CN104167420A - 背照式cmos图像传感器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背照式CMOS图像传感器及其形成方法，所述背照式CMOS图像传感器包含：一第一保护层设于一光二极管阵列上；一氧化物格栅设于第一保护层上，并形成多个暴露第一保护层的孔洞；一彩色滤光片阵列，包含多个彩色滤光片并填入所述多个孔洞中，其中氧化物格栅的折射率小于这些彩色滤光片的折射率；一金属格栅，对齐于这些氧化物格栅，其中金属格栅的消光系数大于0。本发明不但可减少相邻像素单元之间的光串音问题，且可增加入射光入射至光二极管的强度，因而可更提升BSI CMOS图像传感器的效能及量子效率。

Description

背照式CMOS图像传感器及其形成方法
技术领域
本发明涉及光电装置，尤其涉及背照式(back surface illuminated，BSI)互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
背景技术
由于CMOS图像传感器本质上的某些优点，例如仅需较低的电压、消耗功率较少、容许随机存取图像数据及能与CMOS工艺相容，CMOS图像传感器已逐渐取代传统的电荷耦合装置(CCD)成为主流。
CMOS图像传感器利用光二极管阵列转换光能成为电能，且可设计为由前表面或由后表面照光。背照式(BSI)CMOS图像传感器的光学路径与电子线路的配置无关，光学路径可在不被电子线路干扰的情况下作最佳化，使得BSI CMOS图像传感器与前照式(front surface illuminated，FSI)CMOS图像传感器相较，最终可达到较高的量子效率。前照式CMOS图像传感器是自半导体基材的前表面接收光，而线路层同样设置于半导体基材的前表面。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的实施例提供一种背照式CMOS图像传感器，包含：一基材，包含一光二极管阵列；一保护层设于此光二极管阵列上；一彩色滤光片阵列，包含多个彩色滤光片形成于此保护层上，其中每一彩色滤光片对应于此光二极管阵列中的其中一光二极管；一第一格栅形成于此保护层上并填充至这些彩色滤光片之间的空隙中，其中此第一格栅的折射率小于约1.46及此彩色滤光片的折射率；以及一金属格栅对齐于这些位于彩色滤光片之间的此第一格栅，其中此金属格栅的消光系数大于0。
本发明实施例提供一种背照式CMOS图像传感器的形成方法，包含：提供一包含一光二极管阵列的基材；形成一金属层于此光二极管阵列上；图案化此金属层以形成一金属格栅，其中此金属格栅的消光系数大于0；形成一保护层覆盖此金属格栅；形成一彩色滤光片阵列，其包含多个彩色滤光片于此保护层上，其中这些彩色滤光片形成多个开口，这些开口暴露此保护层及对齐于金属格栅的间隔中；以及填入一第一格栅至这些开口中，其中此第一格栅的折射率低于约1.46及这些彩色滤光片的折射率。
本发明不但可减少相邻像素单元之间的光串音问题，且可增加入射光入射至光二极管的强度，因而可更提升BSI CMOS图像传感器的效能及量子效率。
附图说明
图1A显示依照本发明一实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。
图1B显示如图1A所示的BSI CMOS图像传感器的俯视图。
图2至图6显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。
图7A显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。
图7B及图7C显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的俯视图。
图8至图10显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。
图11A至图11G显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器于工艺中间阶段的剖视图。
图12A及图12B显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器于工艺中间阶段的剖视图。
图13A及图13B显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器于工艺中间阶段的剖视图。
图14A及图14B显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器于工艺中间阶段的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
100 像素区
100A 像素单元
102 光二极管阵列
104 保护层
106 保护层
108 氧化物格栅
108P 周期性间隔
110 彩色滤光片
112 金属格栅
114 微透镜结构
116 内连线结构
118 保护层
212 金属格栅
312 金属格栅
412 金属格栅
420 额外的格栅
506 保护层
510 彩色滤光片
510a 界面
606 保护层
610 彩色滤光片
610a 界面
730 第一格栅
732a 第一格栅的第一部分
732b 第一格栅的第二部分
830 格栅
830a 格栅的第一部分
830b 格栅的第二部分
932 第二格栅
1030 格栅
1122 彩色滤光片间的间隙
D1 距离
D2 距离
PA 收光区
具体实施方式
以下将以实施本发明的较佳实施例作说明，其仅用以举例本发明的一般原则，但不应以此为限。例如，第一元件形成于第二元件之上或之下可包含第一元件与第二元件直接接触的实施例，及可包含第一元件及第二元件之间还插有其他额外元件而使第一元件及第二元件彼此未直接接触的实施例。本发明的范围较佳可以所附的权利要求范围为参照。
可知的是，虽然在此以第一、第二、第三等用词描述各元件、区域、膜层和/或区段，这些元件、区域、膜层和/或区段不应受这些用词所限制。可知的是，这些用词仅是用以区别各元件、区域、膜层和/或区段与其他元件、区域、膜层和/或区段。例如，在不脱离本发明实施例的教示下，亦可将第一元件、区域、膜层和/或区段命名为第二元件、区域、膜层和/或区段。
在此所使用的专有名词仅是为了描述特定范例，而非意图使其受限。除非特别声明，在此所述的单数形态“一”亦可包含复数形态。更可知的是，说明书所述的“包含”和/或“包括”，泛指包含所述的元件和/或步骤，且未排除可存在其他的元件和/或步骤。
除非特别定义，本发明实施例在此所使用的所有用词(包含技术及科学用词)的定义与本领域普通技术人员通常使用的定义相同。更可知的是，这些用词，例如由常用的字典所定义的用词，应依照相关领域中所熟知的意义予以定义，而非仅依照字义作不适当的解读。
以下所举例的实施例将伴随附图作说明，其中各附图中相似的参考标记可为相似元件。
形成金属格栅于彩色滤光片下方为一种解决串音(cross-talk)问题的方法。金属格栅会吸收(或阻挡)入射光，以使入射光实质上不会扩散至相邻的像素中。形成金属格栅可实质上减少串音问题，但由于一部分的入射光会被金属格栅吸收而无法抵达光二极管阵列，使得BSI CMOS图像传感器的量子效率受到影响。
本发明实施例提供一种BSI CMOS图像传感器，其包含金属格栅及氧化物格栅，以期在解决串音问题时还能增进量子效率，进而可具有高的主光线角度(chiefray angle)及增进的灵敏度。
图1A显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。在一实施例中，此BSI CMOS图像传感器可包含像素区100及设置于像素区100周围的外围电路区(未显示)。像素区100中包含多个像素单元100A，这些像素单元100A以阵列方式排列于由硅形成的半导体基材中。光二极管阵列102包含多个光二极管及多个像素晶体管(未显示)，遍布于像素区中100的整个半导体基材中。
保护层104及保护层106可设置于光二极管阵列102上。在一实施例中，保护层106可设置于保护层104上。保护层104及保护层106可由相同或不同材料形成。例如，保护层104及106可由氧化硅、氮化硅、Ta2O5、HfO2前述的组合形成。保护层104及106可作为在形成外围电路区(未显示)时的蚀刻停止层。在某些实施例中，如工艺上允许，可省去保护层104。或者，可在保护层104、106及光二极管阵列102之间形成另一保护层118或更多的保护层。
氧化物格栅108可设置于保护层106上。氧化物格栅108可周期性设置于像素单元110A周围，并形成多个暴露出保护层106的开口。彩色滤光片阵列110包含多个彩色滤光片110，并填于这些开口中。在一实施例中，氧化物格栅108可具有倾斜侧壁(tapered sidewalls)，彩色滤光片110可具有反向的倾斜侧壁(reverse-tapered sidewalls)。如图1A所示，氧化物格栅108及彩色滤光片110各自为四边形及倒四边形。例如，氧化物格栅108的底面较其顶面宽或与其等宽，而彩色滤光片110的底面可等于较其顶面窄。
