本公開(kāi)總體涉及圖像傳感器領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種圖像傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary?metal?oxide?semiconductor，cmos)圖像傳感器(例如，硅(si)基cmos圖像傳感器)已在工藝成本和性能(尤其是在可見(jiàn)光譜中)方面取得了顯著進(jìn)步。然而，si基cmos圖像傳感器在比可見(jiàn)光譜長(zhǎng)的波長(zhǎng)處表現(xiàn)出低得多的量子效率(quantum?efficiency，qe)，例如由于si對(duì)近紅外(near-infrared，nir)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)低而在nir光譜中表現(xiàn)出低得多的量子效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了一種圖像傳感器，該圖像傳感器包括至少一個(gè)像素單元，其中該至少一個(gè)像素單元中的每個(gè)像素單元包括：感光元件；以及偽隨機(jī)陣列衍射光學(xué)元件(pseudo-random?array?diffractive?optical?element，pradoe)，位于感光元件的光接收側(cè)的前方并且包括以偽隨機(jī)角度定向的單元結(jié)構(gòu)的陣列，其中，pradoe被配置為引起將被感光元件接收的光的多級(jí)衍射。

2、根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了一種用于制造圖像傳感器的方法，包括：提供具有感光元件的襯底；以及在感光元件的光接收側(cè)前方形成偽隨機(jī)陣列衍射光學(xué)元件(pradoe)，pradoe包括以偽隨機(jī)角度定向的單元結(jié)構(gòu)的陣列，其中，pradoe被配置為引起將被感光元件接收的光的多級(jí)衍射。

3、通過(guò)以下參照附圖對(duì)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的其他特征及其優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

技術(shù)特征：

1.一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括至少一個(gè)像素單元，其中，所述至少一個(gè)像素單元中的每個(gè)像素單元包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述偽隨機(jī)角度被配置為使得所述多級(jí)衍射的不同級(jí)具有不同的衍射角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe的單元結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)方體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe的至少一些單元結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度和寬度中的至少一項(xiàng)上彼此不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe的單元結(jié)構(gòu)具有彼此相同的長(zhǎng)度和寬度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe的相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距基于所述像素單元被配置用于感測(cè)的光的波長(zhǎng)而確定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe包括第一層鈍化材料和在第一層之上的第二層抗反射材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述鈍化材料是帶負(fù)電荷的材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述單元結(jié)構(gòu)的陣列是單元結(jié)構(gòu)的周期性陣列。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像傳感器，其中，所述像素單元的尺寸是所述pradoe的相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距的倍數(shù)。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe的周邊相對(duì)于所述像素單元的周邊收縮。

14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的圖像傳感器，其中，所述像素單元還包括至少部分地圍繞所述感光元件的隔離結(jié)構(gòu)。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像傳感器，其中，所述隔離結(jié)構(gòu)沿著所述感光元件的部分或全部深度延伸。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像傳感器，其中，所述pradoe包括與所述隔離結(jié)構(gòu)相同的材料。

17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像傳感器，其中，所述單元結(jié)構(gòu)的陣列是單元結(jié)構(gòu)的周期性陣列，并且其中，所述隔離結(jié)構(gòu)的中心與所述pradoe的最靠近所述隔離結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距與所述pradoe的相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距相同。

18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述至少一個(gè)像素單元包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述至少一個(gè)像素單元包括被配置為感測(cè)第一波長(zhǎng)的光的第一像素單元，并且所述圖像傳感器還包括被配置為感測(cè)不同于所述第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光的第二像素單元，其中，所述第一像素單元包括pradoe，但所述第二像素單元不包括pradoe。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像傳感器，其中，所述第一像素單元對(duì)所述第一波長(zhǎng)的光的吸收小于所述第二像素單元對(duì)所述第二波長(zhǎng)的光的吸收。

