[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，包括位于半导体衬底上的图像像素阵列，其中：

所述图像像素阵列内的每个图像像素包括至少一个子像素；

每个子像素包括多个光伏结、感测电路、被配置为将入射光引导到所述多个光伏结上并包括光学透镜的子像素光学组件，以及至少一个透明折射结构；

所述多个光伏结中的每个包括相应的第一导电型固定层和相应的第二导电型柱结构；并且

所述至少一个透明折射结构在锥形界面处与所述第二导电型柱结构接触。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中：

所述第一导电型固定层位于所述半导体衬底的正面上；并且

所述第二导电型柱结构位于所述半导体衬底的背侧表面上。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个子像素包括深槽隔离结构，所述深槽隔离结构横向地围绕并接触所述第二导电型柱结构中的每个。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述至少一个透明折射结构包括单个透明折射结构，所述单个透明折射结构接触每个子像素内的所述第二导电型柱结构中的每个。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述单个透明折射结构包括锥形侧壁，所述锥形侧壁接触深槽隔离结构的水平延伸部分，所述水平延伸部分位于所述半导体衬底的所述背侧表面上面并接触所述半导体衬底的所述背侧表面。

6.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述单个透明折射结构的水平表面接触所述深槽隔离结构的水平延伸部分。

7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述至少一个透明折射结构包括多个透明折射结构，所述多个透明折射结构接触每个子像素内的所述第二导电型柱结构中的相应一个。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中：

所述深槽隔离结构的垂直延伸部分横向地围绕所述多个透明折射结构；以及

所述深槽隔离结构的水平延伸部分位于所述多个透明折射结构中的每个上面并接触所述多个透明折射结构中的每个。

9.一种图像传感器，包括：位于半导体衬底上的图像像素阵列，其中：

所述图像像素阵列中的每个图像像素包括至少一个子像素；

每个子像素包括：位于所述半导体衬底的正面与背侧表面之间的多个光伏结、感测电路、位于所述背侧表面上面并被配置为将入射光引导到所述多个光伏结上并包括光学透镜的子像素光学组件，以及位于所述光学透镜与所述背侧表面之间并且具有可变厚度的透明折射结构，所述可变厚度随着距离穿过所述光学透镜的焦点的垂直轴线的横向距离的减小而减小；以及

所述多个光伏结中的每个包括相应的第一导电型固定层和相应的第二导电型柱结构。

10.一种形成图像传感器的方法，包括：

通过掺杂所述半导体衬底的部分来形成用于半导体衬底中的子像素的多个光伏结，其中，所述多个光伏结中的每个包括相应的第一导电型固定层和相应的第二导电型柱结构；

在所述半导体衬底的正面上形成感测电路；

通过减薄所述半导体衬底的背面来物理地暴露所述第二导电型柱结构，其中，减薄的半导体衬底的背侧表面被物理地暴露；

在所述减薄的半导体衬底的所述背侧表面上形成至少一个透明折射结构，其中，所述至少一个透明折射结构中的每个具有可变厚度，所述可变厚度随着距离穿过所述第二导电型柱结构的几何中心的垂直轴线的横向距离的减小而减小；以及

在所述至少一个透明折射结构上方形成包括光学透镜的子像素光学组件，其中，所述子像素光学组件被配置为将入射光引导到所述多个光伏结上。