[發明專利]具有應力膜的背側照明圖像傳感器

有效

• 申請號: 201110261316.2
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102376732A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 戴幸志;H·E·羅茲;W·鄭;V·韋內齊亞;錢胤;D·毛
• 申請（專利權）人: 美商豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

技術領域

本發明大體上涉及圖像傳感器，且具體地但非排他地，涉及背側照明(“BSI”)互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)圖像傳感器。

背景技術

CMOS圖像傳感器歸因于像素自身中的暗電流及像素間暗電流電平的變化而可能產生不準確的圖像數據。暗電流添加至輸出電壓且使成像系統所提供的圖片降級。因此，為了產生準確的圖像數據，希望減少或消除暗電流。對于BSI?CMOS圖像傳感器，暗電流可為特定問題。典型BSI?CMOS圖像傳感器具有比前側照明傳感器的暗電流電平大100倍以上的暗電流電平。這可由制造工序生產BSI?CMOS圖像傳感器的相對較薄的襯底層而造成。

BSI?CMOS圖像傳感器的制造工序用諸如化學機械拋光(“CMP”)及化學蝕刻的技術來生產相對較薄(例如，小于4微米)的背側硅層。所得背側硅表面可遭受大量缺陷，這些缺陷可通過提供泄漏路徑而使暗電流加劇，從而導致相對較高數目的熱像素。該表面缺陷問題可通過P或N型摻雜劑至背側表面中的離子注入來加以解決。背側摻雜劑注入產生可促進光生電載流子遠離背側表面的移動的場。舉例而言，對于N型光電二極管，光電效應產生電子作為電荷載流子。因此，P型摻雜劑可注入于背側表面上以產生必要場以減少來自背側表面的電子載流子貢獻給光電二極管中。對于P型光電二極管，光電效應產生空穴作為電荷載流子。因此，N型摻雜劑可注入于背側表面上以產生該必要場以減少來自背側表面的空穴載流子貢獻給光電二極管中。

附圖簡述

參看以下附圖描述本發明的非限制性及非詳盡實施例，其中除非另有指明，否則貫穿各個視圖，相同附圖標記指代相同部分。

圖1為具有摻雜劑注入以解決背側表面的缺陷的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2A為根據實施例的在薄化外延層之前的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2B為根據實施例的在薄化外延層之后的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2C為根據實施例的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖，其展示應力膜在外延層的背側表面上的沉積。

圖2D為根據實施例的包括在外延層的背側表面上的應力膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2E為根據實施例的展示應力膜的附加層在應力膜的第一層上的沉積的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2F為根據實施例的包括在外延層的背側表面上的兩個應力膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2G為根據實施例的展示應力膜的附加層在圖像傳感器的前側上的沉積的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖2H為根據實施例的包括在外延層的背側表面上的應力膜及在成像器的前側上的應力膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖3A為根據實施例的具有N型光電二極管且進一步包括壓縮膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖3B為根據實施例的具有P型光電二極管且進一步包括拉伸膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖4A為根據實施例的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖，其展示緩沖膜在外延層的背側表面上的沉積。

圖4B為根據實施例的包括在外延層的背側表面上的緩沖膜的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖4C為根據實施例的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖，其展示在緩沖膜上形成圖案的光印刷工藝。

圖4D為根據實施例的包括具有圖案的緩沖膜的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖4E為根據實施例的部分制造好的背側照明圖像傳感器的橫截面圖，其展示應力膜在經圖案化的緩沖膜上的沉積。

圖4F為根據實施例的包括具有圖案的應力膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖4G為根據實施例的包括具有替代圖案的緩沖膜的部分制造好的圖像傳感器的橫截面圖。

圖4H為根據實施例的包括具有替代圖案的應力膜的背側照明圖像傳感器的橫截面圖。

圖5為說明根據本發明的實施例的背側照明成像系統的框圖。

圖6為說明根據本發明的實施例的背側照明成像系統內的兩個4T像素的像素電路的電路圖。

具體實施方式