在一实施例中，氧化物格栅108的顶面及彩色滤光片110的顶面可实质上齐平。氧化物格栅108具有周期性间隔108P，且此周期性间隔108P与像素单元100A实质上同宽。彩色滤光片110可至少包含三原色，例如包含红(R)、绿(G)及蓝(B)，且可以任意合适的组合作排列。例如，参见图1B，其显示图1A中的BSI CMOS图像传感器于拿掉微透镜结构114时的俯视图。每一像素单元100A中的光二极管102对应于三原色之中任一颜色，且这些颜色彼此交错。氧化物格栅108可环绕彩色滤光片100，以阻挡入射光扩散至相邻的像素单元100A中。如图1B所示，填入彩色滤光片100的开口可为带有圆角的方形。或者，这些开口可为圆形。
换言之，氧化物格栅108为三度空间的结构。氧化物格栅108由一系列彼此交错的水平轴及垂直轴所形成，以隔离相邻的彩色滤光片110。在剖视图中，氧化物格栅108可为多个具有周期性的平行间隔物，且两平行间隔物之间的距离实质上等于像素单元100A的尺寸。
金属格栅112可内嵌于保护层106中。例如，金属格栅112可站于保护层104上并对齐氧化物格栅108。此外，金属隔栅112可通过保护层106与氧化物格栅108及彩色滤光片110具有间隔，以使氧化物格栅108被保护层106所保护。金属格栅112可周期性地设于像素单元100A的周围，以防止静电损害。金属格栅112可具有倾斜侧壁(在剖视图中为四边形)。例如，金属格栅112的底面可较其顶面宽，且金属格栅122的侧壁及底面之间的夹角可为约50度至约90度。金属格栅112的高度可为约0.05μm至约1.0μm。金属格栅112的底宽可为氧化物格栅108的周期性间隔108P(或像素单元100A的宽度)的约5.7%至约30%。在一实施例中，金属格栅112可由W、Cu、AlCu或前述的组合形成。
换言之，金属格栅112为三度空间的结构。金属格栅112由一系列彼此交错的水平轴及垂直轴所形成，并对齐于氧化物格栅108。在剖视图中，金属格栅112可为多个具有周期性的平行间隔物。
氧化物格栅108的折射率可低于所有彩色滤光片110的折射率。折射率为一材料改变光传播速率的能力，并以真空中的光速对该材料中的光速的比率作表示。当光以某一角度行经两不同材料时，由这些材料的折射率决定光波的行进角度。通常而言，折射率亦随光的频率变化，因而不同颜色的光亦具有不同的光传播速率。此外，高强度亦可改变折射率。在此实施例中，红(R)、绿(G)、蓝(B)(或青色、洋红色、黄色或透明)的彩色滤光片110可具有不同的折射率，且氧化物108格栅的折射率低于所有的彩色滤光片110的折射率。
金属格栅112的消光系数可大于0，以阻挡入射光扩散。例如，金属格栅112可主要以吸光的方式来阻挡入射光，氧化物格栅108可主要以反射的方式来阻挡入射光。氧化物格栅108可反射入射光，以使得一部分可能会扩散至相邻像素的光可被反射至目标像素100A中。此外，一部分可能会被金属格栅112所吸收的入射光可在抵达金属格栅112之前即被氧化物格栅108所反射。因此，通过形成氧化物格栅108，可减少入射光被金属格栅112吸收的量，因而可在不会使串音问题恶化的情况下缩减金属格栅112的尺寸。因此，本发明实施例的BSI CMOS图像传感器可具有高量子效率及低串音。
此外，与传统的BSI CMOS图像传感器相较(仅包含金属格栅)，本发明的BSI CMOS图像传感器不必减缩像素单元100A的收光面积(如氧化物格栅108不宽于金属格栅112)。在一实施例中，氧化物格栅108的底宽实质上与金属格栅112的底宽等宽。此外，在本发明的BSI CMOS图像传感器中，由于可缩减金属格栅112的尺寸，反而可增大像素单元100A的收光面积。
微透镜结构114可设于彩色滤光片阵列110及氧化物格栅108上，以汇聚入射光朝向光二极管阵列112及减少入射光扩散。内连线层116可形成于半导体基材的背面上，与光学路径无关。
图2显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。在此实施例中，除了金属格栅是内嵌于氧化物格栅中，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图1A所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图2，BSI CMOS图像传感器可包含在像素区100及设置于像素区100周围的外围电路区(未显示)。像素区100中包含多个像素单元100A，这些像素单元100A以阵列方式排列于由硅形成的半导体基材中。光二极管阵列102包含多个光二极管及多个像素晶体管(未显示)，遍布于像素区中100的整个半导体基材中。
保护层104可设置于光二极管阵列102上。保护层104可由氧化硅、氮化硅、Ta2O5、HfO2或前述的组合形成。保护层104可作为在形成外围电路区(未显示)时的蚀刻停止层。在某些实施例中，如工艺上允许，可省去保护层104。或者，可在保护层104及光二极管阵列102之间形成另一保护层118或更多的保护层。
氧化物格栅108可设置于保护层104上。氧化物格栅108可周期性设置于像素单元110A周围，并形成多个暴露出保护层104的开口。彩色滤光片阵列110包含多个彩色滤光片110，并填于这些开口中。在一实施例中，氧化物格栅108可具有倾斜侧壁(tapered sidewalls)，彩色滤光片110可具有反向的倾斜侧壁(reverse-tapered sidewalls)。例如，氧化物格栅108的底面较其顶面宽或与其等宽，而彩色滤光片110的底面可等于较其顶面窄。在一实施例中，氧化物格栅108的顶面及彩色滤光片110的顶面可实质上齐平。氧化物格栅108具有周期性间隔108P，且此周期性间隔108P与像素单元100A实质上同宽。彩色滤光片110可至少包含三原色，例如包含红(R)、绿(G)及蓝(B)，且可以任意合适的组合作排列。
金属格栅212可内嵌于氧化物格栅108中。例如，金属格栅212可站在保护层104上并被氧化物格栅108所围绕。氧化物格栅108的底部宽度可宽于金属格栅212的底部宽度，以使金属格栅212能通过氧化物格栅108与彩色滤光片110相隔。金属格栅212亦可具有四边形形状，且其侧壁的斜率类似于氧化物格栅108的侧壁的斜率。金属格栅212的高度可小于氧化物格栅108的高度。例如，金属格栅212的高度可为约0.05μm至约1.0μm。金属格栅212的底宽可为氧化物格栅108的周期性间隔108P(或像素单元100A的宽度)的约5.7%至约20%。在一实施例中，金属格栅212可由W、Cu、AlCu或前述的组合形成。
氧化物格栅108的折射率可低于所有的彩色滤光片110的折射率。此外，金属格栅212的消光系数(extinction coefficient)可大于0，以阻挡入射光扩散。例如，金属格栅212可主要以吸光的方式来阻挡入射光，氧化物格栅108可主要以反射的方式来阻挡入射光。在此实施例中，金属格栅212可吸收未被氧化物格栅108反射而穿透进入氧化物格栅108中的入射光。此外，由于金属格栅212是内嵌于氧化物格栅108中，BSI CMOS图像传感器的总厚度可得以缩减。因此，本发明所提供的BSI CMOS图像传感器可具有高量子效率、低串音及较窄的厚度。
微透镜结构114可设于彩色滤光片阵列110及氧化物格栅108上，以汇聚入射光朝向光二极管阵列102及减少入射光扩散。内连线层116可形成于半导体基材的背面上，与光学路径无关。
图3显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。在此实施例中，除了金属格栅是夹设于氧化物格栅及彩色滤光片之间，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图2所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图3，氧化物格栅108及金属格栅312可各自设置于彩色滤光片110之间的开口中的上部部分及下部部分。金属格栅312的侧壁可与彩色滤光片110直接接触。在此实施例中，金属格栅312可吸收未被氧化物格栅108反射而穿透进入氧化物格栅108中的入射光。当与图2所示的BSI CMOS图像传感器相较时，金属格栅312可具有较大的表面积，且可更减少串音问题。
图4显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了形成一额外的格栅夹设于氧化物格栅及彩色滤光片之间，此实施例的BSICMOS图像传感器类似于图2所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图4，除了氧化物格栅108及金属格栅412，还可形成一额外的格栅420夹设于氧化物格栅108及彩色滤光片110。此额外格栅420可围绕氧化物格栅108，且此额外格栅420的侧壁可与彩色滤光片110直接接触。此额外格栅420的折射率可大于氧化物格栅108的折射率。例如，此额外格栅420可由SiN、Ta2O5、HfO2或前述的组合形成。既然此额外格栅420的折射率大于氧化物格栅108的折射率，氧化物格栅108及额外格栅420可反射更多的入射光，而达成更高的量子效率。
