提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種背照式紅外圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，圖像傳感器具有光電轉(zhuǎn)換元件，通常光電轉(zhuǎn)換元件形成在襯底表面之下，邏輯電路形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上，光在穿過(guò)邏輯電路之后才到達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件，期間光經(jīng)過(guò)了多層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致光損失或光線通過(guò)串?dāng)_(crosstalk)至相鄰的圖像傳感器單元芯片，影響每一圖像傳感器單元芯片的光電轉(zhuǎn)換元件的光響應(yīng)特性。
[0003]為了克服上述限制，業(yè)已提出背照式(back side illuminat1n，BSI)圖像傳感器。背照式圖像傳感器中，光不經(jīng)過(guò)邏輯電路，而是從襯底背面直接照射到光電轉(zhuǎn)換元件，因此，背照式圖像傳感器中，光電轉(zhuǎn)換元件的光響應(yīng)特性提高。
[0004]此外，圖像傳感器捕捉光線的一面設(shè)置有對(duì)應(yīng)于圖像傳感器像素陣列的彩色濾光片，及位于彩色濾光片上的微鏡頭?，F(xiàn)有技術(shù)中，彩色濾光片通常有RGB (紅色綠色藍(lán)色)陣列組成，每一像素單元對(duì)應(yīng)于一種顏色的彩色濾光平單元適于僅接收該種顏色的色彩光線。紅色、綠色、藍(lán)色光線的波長(zhǎng)紅色:622納米至760納米，綠色:492納米至577納米，藍(lán)色，435納米至450納米，紅色大于綠色大于藍(lán)色，由于在暗場(chǎng)中紅色光線的捕捉對(duì)成像起到重要作用，而在現(xiàn)有的背照式圖像傳感器由于接收光線的半導(dǎo)體層為2微米，對(duì)于接收紅色光線及近紅外光線的性能較差，導(dǎo)致暗場(chǎng)效果的光線捕捉能力及成像能力較差。
[0005]為此，如何提供一種性能較佳的背照式紅外圖像傳感器為業(yè)內(nèi)尋求的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法，所述方法包括:光線照射至背照式紅外圖像傳感器；背照式紅外圖像傳感器具有深度大于等于10微米的半導(dǎo)體層適于吸收光線中的近紅外光線。
[0007]優(yōu)選的，所述背照式紅外圖像傳感器包括:深度大于等于10微米的背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)；所述背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)包括填充其內(nèi)的導(dǎo)電材質(zhì)及導(dǎo)電材質(zhì)外部的介質(zhì)層；提供負(fù)壓于導(dǎo)電材質(zhì)，使靠近背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)向耗盡，降低暗電流。
[0008]優(yōu)選的，所述側(cè)向耗盡為:于靠近背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體區(qū)域形成空穴積累層。
[0009]優(yōu)選的，還包括:提供負(fù)壓于導(dǎo)電材質(zhì)，使得具有固定電勢(shì)負(fù)電荷的薄膜在半導(dǎo)體背面形成空穴積累層，降低暗電流。
[0010]優(yōu)選的，所述背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)對(duì)入射角度小于等于a的光線形成全反射，可較大程度的避免入射光線進(jìn)入周圍像素單元，降低光線串?dāng)_。
[0011]優(yōu)選的，所述a=arcsin(nl/n2),其中，nl為半導(dǎo)體材質(zhì)的折射率，n2為介質(zhì)層的折射率。
[0012]優(yōu)選的，所述背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)使形成的光電荷積聚于光電二極管區(qū)域，形成物理隔離，可降低光電荷轉(zhuǎn)移至周圍像素單元可能性，提高遠(yuǎn)景成像的清晰度。
[0013]本發(fā)明提供一種背照式紅外圖像傳感器，該圖像傳感器吸收光線的半導(dǎo)體層的厚度大于等于10微米，由于吸收層的厚度做深能夠更好的吸收紅外光線，并且對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體層在像素單元之間具有深溝槽隔離結(jié)構(gòu)，深溝槽隔離能夠隔離生成的光電荷轉(zhuǎn)移至相鄰的像素單元；此外深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面形成的介質(zhì)層能優(yōu)化深溝槽隔離表面的全反射條件利于光線的更好捕捉，在深溝槽隔離結(jié)構(gòu)中填充導(dǎo)電層并加負(fù)壓能使得靠近其的半導(dǎo)體區(qū)域表面耗盡防止暗電流的產(chǎn)生。綜上所述，此方法能提高背照式紅外圖像傳感器的諸多性能。
【附圖說(shuō)明】
[0014]通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0015]圖1為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的一實(shí)施例的背照式紅外圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的另一實(shí)施例的背照式紅外圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的再一實(shí)施例的背照式紅外圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的步驟示意圖。
