大體上用來表示類 似的元件。在下面的說明中，出于說明目的，眾多具體細節(jié)被設(shè)定用于幫助理解所保護的主 題。然而，顯然可以在沒有這些具體細節(jié)的條件下實踐所保護的主題。在其他示例中，以框 圖形式示出了多種結(jié)構(gòu)和器件，從而有助于描述所要求的主題。
[0038] 在此提供了一種或多種圖像傳感器和一種或多種用于形成這種圖像傳感器的技 術(shù)。在一個實例中，圖像傳感器包括形成在襯底之上的光電二極管陣列。該光電二極管陣 列包括一個或多個光電二極管，諸如，圖像傳感器像素，被配置成積聚由光學(xué)圖像的光（諸 如，從光子中）產(chǎn)生的能量?？梢詫⒐怆姸O管的電壓讀作為光學(xué)圖像的輸出。在一些實施 例中，光電二極管位于形成在襯底之上的一個或多個層或部件之下。由于光在到達光電二 極管之前穿過多個層或部件，所以光可能朝向不用于探測光的另一個光電二極管運動。因 此，可能通過其他光電二極管（諸如，相鄰的或相鄰接的光電二極管）來探測光，這可能導(dǎo) 致在錯誤地探測或以多個光電二極管探測其他的應(yīng)通過特定的光電二極管進行探測的光 的情況下出現(xiàn)串?dāng)_。該串?dāng)_可能降低圖像傳感器的性能，增大噪聲并且減少圖像傳感器所 產(chǎn)生的信號。在一些實施例中，對于具有1.2μπι或更小尺寸的光電二極管而言串?dāng)_可能導(dǎo) 致產(chǎn)生問題。因此，在此提供了減小串?dāng)_的堆疊柵格結(jié)構(gòu)。該堆疊柵格結(jié)構(gòu)包括被配置成 朝相應(yīng)的光電二極管反射光線的金屬柵格。在一些實施例中，金屬柵格不限于金屬材料，而 是可以由任意具有相對較高的反射性能的材料形成。堆疊柵格結(jié)構(gòu)包括形成在金屬柵格之 上的介電柵格。在一些實施例中，填充柵格形成在介電柵格之上。該填充柵格包括填充材 料，該填充材料的折射率大于介電柵格的折射率。在金屬柵格部分之上設(shè)置有相應(yīng)的介電 柵格部分。通過這種方式，金屬柵格和介電柵格將光導(dǎo)向相應(yīng)的光電二極管。例如，金屬柵 格可以基于金屬柵格的反射性能引導(dǎo)光，而介電柵格能夠基于介電柵格和金屬柵格之間的 折射率之差來引導(dǎo)光。
[0039] 圖1中示出了根據(jù)一些實施例形成圖像傳感器的方法100,而圖2-圖12中示出 了通過這種方法形成的一個或多個圖像傳感器。如圖2的實例200中所示，在襯底202,諸 如，娃襯底之上形成有光電二極管陣列214。光電二極管陣列214包括一個或多個光電二極 管，諸如，第一光電二極管212、第二光電二極管210、第三光電二極管208,或其他未示出的 光電二極管。在一些實施例中，如圖3的實例中所示的那樣，在光電二極管陣列214之上形 成有抗反射涂層。抗反射涂層被用來抑制光反射遠離光電二極管214陣列，從而使得光到 達光電二極管陣列214。在一些實施例中，抗反射涂層302包括高k材料，諸如，鉿（IV)氧 化物（Η-- 2)、五氧化二鉭（Ta205)、二氧化鋅（Zr02)、氧化鋁（A1 203)或其他高k材料。在一 些實施例中，使用濺射工藝、熔融工藝或其他工藝來形成抗反射涂層302。在一個實例中，抗 反射涂層302的厚度在大約l〇A和大約500A之間。
[0040] 在一些實施例中，如圖4的實例400所示，在光電二極管陣列214之上，諸如在抗 反射涂層302之上形成有緩沖層402。在一些實施例中，緩沖層402是用于在緩沖層402之 上形成一個或多個層的粘附層。例如，如圖6的實例600所示，緩沖層402改善了形成在緩 沖層402之上的抗反射涂層302和介電層602之間的粘附。在一些實施例中，緩沖層402 包括電介質(zhì)材料，諸如，氧化娃（SiO)、氮化娃（SiN)、氮氧化娃(SiON)或其他介電材料層。 在一些實施例中，使用化學(xué)汽相沉積（CVD)或其他技術(shù)形成緩沖層402。在一個實例中，緩 沖層402的厚度在大約500A和大約2000A之間。
