具有溝槽式填料柵格的圖像傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】除了其他方面，本發(fā)明提供了一種或多種圖像傳感器以及用于形成這樣的圖像傳感器的方法。圖像傳感器包括被配置以檢測(cè)光的光電二極管陣列。填充柵格形成在光電二極管陣列上方，諸如介電柵格上方。填充柵格包括一個(gè)或多個(gè)填充結(jié)構(gòu)，諸如提供到達(dá)第一光電二極管的光傳播路徑的第一填充結(jié)構(gòu)，該光傳播路徑主要經(jīng)過(guò)第一填充結(jié)構(gòu)。這樣，減輕了第一光電二極管檢測(cè)之前沿光傳播路徑的光的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。圖像傳感器包括將光引導(dǎo)向?qū)?yīng)的光電二極管的反射層。例如，第一反射層部分將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且遠(yuǎn)離第二光電二極管。這樣，減輕了通過(guò)不適當(dāng)?shù)墓怆姸O管檢測(cè)光產(chǎn)生的串?dāng)_。本發(fā)明還公開(kāi)了具有溝槽式填料柵格的圖像傳感器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有溝槽式填料柵格的圖像傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種具有溝槽式填料柵格的圖像傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器用于將聚焦在圖像傳感器上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。圖像傳感器包括光檢測(cè)元件(諸如光電二極管)的陣列，其中光檢測(cè)元件被配置為產(chǎn)生與接觸到光檢測(cè)元件的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。利用電信號(hào)在監(jiān)視器上顯示相應(yīng)的圖像或者提供關(guān)于光學(xué)圖像的信息。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器是電荷耦合器件(CXD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(⑶OS)圖像傳感器件或者其他類(lèi)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(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像傳感器，包括:
[0004]光電二極管陣列，形成在襯底上方；
[0005]介電柵格，形成在所述光電二極管陣列上方；以及
[0006]填充柵格，形成在所述介電柵格之間，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
[0007]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:反射層，形成在所述介電柵格上方但并不覆蓋所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管。
[0008]在可選實(shí)施例中，所述反射層包括:第一反射部分，形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)的第一表面和所述介電柵格之間；以及，第二反射部分，形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)的與所述第一表面相對(duì)的第二表面和所述介電柵格之間。
[0009]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器包括:高k介電層，形成在所述填充柵格和所述介電柵格之間，并且形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)和所述第一光電二極管之間。
[0010]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:緩沖層，形成在所述高k介電層上方。
[0011]在可選實(shí)施例中，所述第一填充結(jié)構(gòu)延伸到所述介電柵格的頂面之上。
[0012]在可選實(shí)施例中，所述第一填充結(jié)構(gòu)提供了到達(dá)所述第一光電二極管的光傳播路徑，所述光傳播路徑不包括所述介電柵格。
[0013]在可選實(shí)施例中，所述介電柵格并不位于所述第一填充結(jié)構(gòu)和所述第一光電二極管之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種圖像傳感器，包括:
[0015]光電二極管陣列，形成在襯底上方；
[0016]介電柵格，形成在所述光電二極管陣列上方；以及