图5显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了彩色滤光片陷入至保护层中，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图1所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图5，彩色滤光片510及保护层506且有凹面，其陷入至保护层506中。在此实施例中，光波跨过由彩色滤光片510及保护层506(由不同材料形成，具有不同的折射率)之间的界面510a。为了达到更佳的色彩效果，界面510a可为凹面(陷入至保护层506中)。此界面的形状可由彩色滤光片及保护层的对应的折射率所决定。例如，当彩色滤光片的折射率较保护层高时，其间的界面可为凹面并陷入保护层中。在此实施例中，彩色滤光片510的折射率较保护层506的折射率高，因而界面510a为凹面。
图6显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了彩色滤光片及保护层之间的界面为凸面，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图1所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图6，彩色滤光片610及保护层606之间的界面610a为凸面，其陷入至彩色滤光片610中。在此实施例中，光波跨过由彩色滤光片610及保护层606(由不同材料形成，具有不同的折射率)之间的界面610a。为了达到更佳的色彩效果，界面610a可为凸面(自保护层606向外凸出)。此界面的形状可由彩色滤光片及保护层的对应的折射率所决定。例如，当彩色滤光片的折射率较保护层低时，其间的界面可为凸面并自保护层向外凸出。在此实施例中，彩色滤光片610的折射率较保护层606的折射率低，因而界面610a为凸面。
在其他实施例中，彩色滤光片及保护层可具有相同的折射率，而其间的界面可为平面，如图1A至图4所示。
在某些实施例中，为了增强量子效率及光二极管的入射光通量，各保护层及微透镜阵列的折射率可作任意合适调整。
图7A显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。BSI CMOS图像传感器可包含在像素区100及设置于像素区100周围的外围电路区(未显示)。像素区100中包含多个像素单元100A，这些像素单元100A以阵列方式排列于由硅形成的半导体基材中。光二极管阵列102包含多个光二极管及多个像素晶体管(未显示)，遍布于像素区中100的整个半导体基材中。
保护层104及保护层106可设置于光二极管阵列102上。在某些实施例中，内连线层116可设于光二极管阵列的背面上，与光学路径无关。在一实施例中，保护层106可设置于保护层104上。保护层104及保护层106可由相同或不同材料形成。例如，保护层104及106可由氧化硅、氮化硅、氧化铝、Ta2O5、HfO2或前述的组合形成。保护层104及106可作为在形成外围电路(未显示)时的蚀刻停止层。在某些实施例中，如工艺上允许，可省去保护层104。或者，可在保护层104、106及光二极管阵列102之间形成另一保护层118或更多的保护层。
彩色滤光片阵列110包含多个彩色滤光片110，并形成于保护层106上。每一彩色滤光片110对应于光二极管阵列中的其中一光二极管(未显示)。这些彩色滤光片110可形成格栅状，且彼此间具有间隙。在一实施例中，彩色滤光片110可具有实质上垂直的侧壁(例如约85度至约100度)。在其他实施例中，彩色滤光片110可具有反向的倾斜侧壁，例如每一彩色滤光片110的底面等于或窄于其顶面。
彩色滤光片110可至少包含三原色，例如包含红(R)、绿(G)及蓝(B)，且其可以任意合适的组合作排列。例如，彩色滤光片110可如图1B所示的方式排列。此外，彩色滤光片110可还包含透明(T)滤片和/或红外光(IR)滤片。例如，图7B显示依导本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器于拿掉第二格栅732时的俯视图。在图7B中，三原色(例如RGB)及透明(T)滤片交错排列。或者，图7C显示依导本发明其他一些实施例的BSI CMOS图像传感器于拿掉第二格栅732时的俯视图。在图7C中，三原色(例如RGB)、红外光(IR)及透明(T)滤片交错排列。
第一格栅730填于彩色滤光片110之间的间隙中，并站在保护层106上。由俯视角度观的(例如参见图7B及图7C)，此第一格栅730形成于一系列彼此交错的水平轴及垂直轴，以隔离相邻的彩色滤光片110。第一格栅730具有周期性间隔108P，且此周期性间隔108P与像素单元100A实质上同宽。这些彩色滤光片110彼此被第一格栅730所隔开。在一实施例中，一彩色滤光片110至其最近的彩色滤光片110的距离D1为周期性间隔108P的约7%至约30%。在某些实施例中，在一实施例中，一彩色滤光片110至距其第二近的彩色滤光片110的距离D2为周期性间隔108P的约20%至约70%。
第一格栅730可围绕彩色滤光片110侧壁的下部部分。在某些实施例中，第一格栅730的高度低于彩色滤光片110的高度。如图7A所示，第一格栅730在剖视图中可为方形。然而，可知的是，第一格栅730亦可为其他形状，例如四边形。在某些实施例中，第一格栅730的与彩色滤光片110的高度比为约20%至约80%。在一特定实施例中，第一格栅730的高度为彩色滤光片110的高度的一半。在本发明实施例中，第一格栅730的折射率低于约1.46及低于所有彩色滤光片110的折射率。例如，在某些实施例中，第一格栅730的折射率可低于约1.2。第一格栅730可包含掺有掺质的聚合物材料，其中掺质用以调整(例如减少)折射率。所述聚合物材料可包含聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚胺脂(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate))或前述的组合。掺质可为颜料或染料。掺质的平均直径可为约20nm至约200nm。颜料或染料可包含黑色。在某些实施例中，颜料或染料包含碳黑(carbon black)、钛黑(titanium black)或前述的组合。
第二格栅732填于彩色110之间的剩于间隙中，并站在第一格栅730上。在某些实施例中，第二格栅732可具有一第一部分732A围绕彩色滤光片110的侧壁的上部部分及一第二部分自第二格栅732的第一部分732a的顶面延伸。第二格栅732的第一部分732a的顶面可高于或与彩色滤光片110的顶面齐平。第二格栅732的第二部分732b可具有多个对齐于彩色滤光片110的微透镜单元。微透镜单元可形成BSI CMOS图像传感器的微透镜阵列。在此实施例中，BSI CMOS图像传感器的微透镜阵列与彩色滤光片110之间的间隔物(例如第二格栅732的第二部分732b)一体成型。此微透镜阵列用以汇聚入射光至光二极管阵列102，并减少入射光扩散。
在某些实施例中，第二格栅732的折射率高于第一格栅730的折射率，但低于所有彩色滤光片110的折射率。在其他实施例中，第二格栅732的折射率低于或等于第一格栅730的折射率，依照所欲的入射光至光二极管的路径决定。第二格栅732可由掺有掺质的聚合物材料形成，其中掺质用以调整(例如减少)折射率。所述聚合物材料可包含聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚胺脂(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate))或前述的组合。掺质可为颜料或染料。掺质的平均直径可为约20nm至约200nm。例如，颜料或染料可包含黑色。在某些实施例中，颜料或染料包含碳黑(carbon black)、钛黑(titanium black)或前述的组合。
金属格栅112可内嵌于保护层106中。例如，金属格栅112可站在保护层104上并对齐第一格栅730。此外，金属隔栅112可通过保护层106与氧化物格栅108及彩色滤光片110有所间隔，以使氧化物格栅108受到保护层106保护。金属格栅112可周期性设于像素单元100A的周围，以防止静电损害。金属格栅112可具有倾斜侧壁(亦即在剖视图中为四边形)。
金属格栅212的消光系数可大于0，以阻挡入射光扩散。例如，金属格栅212可主要以吸光的方式来阻挡入射光，第一栅730及第二格栅730及732可主要以反射的方式来阻挡入射光。
图8显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了无需形成第二格栅，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图7所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
参见图8，格栅830填于彩色滤光片110之间的间隙中，并站在保护层106上。格栅830可具有第一部分830a围绕彩色滤光片110的整个侧壁，并具有第二部分830b自格栅830的第一部分830a的顶面延伸。在剖视图中，格栅830可为四边形或方形，并具有周期性间隔108P。周期性间隔108P可实质上与像素单元100A等宽。在某些实施例中，第一部分830a的顶面高于彩色滤光片110的顶面或与彩色滤光片110的顶面齐平。