[0041] 在102處，如圖5的實例500所示的那樣，在光電二極管陣列214之上，諸如，在緩 沖層402之上形成有金屬層，諸如，金屬柵格510。在一些實施例中，金屬柵格510包括鉭、 鎢、鋁、銅或其他具有能夠反射光的反射性能的材料。應(yīng)該理解，金屬柵格不局限于金屬材 料，在一些實施例中可以包括具有相對較高反射性能的材料，從而使得該材料與吸收光或 允許光通過材料的材料相反地能夠沿著基本上朝向相應(yīng)的光電二極管的路徑反射光。在一 些實施例中，使用濺射工藝、電鍍工藝、蒸發(fā)工藝或其他沉積和/或蝕刻工藝形成金屬柵格 510。例如，通過首先沉積金屬材料然后選擇性地蝕刻掉部分金屬材料來形成金屬柵格。在 一個實例中，金屬柵格510的厚度在大纟jlU()\和大約3000A之間。
[0042] 在一些實施例中，金屬柵格510包括一個或多個柵格部分，諸如，第一金屬柵格部 分502、第二金屬柵格部分504、第三金屬柵格部分506、第四金屬柵格部分508或其他未不 出的柵格金屬部分。在一個實例中，第二金屬柵格部分504包括被配置朝向第一光電二極 管212引導(dǎo)光的第一界面504a。例如，與吸收光或允許光通過第一界面504a從而使光指向 第一光電二極管212相反，第一界面504a反射光。第二金屬柵格部分504包括被配置將光 導(dǎo)向第二光電二極管210的第二界面504b。第三金屬柵格部分506包括被配置將光導(dǎo)向第 二光電二極管210的第三界面506a。第三金屬柵格部分506包括被配置將光導(dǎo)向第三光電 二極管208的第四界面506b。通過這種方式，金屬柵格510將光（諸如，光子）導(dǎo)向相應(yīng)的 光電二極管且使該光偏離其他光電二極管，從而減輕了可能導(dǎo)致出現(xiàn)噪聲或?qū)е聢D像傳感 器性能退化的串?dāng)_。
[0043] 在104處，如圖6的實例600所示，在金屬柵格510之上形成有介電層602。形成 介電層602來保護形成在介電層602之下的光電二極管陣列212，其他部件或?qū)印＝殡妼?602允許光穿過從而使得光能夠到達光電二極管陣列214。在一些實施例中，介電層602包 括介電材料，諸如，SiO、SiN、SiON或其他介電材料。在一些實施例中，使用化學(xué)汽相沉積或 其他技術(shù)，諸如，原子層沉積（ALD)來形成介電層602。在一個實例中，介電層602的厚度在 大約1000A和大約3000A之間。
[0044] 在106處，如圖7的實例700所示，在介電層602中形成一個或多個溝槽從而形成 介電柵格710。在一些實施例中，第一溝槽702形成在基本上位于第一光電二極管212之上 的介電層602之內(nèi)，第二溝槽704形成在基本上位于第二光電二極管210之上的介電層602 之內(nèi)，第三溝槽形成在基本上位于第三光電二極管208之上的介電層602之內(nèi)。在一些實 施例中，如虛線708所示的那樣，將一個或多個溝槽形成至接近金屬柵格結(jié)構(gòu)510的頂部的 深度。然而，將理解的是：可以將溝槽形成為任意適合的深度。在一個實例中，使用能夠去 除部分介電層602的蝕刻工藝、光刻工藝或其他工藝來形成一個或多個溝槽。
[0045] 在一些實施例中，在形成一個或多個溝槽之后，介電柵格710相應(yīng)于介電層602的 一個部分，與金屬柵格510相重疊。例如，介電柵格710包括被配置將光導(dǎo)向第一光電二極 管212的第一介電柵格部分712。介電柵格710包括第二介電柵格部分714。第二介電柵 格部分714包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管212并且導(dǎo)離第二光電二極管210的第 一表面714a。第二介電柵格部分714包括被配置成將光導(dǎo)向第二光電二極管210和導(dǎo)離第 一光電二極管212的第二表面714b。介電柵格710包括一個或多個額外的介電柵格部分， 諸如，第三介電柵格部分716和第四介電柵格部分718。
