图像传感器的制作方法

1.本公开总体上涉及电子器件，并且更特别地针对图像传感器。


背景技术：

2.常规地，图像传感器能够获得可见和/或红外范围内的场景的图像。
3.例如，传感器捕获源自场景的可见辐射，以获得可见图像。该图像对应于在一个或多个波段中(例如在分别对应于蓝色、绿色和红色的三个波段中)捕获的辐射。
4.某些图像传感器使用红外辐射来获得场景的三维图像。例如，传感器与红外脉冲发射器相关联。脉冲从发射器到场景、以及然后从场景到传感器的行进时间递送深度信息。根据深度信息获得三维图像。这种传感器称为飞行时间传感器tof。这种传感器捕获对应于由发射器发射的脉冲的波长的波段中的辐射。这个波段通常位于近红外区，即具有小于1100nm的波长的红外区。传感器可以仅递送场景的深度图，或者由与可视图像组合的深度图形成的三维图像。
5.图像传感器包括通常以阵列布置的多个像素。传感器感兴趣的每个波段的辐射特别地由分布在阵列中、主要对这个波段中的辐射敏感的像素捕获。
6.实际上，当像素被设计成对某一波段中的辐射敏感时，这个像素也对位于该波段之外的辐射敏感。位于目标波段之外的辐射形成寄生辐射，这些寄生辐射使得由像素对其进行的检测降低了图像质量。因此，期望的是被设计成对波段中的一个中的辐射敏感的像素对位于这个波段之外的辐射尽可能不敏感。


技术实现要素：

7.实施例提供了一种包括多个像素的图像传感器，每个像素包括：
8.光电探测器半导体区；
9.金属区，该金属区布置在半导体区的第一表面上；
10.带通或带阻干涉滤波器，该带通或带阻干涉滤波器布置在半导体区的与第一表面相对的第二表面上；以及
11.在半导体区和金属区之间的吸收堆叠，该吸收堆叠从半导体区开始依次包括介电层、硅层和钨层。
12.根据实施例，吸收堆叠能够在单次通过中吸收干涉滤波器的通带或阻带的中心波长处的超过50％的入射辐射。
13.根据实施例，在每个像素中，半导体层由硅制成。
14.根据实施例，硅层具有在20至100nm的范围内的厚度。
15.根据实施例，钨层具有大于或等于40nm的厚度。
16.根据实施例，介电层包括具有小于硅的折射率的折射率的一种或多种介电材料。
17.根据实施例，在每个像素中，钨层耦合到偏置电势的施加节点。
18.根据实施例，在每个像素中，干涉滤波器包括具有不同光学折射率的交替层的重
复。
19.根据实施例，在每个像素中，中心波长在从700nm到1100nm的波长范围内。
20.根据实施例，每个像素包括覆盖半导体区的第一表面的附加彩色或红外滤波器。
21.根据实施例，像素被配置成检测可见光，传感器还包括被配置成检测红外光的多个深度像素。
22.根据实施例，吸收堆叠存在于深度像素中。
23.根据实施例，吸收堆叠不存在于深度像素中。
附图说明
24.结合附图，将在以下特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，在附图中：
25.图1是示意性示出图像传感器像素的示例的截面图；
26.图2是示意性示出图1的像素的滤波器的透射根据波长的变化的示例的图；
27.图3是示意性示出图1的像素的滤波器的透射根据波长的变化的另一示例的图；
28.图4是示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；
29.图5是示出图4的像素的吸收堆叠的参数化的图；
30.图6是示意性示出由半导体光电探测器区对光学辐射的吸收根据波长的变化的示例的图；
31.图7是示意性示出由图1的像素和图4的像素中的光电探测器半导体区对光学辐射的吸收根据波长的变化的示例的图；
32.图8是示意性示出图4的像素的替代性实施例的截面图；
33.图9是示出图4的像素的另一替代性实施例的截面图；
34.图10是部分且示意性示出图像传感器的实施例的示例的截面图；
35.图11是部分且示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；
36.图12是示意性示出图像传感器像素的实施例的示例的截面图；以及
37.图13是部分且示意性示出图像传感器的另一实施例的示例的截面图。
具体实施方式
38.下在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，各种实施例之间共有的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