格栅830的第二部分830b可具有多个对齐于彩色滤光片110的微透镜单元。微透镜单元可形成BSI CMOS图像传感器的微透镜阵列。格栅830的第二部分830b的高度可为周期性间隔108P的约50%至约80%。在此实施例中，BSI CMOS图像传感器的微透镜阵列与彩色滤光片110之间的填充物(例如格栅830的第二部分830b)一体成型。在本发明实施例中，格栅830的折射率低于约1.46，并低于所有的彩色滤光片110的折射率。例如，在某些实施例中，格栅830的折射率可小于约1.2。在某些实施例中，格栅830可包含与前述实施例中的第一格栅730的相同材料。
图9显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了形成额外的微透镜结构114于彩色滤光片110上，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图7所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
第一格栅730及第二格栅932填于彩色滤光片110之间的间隙中，并站在保护层106上。第一格栅730站在保护层106上，并围绕彩色滤光片110侧壁的下部部分。第二格栅932站在第一格栅730上，并围绕彩色滤光片110的侧壁的上部部分。在某些实施例中，第一格栅732及第二格栅932的总高度等于彩色滤光片110的高度。
在某些实施例中，第二格栅932的折射率高于第一格栅730的折射率，但低于所有的彩色滤光片110的折射率。在某些实施例中，依照所欲的导向光二极管的光学路径，第二格栅932的折射率实质上等于或低于第一格栅730的折射率。例如，第二格栅932可包含与前述实施例中的第二格栅732的相同材料。
微透镜结构114可设于彩色滤光片阵列110及第二格栅932上。此微透镜结构114的折射率可随BSI CMOS图像传感器的光学需求作合适变化。微透镜结构114的折射率可高于或低于1.47。微透镜结构114的高度可为周期性间隔108P的约50%至约80%。
图10显示依照本发明某些实施例的BSI CMOS图像传感器的剖视图。除了形成额外的微透镜结构114于彩色滤光片110上，此实施例的BSI CMOS图像传感器类似于图7所示的BSI CMOS图像传感器。在此实施例中，相似的参考标记所指的元件实质上与前述实施例中的元件类似，且关于这些相似符号的详细说明将不再重复赘述。
格栅1030填入彩色滤光片110之间的间隔中。格栅1030站在保护层106上，并围绕彩色滤光片110的整个侧壁。在某些实施例中，格栅1030的高度等于彩色滤光片110的高度。
在本发明实施例中，格栅1030的折射率低于所有彩色滤光片110的折射率。亦即，在本发明实施例中，格栅1030的折射率低于1.46。例如，在某些实施例中，格栅1030的折射率可低于约1.2。格栅1030可包含与前述实施例中的第一格栅730相同的材料。
微透镜结构114可设于彩色滤光片阵列110及格栅1030上。此微透镜结构114的折射率可随BSI CMOS图像传感器的光学需求作合适变化。在一实施例中，微透镜结构114可包含有机材料、无机化合物或介金属化合物。微透镜结构114的折射率可高于或低于1.47。微透镜结构114的高度可为周期性间隔108P的约50%至约80%。
与传统BSI CMOS图像传感器相较，本发明的BSI CMOS图像传感器的彩色滤光片之间的间隔物为由超低折射率所形成的格栅，可提升了入射光被全反射的比例。因此，不但可减少相邻像素单元之间的光串音问题，且可增加入射光入射至光二极管的强度，因而可更提升BSI CMOS图像传感器的效能及量子效率。
此外，在本发明某些实施例中，既然微透镜阵列和彩色滤光片之间的间隔物为一体成型且具有相同的折射率，可减少一或多次的折射，并可省去粘合额外的微透镜阵列至彩色滤光片的工艺。因此，可以更简单及低成本的工艺来制造具有高的光通量的BSI CMOS图像传感器。
在某些实施例中，折射率相对较高的微透镜结构的高度相对于折射率相对较低的微透镜结构为低。对于高折射率的微透镜结构而言，若采用与彩色滤光片间的间隔物一体成型的微透镜结构较易制造。此外，随BSI CMOS图像传感器的高度缩减，BSI CMOS图像传感器的灵敏度亦可进一步提高。在其他实施例中，因为微透镜结构及间隔物的折射率会随入射光的传播路径渐增，采用折射率相对较低的微透镜结构可减少一或多次的折射。
除上述的实施例外，本发明的BSI CMOS图像传感器的结构可随本发明的应用范围而合适的变化。例如，如图7至图10所示的BSI CMOS结构中的格栅与保护层之间的界面亦可为凹面或凸面。
图11A至图11G显示为形成图7所示的BSI CMOS图像传感器的于工艺中间阶段的剖视图。参见图11A，首先提供具有内连线结构106的光二极管阵列102。保护层118及104形成于光二极管102阵列上。
参见图11B，形成金属格栅112于保护层104上。金属格栅112可由以下的步骤形成:由溅镀或电镀形成一金属层于保护层104上，并接着以合适的蚀刻工艺图案化金属层成为格栅。参见图11C，在形成金属格栅112后，沉积保护层106填入金属格栅112之间的间隙。保护层106的厚度可较金属格栅112厚，并覆盖金属格栅112。
随后，参见图11D，形成包含多个彩色滤光片110的彩色滤光片阵列110于保护层106上。每一彩色滤光片110皆对应于光二极管阵列102中的光二极管，且这些彩色滤光片110具有间隙1122于彼此之间。
参见图11E，第一格栅730填入彩色滤光片110之间的间隙1122中。如前述，第一格栅730可由旋转涂布工艺及微影蚀刻形成。随后，参见图11F，第二格栅732形成于第一格栅730上并填入彩色滤光片110之间的剩余空隙1122中。第二格栅732可由与第一格栅730相同的方法形成。如图11F所示，第二格栅732的顶面可高于彩色滤光片110的顶面，例如高出约0.3μm至约0.7μm。
随后，参见图11G，第二格栅732被图案化为包含多个微透镜单元。第二格栅732的每一微透镜单元可对应于底下的彩色滤光片110的其中一者。
图12A至图12B显示为形成图8所示的BSI CMOS图像传感器的于工艺中间阶段的剖视图。参见图12A，重复图11A至图11D中所示的步骤，并填入格栅830至彩色滤光片之间的间隔中及站在保护层106上。格栅830可由旋转涂布工艺及微影蚀刻形成。在某些实施例中，格栅830的顶面可依照光学设计的需求高于彩色滤光片110的顶面，例如高出约0.3μm至约0.7μm。
随后，参见图12B，将格栅830图案化以包含多个微透镜单元830b。格栅830的每一微透镜单元830b对应于底下的彩色滤光片110的其中一个。
图13A至图13B显示为形成图9所示的BSI CMOS图像传感器的于工艺中间阶段的剖视图。参见图13A，重复图11A至图11E中所示的步骤，并填入格栅932至彩色滤光片之间的间隔中及站在格栅730上。在此步骤中，格栅932的顶面可较彩色滤光片110的顶面高。随后，对格栅932进行例如化学机械研磨的平坦化工艺，以使得格栅932的顶面实质上齐平于彩色滤光片110的顶面。
随后，参见图13B，粘接额外的微透镜结构114至彩滤光片110及第二格栅932上。
图14A至图14B显示为形成图10所示的BSI CMOS图像传感器的于工艺中间阶段的剖视图。参见图14A，重复图11A至图11D中所示的步骤，并填入格栅1030至彩色滤光片之间的间隔中及站在保护层106上。如图14A所示，格栅1030的顶面可较彩色滤光片110的顶面高。
随后，参见图14B，对格栅1030作研磨，以使其顶面与彩色滤光片110的顶面齐平。格栅1030可由任意的研磨方法被研磨。随后，粘接额外的微透镜结构114至格栅1030上。
虽然本发明已以多个较佳实施例发明如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种背照式CMOS图像传感器，包含：
一基材，包含一光二极管阵列；
一保护层设于该光二极管阵列上；
一彩色滤光片阵列，包含多个彩色滤光片形成于该保护层上，其中每一彩色滤光片对应于该光二极管阵列中的一光二极管；
一第一格栅形成于该保护层上并填充至所述多个彩色滤光片之间的空隙中，其中该第一格栅的折射率小于约1.46及该彩色滤光片的折射率；以及
一金属格栅对齐于所述多个位于彩色滤光片之间的该第一格栅，其中该金属格栅的消光系数大于0。
2.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第一格栅包含一第一部分及一第二部分，该第一部分围绕该彩色滤光片阵列的侧壁，该第二部分自该第一部分延伸并包含多个微透镜单元对齐于彩色滤光片阵列。
3.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第一格栅的高度与该彩色滤光阵列片的高度相同。
4.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，还包含一第二格栅设于该第一格栅上，其中该第二格栅包含一第一部分及一第二部分，该第一部分围绕该彩色滤光片阵列的侧壁的一部分，该第二部分自该第二格栅的该第一部分的顶部延伸，并包含多个对齐所述多个彩色滤光片的微透镜单元。