[0017]反射層，形成在所述介電柵格上方但并不覆蓋所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管，所述反射層包括第一反射部分，所述第一反射部分被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使所述光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管。
[0018]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:填充柵格，形成在所述反射層上方，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
[0019]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:高k介電層，形成在所述反射層和所述介電柵格之間并且形成在所述填充柵格的第一填充結(jié)構(gòu)和所述光電二極管陣列的第一光電二極管之間。
[0020]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:緩沖層，形成在所述高k介電層上方。
[0021]在可選實(shí)施例中，所述圖像傳感器，包括:一個(gè)或多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)，形成在所述反射層和所述填充柵格上方。
[0022]在可選實(shí)施例中，所述填充柵格包括形成在對(duì)應(yīng)于所述介電柵格的底面或所述第一光電二極管的頂面中的至少一個(gè)的深度處的第一填充結(jié)構(gòu)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種用于形成圖像傳感器的方法，包括:
[0024]在包含在襯底內(nèi)的光電二極管陣列上方形成介電層；
[0025]在所述介電層中形成一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成介電柵格，所述一個(gè)或多個(gè)溝槽形成在所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管上方；
[0026]在所述一個(gè)或多個(gè)溝槽內(nèi)和所述介電柵格上方形成反射層，所述反射層包括第一反射部分，所述第一反射部分被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使所述光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管；以及
[0027]去除形成在所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管上方的反射層部分。
[0028]在可選實(shí)施例中，所述方法包括:在所述反射層上方形成填充柵格，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
[0029]在可選實(shí)施例中，形成所述填充柵格包括:形成所述第一填充結(jié)構(gòu)以提供到達(dá)所述第一光電二極管的光傳播路徑，所述光傳播路徑不包括所述介電柵格。
[0030]在可選實(shí)施例中，形成所述一個(gè)或多個(gè)溝槽包括:使第一溝槽形成到對(duì)應(yīng)于所述第一光電二極管的頂面的深度。
[0031]在可選實(shí)施例中，所述方法包括:在所述反射層和所述介電柵格之間形成高k介電層。
[0032]在可選實(shí)施例中，所述方法包括:在所述高k介電層上方形成緩沖層。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例示出的形成圖像傳感器的方法的流程圖；
[0034]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的光電二極管陣列；
[0035]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的介電層；
[0036]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例示出的形成在介電層中以形成圖像傳感器的介電柵格的一個(gè)或多個(gè)溝槽；
[0037]圖5A是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的高k介電層；
[0038]圖5B是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的阻擋層；
[0039]圖5C是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的反射層；
[0040]圖是根據(jù)一些實(shí)施例示出的去除圖像傳感器的反射層的一部分；
[0041]圖5E是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的填充柵格；
[0042]圖5F是根據(jù)根據(jù)一些實(shí)施例示出的檢測(cè)光的光電二極管陣列；
[0043]圖6A是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的反射層；
[0044]圖6B是根據(jù)一些實(shí)施例的去除圖像傳感器的反射層的一部分的示圖；