39.为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元素。特别地，图像传感器的元件(诸如包括允许像素的操作的晶体管的电路)没有详细描述，所描述的实施例与允许图像传感器的像素的操作的常用电路兼容。进一步，用于给定波长的抗反射堆叠的层以及给定波段中的带通或带阻滤波器的厚度的选择没有详细描述，所描述的堆叠和滤波器与能够选择抗反射堆叠的层和干涉滤波器的厚度的常用方法兼容。
40.除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以经由一个或多个其他元件连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦接。
41.在以下公开内容中，除非另有说明，当提及绝对位置限定符(诸如术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“左部”、“右部”等)或提及相对位置限定符(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)、或提及取向限定符(诸如“水平”、“竖直”等)时，参考图中示出的取向。
42.除非另有说明，否则表述“大约”、“近似”、“基本上”和“在
……
的量级”表示在10％以内，优选地在5％以内。
43.除非另有说明，光学折射率指代复合光学折射率的实部。
44.图1是示意性示出图像传感器的像素100的示例的截面图。像素例如位于像素阵列中，并且使其侧向边缘与相邻像素接触。
45.在附图的取向上，传感器旨在接收来自像素的顶部的光学辐射。术语光学辐射在此指代可见辐射或位于近红外区的辐射。光学辐射通常源自位于与像素相对的场景的元素。
46.像素100包括通常由硅制成的半导体光电探测器区110。半导体区110可以由填充有电绝缘体(例如氧化硅)的绝缘沟槽115界定。作为变型，沟槽包括与区110绝缘的导体。沟槽115将各个半导体区110与图像传感器的相邻像素分离。
47.例如，像素在1.2至5微米范围内的宽度上侧向延伸，例如在1.4微米的数量级。区110通常具有对应于图中的取向中的高度的在2至10微米的范围内(例如在6微米的数量级)的厚度。
48.半导体区110具有覆盖有绝缘层120的其下表面或前表面。金属区122位于层120中。区122通常是导电元件，诸如导电轨迹和/或填充通孔的导体。导电元件彼此连接未示出的部件，诸如晶体管，这些部件允许像素和/或图像传感器的各个部分的操作。
49.在所示的示例中，像素包括光学辐射入射侧上的透镜130。透镜130能够将光学辐射朝向光电探测器区110聚焦。
50.进一步，像素100可以包括滤波器140，该滤波器覆盖位于光学辐射到达的侧部上的光电探测器区110的表面。滤波器140优选位于透镜130和光电探测器区110之间。滤波器140用于选择由像素检测到的辐射的波长。优选地，滤波器140是有机滤波器，例如由树脂制成。滤波器140可以形成红外滤波器，即，让红外波长的光学辐射，优选地近红外波长的光学辐射通过。滤波器140可以形成彩色滤波器，也就是说，让可见光范围内的波段中的光学辐射，优选地对应于红色、绿色或蓝色的光学辐射通过。
51.像素可以还包括抗反射层150。层150可以包括一个或多个介电层。提供抗反射层150以限制由像素检测到的在这些波长下的光学辐射的向上反射。
52.像素100还包括干涉滤波器160。干涉滤波器是具有交替光学指数的多个层的堆叠。例如，干涉滤波器包括第一和第二层的交替，优选地由其形成，第一层彼此相同并且第二层彼此相同。优选地，干涉滤波器包括至少两个例如至少三个第一层和至少两个例如至少三个第二层。例如，第一层是介电层，以及第二层是介电层和/或是足够薄以至少部分透明的金属层。干涉滤波器优选地由其间插入有硅或氧化钛或氮化硅层的氧化硅层形成。干涉滤波器的厚度优选小于区110的宽度，例如小于2.0微米。干涉滤波器160可以是带阻或带通滤波器，即分别阻挡波段中的辐射或让波段中的辐射通过。
53.图2是作为示例示意性示出在滤波器160是带阻滤波器的情况下图1的像素的干涉滤波器160的透射率τ200(以纵坐标的形式，在0％和100％之间)根据波长(以横坐标的形
