图像传感器的全埋入式滤色器阵列制造技术

本申请涉及图像传感器的全埋入式滤色器阵列。一种图像传感器包含衬底。光电二极管阵列安置在所述衬底中。多个间隔件布置成间隔件图案。所述多个间隔件中的至少一个间隔件具有18:1或更大的纵横比。缓冲层安置在所述衬底与所述间隔件图案之间。滤色器阵列安置在所述间隔件图案中。隔件图案中。隔件图案中。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器的全埋入式滤色器阵列
[0001]本申请为专利技术名称为“图像传感器及其制造方法”、申请号为202010805617.6、申请日为2020年8月12日的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术总体上涉及滤色器，并且更具体地涉及图像传感器的滤色器阵列。

技术介绍

[0003]彩色图像传感器包含滤色器阵列。滤色器阵列中的每一滤色器可以仅允许一种颜色的光穿过而到达传感器。滤色器阵列可以包含位于两个邻近滤色器之间的侧壁，其将每一滤色器与滤色器阵列的相邻滤色器隔离。然而，这些侧壁可能占据大量空间并且损害滤色器阵列占有密度。

技术实现思路

[0004]在一个方面中，本申请提供了一种图像传感器，其包括：衬底，其中光电二极管阵列安置在所述衬底中；多个间隔件，其布置成间隔件图案，其中所述多个间隔件中的至少一个间隔件具有至少18:1的纵横比；缓冲层，其安置在所述衬底与所述间隔件图案之间；以及滤色器阵列，其安置在所述间隔件图案中。
[0005]在另一个方面中，本申请进一步提供了一种图像传感器，其包括：衬底，其中光电二极管阵列安置在所述衬底中；多个间隔件，其布置成间隔件图案；缓冲层，其安置在所述间隔件图案与所述衬底之间；滤色器阵列，其安置在所述间隔件图案中；以及支撑材料图案，其界定栅格，所述支撑材料图案安置在所述间隔件图案与所述缓冲层之间。
附图说明
[0006]参考以下附图描述本专利技术的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另外说明，否则在各个视图中，相同的附图标记指代相同的部分。
[0007]图1A至1I展示了根据本专利技术教导的在形成滤色器阵列不同步骤处的全埋入式滤色器阵列的截面视图的实例。
[0008]图2A至2H展示了根据本专利技术教导的在形成滤色器阵列不同步骤处的全埋入式滤色器阵列的截面视图的实例。
[0009]图3A至3C展示了根据本专利技术教导的在形成滤色器阵列不同步骤处的全埋入式滤色器阵列的实例性自顶向下视图。
[0010]图4是说明根据本专利技术教导的制造全埋入式滤色器阵列装置的一个实例的工艺步骤的流程图。
[0011]图5是说明根据本专利技术教导的具有全埋入式滤色器阵列的成像系统的一个实例的示图。
[0012]在附图的若干视图中，对应的参考标号指示对应的组件。本领域技术人员将理解，
附图中的元件是为了简化和清楚而展示的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大，以帮助提高对本专利技术的各个实施例的理解。而且，在商业上可行的实施例中有用的或者必要的、普遍的但是很好理解的元件经常未被描绘，以便促进较少阻碍地查看本专利技术的这些各种实施例。
具体实施方式
[0013]本文公开了涉及滤色器阵列的实例以及使用牺牲替换层制造所述滤色器阵列的方法。在以下描述中，阐述了众多具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一或多个具体细节的情况下，或者利用其它方法、组件、材料等来实践本文描述的技术。在其它情形中，没有详细地示出或描述众所周知的的结构、材料或操作，以避免模糊某些方面。
[0014]在本说明书中，对“一个实例”或“一个实施例”的引用意味着结合所述实例描述的特定特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一个实例中。因此，出现在本说明书中的各个地方中的短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不一定都指相同的实例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一或多个实例中。
[0015]在本说明书中，使用了若干技术术语。除非在本文中具体定义或其使用的上下文另外清楚地表明，否则这些术语在它们所来自的领域中具有它们的普通含义。应当注意，在本文献中，元件名称和符号可以互换地使用(例如，Si与硅)；然而，二者具有相同的含义。
[0016]具有良好的光电二极管隔离的滤色器阵列使得安置在滤色器阵列下方的光电二极管更加精确。隔离滤色器阵列中的单个滤色器的侧壁允许滤色器阵列具有良好的光电二极管隔离。然而，通过标准光刻法形成的侧壁可能占据大量的空间并且损害滤色器阵列的占有密度。
[0017]图1A至1I展示了根据本专利技术教导的在形成滤色器阵列不同步骤处的全埋入式滤色器阵列的截面视图的实例。图1A展示了具有衬底110的图像传感器装置，其包含多个光电二极管115和缓冲层120，所述缓冲层120安置在衬底110上。衬底110可以是半导体材料，诸如硅衬底或掺杂有杂质的硅衬底，例如，p型掺杂硅衬底或n型掺杂硅衬底。光电二极管115可以形成在衬底110中。在一个实施例中，光电二极管115可以是通过注入和/或扩散n型杂质(例如，砷或磷)而形成的n型掺杂光电二极管，而衬底110可以是p型掺杂硅衬底。在另一实施例中，光电二极管115可以是通过注入和/或扩散p型杂质(例如，硼)而形成的p型掺杂光电二极管，而衬底110可以是n型掺杂硅衬底。缓冲层120可以是诸如二氧化硅的氧化物或对可见光谱中的光透明的另一材料。光电二极管115中的每一者可以响应于所接收的入射光而产生光感应电荷。
