[发明专利]图像感应元件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，且特别涉及一种图像感应元件。

背景技术

图像感应元件提供像素的阵列(array)，其可包含光敏二极管(photosensitive diode)或光二极管(photodiode)、复位晶体管(reset transistor)、源极跟随器晶体管(source follower transistor)、PIN光二极管(pinned layerphotodiode)和/或转换晶体管(transfer transistor)来记录光的强度或亮度。像素通过累积光电荷(photo-charge)来对光产生反应-光线越多，光电荷越多。之后通过另一电路使颜色与亮度可使用于合适的应用，例如数码相机。像素栅格的常见型式包括电荷耦合元件(charge coupling device，CCD)、CMOS图像感应器(CMOS image sensor，CIS)、有源像素感应器(active-pixel sensor)与无源像素感应器(passive-pixel sensor)。

为了记录颜色的信息，图像感应器利用彩色滤光片(color filter)层，其包含许多不同的彩色滤光片(例如红色、绿色与蓝色)，并将其置于适当的位置以使入射光直接穿过滤片。通过使用有机彩色滤光片材料，例如染料(dye-based)或色素(pigment-based)聚合物材料，可实施上述方式，以滤出特定频宽(颜色)。无论哪一种材料，彩色滤光片成本皆占了图像感应器的总成本的一大部分。此外，彩色滤光片层也增加了元件的实际尺寸。

因此，业界亟需改善彩色滤光片的设计与制造，以减少图像感应器的成本与尺寸。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种图像感应元件，包括：半导体基底，其具有正面与背面；多个像素形成于该半导体基底的正面上；以及多个栅格阵列，且该多个栅格阵列与该多个像素中的一个像素对齐；其中该多个栅格阵列中的一个允许光线的一个波长穿过至该多个像素中相对应的一个。

如上所述的图像感应元件，其中光线的该波长选自由下列所组成的群组：红光、绿光与蓝光。

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列包括至少一个开口，且其中该开口的宽度实质上等于该光线的波长的一半。

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列于该半导体基底的正面上。

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列于该半导体基底的背面上。

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列的厚度为50-2000

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列由一种材料所形成，该材料选自由下列所组成的群组：多晶硅、非晶硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅与上述的组合。

如上所述的图像感应元件，其中该栅格阵列由金属、金属氮化物或金属合金所形成。

如上所述的图像感应元件，其中该像素选自由下列所组成的群组：光二极管、PIN光二极管、光晶体管、光栅、重置晶体管、源极跟随器晶体管、转换栅极晶体管、选择晶体管与上述的组合。

如上所述的图像感应元件，还包括抗反射层于该多个栅格阵列上，其中该抗反射层包括氧化硅层与氮氧化硅层。

如上所述的图像感应元件，还包括：金属层位于该多个像素上；层间介电层，其用以分隔或隔离位于其中的金属层；以及微透镜于该多个栅格阵列上。

本发明还提供一种半导体元件，包括：半导体基底，其具有正面与背面；多个像素形成于该半导体基底的正面上；以及多个栅格阵列，其中该多个栅格阵列中的一个与至少一个该像素对齐以使光线的一个波长抵达该至少一个像素。

此外本发明提供另一种图像感应元件，包括：半导体基底；第一、第二与第三像素形成于该半导体基底上；第一、第二与第三栅格分别与该第一、第二与第三像素对齐；其中该第一栅格包括至少一个第一开口以允许光线的第一波长抵达该第一像素，该第二栅格包括至少一个第二开口以允许光线的第二波长抵达该第二像素，且该第三栅格包括至少一个第三开口以允许光线的第三波长抵达该第三像素。

本发明的图像感应元件具有与半导体工艺相容以及具成本效益的彩色滤光片。

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示本发明实施例的图像感应器的俯视图，其包括多个像素。

图2显示背照式图像感应器的剖面图。

图3显示本发明一个实施例的背照式图像感应器的剖面图，其包括栅格阵列。