CN101465361A - 图像传感器元件的隔离结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像传感器元件，其包含具有像素区域和外围区域的衬底。第一隔离结构形成于所述衬底的像素区域中。所述第一隔离结构包含具有第一深度的沟渠。第二隔离结构形成于所述衬底的外围区域中。所述第二隔离结构包含具有第二深度的沟渠。所述第一深度大于所述第二深度。

Description

图像传感器元件的隔离结构

技术领域

本揭示内容大体上涉及图像传感器，且明确地说，涉及包含集成电路的图像传感器，例如互补金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide semiconductor；CMOS)图像传感器和电荷耦合元件(Charge coupled device；CCD)图像传感器。

背景技术

在半导体技术中，图像传感器用来感测投射于所述半导体衬底的曝光量。CMOS传感器和CCD传感器均广泛使用于许多应用，如数码相机。这些图像传感器使用包含光线感测元件的像素矩阵以收集光能量并将图像转换成数字数据。然而，当像素尺寸缩小后，像素的敏感度将减低。另外，像素间的相互干扰(Crosstalk)将增加。相互干扰可减损空间分辨率、减低整体敏感度、提供不良颜色隔离，且可在图像中引入额外的噪声，特别是在色彩校正程序之后。包含这些需要较薄材料层(例如薄介电和金属层)的工艺和薄彩色滤光片可用来改善光学相互干扰。然而，这些传统改善电气相互干扰的方法(例如提供具有薄外延层的传感器)被提供用于例如静电放电(Electrostatic discharge；ESD)失败的其它问题。其它传统图像传感器的问题包含长波长光敏感度和图像缺陷，例如从兴盛效应(Blooming effect)(输出图像的特定区域显示较原始图像为亮)。

因此，需要经改进的图像传感器。

发明内容

本发明提供涉及半导体元件的揭示内容，特别是涉及图像传感器的隔离结构。所提出的新颖结构可以减低像素间的电气相互干扰和其它光学缺陷。

本发明提供一种图像传感器，其具有包含像素区域和外围区域的衬底、形成于所述衬底的像素区域中的第一隔离结构、形成于所述衬底的外围区域中的第二隔离结构。其中所述第一隔离结构包含具有第一深度的第一沟渠，所述第二隔离结构包含具有第二深度的第二沟渠，且其中所述第一深度大于所述第二深度。

换句话说，本发明提供一种图像传感器元件，所述元件包含具有像素区域和外围区域的衬底。隔离结构形成于衬底的像素区域中。所述隔离结构包含沟渠。另一隔离结构形成于所述衬底的外围区域中。所述隔离结构也包含沟渠。形成于像素区域中的沟渠与形成于外围区域中的沟渠相比具有较大深度。

另一方面，本发明提供另一种图像传感器元件，所述元件包含具有像素区域和外围区域的衬底。多个像素形成于所述像素区域的衬底中。在两个像素之间形成沟渠。所述沟渠具有第一深度。第二沟渠形成于所述衬底的外围区域中。所述第二沟渠的深度小于第一深度。

又一方面，本发明提供一种形成图像传感器的方法。提供包含像素区域和外围区域的衬底。第一隔离沟渠形成于所述衬底的像素区域中，形成所述第一隔离沟渠包含将所述衬底蚀刻到第一深度。第二隔离沟渠形成于所述衬底的外围区域中。形成所述第二隔离沟渠包含将所述衬底蚀刻到第二深度，所述第二深度小于所述第一深度。

附图说明

本发明所揭示的各方面最佳地由上述详细说明且通过读取附图加以了解。需强调的是，根据工业的标准实践，许多特征并未依照比例绘制。事实上，为了论述的明确，可任意增加或减少各项特征的尺寸。

