CN1917222A - 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 - Google Patents

Abstract

一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其包括光感测元件、至少一晶体管、第一介电层、环柱反射层、第二介电层、保护层、材料层、透明材料层、滤光膜以及聚光元件。其中，光感测元件配置于衬底的光感测区中，而晶体管配置于衬底的晶体管区上，且晶体管与光感测元件电性连接。第一介电层配置于衬底上，且覆盖晶体管与光感测元件，而环柱反射层配置于光感测区的第一介电层上。第二介电层配置于环柱反射层外侧的第一介电层上，保护层配置于第二介电层上，而材料层配置于环柱反射层内侧的第一介电层上。透明材料层配置于材料层、保护层与环柱反射层上，滤光膜配置于透明材料层上，聚光元件配置于对应至光感测区的滤光膜上。

Description

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

技术领域

本发明涉及一种光学装置及其制造方法，尤其涉及一种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。

背景技术

互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器(CMOS image sensor，CIS)是与互补式金属氧化物半导体晶体管的工艺相容，而能够很容易地与其他周边电路集成在同一晶片上，因此能够大幅降低影像感测器的成本以及消耗功率。因此近年来在低价位领域的应用上，互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器已成为电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)的代替品，进而使得互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的重要性与日俱增。

美国专利第6,861,686B2号(U.S.Pat.No.6,861,686 B2)，其内容揭露一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的结构及其制造方法，用以解决以铜金属取代铝金属制作内连线时，所衍生的种种问题。

但是，专利第6,861,686B2号仍然存在一些问题无法解决。举例来说，外界光线是经由透镜(lens)以及彩色滤光片(color filter)而入射至导电内连线(electrical interconnection line)中，进而被光电二极管(photodiode)所接收。然而，当外界光线在穿过导电内连线中的光线通道(light passageway)时，若未直接传递至光电二极管，则光线会被光线通道表面的介电层或保护层等膜层吸收，因而降低互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的感光效能。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种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，能够增加互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器所感测到的光线强度，进而提高其感光效能。

本发明提出一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其包括光感测元件、至少一晶体管、第一介电层、环柱反射层、第二介电层、保护层、材料层、透明材料层、滤光膜以及聚光元件。其中，光感测元件配置于衬底的光感测区中，而晶体管配置于衬底的晶体管区上，且晶体管与光感测元件电性连接。另外，第一介电层配置于衬底上，且覆盖晶体管与光感测元件，而环柱反射层配置于光感测区的第一介电层上。此外，第二介电层配置于环柱反射层外侧的第一介电层上，保护层配置于第二介电层上，而材料层配置于环柱反射层内侧的第一介电层上。透明材料层配置于材料层、保护层与环柱反射层上，滤光膜配置于透明材料层上，聚光元件配置于对应至光感测区的滤光膜上。

依照本发明的实施例所述，上述的环柱反射层例如是一导体层。其中，导体层的材质例如是铜、铝、钨。

依照本发明的实施例所述，上述的环柱反射层为一环柱导体间隙壁结构。另外，环柱反射层是由多个环柱导体结构串联所组成。

依照本发明的实施例所述，互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器还包括一金属内连线配置于晶体管区的第一介电层与第二介电层中，且金属内连线与晶体管电性连接。其中，环柱反射层的材质与金属内连线的材质相同。此外，上述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器还包括一焊垫配置于保护层中及部分保护层上，且焊垫与金属内连线电性连接。其中，环柱反射层的材质与焊垫的材质相同。

依照本发明的实施例所述，上述的材料层的材质与透明材料层的材质相同。

依照本发明的实施例所述，上述的材料层的材质为由第二介电层与保护层的材质所组成。

依照本发明的实施例所述，上述的聚光元件例如是透镜。

依照本发明的实施例所述，上述的光感测元件例如是光电二极管。

本发明还提出一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，首先，于衬底的光感测区中形成光感测元件，并于衬底的晶体管区上形成电性连接光感测元件的至少一晶体管。然后，于衬底上形成一介电层，其中晶体管区上方的介电层中形成有与晶体管电性连接的金属内连线。之后，于衬底上方形成一保护层，覆盖介电层与金属内连线。接着，移除部分保护层与部分介电层，以于光感测元件上方形成第一开口，并于第一开口侧壁形成一环柱反射层。然后，形成一透明材料层，以覆盖保护层与环柱反射层，且填满第一开口。随后，于透明材料层上形成滤光膜，并于对应至光感测区的部分滤光膜上形成一聚光元件。