21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像傳感器，其中，當(dāng)所述第一波長(zhǎng)的光和所述第二波長(zhǎng)的光具有相同的入射角時(shí)，由所述第二波長(zhǎng)的光在所述第二像素單元與其相鄰像素單元之間引起的串?dāng)_大于由所述第一波長(zhǎng)的光在所述第一像素單元與其相鄰像素單元之間引起的串?dāng)_。

22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述圖像傳感器是近紅外背照式圖像傳感器。

23.一種用于制造圖像傳感器的方法，包括：

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述感光元件形成在所述襯底內(nèi)，并且形成pradoe包括：

25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述感光元件形成于在所述襯底上形成的外延層內(nèi)，并且形成pradoe包括：

26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其中，用所述第一材料填充所述溝槽的陣列包括先用鈍化材料填充所述溝槽的陣列，再用抗反射材料填充所述溝槽的陣列。

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述鈍化材料是帶負(fù)電荷的材料。

28.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其中，用所述第一材料填充所述溝槽的陣列包括用多種材料以不同的沉積速率填充所述溝槽的陣列。

29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括：

30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括：

31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，用于所述隔離溝槽的刻蝕和用于所述溝槽的陣列的刻蝕均從光接收側(cè)進(jìn)行。

32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，在同一沉積工藝中用相同的材料填充所述隔離溝槽和所述溝槽的陣列。

33.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，用于所述隔離溝槽的刻蝕是從與光接收側(cè)相反的一側(cè)進(jìn)行的。

34.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述隔離結(jié)構(gòu)沿著所述感光元件的部分或全部深度延伸。

35.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述單元結(jié)構(gòu)的陣列是單元結(jié)構(gòu)的周期性陣列，并且其中，所述隔離結(jié)構(gòu)的中心與所述pradoe的最靠近所述隔離結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距與所述pradoe的相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距相同。

36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括在所述pradoe上形成抗反射層，其中，所述抗反射層或所述抗反射層的最底部子層與所述pradoe在同一沉積工藝中用相同的材料形成。

37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述pradoe的單元結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)方體。

38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述pradoe的至少一些單元結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度和寬度中的至少一項(xiàng)上彼此不同。

39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述pradoe的單元結(jié)構(gòu)具有相同的長(zhǎng)度和寬度。

40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述pradoe的相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距基于像素單元被配置用于感測(cè)的光的波長(zhǎng)而確定。

41.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述感光元件包括被配置為感測(cè)第一波長(zhǎng)的光的第一感光元件和被配置為感測(cè)不同于所述第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光的第二感光元件，并且其中，所述pradoe包括用于所述第一感光元件的第一pradoe和用于所述第二感光元件的第二pradoe，其中，所述第一pradoe和所述第二pradoe在以下中的至少一項(xiàng)上彼此不同：?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、單元結(jié)構(gòu)的寬度、單元結(jié)構(gòu)的定向角度、相鄰單元結(jié)構(gòu)的中心之間的間距。

42.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述感光元件包括被配置為感測(cè)第一波長(zhǎng)的光的第一感光元件和被配置為感測(cè)不同于所述第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光的第二感光元件，其中，在所述第一感光元件前方形成pradoe，但沒(méi)有在所述第二感光元件前方形成pradoe。

43.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述圖像傳感器是近紅外背照式圖像傳感器。

44.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述單元結(jié)構(gòu)的陣列是單元結(jié)構(gòu)的周期性陣列。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及圖像傳感器及其制造方法。一種圖像傳感器包括至少一個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括：感光元件；偽隨機(jī)陣列衍射光學(xué)元件(PRADOE)，位于感光元件的光接收側(cè)前方并且包括以偽隨機(jī)角度定向的單元結(jié)構(gòu)的陣列。PRADOE被配置為引起將被感光元件接收的光的多級(jí)衍射。

技術(shù)研發(fā)人員：李裕承,宋賢鎬,楊作興,金泰瓚,張樂(lè)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳比特微電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14