CN112687709A - 光学准直器、半导体装置及其形成方法 - Google Patents

光学准直器、半导体装置及其形成方法 Download PDF

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潘汉宗
张佑诚
黎俊朋
陈信桦
邱俊杰
刘彦江
许希丞
胡景翔
洪嘉骏
李佳烜
拉瓦亚·沙纳卡瓦拉普
吴威鼎
蒋季宏
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Abstract

本申请实施例公开光学准直器、半导体装置及其形成方法，该方法符合经济效益，制造用于接触式影像感测器的多功能准直器结构来过滤周围红外光，以减少噪声。在一实施例中，光学准直器包含介电层；基底；多个通孔；以及导电层，其中介电层形成于基底上方，其中多个通孔被配置为沿介电层的第一表面的横向方向延伸的阵列，其中多个通孔的每一者在垂直方向从介电层的第一表面延伸通过介电层和基底至基底的第二表面，且其中导电层形成于介电层的第一表面和多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中导电层被配置为允许光学准直器过滤一波长范围的光。

Description

光学准直器、半导体装置及其形成方法
技术领域
本发明实施例该些涉及半导体技术，且特别涉及光学准直器、半导体装置及其形成方法。
背景技术
为了防止来自周围红外光(infrared，IR)源的噪声，接触式影像感测器(contactimage sensor，CIS)(例如指纹感测器)，通常使用玻璃滤光片。此类应用中的玻璃滤光片通常为厚的(例如400-500μm)，以提供对周围红外光噪声的有效过滤，特别是在大的入射角(>15°)的情况下。此导致笨重的组件及高成本。需要开发符合经济效益的方法来过滤周围红外光，以减少接触式影像感测器中的噪声。
发明内容
在一些实施例中，提供光学准直器，光学准直器包含介电层；基底；多个通孔；以及导电层，其中介电层形成于基底上方，其中多个通孔被配置为沿介电层的第一表面的横向方向延伸的阵列，其中多个通孔的每一者在垂直方向从介电层的第一表面延伸通过介电层和基底至基底的第二表面，且其中导电层形成于介电层的第一表面和多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中导电层被配置为允许光学准直器过滤一波长范围的光。
在一些其他实施例中，提供半导体装置，半导体装置包含至少一光学感测元件；以及光学准直器；其中光学准直器包含：第一介电层、第一基底、多个通孔和导电层，其中第一介电层形成于第一基底上方，其中多个通孔被配置为沿第一介电层的第一表面的横向方向延伸的阵列，其中多个通孔的每一者在垂直方向从第一介电层的第一表面延伸通过第一介电层和第一基底至第一基底的第二表面，其中导电层形成于第一介电层的第一表面和多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中导电层被配置为允许光学准直器过滤一波长范围的光。
在另外一些实施例中，提供半导体装置的形成方法，此方法包含在有着第一介电层的第一基底上形成准直器结构，其中准直器结构包含多个通孔，其中多个通孔的每一者在垂直方向从第二介电层的第一表面延伸通过第二介电层和第二基底至第二基底的第二表面；以及在第二介电层的第一表面和准直器结构的多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方形成导电层。
附图说明
根据以下的详细说明并配合说明书附图可以更加理解本发明实施例。应注意的是，根据本产业的标准惯例，图示中的各种部件(feature)并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。也应强调的是，附图仅显示出本发明的典型实施例，因此不应视为对范围的限制，本发明可同等地应用于其他实施例中。
图1显示依据本发明一些实施例的形成半导体装置的例示性方法的流程图。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G和图2H显示依据本发明一些实施例，通过图1的方法在各个制造阶段期间的有着准直器(collimator)的例示性半导体装置的剖面示意图。
图3显示依据本发明一些实施例的有着准直器的半导体装置的例示性剖面示意图。
图4显示依据本发明一些实施例的在准直器结构中的蚀刻开口的侧壁轮廓的例示性剖面示意图。
图5A显示依据本发明一些实施例的有着准直器的半导体装置的例示性上视图。
图5B显示依据本发明一些实施例的有着准直器的半导体装置的例示性上视图。
