[发明专利]背面照光感测器

说明书

技术领域

本发明涉及图像感测器，尤其涉及互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)图像感测器(CMOS imagesensor，CIS)。

背景技术

CIS已经广泛的使用在许多不同的应用场合中，譬如说，如数码相机(digital camera)的应用。一般而言，CIS是用来感测投射到半导体基底上的入射光的光量。为了达到此目的，图像感测器采用排成阵列的多个像素(pixel)，或称为图像感测元件(image sensor elements)，来收集光能，并转化图像成为电子信号，而电子信号就可以有各样的应用。一个CIS像素可以具有光电感测器(photodetector)，如光电二极管(photodiode)、光电栅(photogate)感测器、光电晶体管(phototransistor)等，来收集光能。

有一种CIS称为背面照光(backside-illuminated，BSI)感测器，其使用位于感测器的基底的正面的像素，来感测由该基底的背面照射进来的入射光的光量。基底必须要相当的薄，如此，照射到该基底背面的入射光才能够有效地到达正面的像素。BSI感测器的好处是能提供较高的感测区比例(fill factor)以及比较低的破坏性干涉(destructive interference)。而且，要降低像素间彼此的干扰(crosstalk)的话，一个很薄的基底是必要的。然而，薄的基底却会降低图像感测器的量子效率(quantum efficiency)。量子效率代表着感测器转换光能成为信号的能力，会随着不同波长的光而有不同的反应。特别的是，BSI针对具有长波长的光的量子效率一般是比较差的。譬如说，对于红光的量子效率一般会少约20％-50％左右。

传统的CIS，不仅仅是BSI感测器，还有其它的缺点。譬如说，CIS还有噪声的问题，如kT/C噪声(以计算噪声量的公式来命名)。这样的噪声量同时也包含有可以被量测到的入射光的准确度。噪声量跟CIS所使用的光电感测器的类型有关。相较于光电二极管类型的CIS，光电栅(photogate)感测器类型的CIS可以有较低的噪声。但是，光电栅感测器类型的CIS却可能遭受到感测灵敏度降低的问题，因为入射光并没有完全被感测器所捕捉。

因此，BSI感测器的改进是有必要的。

发明内容

本发明实施例提供一种背面照光感测器。该背面照光感测器，包含有具有正面(front surface)以及背面(back surface)的半导体基底。多个像素形成于该半导体基底的正面。至少一个像素具有光电栅(photogate)结构。该光电栅结构具有栅极，且该栅极具有光反射层。

如上所述的背面照光感测器，其中，该光反射层设于该栅极上，即与该半导体基底相反的一边。

如上所述的背面照光感测器，其中，所述至少一个像素包含有N型光电感测器。

如上所述的背面照光感测器，其中，该光反射层包含有金属硅化物。

如上所述的背面照光感测器，其中，该光反射层包含有以下多种金属硅化物其中之一：硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钛、硅化钽、硅化铂、硅化铒、以及硅化钯。

如上所述的背面照光感测器，其中，该栅极为多晶硅/金属硅化物栅。

如上所述的背面照光感测器，其中，该栅极为金属栅。

如上所述的背面照光感测器，其中，该光反射层包含有以下金属其中之一：铜、钨、钛、钽、氮化钛、氮化钽、硅化镍、以及硅化钴。

如上所述的背面照光感测器，其中，该金属栅包含有金属层以及金属硅化物层。

如上所述的背面照光感测器，还包含有：传送晶体管、复位晶体管、源极跟随晶体管、以及选择晶体管。

如上所述的背面照光感测器，其中，该半导体基底的厚度约介于2微米到4微米之间。

本发明实施例也提供背面照光感测器的另一个实施例。该背面照光感测器的基底具有正面以及背面。该感测器也具有感测入射光的装置，用以感测入射于该基底的背面的光线。该感测器也具有反射光线的装置，用以反射光线，其包含有光反射层，形成于该基底的正面。

本发明实施例也提供了具有半导体基底的一种图像感测器。该半导体基底具有光电感测器，其包含有光反射层。该光反射层形成于该半导体基底的第一面。入射光照射于该半导体基底的第二面。该第一面与该第二面相反。该入射光被该光电感测器所检测。在实施例中，该光电感测器包含有光电子收集区域，耦接至栅极。

本发明可以增加感测器的敏感度。

附图说明

图1显示图像感测器装置。