[0046] 在108處，如圖8A的實例800所示的那樣，在介電柵格710之上，諸如，在一個或 多個溝槽之內(nèi)形成有填充柵格。該填充柵格包括第一填充柵格部分802、第二填充柵格部分 804、第三填充柵格部分805或未不出的其他填充柵格部分。由具有與介電柵格的折射率不 同的折射率的材料形成該填充柵格，從而使得填充柵格（連同介電柵格）以需要的方式將 光導(dǎo)向光電二極管。例如，第一填充柵格部分802被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管202， 但從第二光電二極管210或光電二極管陣列214的其他光電二極管中導(dǎo)出。第二填充柵格 部分804被配置成將光導(dǎo)向第二光電二極管210,但導(dǎo)離第一光電二極管212,第三光電二 極管208或光電二極管陣列214的其他光電二極管。第三填充柵格部分806被配置成將光 導(dǎo)向第三光電二極管208,但導(dǎo)離第二光電二極管210或光電二極管陣列214的其他光電二 極管。在一些實施例中，第一填充柵格部分802基本上形成在金屬柵格510之上且基本上 位于第一介電柵格部分712和第二介電柵格部分714之間。第二填充柵格部分804基本上 形成在金屬柵格510之上且基本上位于第二介電柵格部分714和第三介電柵格部分716之 間。第三填充柵格部分806基本上形成在金屬柵格510之上且基本上位于第三介電柵格部 分716和第四介電柵格部分718之間。
[0047] 在一些實施例中，填充柵格包括填充材料，諸如，介電材料、有機材料、聚合物、顏 色過濾材料或任意其他填充材料，該填充材料具有第一折射率（諸如，相對較高的折射 率），該第一折射率不同于介電柵格70的第二折射率（諸如，相對較低的折射率）。例如，如 果第一填充柵格部分802不包括顏色過濾材料的話，那么第一顏色過濾材料形成在第一填 充柵格部分802之上、之下、其間等，并且向一個或多個填充柵格部分執(zhí)行這個工藝，從而 使得填充柵格以需要的方式對光進行過濾。將要理解的是：由于填充柵格和介電柵格的不 同的折射率，當(dāng)光（諸如，光子）遇到位于填充柵格和電解質(zhì)柵格710之間的界面時，光被 反射遠離介電柵格710并且返回到填充柵格中，從而使得該光不朝向錯誤的光電二極管。 在一些實施例中，填充材料包括電介質(zhì)材料，該電介質(zhì)材料不同于被用來形成介電柵格71〇 的電介質(zhì)材料。在一個實例中，填充材料包括氮化娃，而介電柵格710包括氧化娃，其原因 在于氧化硅和氮化硅具有不同的折射率。在一些實施例中，如圖8A的實例800中所示的那 樣，使用介電材料沉積工藝形成填充柵格，從而在介電柵格710的以線808示出的頂部之上 形成顏色過濾材料。在一些實施例中，如圖8B的實例850所示的那樣，填充柵格形成直至 介電柵格710的頂部，但并不超過該頂部。例如，通過化學(xué)機械拋光（CMP)工藝拋光形成在 頂部之上的填充柵格的部分。
[0048] 在一些填充柵格包括顏色過濾材料的實施例中，至少一些不同的填充柵格部分被 配置成允許不同顏色或光波長從此處通過。例如，第一填充柵格部分802被配置成允許紅 光，或與紅光相應(yīng)的波長從此處通過，但基本上沒有其他光色；第二填充柵格部分804被配 置成允許藍光或與藍光相應(yīng)的波長從此處通過，但其本上沒有其他光色；第三填充柵格部 分806被配置成允許綠光或與綠光相應(yīng)的波長從此處通過，但基本上沒有其他光色，等等。 在一個或多個填充柵格部分的不包括顏色過濾材料的位置上，在這些填充柵格部分的一個 或多個之上、之下、其間等處形成顏色過濾材料從而有助于進行所需的過濾。在一些實施例 中，第一光電二極管212由此探測紅光，第二光電二極管210探測藍光，并且第三光電二極 管208探測綠光。在一些實施例中，其他光電二極管探測其他光色。
[0049] 在一些實施例中，如圖8C的實例880所示的那樣，圖像傳感器包括校準區(qū)域884， 諸如，黑色校準區(qū)域。校準區(qū)域884包括被配置用于阻擋光線，諸如，阻止光線射到下面的 光電二極管的金屬結(jié)構(gòu)882。在一個實例中，金屬柵格510和金屬結(jié)構(gòu)882有相同的金屬層 形成，從而使得用于形成金屬結(jié)構(gòu)882的一個或多個掩模被用來形成金屬柵格510。通過這 種方式，在不需要額外的掩模或處理步驟的情況下形成金屬柵格510。