附图标记说明：
100：方法
102,104,106,108,110,112,114,116,118,120,122：操作
200,300,500：半导体装置
202：第一基底
204：第一介电层
206：第二基底
208：第二介电层
210：图案化光刻胶层
212：开口
214：导电部件
216：通孔
218：顶表面
220：侧壁
220A：部分
222：牺牲层
224：导电层
302,304,306：厚度
308：间距尺寸
312：第一厚度
314：第二厚度
318：第一宽度
320：第二宽度
400：侧壁轮廓
402：第一轮廓
404：第二轮廓
406：第三轮廓
408：第四轮廓
410：第五轮廓
412：第六轮廓
414：第七轮廓
416：第八轮廓
418：波纹
420：刻痕
422：角落
424：底切
502：正方形单元
504：钻石单元
具体实施方式
要了解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施提供的主体的不同部件。以下叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化公开内容的说明。当然，这些仅为范例并非用以限定本发明。例如，将理解的是，当一元件被叙述为“连接”或“耦接”另一元件时，此元件可直接连接或耦接至另一元件，或者可存在一个或多个中间元件。
厚的红外光玻璃可用于过滤接触式影像感测器所不期望的周围噪声。这种设计导致笨重的结构并增加了这种接触式影像感测器的成本。本发明呈现方法的各种实施例，这些实施例以紧密的设计和低成本将过滤功能整合至准直器，以同时对准入射光并过滤周围噪声。
图1显示依据本发明一些实施例的在半导体装置上形成多功能准直器结构的方法100的流程图。可以注意的是，方法100仅为范例，不意图限制本发明实施例。因此，可在图1的方法100之前、期间和之后提供额外的操作，且本文仅简要地描述一些其他操作。在一些实施例中，方法100的操作可与分别如图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G和图2H所示的各个制造阶段的半导体装置的剖面示意图相关联，这将在以下进一步详细讨论。
依据一些实施例，请参照图1，方法100开始于操作102，其中提供第一基底。在一些实施例中，第一基底包括至少一个光学感测元件。依据一些实施例，方法100继续至操作104，其中在第一基底的表面上沉积第一介电层。在一些实施例中，第一介电层包括用于将互补式金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)后端表面轮廓平坦化的氧化硅，并形成硅至氧化物熔融接合表面。依据一些实施例，方法100继续至操作106，其中在第一基底上的第一介电层上方接合第二基底。在一些实施例中，第二基底通过晶圆接合工艺接合至第一介电层。在一些实施例中，第二基底为硅基底。依据一些实施例，方法100继续至操作108，其中将第二基底薄化。在一些实施例中，薄化的第二基底具有厚度75μm。依据一些实施例，方法100继续至操作110，其中在第二基底的第一表面上沉积第二介电层。在一些实施例中，第二介电层包括氧化硅。依据一些实施例，方法100继续至操作112，其中在第二介电层上将光刻胶层图案化。在一些实施例中，图案化的光刻胶层提供准直器结构的图案。
依据一些实施例，方法100继续至操作114，其中形成通过第二介电层和薄化的第二基底的多个通孔。在一些实施例中，通过使用图案化的第一光刻胶层作为软遮罩来蚀刻第二介电层，接着使用图案化的第二介电层作为硬遮罩来蚀刻薄化的第二基底，以形成多个通孔。依据一些实施例，方法100继续至操作116，其中在第一介电层中形成至少一个导电部件。在一些实施例中，至少一个导电部件提供与第一基底中的至少一个光学感测元件电性接触。依据一些实施例，方法100继续至操作118，其中在多个通孔中形成牺牲层(有时也被称为第二光刻胶层)，以暴露第二介电层的第一表面和多个通孔中的侧壁的一部分。在一些实施例中，涂布并蚀刻牺牲层，以暴露准直器结构的一部分。依据一些实施例，方法100继续至操作120，其中沉积至少一个导电层。在一些实施例中，至少一个导电层的每一者包括金属层。依据一些实施例，方法100继续至操作122，其中移除牺牲层和与牺牲层接触的至少一个导电层的一部分。在一些实施例中，进行化学蚀刻工艺，以移除牺牲层和至少一个导电层与牺牲层直接接触的部分。在一些实施例中，将有着准直器结构的半导体进行晶圆切割，以形成多个晶粒。在一些实施例中，接着将多个晶粒的每一者晶圆接合至第三基底，并进一步进行打线接合。在一些实施例中，将多个晶粒的每一者埋置于模造物中并封装。