5.如权利要求4所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第一格栅围绕该彩色滤光片阵列的侧壁的一下部部分，且该第二格栅围绕该彩色滤光片阵列的侧壁的一上部部分。
6.如权利要求4所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第二格栅的折射率低于该第一格栅的折射率。
7.如权利要求4所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第二格栅的折射率高于该第一格栅的折射率，并低于约1.46及所述多个彩色滤光片的折射率。
8.如权利要求4所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第一格栅及该第二格栅包含一掺有颜料或染料的高分子材料。
9.一种背照式CMOS图像传感器的形成方法，包含：
提供一包含一光二极管阵列的基材；
形成一金属层于该光二极管阵列上；
图案化该金属层以形成一金属格栅，其中该金属格栅的消光系数大于0；
形成一保护层覆盖该金属格栅；
形成一彩色滤光片阵列，其包含多个彩色滤光片于该保护层上，其中所述多个彩色滤光片形成多个开口，所述多个开口暴露该保护层且对齐于金属格栅的间隙；以及
填入一第一格栅至所述多个开口中，其中该第一格栅的折射率低于约1.46及所述多个彩色滤光片的折射率。
10.如权利要求9所述的背照式CMOS图像传感器，其中该第一格栅具有超出所述多个开口的过填充部分，且该过填充部分接着被图案化为多个对齐于所述多个彩色滤光片的微透镜单元。
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Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9425227B1 (en) 2015-05-20 2016-08-23 Visera Technologies Company Limited Imaging sensor using infrared-pass filter for green deduction
CN105990383A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 用于降低背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN105990384A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN106057835A (zh) * 2015-04-16 2016-10-26 台湾积体电路制造股份有限公司 用于光聚焦的介电栅格底部轮廓
CN106057833A (zh) * 2015-04-10 2016-10-26 采钰科技股份有限公司 影像感测器
CN106158891A (zh) * 2015-05-15 2016-11-23 台湾积体电路制造股份有限公司 用于提高光学性能和隔离的堆叠栅格设计
CN106206630A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 采钰科技股份有限公司 图像传感器
CN106373970A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 采钰科技股份有限公司 影像感测器
CN107818998A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 豪威科技股份有限公司 具有串扰抑制滤色器阵列的背照式彩色图像传感器
CN108091665A (zh) * 2017-12-22 2018-05-29 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN108807443A (zh) * 2018-07-16 2018-11-13 昆山晔芯电子科技有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器
CN109003994A (zh) * 2018-08-03 2018-12-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109003993A (zh) * 2018-07-26 2018-12-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109560092A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 力晶科技股份有限公司 光管结构、其制造方法及影像感测元件
CN109560093A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体图像传感器
JP2019515271A (ja) * 2016-04-29 2019-06-06 シリオス テクノロジーズ 多スペクトル撮像デバイス
CN110716256A (zh) * 2018-07-12 2020-01-21 采钰科技股份有限公司 光学元件及其制造方法
CN110794497A (zh) * 2018-08-03 2020-02-14 采钰科技股份有限公司 光学元件及其制造方法
CN110828490A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 联华电子股份有限公司 背照式影像传感器
CN110969062A (zh) * 2018-09-30 2020-04-07 世界先进积体电路股份有限公司 光学传感器及其形成方法
US10636826B2 (en) 2015-10-26 2020-04-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
CN111522092A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 采钰科技股份有限公司 光学元件
CN111834384A (zh) * 2020-08-18 2020-10-27 上海华力微电子有限公司 图像传感器金属栅格版图的生成方法及金属栅格光罩图形
CN112420755A (zh) * 2019-08-20 2021-02-26 爱思开海力士有限公司 图像传感器
CN112447778A (zh) * 2019-09-02 2021-03-05 爱思开海力士有限公司 图像感测装置
US20220173146A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
WO2023065247A1 (zh) * 2021-10-21 2023-04-27 京东方科技集团股份有限公司 显示模组及其制备方法、显示装置
CN116053288A (zh) * 2023-01-28 2023-05-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种图像传感器及其制作方法

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9543343B2 (en) 2013-11-29 2017-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Mechanisms for forming image sensor device
US9153620B2 (en) * 2014-03-03 2015-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of fabricating a metal grid for semiconductor device
JP6100195B2 (ja) * 2014-04-09 2017-03-22 富士フイルム株式会社 撮像装置
US9281338B2 (en) 2014-04-25 2016-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor image sensor device having back side illuminated image sensors with embedded color filters
JP6214691B2 (ja) * 2014-05-01 2017-10-18 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ 固体撮像装置
US9281333B2 (en) 2014-05-01 2016-03-08 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices having light shielding partitions with variable dimensions
US9553118B2 (en) 2014-06-18 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Formation of buried color filters in a back side illuminated image sensor using an etching-stop layer