[0050] 在一些實施例中，如圖9的實例900所示的那樣，圖像傳感器包括一個或多個透鏡 結(jié)構(gòu)，諸如，微透鏡。例如，圖像傳感器包括被配置成將光線朝向第一光電二極管212聚焦 的第一透鏡結(jié)構(gòu)902,被配置成將光朝向第二光電二極管210聚焦的第二透鏡結(jié)構(gòu)904,被 配置成將光朝向第三光電二極管208聚焦的第三透鏡結(jié)構(gòu)906,或其他未示出的透鏡結(jié)構(gòu)。
[0051] 圖10不出了將光1002反射遠離第一光電二極管212的第二金屬柵格部分504的 實例1000。也就是說，通過第二透鏡結(jié)構(gòu)904將光1002朝向第二光電二極管210聚焦，從 而將第二光電二極管210,而不是第一光電二極管212、第三光電二極管208或其他光電二 極管用于探測光1002。在穿過第二透鏡結(jié)構(gòu)904之后，光1002穿過第二填充柵格部分804。 在一個實例中，第二介電柵格部分704,諸如，位于第二表面714b和第二填充柵格部分804 之間的界面基本上不能朝著第二光電二極管210反射光1002。光1002反而穿過第二介電 柵格部分714并且朝向第一光電二極管212。第二金屬柵格部分504具有反射性能，它能夠 將光1002反射遠離第一光電二極管212,從而使得光1002不會錯誤地被第一光電二極管 212探測到，其原因在于光1002被第二光電二極管210所探測。因此，光1002被反射遠離 光電二極管陣列214,從而減少光1002的錯誤探測。
[0052] 圖11示出了將光1102導(dǎo)向第三光電二極管208的第三填充柵格部分806、第四介 電柵格部分718和第三金屬柵格部分506的實例1100。就是說，通過第三透鏡結(jié)構(gòu)906將 光1102朝向第三光電二極管208聚焦，從而使得第三光電二極管208,而不是第一光電二極 管212、第二光電二極管210或其他光電二極管引導(dǎo)光1102。在通過第三透鏡結(jié)構(gòu)906之 后，光1102通過第三填充柵格部分806。當(dāng)光1102到達位于第三填充柵格部分806和第四 介電柵格部分718之間的界面時，基于第三填充柵格部分806和第四介電柵格部分718之 間的折射率差，光1102被向回反射到第三填充柵格區(qū)域806中。例如，圖11中的光1102 以一個角度射在界面上，該角度不同于圖10中的光1002射在界面上的角度，從而使得圖11 中的界面處的折射率差足以對光1102進行反射，而圖10中的折射率差則不足以對光1002 進行反射。通過這種方式，與穿過界面且進入到介電層602的相鄰接的部分中相反，光1102 繼續(xù)穿過第三填充柵格部分806。
[0053] 光1102穿過第三填充柵格部分806且進入到朝向第三光電二極管208的介電層 602。當(dāng)光1102到達第三金屬柵格部分506的第四界面506b時，與穿過朝向第二光電二極 管210第三金屬柵格部分506相反，光1102被反射遠離第三金屬柵格部分506,并且朝向 第三光電二極管208?；诘谌饘贃鸥癫糠?06的反射性能，通過第三金屬柵格部分506 對光1102進行反射。通過這種方式，光1102穿過阻擋層402和抗反射層302并且正確地 被第三光電二極管208探測到。
[0054] 圖12示出了將光1202導(dǎo)向第二光電二極管210的第三金屬柵格部分506的實例 1200。就是說，通過第二透鏡結(jié)構(gòu)904將光1202朝向第二光電二極管210聚焦，從而使得 第二光電二極管210,而不是第一光電二極管212、第三光電二極管208或其他光電二極管 引導(dǎo)光1202。在通過第二透鏡結(jié)構(gòu)904之后，光1202通過第二填充柵格部分804且進入 到介電層602中。當(dāng)光1202到達第三金屬柵格部分506的第三界面506a時，與穿過朝向 第三光電二極管208的第三金屬柵格部分506相反，光1202被反射遠離第三金屬柵格部分 506且朝向第二光電二極管210?；诘谌饘贃鸥癫糠?06的反射性能，第三金屬柵格部 分506對光1202進行反射。通過這種方式，光1202穿過阻擋層402和抗反射層302并且 正確地被第二光電二極管210探測到。