依照本发明的实施例所述，上述的环柱反射层例如是导体层。其中，导体层的材质例如是铜、铝、钨。

依照本发明的实施例所述，上述的环柱反射层的形成方法例如是先于衬底上方形成一第一导体材料层，覆盖保护层，且填满第一开口。然后，进行一非等向性蚀刻工艺，移除部分第一导体材料层，于第一开口侧壁形成一环柱导体间隙壁结构，以作为环柱反射层。

依照本发明的实施例所述，上述的环柱反射层与焊垫同时形成，而其形成方法例如是，于形成第一开口的同时，在晶体管区的保护层中形成底部暴露出金属内连线的第二开口。然后，于衬底上方形成一第二导体材料层，覆盖保护层，且填满第一开口与第二开口。之后，于对应至第二开口的部分第二导体材料层上形成一光致抗蚀剂层。接着，进行一蚀刻工艺，以光致抗蚀剂层为掩模，移除部分第二导体材料层，以于晶体管区的第二开口中及其两侧的部分保护层上形成焊垫，且同时于光感测区的第一开口侧壁形成环柱反射层。

依照本发明的实施例所述，上述的金属内连线的形成方法例如是，(a)于衬底上形成一第一介电材料层，覆盖晶体管与光感测元件；(b)于第一介电材料层中形成电性连接晶体管的至少一插塞；(c)于部分第一介电材料层上形成电性连接插塞的至少一导线；(d)于未被导线所覆盖的第一介电材料层上形成一第二介电材料层；以及(e)重复步骤(a)～(d)，以形成具有预定层数的金属内连线。

依照本发明的实施例所述，上述的金属内连线的形成方法例如是双镶嵌的方式。

依照本发明的实施例所述，上述的聚光元件例如是透镜。

依照本发明的实施例所述，上述的光感测元件例如是光电二极管。

本发明又提出一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，首先于衬底的光感测区中形成光感测元件，并于衬底的晶体管区上形成电性连接光感测元件的至少一晶体管。然后，于衬底上形成一介电层，其中晶体管区的介电层中形成有与晶体管电性连接的一金属内连线，且在形成金属内连线同时，于光感测区的部分介电层中形成未与光感测元件连接的至少一第一环柱导体结构。之后，于衬底上方形成一保护层，覆盖介电层、环柱导体结构与金属内连线，并于保护层上形成一透明材料层。然后，于透明材料层上形成一滤光膜，并于对应至光感测区的部分滤光膜上形成一聚光元件。

依照本发明的实施例所述，上述的第一环柱导体结构的材质例如是导体层。其中，导体层的材质例如是铜、铝、钨。

依照本发明的实施例所述，上述的第一环柱导体结构与金属内连线是同时形成，其形成方法例如是，(a)于衬底上形成一第一介电材料层；(b)于第一介电材料层中形成电性连接晶体管的一插塞；(c)于晶体管区的第一介电材料层上形成与插塞电性连接的一导线，且同时于光感测区的第一介电材料层上形成一环柱导体结构；(d)于未被导线与环柱导体结构所覆盖的第一介电材料层上形成一第二介电材料层；以及(e)重复步骤(a)～(d)，以形成具有预定层数的金属内连线。其中，金属内连线的形成方法例如是以双镶嵌的方式形成。

依照本发明的实施例所述，还包括于光感测区的保护层中形成一第二环柱导体结构，且第二环柱导体结构是对应形成于第一环柱导体结构上。其中，第二环柱导体结构的形成方法例如是于光感测区的保护层上形成一第三开口或一第三环形沟渠。然后，于衬底上方形成一第三导体材料层，覆盖保护层，且填满第三开口或第三环形沟渠。接着，进行一蚀刻工艺，移除部分第三导体材料层，于第三开口侧壁或第三环形沟渠中形成第二环柱导体结构。此外，第二环柱导体结构也与一焊垫同时形成，其中形成方法例如是于光感测区的保护层中形成底部暴露出第一环柱导体结构的一第三开口或一第三环柱沟渠，以及在晶体管区的保护层中形成底部暴露出金属内连线的一第四开口。接着，于衬底上方形成一第三导体材料层，覆盖保护层，且填满第三开口与第四开口。之后，于对应至第四开口的部分第三导体材料层上形成一光致抗蚀剂层。然后，进行一蚀刻工艺，以光致抗蚀剂层为掩模，移除部分第三导体材料层，以于晶体管区的第四开口中及其两侧的部分保护层上形成焊垫，且同时于光感测区的保护层的第三开口侧壁或第三环柱沟渠中形成第二环柱导体结构。之后，移除光致抗蚀剂层。

