專利名稱：具有前側(cè)和背側(cè)光電檢測器的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于在數(shù)碼相機(jī)和其它類型的圖像俘獲裝置中使用的圖像傳感器，且更特定來說，涉及背照式圖像傳感器。仍更特定來說，本發(fā)明涉及具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的背照式圖像傳感器。
背景技術(shù)：
電子圖像傳感器通過使用將入射光轉(zhuǎn)換成電信號的光敏性光電檢測器來俘獲圖像。大體上將圖像傳感器分類為前照式圖像傳感器或背照式圖像傳感器。隨著圖像傳感器 工業(yè)轉(zhuǎn)向越來越小的像素設(shè)計以增加分辨率且降低成本，背光照明的益處變得越加清晰。在前照式圖像傳感器中，電控制線或電導(dǎo)體定位于圖像傳感器的光電檢測器與光接收側(cè)之間。此定位的結(jié)果為電導(dǎo)體阻擋了本應(yīng)由光電檢測器接收的光的部分，從而導(dǎo)致不良的量子效率(QE)性能(尤其對于小像素)。對于背照式圖像傳感器，電控制線或電導(dǎo)體與傳感器的光接收側(cè)相對地定位，且不會降低QE性能。背照式圖像傳感器因此解決小像素設(shè)計的QE性能挑戰(zhàn)。但小像素設(shè)計仍具有兩個其它性能問題。首先，小像素設(shè)計遭受低的光電檢測器(PD)電荷容量。這是因?yàn)橐浑A電荷容量(first order charge capacity)與光電檢測器的面積一起縮放。其次，制造背照式傳感器的過程由將裝置晶片結(jié)合到內(nèi)插晶片和接著薄化所述裝置晶片組成。此過程產(chǎn)生柵格失真(grid distortion)。這些柵格失真導(dǎo)致彩色濾光片陣列的未對準(zhǔn),從而增加像素間的色彩串?dāng)_的量。圖I (a)到圖I (d)說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于制造背照式傳感器的方法。圖I (a)到圖I (d)描繪標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶片100，其包括安置于襯底104上的外延層102。外延層102與襯底104 —起形成裝置晶片106?；蛘?，制造者可使用絕緣體上硅(SOI)晶片，這是因?yàn)閮?nèi)埋絕緣層提供對裝置晶片106的背面薄化的自然蝕刻終止。不管起始材料為何物，柵格失真為背面薄化工藝的問題。圖1(b)描繪成品裝置晶片106。通常，在外延層102中制造多個圖像傳感器108。圖1(c)說明在結(jié)合之前的內(nèi)插晶片112的定位。典型的內(nèi)插晶片由硅層114和粘附層116 (例如，CMP 二氧化硅層)組成。將所制造的裝置晶片106結(jié)合到內(nèi)插晶片112，且通過首先研磨、接著拋光且最終蝕刻最后的數(shù)十到數(shù)百微米的硅來移除襯底104和外延層102的一部分。圖I⑷說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的成品晶片118和背照式圖像傳感器108的分解圖。歸因于沉積工藝且歸因于導(dǎo)電互連件122，應(yīng)力聚集于絕緣層120中。粘附層116、124中還存在應(yīng)力。對裝置晶片106的薄化減小了外延層102的強(qiáng)度。圖2為歸因于薄化和外延層102的應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的夸示失真圖案。虛線200表示背照式圖像傳感器的無失真晶片圖，而實(shí)線202描繪最終的失真圖案。當(dāng)在背面經(jīng)薄化的圖像傳感器上制造彩色濾光片陣列126(參見圖1(d))時，失真圖案202為一難題。幾乎所有的光刻設(shè)備測量成品晶片118上的8到12個圖像傳感器108的對準(zhǔn)標(biāo)記位置，且接著執(zhí)行全局對準(zhǔn)。通過現(xiàn)代干涉儀測量技術(shù)，全局對準(zhǔn)提供在三百毫米(mm)內(nèi)超過10納米(nm)的對準(zhǔn)容限。換句話說，全局對準(zhǔn)優(yōu)于逐裸片對準(zhǔn)。而且，刮除光刻掩模且在逐裸片基礎(chǔ)上對準(zhǔn)所述掩模減緩了設(shè)備輸送，借此增加了成本。對于背面經(jīng)薄化的晶片，歸因于失真的成品晶片118位置的不確定量(還稱為上覆)通常為50nm到200nm。對于小像素，50mn到200nm的不確定量導(dǎo)致顯著的彩色濾光片陣列未對準(zhǔn)，從而引起顯著的色彩串?dāng)_。這些不確定量必須比得上所述上覆通常小于20nm的前照式傳感器。再次參看圖I (d)，現(xiàn)有技術(shù)背照式圖像傳感器說明柵格失真可如何引起像素之間的色彩串?dāng)_。雙向箭頭128表示在使用全局對準(zhǔn)來制造彩色濾光片陣列(CFA)時，前側(cè)光電檢測器130a、130b、130c相對于CFA的背側(cè)彩色濾光片元件132a、132b、132c的未對準(zhǔn)。在前側(cè)光電檢測器配置的情況下，柵格失真可導(dǎo)致光134從鄰近的未對準(zhǔn)濾光片元件(例如，132a)泄漏到目標(biāo)光電檢測器(例如,光電檢測器130b)中。

發(fā)明內(nèi)容
一種背照式圖像傳感器包括第一導(dǎo)電類型的傳感器層，所述傳感器層具有前側(cè)和與所述前側(cè)相對的背側(cè)。絕緣層安置于所述傳感器層的所述背側(cè)上方。電路層形成于所述傳感器層的所述前側(cè)鄰近處，使得所述傳感器層定位于所述電路層與所述絕緣層之間。第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上前側(cè)區(qū)形成于所述傳感器層的所述前側(cè)的至少一部分中。所述第二導(dǎo)電類型的背側(cè)區(qū)形成于所述傳感器層的所述背側(cè)中。所述第一導(dǎo)電類型的多個前側(cè)光電檢測器安置于所述傳感器層中，鄰近于所述前側(cè)。與所述前側(cè)光電檢測器分離的所述第一導(dǎo)電類型的多個相異的背側(cè)光電檢測器形成于所述傳感器層中，鄰近于所述背側(cè)且鄰接于所述第二導(dǎo)電類型的所述背側(cè)區(qū)的部分。一個或一個以上電壓端子可電連接到所述第二導(dǎo)電類型的所述前側(cè)區(qū)、所述背側(cè)區(qū)或所述前側(cè)區(qū)與所述背側(cè)區(qū)兩者，以用于將所述區(qū)偏置到相應(yīng)電壓。所述第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上連接區(qū)可形成于所述傳感器層的相應(yīng)部分中，位于所述第二導(dǎo)電類型的所述前側(cè)區(qū)與所述背側(cè)區(qū)之間，以用于將一個區(qū)電連接到另一區(qū)。每一前側(cè)光電檢測器可與相應(yīng)背側(cè)光電檢測器配對以形成光電檢測器對。在光電檢測器對的情況下，所述第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上連接區(qū)可安置于所述傳感器層的相應(yīng)部分中，位于每一光電檢測器對之間，以用于將所述光電檢測器對中的所述前側(cè)光電檢測器與所述背側(cè)光電檢測器電連接在一起。溢漏(overflow drain)可安置于所述傳感器層的一部分中，位于每一光電檢測器對之間。所述第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上隔離區(qū)可形成于所述傳感器層中且部分地環(huán)繞每一前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器。所述第一導(dǎo)電類型的一個或一個以上溝道區(qū)可安置于所述傳感器層中，位于所述第一隔離區(qū)之間，且鄰近于每一前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器。優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)提供一種具有增加的光電檢測器電荷容量和改進(jìn)的色彩串?dāng)_性能的圖像傳感器。


