CN106340525B - 半导体元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半导体元件及其制造方法，该半导体元件包括：基底、至少一感测器、介电层、至少一光导管结构、至少一焊垫、遮蔽层以及保护层。感测器位于第一区的基底中。介电层位于基底上。光导管结构位于第一区的介电层中。光导管结构对应于感测器。焊垫位于第二区的介电层中。遮蔽层位于介电层上，其中遮蔽层环绕光导管结构。保护层位于遮蔽层上。焊垫上方的介电层、遮蔽层以及保护层中具有至少一焊垫开口，以暴露对应的焊垫的顶面。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路及其制造方法，且特别是涉及一种半导体元件及其制造方法。
背景技术
影像感测器(image sensor)是一种将光学影像转换成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。早期的影像传感器采用模拟信号，如摄像管(video camera tube)。如今，影像感测器主要分为电荷耦合(charge-coupled device，CCD)型和互补式金属氧化半导体(CMOS)型两种。
CMOS型影像感测器是应用CMOS制造技术，使光学影像转换为电信号的元件。相较于CCD型影像感测器，CMOS感测器可将信号处理电路制作成单一芯片，其不仅可使产品体积缩小，且也可相容于CMOS技术。因此，CMOS感测器具有节省制造成本以及降低电力损耗的优点。
一般而言，会在感光元件上形成光导管结构，以增加CMOS型影像感测器的光敏感性。然而，光导管结构上方以外的光(亦即散射光线)有可能会被传送至光导管结构下方的感光元件。此情形会造成干扰(cross-talk)现象，使得CMOS型影像感测器所接收到的噪声增加，进而降低影像分辨率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有遮蔽层环绕光导管结构的半导体元件及其制造方法，其可遮蔽光导管结构上方以外的光，以避免光散射而造成影像分辨率降低的问题。
本发明提供一种半导体元件，包括：基底、至少一感测器、介电层、至少一光导管结构、至少一焊垫、遮蔽层以及保护层。基底具有第一区与第二区。感测器位于第一区的基底中。介电层位于第一区与第二区的基底上。光导管结构位于第一区的介电层中。光导管结构对应于感测器。焊垫位于第二区的介电层中。遮蔽层位于介电层上，其中遮蔽层环绕光导管结构。保护层位于遮蔽层上。焊垫上方的介电层、遮蔽层以及保护层中具有至少一焊垫开口，以暴露对应的焊垫的顶面。
本发明提供一种半导体元件的制造方法，其步骤如下。提供基底。基底具有第一区与第二区。形成至少一感测器于第一区的基底中。形成介电层于第一区与第二区的基底上。形成至少一光导管结构于第一区的介电层中。光导管结构对应于感测器。形成至少一焊垫于第二区的介电层中。形成遮蔽层于介电层上，其中遮蔽层环绕光导管结构。形成保护层于遮蔽层上。焊垫上方的介电层、遮蔽层以及保护层中具有至少一焊垫开口，以暴露对应的焊垫的顶面。
本发明提供一种半导体元件，包括：介电层、多个焊垫、遮蔽层以及保护层。介电层位于基底上。焊垫位于介电层中。遮蔽层位于介电层上。保护层位于遮蔽层上。焊垫上方的介电层、遮蔽层以及保护层中具有多个焊垫开口，以暴露对应的焊垫的顶面。
基于上述，本发明通过遮蔽层环绕光导管结构，以遮蔽光导管结构上方以外的光(亦即散射光线)。因此，本发明便可降低干扰现象的产生，以降低CMOS型影像感测器所接收到的噪声，进而提高影像分辨率。另外，本发明还利用遮蔽层环绕焊垫开口，其可解决由于热处理制作工艺而导致保护层分层(delaminated)的问题。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1F为本发明的第一实施例的半导体元件的制造方法的剖面示意图；
图2为本发明的第二实施例的半导体元件的上视示意图；
图3为本发明的第三实施例的半导体元件的上视示意图。
符号说明
1、2、3：半导体元件
10、20、40：开口
30：光导管开口
50：焊垫开口
100：基底
102：感测器
104、104a、104b：介电层
106a、106b：栅极
108a、108b：金属内连线
110a、110b、114a、114b、118a、118b：接触插塞
112a、112b、116a、116b：图案化导体层
120：遮蔽层
120a：第一部分
120b：第二部分
122：焊垫
124、124b：滤光材料层
124a：光导管结构
126：保护层
128：掩模层
200：像素阵列区
H：高度
R1：第一区
R1：第二区
具体实施方式
图1A至图1F为本发明的第一实施例的半导体元件的制造方法的剖面示意图。