US9704901B2 (en) 2015-01-16 2017-07-11 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices
US9627559B2 (en) * 2015-03-16 2017-04-18 Omnivision Technologies, Inc. Optical assemblies including dry adhesive layers and associated methods
US20160307942A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deeply buried color filter array (cfa) by stacked grid structure
US9853076B2 (en) * 2015-04-16 2017-12-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Stacked grid for more uniform optical input
US9991307B2 (en) 2015-04-16 2018-06-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Stacked grid design for improved optical performance and isolation
US10515991B2 (en) 2015-04-17 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor structure and manufacturing method thereof
US10148919B2 (en) 2015-10-15 2018-12-04 Visera Technologies Company Limited Image sensor having yellow filter units
JP6754157B2 (ja) * 2015-10-26 2020-09-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
WO2017187855A1 (ja) * 2016-04-27 2017-11-02 ソニー株式会社 裏面照射型固体撮像素子及び電子機器
US9991302B1 (en) * 2016-11-17 2018-06-05 Visera Technologies Company Limited Optical sensor with color filters having inclined sidewalls
JP2018166159A (ja) 2017-03-28 2018-10-25 キヤノン株式会社 デバイスおよび電子機器、輸送機器
CN110446950B (zh) * 2017-03-29 2021-12-28 富士胶片株式会社 结构体及光传感器
JP6907671B2 (ja) * 2017-04-17 2021-07-21 富士電機株式会社 半導体装置
US10170511B1 (en) * 2017-06-07 2019-01-01 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices having a microlens layer with dummy structures
US10204946B1 (en) 2017-08-14 2019-02-12 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with color filter variations
US20190096930A1 (en) * 2017-09-26 2019-03-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor image sensor
EP3462495A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-03 Thomson Licensing Enhanced light capture image sensor
US10665627B2 (en) * 2017-11-15 2020-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the image sensor device having a first lens and a second lens over the first lens
US11156753B2 (en) 2017-12-18 2021-10-26 Viavi Solutions Inc. Optical filters
CN108288627A (zh) * 2018-01-30 2018-07-17 德淮半导体有限公司 半导体装置及其制造方法
JP7383876B2 (ja) * 2018-02-02 2023-11-21 株式会社ニコン 撮像素子、及び、撮像装置
KR102662144B1 (ko) 2018-09-07 2024-05-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
US11233081B2 (en) 2018-09-26 2022-01-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Wave guide filter for semiconductor imaging devices
TWI713209B (zh) * 2018-09-26 2020-12-11 世界先進積體電路股份有限公司 光學感應器及其形成方法
US11675115B2 (en) * 2018-10-19 2023-06-13 Visera Technologies Company Limited Optical devices
KR20200046513A (ko) * 2018-10-24 2020-05-07 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
JP7310130B2 (ja) * 2018-12-17 2023-07-19 凸版印刷株式会社 固体撮像素子及びその製造方法
KR102386104B1 (ko) 2018-12-21 2022-04-13 삼성전자주식회사 후면조사형 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 기기
EP3905330A4 (en) * 2018-12-27 2022-03-30 Sony Semiconductor Solutions Corporation IMAGING ELEMENT AND METHOD OF MAKING THE IMAGING ELEMENT
KR20200084719A (ko) 2019-01-03 2020-07-13 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
DE112019006594T5 (de) * 2019-01-08 2021-12-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation Anzeigevorrichtung
US11315964B2 (en) 2019-02-01 2022-04-26 Vanguard International Semiconductor Corporation Optical sensors and methods for forming the same
KR20200108133A (ko) * 2019-03-06 2020-09-17 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이미징 장치
US10777609B1 (en) * 2019-04-01 2020-09-15 Visera Technologies Company Limited Optical devices with light collection elements formed in pixels
KR20210045872A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
WO2021076154A1 (en) * 2019-10-18 2021-04-22 California Institute Of Technology Cmos color image sensors with metamaterial color splitting
KR20210048059A (ko) * 2019-10-23 2021-05-03 삼성전자주식회사 이미지 센서