式，以nm为单位)的变化的图。对于到达滤波器160的上表面并且基本上正交于滤波器160的层的平均平面的辐射，透射率被定义为等于这个辐射的从滤波器的下表面出来的百分比。
54.带阻干涉滤波器被设计成阻挡近红外区内中心波长λ0周围的辐射，例如在700至1100纳米的范围内(在所示的示例中为875nm的量级)。例如，中心波长λ0对应于透射率最小值。优选地，滤波器160让波长λ0下的辐射的少于30％通过。优选地，干涉滤波器被设计成使得在波长范围210内透射率较低，例如低于50％，而在包括范围210的波长范围220之外透射率较高，例如高于75％。范围210定义了滤波器的阻带。例如，范围210具有大于150nm的宽度，并且完全在700和1100nm之间，并且范围220具有大于250nm的宽度。范围220和210的宽度之差例如在从100至200nm的范围内。
55.在本示例中，干涉滤波器160包括氧化硅和氮化硅的七个交替层。滤波器的总厚度在1.0微米的量级。
56.当提供像素来检测可见光时，这种带阻干涉滤波器优选地用于近红外区。则可选的滤波器140是彩色滤波器。尽管滤波器140被设计为仅让可见光范围内的波段的辐射通过，但实际上，当滤波器140例如由树脂制成时，滤波器140也让近红外区中的辐射通过。然后干涉滤波器160的目的是限制近红外区中的辐射的检测。
57.发明人已经观察到，事实上，尽管存在干涉滤波器160，但是被干涉滤波器160部分切割的波段中的辐射仍然被检测区110检测到。因此，在图像传感器中，近红外辐射的检测增加了对应于图像的可见辐射的检测，这降低了图像的质量。
58.图3是作为示例示意性示出在滤波器160是带通滤波器的情况下图1的像素的干涉滤波器160的透射率τ300(以纵坐标的形式，在0％和100％之间)根据波长(以横坐标的形式，以nm为单位)的变化的图。
59.带通干涉滤波器被设计成让中心波长λ0周围的波段内的辐射通过。中心波长优选位于近红外区，例如，在700至1100nm的范围内(在所示的示例中为950nm的量级)。透射率优选地具有中心波长周围的峰的形状。例如，对于中心波长λ0，透射率接近100％，并且在波长λ0的任一侧上降低。峰的中间高度处的长度l通常在35nm的量级。该峰可以具有多个顶点(在所示的示例中为两个顶点)，并且半高度由最高顶点的高度的一半限定。滤波器的透射带或通带由透射率大于峰的半高度的波长限定。然后中心波长λ0对应于通带的中心。距中心波长λ0超过50nm，透射率接近于零，例如小于1％。
60.在本示例中，滤波器160包括氧化硅和硅的十八个交替层。滤波器的总厚度例如在1.5微米的量级。
61.这种带通滤波器例如在传感器是飞行时间类型时使用、与红外脉冲发射器相关联。然后滤波器被设计成使得脉冲的波长位于滤波器的通带内。例如，脉冲的波长位于以波长λ0为中心的带310中。例如，带310具有25nm的量级的宽度。优选地，滤波器140然后仅让红外辐射通过，这使得能够截止滤波器160可能在红外辐射范围之外呈现的可能的次级峰值。作为变型，可以省略滤波器140。
62.发明人已经观察到，实际上，光电探测器区110检测比期望的透射率峰更宽的波段中的辐射。因此，除了脉冲之外，像素还检测位于带310之外的红外辐射。红外辐射形成寄生辐射，这些寄生辐射不利地影响所获得的深度图的质量。
63.下文描述的实施例能够提高从可见辐射获得的图像的质量、和/或深度图像的质
量。
64.图4是示意性示出图像传感器像素400的实施例的截面图。
65.像素400包括与图1的像素100的那些元件相同或相似的相同或相似布置的元件，即：
[0066]-半导体光电探测器区110，该半导体光电探测器区例如由绝缘沟槽115界定；
[0067]-一个或多个金属区122；
[0068]-干扰滤波器160；以及
[0069]-优选地，透镜130和/或滤波器140、和/或抗反射层150。
[0070]
这些元件在下文中将不再详细描述。
[0071]
像素400包括在(多个)金属区122和光电探测器区110之间的吸收结构410。优选地，像素在光电探测器区110和吸收结构410之间不包括金属元件。
[0072]