參看以下圖式更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。所述圖式的元件未必相對于彼此而按比例。圖I (a)到圖I (d)說明制造背照式圖像傳感器的簡化過程。圖2為歸因于圖I中所展示的薄化和外延層102的應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的夸示失真圖案；圖3為在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的圖像俘獲裝置的簡化方框圖；圖4為在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的圖3中所展示的圖像傳感器306的簡化方框圖； 圖5為說明圖4中所展示的像素400的第一示范性實(shí)施方案的示意圖；圖6為說明圖4中所展示的像素400的第二示范性實(shí)施方案的示意圖；圖7說明在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第一背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖；圖8為沿圖7中的線A-A^的靜電電位對距離的曲線；圖9描繪在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第二背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖；圖10為在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的用于制造圖9中所展示的圖像傳感器的一部分的方法的流程圖；圖11說明在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第三背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖；圖12為沿圖11中的線Bt和C-CT的靜電電位對距離的曲線；圖13描繪在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第四背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖；圖14說明在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第五背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖；以及圖15描繪在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第六背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式除非上下文清楚地另有指示，否則以下術(shù)語在整個說明書和權(quán)利要求書中采用本文中明確地關(guān)聯(lián)的含義。“一”和“所述”的含義包括復(fù)數(shù)引用，“在…中”的含義包括“在…中”和“在…上”。術(shù)語“連接”是指所連接項(xiàng)目之間的直接電連接，或經(jīng)由一個或一個以上被動或主動中間裝置的間接連接。術(shù)語“電路”是指單一組件，或連接在一起以提供所要功能的多個組件(主動或被動)。術(shù)語“信號”是指至少一個電流、電壓或數(shù)據(jù)信號。另外，參考正描述的圖式的定向來使用例如“在…上”、“在…上方”、“頂部”、“底部”等方向術(shù)語。因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施例的組件可定位在許多不同定向上，所以方向術(shù)語僅出于說明的目的而使用且決不為限制性的。當(dāng)結(jié)合圖像傳感器晶片或?qū)?yīng)圖像傳感器的層使用時，方向術(shù)語意欲被廣泛地解釋，且因此不應(yīng)被解譯成排除一個或一個以上介入層或其它介入圖像傳感器特征或元件的存在。因此，在本文中描述為形成于另一層上或形成于另一層上方的給定層可通過一個或一個以上額外層而與所述另一層分離。最后，術(shù)語“晶片”和“襯底”應(yīng)被理解為基于半導(dǎo)體的材料，包括(但不限于)硅、絕緣體上娃(SOI)技術(shù)、摻雜和未摻雜半導(dǎo)體、形成于半導(dǎo)體襯底上的外延層,和其它半導(dǎo)體襯底。參看各圖式，相同數(shù)字在所有視圖中指示相同部分。圖3為在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的圖像俘獲裝置的簡化方框圖。將圖像俘獲裝置300實(shí)施為圖3中的數(shù)碼相機(jī)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，數(shù)碼相機(jī)僅為可利用并入有本發(fā)明的圖像傳感器的圖像俘獲裝置的一個實(shí)例。其它類型的圖像俘獲裝置(例如，手機(jī)相機(jī)、掃描儀和數(shù)字視頻攝像機(jī))可與本發(fā)明一起使用。
在數(shù)碼相機(jī)300中，來自主場景的光302輸入到成像級304。成像級304可包括常規(guī)元件，例如透鏡、中性密度濾光片、光圈和快門。光302由成像級304聚焦以在圖像傳感器306上形成圖像。圖像傳感器306通過將入射光轉(zhuǎn)換成電信號來俘獲一個或一個以上圖像。數(shù)碼相機(jī)300進(jìn)一步包括處理器308、存儲器310、顯示器312和一個或一個以上額外輸入/輸出(I/O)元件314。雖然在圖3的實(shí)施例中展示為單獨(dú)元件，但成像級304可與圖像傳感器306集成，且有可能與數(shù)碼相機(jī)300的一個或一個以上額外元件集成，以形成緊湊的相機(jī)模塊?？蓪⑻幚砥?08實(shí)施為(例如)微處理器、中央處理單元(CPU)、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)或其它處理裝置，或多個此些裝置的組合。成像級304和圖像傳感器306的各種元件可受從處理器308所供應(yīng)的時序信號或其它信號控制。存儲器310可經(jīng)配置為任何類型的存儲器，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、快閃存儲器、基于磁盤的存儲器、可裝卸存儲器，或其它類型的存儲元件(以任何組合)。由圖像傳感器306俘獲的給定圖像可由處理器308存儲于存儲器310中且呈現(xiàn)于顯示器312上。