[0055] 根據(jù)即時的公開內(nèi)容的一個方面，公開了一種圖像傳感器。該圖像傳感器包括形 成在光電二極管之上的金屬柵格。該金屬柵格包括一個或多個金屬柵格部分，諸如，第一金 屬柵格部分，該第一金屬柵格部分包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管且使光偏離第二 光電二極管的第一界面。例如，第一金屬柵格部分包括具有能夠反射光的反射性能的材料。 該圖像傳感器包括形成在介電層之內(nèi)的介電柵格，該介電層形成在金屬柵格之上。介電柵 格包括一個或多個電介質(zhì)部分，諸如被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管且使光偏離第二光 電二極管的第一介電柵格部分。通過這種方式消除了串?dāng)_，通過光電二極管對光的錯誤探 測而導(dǎo)致的其他問題。
[0056] 根據(jù)即時的公開內(nèi)容的一個方面，公開了一種圖像傳感器。該圖像傳感器包括形 成在襯底之上的光電二極管陣列。該圖像傳感器包括形成在光電二極管陣列之上的金屬 層。該金屬層包括被配置成將光導(dǎo)向光電二極管陣列的第一光電二極管的金屬柵格。例如， 金屬柵格包括具有能夠反射光的反射性能的材料。該圖像傳感器包括形成在介電層之內(nèi)以 及金屬柵格之上的介電柵格。該介電柵格被配置成將光導(dǎo)向光電二極管陣列的第一光電二 極管。
[0057] 根據(jù)即時的公開內(nèi)容的一個方面，提供了一種用于形成圖像傳感器的方法。該方 法包括在光電二極管陣列之上形成金屬柵格。該金屬柵格包括第一金屬柵格部分，該部分 包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管且使光偏離第二光電二極管的第一界面。在金屬柵 格之上形成介電層。將一個或多個溝槽形成在介電層中從而產(chǎn)生出介電柵格。該介電柵格 包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管和使光偏離第二光電二極管的第一介電柵格部分。
[0058] 盡管已經(jīng)用專業(yè)語言描述了結(jié)構(gòu)特征或方法行為，但應(yīng)該理解，所附權(quán)利要求的 主題不必局限于上述具體的特征或行為。反之，該具體的特征和行為被公開作為實施權(quán)利 要求的實例形式。
[0059] 在此提供了實施例的多個操作。所描述的一些或所有操作的順序并不意味著這些 操作必須根據(jù)該順序。理解了該說明的益處的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可選的順序。另 夕卜，將理解不是所有操作都必須出現(xiàn)在此處所提供的每個實施例中。將理解，例如，為了簡 單和易于理解的目的，雖然在一些實施例中利用彼此相關(guān)的具體尺寸，諸如，結(jié)構(gòu)尺寸或方 位示出在此所述的層、部件、元件等，但它們的實際尺寸基本上與在此所示出的并不相同。 另外，存在多種用于形成在此所述的層、部件、元件等的技術(shù)，諸如，蝕刻技術(shù)、注入技術(shù)、摻 雜技術(shù)、旋涂技術(shù)、溉射技術(shù)（諸如，磁控管或尚子束溉射）、生長技術(shù)（諸如，熱生長）或 沉積技術(shù)，諸如，化學(xué)汽相沉積（CVD)、物理汽相沉積（PVD)、等離子體增強的化學(xué)汽相沉積 (PECVD)或原子層沉積（ALD)。
[0060] 另外，除非另有說明，否則"第一"、"第二"或類似的均不旨在表示時域、地域、順序 等。反之，這種術(shù)語僅僅被用來作為部件、元件、術(shù)語等的標識、名稱等。例如，第一溝道和 第二溝道大體上相應(yīng)于溝道A和溝道B或兩個不同的或兩個相同溝道的或相同的溝道。