图1是包含像素区域和外围区域的图像传感器的俯视图；

图2是包含像素矩阵和外围区域的常规图像传感器的剖视图；

图3是实施例的包含像素矩阵和外围区域的图像传感器的剖视图；

图4是展示制造图3的图像传感器的方法的实施例的流程图；

图5a到5g是图4方法实施例的剖视图；

图6是图3制造图像传感器方法的另一替代实施例的流程图；

图7a到7e是图5方法实施例的剖视图；以及

图8是包含像素矩阵和外围区域的图像传感器的替代实施例的剖视图。

具体实施方式

本揭示内容大体上涉及半导体元件，特别是图像传感器。然而，应了解，提供特定实施例作为范例以教示较广的发明观念，而所属领域的一般技术人员可轻易将本揭示内容的教示应用于其它方法或元件。另外，应了解，本揭示内容中所论述的方法和装置包含一些传统的结构和/或工艺。既然这些结构和工艺在所述领域中是众所周知的，那么将仅以一般详细程度对其进行论述。再者，为了方便和举例，在整个图式中重复参考标号，且所述重复在整个图式中并非指示任何需要的特征或步骤组合。而且，越过第二特征、在第二特征上方或耦合于第二特征形成第一特征在后续叙述中可包含这样的实施例，其中所述第一和第二特征直接接触形成；或可包含在第一与第二特征之间插入形成额外特征的实施例，如此所述第一和第二特征或许并非直接接触。再者，在衬底或衬底表面形成特征可包含在衬底表面上方、邻近于衬底表面、直接于衬底表面及/或延伸于衬底表面下方形成特征(例如植入区、沟渠)的实施例。

参看图1，图像感测元件100提供像素区域110和外围区域120。所述像素区域110包含像素110a的矩阵。在一实施例中，所述图像感测元件100可为互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)或主动像素传感器。在替代实施例中，所述图像传感器100可为电荷耦合元件(CCD)传感器。所述图像感测元件100可为前侧发光传感器或背侧发光传感器。在背侧发光传感器的结构中，被感测的光线入射到衬底背侧，而在衬底前侧形成像素。像素110a包含至少一光学检测器(例如光电二极管)以记录光线亮度或强度。在一实施例中，像素110a包含接脚光电二极管。各个像素110a还包含至少一个晶体管。所述像素110a包含复位(reset)晶体管、源极跟随器(source follower)晶体管、选择器(selector)晶体管和/或传输(transfer)晶体管。所述复位晶体管可执行对所述像素110a的复位。所述源极跟随器晶体管可允许电压与被观测像素110a结合而不移除累积电荷。所述选择器晶体管可以是行选择器晶体管，且当选择器晶体管开启时允许读取单行像素110a。传输晶体管可将像素110a的光检测器中的累积电荷移动到另一元件，因此从像素输出数据。传输晶体管可允许关联的二次采样。在一实施例中，传输晶体管可结合(分派)于单一光电二极管，而源极跟随器、复位和选择器晶体管可结合于(共用于)多个光电二极管。在第二实施例中，传输晶体管可结合于光电二极管，而源极跟随器和复位晶体管可结合于多个光电二极管。在一实施例中，各像素110包含4个晶体管。所述图像传感器元件是所述领域中常用的4T CMOS图像传感器。所述4T CMOS图像传感器可包含传输晶体管、复位晶体管、源极跟随器晶体管和选择器晶体管。在一实施例中，包含于像素区域110中的晶体管包含金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，其具有包含硅化物层的栅极。所述硅化物层可包含硅化物，例如镍硅化物、钴硅化物、钨硅化物、钽硅化物、钛硅化物、铂硅化物、铒硅化物、钯硅化物和/或其组合。

在外围区域120中，在邻近所述像素区域110处提供增加的电路和输入/输出，以提供像素110a的操作环境且/或支持与像素110a的外在沟通。所述外围区域120也可为逻辑区域，如同其可包含结合于像素110a的逻辑电路。所述外围区域120可包含低功率逻辑电路。所述低功率逻辑电路可包含低功率、高速、高效能逻辑电路。所述外围电路120可包含例如依序驱动像素、得到信号电荷的电路、A/D转换器、形成图像输出信号的处理电路、可连接其它元件的电连接器和/或所述领域中常用的其它构件。在一实施例中，所述外围区域120包含具有源极、漏极和栅极电极的MOSFET元件，其均包含硅化物层。所述硅化物层可包含硅化物，例如镍硅化物、钴硅化物、钨硅化物、钽硅化物、钛硅化物、铂硅化物、铒硅化物、钯硅化物和/或其组合。