顯示器312通常為主動式矩陣彩色液晶顯示器(LCD)，但可使用其它類型的顯示器。額外I/O元件314可包括(例如)各種屏幕上控制件、按鈕或其它用戶接口、網(wǎng)絡(luò)接口或存儲器卡接口。應(yīng)了解，圖3中所展示的數(shù)碼相機(jī)可包含所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的類型的額外或替代元件。本文中未具體展示或描述的元件可選自此項(xiàng)技術(shù)中已知的元件。如先前所述，本發(fā)明可實(shí)施于廣泛多種圖像俘獲裝置中。而且，本文中所描述的實(shí)施例的特定方面可至少部分地以由圖像俘獲裝置的一個或一個以上處理元件執(zhí)行的軟件形式實(shí)施。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可在給定本文中提供的教示的情況下以直接方式實(shí)施此軟件?，F(xiàn)在參看圖4，展示在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的圖3中所展示的圖像傳感器306的簡化方框圖。圖像傳感器306通常包括形成成像區(qū)域402的像素400的一陣列。圖像傳感器306進(jìn)一步包括列解碼器404、行解碼器406、數(shù)字邏輯408和模擬或數(shù)字輸出電路410。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，將圖像傳感器306實(shí)施為背照式互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。因此，將列解碼器404、行解碼器406、數(shù)字邏輯408和模擬或數(shù)字輸出電路410實(shí)施為電連接到成像區(qū)域402的標(biāo)準(zhǔn)CMOS電子電路。可至少部分地以軟件形式實(shí)施與對成像區(qū)域402的取樣與讀出以及對對應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的處理相關(guān)聯(lián)的功能性，所述軟件存儲于存儲器310中且由處理器308執(zhí)行(參見圖3)。取樣與讀出電路的部分可布置于圖像傳感器306外部，或(例如)與成像區(qū)域402 —體地形成于具有光電檢測器和成像區(qū)域的其它元件的共同集成電路上。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中實(shí)施其它外圍電路配置或架構(gòu)。圖5為說明圖4中所展示的像素400的第一示范性實(shí)施方案的示意圖。像素400為非共享像素，其包括光電檢測器502、轉(zhuǎn)移柵極504、電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506、復(fù)位晶體管508和放大器晶體管510，放大器晶體管510的源極連接到輸出線512。復(fù)位晶體管508和放大器晶體管510的漏極維持在電位Vdd處。復(fù)位晶體管508的源極和放大器晶體管510的柵極連接到電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，光電檢測器502經(jīng)配置為釘扎式光電二極管，電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506經(jīng)配置為浮動擴(kuò)散區(qū)，且放大器晶體管510經(jīng)配置為源極跟隨器晶體管。在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可用額外或不同的組件實(shí)施像素400。僅舉例來說， 在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光電檢測器502經(jīng)配置為非釘扎式光電檢測器。轉(zhuǎn)移柵極504用以將所收集的光生電荷從光電檢測器502轉(zhuǎn)移到電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506。電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506用以將所述光生電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號。放大器晶體管510緩沖存儲于電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506中的所述電壓信號，且放大所述電壓信號并將其發(fā)射到輸出線512。復(fù)位晶體管508用以將電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)506復(fù)位到已知電位，然后進(jìn)行讀出。輸出線512連接到讀出與圖像處理電路(圖中未展示)。如所展示，當(dāng)使用脈沖式電力供應(yīng)模式來讀出圖像時，圖5中的實(shí)施例不包括行選擇晶體管。雖然具有浮動擴(kuò)散區(qū)的像素可提供附加功能性和較好性能，但無浮動擴(kuò)散區(qū)的像素足夠用于許多應(yīng)用。圖6為說明圖4中所展示的像素400的第二示范性實(shí)施方案的示意圖。像素400為三晶體管像素,其包括光電檢測器502、復(fù)位晶體管508、放大器晶體管510和行選擇晶體管602。復(fù)位晶體管508和放大器晶體管510的漏極維持在電位Vdd處。復(fù)位晶體管508的源極和放大器晶體管510的柵極連接到光電檢測器502。列選擇晶體管602的漏極連接到放大器晶體管510的源極，且行選擇晶體管602的源極連接到輸出線512。直接使用復(fù)位晶體管508來復(fù)位光電檢測器502，且直接通過放大器晶體管510來對積分信號取樣。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖5和圖6中所展示的像素結(jié)構(gòu)。可在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中使用其它像素配置。僅舉例來說，可在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中使用在多個像素之間共享一個或一個以上組件的像素結(jié)構(gòu)。圖7說明在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第一背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。圖7中所展示的元件中的一些在本文中經(jīng)描述為具有特定的導(dǎo)電類型。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例不限于這些導(dǎo)電類型。舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可顛倒所有導(dǎo)電類型。圖7描繪可包括于圖像傳感器306中的三個示范性像素700的部分。圖像傳感器306包括用具有P型導(dǎo)電性的外延層形成的有效娃傳感器層702。傳感器層702包括前側(cè)704，和與所述前側(cè)704相對的背側(cè)706。