[发明专利]图像传感器及其形成方法

权利要求书

1.一种图像传感器，包括：

半导体衬底，具有前侧和背侧，其中，在位于所述前侧和所述背侧之间的所述半导体衬底中布置光电转换区，其中，所述光电转换区具有与所述半导体衬底的掺杂类型相反的掺杂类型，并且所述光电转换区和所述半导体衬底形成光电检测器；

互连结构，布置在所述半导体衬底的前侧下方，使得在所述互连结构和所述半导体衬底的背侧之间布置所述半导体衬底的前侧；

下部环状结构，延伸到所述半导体衬底的背侧中并横向围绕所述光电检测器；以及

光栅结构，被所述下部环状结构围绕，并从所述衬底的背侧延伸至所述光电转换区内的位置，

其中，所述光栅结构包括一个或多个柱或壁，所述一个或多个柱或壁具有由所述一个或多个柱或壁界定的光导开口，其中，所述一个或多个柱或壁配置为当入射光从所述背侧行进至所述光电转换区时，在所述半导体衬底中通过所述光导开口多次反射所述入射光，从而引起位于所述光电转换区内且穿过所述半导体衬底中的所述光导开口的第一分段线性光传播路径，

其中，所述光栅结构被布置为：

彼此平行的多个线性沟槽，使得所述多个线性沟槽的中心线以相等的间隔彼此隔开并且布置为与所述下部环状结构的外边缘平行，或者使得所述多个线性沟槽彼此平行地延伸并且以45度的角度与所述下部环状结构的外边缘交界；或者

环状结构，具有与所述下部环状结构的外边缘一致的边缘。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述下部环状结构包括介电材料。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：

上部环状结构，在所述半导体衬底的背侧上方延伸并且在所述下部环状结构上方对准。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述光栅结构被布置为彼此平行的所述多个线性沟槽的情况下，所述多个线性沟槽填充有介电材料。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述介电材料包括高k介电材料或低k介电材料。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述光栅结构被布置为彼此平行的所述多个线性沟槽的情况下，所述多个线性沟槽填充有金属材料。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述光栅结构被布置为所述环状结构的情况下，所述环状结构填充有介电材料。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述光栅结构被布置为所述环状结构的情况下，所述环状结构填充有金属材料。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光栅结构的深度等于所述下部环状结构的深度。

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光栅结构的深度不同于所述下部环状结构的深度。

11.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在所述前侧和所述背侧之间测量的所述光栅结构的深度在所述半导体衬底的总厚度的30％至100％的范围内。

12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述下部环状结构呈正方形、矩形或多边形的形状。

13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光栅结构占据由所述下部环状结构界定的总面积的10％至60％之间。

14.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光栅结构包括二氧化硅。