请先参照图1F，本实施例提供一种半导体元件1，包括：基底100、至少一感测器102、介电层104、至少一光导管结构124a、至少一焊垫122、遮蔽层120以及保护层126。基底100具有第一区R1与第二区R2。感测器102位于第一区R1的基底100中。介电层104位于第一区R1与第二区R2的基底100上。光导管结构124a位于第一区R1的介电层104中。光导管结构124a对应于感测器102。焊垫122位于第二区R2的介电层104中。遮蔽层120位于介电层104上。遮蔽层102配置在光导管结构124a的周围且环绕光导管结构124a。保护层126位于遮蔽层120上。焊垫120上方的介电层104b、遮蔽层120以及保护层126中具有至少一焊垫开口50，以暴露对应的焊垫122的顶面。遮蔽层120配置在焊垫开口50的周围且环绕焊垫开口50。
值得一提的是，光导管结构124a可用以过滤光导管结构124a上方的光，其仅允许特定波长的光通过光导管结构124a到达感测器102的表面。而本实施例利用遮蔽层120配置在光导管结构124a的周围且环绕光导管结构124a，其可阻挡光导管结构124a上方以外的光(亦即散射光线)。因此，本实施例便可降低干扰现象的产生，以降低光导管结构124a下方的感测器102所接收到的噪声，进而提高影像分辨率。
此外，本实施例还利用遮蔽层120配置在焊垫开口50的周围且环绕焊垫开口50，因此，焊垫开口50周围的遮蔽层120配置在保护层126与介电层104b之间。相较于滤光材料层124b，由于遮蔽层120与保护层126的热膨胀系数较为接近，所以，在经过形成焊垫开口50的蚀刻制作工艺或是后续热处理制作工艺时，本实施例较不容易产生保护层126的分层的问题。
以下段落将说明上述实施例的半导体元件1的制造方法，其步骤如下所示。
请参照图1A，提供基底100。基底100具有第一区R1与第二区R2。基底100可例如是具有第一导电型的半导体基底，例如P型基底。半导体基底的材料例如是选自于由Si、Ge、SiGe、GaP、GaAs、SiC、SiGeC、InAs与InP所组成的群组中的至少一种材料。在一实施例中，第一区R1可例如是像素阵列区(pixel array region)；而第二区R2可例如是周边区(periphery region)。
接着，形成感测器102于第一区R1的基底100中。在一实施例中，感测器102可例如是感光二极管(photodiode)、晶体管(MOSFET)或其组合。
之后，形成介电层104于第一区R1与第二区R2的基底100上。介电层104的材料可例如是氧化硅、硼磷硅玻璃(BPSG)或其组合，其形成方法可例如是化学气相沉积法。
然后，依序形成栅极106a、106b以及金属内连线108a、108b于第一区R1的介电层104中。感测器102位于栅极106a、106b之间的基底100中。具体而言，栅极106a、106b以及金属内连线108a、108b的形成方法其步骤如下。首先，形成栅极106a、106b于第一区R1的基底100上。再形成介电层104a覆盖栅极106a、106b以及感测器102的表面。接着，于第一区R1的介电层104a中形成两个接触窗开口，所述接触窗开口分别暴露栅极106a、106b的表面(未绘示)。之后，将导体材料填入所述接触窗开口，以形成接触插塞110a、110b。接着，在介电层104a上形成图案化导体层112a、112b。图案化导体层112a电连接至接触插塞110a；图案化导体层112b电连接至接触插塞110b。然后，形成介电层104b覆盖图案化导体层112a、112b以及介电层104a的表面。之后，依照上述接触插塞110a、110b以及图案化导体层112a、112b的形成方法依序形成接触插塞114a、114b、图案化导体层116a、116b以及接触插塞118a、118b。
在一实施例中，栅极106a、106b可例如是转移栅。在一实施例中，栅极106a、106b的材料可例如是掺杂多晶硅、非掺杂多晶硅或其组合，其形成方法可利用化学气相沉积法来形成。在一实施例中，金属内连线108a、108b的材料可例如是钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钨(W)、钛钨(TiW)、铝(Al)、铜(Cu)或其组合。接触插塞110a、110b、114a、114b、118a、118b的材料与图案化导体层112a、112b、116a、116b的材料可以相同，亦或可以不同。金属内连线108a、108b的形成方法可例如是物理气相沉积法或化学气相沉积法。