絕緣層708安置于背側(cè)706上方且電路層710鄰近于前側(cè)704，以使得傳感器層702位于電路層710與絕緣層708之間。絕緣層708可由二氧化硅或其它合適的電介質(zhì)材料制造。電路層710包括導(dǎo)電互連件712、714、716(例如，柵極和連接器)，所述導(dǎo)電互連件形成用于圖像傳感器306的控制電路且將電路層710電連接到傳感器層702。每一像素700包括具有P型導(dǎo)電性的相應(yīng)前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f。前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f收集在傳感器層702內(nèi)從入射于傳感器層702的背側(cè)706上的光724而產(chǎn)生的電荷載流子。具有η型導(dǎo)電性的前側(cè)區(qū)726、728、730形成于傳感器層702的前側(cè)中。前側(cè)區(qū)726,728,730電連接到電壓端子732，以用于將前側(cè)區(qū)726、728、730偏置到特定電壓電平Vbias0在所說明的實(shí)施例中，η型前側(cè)區(qū)726經(jīng)配置為η型釘扎層，其環(huán)繞淺溝槽隔離(STI)溝槽734且給淺溝槽隔離(STI)溝槽734加襯；η型前側(cè)區(qū)728經(jīng)配置為η型釘扎層，其形成于每一光電檢測器718f、720f、722f上方；且11型前側(cè)區(qū)730經(jīng)配置為淺η阱，其環(huán)繞P型電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736。包括于所述實(shí)施例中但未展示于圖7中的其它η型區(qū)包括環(huán)繞復(fù)位和放大器(例如，源極跟隨器)晶體管的P+節(jié)點(diǎn)的淺η阱。雖然未展示于圖7的橫截面中，但環(huán)繞每一電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736的淺η阱730中的每一者通過其它η型 植入物(例如，η型釘扎層726、728)而連續(xù)地電連接在一起。除了前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f以外，每一像素還包括p型背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b。每一像素700因此包括相應(yīng)的前側(cè)P型光電檢測器與背側(cè)P型光電檢測器對(718f，718b)、(720f，720b)、(722f，722b)，以用于收集從入射于背側(cè)706上的光724產(chǎn)生的光生電荷載流子。圖8說明沿圖7中的線A-A'的靜電電位對距離的曲線。曲線800描繪在光電檢測器720f、720b為空(含有零個光生電荷載流子)時的靜電電位。在圖7中所展示的實(shí)施例中，在所述對光電檢測器720f、720b之間不存在阱或勢壘。通常，為了使光電檢測器對之間不具有阱和勢壘，背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b的植入劑量小于前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f的植入劑量。模擬發(fā)現(xiàn)與僅前側(cè)光電檢測器配置相比，針對光電檢測器對配置的光電檢測器電荷容量的典型增加在百分之二十五(25% )與百分之七十五(75% )之間。光電檢測器容量的增加取決于若干設(shè)計特征，包括(但不限于)像素700的大小和傳感器層702的厚度。轉(zhuǎn)移柵極738用以將所收集的光生電荷從前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f和背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736。在所說明的實(shí)施例中，電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736經(jīng)配置為P型浮動擴(kuò)散區(qū)。每一浮動擴(kuò)散區(qū)駐留于一淺η阱730 中。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，在電荷轉(zhuǎn)移期間，轉(zhuǎn)移柵極738上的電壓減小到零伏，且轉(zhuǎn)移柵極738下方的靜電溝道電位低于前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f的靜電溝道電位。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，當(dāng)不存在阱或勢壘來阻礙電荷轉(zhuǎn)移時，光生電荷從光電檢測器718f、718b、720f、720b、722f、722b到相應(yīng)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736的轉(zhuǎn)移沒有滯后，在電荷轉(zhuǎn)移期間，背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b的靜電電位大于前側(cè)光電檢測器718f.720f.722f的靜電電位，且前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f的靜電電位大于轉(zhuǎn)移柵極738下方的靜電溝道電位。鄰近于前側(cè)704的N型前側(cè)區(qū)726、728減少了歸因于傳感器層702與電路層710之間的界面處的懸空硅結(jié)合而產(chǎn)生的暗電流。同樣地，鄰近于背側(cè)706的η型背側(cè)區(qū)740減少了傳感器層702與絕緣層708之間的界面處的暗電流。與η型前側(cè)區(qū)726、728 —樣，η型背側(cè)區(qū)740可連接到電壓端子732。在圖7中所展示的實(shí)施例中，背側(cè)區(qū)740經(jīng)由η型連接區(qū)730、742、744而連接到電壓端子732。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電壓端子732定位于絕緣層708上且電連接到背側(cè)區(qū)740。N型連接區(qū)730、742、744將背側(cè)區(qū)740電連接到η型前側(cè)區(qū)726、728、730。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，施加到電壓端子732的電壓將背側(cè)區(qū)740與η型前側(cè)區(qū)726、728、730偏置到一電壓?，F(xiàn)在參看圖9，展示在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第二背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。具體來說，圖9說明圖7中所展示的三個像素700的部分在執(zhí)行結(jié)合和薄化程序(未展示內(nèi)插晶片)之后的橫截面。在薄化傳感器層702之后，通常使用若干種已知技術(shù)中的一種來執(zhí)行全局對準(zhǔn)。