[实用新型]集成图像传感器和电子系统

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及光学图像传感器(具体为具有背面照度的图像传感器)，并且具体地涉及提高这种类型的传感器的量子效率。

背景技术

图像传感器的量子效率是所收集的电荷数量与入射到图像传感器(例如光电二极管)的有源区域上的光子数量之比。这个量可以表征图像传感器对光的感光度。

针对近红外光学信号(即，波长处于700纳米至1000纳米之间的光线)的量子效率较低，具体是因为传感器的光敏区域的硅对这些波长的吸收较低。

存在可以提高具有背面照度的图像传感器针对近红外波长的量子效率的手段。

一种解决方案在于通过反射现象增长光线在硅中行经的光学路径，例如，在位于有源区域后方的互连部分(通常被本领域技术人员称为首字母缩略词BEOL：“后段制程”)中的金属化层上、或者在界定有源区域的绝缘沟槽上。

然而，这些方法仍然不够，尤其是因为在最紧凑的图像传感器中使用的硅厚度较小。

实用新型内容

因此，一个实施例提供了一种至少部分解决以上技术问题的图像传感器，该图像传感器针对红外光线具有提高的量子效率。

一方面，提供了一种具有背面照度的集成图像传感器，该集成图像传感器包括至少一个像素，该至少一个像素包括有源半导体区域和聚光透镜，该有源半导体区域具有第一面和第二面并且包含光电二极管，该聚光透镜位于该有源半导体区域的第一面的前方并且被配置成用于将到达该透镜的光线引导朝向该有源半导体区域的中央区。

根据此方面的一个一般特性，该有源半导体区域包括第一衍射元件，该第一衍射元件具有与该有源半导体区域(例如氧化物)的折射率不同的折射率并且至少部分地位于该中央区中、在该有源半导体区域的这些面之一上。

因此，通过将特定的衍射元件至少部分地形成在该中央区中，由于这个衍射元件的定位所导致的许多衍射，光线在硅中行经的光学路径更进一步地增长了。

该传感器还可以包括至少一个金属化层，该至少一个金属化层位于该有源半导体区域的第二面的前方、被包封在绝缘区域中并且光学地耦合至该第一衍射元件。

因此，由于存在至少一个金属化层(其对由衍射元件衍射的光线进行反射)，更进一步地增强了衍射元件的效果。

根据一个实施例，该第一衍射元件可以包含第一绝缘材料沟槽，该沟槽位于该有源半导体区域中在该有源半导体区域的该第一面上。

根据与前述实施例兼容的另一个实施例，该第一衍射元件可以包含第二绝缘材料沟槽，该沟槽位于该有源半导体区域中在该有源半导体区域的该第二面上。

该至少一个衍射元件还可以包括形成在该有源半导体区域的第二面上的一行多晶硅。因为有源半导体区域的前面通常包含薄保护氧化层，所以在衍射元件与其直接环境之间总是存在折射率差异。

根据一个实施例，该至少一个衍射元件沿平行于该第一面和该第二面的单个方向延伸并且至少部分地位于该有源半导体区域的中央区中。

该传感器可以包括多个衍射元件，该多个衍射元件包括该第一衍射元件。

这些多个衍射元件中的至少一些衍射元件可以结合在一起，从而形成沿多个方向延伸的单个衍射图案。

另一方面，提供了一种系统，该系统例如属于形成智能电话或数字相机的类型，该系统包括至少一个如上限定的集成图像传感器。

如上所述，通过将特定的衍射元件至少部分地形成在中央区中，由于这个衍射元件的定位所导致的许多衍射，光线在硅中行经的光学路径更进一步地增长了。因此，允许有源半导体区域对光子的吸收大幅提升，从而提高了图像传感器的量子效率。

附图说明

本实用新型的其他优点和特性将基于学习完全非限制性实施例的详细说明和附图而变得明显，在附图中：

-图1至图7示意性地展示了本实用新型的多个实施例。

具体实施方式

图1示意性地展示了具有背面照度(BSI：本领域技术人员所熟知的术语)类型的集成图像传感器CAP的像素PIX，并且图2是沿图1的截面线II-II的截面视图。

像素PIX具有有源区域1，该有源区域具有第一面10或后面、以及第二面11或前面。有源区域1通过多个深隔离沟槽2(DTI：“深沟槽隔离”)与相邻的像素隔离开。

有源区域1常规地包括光电二极管3。光电二极管3在这种情况下属于竖直“针”型，即，具有例如N型掺杂区域的光电二极管，该 N型掺杂区域封闭在另一个例如P型掺杂区域中并且在有源区域1中竖直地(即，沿从前面10至后面11延伸的方向)延伸。