现参看图2，其展示传统的图像传感器200的剖视图。所述图像传感器200包含像素区域210和外围区域220。彩色滤光片230置于所述像素区域210上方。所述彩色滤光片230具有多个滤光片，包含蓝色滤光片230a、绿色滤光片230b、红色滤光片230c和蓝色滤光片230d。所述传感器200包含具有次层250a和外延层250b的衬底250。包含沟渠260a、260b、260c和270的多个沟渠形成于衬底250上。所述沟渠260a、260b和260c形成于像素区域210中。所述沟渠270形成于所述外围区域220中。所述沟渠270实质上类似于所述沟渠260a、260b和260c。例如，所述沟渠270与沟渠260a、260b和260c具有实质上相同的深度D1。一般来说，D1介于0.3到0.6μm。

像素区域中的沟渠(包含260a、260b和260c)用于分隔像素与第二像素。举例来说，沟渠260b用于分隔形成于所述红光滤光片230c下方的衬底250中(区域P2)的像素与形成于所述绿光滤光片230b下方的衬底250中(区域P1)的像素。所述沟渠270可用于分隔外围区域中的一个或一个以上构件。所述元件200具有沟渠260a、260b和/或260c可能无法适当分隔一个像素区域与另一个像素区域的缺点。所述沟渠260a、260b和/或260c的深度可能不足以防止来自第一像素区域(例如区域P1)的光产生载子移动到第二像素区域(例如区域P2)。这将导致电气相互干扰且减损所述传感器200的效能。因此，需要一种经改善的隔离结构。

参看图3，其展示本发明实施例的图像传感器元件300。所述图像传感器300包含具有次层310a和外延层310b的衬底310，以及位于所述衬底310上方的彩色滤光片320。所述图像传感器元件300可实质上与前述图1的图像传感器元件100相同。所述图像传感器元件300包含像素区域302和外围区域304。多个像素(未图示)可形成于所述衬底310的像素区域302中。举例来说，第一像素可形成于区域P3中，且第二像素可形成于区域P4中。所述像素包含光检测器和一个或一个以上晶体管。所述图像传感器元件300的一个或一个以上像素可实质上类似于前述图1的像素110a。所述外围区域304可实质上类似于前述图1所示的外围区域120。

所述彩色滤光片320包含蓝光滤光片320a和320d、绿光滤光片320b和红光滤光片320c，虽然其它实施例的彩色滤光片也是可能的。在替代实施例中，所述图像感测元件300是背侧发光传感器。在一实施例中，所述彩色滤光片320设于邻近所述衬底310的背面处，且过滤入射于所述衬底310背侧的光线。可形成邻近所述彩色滤光片320、相对于所述衬底310的一个或一个以上微透镜(未图示)。

所述衬底310可以是具结晶结构的硅。在替代实施例中，所述衬底310可包含其它基础半导体(如锗(germanium))，或可包含化合物半导体(如硅碳化物、镓砷化物、铟砷化物和铟磷化物)。在一实施例中，所述衬底310是P型衬底(P导电型)(例如以传统的扩散或离子植入掺杂P型掺杂物(如硼或铝)的衬底)。在其它实施例中，所述衬底310可包含P+衬底、N+衬底和/或其它所述领域已知的导电型。所述衬底310可包含绝缘层上硅(SOI)衬底。所述外延层310b与衬底310的其它部分(包含次层310a)相比允许不同的掺杂形貌。所述外延层310b可使用传统方法来成长于所述衬底310上。在一实施例中，所述外延层310b为p-外延层。在一实施例中，所述次层310a为p+层。可能的实施例包含所述外延层310b为N-外延层且所述次层310a为N+次层，所述外延层310b为N-外延层且所述次层310a为P+次层，和/或其它所述领域中常用的导电型。外延层310b的厚度T可介于大约2μm与10μm之间。在另一实施例中，外延层的厚度T可大约为4μm。

在一实施例中，所述外延层310b为p型导电型，且形成在衬底310中的像素(未图示)中所包含的光电二极管包含具有N型光产生区域(例如形成于P型外延层的N型阱)的光检测器。所述N型光产生区域可利用将N型掺杂物(如磷、砷和/或其它所述领域常用的N型掺杂物)掺杂于所述衬底来形成。所述掺杂可利用所述领域已知的传统工艺(如光刻图案化接着离子植入或扩散)来实现。在其它实施例中，所述光电二极管包含接脚光电二极管。所述接脚层可掺杂p型掺杂物。所述p型掺杂物可包含硼、铝和/或其它所述领域常用的P型导电型掺杂物。