圖10為在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的用于制造圖9中所展示的圖像傳感器的一部分的方法的流程圖。示范性全局對準(zhǔn)技術(shù)使用紅外線(IR)對準(zhǔn)器使掩蓋層對準(zhǔn)于第一金屬層900中的一個或一個以上對準(zhǔn)標(biāo)記(圖10中的方框1000)。在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，所述一個或一個 以上對準(zhǔn)標(biāo)記形成于電路層710中的不同層中。另外，可使用多晶硅柵極層或溝槽隔離層來形成所述第一對準(zhǔn)標(biāo)記。僅舉例來說，將掩蓋層實(shí)施為光致抗蝕劑層，其掩蓋界定待形成于層中的圖案或開口的蝕刻。如本文中所使用，術(shù)語“對準(zhǔn)”定義為歸因于柵格失真而盡可能接近地使一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記對齊或大體上對齊于第一對準(zhǔn)標(biāo)記。接著將所述一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記902從背側(cè)蝕刻到絕緣層708和傳感器層702中(圖10中的方框1002)。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，蝕刻所述一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記(圖9中的902)提供背側(cè)光電檢測器植入物與CFA的較好對準(zhǔn)。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記902可形成于傳感器層中的外延層中或形成于金屬層中。在蝕刻了第二對準(zhǔn)標(biāo)記902之后，使掩蓋層對準(zhǔn)于所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記，且將η導(dǎo)電類型的一個或一個以上摻雜物植入到傳感器層702的背側(cè)中以形成背側(cè)區(qū)740。接著使一個或一個以上掩蓋層對準(zhǔn)于所述第二對準(zhǔn)標(biāo)記，且植入η導(dǎo)電類型的一個或一個以上摻雜物以形成背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b和一個或一個以上η型連接區(qū)744(圖10中的方框1004)。接著用激光退火來激活這些植入?yún)^(qū)域中的摻雜物(圖10中的方框1006)。任選地在晶片上沉積或旋轉(zhuǎn)涂覆薄的分隔層904。接著使用用于對準(zhǔn)的一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記902來制造CFA的光學(xué)組件(例如，濾光片元件906、908、910)(圖10中的方框1008)。如果需要，任選地在晶片上沉積或旋轉(zhuǎn)涂覆另一薄的分隔層912。接著制造微透鏡陣列914 (其為另一光學(xué)組件)且使其對準(zhǔn)于一個或一個以上第二對準(zhǔn)標(biāo)記902 (圖10中的方框1010) O在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可將光學(xué)組件實(shí)施為繞射光柵、偏光兀件、雙折射材料、液晶和光導(dǎo)管。使所述一個或一個以上背側(cè)連接區(qū)744、背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b、彩色濾光片元件906、908、910和微透鏡陣列914全局地對準(zhǔn)于同一組對準(zhǔn)標(biāo)記的一個益處在于這些元件之間的任何未對準(zhǔn)不受柵格失真影響?，F(xiàn)將使用圖9來說明如何將光生電荷載流子引導(dǎo)到正確的像素，進(jìn)而減少像素間色彩串?dāng)_。僅舉例來說，假定中心濾光片元件908透射以與藍(lán)色(藍(lán)光光子)相關(guān)聯(lián)的波長傳播的光。幾乎所有的藍(lán)光光子在背側(cè)706的表面附近產(chǎn)生電荷載流子。電荷載流子916表示這些光生電荷載流子中的一者。在圖9中所展示的實(shí)施例中，電荷載流子916為空穴(h)。如果不存在背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b，則電荷載流子916遷移到前側(cè)光電檢測器720f或前側(cè)光電檢測器722f中的概率幾乎相等。然而，在圖7和圖9中所展示的光電檢測器對配置的情況下，每一背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b與其相應(yīng)濾光片元件909、908、910對準(zhǔn)。因此，電荷載流子916漂移到背側(cè)光電檢測器720b的中心，且從那里被引導(dǎo)到正確的前側(cè)光電檢測器720f中?？傊?，使背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b對準(zhǔn)于濾光片元件906、908、910減少了由柵格失真引起的像素間串?dāng)_?，F(xiàn)在參看圖11，展示在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第三背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。在此實(shí)施例中，將η型前側(cè)區(qū)726,728,730偏置于一個電壓電位處，而將η型背側(cè)區(qū)740偏置于不同電壓電位處。經(jīng)由電壓端子732將鄰近于有效硅傳感器層1102的前側(cè)1100的η型前側(cè)區(qū)偏置到已知電壓電平VbiasA。N型背側(cè)區(qū)740經(jīng)由η型連接區(qū)1106、1108、1110而連接到另一電壓端子1104。經(jīng)由電壓端子1104將N型背側(cè)區(qū)740偏置到已知電壓電平VbiasB。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，電壓端子1104定位于成像陣列的邊緣(例如，圖4中所展示的像素400的陣列 的邊緣)處，且由來自傳感器層1102的背側(cè)1112的一個或一個以上觸點(diǎn)連接。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，額外接地觸點(diǎn)安置于電壓端子732、1104之間以消除加電期間的偏置問題。在傳感器層1102的前側(cè)1100與背側(cè)1112之間建立電壓差通過在背側(cè)1112與前側(cè)1110之間產(chǎn)生迫使光生電荷載流子進(jìn)入最近的光電檢測器中的電場而改進(jìn)了色彩串?dāng)_性能。此額外電場允許使用具有改進(jìn)的色彩串?dāng)_性能的較厚傳感器層1102。僅舉例來說，對于I. 4微米乘以I. 4微米的像素，色彩串?dāng)_性能在傳感器層1102厚度大于2微米的情況下通常變得不可接受。然而，對于背側(cè)1112與前側(cè)1100之間的I伏的差，對于6微米的傳感器層1102厚度來說，色彩串?dāng)_性能幾乎等同于2毫米厚度。