[发明专利]用于提高图像传感器的量子效率的嵌入反射屏

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体器件，更具体地，涉及图像传感器器件。

背景技术

半导体图像传感器被用于感测诸如光的辐射。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器被广泛用在各种应用中，诸如数码相机和移动电话相机设备。这件器件利用基板中的像素阵列，包括可以吸收朝向基板投射的辐射并将所感测到的辐射转换为电信号的光电二极管和晶体管。更高分辨率和更低功耗的要求进一步鼓励对这些图像传感器的小型化和集成。这在以下公开所引起的文本内。

发明内容

为了解决以上一个或多个问题，本发明提供了使用背面照度的图像传感器器件和创建用于图像传感器器件的反射屏的方法。

根据本发明的实施例，该使用背面照度的图像传感器器件，嵌入有反射屏以增加量子效率，其包括：光电二极管，设置在基板的前表面附近；以及反射屏，设置在光电二极管上方，其中，反射屏被嵌入直接沉积在光电二极管上方的介电层内，光电二极管适于接收来自基板的后表面的光，后表面和反射屏在光电二极管的相对侧，并且反射屏适于反射来自基板的后表面并穿过光电二极管的光子，以使其重新进入光电二极管。

反射屏具有在大约与大约之间的厚度。反射屏具有在大约0.5μm与大约2μm之间的宽度。反射屏的表面积大于、等于或小于光电二极管的表面积。

反射屏面向光电二极管的表面是平坦或凹形中的至少一种。反射屏的表面是凹形的并且适于引导光朝向光电二极管。反射屏由两个或多个片制成，在两个或多个片之间具有间隔，其中，间隔保持尽量小以防止光从两个或多个片之间通过。反射屏的顶面具有从以下组中选出的形状，该组由矩形、方形、圆形、以及多个矩形组成，其中多个矩形之间具有间隔。

反射屏由选自由钨(W)、铝(Al)、以及铜(Cu)、锌(Zn)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、锡(Sn)、钴(Co)、镍(Ni)及其合金所组成的组中的金属制成。

图像传感器器件包括一个或多个晶体管，并且反射屏位于光电二极管上方大于一个或多个晶体管的高度的距离。

根据本发明的实施例，该使用背面照度的图像传感器器件，嵌入有反射屏以增加量子效率，其包括：光电二极管，设置在基板的前表面附近；以及反射屏，直接设置在光电二极管上方，其中反射屏被嵌入直接沉积在光电二极管上方的介电层内，反射屏具有面向光电二极管的凹面，光电二极管适于接收来自基板的后表面的光，后表面和反射屏在光电二极管的相对侧，并且反射屏适于反射来自基板的后表面并穿过光电二极管的光子，以使其重新进入光电二极管。

根据本发明的实施例，该创建用于图像传感器器件的反射屏的方法，包括：提供基板，在基板上具有光电二极管；在基板上沉积第一介电层，其中，第一介电层与光电二极管接触；通过对第一介电层执行化学机械抛光(CMP)来去除基板的表面形貌；对基板进行图案化，以在CMP之后的第一介电层的表面上限定用于反射屏的区域，其中，为反射屏限定的区域直接在光电二极管上方；在对基板进行图案化之后，在基板上沉积一层具有高反射率的材料，其中，具有高反射率的材料填充第一介电层的表面上的区域；在沉积该层具有高反射率的材料之后，去除具有高反射率的多余材料，其中，反射屏形成并嵌入第一介电层；以及在基板上沉积第二介电材料，其中，第二介电材料覆盖反射屏。

该方法还包括：在光电二极管的附近形成到晶体管的接触插塞。

对基板进行图案化以在第一介电层的表面上限定一区域包括：对第一光刻胶进行图案化，蚀刻没有被图案化的第一光刻胶覆盖的第一介电层，以及在蚀刻第一介电层之后去除第一光刻胶的剩余部分。

具有高反射率的材料选自由钨(W)、铝(Al)、以及铜(Cu)、锌(Zn)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、锡(Sn)、钴(Co)、镍(Ni)及其合金所组成的组。

所沉积的该层具有高反射率的材料具有在大约与大约之间的厚度。

在第一介电层和该层具有高反射率的材料之间沉积粘着层，并且粘着层的厚度在大约与大约之间。第一介电层具有在大约与大约之间的厚度。

该方法还包括：在对第一光刻胶进行图案化之后，处理第一光刻胶，以使第一光刻胶变为圆拱形；在处理第一光刻胶之后，对第二光刻胶进行图案化，其中，对第二光刻胶进行图案化以覆盖没有被图案化的第一光刻胶覆盖的区域；以及在对第二光刻胶进行图案化之后，蚀刻基板，其中，在第一介电层中创建面向光电二极管的具有凹面的开口。