吸收结构410由从光电探测器区110的下表面开始依次包括介电层410a、硅层410b和钨层410c的层的堆叠形成。层410a例如是氧化硅层或氮化硅层。作为变型，层410a可以由具有小于硅的折射率的折射率的介电材料制成的多个层(例如一个或多个氧化硅层和一个或多个氮化硅层)的堆叠形成。介电层410a例如通过其上表面与光电探测器区110的下表面接触。层410a特别能够电绝缘层410b、410c和光电探测器区110的导电元件122。硅层410b例如通过其上表面与介电层410a的下表面接触。钨层410c可以通过其上表面与硅层410b的下表面接触。作为变型，例如由例如具有小于10nm的厚度的氮化钛制成的薄结合层可以在硅层410b和钨层410c之间形成界面。
[0073]
堆叠410的层410a、410b和410c的厚度被选择为使得对于干涉滤波器160的中心波长λ0，堆叠410具有大于区110的半导体材料的吸收系数的吸收系数。堆叠410的大小被确定为使得对于干涉滤波器160的中心波长λ0和对于基本正交于堆叠410的平均平面的入射辐射，进入堆叠410的辐射的50％以上，优选地80％以上，优选地95％以上在单次通过中在堆叠410中被吸收。换句话说，通过堆叠410的上表面进入的辐射的超过50％，优选地超过80％，优选地超过95％在堆叠410中被吸收，并且不被反射朝向区110。例如，对于波长λ0，进入堆叠410的辐射的大约90％在单次通过中在堆叠410中被吸收。例如，从900nm到1000nm的波长范围中的任何辐射的50％以上，优选地80％以上，优选地90％以上在通过堆叠410的单次通过中被吸收。优选地，滤波器160的阻带或通带中的任何辐射的90％以上在通过堆叠410的单次通过中被吸收。
[0074]
在分别用ν1指代层410a的折射率、用ν2指代层410b的折射率、以及用ν3指代层410c的折射率，并且将层410a和410c的厚度视为是无限的(或者更准确地说是半无限的)的情况下，可以示出的是，如果下面的等式成立，则堆叠410的反射为零：
[0075]
[数学式1]
[0076][0077]
其中
[0078]
[数学式2]
[0079]
[0080]
其中d是层410b的厚度。
[0081]
然而，如果ν3包括非零虚部，则透射率为零，并且波被堆叠410整体吸收。
[0082]
发明人进行的研究表明，通过采用等于氧化硅的折射率的ν1和等于硅折射率的ν2，并且对于波长λ＝940nm，选择钨作为层410c的材料(折射率ν3)能够最接近上述方程[数学式1]的等式。然后，硅厚度d＝39nm能够获得堆叠410对辐射的最大吸收(接近100％)。
[0083]
图5示出了钨的选择相对于目前集成电路中使用的其他材料的相关性。
[0084]
考虑到上述方程[数学式1]，图5是示出当硅层410b的厚度d从0到130nm变化时复合光学折射率ν3的变化的图。更特别地，在图5的图中，横坐标轴代表折射率ν3的实部real(ν3)，并且纵坐标坐标轴代表折射率ν3的虚部imag(ν3)。图5的圆形曲线501代表当厚度d从0到130nm变化时折射率ν3(实部和虚部)的变化。曲线501的点ν0对应于对于d＝0和对于d＝130nm由折射率ν3所取的值。对于这些厚度，折射率ν3的虚部为零。
[0085]
人们还在图5的图上绘制了对应于钨的复合光学折射率的点νw、对应于铜的复合光学折射率的点ν
cu
、对应于银的复合光学折射率的点ν
ag
和对应于铝的复合光学折射率的点ν
al
。
[0086]
如图中所显现的那样，点νw几乎与具有非零虚部的圆501的点重合。这个点对应于等于39nm的硅厚度d的折射率ν3的值。点ν
cu
、ν
ag
和ν
al
距圆501很远。这表明，在以上提及的金属中，钨是获得所期望的吸收效果的唯一相关候选者。
[0087]
实际上，层410a和410c的厚度当然不是半无限的。此外，如上文所指示那样，介电层410a可以包括除氧化硅之外的一种或多种介电材料。数字模拟能够根据堆叠410的不同参数和/或根据干涉滤波器160的中心波长λ0来调节要提供的硅厚度d，以最大化吸收。例如，硅层410b的厚度d在从20至100nm的范围内，并且优选地在从30至50nm的范围内。
[0088]
进一步，为了最大化堆叠410中的吸收，钨层410c的厚度优选地相对较高，例如大于40nm，并且优选地大于60nm。
[0089]
在干涉滤波器是结合图2描述的类型的阻带滤波器的情况下，吸收结构410的存在能够减少近红外区中寄生辐射的检测，并且因此提高图像的质量。
[0090]
