[发明专利]像素阵列基板中的电隔离及相关方法

说明书

本发明涉及一种像素阵列基板，包括具有像素阵列、后表面和前表面的半导体基板，以及保护环，保护环由掺杂的半导体形成，包围像素阵列，并从前表面延伸到半导体基板中，所述后表面形成沟槽，所述沟槽延伸到半导体基板中并且与保护环重叠。本发明还涉及一种用于减少进入像素阵列中的泄漏电流的方法，包括：对半导体基板进行掺杂以形成保护环，保护环从前表面延伸到半导体基板中，包围像素阵列，排除外围区域，并且阻挡电流的流动，以及将沟槽形成到所述半导体基板的后表面中，所述沟槽穿入所述后表面并且与所述保护环重叠，所述保护环和所述沟槽被配置为阻挡在所述像素阵列与所述外围区域之间的电流的流动。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及使用组合的沟槽和保护环实现电隔离的像素阵列基板及相关方法。

背景技术

在诸如独立数字照相机、移动设备、汽车部件和医疗设备之类的商业产品中的照相机模块包括图像传感器。图像传感器包括像素阵列基板，像素阵列基板包括像素阵列和围绕像素阵列的外围区域。图像传感器在外围区域中还包括用于连接图像传感器或控制像素阵列的附加模拟设备。在实践中，漏电电流在半导体基板的各区域之间流动，并且引起不利影响，诸如降低图像质量的噪声以及图像传感器的功能下降。

半导体基板，如在像素阵列基板中使用的半导体基板，能够传导电流。在使用图像传感器期间，在像素阵列和外围区域之间流动的电流会导致噪声，从而降低图像传感器的图像质量或分辨率。保护环用于减少跨像素阵列基板的泄漏电流的流动。通过对像素阵列基板的区域进行掺杂来形成保护环。在常规的背照式(Back-Side Illuminated，BSI)光电探测器中，保护环通常是从像素阵列基板的前侧形成的。对于具有小像素的图像传感器，像素是从前侧形成的，并且通常相对较深。实现像素的满阱容量(Full Well Capacity)需要半导体基板内的高掺杂浓度。在这样的深光电探测器中，由于在形成保护环时延伸到半导体基板中足够深是有难度的，因此难以在像素阵列基板的各区域之间，诸如在像素之间或者在像素阵列与外围区域之间，保持良好的电隔离。在外围区域内的两个或多个区域之间的电隔离也可能是一个问题。外围区域中的模拟设备，诸如电容器，需要半导体基板的两个区域来维持它们之间的电压差。如果两个区域未充分电隔离，则很难保持电压差。

发明内容

这里公开的实施例通过将保护环与形成在像素阵列基板的后侧上的深沟槽隔离相结合来帮助增强电隔离。深沟槽隔离用于防止在保护环未到达的基板内的深度处的跨像素阵列基板的电流的流动。深沟槽隔离的使用不是从前面将保护环更深地延伸到基板中，这需要昂贵的光刻工艺，而是通过从基板上去除材料并用电隔离代替该材料来防止泄漏电流。这种使用保护环和深沟槽隔离的组合隔离可用于防止电流i)在像素阵列与外围区域之间的流动，以及ii)在外围区域的两个区域之间的流动，特别是在作为模拟设备的一部分的两个具有不同供电电压的区域之间的流动。

在实施例中，一种像素阵列基板包括半导体基板，包括像素阵列、后表面以及与后表面相对的前表面；保护环，由掺杂的半导体形成，包围像素阵列，并从前表面延伸到半导体基板中，其中所述后表面形成沟槽，沟槽延伸到半导体基板中并且与保护环重叠。

在实施例中，一种用于减少进入像素阵列基板的像素阵列中的泄漏电流的方法包括：对半导体基板进行掺杂以形成保护环，所述保护环从前表面延伸到半导体基板中，包围像素阵列，排除外围区域，并且阻挡电流的流动；以及将沟槽形成到半导体基板的后表面中，所述沟槽穿入后表面并且与保护环重叠，后表面与前表面相对，保护环与沟槽被配置为阻挡在像素阵列与外围区域之间的电流的流动。

在实施例中，一种用于减少跨像素阵列基板的泄漏电流的方法，包括：对半导体基板进行掺杂以形成保护环，所述保护环从前表面延伸到半导体基板中，包围半导体基板的第一区域，排除半导体基板的第二区域，并且当第一区域被供给第一电压且第二区域被供给第二电压时，阻挡电流的流动；以及将沟槽形成到半导体基板的后表面中，所述沟槽穿入后表面并且与保护环重叠，后表面与所述前表面相对，所述保护环和所述沟槽被配置为阻挡在第一区域与第二区域之间的电流的流动。

附图说明