[0016]在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的裝置(模塊)或步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0018]本發(fā)明提供一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法，包括:光線照射至背照式紅外圖像傳感器；背照式紅外圖像傳感器具有深度大于等于10微米的半導(dǎo)體層適于吸收光線中的近紅外光線。
[0019]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
做具體說(shuō)明:
實(shí)施例一:
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的一實(shí)施例的背照式紅外圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。背照式紅外圖像傳感器100包括:深度大于等于10微米的半導(dǎo)體層110，半導(dǎo)體層110為娃、砷化鎵等，在半導(dǎo)體層中形成有適于吸收光線的光電二極管區(qū)域300，光電二極管區(qū)域300的深度為大于等于10微米，圖像傳感器100是由若干像素單元組成，在相鄰的像素單元之間形成有深度大于等于10微米的背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400 ;其中，背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400包括填充其內(nèi)的導(dǎo)電材質(zhì)420及導(dǎo)電材質(zhì)外部的介質(zhì)層410 ;在本實(shí)施例中還包括對(duì)應(yīng)于背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400的隔離阱區(qū)域700，對(duì)應(yīng)于光電二極管區(qū)域300的位置，形成有釘扎層800，背照式紅外圖像傳感器100還包括有金屬互聯(lián)層900。
[0020]光線200照射至背照式紅外圖像傳感器100的背面，光電二極管區(qū)域300作為光生載流子的吸收區(qū)域需要最大程度的吸收光生載流子，背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400對(duì)入射角度小于等于a的光線形成全反射，可較大程度的避免入射光線進(jìn)入周圍像素單元，降低光線串?dāng)_。所述a=arcsin(nl/n2),其中，nl為半導(dǎo)體材質(zhì)的折射率，n2為介質(zhì)層410的折射率。由于背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400的形成有介質(zhì)層410，介質(zhì)層的折射率小于半導(dǎo)體材質(zhì)折射率，可較大程度的實(shí)現(xiàn)光線200的全反射條件，盡量避免入射光線進(jìn)入周圍像素單元。
[0021]此外，提供負(fù)壓于導(dǎo)電材質(zhì)420，使靠近背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400的半導(dǎo)體區(qū)域側(cè)向耗盡，降低暗電流。側(cè)向耗盡為:于靠近背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400的半導(dǎo)體區(qū)域形成空穴積累層。提供負(fù)壓于導(dǎo)電材質(zhì)，使得具有固定電勢(shì)負(fù)電荷的薄膜在半導(dǎo)體背面形成空穴積累層500，降低暗電流。
[0022]此外，背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400并且結(jié)合隔離阱700能使形成的光電荷積聚于對(duì)應(yīng)像素單元的光電二極管區(qū)域300，形成物理隔離，可降低光電荷轉(zhuǎn)移至周圍像素單元可能性，提高遠(yuǎn)景成像的清晰度。在光生載流子為電子時(shí)，該隔離阱700為P型摻雜。
[0023]實(shí)施例二:
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明一種提高背照式紅外圖像傳感器性能的方法的另一實(shí)施例的背照式紅外圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。背照式紅外圖像傳感器100’包括:深度大于等于10微米的半導(dǎo)體層110’，半導(dǎo)體層110’為娃、砷化鎵等，在半導(dǎo)體層中形成有適于吸收光線的光電二極管區(qū)域300’，光電二極管區(qū)域300’的深度為大于等于10微米，圖像傳感器100’是由若干像素單元組成，在相鄰的像素單元之間形成有深度大于等于10微米的背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400’ ；其中，背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400’包括填充其內(nèi)的導(dǎo)電材質(zhì)420’及導(dǎo)電材質(zhì)外部的介質(zhì)層410’ ；在本實(shí)施例中還包括對(duì)應(yīng)于背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400’的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)600’及形成于背面深溝槽隔離結(jié)構(gòu)400’的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)600’之間的隔離阱區(qū)域700’，對(duì)應(yīng)于