在干涉滤波器是结合图3描述的类型的带通滤波器的情况下，在所检测的红外辐射当中，位于带310之外的红外辐射在图4的像素中的比例小于在图1的像素中的比例。层410的存在因此降低了检测到的寄生辐射的比例，并且因此能够提高所捕获的深度图像的质量。
[0091]
下文将结合图6详述说明层410的功能。
[0092]
图6是作为示例示意示出了在通过光电探测器区110的单次通过中，由光电探测器区110对光学辐射的吸收率τ600根据波长λ(以横坐标的形式，以nm为单位)的变化的图。
[0093]
位于近红外区的辐射被区110部分吸收和检测。例如，对于干涉滤波器的中心频率λ0，区110通常在单次通过中吸收和检测到达区110的辐射的1到50％，优选地2到25％。
[0094]
在没有吸收结构410的情况下，到达区110的辐射可以几乎不被吸收地从顶部到底部第一次穿过区110，并且然后在(多个)金属区122上已经被反射之后从底部到顶部第二次穿过区110。辐射然后执行返回行程。
[0095]
对于某些波长，干涉滤波器160仅让辐射的一部分，例如从1％到80％通过。例如，这对于由图2的带阻滤波器切割的整个波段，以及在图3的带通滤波器的透射峰的侧向部分
中发生。干涉滤波器然后反射辐射的非透射部分。
[0096]
在没有吸收层410的情况下，对于由滤波器160部分透射的这种波长，已经穿过滤波器160的辐射然后在底部处的金属区122和在顶部处的部分反射滤波器160之间执行多个返回行程。干涉滤波器让辐射通过越少，它就具有更多的反射性，并且返回行程的数量就越多。因此，通过滤波器160减少到达区110的辐射伴随着通过区110的通过的数量方面的增加。一旦辐射进入区110，由于返回行程的数量很大，辐射就更容易被检测到。因此，通过滤波器160进入的辐射的减少不会导致像素的检测灵敏度的相同幅值的减少。
[0097]
在存在吸收堆叠410的情况下，辐射通过区110的通过的数量受到堆叠410限制。这降低了对滤波器160的部分透射的波长的辐射检测的灵敏度。在存在吸收堆叠410的情况下，由滤波器160对寄生辐射的部分阻挡导致由寄生辐射的像素检测灵敏度方面的相对应降低。可见和/或红外图像的质量因此被改善。
[0098]
图7是示意性示出在图1的像素中(图7的曲线601)和在图4的像素中(图7的曲线603)由光电探测器半导体区110对光学辐射的吸收率a(以纵坐标的形式，从0到1)根据波长λ(以nm为单位，以横坐标的形式)变化的示例的图。
[0099]
对于超过大约700nm的波长，可以在曲线601上观察到强烈的振荡。这些振荡说明了上面结合图6描述的效果。更特别地，在图1的像素中，半导体区110形成了用于接近干涉滤波器160的中心波长的辐射的腔。这个腔在某些频率下具有共振，这解释了曲线601的振荡。这种腔效应会使所采集的图像的质量劣化。
[0100]
在曲线603中，可以观察到振荡强烈减小。这由吸收结构410的提供导致，这使得能够避免上述谐振腔效应。
[0101]
尽管本文中已经描述了部分检测近红外区中的辐射的硅光电探测器区，但是光电探测器区可以由另一半导体制成。这个另一半导体则可能具有在其中其仅部分吸收和检测辐射的波长范围。干涉滤波器的中心波长在这个范围中进行选择。优选地，吸收结构410的大小被确定为在单通过次中吸收这个波长范围的全部辐射的50％以上，例如80％以上。
[0102]
图8是示意性示出图4的像素的替代性实施例800的截面图。
[0103]
在这个变型中，吸收堆叠410的钨层410c例如经由形成互连轨迹的金属区122中的一个而耦合(优选地连接)到偏置电势vβ的施加节点。向吸收堆叠410施加偏置电压使得能够释放绝缘层410a中截获(trapped)的可能电荷。进一步，这个偏置电势的施加可以能够避免在层410b和/或410c中存储电荷(这可能干扰区110的电势)。
[0104]
例如，绝缘沟槽115各自包括通过电绝缘材料815与区110绝缘的导电区810。区810通过连接件820耦合(优选地连接)到金属区122中的一些。因此，已经为每个沟槽获得了能够静电影响区110和/或减少或中和暗电流的电容性元件。实际上，暗电流的减少或中和可以通过积累空穴来存储电子或积累电子来存储空穴来获得。
[0105]
堆叠410在连接件820的层面处具有开口830。开口830使得能够使吸收堆叠410的连接件820电绝缘。穿过堆叠410的任何电连接件可以通过开口830与层410绝缘。这些电连接件例如形成朝向像素的元件(诸如晶体管或结)的触点。开口830优选地位于像素边缘的层面处。然而，可以省略区810、连接件820和开口830。