依照本发明的实施例所述，上述的聚光元件例如是透镜。

依照本发明的实施例所述，上述的光感测元件例如是光电二极管。

本发明是在影像感测器内部制作环柱反射层，用以反射光线，以增加影像感测器所感测到的光线强度，提高影像感测器的感光效能。而且，环柱反射层可与焊垫同时形成，因此工艺上较为简易不繁复，且可节省工艺成本。另外，环柱反射层也可与内连线层的金属层同时形成，其同样可节省工艺成本。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为依照本发明实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的剖面示意图；

图2A至图2G为依照本发明一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的制造流程的剖面示意图；

图3为依照本发明一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的内连线层的剖面示意图；

图4A至图4C为依照本发明另一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的制造流程的剖面示意图；

图5为依照本发明另一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的内连线层的剖面示意图。

主要元件符号说明

12、14：光线传递路径

100：衬底

102：光感测元件

104：晶体管

104a：栅介电层

104b：栅极

104c：源/漏极区

104d：间隙壁

106、107、112、118、122、126、130：介电层

108、108a、108b：开口

110、120、128：插塞

114、114a、114b：沟渠

115、123、131：金属镶嵌结构

116、124、132：导线

117、121、125、129、133、135、142、152、154、156：环柱导体结构

137：环柱反射层

134：金属内连线

136：保护层

138：开口

140：焊垫开口

144：焊垫

145：材料层

146：透明材料层

148：滤光膜

150：聚光元件

151、151a、151b：环柱沟渠

具体实施方式

图1为依照本发明实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的剖面示意图。

请参照图1，本发明的互补式金属氧化物半导体影像感测器包括光感测元件102、晶体管104、环柱反射层142、保护层136、透明材料层146、材料层145、滤光膜148、聚光元件150及介电层106、107。其中，光感测元件102配置于衬底100的光感测区101中，光感测元件102例如是光电二极管；而晶体管104配置于衬底100的晶体管区103上，且晶体管104与光感测元件102电性连接。晶体管104包括栅介电层104a、栅极104b、源/漏极区104c与间隙壁104d。介电层106配置于衬底100上，且覆盖晶体管104与光感测元件102。环柱反射层142配置于对应于光感测区101的介电层106上方，环柱反射层142例如是导体层，导体层的材质例如是铜、铝、钨或其他适合的导体材料。特别是，环柱反射层142例如是一环柱导体间隙壁结构，或者是由多个环柱导体结构串联所组成。另外，介电层107配置于环柱反射层142外侧的介电层106上，而保护层136配置于介电层107上，保护层136的材质例如是氧化硅、碳化硅、氮化硅或其他适合的材料。另外，材料层145配置于环柱反射层142内侧的介电层106上，而透明材料层146配置于材料层145、保护层136与环柱反射层142上，其中透明材料层146的材质例如是氧化硅、氮化硅等介电材料或光致抗蚀剂材料。在一实施例中，材料层145的材质与透明材料层146的材质相同。在另一实施例中，材料层145是由两种材质所组成，其材质分别与介电层107及保护层136的材质相同。另外，滤光膜148配置于透明材料层146上，而聚光元件150配置于对应至光感测区101的滤光膜148上，其中聚光元件150例如是透镜。

在一实施例中，互补式金属氧化物半导体影像感测器还包括一金属内连线134，其配置于介电层106、107中，用以连接晶体管104。另外，环柱反射层142的材质可与金属内连线134的材质相同。

在另一实施例中，互补式金属氧化物半导体影像感测器还包括一焊垫144配置于保护层136中并延伸至保护层136上的透明材料层146之中，且焊垫144与金属内连线134电性连接。另外，环柱反射层142的材质可与焊垫144的材质相同。

