背照式彩色影像传感器及其制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]用于增进数字相机性能的需求正在不断增加。消费者希望捕捉具有高分辨率和高敏感度的照片和视频。改进的空间分辨率系可通过减少个别的影像传感器像素的尺寸来实现，使得更大数量的像素可以被安置在相同的影像传感器面积。然而，像素尺寸的减小通常会降低由每个像素收集的光，从而导致光敏感度的降低。在光线不足的情况下，下降的感亮度对相机性能产生负面影响，例如夜间摄影，和在拍摄具有快速移动物体的动态场景，如体育赛事的场景。一种在一般现有的数字单眼相机实现解决这个问题的方法，系提供一具有显著更大面积的影像传感器。这允许插入更大数目的像素不降低单个像素的面积。不幸的是，这样的传感器系与更高的成本有关，包括对于该影像传感器本身和为了适当的映像一场景到放大的传感器的成像物镜，这就排除了在许多应用中的使用。
[0002]背照式影像传感器提供一替代的解决方案。在传统的前照式影像传感器中光入射到一个像素在到达感光组件之前必须穿过电性连接的层。这系与光的损失相关。背照式影像传感器系定向的，从入射的光的角度来看，使得电性连接的层设置于感光组件的下方。因此，入射光可在没有受到电性连接影响下到达该感光组件，这会导致更大的光收集效率，并且因此，提高了敏感度。
[0003]彩色图像撷取系藉由在影像传感器像素数组的顶部配置一滤光片所提供。不同的像素系有不同的色彩涂层，其中每一类型的色彩涂层发送一种特定的颜色。例如，在一个拜耳型的彩色影像传感器，该彩色滤光片包括三种不同类型的颜色涂料，R，G和B，分别配置为红，绿，和蓝色光的传输。彩色像素，提供色彩数据，系可通过组合一个有红色涂层的像素，两个有绿色涂层的像素，和一个有蓝色涂层的像素在一起而形成。
【发明内容】
[0004]在一实施例中，一种用于制造一背照式彩色影像传感器的方法包括(a)修改一影像传感器芯片的前侧，具有像素数组，以产生电性连接到该像素数组，其中该电性连接从前侧沿深度方向延伸进入影像传感器芯片内，和(b)修改该影像传感器芯片的背侧，以暴露该电性连接。
【附图说明】
[0005]图1根据一实施例说明一背照式影像传感器的像素。
[0006]图2A和2B根据一实施例，分别在俯视图和侧剖视图说明一背照式的彩色影像传感器。
[0007]图3根据一实施例说明一影像传感器芯片包括一复数的背照式彩色影像传感器。
[0008]图4根据一实施例说明一用于制造一包括复数个背照式彩色影像传感器的影像传感器芯片之方法，其中，该方法选择性地包括制造复数个背照式彩色影像传感器。
[0009]图5根据一实施例说明图4方法的特定步骤。
[0010]图6根据一实施例说明一用于修改影像传感器芯片的前测之方法，以执行图4方法的一部分。
[0011 ] 图7根据一实施例说明图4方法的特定步骤。
[0012]图8根据一实施例系为一图解说明一用于施加一彩色滤光片到一影像传感器芯片的方法，其系可在图4的方法中被使用。
[0013]图9根据一实施例说明一用于修改影像传感器芯片的背侧之方法，以执行图4方法的一部分。其中一彩色滤光片系在暴露电性连接之前被施加到该影像传感器芯片的背面。
[0014]图10根据一实施例说明图9方法的步骤。
[0015]图11根据一实施例说明使用图4，6，和9的方法制造的背照式影像传感器的像素。
[0016]图12根据一实施例说明一方法用于修改影像传感器芯片的背侧，以执行图4方法的一部分。其中一彩色滤光片系在暴露电性连接之后被施加到该影像传感器芯片的背面。
[0017]图13根据一实施例说明图12方法的步骤。
[0018]图14根据一实施例说明使用图4，6，12的方法制造的背照式影像传感器的像素。
【具体实施方式】