接着，形成焊垫122于第二区R2的介电层104中。焊垫122的形成方法与图案化导体层116a、116b的形成方法相似，于此便不再赘述。在一实施例中，焊垫122与图案化导体层116a、116b可同时形成。但本发明不以此为限，在其他实施例中，可先形成焊垫122，而后形成图案化导体层116a、116b。反之，也可先形成图案化导体层116a、116b，而后形成焊垫122。在一实施例中，焊垫122的材料可例如是钨、铝、铜或其组合，其形成方法可例如是物理气相沉积法或化学气相沉积法。
之后，形成遮蔽层120于介电层104上。遮蔽层120具有开口10以及多个开口20。开口10配置于金属内连线108a、108b之间且对应于感测器102。开口20配置于第二区R2的介电层104上。在一实施例中，遮蔽层的材料包括金属。所述金属可例如是钨、铝、铜或其组合，其形成方法可例如是物理气相沉积法或化学气相沉积法。在一实施例中，遮蔽层的厚度可例如是1nm至1,000nm。
请参照图1B，以遮蔽层120为掩模，移除部分介电层104，以形成光导管开口30。虽然图1B中的光导管开口30的底面与基底100的表面之间具有部分介电层104a，但本发明不限于此。在其他实施例中，光导管开口30可暴露出基底100的表面(亦即感测器102的表面)。在一实施例中，移除部分介电层104的方法可例如是干式蚀刻法。干式蚀刻法可例如是反应性离子蚀刻法(RIE)。在一实施例中，光导管开口30的底面与基底100的表面之间的高度H可例如是1nm至10,000nm。
请参照图1C，形成滤光材料层124于介电层104上。滤光材料层124填入开口10、开口20以及光导管开口30以及且覆盖遮蔽层120的表面。在一实施例中，滤光材料层124的材料可例如是聚合物(Polymer)。在一实施例中，滤光材料层124的材料的折射率与介电层104的折射率不同。滤光材料层124的形成方法可例如是旋转涂布(spin on coating)法或化学气相沉积法。
请参照图1D，移除部分滤光材料层124，以暴露遮蔽层120的表面。此时，填入开口10以及光导管开口30中的滤光材料层124a可视为光导管结构124a。如图1D所示，遮蔽层120配置在光导管结构124a的周围且环绕光导管结构124a，其可阻挡光导管结构124a上方以外的光(亦即散射光线)。因此，本实施例便可降低干扰现象的产生，以降低光导管结构124a下方的感测器102所接收到的噪声，进而提高影像分辨率。在一实施例中，光导管结构124a的顶面与遮蔽层120的顶面实质上共平面。在其他实施例中，光导管结构124a的顶面与遮蔽层120的顶面也可具有实际制作工艺上的些微高度差异。在一实施例中，移除部分滤光材料层124的方法可例如是化学机械研磨法(CMP)。
请参照图1E，依序形成保护层126以及掩模层128于遮蔽层120上。掩模层128具有开口40。开口40对应于其下方的焊垫122。在一实施例中，保护层126的材料包括低温材料层。低温材料层可例如是氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO)、氧化钽(TaO)或其组合。保护层126的形成方法可例如是化学气相沉积法。在一实施例中，掩模层128的材料可例如是光致抗蚀剂、氮化物或其组合，其形成方法可例如是化学气相沉积法。
请同时参照图1E与图1F，以掩模层128为掩模，移除部分保护层126、部分遮蔽层120以及部分介电层104，以形成焊垫开口50。焊垫开口50暴露焊垫122的表面。之后，移除掩模层128。由图1F可知，遮蔽层120配置在焊垫开口50的周围且环绕焊垫开口50。另外，焊垫开口50周围的遮蔽层120也配置在保护层126与介电层104b之间。相较于滤光材料层124b，由于遮蔽层120与保护层126的热膨胀系数较为接近，所以，在经过焊垫开口50的蚀刻制作工艺或是后续热处理制作工艺时，本实施例较不容易产生保护层126的分层的问题。在一实施例中，移除部分保护层126、部分遮蔽层120以及部分介电层104的方法可例如是干式蚀刻法。干式蚀刻法可例如是反应性离子蚀刻法。
图2为本发明的第二实施例的半导体元件的上视示意图。
请参照同时参照图1F与图2，在一实施例中，图2可视为是图1F的上视示意图。为图面清楚起见，在图2中仅绘示出基底100、焊垫122、遮蔽层120以及像素阵列区200。其他构件的连接关系请参照上述段落，于此便不再赘述。本实施例的半导体元件2，包括：基底100、焊垫122、遮蔽层120以及像素阵列区200。基底100具有第一区R1与第二区R2。像素阵列区200位于第一区R1的基底100上。焊垫122位于第二区R2的基底100上。遮蔽层120具有焊垫开口50，焊垫开口50暴露对应的焊垫122的顶面。具体来说，遮蔽层120包括第一部分120a与第二部分120b。在一实施例中，第一部分120a可例如是环形结构，其环绕焊垫开口50。第二部分120b可例如是多个矩形结构，其排列成阵列。所述矩形结构环绕第一部分120a。但本发明不以此为限，在其他实施例中，第二部分120b可例如多个圆形结构、多边形结构或其组合。在一实施例中，第一部分120a与第二部分120b互不接触。此外，在一些实施例中，焊垫122可例如是一个或多个焊垫122。焊垫开口50可例如是一个或多个焊垫开口50。第一部分120a可例如是一个或多个第一部分120a。第二部分120b可例如是一个或多个第二部分120b。