[0045]圖6C是根據(jù)一些實(shí)施例示出的圖像傳感器的填充柵格的示圖；
[0046]圖6D是根據(jù)一些實(shí)施例示出的檢測(cè)光的光電二極管陣列。

【具體實(shí)施方式】
[0047]現(xiàn)參考附圖描述本發(fā)明主題，其中說(shuō)明書(shū)中相似的參考編號(hào)通常用來(lái)指代相似的元件。在以下的描述中，為了說(shuō)明的目的，列出許多具體細(xì)節(jié)以理解本發(fā)明主題。然而，很明顯可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明主旨。在其他情況下，以框圖形式示出結(jié)構(gòu)和器件以便于描述本發(fā)明主旨。
[0048]本發(fā)明提供了一種或多種圖像傳感器以及用于形成這樣的圖像傳感器的一種或多種方法。在一個(gè)實(shí)例中，圖像傳感器包括形成在襯底上方的光電二極管陣列。光電二極管陣列包括一個(gè)或多個(gè)光電二極管(諸如圖像傳感器像素)，其被配置為積累由光(諸如來(lái)自光學(xué)圖像的光子)產(chǎn)生的能量。可以將光電二極管的電壓讀作光學(xué)圖像的輸出。在一些實(shí)施例中，光電二極管位于形成在襯底上方的一個(gè)或多個(gè)層或部件的下方。由于在到達(dá)光電二極管之前光沿著包括這樣的層或部件的光路前進(jìn)，所以在到達(dá)電光二極管之前光的信號(hào)強(qiáng)度可能衰減或者光可能朝不檢測(cè)光的另一光電二極管前進(jìn)。例如，光可以被相鄰的或鄰近的光電二極管檢測(cè)到，這能使得因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)墓怆姸O管或多個(gè)光電二極管檢測(cè)由特定光電二極管檢測(cè)的光而導(dǎo)致串?dāng)_。串?dāng)_可能降低圖像傳感器的性能、增加噪音以及減少圖像傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。
[0049]因此，本發(fā)明提供了包含形成在介電柵格上方的填充柵格的一種或多種圖像傳感器以及包括將光引導(dǎo)至特定光電二極管的反射層的一種或多種圖像傳感器。在一些實(shí)施例中，圖像傳感器包括形成在光電二極管陣列上方的介電層。一個(gè)或多個(gè)溝槽形成在介電層中以形成介電柵格。用填充材料填充該一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成填充柵格。填充柵格包括一個(gè)或多個(gè)填充結(jié)構(gòu)，諸如形成在第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)。第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在介電柵格的頂面和第一光電二極管的頂面之間，從而使得到達(dá)第一光電二極管的光傳播路徑不包括介電柵格。這樣，光傳播路徑主要包括第一填充結(jié)構(gòu)，這產(chǎn)生相對(duì)短的光傳播路徑以便減輕光信號(hào)衰減。在一些實(shí)施例中，反射層形成在填充柵格和介電柵格之間，以致反射層將光向光電二極管陣列的特定光電二極管引導(dǎo)，這減輕了不恰當(dāng)?shù)墓怆姸O管檢測(cè)光而產(chǎn)生的串?dāng)_。
[0050]圖1示出根據(jù)一些實(shí)施例形成圖像傳感器的方法100，并且圖2示出通過(guò)這樣的方法形成的一種或多種圖像傳感器。在襯底202(諸如硅襯底)上方形成光電二極管陣列210，如圖2的實(shí)例200所不。光電二極管陣列210包括一個(gè)或多個(gè)光電二極管,諸如第一光電二極管204、第二光電二極管206和第三光電二極管208。在步驟102中，在光電二級(jí)管陣列210上方形成介電層301，如圖3的實(shí)例300所示。形成介電層301以保護(hù)形成在介電層301下方的光電二極管陣列210、部件或?qū)?。介電?01允許光穿過(guò)，但是由于在到達(dá)光電二極管陣列210之前光穿過(guò)介電層301，因此光的信號(hào)強(qiáng)度可能衰減。在一些實(shí)施例中，介電層301包括介電材料，諸如氧化物、氧化硅(S1)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(S1N)或者其他的介電材料。在一些實(shí)施例中，使用化學(xué)汽相沉積(CVD)或者諸如濺射工藝的其他技術(shù)形成介電層301。在一個(gè)實(shí)例中，形成厚度為約10，000埃或更小的介電層301。