如以上所提及，图2A-图2H显示图1的方法在各个制造阶段的半导体装置200的一部分的剖面示意图。半导体装置200可被包含在集成电路(integrated circuit，IC)中。再者，为了更好地理解本发明实施例的概念，将图2A-图2H简化。虽然附图显示半导体装置200，但是可以理解的是，集成电路可包括许多其他装置，例如电阻、电容、电感、熔丝等。为了清楚起见，图2A-图2H未显示其他装置。
图2A为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作102和104，包含第一基底202和第一介电层204的半导体装置200的剖面示意图。在一些实施例中，第一基底202包括至少一个光学感测元件(未显示)。在一些实施例中，至少一个光学感测元件的每一者为接触式影像感测器(CIS)。在一些实施例中，接触式影像感测器为与要成像或扫描的物体直接接触的影像感测器。在一些实施例中，接触式影像感测器包括多个检测器。在一些实施例中，多个检测器检测从物体表面发出的光。一些实施例中，多个检测器的每一者包括以下物件的其中一者：电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)感测器和互补式金属氧化物半导体(CMOS)感测器。
在一些实施例中，第一基底202为硅基底。替代地，第一基底202可包含其他元素半导体材料，例如锗。第一基底202也可包含化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟和磷化铟。第一基底202可包含合金半导体，例如硅锗、碳化硅锗、磷化镓砷和磷化镓铟。在一实施例中，第一基底202包含外延层。举例来说，第一基底202可具有覆盖块状半导体的外延层。再者，第一基底202可包含绝缘层上覆半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)结构。举例来说，第一基底202可包含通过例如植氧分离(separation by implanted oxygen，SIMOX)的工艺或其他合适技术(例如晶圆接合和研磨)形成的埋置氧化物(buried oxide，BOX)层。
在一些实施例中，第一基底202也包含通过例如离子布植及/或扩散实现的各种p型掺杂区及/或n型掺杂区。这些掺杂区包含n型井、p型井、轻掺杂漏极(lightly dopedregion，LDD)、重掺杂源极和漏极(source and drain，S/D)和被配置以形成各种集成电路(IC)装置的各种通道掺杂轮廓，集成电路装置例如互补式金属氧化物半导体场效晶体管(CMOS field-effect transistor，CMOS-FET)、影像感测器及/或发光二极管(lightemitting diode，LED)。第一基底202可还包含其他功能部件，例如形成于基底中或基底上的电阻或电容。第一基底202还包含配置以将形成于第一基底202中的各种元件隔开的横向隔离部件，例如浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)。第一基底202中的各种元件还包含设置于源极和漏极上的硅化物、栅极和其他元件部件，以在通过局部互连在装置之间耦接时，降低接触电阻并增强工艺相容性。
在一些实施例中，第一基底202包含至少一个导电部件。在一些实施例中，至少一个导电部件可为源极、漏极或栅极电极。替代地，至少一个导电部件可为硅化物部件，硅化物部件通常通过包含热加热、激光照射或离子束混合的至少一者引入的烧结工艺设置于源极、漏极或栅极电极上。硅化物部件可通过自对准硅化物技术形成于多晶硅栅极(通常被称为“多晶硅化金属栅极(polycide gate)”)上或源极/漏极(通常被称为“金属硅化物(silicide)”)上。在另一实施例中，至少一个导电部件可包含电容的电极或电阻的一端。在另一实施例中，至少一个导电部件为连接至第一基底202中接触式影像感测器的接点。