包含隔离沟渠340的隔离结构形成于所述图像传感器300的外围区域304中。所述隔离沟渠340可包含浅沟渠隔离(STI)结构。所述隔离沟渠340可协助隔离一个或一个以上形成于所述外围区域304上的构件。所述隔离沟渠340的深度D2小于大约0.6μm。在一实施例中，所述隔离沟渠340的深度D2介于大约0.3μm到0.6μm。较深的深度D2(例如大于0.6μm)可提供位于所述外围区域304的N型阱接合的高片电阻(Rs)。较高的Rs可减损拾取(Pick-up)功能。所述隔离沟渠340可包含氧化硅。在一实施例中，除氧化硅以外或替代氧化硅，隔离沟渠340可包含空气。所述沟渠340包含其它隔离材料的其它实施例也是可行的。所述隔离沟渠340可由所述领域中常用的传统方法形成。例如，利用传统的工艺(如根据传统光刻工艺形成的图案的反应式离子蚀刻(RIE))在衬底310的外围区域304中进行孔洞蚀刻。所述孔洞可接着被填满。例如在一实施例中，所述沟渠被填入氧化硅。在一实施例中，所述工艺包含氧化硅的高密度等离子体化学气相沉积(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition；HDPCVD)以填入孔洞，并接着进行化学机械抛光(Chemical Mechanical Polish；CMP)工艺以平坦化所述氧化物。在替代实施例中，所述工艺包含氧化硅的次大气化学气相沉积(Sub-Atmospheric ChemicalVapor Deposition；SACVD)，并接着进行化学机械抛光工艺以平坦化所述氧化物。形成所述隔离沟渠340的方法将随后进行更详细论述。

包含隔离沟渠330a、330b和330c的多个隔离结构形成于衬底310的像素区域302中。所述隔离沟渠330a、330b和330c可包含浅沟渠隔离(STI)结构。所述隔离沟渠330a、330b和/或330c至少部分将像素与所述像素区域302的第二像素隔离。例如，所述隔离沟渠330b提供阻隔少数载子从像素区域P3到达像素区域P4。所述隔离沟渠330a、330b和/或330c的深度D3大于大约0.6μm。在一实施例中，所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可具有介于大约0.6μm到2μm的深度D3。在一实施例中，所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可具有介于大约0.6μm到1μm的深度D3。在一实施例中，所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可具有介于大约1μm到2μm的深度D3。

所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可包含(例如完全填满或部分填入)绝缘材料。所述绝缘材料(如氧化硅)可隔离少数载子从像素到达第二像素。在替代实施例中，所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可填入氧化物、实质光学不透明材料和/或低折射率材料，其将参看图7在随后详细叙述。所述隔离沟渠330a、330b和/或330c可利用所述领域常用的传统技术形成。例如，利用传统的工艺(如执行于传统光刻工艺形成的图案后的反应式离子蚀刻(RIE))在衬底310的像素区域302中进行孔洞蚀刻。所述孔洞可接着被填满。例如在一实施例中，所述沟渠被填入氧化硅。在一实施例中，所述工艺包含氧化硅的高密度等离子体化学气相沉积以填入孔洞，并接着进行化学机械抛光工艺以平坦化所述氧化物。在替代实施例中，所述工艺包含氧化硅的次大气化学气相沉积，并接着进行化学机械抛光工艺以平坦化所述氧化物。形成所述隔离沟渠330a、330b和330c的方法将随后进行更详细论述。

图4展示形成包含隔离结构的图像传感器的方法400。图5a、5b、5c、5d、5e和5f展示衬底500的持续改变，其对应于图4的步骤。所述方法400可用于制造实质上类似于图3所述的图像传感器300的图像传感器元件。

方法400起始于步骤402，提供包含像素区域和外围区域的衬底。所述衬底还包含外延层。所提供的衬底可实质上类似于前述图3的衬底310。在图5a的例子中，提供衬底500。衬底500包含次层502和外延层504。在一实施例中，所述次层502为P+层，而外延层504可为P-层。所述衬底500进一步包含像素区域500a和外围区域500b。所述像素区域500a可实质上类似于图1和3分别所示的像素区域110和/或像素区域302。所述外围区域500b可实质上类似于图1和图3分别所示的外围区域120和/或外围区域304。