图3为本发明的第三实施例的半导体元件的上视示意图。
请参照图3，图3与图2基本上相似，两者不同之处在于：图3的遮蔽层120的第一部分与第二部分互相接触，以形成一整个遮蔽层120。而图3的遮蔽层120也配置在焊垫开口50的周围且环绕焊垫开口50，以解决保护层分层的问题。
综上所述，本发明通过遮蔽层环绕光导管结构，以遮蔽光导管结构上方以外的光(亦即散射光线)。因此，本发明便可降低干扰现象的产生，以降低CMOS型影像感测器所接收到的噪声，进而提高影像分辨率。另外，本发明还利用遮蔽层环绕焊垫开口，其可解决由于热处理制作工艺而导致保护层分层的问题。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种半导体元件，包括：
基底，具有第一区与第二区；
至少一感测器，位于该第一区的该基底中；
介电层，位于该第一区与该第二区的该基底上；
至少一光导管结构，位于该第一区的该介电层中，其中该光导管结构对应于该感测器；
至少一焊垫，位于该第二区的该介电层中；
遮蔽层，位于该介电层上，其中该遮蔽层环绕该光导管结构；以及
保护层，位于该遮蔽层上，其中该焊垫上方的该介电层、该遮蔽层以及该保护层中具有至少一焊垫开口，以暴露对应的该焊垫的顶面。
2.如权利要求1所述的半导体元件，其中该遮蔽层环绕该焊垫开口。
3.如权利要求1所述的半导体元件，其中该光导管结构的顶面与该遮蔽层的顶面实质上共平面。
4.如权利要求1所述的半导体元件，其中该光导管结构的材料包括一滤光材料，其中该滤光材料的折射率与该介电层的折射率不同。
5.如权利要求4所述的半导体元件，其中该滤光材料包括聚合物(Polymer)。
6.如权利要求1所述的半导体元件，其中该遮蔽层的材料包括一金属，该金属包括钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)或其组合。
7.如权利要求1所述的半导体元件，其中该保护层的材料包括低温材料层，该低温材料层包括氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO)、氧化钽(TaO)或其组合。
8.如权利要求1所述的半导体元件，其中该第一区为像素阵列区，该第二区为周边区。
9.一种半导体元件的制造方法，包括：
提供一基底，该基底具有第一区与第二区；
形成至少一感测器于该第一区的该基底中；
形成一介电层于该第一区与该第二区的该基底上；
形成至少一光导管结构于该第一区的该介电层中，其中该光导管结构对应于该感测器；
形成至少一焊垫于该第二区的该介电层中；
形成一遮蔽层于该介电层上，其中该遮蔽层环绕该光导管结构；以及
形成一保护层于该遮蔽层上，其中该焊垫上方的该介电层、该遮蔽层以及该保护层中具有至少一焊垫开口，以暴露对应的该焊垫的顶面。
10.如权利要求9所述的半导体元件的制造方法，其中形成该光导管结构于该第一区的该介电层中的方法包括：
形成该遮蔽层于该介电层上，其中该遮蔽层具有至少一第一开口且对应于该感测器；
以该遮蔽层为掩模，移除部分该介电层，以形成一光导管开口；
形成一滤光材料层于该介电层上，以填入该光导管开口且覆盖该遮蔽层；以及
移除部分该滤光材料层，以暴露该遮蔽层的表面。
11.如权利要求10所述的半导体元件的制造方法，其中移除部分该滤光材料层的方法包括化学机械研磨法。
12.如权利要求10所述的半导体元件的制造方法，其中该光导管开口暴露该基底的表面。
13.如权利要求10所述的半导体元件的制造方法，其中该光导管开口的底面与该基底的表面之间具有部分该介电层。
14.如权利要求9所述的半导体元件的制造方法，在形成该光导管结构于该第一区的该介电层中之前，还包括：形成至少两个金属内连线于该第一区的该介电层中，使得该光导管结构位于该些金属内连线之间。
15.如权利要求9所述的半导体元件的制造方法，其中形成该焊垫开口的方法包括：
形成一掩模层于该保护层上，该掩模层具有至少一第二开口，该第二开口对应于该焊垫；以及
以该掩模层为掩模，移除部分保护层、部分遮蔽层以及部分介电层，以暴露该焊垫的表面。
16.如权利要求9所述的半导体元件的制造方法，其中该保护层的材料包括一低温材料层，该低温材料层包括氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO)、氧化钽(TaO)或其组合。
17.一种半导体元件，包括：
介电层，位于一基底上；
多个焊垫，位于该介电层中；
