集成電路、圖像傳感器的集成電路及其制造方法技術

本發明專利技術涉及一種具有自動聚焦功能的圖像傳感器及相關方法。在一些實施例中，該集成電路包括具有在半導體襯底內設置的多個光電二極管的光電二極管陣列、以及在光電二極管陣列上面且具有垂直地延伸穿過復合柵格的多個第一開口和多個第二開口的復合柵格。集成電路還具有圖像感測像素陣列，該圖像感測像素陣列具有在多個第一開口中設置的多個濾色器。集成電路還具有相位檢測像素陣列，該相位檢測像素陣列包括比多個濾色器小并且具有低折射率(低n)材料的多個相位檢測組件，低折射率材料的折射率(n)小于多個濾色器的折射率，其中，相位檢測組件設置在多個第二開口中。本發明專利技術的實施例還提供了集成電路、圖像傳感器的集成電路及其制造方法。

Integrated circuit, image sensor integrated circuit and manufacturing method thereof

The invention relates to an image sensor with automatic focusing function and related methods. In some embodiments, the integrated circuit includes a plurality of photodiodes arranged in a semiconductor substrate of the photodiode array, and the photodiode array above and has vertically extending through the composite grid composite grid first openings and a plurality of second openings. The integrated circuit also has an image sensing pixel array having a plurality of color filters disposed in a plurality of first openings. The integrated circuit also has the pixel array phase detection, phase detection of the pixel array comprises a plurality of color filters is small and has a low refractive index (low N) a plurality of phase detection component materials, refractive index and low refractive index material ratio (n) index is less than the rate of the plurality of color filters, the phase detection module is arranged in the a plurality of second openings. Embodiments of the present invention also provide an integrated circuit, an integrated circuit of an image sensor, and a method of manufacturing the same.

