具有堆叠栅格结构的图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一个或多个图像传感器以及将光导向光电二极管的技术。一种具有堆叠栅格结构的图像传感器包括金属栅格，该金属栅给被配置成朝向相应的光电二极管引导光且使光偏离其他光电二极管中。该图像传感器还包括位于金属栅格之上的介电栅格和填充栅格用以将光导向相应的光电二极管且将其从其他光电二极管中导出，在此该填充栅格具有与介电栅格不同的折射率。通过这种方式消除了串扰以及由通过错误的光电二极管探测光而导致出现的其他问题。

【技术实现步骤摘要】
具有堆叠栅格结构的图像传感器
本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种具有堆叠栅格结构的图像传 感器。
技术介绍
使用图像传感器将聚焦在图像传感器上的光学图像转换成电信号。图像传感器包 括光探测元件（诸如，光电二极管）阵列，在此，光探测元件被配置成生成与射在光探测元 件上的光的强度相应的电信号。使用该电信号在监视器上播放相应的图像或提供关于光学 图像的信息。在一些实施例中，图像传感器是电荷耦合器件（CCD)，互补金属氧化物半导体 (CMOS)图像传感器其他类型的传感器。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种图像传 感器，包括：金属栅格，形成在光电二极管阵列之上，所述金属栅格包括第一金属栅格部分， 所述第一金属栅格部分包括被配置成将光导向第一光电二极管且使所述光偏离第二光电 二极管的第一界面；以及介电栅格，形成在所述金属栅格之上的介电层之内，所述介电栅格 包括第一介电栅格部分，所述第一介电栅格部分被配置成将所述光导向所述第一光电二极 管且使所述光偏离所述第二光电二极管。 在所述图像传感器中，所述金属栅格包括第二金属栅格部分，所述第二金属栅格 部分包括被配置成将所述光导向所述第一光电二极管且使所述光偏离第三光电二极管的 第二界面。 在所述图像传感器中，所述第一介电栅格部分被配置成使所述光偏离第三光电二 极管。 在所述图像传感器中，包括：填充栅格，形成在所述介电栅格之上，所述填充栅格 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电栅格的第一折射率。 在所述图像传感器中，所述第一介电栅格部分具有第一折射率，所述第一折射率 不同于与所述第一介电栅格部分相邻形成的填充材料的第二折射率。 在所述图像传感器中，所述第二折射率大于所述第一折射率。 在所述图像传感器中，所述填充栅格不形成在所述介电层之上。 在所述图像传感器中，所述填充栅格的第一部分形成在所述介电层之上。 在所述图像传感器中，所述介电栅格包括被配置成将所述光导向所述第二光电二 极管且使所述光偏离所述第一光电二极管的第二介电栅格部分。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种图像传感器，包括：光电二极管阵列，形成在 衬底之上；金属层，形成在所述光电二极管阵列之上，所述金属层包括被配置成将光导向所 述光电二极管阵列中的第一光电二极管的金属栅格；介电层，形成在所述金属层之上；介 电栅格，形成在所述介电层内并且形成在所述金属栅格之上，所述介电栅格被配置成将所 述光导向所述光电二极管阵列中的所述第一光电二极管。 在所述图像传感器中，包括：缓冲层，形成在所述介电层和所述光电二极管阵列之 间。 在所述图像传感器中，包括：抗反射涂层，形成在所述介电层和所述光电二极管阵 列之间。 在所述图像传感器中，包括：一个或多个透镜结构，第一透镜结构被配置成基于通 过第一金属栅格部分和第一介电栅格部分引导将被所述第一光电二极管检测到的第一光 而使所述第一光通过。 在所述图像传感器中，所述金属层包括金属结构，所述金属结构包括被配置成阻 挡所述光进入到校准区域的界面。 在所述图像传感器中，所述第一介电栅格部分具有第一折射率，所述第一折射率 不同于与所述第一介电栅格部分相邻形成的填充材料的第二折射率。 在所述图像传感器中，所述第二折射率大于所述第一折射率。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于形成图像传感器的方法，包括：在光电二 极管阵列之上形成金属栅格，所述金属栅格包括第一金属栅格部分，所述第一金属栅格部 分包括被配置成将光导向所述第一光电二极管且使所述光偏离第二光电二极管的第一界 面；在所述金属栅格之上形成介电层；以及在所述介电层中形成一个或多个沟槽以形成介 电栅格，所述介电栅格包括被配置成将所述光导向所述第一光电二极管并使所述光偏离所 述第二光电二极管的第一介电栅格部分。 在所述方法中，形成所述金属栅格包括：使用具有反射光的反射性能的材料来形 成所述金属栅格。 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电栅格之上形成 填充栅格，所述第二折射率不同于所述介电栅格的第一折射率。 