[0051]在步驟104中，在介電層301中形成一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成介電柵格302，如圖4的實(shí)例400所示。在一些實(shí)施例中，第一溝槽402形成在基本上位于第一光電二極管204上方的介電層301內(nèi)，第二溝槽404形成在基本上位于第二光電二極管206上方的介電層301內(nèi)，并且第三溝槽406形成在基本上位于第三光電二極管208上方的介電層301內(nèi)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)溝槽形成為具有與光電二極管陣列210的頂部對(duì)應(yīng)的深度，如虛線408所示。在一個(gè)實(shí)例中，使用蝕刻工藝、光刻工藝或者可以去除介電層301的部分的其他工藝來(lái)形成一個(gè)或多個(gè)溝槽。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)溝槽形成有傾斜邊緣，如圖4的實(shí)例400所示。在一些實(shí)施例中，根據(jù)蝕刻期間所使用的壓力或氣體濃度形成具有基本垂直邊緣的一個(gè)或多個(gè)溝槽。
[0052]在一些實(shí)施例中，在介電柵格302和光電二極管陣列210上方形成高k介電層502，如圖5A的實(shí)例500所示。高k介電層502減輕了開(kāi)啟或關(guān)閉圖像傳感器時(shí)的噪音。也就是說(shuō)，在光電二極管陣列210和光電二極管210上方形成的層之間可以形成一個(gè)或多個(gè)懸空鍵。例如，懸空鍵包括由CVD或其他工藝產(chǎn)生的電子或者其他微粒。高k介電層502可以與懸空鍵緊密配合從而使得電子或者其他微粒不產(chǎn)生噪音。在一些實(shí)施例中，通過(guò)濺射工藝、物理汽相沉積(PVD)、CVD或者其他工藝形成高k介電層502。在一些實(shí)施例中，高k介電層502包括具有k值為約20或以上的介電材料。在一些實(shí)施例中，形成厚度為約10nm的高k介電層502。
[0053]在一些實(shí)施例中，緩沖層512形成在介電層302和光電二極管陣列210上方，諸如位于高k介電層502上方，如圖5B的實(shí)例510所示。在后續(xù)的加工期間，諸如在用于去除可能阻擋到達(dá)光電二極管陣列210的光傳播路徑的材料(諸如圖中示出的反射層部分534)的蝕刻工藝期間，緩沖層512保護(hù)高k介電層502。在一些實(shí)施例中，使用CVD或者其他工藝形成緩沖層512。在一些實(shí)施例中，形成厚度為約10nm的緩沖層512。在一些實(shí)施例中，緩沖層512包括氧化物材料。
[0054]在步驟106中，在一個(gè)或多個(gè)溝槽(諸如圖4示出的第一溝槽402、第二溝槽404和第三溝槽406)內(nèi)形成反射層522，并且在介電柵格302上方形成反射層522。例如，在緩沖層512上方形成反射層522，如圖5C的實(shí)例520所示。反射層522包括具有相對(duì)高的反射率的材料，該材料能夠?qū)⒐饣旧弦龑?dǎo)(諸如反射)向光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)的光電二極管。例如，反射層522包括金屬，諸如鋁。在一些實(shí)施例中，通過(guò)濺射工藝、CVD、電鍍工藝或者其他工藝形成反射層522。在一些實(shí)施例中，反射層522具有相對(duì)均勻的厚度，諸如約2000埃的厚度。在一個(gè)實(shí)例中，反射層522具有第一反射部分522a，被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管204并且使光反射遠(yuǎn)離第二光電二極管206。在另一實(shí)例中，反射層522具有第二反射部分522b,被配置為將光引導(dǎo)向第三光電二極管208并且使光反射遠(yuǎn)離第二光電二極管206。這樣，反射層522具有被配置為將光引導(dǎo)(諸如反射或指引)至相應(yīng)的光電二極管的一個(gè)或多個(gè)反射部分。
[0055]步驟108中，去除形成在光電二極管陣列210的各個(gè)光電二極管上方的反射層部分534，如圖的實(shí)例530所示。這樣，在光電二極管210的對(duì)應(yīng)光電二極管上方并不形成反射層522，使得并不阻擋到達(dá)光電二極管陣列210的光傳播路徑。在一些實(shí)施例中，使用掩模覆蓋未被用于去除反射層部分534的蝕刻工藝532去除的反射層522的部分，諸如形成在介電柵格302的頂面和側(cè)壁上方的反射層522的部分。在一些實(shí)施例中，使用干蝕刻工藝去除反射層部分534。
[0056]在一些實(shí)施例中，在反射層522上方形成填充柵格548,如圖5E的實(shí)例540所不。在光電二極管陣列210的各個(gè)光電二極管上方形成填充柵格548。例如,第一填充結(jié)構(gòu)542基本上形成在第一光電二極管204上方，第二填充結(jié)構(gòu)544基本上形成在第二光電二極管206上方，并且第三填充結(jié)構(gòu)546基本上形成在第三光電二極管208上方。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在去除反射層部分534的區(qū)域中的緩沖層512上形成填充柵格548，如圖所示。類(lèi)似地，在沒(méi)有緩沖層512形成的實(shí)施例中，在高k介電層502上形成填充柵格548 ;在沒(méi)有高k介電層502形成的實(shí)施例中,在光電二極管上形成填充柵格548。在一些實(shí)施例中,在覆蓋光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)光電二極管的緩沖層512的頂面和位于介電柵格302上方的反射層522的頂面之間形成填充柵格548。