[发明专利]使用抗反射膜以降低光串扰的固态成像器和形成方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体成像装置，且明确地说，涉及一种基于半导体的成像装置，其具有用于降低像素间光串扰的结构。

背景技术

半导体成像装置包括电荷耦合装置(CCD)、光电二极管阵列、电荷注入装置和混合焦平面阵列。CCD通常用于图像获取且享有使得其成为依附技术的许多优点(尤其对于小尺寸成像应用来说)。CCD还能够实现具有小像素尺寸的大型号，且其采用低噪声电荷领域处理技术。

CCD技术中的固有限制已经促进关注可能用作低成本成像装置替代物的CMOS成像器。CMOS成像器优于CCD成像器的优点包括低电压操作和低功率消耗。而且，CMOS成像器可与集成的芯片上电子元件(控制逻辑和定时、图像处理和例如模拟-数字转换的信号调节)兼容。因为可使用标准CMOS处理技术，所以CMOS成像器与常规CCD成像器相比还享有较低的制造成本。

上文所论述的类型的CMOS成像器通常是已知的，如在以下文献中论述：举例来说，尼克松(Nixon)等人的“256×256CMOS有源像素传感器芯片上相机(256×256CMOSActive Pixel Sensor Camera-on-a-Chip)”(IEEE固态电路杂志(IEEE Journal of Solid-StateCircuits)，第31(12)卷，第2046到2050页，1996年)；和曼迪斯(Mendis)等人的“CMOS有源像素图像传感器(CMOS Active Pixel Image Sensors)”(IEEE电子装置学报(IEEE Transactions on Electron Devices)，第41(3)卷，第452到453页，1994年)，所述文献的全文以引用的方式并入。在以下专利中描述了CMOS成像电路、其处理步骤和成像电路的各种CMOS元件的功能的详细描述：举例来说，罗得斯(Rhodes)的第6,140,630号美国专利、罗得斯(Rhodes)的第6,376,868号美国专利、罗得斯(Rhodes)的第6,333,205号美国专利、罗得斯(Rhodes)的第6,326,652号美国专利、罗得斯(Rhodes)等人的第6,310,366号美国专利和罗得斯(Rhodes)的第6,204,524号美国专利，所述专利的全部揭示内容以引用的方式并入。

包括上文论述的CCD、CMOS和其它装置在内的固态成像器采用遭受光串扰的光学光子传感器装置。当预期照射某一像素的光被误导而改为照射相邻像素时会发生光串扰。所述误导通常起因于像素结构内的反射。

固态成像器通常在成像器集成电路的上层处使用普通(例如，铝)金属线来传导电功率和信号。然而，从光学性能的观点来看，铝会不利地显示非常高的光反射。

图1是成像器内的光反射和伴随串扰问题的简化示意性说明。图1展示成像器的具有两个邻近成像器像素1、2的一部分的横截面。虽然所展示的成像器是CMOS成像器，但图1同样表示在其它固态成像器中所发生的光串扰。像素1、2代表所述成像器中的组成像素阵列的多个像素。图1中简化展示的像素1、2的基本特征包括各自光电二极管光传感器3、4，其收集光子并将其转换为光电荷。传导金属线5、6、7位于成像器集成电路的上部部分中。设置在金属线5、6、7上方的额外层8包括(例如)绝缘层(SiO₂)和位于所述绝缘层上方的彩色滤光片阵列。各自微透镜9、10将传入光聚焦在光电二极管光传感器3、4上。

图1说明光子11、12去往像素1、2可能采取的路径。光子11(例如)通过层8中的彩色滤光片阵列而进入微透镜9(其被指定为红色像素)。然而，代替聚焦在光传感器3上，光子11由微透镜9折射并在上部金属化层(此处为金属层三)中从传导金属线5反射，使得光子11照射(例如)像素2(其已经被指定为绿色像素)的光传感器4。由于光子11照射光传感器4而并非光传感器3(即，串扰)，因此应当在光传感器3处聚积的电荷改为聚积在光传感器4处。因此，代替针对图像的那部分产生红色信号，所产生的信号为绿色，且所得光图像含有不准确性。