当然，上述实施例是以金属内连线134中具有三层内连线层为例做说明，但本发明并不对此做特别的限定，金属内连线134的层数可视线路设计或工艺需要做更改。

值得注意的是，如图1中的光线传递路径12所示，当光线由外界入射时，聚光元件150可集中光线而使其经由滤光膜148入射，并穿过透明材料层146、材料层145与介电层106，进而被位于衬底100中的光感测元件102所接收。另一方面，如光线传递路径14所示，若光线经聚光元件150集中并穿过滤光膜148，而未直接入射至光感测元件102时，则环柱反射层142可反射光线，而使其被衬底100中的光感测元件102所接收。

换句话说，环柱反射层142可反射光线至光感测元件102，以增加互补式金属氧化物半导体影像感测器所感测到的光线强度，并提高其感光效能，如此一来即可解决现有光线被介电层等膜层吸收，进而降低影像感测器的感光效能的问题。特别是，当元件集成度提高时，则光感测元件102会相对缩小，因此其所能感测到的光线强度也会减少，而环柱反射层142则有助于提高互补式金属氧化物半导体影像感测器的感光效能。

接下来，特举两个实施例用以说明本发明的互补式金属氧化物半导体影像感测器的制造方法，然其非用以限定本发明，只要能在互补式金属氧化物半导体影像感测器内部制作环柱反射层用以反射光线，以增加影像感测器所感测到的光线强度的制造方法皆可。

图2A至图2G为依照本发明一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的制造流程的剖面示意图。其中，图2A至图2G中，构件与图1相同者使用相同的标号表示，并省略其说明。

首先，请参照图2A，于衬底100的光感测区101中形成光感测元件102，且于衬底100的晶体管区103上形成至少一晶体管104，其中晶体管104与光感测元件102电性连接。其中，光感测元件102例如是衬底100中具有p-n结(p-n junction)的光电二极管(photo diode)所构成。更详细的说，光感测元件102可例如是于p型衬底中形成一n型掺杂区所构成。另外，上述晶体管104包括栅介电层104a、栅极104b、源/漏极区104c与间隙壁104d。

然后，请参照图2B，于衬底100上形成连接晶体管104的金属内连线134。典型的形成方法例如是，先于衬底100上形成一介电层106。然后，于介电层106中形成插塞110，再于介电层106上形成与插塞110电性连接的导线116。之后，于未被导线116所覆盖的介电层106上形成介电层112。接着，再以相同的工艺分别依序形成介电层118、插塞120、导线124、介电层122以及介电层126、插塞128、导线132、介电层130。上述插塞110、120、128和导线116、124、132的材质例如是铜、铝、钨或其他合适的金属材料。

在一实施例中，金属内连线134可例如是利用双镶嵌的技术来同时形成典型内连线中的插塞和导线，请参照图3，其形成方法是先依序形成介电层106、介电层112，然后于晶体管区103的介电层112中形成沟渠114，于介电层106中形成开口108，并于其中填入金属材料层，以形成金属镶嵌结构115。然后，再重复上述步骤，依序形成介电层118、介电层122、金属镶嵌结构123、介电层126、介电层130、金属镶嵌结构131，以完成金属内连线134的制作。

接着，请参照图2C，于衬底100上方形成一层保护层136。其中，保护层136的材质例如是氧化硅、碳化硅、氮化硅或其他适合的材料，而其形成方法例如是化学气相沉积法或其他适合的方法。上述，保护层136的作用是用来保护内连线层134中的金属层132，以避免其受到损伤。

之后，请参照图2D，移除部分保护层136与部分内连线层134，以于光感测元件102上方形成开口138。其中，开口138的形成方法例如是于保护层136上形成一层图案化的光致抗蚀剂层(未绘示)，然后以图案化的光致抗蚀剂层为掩模，蚀刻部分保护层136与部分内连线层134以形成的。

然后，请参照图2E，于开口138侧壁形成一环柱反射层142。其中，环柱反射层142的材质例如是铝、铜、钨或其他适合的导体材料，而环柱反射层142的形成方法例如是于衬底100上方以及于开口138内形成一层导体材料层(未绘示)，然后进行一非等向性蚀刻工艺，移除部分导体材料层，以于开口138侧壁形成一环柱导体间隙壁结构，当作是环柱反射层142。