[0018]图1B展示了图1A的装置，其中牺牲材料层130形成在缓冲层120上。牺牲材料层130可以通过沉积化学气相沉积来形成。在一个实施例中，可以通过化学机械抛光(CMP)工艺使牺牲材料层130变平坦。牺牲材料可以是可用湿法刻蚀工艺去除的材料，包含但不限于碳基材料、氧化物材料、氮化物材料、硅基材料。牺牲材料可以是可通过干法刻蚀工艺图案化的材料。如图1B所展示，牺牲材料层130可以形成为厚度均匀的平坦层。牺牲材料层130应由当通过湿法刻蚀工艺去除时不会使得缓冲层120也基本上被去除的材料制成。例如，如果缓冲层120是二氧化硅，则牺牲材料层130也不应是二氧化硅。重申一下，缓冲层120和牺牲材料
层130可以由不同材料制成，其中牺牲材料对缓冲层120具有刻蚀选择性。换句话说，用于形成牺牲材料层130的材料可以选自具有与用于形成缓冲层120的材料不同的刻蚀速率的材料。在一个实施例中，牺牲材料层可以由氮化物材料制成，并且缓冲层120可以由二氧化硅制成。
[0019]图1C展示了图1B的装置，其中牺牲材料层130的部分经去除以形成牺牲材料图案135。如下文将更详细描述，牺牲材料图案135可以为“棋盘”图案。根据“棋盘”图案，牺牲材料图案135可以通过图案化和干刻蚀牺牲材料层130来形成。在实施例中，牺牲材料图案135可以形成牺牲材料块136。牺牲材料块136中的每一者可以具有矩形棱柱形状，使得牺牲材料块具有长度约相等的四个侧。如图1C所展示，牺牲材料块136在一个方向上间隔开约牺牲材料块136的侧中的一者的长度。在其它实施例中，牺牲材料块136可以具有长度不相等的4个侧。牺牲材料块的形状和大小可以取决于成像传感器装置的间隔件和滤色器的期望大小和形状。每一牺牲材料块136可以覆盖一个光电二极管115并且以各自的光电二极管115为中心。可替代地，每一牺牲材料块可以覆盖多个光电二极管115。可以基于间隔件的期望厚度或高度来配置牺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其包括：衬底，其中光电二极管阵列安置在所述衬底中；多个间隔件，其布置成间隔件图案，其中所述多个间隔件中的至少一个间隔件具有至少18:1的纵横比；缓冲层，其安置在所述衬底与所述间隔件图案之间；以及滤色器阵列，其安置在所述间隔件图案中。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述间隔件图案从所述缓冲层延伸得比所述滤色器阵列从所述缓冲层延伸得更远。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括支撑材料图案，所述支撑材料图案安置在所述间隔件图案与所述缓冲层之间。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个间隔件中的每一个的厚度小于或等于0.05μm。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述滤色器阵列中的所述滤色器中的每一个安置在由所述间隔件图案的栅格界定的多个开口中的相应一个中。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述多个间隔件经布置以形成具有开口的栅格，所述开口界定所述间隔件图案，其中所述多个间隔件中的每一个具有带第一倾斜的第一侧和带第二倾斜的第二侧，所述第二倾斜不同于所述第一倾斜。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个间隔件中的每一个由折射率低于包括在所述滤色器阵列中的每个滤色器的折射率的材料构成。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括支撑材料图案，所述支撑材料图案安置在所述缓冲层与所述间隔件图案之间，其中所述间隔件图案界定具有开口的栅格，且其中所述支撑材料图案经结构化以形成第二开口，第二开口中的每一个经定位以与通过所述间隔件图案形成的所述开口中的对应一个重叠。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中包括在所述滤色器阵列中的个别滤色器安置在所述栅格的所述开口内以及所述支撑材料图案的所述第二开口内，使得所述个别滤色器通过所述间隔件图案和所述支撑材料图案彼此分隔开。10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述间隔件图案和所述支撑材料图案的组合高度大于所述滤色器阵列的高度。11.根据权利要求8所述的图像传感器，其中包括在所述支撑材料图案中的且安置在所述第二开口中包括的两个相邻的第二开口之间的支撑材料的一部分具有第一宽度，所述第一宽度比包括在所述多个间隔件中的个别间隔件的第二宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，郑源伟，王勤，杨存宇，陈冠男，毛杜立，戴森，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：