在一些实施例中，第一介电层204包括以下其中一者的材料：二氧化硅、低介电常数(low-k)材料、其他合适的介电材料或前述的组合。低介电常数材料可包含氟化石英玻璃(fluorinated silica glass，FSG)、磷硅酸盐玻璃(phosphosilicate glass，PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass，BPSG)、碳掺杂氧化硅(SiOxCy)、黑钻石(加州圣塔克拉拉的应用材料(Applied Materials)注册)、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、聚对二甲苯、双苯并环丁烯(bis-benzocyclobutenes，BCB)、SiLK(密西根州密德兰的陶氏化学(DowChemical)注册)、聚酰亚胺及/或其他未来开发的低介电常数介电材料。在一些实施例中，第一介电层204通过硅烷气体作为前驱物气体以使用等离子体辅助化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor deposition，PECVD)来沉积。在一些其他实施例中，第一介电层204通过使用物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)工艺来沉积。
图2B为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作106，包含第一基底202、第一介电层204和第二基底206的半导体装置200的剖面示意图。在一些实施例中，第二基底206包含硅基底。替代地，依据材料的光学性质，第二基底206可包含其他元素半导体材料，例如锗。第二基底206也可包含化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟和磷化铟。第二基底206可包含合金半导体，例如硅锗、碳化硅锗、磷化镓砷和磷化镓铟。在一实施例中，第二基底206包含外延层。举例来说，第二基底206可具有覆盖块状半导体的外延层。再者，第二基底206可包含绝缘层上覆半导体(SOI)结构。举例来说，第二基底206可包含通过例如植氧分离(SIMOX)的工艺或其他合适技术(例如晶圆接合和研磨)形成的埋置氧化物(BOX)层。
在一些实施例中，第二基底206通过晶圆接合工艺接合至第一介电层204。在一些实施例中，晶圆接合工艺为没有任何额外的中间层的直接接合。在一些实施例中，晶圆接合工艺包括以下步骤的至少一者：表面预处理、在室温中预接合以及在高温下退火。在另一实施例中，可使用表面活化以避免高温退火。
图2C为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作108和110，包含在薄化的第二基底206上方的第二介电层208的半导体装置200的剖面示意图。在一些实施例中，在第二基底206接合至第一基底202上的第一介电层204之后，将第二基底206进一步薄化以得到所期望的厚度。在一些实施例中，第二基底206通过干蚀刻及/或湿蚀刻来蚀刻。在一些实施例中，被蚀刻的第二基底206具有厚度75μm。在一些实施例中，第二介电层208沉积于被蚀刻的第二基底206上。在一些实施例中，第二介电层208包括以下其中一者的材料：二氧化硅、低介电常数(low-k)材料、其他合适的介电材料或前述的组合。低介电常数材料可包含氟化石英玻璃(FSG)、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、碳掺杂氧化硅(SiOxCy)、黑钻石(加州圣塔克拉拉的应用材料(Applied Materials)注册)、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、聚对二甲苯、双苯并环丁烯(BCB)、SiLK(密西根州密德兰的陶氏化学(Dow Chemical)注册)、聚酰亚胺及/或其他未来开发的低介电常数介电材料。在一些实施例中，第二介电层208通过硅烷气体作为前驱物气体以使用等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)来沉积。在一些其他实施例中，第二介电层208通过使用物理沉积工艺(例如溅镀或蒸镀)来沉积。在一些实施例中，第二介电层208通过使用原子层沉积(atomic layerdeposition，ALD)工艺来沉积。在一些实施例中，第二介电层208具有厚度至少3μm。在一些实施例中，在沉积第二介电层208之前，第二基底206不与第一介电层204直接接触的表面在被蚀刻之后进一步通过化学机械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)来平坦化。
图2D为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作112的半导体装置200的剖面示意图，其中在第二介电层208上将光刻胶层图案化。如以下所述，使用图案化光刻胶层210作为蚀刻第二介电层208和薄化的第二基底206的遮罩，以在第一基底202上的第一介电层204的顶部上形成多个通孔(即准直器结构)。因此，在一些实施例中，在传统的图案化(例如光微影)工艺之后，形成图案化光刻胶层210，使准直器结构对准第一基底202中至少一个光学感测元件。