遮蔽层，位于该介电层上，其中该遮蔽层具有多个第一部分，该些第一部分分别环绕该些焊垫开口；以及
保护层，位于该遮蔽层上，其中该些焊垫上方的该介电层、该遮蔽层以及该保护层中具有多个焊垫开口，以暴露对应的该些焊垫的顶面。
18.如权利要求17所述的半导体元件，其中该遮蔽层还具有一第二部分，该第二部分环绕该些第一部分。
19.如权利要求18所述的半导体元件，其中该些第一部分与该第二部分互相接触或是互不接触。
20.如权利要求17所述的半导体元件，其中该遮蔽层的材料包括金属，该金属包括钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)或其组合。
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| TWI669811B (zh) * | 2018-02-01 | 2019-08-21 | Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation | 具有類光導管結構之影像感測器 |
| CN115548042A (zh) * | 2018-05-11 | 2022-12-30 | 联华电子股份有限公司 | 半导体元件的制造方法 |
| US10854658B2 (en) * | 2018-07-16 | 2020-12-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor with sidewall protection and method of making same |
| TWI712080B (zh) * | 2019-10-31 | 2020-12-01 | 新唐科技股份有限公司 | 半導體結構與其製造方法 |
| US20220329478A1 (en) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Adaptive spare equipment allocation techniques |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1917222A (zh) * | 2005-08-18 | 2007-02-21 | 联华电子股份有限公司 | 互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器及其制造方法 |
| CN102916018A (zh) * | 2011-08-04 | 2013-02-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 在介电层中的双开口中形成的焊盘结构 |
| CN104078475A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 索尼公司 | 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI234186B (en) * | 2004-06-08 | 2005-06-11 | Powerchip Semiconductor Corp | Color image sensor device and fabrication method thereof |
| US7214600B2 (en) * | 2004-06-25 | 2007-05-08 | Applied Materials, Inc. | Method to improve transmittance of an encapsulating film |
| US7615808B2 (en) * | 2004-09-17 | 2009-11-10 | California Institute Of Technology | Structure for implementation of back-illuminated CMOS or CCD imagers |
| US7125738B2 (en) * | 2004-10-14 | 2006-10-24 | Powerchip Semiconductor Corp. | Method of fabricating a photosensitive structure |
| US7524694B2 (en) * | 2005-12-16 | 2009-04-28 | International Business Machines Corporation | Funneled light pipe for pixel sensors |