因而在一個(gè)實(shí)施例中,填充柵格548稍微高于介電柵格302，從而填充柵格548的頂面比介電柵格302的頂面更遠(yuǎn)離襯底202的頂面。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以形成具有任何期望的高度或其他尺寸的填充柵格548。第一填充結(jié)構(gòu)542提供了到達(dá)第一光電二極管204的光傳播路徑。由于介電柵格302并不位于第一填充結(jié)構(gòu)542和第一光電二極管204之間,所以該光傳播路徑并不包括介電柵格302。這樣,光傳播路徑主要經(jīng)過(guò)第一填充結(jié)構(gòu)542，這可以減輕到達(dá)第一光電二極管204的光的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。在一些實(shí)施例中，通過(guò)旋涂工藝或其他工藝形成填充柵格548。在一些實(shí)施例中，填充結(jié)構(gòu)包括介電材料、有機(jī)材料、聚合物或者允許特定波長(zhǎng)的光穿過(guò)的濾色材料或者任何其他的填充材料。
[0057]在一些實(shí)施例中，至少一些不同的填充結(jié)構(gòu)被配置為允許不同顏色或不同波長(zhǎng)的光穿過(guò)。例如，第一填充結(jié)構(gòu)542被配置為允許紅光或波長(zhǎng)與紅光對(duì)應(yīng)的光穿過(guò)，但是基本上沒(méi)有其他顏色的光穿過(guò)；第二填充結(jié)構(gòu)544被配置為允許藍(lán)光或者波長(zhǎng)與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的光穿過(guò)，但是基本上沒(méi)有其他顏色的光穿過(guò)；第三填充結(jié)構(gòu)546被配置為允許綠光或者波長(zhǎng)與綠光對(duì)應(yīng)的光穿過(guò)，但是基本上沒(méi)有其他顏色的光穿過(guò)等。在一些實(shí)施例中，第一光電二極管204檢測(cè)紅光，第二光電二極管206檢測(cè)藍(lán)光，并且第三光電二極管208檢測(cè)綠光。在一些實(shí)施例中，其他光電二極管檢測(cè)其他顏色的光。在一些實(shí)施例中，諸如不同的填充結(jié)構(gòu)允許不同顏色的光穿過(guò)，多重工藝用于形成填充柵格542。例如，第一工藝用于形成第一填充結(jié)構(gòu)542，其中掩蔽存在或?qū)⑿纬傻诙畛浣Y(jié)構(gòu)544和第三填充結(jié)構(gòu)546的區(qū)域；第二工藝用于形成第二填充結(jié)構(gòu)544，其中掩蔽存在或?qū)⑿纬傻谝惶畛浣Y(jié)構(gòu)542和第三填充結(jié)構(gòu)546的區(qū)域；第三工藝用于形成第三填充結(jié)構(gòu)546,其中掩蔽存在或?qū)⑿纬傻谝惶畛浣Y(jié)構(gòu)542和第二填充結(jié)構(gòu)544的區(qū)域等。
[0058]在一些實(shí)施例中，在填充柵格548上方形成諸如微透鏡的一個(gè)或多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)，如圖5F的實(shí)例550所示。例如，第一透鏡結(jié)構(gòu)552基本上形成在第一填充結(jié)構(gòu)542上方，第二透鏡結(jié)構(gòu)554基本上形成在第二填充結(jié)構(gòu)544上方，并且第三透鏡結(jié)構(gòu)556基本上形成在第三填充結(jié)構(gòu)546上方。
[0059]在檢測(cè)光的實(shí)例中，光558穿過(guò)第二透鏡結(jié)構(gòu)554，如圖5F的實(shí)例550所示。光558穿過(guò)第二填充結(jié)構(gòu)544到達(dá)第二光電二極管206，并且由第二光電二極管206檢測(cè)光558。在一些實(shí)施例中，在到達(dá)第二光電二極管206之前，光558穿過(guò)阻擋層512和高k介電層502。由于光558的光傳播路徑主要對(duì)應(yīng)于第二填充結(jié)構(gòu)544而不是介電柵格302,所以相比于穿過(guò)其他層(諸如介電柵格302)的光傳播路徑，減輕了第二光電二極管206檢測(cè)之前光558的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。因而，第二光電二極管206可以檢測(cè)來(lái)自光558的相對(duì)強(qiáng)的信號(hào)，這改善了圖像傳感器的信噪比。