在一些实施例中，在图案化工艺之前的初始光刻胶层可包含回应光微影光源而图案化的负型或正型光刻胶层。在一些其他实施例中，初始光刻胶层可包含回应电子束微影能量源而可图案化的电子束(electron beam，e-beam)光刻胶层(例如聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等)。在一些实施例中，初始光刻胶层通过使用本领域已知的沉积工艺(例如旋涂、喷涂、浸渍涂布、滚筒涂布或类似方法)形成于第二介电层208上方。接着，在可涉及各种曝光、显影、烘烤、剥离、蚀刻和清洗工艺的微影工艺中将初始光刻胶图案化。因此，形成图案化光刻胶层210，使得多个开口212暴露出第二介电层208的顶表面的至少一部分，如图2D所示。在一些实施例中，图案化光刻胶层210中的多个开口212为圆形且具有直径4μm。在一些实施例中，多个开口212的直径在1-3μm的范围中，且在一些实施例中，此直径为2μm。
图2E为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作114和116的半导体装置200的剖面示意图，其中在第二介电层208和被蚀刻的第二基底206中形成多个通孔216，移除图案化光刻胶层210，并在第一介电层204中形成至少一个导电部件214。在一些实施例中，先蚀刻第二介电层208以将有着多个开口212的图案化光刻胶层210的图案转移至第二介电层208。在一些实施例中，接着进一步蚀刻图案化的第二介电层208，以将第二介电层208中的图案转移至薄化的第二基底206。在一些实施例中，第二介电层208和第二基底206的蚀刻通过干蚀刻工艺及/或湿蚀刻工艺来进行。
在一些实施例中，在蚀刻第二基底206之前，移除图案化光刻胶层210。在一些实施例中，图案化光刻胶层210可通过使用丙酮、N-甲基吡咯烷酮(1-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide，DMSO)或其他合适的移除化学物的一个或多个化学清洁工艺来移除。在一些实施例中，可能需要加热使用的化学物至高于室温的温度，以有效地溶解图案化光刻胶层210。移除剂的选择取决于图案化光刻胶层210、第二介电层208以及第二基底206的类型和化学结构，以确保这些层与化学清洁工艺的化学相容性。在一些实施例中，清洁工艺之后，接着为使用异丙醇或类似物，接着使用去离子水进行清洗。由于此工艺的缘故，形成通过第二介电层208和第二基底206的多个通孔216(即准直器结构)。在一些实施例中，准直器结构包括第二介电层208的顶表面218和侧壁220。
在一些实施例中，至少一个导电部件214形成于第一介电层204中，以提供与第一基底202中的至少一个光学感测元件的电性接触。在一些实施例中，导电部件214通过个别的传统的图案化(例如光微影)工艺形成，图案化工艺涉及各种曝光、显影、烘烤、剥离、蚀刻和清洗工艺。在一些实施例中，通过使用化学气相沉积、物理气相沉积、旋涂及/或其他合适技术以在个别的图案化光刻胶层上方沉积导电材料，接着对光刻胶层进行湿蚀刻来形成导电部件214。因此，至少一个导电部件214形成于第一介电层204中。
图2F为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作118的半导体装置200的剖面示意图，其中在多个通孔216中形成牺牲层222，并暴露出准直器结构的一部分。在一些实施例中，牺牲层222为光刻胶层，此光刻胶层可通过在准直器结构中填充光刻胶来形成。在一些实施例中，可在有选择性的干蚀刻工艺中部分移除牺牲层222，此干蚀刻工艺对第二介电层208和第二基底206蚀刻为可忽略的。因此，可暴露出准直器结构从其顶表面的一部分。特别来说，暴露出第二介电层208的顶表面218和多个通孔216的侧壁220的一部分(220A)。在一些实施例中，侧壁220的暴露部分220A的深度小于第二介电层208的厚度。在一些其他实施例中，侧壁220的暴露部分220A的深度大于第二介电层208的厚度。