[0106]
图9是示意性示出图4的像素的另一替代性实施例1300的截面图。在这个变型中，腔1310在区110中从其上表面延伸。腔1310填充有介电材料，例如氧化硅。腔1310优选地布
置在光栅中。光栅的间距例如大于由像素检测到的波段的中心波长的一半。在滤波器160是带通滤波器的情况下，光栅的间距优选地大于滤波器160的中心波长λ0的一半。
[0107]
腔1310和区110的布置在这些腔之间的部分1320形成衍射光栅。衍射光栅在从光电探测器区110的顶部进入的辐射的传播中引入角度。这个辐射然后在区110的侧壁之间在区110中以水平分量执行多个返回行程。辐射在区110内的行程的长度以及因此辐射被区110检测到的概率因此增加。与像素的底部和顶部之间的返回行程(其数量取决于滤波器160的透射)相反，对于由像素检测到的波段的所有波长，水平返回行程以相同的方式显著地增加了检测。因此，区110的上部部分的衍射光栅为像素1300提供了对辐射的比不包括这个衍射光栅的像素的灵敏度更高的灵敏度，同时保持了通过限制竖直返回行程的数量而提供的图像质量的优点。
[0108]
图10是部分且示意性示出包括图4的像素400类型的像素的图像传感器1400的实施例的截面图。传感器1400可以捕获三维彩色图像或彩色和红外图像。
[0109]
更特别地地，已经示出了传感器1400的一组四个像素400r、400g、400β和400z。像素400r、400g、400β和400z各自对应于图4的像素400，其中滤波器140由分别为分别让蓝光、绿光、红光和近红外辐射通过的140r、140g、140β和140z的滤波器形成。滤波器140z是可选的。
[0110]
在像素400r、400g和400β的每一个中，图4的像素400的干涉滤波器160由图2的滤波器类型的带阻干涉滤波器160βc形成。优选地，滤波器160βc是像素400r、400g和400β共有的相同连续滤波器。在像素400z中，图4的像素400的干涉滤波器160由例如图3的滤波器类型的带通干涉滤波器160βp形成。
[0111]
在示例中，吸收堆叠410和层120对于传感器的各个像素是共有的，并且特别是对于所示的像素组中的四个像素是共有的。
[0112]
如上所提及那样，吸收堆叠410限制了光在像素中的每一个的顶部和底部之间进行的返回行程的次数，从而提高了所捕获的图像的质量。
[0113]
此外，吸收堆叠410限制了光学辐射的量，特别是红外辐射的量，该光学辐射在从顶部到底部穿过像素中的一个的区110之后，被金属区122反射朝向相邻像素。这对应于图像质量的附加改善。
[0114]
为了形成像素400r、400g、400β和400z，优选地，区110和使区110分离的沟槽115预先形成在半导体衬底中。人们然后在衬底的前表面(下表面)上连续形成吸收堆叠410的层410a、410b和410c，以及包含金属区122的绝缘层120。优选地，然后将手柄1410(例如半导体晶片)粘合在绝缘层120的前表面上。然后，从衬底的后表面到限定区110的上层面的层面的所有元件例如通过抛光被去除。
[0115]
然后，在第一步骤中，形成滤波器160βp。为此目的，例如，区110的所有上表面覆盖有形成滤波器160βp的交替层的第一堆叠，之后，位于像素400r、400g和400β的位置的层的第一堆叠的部分例如通过蚀刻被去除。
[0116]
在第二步骤中，形成滤波器160βc。为了实现这一点，例如，在第一步获得的结构覆盖有对应于滤波器160βc的层的第二堆叠。然后，位于像素400z的位置的第二堆叠的部分例如通过化学机械抛光被去除。
[0117]
然后形成滤波器140r、140g和140β，以及可选的光学滤波器140z，然后是可选的
光学透镜130。
[0118]
由于滤波器很薄，滤波器部分地让其通过的寄生辐射就更多了。由于吸收堆叠410减少了这些寄生辐射的检测的事实，对于给定量的吸收寄生辐射，也就是说，对于给定的图像质量，人们可以减少滤波器相对于不包括层410a的传感器的厚度。然后，可以使透镜130更靠近区110，这使得能够增加传感器的视角，并且这不会改变图像质量。此外，区1420(在该区中，对应于滤波器160βc的第二堆叠使其层侧向堆叠抵靠滤波器160βp的侧部上)的宽度或水平尺寸方面的减小对应于这个厚度减小。在区1420中，滤波器160βc具有劣化的滤波特性。与不包括吸收层410的传感器相比，减小这个区的事实使得能够减小像素的大小，而不改变图像质量。