[0060]在檢測(cè)光的另一實(shí)例中，光560穿過(guò)第三透鏡結(jié)構(gòu)556，如圖5F的實(shí)例550所示。光560穿過(guò)第三填充結(jié)構(gòu)546并且遇到形成在阻擋層512和第三填充結(jié)構(gòu)546之間的反射部分522d的表面。由于反射部分522d相對(duì)于第三填充結(jié)構(gòu)546具有相對(duì)高的反射比，所以光560反射向第三光電二極管208并且遠(yuǎn)離第二光電二極管206。由于反射層部分522d將光560引導(dǎo)向第三光電二極管208并且遠(yuǎn)離第二光電二極管206,從而第二光電二極管206不會(huì)不恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)將由第三光電二極管208檢測(cè)的光560，所以減輕了光電二極管之間的串?dāng)_，由于減少了信號(hào)的錯(cuò)誤或損失因而改善了圖像傳感器的信噪比。由于光560的光傳播路徑主要對(duì)應(yīng)于第三填充結(jié)構(gòu)546而不是介電柵格302，所以相比于穿過(guò)其他層(諸如介電柵格302)的光傳播路徑,減輕了第三光電二極管208檢測(cè)之前光560的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。因而，第三光電二極管208可以檢測(cè)來(lái)自光560的相對(duì)強(qiáng)的信號(hào)，這可以改善圖像傳感器的信噪比。
[0061]在一些實(shí)施例中，圖像傳感器并不包括高k介電層502和/或阻擋層512，如圖6A的實(shí)例600所示。也就是說(shuō)，根據(jù)一些實(shí)施例，可以可選地形成或不形成高k介電層502和/或阻擋層512。在一個(gè)實(shí)例中，在介電層301內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成介電柵格302，如圖4的實(shí)例400所不。在介電柵格302上方和光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)光電二極管上方形成反射層522,如圖6A的實(shí)例600所不。在一些實(shí)施例中，去除形成在光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)光電二極管上方的反射層部分534，如圖6B的實(shí)例610所示。例如，實(shí)施蝕刻工藝612以去除反射層部分534。這樣,反射層522并未形成在光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)光電二極管上方，從而使得光可以到達(dá)這些光電二極管并且可以由這些光電二極管檢測(cè)光。
[0062]在一些實(shí)施例中，在光電二極管陣列210的對(duì)應(yīng)光電二極管上方形成填充柵格628，如圖6C的實(shí)例620所示。例如，第一填充結(jié)構(gòu)622基本上形成在第一光電二極管204上方，第二填充結(jié)構(gòu)624基本上形成在第二光電二極管206上方,并且第三填充結(jié)構(gòu)626基本上形成在第三光電二極管208上方。在一些實(shí)施例中，填充柵格628的對(duì)應(yīng)填充結(jié)構(gòu)基本上形成在對(duì)應(yīng)光電二極管的頂面和反射層522 (其是介電柵格302的部分)的頂面之間。例如，第一填充結(jié)構(gòu)622基本上形成在第一光電二極管204的頂面和位于介電柵格302上方的反射層522的頂面之間。第一填充結(jié)構(gòu)622提供了主要對(duì)應(yīng)于第一填充結(jié)構(gòu)622而不是介電柵格302的光傳播路徑。在一些實(shí)施例中，在填充柵格628上方形成一個(gè)或多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)，如圖6D的實(shí)例630所示。
[0063]在檢測(cè)光的一個(gè)實(shí)例中，光632穿過(guò)第二透鏡結(jié)構(gòu)554，如圖6D的實(shí)例630所示。光632穿過(guò)第二填充結(jié)構(gòu)624到達(dá)第二光電二極管206，并且通過(guò)第二光電二級(jí)管206檢測(cè)光632。由于光632的光傳播路徑主要對(duì)應(yīng)于第二填充結(jié)構(gòu)624而不是介電柵格302，所以相比于穿過(guò)其他層(諸如介電柵格302)的光傳播路徑，減輕了第二光電二極管206檢測(cè)之前光632的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。因而，第二光電二極管206可以檢測(cè)來(lái)自光632的相對(duì)強(qiáng)的信號(hào)，這可以改善圖像傳感器的信噪比。
[0064]在檢測(cè)光的另一實(shí)例中，光634穿過(guò)第三透鏡結(jié)構(gòu)556，如圖6D的實(shí)例630所示。光634穿過(guò)第三填充結(jié)構(gòu)626并且遇到形成在介電柵格302和第三填充結(jié)構(gòu)626之間的反射部分522d的表面。由于反射部分522d相對(duì)于第三填充結(jié)構(gòu)626具有相對(duì)高的反射比，所以光634朝第三光電二極管208反射并且遠(yuǎn)離第二光電二極管206。由于反射部分522d將光634引導(dǎo)向第三光電二極管208并且遠(yuǎn)離第二光電二極管206,從而第二光電二極管206沒(méi)有不適當(dāng)?shù)貦z測(cè)將由第三光電二極管208檢測(cè)的光634，所以減輕了光電二極管之間的串?dāng)_，并且由于減少了信號(hào)的錯(cuò)誤或損失，所以改善了圖像傳感器的信噪比。