[发明专利]用于近红外改进的单元深沟槽隔离结构

说明书

本申请涉及用于近红外改进的单元深沟槽隔离结构。像素单元包含光电二极管，所述光电二极管经安置在像素单元区域中且靠近半导体层的前侧，以响应于通过背侧引导到所述光电二极管的入射光而产生图像电荷。单元深沟槽隔离CDTI结构沿着所述入射光到所述光电二极管的光学路径且靠近所述背侧安置在所述像素单元区域中。所述CDTI结构包含从所述背侧朝向所述前侧延伸第一深度的中心部分。平面外部部分从所述中心部分横向向外延伸。所述平面外部部分进一步从所述背侧朝向所述前侧延伸第二深度。所述第一深度大于所述第二深度。由所述平面外部部分中的每一者形成的平面相交于与所述CDTI结构的所述中心部分的纵向中心线重合的线中。

技术领域

本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及具有近红外光灵敏度的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

背景技术

图像传感器已经变得无处不在，且现在广泛用于数码相机、蜂窝式电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用。随着图像传感器被集成到更广泛范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能度量等。

典型的图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射到图像传感器上而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光时产生图像电荷。由像素光生的图像电荷可测量为列位线上的模拟输出图像信号，所述信号依据入射图像光而变化。换句话说，所产生的图像电荷的量与图像光的强度成比例，所述图像电荷作为模拟图像信号从列位线读出并转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

图像质量及光灵敏度特别重要的两个应用领域是安全及汽车应用。对于这些应用，图像传感器芯片通常必须在可见光光谱中提供高质量的图像，及在光谱的红外(IR)及/或近红外(NIR)部分中具有改进的灵敏度。例如，IR或NIR传感器可用于在弱光及多雾的条件下提供改进的可见度及成像，以及帮助在较冷的环境中检测较暖的物体。

发明内容

根据本申请案的一方面，提供一种像素单元。所述像素单元包括：光电二极管，其经安置在半导体层的像素单元区域中且靠近所述半导体层的前侧，以响应于通过所述半导体层的背侧引导到所述光电二极管的入射光而产生图像电荷；及单元深沟槽隔离(CDTI)结构，其沿着所述入射光到所述光电二极管的光学路径且靠近所述半导体层的所述背侧安置在所述半导体层的所述像素单元区域中，其中所述CDTI结构包括：中心部分，其从所述半导体层的所述背侧朝向所述前侧延伸第一深度；及多个平面外部部分，其在所述半导体层中从所述中心部分横向向外延伸，其中所述多个平面外部部分进一步从所述半导体层的所述背侧朝向所述前侧延伸第二深度，其中所述第一深度大于所述第二深度，其中由所述多个平面外部部分形成的平面相交于与所述CDTI结构的所述中心部分的纵向中心线重合的线中。

根据本申请案的另一方面，提供一种成像系统。所述成像系统包括：像素阵列，其包含在半导体层中形成的像素单元阵列，其中所述像素单元阵列包含适于检测至少近红外(NIR)光的NIR像素单元，其中所述NIR像素单元中的每一者包括：光电二极管，其经安置在所述半导体层的像素单元区域中并靠近所述半导体层的前侧，以响应于通过所述半导体层的背侧引导到所述光电二极管的入射光而产生图像电荷；及单元深沟槽隔离(CDTI)结构，其沿着所述入射光到所述光电二极管的光学路径且靠近所述半导体层的所述背侧安置在所述半导体层的所述像素单元区域中，其中所述CDTI结构包括：中心部分，其从所述半导体层的所述背侧朝向所述前侧延伸第一深度；及多个平面外部部分，其在所述半导体层中从所述中心部分横向向外延伸，其中所述多个平面外部部分进一步从所述半导体层的所述背侧朝向所述前侧延伸第二深度，其中所述第一深度大于所述第二深度，其中由所述多个平面外部部分形成的平面相交于与所述CDTI结构的所述中心部分的纵向中心线重合的线中；控制电路，其经耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其经耦合到所述像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据。

附图说明