图2G为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作120的半导体装置200的剖面示意图，其中沉积导电层224。在一些实施例中，导电层224通过使用物理气相沉积工艺(例如溅镀或蒸镀)来沉积。在一些实施例中，导电层224包括以逐层的形式堆叠的多个导电层。在一些实施例中，导电层224直接接触准直器结构的顶表面218和侧壁220的部分220A。在一些实施例中，导电层224也沉积于牺牲层222的表面上。在一些实施例中，导电层224包括铝铜(AlCu)合金。在一些实施例中，铝/铜比值在190-210的范围中，且在一些实施例中，铝/铜比值为199。在一些实施例中，铝/铜比值由靶材的组成控制。在一些其他实施例中，铝/铜比值取决于两种个别靶材的沉积速率。在一些实施例中，导电层224在牺牲层222的表面和准直器结构的顶表面218上的厚度为900nm。在一些其他实施例中，导电层224在牺牲层222的表面和准直器结构的顶表面218上的厚度为8-12μm，且在一些实施例中，此厚度为10μm。在一些实施例中，由于在不同表面上沉积速率不同的缘故，导电层224在准直器结构的侧壁220的部分220A上的厚度不同于导电层224在准直器结构的顶表面218上的厚度。在一些其他实施例中，导电层224的顺应性涂层可用以得到导电层在顶表面218和侧壁220的部分220A上相当的厚度。在一些实施例中，依据接触式影像感测器所需的操作条件(例如准直器结构要过滤的波长范围)和材料的光学性质，其他金属材料或合金可用于导电层224，这些皆在本发明实施例的范围中。
图2H为依据本发明一些实施例的各个制造阶段的其中一者，对应图1的操作122的半导体装置200的剖面示意图，其中形成准直器结构。在一些实施例中，牺牲层222通过使用合适化学物的一个或多个化学清洁工艺移除。举例来说，当牺牲层222为光刻胶层时，牺牲层222可通过丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亚砜(DMSO)移除。在一些实施例中，可能需要加热使用的化学物至高于室温的温度，以有效地溶解牺牲层222。移除剂的选择取决于导电层224、第二介电层208以及第二基底206的类型和化学结构，以确保这些层与化学清洁工艺的化学相容性。在一些实施例中，清洁工艺之后，接着为使用异丙醇或类似物的清洗工艺，接着使用去离子水进行清洗。因此，移除导电层224与牺牲层222直接接触的部分。
在一些实施例中，当光到达第一基底中的至少一个光学感测元件时，准直器结构使入射光变窄且允许入射光对准特定方向。再者，有着导电层224的准直器结构更能够过滤不期望的周围噪声，并防止这些噪声到达至少一个光学感测元件。因此，本发明实施例中的导电层涂布的准直器结构提供多个功能，使得在封装期间能够使用普通玻璃，进而降低成本，更进一步能够在有限空间应用中使用接触式影像感测器装置。
图3显示依据本发明一些实施例的有着准直器结构的半导体装置300的例示性剖面示意图。在显示的实施例中，依据图1描述的方法100制造准直器结构。特别来说，半导体装置300包括第一基底202、第一介电层204、在第二基底206和第二介电层208中的多个通孔216和导电层224。在显示的实施例中，导电层224沉积于第二介电层208的顶表面218和多个通孔216的侧壁220的部分220A上。
在一些实施例中，图案化的第二介电层208具有厚度302在0.8-1.2μm的范围中，且在一些实施例中，厚度302为1.0μm。在一些实施例中，图案化的第二基底206具有厚度304在4-8μm的范围中，且在一些实施例中，厚度304为6μm。在一些实施例中，图案化的第二介电层208具有厚度306在0.8-1.2μm的范围中，且在一些实施例中，厚度302为1.0μm。
在一些实施例中，间距尺寸308在0.5-1.0μm的范围中，且在一些实施例中，间距尺寸308为0.8μm。在一些实施例中，间在沉积导电层224之前，通孔216的直径在0.03-0.08μm的范围中，且在一些实施例中，通孔216的直径为0.05μm。在一些实施例中，导电层224在顶表面218上沿y方向的第一厚度312在180-220nm的范围中，且在一些实施例中，第一厚度312为200nm。在一些实施例中，导电层224在准直器结构的侧壁220的部分220A上沿x方向的第二厚度314在15-25nm，且在一些实施例中，第二厚度314为20nm。在一些实施例中，导电层224沉积于第二基底206的侧壁上的厚度为2500-3500nm，且在一些实施例中，此厚度为3000nm。
在显示的实施例中，蚀刻至第二介电层208和第二基底206的多个通孔216的侧壁220垂直于第一介电层204的暴露表面。在半导体装置300中有着理想侧壁保护的理想蚀刻条件下得到的轮廓是用于显示的目的，而非限制性的。实际的蚀刻条件(即不同方向的蚀刻速率)可导致例如锥形、底切、刻痕、弯曲、波纹等，这些蚀刻条件改变通孔216的侧壁轮廓。应注意的是，可从实际蚀刻条件得到的不同侧壁轮廓都在本发明实施例的范围中。