方法400接着进行步骤404，其中在衬底的像素区域中形成多个隔离结构。所述隔离结构包含隔离沟渠。所述沟渠形成的深度大于大约0.6μm。所述沟渠可利用所述领域常用的工艺形成(如光刻图案化伴随RIE蚀刻)以在图案化区域中形成孔洞(沟渠)。在图5b的例子中，沟渠510蚀刻于衬底500中，而更精确地说是在衬底500的外延层504中。所述沟渠510被蚀刻到深度D4。D4可介于大约0.6μm到2μm。

方法400进行步骤406，其中在所述衬底上形成绝缘材料层。所述层可由沉积材料制成，其使用化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition；PECVD)、大气压化学气相沉积(Atmospheric Pressure Chemical VaporDeposition；APCVD)、低压(Low Pressure)化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积、原子层(Atomic Layer)化学气相沉积、次气压化学气相沉积(Sub-atmosphericChemical Vapor Deposition；SACVD)和/或其它所述领域常用的工艺。在一实施例中，所述隔离材料是氧化硅。在一实施例中，所述氧化物由HDPCVD或SACVD沉积。所述层可部分或完全填入如先前关于步骤404所述的像素区域的沟渠。在图5c的例子中，顺应形貌的绝缘层520沉积于所述衬底500上。所述绝缘层520填入所述沟渠510，其现在被指定为隔离沟渠510a。所述方法接着进行步骤408，其中将所述绝缘层进行平坦化。在一实施例中，所述层利用化学机械抛光工艺进行平坦化。图5d的例子展示平坦化后的绝缘材料层520，因此所述绝缘材料完全填入所述隔离沟渠510a中，且提供衬底500的实质平面。

方法400进行步骤410，其中在所述衬底的外围区域中形成至少一隔离结构。所述隔离结构包含隔离沟渠。沟渠蚀刻的深度小于步骤404所述形成于像素区域的沟渠的深度。所述沟渠的蚀刻深度可小于大约0.6μm。所述沟渠可利用所述领域常用的工艺来蚀刻形成，如光刻图案化后伴随RIE蚀刻以根据图案化区域形成孔洞(沟渠)。在图5e的例子中，沟渠530蚀刻于衬底500的外围区域500b中，而更精确地说是在衬底500的外延层504中。所述沟渠530被蚀刻到深度D5。D5小于图5b所示的D4。在一实施例中，D5小于大约0.6μm。所述方法400进行到步骤412，其中在所述衬底上沉积顺应形貌的绝缘材料层。所述层如步骤410所述可完全或部分填入所述外围区域的沟渠。所述绝缘材料层可由物理气相沉积(Physical Vapor Deposition；PVD)(溅镀(Sputtering))、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、大气压化学气相沉积、低压化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)、原子层化学气相沉积、次气压化学气相沉积(SACVD)和/或其它所述领域常用的工艺进行沉积。在一实施例中，所述绝缘材料是氧化硅。在另一实施例中，所述氧化物由HDPCVD或SACVD沉积。在图5f的例子中，绝缘材料的顺应形貌层540沉积在所述衬底500上，并包含填入所述沟渠530。所述方法400进行到步骤414，其中将所述绝缘层进行平坦化。在一实施例中，所述绝缘层利用化学机械抛光工艺进行平坦化。图5g的例子展示平坦化后的绝缘材料层540，因此所述绝缘材料填入所述沟渠530中，且提供衬底500的实质平面。在一实施例中，所述绝缘层540包含氧化硅。

参看图6，其展示制造图像传感器元件的方法600；图7a、7b、7c、7d和7e展示衬底700的持续改变，其对应于图6的步骤。所述方法600可用于制造实质上类似于图3所述的图像传感器300的图像传感器元件。

