[发明专利]具有表面微柱体结构的固态影像传感器暨其制作方法

说明书

本发明公开一种具有表面微柱体结构的固态影像传感器暨其制作方法，其中该固态影像传感器所具有的像素包含一光电转换部位，由一第二掺杂型半导体层与一半导体材料层构成，并且该第二掺杂型半导体层接触一第一掺杂型半导体基底。一抗反射部位具有多个微柱体位于该半导体材料层上，其中该些微柱体被伸入该光电转换部位的凹部所分隔，各该微柱体的折射率从底部往顶部逐渐变小并小于该半导体材料受光层的折射率。

技术领域

本发明涉及一种固态影像传感器，更具体言之，其涉及一种具有表面微柱体结构的固态影像传感器暨其制作方法，其能够增进传感器的量子效率并抑制暗电流。

背景技术

使用具有半导体元件的电子设备对现代人而言是不可或缺的装置。用来感光的电子设备普遍都会涉及到固态(半导体)影像传感器，其中的互补式金属氧化物半导体影像传感器(CMOS image sensor,CIS)被广泛地应用在多种领域，诸如数字相机以及移动电话的摄像头。CMOS影像传感器一般会包含排成阵列型态的图像元件(像素)，每个像素会含有晶体管、电容以及光电二极管，其中光电二极管暴露在光环境下会诱发电能，其所产生的电子与落在像素单元上的光量呈一定比例。这些电子在像素中会被转换成电压信号的形式并再进一步转换为数字信号。

CMOS影像传感器被分为前照式(front side illuminated,FSI)与背照式(backside illuminated,BSI)两大类，视其光路径而定。现今背照式影像传感器日益普及，其光是从传感器的基底背面入射，不会受到基底上介电层与互连层的阻挡直接打到光电二极管上。这样的直接入射使得背照式影像传感器具有更高的光敏度。

除此之外，在一些固态影像元件中，作为光电二极管的硅层受光介面处可能会具有一种被称为蛾眼(moth-eye)的细微不平整结构，其被提供来作为避免入射光反射的微结构。

然而，尽管蛾眼结构能够通过避免入射光的反射来增加光敏度，随着科技的进展，影像感测元件的尺寸变得越来越小，同时也具有更强大的功能性以及更大量的集成电路。在这样的情况下背照式影像传感器的像素节距会缩得更小，如此可能导致影像传感器的表现不良。故此，目前业界仍需持续改善背照式影像传感器的结构与制造方法，以进一步改善其性能，例如增进其量子效率，或抑制暗电流和噪声的形成。

发明内容

为了进一步提升固态影像传感器的性能，本发明提出了一种新颖的固态影像传感器结构，其特点在于除了受光面具有突出的微柱体所形成的蛾眼结构外，该些微柱体本身具有由下而上渐减的折射率，且该些微柱体之间的凹部底端被作成特殊的渐缩外型，这样的特征可进一步降低入射光的反射。

本发明的面向之一在于提出一种固态影像传感器，包含一第一掺杂型半导体基底、多个像素位于该第一掺杂型半导体基底上，每个该像素包含一光电转换部位，其中该光电转换部位由一第二掺杂型半导体层与一半导体材料层构成，并且该第二掺杂型半导体层接触该第一掺杂型半导体基底、一抗反射部位，具有多个微柱体位于该半导体材料层上，其中该些微柱体被伸入该光电转换部位的凹部所分隔，各该微柱体的折射率从底部往顶部逐渐变小并小于该半导体材料层的折射率、一微透镜位于该抗反射部位上、以及多个像素间阻挡部位，设置在该些像素之间。

本发明的另一面向在于提出一种固态影像传感器，包含：一第一掺杂型半导体基底、多个像素位于该第一掺杂型半导体基底上，每个该像素包含一光电转换部位，其中该光电转换部位由一第二掺杂型半导体层与一半导体材料层构成，该第二掺杂型半导体层接触该第一掺杂型半导体基底，该半导体材料层具有多个微柱体，该些微柱体为凹部所分隔，且该凹部具有{111}晶面钻石形的底端、一微透镜位于该半导体材料层上、以及多个像素间阻挡部位，设置在该些像素之间。