| US7537951B2 (en) * | 2006-11-15 | 2009-05-26 | International Business Machines Corporation | Image sensor including spatially different active and dark pixel interconnect patterns |
| US8229255B2 (en) * | 2008-09-04 | 2012-07-24 | Zena Technologies, Inc. | Optical waveguides in image sensors |
| US7893529B2 (en) * | 2009-01-12 | 2011-02-22 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric 3D cooling |
| US8274101B2 (en) * | 2009-10-20 | 2012-09-25 | Omnivision Technologies, Inc. | CMOS image sensor with heat management structures |
| JP5241902B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2013-07-17 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US9455288B2 (en) * | 2012-05-21 | 2016-09-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor structure to reduce cross-talk and improve quantum efficiency |
| US8921901B1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-30 | United Microelectronics Corp. | Stacked CMOS image sensor and signal processor wafer structure |
| JP2015032640A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法 |
| US9356061B2 (en) * | 2013-08-05 | 2016-05-31 | Apple Inc. | Image sensor with buried light shield and vertical gate |
| JP6196911B2 (ja) * | 2014-02-05 | 2017-09-13 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
| TW201616552A (zh) * | 2014-10-24 | 2016-05-01 | 力晶科技股份有限公司 | 半導體製程方法 |
| US10566365B2 (en) * | 2015-05-27 | 2020-02-18 | Visera Technologies Company Limited | Image sensor |
| TWI572024B (zh) * | 2015-07-06 | 2017-02-21 | 力晶科技股份有限公司 | 半導體元件及其製造方法 |
| TWI581413B (zh) * | 2015-07-17 | 2017-05-01 | 力晶科技股份有限公司 | 影像感測元件的光管的製造方法 |
-
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1917222A (zh) * | 2005-08-18 | 2007-02-21 | 联华电子股份有限公司 | 互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器及其制造方法 |
| CN102916018A (zh) * | 2011-08-04 | 2013-02-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 在介电层中的双开口中形成的焊盘结构 |
| CN104078475A (zh) * | 2013-03-27 | 2014-10-01 | 索尼公司 | 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备 |
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