[发明专利]背侧照明的图像传感器

说明书

本申请是申请号为200980151457.X(国际申请号：PCT/US2009/061488)、发明名称为“背侧照明的图像传感器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及图像传感器，更具体地，涉及背侧照明的图像传感器的被照明的背侧。

背景技术

通常，在互补金属氧化物半导体有源像素传感器(CMOS APS)(在下文称为CMOS图像传感器)中，光接收元件、数字控制块以及诸如模拟数字转换器的外围电路设置在芯片内的有限区域中。因此，每芯片面积的像素阵列的面积比限制在约40％。而且，由于像素尺寸大大减小以实现高质量图像，一个光接收元件可收集的光量减小且噪声增加，导致各种问题，诸如由噪声增加产生的图像损失。

发明内容

本发明的实施例涉及背侧照明的图像传感器，其中光照射基板(其为晶片)的背侧。

根据本发明的一个方面，提供一种背侧照明的图像传感器，包括：基板、设置在基板的背侧上的背侧钝化层、以及设置在背侧钝化层上的透明导电层。

根据本发明的另一个方面，提供一种背侧照明的图像传感器，包括：光接收元件，设置在第一基板中；层间绝缘层，设置在具有光接收元件的第一基板上；对准键，与光接收元件间隔开，并且穿过层间绝缘层和第一基板；多个互连层，以多层结构设置在层间绝缘层上，其中最下面的互连层的背侧连接到对准键；前侧钝化层，覆盖互连层；背侧钝化层，设置在第一基板的背侧上；透明导电层，设置在背侧钝化层上，并且连接到对准键；以及彩色滤光片和微透镜，设置在透明导电层上以面对光接收元件。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的背侧照明的图像传感器的截面视图。

图2A至2J是描述根据本发明实施例的背侧照明的图像传感器的制造方法的截面视图。

图3示出当负电压施加到透明导电层时的能带。

图4示出当背侧钝化层为氮化硅层时的能带。

具体实施方式

本发明的实施例涉及根据本发明实施例的背侧照明的图像传感器。

参考附图，示出的层和区域的厚度被夸大以利于说明。当第一层被称为在第二层“上”或在基板“上”时，意味着第一层直接形成在第二层上或基板上，或也可意味着第三层可存在于第一层与基板之间。此外，贯穿本发明的各种实施例的相同或相似的参考标号表示不同附图中相同或相似的元件。

图1示出根据本发明实施例的背侧照明的图像传感器的截面视图。

为了简便起见，图1中仅示出CMOS图像传感器的单元像素中的光敏二极管(photodiode)和驱动晶体管的栅极电极。

参考图1，根据本发明实施例的背侧照明的图像传感器包括第二半导体图案100-3A、设置在第二半导体图案100-3A背侧上的背侧钝化层125以及设置在背侧钝化层125上的透明导电层326。

第二半导体图案100-3A包括p型导电材料(以下，第一导电材料)。第二半导体图案100-3A被掺杂以p型杂质离子，诸如周期表中的第三族元素硼(B)。第二半导体图案100-3A可包括选自由硅(Si)层、锗(Ge)层、硅锗(SiGe)层、磷化镓(GaP)层、砷化镓(GaAs)层、碳化硅(SiC)层、碳化硅锗(SiGeC)层、砷化铟(InAs)层及其堆叠结构构成的组中的一层。优选地，第二半导体图案100-3A可包括Si层。第二半导体图案100-3A可以是体基板(bulk substrate)或绝缘体上硅(SOI)层中形成在埋入绝缘层之上的基板。而且，第二半导体图案100-3A可以是设置在SOI基板上的外延层。在此实施例中，基板是SOI基板，其形成在SOI基板中的埋入绝缘层之上。

背侧钝化层125用作减反射层。背侧钝化层125是形成在光学表面上的电介质涂层。减反射层在预定的范围内减小光学表面的光反射比(light reflection power)。通常，减小光反射比的操作原理是通过相消干涉去除从其它界面反射的光波。在最简单情况下，为垂直入射设计的减反射层包括具有单个四分之一波长层的材料。该材料的折射率接近于两个相邻介质的折射率的几何平均值。在此情况下，两个相同程度的反射产生在两个介质的界面上然后通过它们之间的相消干涉被去除。