[0019]图1说明一示范性背照式(BSI)像素100，它描述在一背照式彩色影像传感器内的单独像素。背照式像素100具有一背侧110和一前侧120。背照式像素100包括一位于一光电二极管层130的光电二极管131，位于像素数组电路层140的金属互连141，和一彩色滤光片150。在一背照式彩色影像传感器中，光电二极管层130，像素数组电路层140和彩色滤光片150跨越一背照式像素100的数组的延伸。金属互连141系为电子电路的一部分用以读出由光电二极管100的数组所产生的电子信号。为了清楚地说明，在图1中不是所有的金属互连141都有标记。不脱离本发明的范围，背照式像素100可以包括比图1所示更少或更多的金属互连141，和/或不同布置的金属互连141。背照式像素100包括一彩色滤光片150用于选择入射在背侧110上光照160之一期望光谱的部分，例如红色，绿色，或蓝色光。选择性的，背照式像素100还包括在图1中未示出的一附加层，位于光电二极管层130和彩色滤光片150之间，用于改变光照160。该可选层可以包括不透明组件用于防止光照160入射到一背照式像素100而不会到达一相邻背照式像素100的一光电二极管131，和/或包括一抗反射涂层。像素数组电路层140系可被结合到一载体基板145。
[0020]光电二极管层130系位于背侧110和像素数组电路层140之间，以使得入射在背照式像素100上之光照160可不需要穿过像素数组电路层140到达光电二极管131。因此，背照式像素100具有一不受金属互连141影响的光接收锥体170。一个假想的前侧光接受锥体180说明了一相应通过前侧120接收光照之前照式影像传感器的光接受锥体。由于金属互连141的存在，假想的前侧光接受锥体180系显著小于光接受锥体170。因此，背照式像素100系比相应之假想的前照式像素更有感旋光性。
[0021]与背照式彩色影像传感器相关的一个挑战系为获得接取到金属互连141，如像素数组电路层140系不容易从背面110靠近。通常情况下，背照式影像传感器的制造包括:通过蚀刻从背侧110进入像素数组电路层140内的深沟槽获得接取到像素数组电路层140。根据一种传统的方法，深沟槽系在彩色滤光片150引入之前进行蚀刻。然而，该深沟槽影响施加彩色滤光片150的制程，并导致彩色滤光片150的不均匀厚度。这反过来又导致使用该传感器撷取之彩色图像产生条纹。根据另一种传统的方法，彩色滤光片150在蚀刻深沟槽之前施加，然后当蚀刻深沟槽时予以遮蔽。通常，该深沟槽必须蚀刻深入到硅，这对彩色滤光片150的遮蔽强加挑战性的条件。
[0022]本文所揭露的是能够克服这些挑战的方法。在本发明揭露的方法中，具有电性连接到金属互连141的沟槽系在像素数组电路层140与载体基板145结合之前从前侧120形成。该沟槽延伸通过像素数组电路层140和进到光电二极管层130内。在随后的步骤中，背侧110系被修改，使用那些与传统方法关联相较较少侵入性的制程，以获得接取到该沟槽的电性连接。本文公开的方法进一步考虑到施加彩色滤光片150到一个平坦的表面，而不是一具有深沟槽的表面。
[0023]图2A和2B说明了一个示范性的背照式彩色影像传感器200。图2A显示背照式彩色影像传感器200中的上视平面图。图2B显示背照式彩色影像传感器200的横截面侧视图，其中该横截面是沿着在图A中线2B-2B剖取的部分。图2A和2B系最好一起观看。图2A和2B系未按比例绘制。背照式彩色影像传感器200包括背照式像素的一像素数组210，例如图1的背照式像素100，位在像素数组210旁边的一周围区域220，以及电性连接衬垫231。为了清楚地说明，在图2A中不是所有的电性连接衬垫231都被标记。电性连接衬垫231提供电性连接到与像素数组210相关联的电路。电性连接衬垫231系可用来，例如，读出由光电二极管所产生的信号，如光电二极管131，和/或施加电压到光电二极管。
[0024]背照式彩色影像传感器200可以包括比图2A中所示更少或更多的电性连接衬垫231而不脱离本发明的范围。同样地，背照式彩色影像传感器200可以包括比图2A中所示更多的周边区域220，而不脱离本发明的范围。此外像素数组210，周边区域220，和电性连接衬垫231系可布置不