由于光634的光傳播路徑主要對(duì)應(yīng)于第三填充結(jié)構(gòu)626而不是介電柵格302，所以相比于穿過(guò)其他層(諸如介電柵格302)的光傳播路徑，減輕了第三光電二極管208檢測(cè)之前光634的信號(hào)強(qiáng)度的衰減。因而，第三光電二極管208可以檢測(cè)來(lái)自光634的相對(duì)強(qiáng)的信號(hào)，這可以改善圖像傳感器的信噪比。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種圖像傳感器。圖像傳感器包括形成在襯底上方的光電二極管陣列。圖像傳感器包括形成在光電二極管陣列上方的介電柵格。圖像傳感器包括形成在介電柵格上方的填充柵格。填充柵格包括一個(gè)或多個(gè)填充結(jié)構(gòu)，諸如形成在光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)。第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在介電柵格的頂面和第一光電二極管之間。第一填充柵格提供了到達(dá)第一光電二極管的光傳播路徑，該光傳播路徑主要對(duì)應(yīng)于第一填充結(jié)構(gòu)，而不是圖像傳感器的其他層或結(jié)構(gòu)。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種圖像傳感器。圖像傳感器包括形成在襯底上方的光電二極管陣列。圖像傳感器包括形成在光電二極管陣列上方的介電柵格。圖像傳感器包括形成在介電柵格上方但并不位于光電二極管陣列的對(duì)應(yīng)光電二極管上方的反射層。反射層包括被配置為將光引導(dǎo)向?qū)?yīng)的光電二極管的一個(gè)或多個(gè)反射部分。例如，反射層包括被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管的第一反射部分。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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上方形成介電柵格，所述光電二極管陣列被包含在襯底內(nèi)。在介電層中形成一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成介電柵格。在光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管上方形成一個(gè)或多個(gè)溝槽。在一個(gè)或多個(gè)溝槽內(nèi)和介電柵格上方形成反射層。反射層包括被配置為將光引導(dǎo)向?qū)?yīng)的光電二極管的一個(gè)或多個(gè)反射部分。例如，反射層包括被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管的第一反射部分。去除形成在光電二極管陣列的對(duì)應(yīng)光電二極管上方的反射層部分。這樣，填充柵格可以基本上形成在光電二極管陣列的對(duì)應(yīng)光電二極管上方，使得光可以穿過(guò)填充柵格到達(dá)對(duì)應(yīng)的光電二極管。
[0068]盡管用結(jié)構(gòu)特征和方法行為的特定語(yǔ)言描述了本發(fā)明主旨，但是應(yīng)該理解，所附權(quán)利要求的發(fā)明主旨不必限于以上所述的具體特征或行為。相反，作為實(shí)施該權(quán)利要求的實(shí)例形式公開(kāi)了以上描述的具體特征和行為。
[0069]本發(fā)明提供了實(shí)施例的各種操作。所描述的一些操作或全部操作的順序不應(yīng)該解釋為這些操作必須依賴(lài)該順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的益處的可選順序也是可以是。而且，應(yīng)該理解，并非所有的操作都必須出現(xiàn)在本文提供的每一實(shí)施例中。應(yīng)該理解，本文所描述的層、部件、元件等示出為彼此相對(duì)的具體尺寸，諸如結(jié)構(gòu)尺寸或方位，例如，在一些實(shí)施例中，為簡(jiǎn)潔和便于理解的目的，同一部件的實(shí)際尺寸與本文示出的基本不同。此外，存在用于形成本文提及的層、部件、元件等的各種方法，諸如蝕刻方法、注入方法、摻雜方法、旋涂方法、諸如磁控管濺射或離子束濺射的濺射方法、諸如熱生長(zhǎng)的生長(zhǎng)方法或者諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)或者原子層沉積的沉積方法。
[0070]而且，除非另有指明，“第一”、“第二”等并不旨在意指時(shí)間方面(temporalaspect)、空間方面、順序等。相反，這些術(shù)語(yǔ)僅用作部件、元件、物件等的標(biāo)識(shí)符、名稱(chēng)等。例如，第一溝道和第二溝道通常對(duì)應(yīng)于溝道A和溝道B或者兩個(gè)不同的或兩個(gè)相同的溝道或者同一溝道。
