[发明专利]背照式图像传感器在审

专利信息
申请号: 202010884876.2 申请日: 2020-08-28
公开(公告)号: CN111785750A 公开(公告)日: 2020-10-16
发明(设计)人: 顾珍;田志;王奇伟;陈昊瑜 申请(专利权)人: 上海华力微电子有限公司
主分类号: H01L27/146 分类号: H01L27/146
代理公司: 上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237 代理人: 曹廷廷
地址: 201315*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 背照式 图像传感器
【说明书】:

发明提供了一种背照式图像传感器。所述背照式图像传感器中对应于像素区和光学黑体区,半导体基底中分别形成有多个第一沟槽隔离和多个第二沟槽隔离,第一沟槽隔离和第二沟槽隔离均从半导体基底的背面沿远离所述背面的方向延伸且具有相同的深度,而第一沟槽隔离的宽度小于所述第二沟槽隔离的宽度。第一沟槽隔离可以隔离照射到像素区的各像素的入射光,并有助于使入射光发生折射以增加入射光的光程,增加图像传感器的量子效率,而光学黑体区中,较宽的第二沟槽隔离可以有效阻挡来自像素区的散射光进入光学黑体区,有助于提高背照式图像传感器的成像质量和色阶覆盖范围。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域,特别涉及一种背照式图像传感器。

背景技术

背照式图像传感器通过向没有布线层的背面接收入射光,避免了金属线路和晶体管对入射光的阻碍,相比正照式图像传感器具有更高的宽容度,更快的数据吞吐率,以及更佳的低光照成像能力,已经成为图像传感器的主流。

图1为一种背照式图像传感器的平面示意图。如图1所示,现有的一种背照式图像传感器中,基底上设置有像素区101以及包围像素区101的光学黑体区(Optical black)102。像素区101的中心区域设置有阵列排布的功能像素,功能像素通过光电二极管进行光电转换,光学黑体区102的表面被遮光材料(即光学黑体)遮挡,光学黑体可以屏蔽入射光,可以看作传感器的参考像素,通过测量在参考像素中产生的参考电荷量并将参考电荷量与从像素区101的功能像素产生的感测电荷量进行比较,从感测电荷量与参考电荷量之间的差异来计算从像素区101输入的光信号,可以调节图像的输出。

随着汽车工业、物联网和监控设备的发展,背照式图像传感器的应用范围已逐步扩大,对背照式图像传感器的成像性能的要求也越来越高,例如,用于车载记录仪和监控设备的背照式图像传感器在暗光条件下(入射光主要为近红外光时)也需要获取更多的图像细节,具有较好的成像效果。

但是,研究发现,现有兼具近红外和可见光成像的图像传感器的成像质量和色阶覆盖范围仍然不够理想。

发明内容

为了提高图像传感器的成像质量,扩大色阶覆盖范围,本发明提供一种背照式图像传感器。

本发明提供的背照式图像传感器包括背面作为光入射面的半导体基底,在平行于背面的平面内,所述半导体基底上设置有像素区以及包围所述像素区的光学黑体区;对应于所述像素区,所述半导体基底中形成有多个第一沟槽隔离,对应于所述光学黑体区,所述半导体基底中形成有多个第二沟槽隔离,所述第一沟槽隔离和所述第二沟槽隔离均从所述背面沿远离所述背面的方向延伸且具有相同的深度,而所述第一沟槽隔离的宽度小于所述第二沟槽隔离的宽度。

可选的,所述第二沟槽隔离的宽度为所述第一沟槽隔离的宽度的3~6倍。

可选的,所述第一沟槽隔离和所述第二沟槽隔离的深度范围为1.4μm~2.0μm。

可选的,多个所述第一沟槽隔离等间距平行设置,多个所述第二沟槽隔离等间距平行设置,且所述第一沟槽隔离之间的间距与所述第二沟槽隔离之间的间距相等。

可选的,所述第一沟槽隔离和所述第二沟槽隔离包括填充材料,所述填充材料包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种。

可选的,在平行于背面的平面内,所述像素区包括有效像素区和位于所述光学黑体区与所述有效像素区之间的虚设像素区,其中,用于生成图像的有效像素对应于所述有效像素区设置;对应于所述有效像素区,所述半导体基底在任意两个相邻的第一沟槽隔离间设置有第三沟槽隔离,所述第三沟槽隔离从所述背面沿远离所述背面的方向延伸,所述第三沟槽隔离的深度小于所述第一沟槽隔离的深度。

可选的,对应于所述虚设像素区,所述半导体基底至多在部分相邻第一沟槽隔离间设置有所述第三沟槽隔离。

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