图4显示依据本发明一些实施例的第二介电层208和第二基底206中的蚀刻通孔的各种侧壁轮廓400。各种侧壁轮廓400包括在理想蚀刻条件下的有着垂直侧壁220的第一轮廓402、由强侧壁保护导致的有着锥形侧壁220和在第二介电层208下完整底切424的第二轮廓404、由自发蚀刻反应导致的有着锥形侧壁220和在第二介电层208下部分底切424的第三轮廓406、有着包括波纹418的侧壁220的第四轮廓408、有着光滑弯曲侧壁220的第五轮廓410、由扭曲离子轨道及/或化学蚀刻导致的有着锥形侧壁220和在通孔底部的刻痕420的第六轮廓412、有着倒锥形侧壁220的第七轮廓414以及有着锥形侧壁220和在第二介电层208中被腐蚀的角落422的第八轮廓416。应注意的是，图4中的侧壁轮廓是用于显示的目的，而非限制性的。可从各种蚀刻条件得到的不同侧壁轮廓皆在本发明实施例的范围中。
请再次参照图3，在显示的实施例中，导电层224具有棉花棒形状的剖面轮廓，其中棉花棒形状的剖面轮廓由用于导电层224的沉积技术的方向性所导致。举例来说，如图3所示，导电层224的两相邻表面之间的第一宽度318小于导电层224的两相邻表面之间的第二宽度320。举例来说，溅镀沉积为方向性的，导致在面对自溅镀靶材的离子通量的方向的表面上的主要沉积。在另一范例中，对于方向性的技术，导电层224可仅沉积于第二介电层208的顶部上，而导电层224在通孔216的侧壁220上的沉积为可忽略的。在另一范例中，相较于溅镀沉积工艺，蒸镀沉积的方向性相对较差，其导致导电层224较均匀地沉积于通孔216的侧壁220上。可结合并使用在顶表面上的导电层224的不同轮廓和通孔216的侧壁220的不同轮廓，这些在本发明实施例的范围中。
图5A显示依据本发明一些实施例的有着准直器结构的半导体装置500的例示性上视图。在半导体装置500中的准直器结构包括81个通孔216。在显示的实施例中，每个通孔216具有圆形剖面。在一些其他实施例中，可使用不同形状(例如正方形)的通孔216的剖面，且在本发明实施例的范围中。在显示的实施例中，通孔216以正方形单元502的9×9阵列排列。应注意的是，图5A中的半导体装置500为显示目的，可使用任何数量的通孔216，且在本发明实施例的范围中。
图5B显示依据本发明一些实施例的有着准直器结构的半导体装置500的例示性上视图。在半导体装置500中的准直器结构包括77个通孔216。在显示的实施例中，每个通孔216具有圆形剖面。在一些其他实施例中，可使用不同形状(例如正方形)的通孔216的剖面，且在本发明实施例的范围中。在显示的实施例中，通孔216以钻石单元504的阵列排列。应注意的是，图5B中的半导体装置500为显示目的，可使用任何数量的通孔216，且在本发明实施例的范围中。
在一实施例中，光学准直器包含介电层；基底；多个通孔；以及导电层，其中介电层形成于基底上方，其中多个通孔被配置为沿介电层的第一表面的横向方向延伸的阵列，其中多个通孔的每一者在垂直方向从介电层的第一表面延伸通过介电层和基底至基底的第二表面，且其中导电层形成于介电层的第一表面和多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中导电层被配置为允许光学准直器过滤一波长范围的光。
在一些其他实施例中，其中导电层包含铝铜合金。
在一些其他实施例中，其中导电层在介电层的第一表面上方的第一厚度约200nm，且导电层在多个通孔的每一者的侧壁上方的第二厚度约20nm。
在一些其他实施例中，其中有着导电层的侧壁的部分的第一深度约3000nm，其中第一深度从介电层的第一表面测量。
在一些其他实施例中，其中多个通孔的每一者具有尺寸约0.05μm。
在一些其他实施例中，其中介电层的第一厚度约1.0μm，且基底的第二厚度约6.0μm。
在一些其他实施例中，其中波长范围在780nm与1400nm之间。
在另一实施例中，半导体装置包含至少一光学感测元件；以及光学准直器；其中光学准直器包括：第一介电层、第一基底、多个通孔和导电层，其中第一介电层形成于第一基底上方，其中多个通孔被配置为沿第一介电层的第一表面的横向方向延伸的阵列，其中多个通孔的每一者在垂直方向从第一介电层的第一表面延伸通过第一介电层和第一基底至第一基底的第二表面，其中导电层形成于第一介电层的第一表面和多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中导电层被配置为允许光学准直器过滤一波长范围的光。
在一些其他实施例中，其中至少一光学感测元件形成于第二基底中，其中第二基底更涂覆有第二介电层，且其中光学准直器形成于第二介电层上方。
在一些其他实施例中，其中导电层包含铝铜合金。
在一些其他实施例中，其中导电层在第一介电层的第一表面上方的第一厚度约200nm，且导电层在多个通孔的每一者的侧壁上方的第二厚度约20nm。