US11156826B2 (en) * 2019-12-11 2021-10-26 Visera Technologies Company Limited Optical devices
FR3107363A1 (fr) * 2020-02-18 2021-08-20 Isorg Structure d'un filtre angulaire sur un capteur CMOS
US11631709B2 (en) * 2020-03-10 2023-04-18 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor
KR20220000562A (ko) * 2020-06-26 2022-01-04 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US20220013560A1 (en) * 2020-07-07 2022-01-13 Visera Technologies Company Limited Image sensor
KR20220008620A (ko) * 2020-07-14 2022-01-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
US11728364B2 (en) * 2020-08-11 2023-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Low-refractivity grid structure and method forming same
US11538839B2 (en) * 2020-11-10 2022-12-27 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor including patterned structure for decreasing petal flares
US20220149097A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-12 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor
US11710756B2 (en) * 2020-11-19 2023-07-25 Raytheon Company Integrating optical elements with electro-optical sensors via direct-bond hybridization
US20220399395A1 (en) * 2021-06-11 2022-12-15 Visera Technologies Company Limited Image sensor structure and manufacturing method thereof
WO2023068172A1 (ja) * 2021-10-20 2023-04-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
US20230411540A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor device and method of making

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070152228A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Chee Hong Choi Method of manufacturing a cmos image sensor
US20120012959A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Visera Technologies Company Limited Image sensors and fabrication method thereof
US20120050600A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Jung-Chak Ahn Unit pixel array and image sensor having the same
US20120235266A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
US20120268631A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Panasonic Corporation Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
CN102893400A (zh) * 2010-05-14 2013-01-23 松下电器产业株式会社 固体摄像装置及其制造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7317579B2 (en) * 2005-08-11 2008-01-08 Micron Technology, Inc. Method and apparatus providing graded-index microlenses
JP2010067827A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Fujifilm Corp 固体撮像素子及び撮像装置
JP2011119445A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Toshiba Corp 裏面照射型固体撮像装置
US20120019695A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having dark sidewalls between color filters to reduce optical crosstalk
JP5736755B2 (ja) * 2010-12-09 2015-06-17 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2012146797A (ja) * 2011-01-11 2012-08-02 Fujifilm Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2012227478A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Panasonic Corp 固体撮像装置
US20140091417A1 (en) * 2012-10-01 2014-04-03 Applied Materials, Inc. Low refractive index coating deposited by remote plasma cvd

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070152228A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Chee Hong Choi Method of manufacturing a cmos image sensor
CN102893400A (zh) * 2010-05-14 2013-01-23 松下电器产业株式会社 固体摄像装置及其制造方法
US20120012959A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Visera Technologies Company Limited Image sensors and fabrication method thereof
US20120050600A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Jung-Chak Ahn Unit pixel array and image sensor having the same
US20120235266A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-20 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
US20120268631A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Panasonic Corporation Solid-state imaging device and method for manufacturing the same