【技術實現步驟摘要】
集成電路、圖像傳感器的集成電路及其制造方法
本專利技術的實施例涉及半導體領域，更具體地涉及集成電路、圖像傳感器的集成電路及其制造方法。
技術介紹
光學成像傳感器廣泛地應用于當今的電子器件，從數字照相機至其它便攜式器件。光學成像傳感器包括感測像素的陣列和將光學圖像轉化為數字數據的支持邏輯電路。可以通過改善單獨的像素的光感測、像素之間的串擾、和/或支持邏輯電路使用的算法改善光學圖像傳感器的性能。然而，如果圖像焦點未對準，則光學圖像傳感器不能很好地工作。因此，相位檢測像素包含在光學圖像傳感器中以自動地位于透鏡應該聚焦的地方，而不盲目地掃描整個范圍以嘗試檢測透鏡的正確位置。
技術實現思路
本專利技術的實施例提供了一種集成電路，包括：光電二極管陣列，包括在半導體襯底內設置的多個光電二極管；復合柵格，位于所述光電二極管陣列上面并且具有垂直延伸穿過所述復合柵格的多個第一開口和多個第二開口；圖像感測像素陣列，包括在所述多個第一開口中設置的多個濾色器；以及相位檢測像素陣列，包括比所述多個濾色器小并且具有低折射率(低n)材料的多個相位檢測組件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多個濾色器的折射率，其中，所述多個相位檢測組件中的相位檢測組件設置在所述多個第二開口中。本專利技術的實施例還提供了一種圖像傳感器的集成電路，包括：圖像感測像素，包括在半導體襯底中布置的第一光電二極管上面的濾色器；相位檢測像素，具有在所述半導體襯底中布置的第二光電二極管上面的相位檢測組件，其中，所述相位檢測組件具有比所述濾色器低的折射率；以及復合柵格，布置在所述圖像感測像素和所述相位檢測像素之間并且包括在金屬柵格上設置的介電柵格和在所述介電柵格上設置的硬掩模柵格，其中，所述復合柵格具有沿所述圖像感測像素的面向所述相位檢測像素的第一側的第一寬度和小于所述第一寬度的沿著所述圖像感測像素的與所述第一側相對的第二側的第二寬度。本專利技術的實施例還提供了一種用于制造圖像傳感器的集成電路的方法，包括：在光電二極管陣列上方形成金屬層、介電層和硬掩模層的堆疊件，所述光電二極管陣列包括在襯底內布置的多個光電二極管；實施蝕刻以穿過所述硬掩模層、所述介電層和所述金屬層，從而在所述多個光電二極管上面形成多個第一開口和多個第二開口，其中，所述多個第二開口的寬度小于所述多個第一開口的寬度的一半；以及在所述多個第一開口中形成濾色器并且在所述多個第二開口中形成相位檢測組件，所述濾色器具有的折射率大于所述相位檢測組件的折射率。附圖說明當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本專利技術的實施例。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，對各種部件沒有按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。圖1示出了包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的一些實施例的截面圖。圖2示出了圖1的圖像感測像素和相位檢測像素關于入射角的角響應曲線的一些實施例的示圖。圖3示出了包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的一些附加實施例的截面圖。圖4A示出圖3的集成電路的一些實施例的頂視圖。圖4B示出了圖4A的一對相位檢測像素關于入射角的角響應曲線的一些實施例。圖5A示出了一些實施例的圖像傳感器圖案。圖5B示出了圖5A的相位檢測像素陣列關于位址(addresses)的強度響應曲線的一些實施例。圖6至圖10示出了在制造的各個階段用于制造集成電路的方法的一些實施例的一系列截面圖。圖11示出了用于制造包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的方法的一些實施例的流程圖。具體實施方式本專利技術提供了許多用于實現本專利技術的不同特征的不同實施例或實例。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本專利技術。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本專利技術。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本專利技術可在各個實例中重復參考標號和/或字母。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術語，以便于描述如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。而且，為了便于描述，本文可以使用“第一”、“第二”、“第三”等，以區分附圖或一系列附圖中的不同元件。“第一”、“第二”、“第三”等不旨在為相應的元件的描述。因此，結合第一圖描述的“第一介電層”不必對應于結合其他圖描述的“第一介電層”。具有自動聚焦功能的圖像傳感器包括具有圖像感測像素和多個包含的相位檢測像素的像素陣列。在像素陣列下方的半導體襯底內布置光電二極管陣列，并且在光電二極管陣列上方布置復合柵格。復合柵格橫向圍繞對應于圖像感測像素的濾色器和對應于相位檢測像素的相位檢測組件。復合柵格有利地增加靈敏度(例如，量子效率)并且減少了鄰近的圖像感測像素之間的串擾。然而，復合柵格還可以通過從復合柵格的側壁的不期望的全內反射減小相位檢測像素的角響應靈敏度(關于入射角)。例如，穿過相位檢測組件的入射輻射可以在被提供至下面的光電二極管之前被復合柵格的側壁反射，這取決于介電柵格和相位檢測組件的入射角和相對反射率。由于光電二極管接收具有不同入射角的反射的輻射，所以反射的輻射減少了相位檢測像素的角響應，從而不利地影響了像素的相位檢測。本專利技術涉及包括自動聚焦圖像傳感器的相位檢測自動聚焦(PDAF)技術和實現良好的角響應的相關感測方法。在一些實施例中，自動聚焦圖像傳感器的復合柵格包括用于濾色器的多個第一開口和用于相位檢測組件的多個第二開口。在一些實施例中，多個第二開口的寬度小于多個第一開口的寬度。多個第二開口與布置在其上的微透鏡未垂直對準，從而由相位檢測組件接收的輻射強度取決于入射角。在一些其他的實施例中，相位檢測組件的折射率小于濾色器的折射率。更小的折射率減少了相位檢測組件內的全內反射，從而改善了自動聚焦圖像傳感器的角響應。圖1示出了根據一些實施例的用于包括圖像感測像素104和相位檢測像素102的自動聚焦圖像傳感器的集成電路的截面圖100。如截面圖100所示，在半導體襯底112內設置包括多個光電二極管100a、100b的光電二極管陣列。在半導體襯底112上方設置復合柵格114。復合柵格114包括具有第一寬度d'的第一開口和具有小于第一寬度d'的第二寬度d的第二開口，從而相位檢測組件106具有比濾色器108更小的尺寸。在復合柵格114的第一開口中設置濾色器108，并且在復合柵格114的第二開口中設置相位檢測組件106。在一些實施例中，第二寬度d可以小于或等于第一寬度d'的一半。相位檢測組件106的更小的尺寸增加入射輻射202的角分辨力(discrimination)。上面的微透鏡214b居中地位于濾色器108上(即，二等分濾色器108的寬度的軸線與在其上設置的二等分微透鏡214b的寬度的軸線重合)，而上面的微透鏡21本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成電路，包括：光電二極管陣列，包括在半導體襯底內設置的多個光電二極管；復合柵格，位于所述光電二極管陣列上面并且具有垂直延伸穿過所述復合柵格的多個第一開口和多個第二開口；圖像感測像素陣列，包括在所述多個第一開口中設置的多個濾色器；以及相位檢測像素陣列，包括比所述多個濾色器小并且具有低折射率(低n)材料的多個相位檢測組件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多個濾色器的折射率，其中，所述多個相位檢測組件中的相位檢測組件設置在所述多個第二開口中。

【技術特征摘要】
2015.10.15 US 14/883,8491.一種集成電路，包括：光電二極管陣列，包括在半導體襯底內設置的多個光電二極管；復合柵格，位于所述光電二極管陣列上面并且具有垂直延伸穿過所述復合柵格的多個第一開口和多個第二開口；圖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許文義，洪豐基，楊敦年，周耕宇，
申請(專利權)人：臺灣積體電路制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣,71