[发明专利]背侧光感测装置以及形成背侧光感测装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及背侧光感测装置及其形成方法，其与在2005年6月30日申请，编号为60/695,682的美国申请有关，在此提供作为先前技术的参考。

背景技术

影像传感器(image sensor)中的格状象素，例如感光二极管或光二极管、重置晶体管、源极追随晶体管、固定层(pinned layer)光二极管，以及/或转换晶体管，可用于记录光的亮度或强度。象素借由累积电荷以反应光线的变化，当光线越强时，电荷会累积越多。接着这些电荷可用于其它的电路使得色彩与亮度可用于适当的应用，例如数字相机。常见的格状象素种类包括电荷藕合组件(charge coupled device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(complimentary metal oxide semiconductor，CMOS)影像传感器。

基底背侧的光传感器用于感应投射到基底下表面上的光线量，而象素位于基底与光投射相对的另一侧，即基底的上表面，够薄的基底使得投射到基底背侧的光线可到达另一侧的象素。与前侧的光传感器相比，位于背侧的光传感器可提供高开口率(fill factor)并且可降低破坏性的干扰。

然而背侧光传感器面临的问题为被感应的放射线因为具有不同的波长，而会在基底中经历不同的有效吸收深度，例如蓝光会比红光经历更浅的有效吸收深度。因此需要一种改良的背侧光传感器以及/或相对应的基底以适用于不同波长的光线。

发明内容

本发明公开了改良的传感器装置以及其制造的方式。在本发明的一实施例中，背侧光传感器包括

半导体基底，具有上表面、下表面以及中间部分，所述下表面呈阶梯状；多个象素，形成于上述半导体基底的上述上表面，其中上述中间部分具有多个不同的吸收深度，上述吸收深度形成于上述半导体基底的上述下表面与上表面之间，所述多个吸收深度由蚀刻该半导体基底而形成一体结构，使得上述吸收深度等于上述半导体基底的厚度，并且每个上述吸收深度根据每个上述象素排列；以及多个彩色滤光片，形成于上述半导体基底的上述下表面，其中上述吸收深度位于上述象素与上述彩色滤光片之间。

在本发明的一些实施例中，多个象素可为形成CMOS影像传感器的一种类型。在本发明的另一些实施例中，多个象素可为形成CCD的一种类型。在本发明的另一些实施例中，多个象素可为形成被动式象素传感器的一种类型。

在本发明的另一些实施例中，背侧光传感器具有根据红、绿与蓝象素排列的红、绿与蓝色的彩色滤光片，以及位于彩色滤光片与象素之间的平坦层。背侧光传感器还包括位于彩色滤光片之上的显微透镜、配置于半导体基底上表面之上的介电层，以及位于半导体基底上的多个金属层。

在本发明的另一实施例中，公开了形成背侧光传感器的方法。此方法包括提供具有上表面与下表面的半导体基底，半导体基底的下表面呈阶梯状；在半导体基底的上表面形成第一、第二与第三象素。此方法还包括在半导体基底的下表面与上表面之间形成第一、第二与第三吸收深度，其中第一、第二与第三吸收深度为一体结构，所述第一、第二与第三吸收深度分别位于第一、第二与第三象素之下；于上述半导体基底的上述下表面形成一第一滤光片、一第二滤光片以及一第三滤光片，其中上述第一滤光片、上述第二滤光片以及上述第三滤光片分别位于上述第一厚度、上述第二厚度以及上述第三厚度之下。

在本发明的一些实施例中，此方法包括在彩色滤光片与象素之间形成平坦层。此方法还包括在半导体基底的上表面上提供介电层与多个金属层。

附图说明

图1为根据本发明的实施例显示具有多个象素的光传感器的上视图。

图2-图5为根据本发明的不同实施例显示具有多个背侧发光象素的光传感器的切面图。

图6显示具有相同背侧基底厚度的传感器的感光度与光波长的关系图。

图7显示具有不同背侧基底厚度的传感器的感光度与光波长的关系图。

其中附图标记说明如下：

50～背侧光传感器；

100、100R、100G、100B～前侧感光象素；

101～上表面；

102～中间部分；

103～下表面；

110～基底；

112、112R、112G、112B～掺杂区域；

120、122～金属层；

124～介电层；

114、114R、114G、114B～吸收深度；

130～平坦层；

150～光；

160～彩色滤光片层；

160R、160G、160B～彩色滤光片；