[发明专利]具有应力膜的背侧照明图像传感器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器，且具体地但非排他地，涉及背侧照明(“BSI”)互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器归因于像素自身中的暗电流及像素间暗电流电平的变化而可能产生不准确的图像数据。暗电流添加至输出电压且使成像系统所提供的图片降级。因此，为了产生准确的图像数据，希望减少或消除暗电流。对于BSI CMOS图像传感器，暗电流可为特定问题。典型BSI CMOS图像传感器具有比前侧照明传感器的暗电流电平大100倍以上的暗电流电平。这可由制造工序生产BSI CMOS图像传感器的相对较薄的衬底层而造成。

BSI CMOS图像传感器的制造工序用诸如化学机械抛光(“CMP”)及化学蚀刻的技术来生产相对较薄(例如，小于4微米)的背侧硅层。所得背侧硅表面可遭受大量缺陷，这些缺陷可通过提供泄漏路径而使暗电流加剧，从而导致相对较高数目的热像素。该表面缺陷问题可通过P或N型掺杂剂至背侧表面中的离子注入来加以解决。背侧掺杂剂注入产生可促进光生电载流子远离背侧表面的移动的场。举例而言，对于N型光电二极管，光电效应产生电子作为电荷载流子。因此，P型掺杂剂可注入于背侧表面上以产生必要场以减少来自背侧表面的电子载流子贡献给光电二极管中。对于P型光电二极管，光电效应产生空穴作为电荷载流子。因此，N型掺杂剂可注入于背侧表面上以产生该必要场以减少来自背侧表面的空穴载流子贡献给光电二极管中。

附图简述

参看以下附图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中除非另有指明，否则贯穿各个视图，相同附图标记指代相同部分。

图1为具有掺杂剂注入以解决背侧表面的缺陷的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2A为根据实施例的在薄化外延层之前的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2B为根据实施例的在薄化外延层之后的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2C为根据实施例的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图，其展示应力膜在外延层的背侧表面上的沉积。

图2D为根据实施例的包括在外延层的背侧表面上的应力膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2E为根据实施例的展示应力膜的附加层在应力膜的第一层上的沉积的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2F为根据实施例的包括在外延层的背侧表面上的两个应力膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2G为根据实施例的展示应力膜的附加层在图像传感器的前侧上的沉积的背侧照明图像传感器的横截面图。

图2H为根据实施例的包括在外延层的背侧表面上的应力膜及在成像器的前侧上的应力膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图3A为根据实施例的具有N型光电二极管且进一步包括压缩膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图3B为根据实施例的具有P型光电二极管且进一步包括拉伸膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图4A为根据实施例的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图，其展示缓冲膜在外延层的背侧表面上的沉积。

图4B为根据实施例的包括在外延层的背侧表面上的缓冲膜的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图。

图4C为根据实施例的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图，其展示在缓冲膜上形成图案的光印刷工艺。

图4D为根据实施例的包括具有图案的缓冲膜的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图。

图4E为根据实施例的部分制造好的背侧照明图像传感器的横截面图，其展示应力膜在经图案化的缓冲膜上的沉积。

图4F为根据实施例的包括具有图案的应力膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图4G为根据实施例的包括具有替代图案的缓冲膜的部分制造好的图像传感器的横截面图。

图4H为根据实施例的包括具有替代图案的应力膜的背侧照明图像传感器的横截面图。

图5为说明根据本发明的实施例的背侧照明成像系统的框图。

图6为说明根据本发明的实施例的背侧照明成像系统内的两个4T像素的像素电路的电路图。

具体实施方式