較厚傳感器層1102通常具有較好的紅色且近IR響應(yīng)，其在許多圖像傳感器應(yīng)用(例如，保安和汽車)中是合意的。每一像素1114包括相應(yīng)的前側(cè)P型光電檢測器與背側(cè)P型光電檢測器對(718f，718b)、(720f，720b)、(722f，722b)，以用于收集從入射于背側(cè)1112上的光724產(chǎn)生的光生電荷載流子。轉(zhuǎn)移柵極738用以將所收集的光生電荷載流子從光電檢測器對(718f，718b)、(720f，720b)、(722f，722b)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736。依據(jù)每一像素1114的大小和傳感器層1102的厚度,第一導(dǎo)電類型(例如，P導(dǎo)電類型)的額外修整植入?yún)^(qū)1116可用以移除背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b與前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f之間的任何阱和勢壘。在圖12中說明修整植入?yún)^(qū)1116的益處。實(shí)線1200展示在無修整植入?yún)^(qū)1116的情況下沿圖11中的線B-B'的示范性靜電電位分布對距離(針對零光生載流子的情況)。存在勢壘1202，其阻止收集于背側(cè)光電檢測器區(qū)1204內(nèi)的電荷載流子移動到前側(cè)光電檢測器區(qū)1206且隨后進(jìn)入相應(yīng)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換區(qū)中。虛線1208展示在具有修整植入?yún)^(qū)1116的情況下的示范性靜電電位分布。移除所述勢壘，且光電檢測器對配置現(xiàn)在無滯后地操作。圖12說明“經(jīng)良好工程設(shè)計”的光電檢測器對的其它方面。背側(cè)1210的靜電電位高于前側(cè)1212的靜電電位。由于此電位或電壓差，對于一些像素設(shè)計，背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b的劑量可大于前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f的劑量，且仍沒有阱和勢壘。前側(cè)1212的靜電電位與背側(cè)1210的靜電電位相等的情況很少。增加光電檢測器植入劑量增加了光電檢測器電荷容量。因此，“經(jīng)良好工程設(shè)計”的光電檢測器無滯后(零阱和零勢壘)且最大化光電檢測器容量。虛線1214表示沿圖11中的線C-CT的示范性靜電電位分布對距離(針對零光生載流子的情況)。線1214上的最低點(diǎn)1216表示兩個光電檢測器對之間的最小靜電電位，且通常稱為“鞍點(diǎn)”。示范性鞍點(diǎn)位置在圖11中被識別為位置1118。在照明之后，單一光電檢測器對即刻填有光生電荷載流子。在某一時間點(diǎn)處，光電檢測器對達(dá)到飽和。當(dāng)過量的電荷溢出鞍點(diǎn)1216(參見圖11中的1118)時，過量的電荷暈染到鄰近的光電檢測器對中。像素間暈染(blooming)可導(dǎo)致眾多圖像假影(包括“雪球”)，其中一個有缺陷的光電檢測器產(chǎn)生多像素缺陷和“線性扭結(jié)”，其中低信號電平下的色彩保真度不同于高信號電平下的色彩保真度。
在光電檢測器對之間引入在靜電電位上低于鞍點(diǎn)1216的溢漏點(diǎn)減少了像素間暈染。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，每一像素結(jié)構(gòu)內(nèi)包括一側(cè)向溢漏。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，每一光電檢測器對(718f，718b)、(720f，720b)、(722f，722b)與其相應(yīng)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)736之間存在一自然溢漏。通常，此自然溢漏點(diǎn)(例如，圖11中的位置1120)在每一轉(zhuǎn)移柵極738下方駐留了幾十微米。如果恰當(dāng)?shù)夭倏v轉(zhuǎn)移柵極738附近的植入劑量，則所述自然溢漏點(diǎn)可低于鞍點(diǎn)1216(圖11中的1116)。如果自然溢漏(圖11中的1120)在靜電電位上不低于像素間鞍點(diǎn)1216，則可在讀出每一行像素之間將小電壓脈沖施加到所有轉(zhuǎn)移柵極738。此小電壓脈沖降低了自然溢漏(例如，圖11中的1120)處的靜電電位，且在暈染發(fā)生之前排出光電檢測器對內(nèi)的過量電荷?，F(xiàn)在參看圖13，展示在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第四背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。圖13中所描繪的結(jié)構(gòu)類似于圖12中的結(jié)構(gòu)，其中添加了一個或一個以上η型前側(cè)隔離區(qū)1300和η型背側(cè)隔離區(qū)1302。額外隔離區(qū)1300、1302形成于相鄰的光電檢測器之間，且使鞍點(diǎn)1216(圖12)的靜電電位升高并增加了像素間隔離。在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，在前側(cè)處理期間植入前側(cè)隔離區(qū)1300，且在背側(cè)處理期間植入背側(cè)隔離區(qū)1302。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，可使用圖10中所描繪的方法來形成圖13中所展示的圖像傳感器，其中方框1004包括所述一個或一個以上背側(cè)隔離區(qū)1302的形成。圖14說明在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第五背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。在圖14中所展示的實(shí)施例中，N型前側(cè)隔離區(qū)1400和P型溝道區(qū)1402環(huán)繞前側(cè)光電檢測器718f、720f、722f，而η型背側(cè)隔離區(qū)1404和P型背側(cè)溝道區(qū)1406環(huán)繞背側(cè)光電檢測器718b、720b、722b。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可形成η型隔離區(qū)1400、1404和ρ型溝道區(qū)1402、1406，以使得所述區(qū)部分地環(huán)繞每一光電檢測器。在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例中，可使用圖10中所描繪的方法來制造圖14中所展示的圖像傳感器，其中方框1004包括背側(cè)隔離區(qū)1404或背側(cè)溝道區(qū)1406的形成。N型前側(cè)隔離區(qū)1400和N型背側(cè)隔離區(qū)1404用于若干目的。