方法600起始于步骤602，提供包含像素区域和外围区域的衬底。所述衬底还包含外延层。所提供的衬底可实质上类似于前述图3的衬底310。在图7a的例子中，提供衬底700。衬底700包含次层702和外延层704。在一实施例中，所述次层702为P+层，而外延层704可为P-层。所述衬底700进一步包含像素区域700a和外围区域700b。所述像素区域700a可实质上类似于图1和3分别所示的像素区域110和/或像素区域302。所述外围区域700b可实质上类似于图1和图3分别所示的外围区域120和/或外围区域304。

方法600接着进行步骤604，其中在衬底的像素区域中形成多个隔离结构。所述隔离结构包含隔离沟渠。所述沟渠可形成于所述衬底的深度大于0.6μm。所述沟渠可利用所述领域常用的工艺形成，如在光刻图案化后根据所述图案化RIE进行蚀刻，以形成孔洞(沟渠)。在图7b的例子中，沟渠710蚀刻于衬底700中，而更精确地说是在衬底700的外延层704中。所述沟渠710被蚀刻到深度D6。D6大于0.6μm。在一实施例中，D6介于大约0.6μm到2μm。

方法600进行步骤606，其中在所述衬底的外围区域中形成至少一隔离结构。所述隔离结构包含隔离沟渠。所述沟渠的形成深度可小于0.6μm。所述沟渠蚀刻的深度小于步骤604所述形成于像素区域的沟渠的深度。所述沟渠可利用所述领域常用的工艺形成，如光刻图案化并根据所述图案化区域进行RIE蚀刻，以形成孔洞(沟渠)。在图7c的例子中，沟渠720蚀刻于衬底700的外围区域700b中。所述沟渠720的深度为D7。D7小于图7b所示的D6。在一实施例中，D7可小于0.6μm。

所述方法600进行到步骤608，其中在所述衬底上形成绝缘材料层。所述层可由传统的沉积工艺形成，例如化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、大气压化学气相沉积、低压化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)、原子层化学气相沉积、次气压化学气相沉积(SACVD)和/或其它所述领域常用的工艺。在一实施例中，氧化硅层可利用例如HDPCVD或SACVD沉积而形成于所述衬底上。所述绝缘材料层完全或部分填入如步骤606和604分别形成于所述外围区域和像素区域中的沟渠。在图7d的例子中，包含绝缘材料的顺应形貌层730沉积于所述衬底700上，并包含填入所述沟渠710和720，其目前被标示为隔离沟渠710a和720a。在一实施例中，所述层730包含氧化硅。所述方法600进行到步骤610，其中将所述绝缘层进行平坦化。在一实施例中，所述绝缘层利用化学机械抛光工艺进行平坦化。图7e的例子展示平坦化后的绝缘材料层730，因此所述沟渠710a和720b被填入，且提供衬底700的实质平面。

参看图8，其展示图像传感器800。所述图像传感器800包含具有次层804和外延层806的衬底802，和位于所述衬底802上方的彩色滤光片808。所述图像传感器800具有像素区域802a和外围区域802b。所述图像传感器元件800可实质上类似于前述图3和图1分别所示的图像传感器元件300和/或图像传感器100。再者，例如所述衬底802可实质上类似于前述图3所示的衬底310；所述外围区域802b可实质上类似于前述图1和图3分别所示的所述外围区域102和/或外围区域304。所述彩色滤光片808可实质上类似于前述图3所示的彩色滤光片320。多个像素(未图示)可形成于所述衬底800的像素区域802a中。所述衬底802上所形成的一个或一个以上像素可实质上类似于前述图1的像素110a。

包含隔离沟渠816的隔离结构形成于所述图像传感器800的外围区域802b中。所述隔离沟渠816可实质上类似于前述图3所示的隔离沟渠340。包含隔离沟渠810、812和814的多个隔离结构可形成于所述图像传感器800的像素区域802a中。所述隔离沟渠810、812和/或814可包含STI结构。所述隔离沟渠810、812和/或814提供所述像素区域802a的像素与第二像素之间的加强隔离。所述隔离沟渠810、812和/或814的深度大于所述隔离沟渠816。在一实施例中，所述隔离沟渠810、812和/或814包含大于0.6μm的深度，而所述隔离沟渠816包含小于0.6μm的深度。