在一些其他实施例中，其中有着导电层的侧壁的部分的第一深度约3000nm，其中第一深度从介电层的第一表面测量。
在一些其他实施例中，其中多个通孔的每一者具有尺寸约0.05μm。
在一些其他实施例中，其中第一介电层的第一厚度约1.0μm，且第一基底的第二厚度约6.0μm。
在一些其他实施例中，其中波长范围在780nm与1400nm之间。
在另一实施例中，半导体装置的形成方法包含在有着第一介电层的第一基底上形成准直器结构，其中准直器结构包含多个通孔，其中多个通孔的每一者在垂直方向从第二介电层的第一表面延伸通过第二介电层和第二基底至第二基底的第二表面；以及在第二介电层的第一表面和准直器结构的多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方形成导电层。
在一些其他实施例中，其中导电层包含铝铜合金。
在一些其他实施例中，其中导电层在第二介电层的第一表面上方的第一厚度约200nm，且导电层在多个通孔的每一者的侧壁上方的第二厚度约20nm。
在一些其他实施例中，其中有着导电层的侧壁的部分的第一深度约3000nm，其中第一深度从第二介电层的第一表面测量。
在一些其他实施例中，其中多个通孔的每一者具有尺寸约0.05μm。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中技术人员可以从各个方面更加了解本发明实施例。本技术领域中技术人员应可理解，且可轻易地以本发明实施例为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本发明的发明构思与范围。在不背离本发明的发明构思与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换或修改。
如本文所用，术语“约”意味着在陈述值的正负10％的范围中。

Claims (10)

1.一种光学准直器，包括：
一介电层；
一基底；
多个通孔；以及
一导电层，
其中该介电层形成于该基底上方，其中所述多个通孔被配置为沿该介电层的一第一表面的一横向方向延伸的一阵列，其中所述多个通孔的每一者在一垂直方向从该介电层的该第一表面延伸通过该介电层和该基底至该基底的一第二表面，且其中该导电层形成于该介电层的该第一表面和所述多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中该导电层被配置为允许该光学准直器过滤一波长范围的光。
2.如权利要求1的光学准直器，其中该导电层包括铝铜合金。
3.如权利要求1的光学准直器，其中该导电层在该介电层的该第一表面上方的一第一厚度约200nm，且该导电层在所述多个通孔的每一者的侧壁上方的一第二厚度约20nm。
4.如权利要求1的光学准直器，其中有着该导电层的侧壁的部分的一第一深度约3000nm，其中该第一深度从该介电层的该第一表面测量。
5.如权利要求1的光学准直器，其中所述多个通孔的每一者具有一尺寸约0.05μm。
6.一种半导体装置，包括：
至少一光学感测元件；以及
一光学准直器；
其中该光学准直器包括：一第一介电层、一第一基底、多个通孔和一导电层，其中该第一介电层形成于该第一基底上方，其中所述多个通孔被配置为沿该第一介电层的一第一表面的一横向方向延伸的一阵列，其中所述多个通孔的每一者在一垂直方向从该第一介电层的该第一表面延伸通过该第一介电层和该第一基底至该第一基底的一第二表面，其中该导电层形成于该第一介电层的该第一表面和所述多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方，且其中该导电层被配置为允许该光学准直器过滤一波长范围的光。
7.如权利要求6的半导体装置，其中该至少一光学感测元件形成于一第二基底中，其中该第二基底更涂覆有一第二介电层，且其中该光学准直器形成于该第二介电层上方。
8.如权利要求6的半导体装置，其中该导电层包括铝铜合金。
9.如权利要求6的半导体装置，其中该导电层在该第一介电层的该第一表面上方的一第一厚度约200nm，且该导电层在所述多个通孔的每一者的侧壁上方的一第二厚度约20nm。
10.一种半导体装置的形成方法，包括：
在有着一第一介电层的一第一基底上形成一准直器结构，其中该准直器结构包括多个通孔，其中所述多个通孔的每一者在一垂直方向从一第二介电层的一第一表面延伸通过该第二介电层和一第二基底至该第二基底的一第二表面；以及
在该第二介电层的该第一表面和该准直器结构的所述多个通孔的每一者的侧壁的一部分的至少一者上方形成一导电层。
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