首先，如同圖13中的隔離區(qū)1300、1302，前側(cè)隔離區(qū)1400和背側(cè)隔離區(qū)1404改進(jìn)光電檢測器之間的隔離。其次，隔離區(qū)1400、1404部分地環(huán)繞光電檢測器718f、718b、720f、720b、722f、722b，從而增加了光電檢測器的容量。另外，P型前側(cè)溝道區(qū)1402和P型背側(cè)溝道區(qū)1406移除了背側(cè)光電檢測器71813、72013、72213與前側(cè)光電檢測器718€、72(^、722€之間的阱和勢壘。在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，額外P型溝道區(qū)可形成于區(qū)1402、1406之間以減少或消除任何殘余阱和勢壘?，F(xiàn)在參看圖15，其展示在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的具有前側(cè)光電檢測器和背側(cè)光電檢測器的第六背照式圖像傳感器的一部分的橫截面圖。圖15描繪穿過三個η型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)像素1500的橫截面圖，η型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)像素1500具有通過使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝來制造的光電檢測器對結(jié)構(gòu)(傳感器層1502中的ρ外延層作為起始材料)。所述結(jié)構(gòu)類似于圖7中所展示的PMOS光電檢測器對結(jié)構(gòu)，其中ρ型植入物與η型植入物的導(dǎo)電性顛倒。然而，圖7與圖15之間存在若干顯 著差異。首先，對于NMOS光電檢測器對(1504f, 1504b)、(1506f, 1506b)、(1508f, 1508b)，用 n 型溝道區(qū) 1510 在每一光電檢測器對之間產(chǎn)生η型溝道，但在圖7中，ρ型傳感器層702產(chǎn)生連接ρ型光電檢測器對的溝道。其次，對于 NMOS 光電檢測器對(1504f，1504b)、(1506f，1506b)、(1508f，1508b)，P型傳感器層1502用于隔離且還用于將p型前側(cè)區(qū)1512、1514、1516電連接到ρ型背側(cè)區(qū)1518，但在圖7中，η型連接區(qū)742、744提供隔離和電連接。另外，圖15中所展示的示范性NMOS光電檢測器對結(jié)構(gòu)類似于圖7的示范性PMOS光電檢測器對結(jié)構(gòu)。鄰近于傳感器層1502的前側(cè)1520的ρ型前側(cè)區(qū)1512、1514、1516連接到電壓端子1522，電壓端子1522用于偏置ρ型前側(cè)區(qū)1512、1514、1516。淺ρ型前側(cè)區(qū)1516環(huán)繞η型電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)1524。轉(zhuǎn)移柵極1526控制電荷從光電檢測器對(1504f，1504b)、(1506f, 1506b)、(1508f, 1508b)到相應(yīng)電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)1524的轉(zhuǎn)移。ρ型背側(cè)區(qū)1518形成于傳感器層1502中，鄰近于背側(cè)1528，且減少暗電流。絕緣層1530鄰近于背側(cè)1528而定位，而電路層1532鄰近于前側(cè)1520。電路層1532包括導(dǎo)電互連件1534、1536、1538，例如形成用于圖像傳感器1540的控制電路的柵極和連接器?？墒褂脠D10中所說明的方法來制造圖15中所展示的實(shí)施例的一部分。用以形成背側(cè)光電檢測器1504b、1506b、1508b的一個或一個以上摻雜物的導(dǎo)電類型為η型，而用以形成背側(cè)區(qū)1518的一個或一個以上摻雜物的導(dǎo)電類型為ρ型。另外，用以形成一個或一個以上溝道區(qū)1510的一個或一個以上摻雜物的導(dǎo)電類型為η型。零件列表100 標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶片102 外延層104 襯底106 裝置晶片108 圖像傳感器112 內(nèi)插晶片114 硅層116 粘附層118 成品晶片120 絕緣層122 導(dǎo)電互連件
124粘附層126彩色濾光片陣列(CFA)128表示未對準(zhǔn)的雙向箭頭130a前側(cè)光電檢測器130b前側(cè)光電檢測器130c前側(cè)光電檢測器
132a彩色濾光片元件132b彩色濾光片元件132c彩色濾光片元件134光200表示無失真晶片圖的虛線202表示失真晶片圖案的實(shí)線300圖像俘獲裝置302光304成像級306圖像傳感器308處理器310存儲器312顯示器314其它 I/O400像素402成像區(qū)域404列解碼器406行解碼器408數(shù)字邏輯410模擬或數(shù)字輸出電路502光電檢測器504轉(zhuǎn)移柵極506電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)508復(fù)位晶體管510放大器晶體管512輸出線602行選擇晶體管700像素702傳感器層704傳感器層的前側(cè)706傳感器層的背側(cè)708絕緣層710電路層
712導(dǎo)電互連件714導(dǎo)電互連件716導(dǎo)電互連件718f前側(cè)光電檢測器718b背側(cè)光電檢測器720f前側(cè)光電檢測器720b背側(cè)光電檢測器722f前側(cè)光電檢測器 722b背側(cè)光電檢測器724光726前側(cè)區(qū)728前側(cè)區(qū)730前側(cè)區(qū)732電壓端子734淺溝槽隔離(STI)736電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)738轉(zhuǎn)移柵極740背側(cè)區(qū)742連接區(qū)744連接區(qū)800靜電電位的曲線900第一金屬層902對準(zhǔn)標(biāo)記904分隔層906彩色濾光片元件908彩色濾光片元件910彩色濾光片元件912分隔層914微透鏡陣列916電荷載流子1000 至 1010 方框1100傳感器層的前側(cè)1102傳感器層1104電壓端子1106連接區(qū)1108連接區(qū)1110連接區(qū)1112傳感器層的背側(cè)1114像素
1116修整植入?yún)^(qū)1118鞍點(diǎn)的位置1120自然溢漏1200實(shí)線1202勢壘1204前側(cè)光電檢測器區(qū)1206背側(cè)光電檢測器區(qū) 1208虛線1210背側(cè)的靜電電位1212前側(cè)的靜電電位1214虛線1216最低點(diǎn)或鞍點(diǎn)1300隔離區(qū)1302隔離區(qū)1400前側(cè)隔離區(qū)1402前側(cè)溝道區(qū)1404背側(cè)隔離區(qū)1406背側(cè)溝道區(qū)1500像素1502傳感器層1504f前側(cè)光電檢測器1504b背側(cè)光電檢測器1506f前側(cè)光電檢測器1506b背側(cè)光電檢測器1508f前側(cè)光電檢測器1508b背側(cè)光電檢測器1510溝道區(qū)1512前側(cè)區(qū)1514前側(cè)區(qū)1516前側(cè)區(qū)1518背側(cè)區(qū)1520傳感器層的前側(cè)1522電壓端子1524電荷-電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)1526 轉(zhuǎn)移柵極1528 傳感器層的背側(cè)1530 絕緣層1532 電路層1534 導(dǎo)電互連件
