[发明专利]图像传感器及其形成方法

说明书

本发明的一些方面涉及一种图像传感器，包括具有前侧和背侧的半导体衬底。在位于前侧和后侧之间的半导体衬底中布置光电检测器。在半导体衬底的前侧下方布置互连结构，使得在互连结构和半导体衬底的背侧之间布置半导体衬底的前侧。下部环状结构延伸到半导体衬底的背侧中并横向地围绕光电检测器。通过下部环状结构围绕的光栅结构从衬底的背侧延伸至光电检测器内的位置。本发明的实施例还提供了一种图像传感器的形成方法。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

许多现代电子器件包括将光学图像转换为表示光学图像的数字数据的图像传感器。电子器件中常用的一种类型的图像传感器是背照式(BSI)图像传感器。BSI图像传感器包括光电检测器阵列，其中，该光电检测器阵列位于互连结构上方并且配置为在与互连结构相对的一侧接收辐射。这种布置允许辐射投射到不受互连结构中的导电部件阻碍的光电检测器上，从而使得BSI图像传感器对入射辐射具有高灵敏度。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种图像传感器，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检测器内的位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像传感器，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多个光电检测器；多个金属环状结构，布置在所述半导体衬底的背侧上方，其中，所述多个金属环状结构的外边缘彼此邻接以在与所述半导体衬底的背侧平行的平面中建立金属网状结构，其中，所述金属网状结构的每个金属环状结构围绕投影在所述平面中的光电检测器的投影；以及光栅结构，由所述金属网状结构的第一金属环状结构围绕，从所述衬底的背侧延伸至与所述半导体衬底内的第一光电检测器相对应的深度。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成图像传感器的方法，包括：接收半导体衬底；在所述半导体衬底的前侧中形成光电检测器；在所述光电检测器上方和所述半导体衬底的前侧上方形成互连结构；将载体衬底接合在所述互连结构上方；减薄所述半导体衬底的背侧，所述背侧离所述互连结构最远；在所述半导体衬底的减薄的背侧中形成一系列沟槽；在所述一系列沟槽中形成介电层；以及平坦化所述介电层以留下具有平坦化的顶面的所述介电层，其中，平坦化所述介电层使所述介电层分离，以在所述半导体衬底中留下环状介电层且留下由所述环状介电层横向围绕的壁或柱介电结构，其中，所述壁或柱介电结构设置在所述光电检测器上方。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。

图1A示出具有光栅结构的BSI图像传感器的一些实施例的顶视图。

图1B-图1C示出与图1A的BSI图像传感器一致的一些实施例的截面图。

图2-图10示出具有光栅结构的BSI图像传感器的额外的顶视图。

图11A示出包括像素阵列的BSI图像传感器的一些实施例的顶视图，其中，至少一些像素包括光栅结构。

图11B示出与图11A一致的BSI图像传感器的一些实施例的截面图。

图11C-图11D示出包括像素阵列的BSI图像传感器的一些实施例的额外的顶视图，其中，至少一些像素包括光栅结构。

图12A-图12F示出包括像素阵列的BSI图像传感器的一些实施例的一系列顶视图，其中，至少一些像素包括光栅结构。