所述隔离沟渠810、812和/或814可填入一种或一种以上材料。所述隔离沟渠810包含第一层810a和第二层810b，所述隔离沟渠812包含第一层812a和第二层812b，且所述隔离沟渠包含第一层814a和第二层814b。所述隔离沟渠的第一层810a、812a和/或814a可包含绝缘材料层。所述绝缘材料(如氧化硅)可协助隔离少数载子从像素到达第二像素。在一实施例中，所述隔离沟渠的第二层810b、812b和/或814b包含一层实质光学不透明材料。在一实施例中，所述实质光学不透明材料的不透明度大于约50％。在所述实质光学不透明材料的例子中，可包含钨和/或其它包含其它金属薄膜的不透明材料。使用实质光学不透明材料可增加所述图像传感器800对于长波长光线的敏感度。在替代实施例中，所述第二层810b、812b和/或814b包含低折射率材料(RI)，例如空气。在一实施例中，所述低RI材料包含小于大约5的RI值。在一实施例中，所述第二层810b、812b和/或814b可在具有绝缘材料的第一层810a、812a和814a中包含空气间隙。加入低RI材料可允许增加入射光反射。上述实施例仅用于进行说明而并非限制。其它结构和材料组合是可能的。

因此提供一种图像传感器元件。所述元件包含具有像素区域和外围区域的衬底。隔离结构形成于衬底的像素区域中。所述隔离结构包含沟渠。另一隔离结构形成于所述衬底的外围区域中。所述隔离结构还包含沟渠。形成于像素区域的沟渠与形成于外围区域中的沟渠相比具有较大深度。

另外，提供另一种图像传感器元件，所述元件包含具有像素区域和外围区域的衬底。多个像素形成于所述像素区域的衬底中。在两个像素之间形成沟渠。所述沟渠具有第一深度。第二沟渠形成于所述衬底的外围区域中。所述第二沟渠的深度小于第一深度。

还提供一种形成图像传感器的方法。提供包含像素区域和外围区域的衬底。第一隔离沟渠形成于所述衬底的像素区域中，形成所述第一隔离沟渠包含将所述衬底蚀刻到第一深度。第二隔离沟渠形成于所述衬底的外围区域中。形成所述第二隔离沟渠包含将所述衬底蚀刻到第二深度，所述第二深度小于所述第一深度。

虽然本发明仅将一些实施例详细揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示内容而作出种种不背离本揭示内容的新颖教示和优点的修改。

Claims (10)

1.一种图像传感器元件，其特征在于包含：

包含像素区域和外围区域的衬底；

形成于所述衬底的像素区域中的第一隔离结构，其中所述第一隔离结构包含具有第一深度的第一沟渠；以及

形成于所述衬底的外围区域中的第二隔离结构，其中所述第二隔离结构包含具有第二深度的第二沟渠，且其中所述第一深度大于所述第二深度。

2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于所述第一隔离结构包含氧化硅。

3.根据权利要求1所述的元件，其特征在于所述第一隔离结构包含的材料选自由绝缘材料、实质光学不透明材料、低折射率材料和其组合组成的群组。

4.根据权利要求1所述的元件，其特征在于所述第一深度大于约0.6μm。

5.根据权利要求1所述的元件，其特征在于所述衬底包含具第一导电型的外延层和具第二导电型的衬底层。

6.根据权利要求5所述的元件，其特征在于所述衬底选自由包含p-型的第一导电型和p+型的第二导电型的衬底、包含n-型的第一导电型和n+型的第二导电型的衬底以及包含n-型的第一导电型和p+型的第二导电型的衬底组成的群组。

7.一种图像传感器元件，其特征在于包含：

包含像素区域和外围区域的衬底；

形成于所述衬底的像素区域中的第一像素和第二像素；

第一沟渠隔离结构，其形成于所述衬底的像素区域中，且位于所述第一像素和第二像素之间，其中所述第一沟渠隔离结构具有第一深度；以及

第二沟渠隔离结构，其形成于所述外围区域中，所述第二沟渠隔离结构具有第二深度，所述第二深度小于所述第一深度。

8.根据权利要求7所述的元件，其特征在于所述衬底包含具有第一导电型的外延层，且其中所述第一像素包含具有第二导电型的光电二极管。

9.根据权利要求7所述的元件，其特征在于所述第一深度介于约0.6μm与1μm之间。

10.根据权利要求7所述的元件，其特征在于所述第二深度为约0.6μm或更小。

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