在所述方法中，所述第二折射率大于所述第一折射率。 【附图说明】 图1是示出了根据一些实施例形成图像传感器的方法的流程图； 图2是根据一些实施例的图像传感器的光电二极管阵列的视图； 图3是根据一些实施例的图像传感器的抗反射层的视图； 图4是根据一些实施例的图像传感器的阻挡层的视图； 图5是根据一些实施例的图像传感器的金属栅格的视图；、 图6是根据一些实施例的图像传感器的介电层的视图； 图7是根据一些实施例的形成在图像传感器的介电层内的用于形成介电栅格的 一个或多个沟槽的视图； 图8A是根据一些实施例的图像传感器的填充栅格的视图； 图8B是根据一些实施例的图像传感器的填充栅格的视图； 图8C是根据一些实施例的图像传感器的校准区域的视图； 图9是根据一些实施例的图像传感器的一个或多个透镜结构的视图； 图10是根据一些实施例的将光反射远离光电二极管的金属栅格的视图； 图11是根据一些实施例的将光导向光电二极管的介电栅格和金属栅格的视图； 图12是根据一些实施例的将光导向光电二极管的金属栅格的视图。 【具体实施方式】 现在参考视图描述所保护的主题，其中，通篇类似的参考标号大体上用来表示类 似的元件。在下面的说明中，出于说明目的，众多具体细节被设定用于帮助理解所保护的主 题。然而，显然可以在没有这些具体细节的条件下实践所保护的主题。在其他示例中，以框 图形式示出了多种结构和器件，从而有助于描述所要求的主题。 在此提供了一种或多种图像传感器和一种或多种用于形成这种图像传感器的技 术。在一个实例中，图像传感器包括形成在衬底之上的光电二极管阵列。该光电二极管阵 列包括一个或多个光电二极管，诸如，图像传感器像素，被配置成积聚由光学图像的光（诸 如，从光子中）产生的能量。可以将光电二极管的电压读作为光学图像的输出。在一些实施 例中，光电二极管位于形成在衬底之上的一个或多个层或部件之下。由于光在到达光电二 极管之前穿过多个层或部件，所以光可能朝向不用于探测光的另一个光电二极管运动。因 此，可能通过其他光电二极管（诸如，相邻的或相邻接的光电二极管）来探测光，这可能导 致在错误地探测或以多个光电二极管探测其他的应通过特定的光电二极管进行探测的光 的情况下出现串扰。该串扰可能降低图像传感器的性能，增大噪声并且减少图像传感器所 产生的信号。在一些实施例中，对于具有1.2μπι或更小尺寸的光电二极管而言串扰可能导 致产生问题。因此，在此提供了减小串扰的堆叠栅格结构。该堆叠栅格结构包括被配置成 朝相应的光电二极管反射光线的金属栅格。在一些实施例中，金属栅格不限于金属材料，而 是可以由任意具有相对较高的反射性能的材料形成。堆叠栅格结构包括形成在金属栅格之 上的介电栅格。在一些实施例中，填充栅格形成在介电栅格之上。该填充栅格包括填充材 料，该填充材料的折射率大于介电栅格的折射率。在金属栅格部分之上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：金属栅格，形成在光电二极管阵列之上，所述金属栅格包括第一金属栅格部分，所述第一金属栅格部分包括被配置成将光导向第一光电二极管且使所述光偏离第二光电二极管的第一界面；以及介电栅格，形成在所述金属栅格之上的介电层之内，所述介电栅格包括第一介电栅格部分，所述第一介电栅格部分被配置成将所述光导向所述第一光电二极管且使所述光偏离所述第二光电二极管。

【技术特征摘要】
2013.03.13 US 13/799,0431. 一种图像传感器，包括： 金属栅格，形成在光电二极管阵列之上，所述金属栅格包括第一金属栅格部分，所述第 一金属栅格部分包括被配置成将光导向第一光电二极管且使所述光偏离第二光电二极管 的第一界面；以及 介电栅格，形成在所述金属栅格之上的介电层之内，所述介电栅格包括第一介电栅格 部分，所述第一介电栅格部分被配置成将所述光导向所述第一光电二极管且使所述光偏离 所述第二光电二极管。2. 根据权利要求1所述的图像传感器，所述金属栅格包括第二金属栅格部分，所述第 二金属栅格部分包括被配置成将所述光导向所述第一光电二极管且使所述光偏离第三光 电二极管的第二界面。3. 根据权利要求1所述的图像传感器，所述第一介电栅格部分被配置成使所述光偏离 第三光电二极管。4. 根据权利要求1所述的图像传感器1，包括： 填充栅格，形成在所述介电栅格之上，所述填充栅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电栅格的第一折射率。5. 根据权利要求1所述的图像传感器，所述第一介电栅格部分具有第一折射率，所述 第一折射率不同于与所述第一介电栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑允玮，简荣亮，赵志刚，郑志成，陈信吉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71