[0061] 而且，"示例性的"在此用來指出用作為實例、例子、說明等并不必是有益的。如在 該申請中所使用的那樣，"或"旨在表示包含性的"或"而不是排除性的"或"。另外，本申請 中所使用的"一個"大體上值得是"一個或多個"，除非另有說明或上下文中指出了單數(shù)形 式。同樣，A和B中的至少一個或類似的大體上指的是A或B或A和B兩者。另外，關(guān)于范 圍，"包括"、"具有" "有"、"帶有"或它們的變型均被用在了詳細的說明或權(quán)利要求中，這種 術(shù)語是包含性的，類似于"包括"。
[〇〇62] 盡管已經(jīng)根據(jù)一種或多種實施方式示出和詳細地描述了該公開內(nèi)容，但在閱讀和 理解該說明書和附圖的基礎(chǔ)上本領(lǐng)域的技術(shù)人員將實現(xiàn)多種等效變型和更改。該公開內(nèi)容 包括所有這種更改和變型并且僅僅受到下面的說明書范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種圖像傳感器，包括： 金屬柵格，形成在光電二極管陣列之上，所述金屬柵格包括第一金屬柵格部分，所述第 一金屬柵格部分包括被配置成將光導(dǎo)向第一光電二極管且使所述光偏離第二光電二極管 的第一界面；以及 介電柵格，形成在所述金屬柵格之上的介電層之內(nèi)，所述介電柵格包括第一介電柵格 部分，所述第一介電柵格部分被配置成將所述光導(dǎo)向所述第一光電二極管且使所述光偏離 所述第二光電二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，所述金屬柵格包括第二金屬柵格部分，所述第 二金屬柵格部分包括被配置成將所述光導(dǎo)向所述第一光電二極管且使所述光偏離第三光 電二極管的第二界面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，所述第一介電柵格部分被配置成使所述光偏離 第三光電二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器1，包括： 填充柵格，形成在所述介電柵格之上，所述填充柵格包括具有第二折射率的填充材料， 所述第二折射率不同于所述介電柵格的第一折射率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，所述第一介電柵格部分具有第一折射率，所述 第一折射率不同于與所述第一介電柵格部分相鄰形成的填充材料的第二折射率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，所述第二折射率大于所述第一折射率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，所述填充柵格不形成在所述介電層之上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，所述填充柵格的第一部分形成在所述介電層之 上。
9. 一種圖像傳感器，包括： 光電二極管陣列，形成在襯底之上； 金屬層，形成在所述光電二極管陣列之上，所述金屬層包括被配置成將光導(dǎo)向所述光 電二極管陣列中的第一光電二極管的金屬柵格； 介電層，形成在所述金屬層之上； 介電柵格，形成在所述介電層內(nèi)并且形成在所述金屬柵格之上，所述介電柵格被配置 成將所述光導(dǎo)向所述光電二極管陣列中的所述第一光電二極管。
10. -種用于形成圖像傳感器的方法，包括： 在光電二極管陣列之上形成金屬柵格，所述金屬柵格包括第一金屬柵格部分，所述第 一金屬柵格部分包括被配置成將光導(dǎo)向所述第一光電二極管且使所述光偏離第二光電二 極管的第一界面； 在所述金屬柵格之上形成介電層；以及 在所述介電層中形成一個或多個溝槽以形成介電柵格，所述介電柵格包括被配置成將 所述光導(dǎo)向所述第一光電二極管并使所述光偏離所述第二光電二極管的第一介電柵格部 分。
【文檔編號】H01L27/146GK104051474SQ201310241562
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】鄭允瑋, 簡榮亮, 趙志剛, 鄭志成, 陳信吉 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司