在一实施例中，环柱导体层142可与焊垫144同时形成，因此工艺上可较为简易不繁复，而可节省工艺成本。焊垫144的形成方法可例如是，在形成开口138的同时，于保护层136中形成底部暴露出金属层132的焊垫开口140。然后，在衬底100上方形成一层导体材料层(未绘示)，覆盖保护层136，且填满开口138、140。之后，于对应至焊垫开口140的部分导体材料层上形成一光致抗蚀剂层(未绘示)。接着，进行一蚀刻工艺，以光致抗蚀剂层为掩模，移除部分导体材料层，以于开口140中及其两侧的部分保护层136上形成焊垫144(如图2E)，且同时于开口138侧壁形成环柱反射层142。之后，移除光致抗蚀剂层。在此实施例中，环柱反射层142的材质与焊垫144的材质相同。而且，上述的焊垫144是与金属内连线134电性连接，其是作为将衬底100上的元件接出之用。

随后，请参照图2F，于衬底100上方形成一透明材料层146，覆盖焊垫144、保护层136与环柱导体层142，且填满开口138。其中，透明材料层146的材质例如是氧化硅、氮化硅等介电材料或光致抗蚀剂材料。

接着，请参照图2G，于透明材料层146上形成一滤光膜148，其中滤光膜148例如是彩色滤光膜，以允许某种特定波长的光线通过，其通常可具有三种不同的颜色(红色、蓝色、绿色)。之后，于对应至光感测区101的部分滤光膜148上形成一聚光元件150，其中聚光元件150例如是透镜。

图4A至图4D为依照本发明另一实施例所绘示的互补式金属氧化物半导体影像感测器的制造流程的剖面示意图。其中，图4A至图4D中，构件与图1相同者使用相同的标号表示，并省略其说明。

首先，请参照图4A，于衬底100的光感测区101中形成光感测元件102，且于衬底100的晶体管区103上形成至少一晶体管104，其中晶体管104与光感测元件102电性连接。

然后，请参照图4B，在晶体管区103上形成金属内连线134，并同时在光感测区101上形成环柱反射层137。在典型的金属内连线134的制造方法中，是在衬底100上形成介电层106并于其中形成插塞110。之后，在介电层106上沉积一层金属材料层(未绘示)，然后定义之，以在晶体管区103上形成导线116，并同时在光感测区101上形成环柱导体结构117。然后，依照以上所述的方法依序形成介电层118、插塞120、导体结构121、导线124、导体结构125、介电层122以及介电层126、插塞128、导体结构129、导线132、导体结构133、介电层130。上述导体结构117、121、125、129、133可构成一环柱反射层137。插塞110、120、128和导线116、124、132的材质例如是铜、铝、钨或其他合适的金属材料，而环柱反射层137与插塞110、120、128和导线116、124、132材质相同。特别是，由于环柱反射层137可与金属内连线134同时形成，因此工艺上可较为简易不繁复，而可节省工艺成本。

在一实施例中，金属内连线134亦可例如是利用双镶嵌的技术来一起形成典型内连线中的插塞和导线，且在形成金属内连线134时，同时形成环柱反射层137，请参照图5，其形成方法是先依序形成介电层106与介电层112，然后于晶体管区103的介电层106与介电层112中形成沟渠114，于介电层106中形成开口108，且同时在光感测区101的介电层106与介电层112中形成环柱沟渠151，并于其中填入导体材料层，以于晶体管区103上形成金属镶嵌结构115以及于光感测区101上方形成环柱导体结构152。然后，再重复上述步骤，依序形成介电层116、介电层122、沟渠114a、开口108a、金属镶嵌结构123、环柱沟渠151a、环柱导体结构154、介电层126、介电层130、沟渠114b、开口108b、金属镶嵌结构131、环柱沟渠151b、以及环柱导体结构156，以完成金属内连线134与环柱反射层137的制作。

然后，请参照图4C，于衬底100上方形成保护层136。之后，于保护层136上形成透明材料层146。接着，于透明材料层146上形成滤光膜148，然后在对应至光感测区101的部分滤光膜148上形成聚光元件150。