Cited By (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105990384B (zh) * 2015-03-20 2019-06-14 台湾积体电路制造股份有限公司 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN105990383A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 用于降低背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN105990384A (zh) * 2015-03-20 2016-10-05 台湾积体电路制造股份有限公司 减少背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN105990383B (zh) * 2015-03-20 2020-06-12 台湾积体电路制造股份有限公司 用于降低背照式图像传感器中的串扰的复合栅格结构
CN106057833A (zh) * 2015-04-10 2016-10-26 采钰科技股份有限公司 影像感测器
US10462431B2 (en) 2015-04-10 2019-10-29 Visera Technologies Company Limited Image sensors
CN106057833B (zh) * 2015-04-10 2019-08-23 采钰科技股份有限公司 影像感测器
CN106057835A (zh) * 2015-04-16 2016-10-26 台湾积体电路制造股份有限公司 用于光聚焦的介电栅格底部轮廓
CN106057835B (zh) * 2015-04-16 2019-10-15 台湾积体电路制造股份有限公司 用于光聚焦的介电栅格底部轮廓
CN106158891A (zh) * 2015-05-15 2016-11-23 台湾积体电路制造股份有限公司 用于提高光学性能和隔离的堆叠栅格设计
TWI566391B (zh) * 2015-05-20 2017-01-11 采鈺科技股份有限公司 影像感測器
US9425227B1 (en) 2015-05-20 2016-08-23 Visera Technologies Company Limited Imaging sensor using infrared-pass filter for green deduction
CN106206630A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 采钰科技股份有限公司 图像传感器
US10566365B2 (en) 2015-05-27 2020-02-18 Visera Technologies Company Limited Image sensor
CN106206630B (zh) * 2015-05-27 2019-11-15 采钰科技股份有限公司 图像传感器
CN106373970A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 采钰科技股份有限公司 影像感测器
US10319760B2 (en) 2015-07-20 2019-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
CN106373970B (zh) * 2015-07-20 2019-09-03 采钰科技股份有限公司 影像感测器
US11532659B2 (en) 2015-10-26 2022-12-20 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
US10636826B2 (en) 2015-10-26 2020-04-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
JP2019515271A (ja) * 2016-04-29 2019-06-06 シリオス テクノロジーズ 多スペクトル撮像デバイス
CN107818998A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 豪威科技股份有限公司 具有串扰抑制滤色器阵列的背照式彩色图像传感器
CN109560093A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体图像传感器
CN109560093B (zh) * 2017-09-26 2022-05-06 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体图像传感器
CN109560092A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 力晶科技股份有限公司 光管结构、其制造方法及影像感测元件
CN108091665A (zh) * 2017-12-22 2018-05-29 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN110716256A (zh) * 2018-07-12 2020-01-21 采钰科技股份有限公司 光学元件及其制造方法
CN110716256B (zh) * 2018-07-12 2022-03-22 采钰科技股份有限公司 光学元件及其制造方法
CN108807443A (zh) * 2018-07-16 2018-11-13 昆山晔芯电子科技有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器
CN108807443B (zh) * 2018-07-16 2024-05-07 昆山思特威集成电路有限公司 一种具有嵌入式彩色滤色片阵列的图像传感器
CN109003993A (zh) * 2018-07-26 2018-12-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109003994A (zh) * 2018-08-03 2018-12-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN110794497A (zh) * 2018-08-03 2020-02-14 采钰科技股份有限公司 光学元件及其制造方法
CN110828490A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 联华电子股份有限公司 背照式影像传感器
CN110969062B (zh) * 2018-09-30 2023-05-23 世界先进积体电路股份有限公司 光学传感器及其形成方法
CN110969062A (zh) * 2018-09-30 2020-04-07 世界先进积体电路股份有限公司 光学传感器及其形成方法
CN111522092B (zh) * 2019-02-01 2022-07-15 采钰科技股份有限公司 光学元件
CN111522092A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 采钰科技股份有限公司 光学元件
CN112420755A (zh) * 2019-08-20 2021-02-26 爱思开海力士有限公司 图像传感器
CN112447778A (zh) * 2019-09-02 2021-03-05 爱思开海力士有限公司 图像感测装置
CN112447778B (zh) * 2019-09-02 2024-03-08 爱思开海力士有限公司 图像感测装置
CN111834384B (zh) * 2020-08-18 2023-11-17 上海华力微电子有限公司 图像传感器金属栅格版图的生成方法及金属栅格光罩图形
CN111834384A (zh) * 2020-08-18 2020-10-27 上海华力微电子有限公司 图像传感器金属栅格版图的生成方法及金属栅格光罩图形
US20220173146A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor
WO2023065247A1 (zh) * 2021-10-21 2023-04-27 京东方科技集团股份有限公司 显示模组及其制备方法、显示装置
CN116053288A (zh) * 2023-01-28 2023-05-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 一种图像传感器及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014225667A (ja) 2014-12-04
CN104167420B (zh) 2017-08-18
US20140339606A1 (en) 2014-11-20
TWI508276B (zh) 2015-11-11
TW201445716A (zh) 2014-12-01

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