[发明专利]背照式图像传感器中的像素隔离结构

说明书

技术领域

本专利文件中描述的技术通常涉及半导体器件，更具体地，涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器通常包括像素阵列，并且可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造。CMOS图像传感器可以从硅管芯的前侧(或顶侧)照明。因为与CMOS工艺相关的各种部件(诸如金属化层、多晶硅层和扩散层)通常制造在硅管芯的前侧上，所以前照式图像传感器的像素区通常部分地变得模糊，这导致到达像素内的光敏区的光的损失和图像传感器的整体灵敏度的降低。背照式(BSI)CMOS图像传感器允许从传感器的背侧(或底侧)收集光。传感器的背侧相对地不会被CMOS工艺中涉及的许多介电层和/或金属层阻碍，并因此可以提高图像传感器的整体灵敏度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种包括像素阵列的背照式图像传感器，包括：第一像素，设置在衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述衬底的背侧上的光而产生电荷载流子；第二像素，设置在所述衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述衬底的背侧上的光而产生电荷载流子；以及第一隔离结构，设置为将所述第二像素与所述第一像素分隔开，所述第一隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述第一隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的第一侧壁。

在上述图像传感器中，其中，所述第一像素和所述第二像素形成在具有<110>晶体取向的硅衬底上。

在上述图像传感器中，其中，所述衬底的厚度为约1微米至约3微米。

在上述图像传感器中，其中，所述第一侧壁的晶体取向为大约<111>。

在上述图像传感器中，其中，所述第一隔离结构包括凹槽。

在上述图像传感器中，其中，所述第一隔离结构包括凹槽，其中，所述第一隔离结构包括填充在所述凹槽中的一种或多种介电材料。

在上述图像传感器中，其中，所述第一隔离结构包括凹槽，其中，所述凹槽包括由多个侧壁和所述侧壁之间的基底跨距限定的空隙。

在上述图像传感器中，其中，所述第一隔离结构包括凹槽，其中，所述凹槽具有介于约50nm至约110nm的范围内的宽度和介于约1微米至约3微米之间的深度。

在上述图像传感器中，其中，所述第一像素还包括：光敏区；半导体结构；以及第二隔离结构，设置为将所述半导体结构和所述光敏区分隔开，所述第二隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述第二隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的第二侧壁。

在上述图像传感器中，还包括：第三像素，设置在所述衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述图像传感器的背侧上的光而产生电荷载流子；以及第二隔离结构，设置为将所述第三像素与所述第二像素分隔开，所述第二隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述第二隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的第二侧壁。

在上述图像传感器中，还包括：第三像素，设置在所述衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述图像传感器的背侧上的光而产生电荷载流子；以及第二隔离结构，设置为将所述第三像素与所述第二像素分隔开，所述第二隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述第二隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的第二侧壁，其中：所述第三像素形成在所述衬底上；以及所述第二隔离结构包括在所述衬底的背侧上具有开口的凹槽。

在上述图像传感器中，还包括：第三像素，设置在所述衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述图像传感器的背侧上的光而产生电荷载流子；以及第二隔离结构，设置为将所述第三像素与所述第二像素分隔开，所述第二隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述第二隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的第二侧壁，其中，所述第二隔离结构包括填充在所述凹槽中的一种或多种介电材料。

根据本发明的另一方面，还提供了一种背照式图像传感器，包括：光敏区，形成为邻近衬底的前侧并且配置为响应于入射到所述衬底的背侧上的光而产生电荷载流子；以及隔离结构，设置为将所述光敏区与所述图像传感器的其他区域分隔开，所述隔离结构从所述衬底的背侧向着所述衬底的前侧延伸，其中，所述隔离结构包括基本上垂直于所述衬底的前侧的侧壁。

在上述图像传感器中，其中，所述隔离结构包括凹槽。