[发明专利]具有深光反射沟槽的背照式图像传感器

说明书

本发明主张2008年2月8号申请的美国专利临时申请案第61/027,393号题为「具有深光反射沟槽的背照式图像传感器」的权利，其以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及成像电路，尤其涉及但不限于图像传感器。

背景技术

集成电路已被研发以减小用于实施电路系统的元件的尺寸。举例来说，集成电路利用越来越小的设计特征，其能减少用于实施该电路系统的面积，使得现在多种设计特征正好在可见光的波长以下。随着图像传感器及作为感测阵列的一部分的单独的像素的尺寸不断缩小，重要的是更有效地捕获照射该感测阵列的入射光。因此，更有效地捕获入射光有助于维持或改善由尺寸不断缩小的感测阵列所捕获的电子图像的品质。

发明内容

本文描述一种图像感测深光反射沟槽的实施例。在如下描述中提到多个具体细节以提供这种实施例的一透彻的理解。然而，本领域技术人员将了解此处描述的技术可被实践而不具有一个或更多个这种具体细节，或具有其他方法、元件、材料等。在其他情况下，熟知的结构、材料或操作未被详细显示或描述以避免混淆某些方面。

贯穿此说明书，对「一个实施例」或「一实施例」的引用意为一种结合该实施例而描述的特定特征、结构、或特性被包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在此说明的多个地方，用语「在一个实施例中」或「在一实施例中」的出现不必都涉及该相同的实施例。此外，在一个或更多个实施例中，这种特定的特征、结构或特性可以任何适当的方式组合。使用于此的术语「或」通常意为包含一种包含功能的意思，例如「及/或」。

总体而言，集成电路包括用于多种应用的电路。这种应用使用多种装置，例如逻辑装置、成像器(包含CMOS及CCD成像器)及存储器(例如DRAM以及基于NOR及NAND的闪存存储器装置)。这些装置通常利用晶体管以发挥多种功能，包含信号的切换及放大。

晶体管通常是通过执行于一硅基板上的光刻处理而形成于集成电路中。这种处理包含诸如将一光刻胶层施加至该基板、使用光(包含深紫外波长)将该光刻胶层曝光成一图案、通过蚀刻移除该光刻胶的曝光部分(或非曝光部分，仰赖于所使用的正光刻胶或负光刻胶)及例如通过沉积或注入附加材料而修改曝光结构的步骤以形成多种用于电子元件(包含晶体管)的结构。

术语「基板」包含使用基于硅、锗化硅、锗、砷化镓及类似物的半导体形成的基板。术语基板亦可涉及已被执行于该基板上以在该基板中形成区域及/或结的先前处理步骤。术语基板亦可包含多种技术，例如掺杂及未掺杂半导体、硅的外延层及形成于该基板上的其他半导体结构。

化学机械平坦化(CMP)可经执行以提供适于形成附加结构的被修改基板的表面。这种附加结构可通过执行诸如上述列出的处理步骤而被添加至该基板。

由于作为一感测阵列的一部分的单独的像素中的这种图像传感器的尺寸日益变小，多种设计尝试更有效地捕获照射该感测阵列的入射光。举例来说，像素的光感测元件(例如光电二极管)的面积通常是通过在各个像素上(或之下)配置一微透镜而被最大化，使得该入射光被更好地聚焦于该光感测元件上。光通过该微透镜的聚焦尝试捕获通常入射于该像素被该感光元件占据的区域之外的光(并因此消失及/或「泄露」至其他非目的像素)。

另一种可使用的方法是自该CMOS图像传感器(例如之下)的「背侧」收集光。使用该图像传感器的背侧允许光子被收集于一区域中，该区域相对而言未被许多通常用于形成典型的图像传感器的介电及金属层阻挡。一种背照式(BSI)图像传感器可通过使该图像传感器的硅基板变薄而制成，其可降低入射光在遇到该图像传感器的感测区域之前所穿越的硅的量。

然而，在使该图像传感器的基板变薄时，将遭遇在该像素的灵敏度及(与相邻像素的)串扰之间做出权衡。举例来说，当较少地薄化时(其导致较厚的剩余硅基板)，用于将光转换为电子-空穴对的光电二极管的较大的(体积)区域可被提供。当这种电子-空穴对被形成(在被提供的该较大区域中)相对远离该光电二极管空乏区时，被形成的这种电子-空穴对更易于被相邻的光电二极管捕获。由相邻光电二极管对形成的这种电子-空穴对的捕获是一种被称为电串扰的效应(其可导致彩色图像传感器中的彩色噪声)。因此，电串扰的机率随着该硅基板的厚度而增加，而灵敏度随着较薄的硅基板的使用而减小。