[發明專利]背側光感測裝置以及形成背側光感測裝置的方法

有效

• 申請號: 200710102430.4
• 申請日: 2007-05-08
• 公開（公告）號: CN101071819A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 許慈軒;謝元智;楊敦年;喻中一
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/82
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 邢雪紅

技術領域

本發明涉及背側光感測裝置及其形成方法，其與在2005年6月30日申請，編號為60/695,682的美國申請有關，在此提供作為先前技術的參考。

背景技術

影像傳感器(image?sensor)中的格狀象素，例如感光二極管或光二極管、重置晶體管、源極追隨晶體管、固定層(pinned?layer)光二極管，以及/或轉換晶體管，可用于記錄光的亮度或強度。象素借由累積電荷以反應光線的變化，當光線越強時，電荷會累積越多。接著這些電荷可用于其它的電路使得色彩與亮度可用于適當的應用，例如數字相機。常見的格狀象素種類包括電荷藕合組件(charge?coupled?device，CCD)或互補式金屬氧化物半導體(complimentary?metal?oxide?semiconductor，CMOS)影像傳感器。

基底背側的光傳感器用于感應投射到基底下表面上的光線量，而象素位于基底與光投射相對的另一側，即基底的上表面，夠薄的基底使得投射到基底背側的光線可到達另一側的象素。與前側的光傳感器相比，位于背側的光傳感器可提供高開口率(fill?factor)并且可降低破壞性的干擾。

然而背側光傳感器面臨的問題為被感應的放射線因為具有不同的波長，而會在基底中經歷不同的有效吸收深度，例如藍光會比紅光經歷更淺的有效吸收深度。因此需要一種改良的背側光傳感器以及/或相對應的基底以適用于不同波長的光線。

發明內容

本發明公開了改良的傳感器裝置以及其制造的方式。在本發明的一實施例中，背側光傳感器包括

半導體基底，具有上表面、下表面以及中間部分，所述下表面呈階梯狀；多個象素，形成于上述半導體基底的上述上表面，其中上述中間部分具有多個不同的吸收深度，上述吸收深度形成于上述半導體基底的上述下表面與上表面之間，所述多個吸收深度由蝕刻該半導體基底而形成一體結構，使得上述吸收深度等于上述半導體基底的厚度，并且每個上述吸收深度根據每個上述象素排列；以及多個彩色濾光片，形成于上述半導體基底的上述下表面，其中上述吸收深度位于上述象素與上述彩色濾光片之間。

在本發明的一些實施例中，多個象素可為形成CMOS影像傳感器的一種類型。在本發明的另一些實施例中，多個象素可為形成CCD的一種類型。在本發明的另一些實施例中，多個象素可為形成被動式象素傳感器的一種類型。

在本發明的另一些實施例中，背側光傳感器具有根據紅、綠與藍象素排列的紅、綠與藍色的彩色濾光片，以及位于彩色濾光片與象素之間的平坦層。背側光傳感器還包括位于彩色濾光片之上的顯微透鏡、配置于半導體基底上表面之上的介電層，以及位于半導體基底上的多個金屬層。

在本發明的另一實施例中，公開了形成背側光傳感器的方法。此方法包括提供具有上表面與下表面的半導體基底，半導體基底的下表面呈階梯狀；在半導體基底的上表面形成第一、第二與第三象素。此方法還包括在半導體基底的下表面與上表面之間形成第一、第二與第三吸收深度，其中第一、第二與第三吸收深度為一體結構，所述第一、第二與第三吸收深度分別位于第一、第二與第三象素之下；于上述半導體基底的上述下表面形成一第一濾光片、一第二濾光片以及一第三濾光片，其中上述第一濾光片、上述第二濾光片以及上述第三濾光片分別位于上述第一厚度、上述第二厚度以及上述第三厚度之下。

在本發明的一些實施例中，此方法包括在彩色濾光片與象素之間形成平坦層。此方法還包括在半導體基底的上表面上提供介電層與多個金屬層。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施例顯示具有多個象素的光傳感器的上視圖。

圖2-圖5為根據本發明的不同實施例顯示具有多個背側發光象素的光傳感器的切面圖。

圖6顯示具有相同背側基底厚度的傳感器的感光度與光波長的關系圖。

圖7顯示具有不同背側基底厚度的傳感器的感光度與光波長的關系圖。

其中附圖標記說明如下：

50～背側光傳感器；

100、100R、100G、100B～前側感光象素；

101～上表面；

102～中間部分；

103～下表面；

110～基底；

112、112R、112G、112B～摻雜區域；

120、122～金屬層；

124～介電層；

114、114R、114G、114B～吸收深度；

130～平坦層；

150～光；

160～彩色濾光片層；

160R、160G、160B～彩色濾光片；