[发明专利]用于串扰减少的像素阵列和高动态范围图像传感器阵列

说明书

本发明涉及高动态范围图像传感器的串扰减少。多色彩HDR图像传感器至少包含具有第一彩色滤光器的第一组合色彩像素以及具有不同于所述第一彩色滤光器的第二彩色滤光器的邻近第二组合色彩像素，其中每一组合色彩像素包含具有至少两个邻近光电二极管的至少两个子像素。在每一组合色彩像素内，存在用以将具有相同彩色滤光器的两个邻近子像素的两个邻近光电二极管隔离的介电深沟槽隔离d‑DTI结构以便防止电串扰。在具有不同彩色滤光器的两个邻近组合色彩像素之间，存在用以将具有不同彩色滤光器的两个邻近子像素的两个邻近光电二极管隔离的混合深沟槽隔离h‑DTI结构以便防止光学串扰及电串扰两者。每一组合色彩像素在所有侧上由所述混合深沟槽隔离h‑DTI结构围封。

技术领域

本发明一般来说涉及半导体图像传感器，且特定来说(但非排他性地)涉及高动态范围图像传感器中的像素隔离结构。

背景技术

图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医学、汽车及其它应用中。典型图像传感器操作如下。来自外部场景的图像光入射于图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分。包含在图像传感器中的每一光敏元件(例如，光电二极管)在吸收图像光后即刻产生图像电荷。所产生图像电荷的量与图像光的强度成比例。所产生图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。

图像传感器的装置架构因对较高分辨率、较低功率消耗、增大的动态范围等日益增长的需求而一直持续快速地发展。这些需求还促进了图像传感器到这些装置中的进一步小型化及集成。对于高动态范围图像传感器，通常使用组合像素来感测个别电磁辐射波长以便适应宽范围的照明情况。举例来说，在组合红色像素中，一个子像素可用于感测明亮的红色光条件，而另一子像素可用于感测低红色光条件。图像传感器的小型化可导致相邻光敏元件之间的减小的距离。当光敏元件之间的距离减小时，光敏元件之间的光学串扰及电串扰的可能性及量值可增加。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种像素阵列，所述像素阵列在半导体材料的第一侧与第二侧之间安置在所述半导体材料中，所述像素阵列包括：多个第一组合像素、第二组合像素、介电深沟槽隔离(d-DTI)结构及混合深沟槽隔离(h-DTI)结构；其中所述第一组合像素中的每一者包含经配置以接收第一波长的光的至少两个邻近第一光敏元件，其中所述两个邻近第一光敏元件通过所述d-DTI结构中的一者而分离；其中所述第二组合像素中的每一者包含经配置以接收第二波长的光的至少两个邻近第二光敏元件，其中所述两个邻近第二光敏元件通过所述d-DTI结构中的一者而分离；其中所述第一组合像素中的至少一者邻近于所述第二组合像素中的至少一者；其中所述h-DTI结构中的至少一者安置在所述第一组合像素与所述第二组合像素之间；且其中所述h-DTI结构中的至少一者包含金属区域。

在另一方面中，本发明涉及一种像素阵列制作方法，所述方法包括：提供具有第一侧及与所述第一侧相对的第二侧的半导体材料；蚀刻出至少两个第一沟槽结构及至少一个第二沟槽结构，其中所有沟槽均具有相同几何结构且从所述半导体材料的所述第一侧朝向所述第二侧延伸；扩宽所述第二沟槽结构以形成接近于所述半导体材料的所述第一侧的浅部分以及安置在所述浅部分与所述半导体材料的所述第二侧之间的深部分；将介电材料沉积在所述第二沟槽结构的所述深部分及所述浅部分内且也沉积在所述两个第一沟槽结构内；将金属沉积在所述第二沟槽结构的所述浅部分的区域内，使得所述浅部分内的所述介电材料安置在所述金属与所述半导体材料之间；将第一组合像素在所述半导体材料的所述第一侧与所述第二侧之间安置在所述半导体材料中，其中所述第一组合像素包含经配置以接收第一波长的光的至少两个邻近第一光敏元件，且其中所述第一沟槽结构中的一者安置在所述两个邻近第一光敏元件之间；将第二组合像素在所述半导体材料的所述第一侧与所述第二侧之间安置在所述半导体材料中，其中所述第二组合像素包含经配置以接收第二波长的光的至少两个邻近第二光敏元件，其中所述第一沟槽结构中的另一者安置在所述两个邻近第二光敏元件之间；且其中所述第一组合像素邻近于所述第二组合像素，且所述第二沟槽结构安置在所述第一组合像素与所述第二组合像素之间。