[0119]
在图10的示例中，吸收堆叠410在像素400r、400g和400β下以及像素400z下延伸。作为变型，堆叠410可以仅在像素400r、400g和400β下延伸，而不在像素400z下延伸。在这种情况下，制造方法例如类似于刚刚描述的内容，不同之处在于在绝缘层120的沉积步骤之前提供了局部去除与像素400z相对的吸收堆叠410的步骤。
[0120]
图11是部分且示意性示出包括图4的像素400类型的像素的图像传感器1450的实施例的截面图。传感器1450示出了图10的传感器1400的元件，不同之处在于滤波器160βc和160βp的制造包括第一和第二步骤之间的附加步骤。
[0121]
在这个附加步骤中，例如由氧化硅制成的介电层形成在像素400r、400g和400β的位置处向下直到在第一步骤中形成的滤波器160βp的上层面。为了实现这一点，在第一步骤中获得的结构覆盖有氧化物层，之后，位于滤波器160βp的上表面上方的所有元件例如通过化学机械抛光被去除。
[0122]
然后，在第二步骤，对应于滤波器160βc的第二堆叠沉积在抛光留下的平坦表面上，并且通过蚀刻从像素400z的位置移除第二堆叠的部分。
[0123]
有利的是，由于滤波器160βc形成在平坦表面上并通过蚀刻界定的事实，它们在滤波器的整个表面上形成恒定厚度的平坦层的堆叠。因此，相比于利用由非平坦的和/或具有非恒定厚度的层形成的滤波器的情况下过滤质量更好。
[0124]
在随后的步骤中，例如由氧化硅制成的介电层部分可以形成在像素400z的位置处向下直到滤波器160βc的上层面。为了实现这一点，例如，在第二步骤中获得的结构覆盖有例如由氧化硅制成的介电层，之后，位于滤波器160βc的上表面上方的所有元件例如通过化学机械抛光被去除。
[0125]
在此同样，虽然吸收堆叠410已经被示出为在像素400r、400g和400β下方以及在像素400z下方延伸，但是作为变型，堆叠410可以仅在像素400r、400g和400β下方延伸，而不在像素400z下方延伸。
[0126]
图12是示出图像传感器像素1500的实施例的示例的部分简化截面图。像素1500包括与图4的像素400的那些元件相同或相似的元件。像素1500与图4的不同之处在于，它在吸收堆叠410和绝缘层120之间，从吸收堆叠410的下表面开始依次包括例如由硅制成的介电层1510、导电区1520、绝缘层1525和半导体区1530。导电区1520和绝缘层1525可以省略。
[0127]
为了形成像素1500，在半导体衬底中形成区110和沟槽115。衬底的前表面(下表面)然后覆盖有吸收堆叠410。吸收堆叠410的钨层410c覆盖有例如由氧化硅制成的介电层1510。
[0128]
在介电层1510之后，形成导电区1520。例如，区1520限定了接地平面，并覆盖半导体衬底的整个下表面(或前侧)。然后形成例如由氧化硅制成的绝缘区1525。此后，半导体区1530通过分子结合而结合到层1525。然后，在半导体区1530的下表面侧(前侧)，在其内部和顶部上形成图像传感器的电子电路的部件，例如晶体管(未示出)。然后，形成绝缘层和金属区122。区122优选地对应于图像传感器电路的部件之间的互连轨迹。
[0129]
层150、干涉滤波器160、可选滤波器140和可选透镜130例如在像素制造的后续步骤处形成。
[0130]
像素1500的优点在于，图像传感器电路的一部分独立于光电探测器区110形成在区1530的内部和顶部上，与不包括半导体区1530的图像传感器相比，这能够减小像素大小或集成附加功能。进一步，区1520的存在可以使得能够优化图像传感器电路的操作。
[0131]
像素1500中的层1510和区1520的存在对光的反射具有与图4的像素400中的层120和区122相同的影响。在像素1500中，堆叠410限制了辐射在反射后在腔110中、在区1520上和在滤波器160上的可能返回行程的数量。以与包括图4的像素400类型的像素的图像传感器相同的方式，在包括像素1500类型的像素的传感器中获得了改善的图像质量。
[0132]
图13是部分且示意性示出图像传感器1600的实施例的截面图。图像传感器1600包括与图11的传感器1400的那些元件相同或相似的、相同或相似地布置的元件，不同之处在于像素400z利用像素1600z代替。