1536 導(dǎo)電互連件
1538 導(dǎo)電互連件1540 圖像傳感器
權(quán)利要求
1.一種背照式圖像傳感器，其包含 第一導(dǎo)電類型的傳感器層，其具有前側(cè)和與所述前側(cè)相對的背側(cè)； 絕緣層，其安置于所述傳感器層的所述背側(cè)上； 電路層，其電連接到所述傳感器層且鄰近于所述傳感器層的所述前側(cè)； 第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上前側(cè)區(qū)，其形成于所述傳感器層的所述前側(cè)的至少一部分中； 所述第二導(dǎo)電類型的背側(cè)區(qū)，其形成于所述傳感器層的所述背側(cè)中； 所述第一導(dǎo)電類型的多個前側(cè)光電檢測器，其用于將入射于所述傳感器層的所述背側(cè)上的光轉(zhuǎn)換成光生電荷，其中所述多個前側(cè)光電檢測器安置于所述傳感器層中且鄰近于所述前側(cè)；以及 所述第一導(dǎo)電類型的多個相異的背側(cè)光電檢測器，其與所述多個前側(cè)光電檢測器分離，其用于將入射于所述傳感器層的所述背側(cè)上的光轉(zhuǎn)換成光生電荷，其中所述多個背側(cè)光電檢測器安置于所述傳感器層中且鄰接于所述第二導(dǎo)電類型的所述背側(cè)區(qū)的若干部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背照式圖像傳感器，其進(jìn)一步包含電壓端子，所述電壓端子電連接到所述第二導(dǎo)電類型的至少一個前側(cè)區(qū)，以用于將所述一個或一個以上前側(cè)區(qū)偏置到一電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的背照式圖像傳感器，其進(jìn)一步包含所述第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上連接區(qū)，所述一個或一個以上連接區(qū)安置于所述傳感器層的相應(yīng)部分中所述第二導(dǎo)電類型的所述一個或一個以上前側(cè)區(qū)與所述背側(cè)區(qū)之間，以用于將所述前側(cè)區(qū)與背側(cè)區(qū)彼此電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一權(quán)利要求所述的背照式圖像傳感器，其中每一前側(cè)光電檢測器與相應(yīng)的背側(cè)光電檢測器配對以形成光電檢測器對。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的背照式圖像傳感器，其中所述第一導(dǎo)電類型包含P導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型包含η導(dǎo)電類型。
6.一種圖像俘獲裝置，其包含 背照式圖像傳感器，其包含 第一導(dǎo)電類型的傳感器層，其具有前側(cè)和與所述前側(cè)相對的背側(cè)； 絕緣層，其安置于所述傳感器層的所述背側(cè)上； 電路層，其電連接到所述傳感器層且鄰近于所述傳感器層的所述前側(cè)； 第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上前側(cè)區(qū)，其形成于所述傳感器層的所述前側(cè)的至少一部分中； 所述第二導(dǎo)電類型的背側(cè)區(qū)，其形成于所述傳感器層的所述背側(cè)中； 所述第一導(dǎo)電類型的多個前側(cè)光電檢測器，其用于將入射于所述傳感器層的所述背側(cè)上的光轉(zhuǎn)換成光生電荷，其中所述多個前側(cè)光電檢測器安置于所述傳感器層中且鄰近于所述前側(cè)；以及 所述第一導(dǎo)電類型的多個相異的背側(cè)光電檢測器，其與所述多個前側(cè)光電檢測器分離，其用于將入射于所述傳感器層的所述背側(cè)上的光轉(zhuǎn)換成光生電荷，其中所述多個背側(cè)光電檢測器安置于所述傳感器層中且鄰接于所述第二導(dǎo)電類型的所述背側(cè)區(qū)的若干部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像俘獲裝置，其中所述背照式圖像傳感器進(jìn)一步包含電壓端子，所述電壓端子電連接到所述第二導(dǎo)電類型的至少一個前側(cè)區(qū)，以用于將所述一個或一個以上前側(cè)區(qū)偏置到一電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像俘獲裝置，其中所述背照式圖像傳感器進(jìn)一步包含所述第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上連接區(qū)，所述一個或一個以上連接區(qū)安置于所述傳感器層的相應(yīng)部分中所述第二導(dǎo)電類型的所述一個或一個以上前側(cè)區(qū)與所述背側(cè)區(qū)之間，以用于將所述前側(cè)區(qū)與背側(cè)區(qū)彼此電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一權(quán)利要求所述的圖像俘獲裝置，其中每一前側(cè)光電檢測器與相應(yīng)的背側(cè)光電檢測器配對以形成光電檢測器對。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像俘獲裝置，其中所述第一導(dǎo)電類型包含P導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型包含η導(dǎo)電類型。
全文摘要
一種背照式圖像傳感器包括第一導(dǎo)電類型的傳感器層(702)，所述傳感器層702)具有前側(cè)704)和與所述前側(cè)相對的背側(cè)706)。絕緣層708)安置于所述背側(cè)上方。電路層(710)鄰近于所述前側(cè)而形成，使得所述傳感器層定位于所述電路層與所述絕緣層之間。第二導(dǎo)電類型的一個或一個以上前側(cè)區(qū)(728)形成于所述傳感器層的所述前側(cè)的至少一部分中。所述第二導(dǎo)電類型的背側(cè)區(qū)(740)形成于所述傳感器層的所述背側(cè)中。所述第一導(dǎo)電類型的多個前側(cè)光電檢測器(718f、720f、722f)安置于所述傳感器層中。與所述多個前側(cè)光電檢測器分離的所述第一導(dǎo)電類型的多個相異的背側(cè)光電檢測器(718b、720b、722b)形成于所述傳感器層中，鄰接于所述第二導(dǎo)電類型的所述背側(cè)區(qū)的若干部分。
文檔編號H01L27/146GK102804378SQ201080028479
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者約翰·P·麥卡滕, 克里斯蒂安·亞歷山德魯·蒂瓦魯斯, 約瑟夫·R·蘇馬 申請人:全視科技有限公司