[0071]再者，“示例性的”在本文中用來(lái)指實(shí)例、舉例、說(shuō)明等，并不一定是優(yōu)選的。如同本申請(qǐng)中所使用的，“或”旨在指包括“或者”的情況而不是排除“或者”的情況。此外，除非特別說(shuō)明或者從上下文中毫無(wú)疑義地推出，本申請(qǐng)中所使用的“一”和“一個(gè)”通常解釋為“一個(gè)或多個(gè)”。另外，A和B等中的至少一個(gè)通常指A或B或者A和B。此外，就詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求中使用“包括”、“具有”、“有”、“帶有”或者它們的派生詞的意義上來(lái)說(shuō)，這樣的術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋在類(lèi)似于“包括”的方式中。
[0072]此外，盡管已經(jīng)就一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解說(shuō)明書(shū)和附圖的基礎(chǔ)上可以作出等同的替代和修改。本發(fā)明包括所有這樣的修改和替代，并且僅受以下權(quán)利要求的范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器,包括: 光電二極管陣列，形成在襯底上方； 介電柵格，形成在所述光電二極管陣列上方；以及 填充柵格，形成在所述介電柵格之間，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，包括: 反射層，形成在所述介電柵格上方但并不覆蓋所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，所述反射層包括: 第一反射部分，形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)的第一表面和所述介電柵格之間；以及 第二反射部分，形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)的與所述第一表面相對(duì)的第二表面和所述介電柵格之間。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的圖像傳感器，包括: 高k介電層，形成在所述填充柵格和所述介電柵格之間，并且形成在所述第一填充結(jié)構(gòu)和所述第一光電二極管之間。
5.—種圖像傳感器,包括: 光電二極管陣列，形成在襯底上方； 介電柵格，形成在所述光電二極管陣列上方；以及 反射層，形成在所述介電柵格上方但并不覆蓋所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管，所述反射層包括第一反射部分，所述第一反射部分被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使所述光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，包括: 填充柵格，形成在所述反射層上方，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
7.一種用于形成圖像傳感器的方法，包括: 在包含在襯底內(nèi)的光電二極管陣列上方形成介電層； 在所述介電層中形成一個(gè)或多個(gè)溝槽以形成介電柵格，所述一個(gè)或多個(gè)溝槽形成在所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管上方； 在所述一個(gè)或多個(gè)溝槽內(nèi)和所述介電柵格上方形成反射層，所述反射層包括第一反射部分，所述第一反射部分被配置為將光引導(dǎo)向第一光電二極管并且使所述光反射從而遠(yuǎn)離第二光電二極管；以及 去除形成在所述光電二極管陣列的各個(gè)光電二極管上方的反射層部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括: 在所述反射層上方形成填充柵格，所述填充柵格包括形成在所述光電二極管陣列的第一光電二極管上方的第一填充結(jié)構(gòu)，所述第一填充結(jié)構(gòu)基本上形成在所述介電柵格的頂面和所述第一光電二極管之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，形成所述填充柵格包括:形成所述第一填充結(jié)構(gòu)以提供到達(dá)所述第一光電二極管的光傳播路徑，所述光傳播路徑不包括所述介電柵格。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，形成所述一個(gè)或多個(gè)溝槽包括: 使第一溝槽形成到對(duì)應(yīng) 于所述第一光電二極管的頂面的深度。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104051476SQ201310351553
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】謝豐鍵, 黃仕強(qiáng), 簡(jiǎn)榮亮, 劉哲儒, 王駿穎, 鄭志成, 陳信吉 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司