[0133]
像素1600z包括与图11的像素400z的那些元件相同或相似的相同或相似地布置的元件，即光电探测器区110z、吸收堆叠层410z和绝缘层120z，该吸收堆叠层从光电探测器区110z的下表面开始依次包括介电层410za、硅层410zb和钨层410zc。光电探测器区110z、堆叠410z和绝缘层120z分别与图4的像素400z的光电探测器区110、吸收堆叠410和绝缘层120相同或相似。在像素1600z中，半导体光电探测器区110z位于比像素400r、400g和400β的光电探测器区110的层面更低的层面。像素1600z还包括位于其光电探测器区110z和其滤波器160βp之间的光学透射区1602和1604。应当注意的是，在所示的示例中，在竖直投影中，光电探测器区110z的轮廓基本上与光学透射区1602和1604的轮廓一致。作为变型，光电探测器区110z可以侧向延伸超过光学透射区1602和1604。
[0134]
区1602位于与像素140p、140γ和140β的区110相同的层面，并且区1604在区110z和光学透射区1602之间竖直延伸。像素1600z的区110z位于衬底1610中，该衬底在像素400r、400g和400β共有的层120下方水平延伸。吸收堆叠410z和绝缘层120z在衬底1610的下表面上水平延续。
[0135]
诸如晶体管(未示出)的部件形成在衬底1610的下表面或前表面上。这种晶体管例如通过形成位于层120z中的金属区122z的轨迹互连。透射区1602优选地由与像素400r、400g、400β的区110相同的半导体制成。区1604优选地由电介质制成，例如由氮化硅或由非晶硅制成，并且从区1602的下表面延伸穿过吸收堆叠410和绝缘层120。
[0136]
在操作中，由滤波器160βp透射的光学辐射被光学区1602和1604一直引导到光电探测器区110z。
[0137]
传感器可以具有晶体管的和由晶体管之间的区122和122z形成的金属互连件的大于不包括在像素400r、400g和400β下方延伸的衬底1610的传感器中的晶体管的和互连件的密度的密度。传感器1600可以特别紧凑。
[0138]
为了形成传感器1600，在例如由硅制成的半导体衬底1620中形成区110和使区110分离的沟槽115。然后，人们在衬底1620的前表面(下表面)上形成可选部件，诸如晶体管、吸收堆叠410、包含金属区122的绝缘层120和区1604。
[0139]
人们是在包括区110z的衬底1610的前表面(下表面)上分离地形成可选部件，诸如晶体管、吸收堆叠410z和包含金属区122z的绝缘层120z。
[0140]
手柄1630(例如半导体衬底)结合到绝缘层120z的前表面。然后，位于后表面侧上的衬底1610的部分例如通过化学机械抛光去除，向下直到区110z的上层面。
[0141]
衬底1610的后表面然后结合到层120和区1604的前表面。
[0142]
然后，所有元件通过例如抛光从衬底1620的后表面移除，向下直到限定像素400r、400β和400z的区110的上层面的层面。
[0143]
滤波器160βc、160βp、140r、140g、140β、可选滤波器140z和可能的透镜130然后以与结合图11描述的相同的方式形成，以形成这些元件。
[0144]
作为变型，吸收堆叠410z可以在图13的结构中省略。
[0145]
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，这些不同实施例和变型的某些特征可以组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。特别地，结合图8和9描述的变型和实施例彼此兼容，并且可以单独地或以组合的方式应用于图10至图13的实施例。
[0146]
在上述实施例中，吸收堆叠410的下层410c优选地对应于特定的钨层面，即，仅被沉积用于形成吸收堆叠410。然而，作为变型，吸收堆叠410的下层410c可以对应于传感器的第一金属化层面，其中也在像素的外围处形成互连金属化部。
[0147]
最后，基于上文提供的功能指示，本文描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。