在另一实施例中，于形成保护层136后，还可在光感测区101上的保护层136中形成一环柱导体结构135。环柱导体结构135是对应形成于环柱反射层137上。环柱导体结构135的形成方法可例如是于保护层136中形成底部暴露出环状反射层133的开口或环柱沟渠(未绘示)，并于保护层136上形成一导体材料层(未绘示)。然后，进行一蚀刻工艺，移除部分导体材料层，以于开口侧壁或环柱沟渠中形成环柱导体结构135。若环柱导体结构135是形成于保护层136中的开口侧壁，则接着预形成的透明材料层146是形成于保护层136与环柱导体结构135上，且填满开口，即环柱导体结构135中的膜层的材质与透明材料层146的材质相同。另外，若环柱导体结构135是形成于保护层136中的环柱沟渠中，则环柱导体结构135中的膜层的材质与保护层136的材质相同。

另外，环柱导体结构135也可与焊垫144同时形成，其形成方法例如是于保护层136中形成底部暴露出环柱反射层133的开口或环柱沟渠(未绘示)时，并同时于保护层136中形成底部暴露出金属层130的焊垫开口140。然后，于衬底100上方形成一导体材料层(未绘示)，覆盖保护层136。之后，于对应至焊垫开口140的部分导体材料层上形成一光致抗蚀剂层(未绘示)。然后，进行一蚀刻工艺，以光致抗蚀剂层为掩模，移除部分导体材料层，以在晶体管区103的焊垫开口140中及其两侧的部分保护层136上形成焊垫144，且同时于光感测区101上方的保护层136中的开口侧壁或环柱沟渠中形成环柱导体结构135。之后，移除光致抗蚀剂层。

综上所述，在本发明中至少具有下列优点：

1.本发明于光感测元件上方形成环柱反射层，可反射光线至光感测元件，以增加光感测元件所能感测到的光线强度，提高影像感测器的感光效能。

2.本发明的环柱反射层可与焊垫同时形成，因此工艺上较为简易不繁复，且可节省工艺成本。

3.本发明的环柱反射层亦可与内连线内的金属层同时形成，因此工艺上较为简易不繁复，且可节省工艺成本。

4.当元件集成度提高时，则光感测元件会相对缩小，其所能感测到的光线强度也会减少，而本发明可有助于提高影像感测器的感光效能。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

Claims (32)

1.一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，包括：

一光感测元件，配置于一衬底的一光感测区中；

至少一晶体管，配置于该衬底的一晶体管区上，且该晶体管与该光感测元件电性连接；

一第一介电层，配置于该衬底上，覆盖该晶体管与该光感测元件；

一环柱反射层，配置于该光感测区的该第一介电层上；

一第二介电层，配置于该环柱反射层外侧的该第一介电层上；

一保护层，配置于该第二介电层上；

一材料层，配置于该环柱反射层内侧的该第一介电层上；

一透明材料层，配置于该材料层、该保护层与该环柱反射层上；

一滤光膜，配置于该透明材料层上；以及

一聚光元件，配置于对应至该光感测区的该滤光膜上。

2.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该环柱反射层包括一导体层。

3.如权利要求2所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该导体层的材质包括铜、铝、钨。

4.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该环柱反射层为一环柱导体间隙壁结构。

5.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该环柱反射层是由多个环柱导体结构串联所组成。

6.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，还包括一金属内连线，配置于该晶体管区的该第一介电层与该第二介电层中，且电性连接该晶体管。

7.如权利要求6所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该环柱反射层的材质与该金属内连线的材质相同。

8.如权利要求6所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，还包括一焊垫，配置于该保护层中并延伸至该保护层上的该透明材料层中，且与该金属内连线电性连接。

9.如权利要求8所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该环柱反射层的材质与该焊垫的材质相同。

10.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该材料层的材质与该透明材料层的材质相同。

11.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该材料层的材质由两种材质所组成，其材质分别与该第二介电层和该保护层的材质相同。

12.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该聚光元件包括透镜。

13.如权利要求1所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器，其中该光感测元件包括光电二极管。

14.一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，包括以下步骤：

于一衬底的一光感测区中形成一光感测元件；

于该衬底的一晶体管区上形成电性连接该光感测元件的至少一晶体管；

于该衬底上形成一介电层，其中该晶体管区上方的该介电层中形成有与该晶体管电性连接的一金属内连线；

于该衬底上方形成一保护层，覆盖该介电层与该金属内连线；

移除部分该保护层与部分该介电层，以于该光感测元件上方形成一第一开口；

于该第一开口侧壁形成一环柱反射层；

形成一透明材料层，覆盖该保护层与该环柱反射层，且填满该第一开口；

于该透明材料层上形成一滤光膜；以及

于对应至该光感测区的部分该滤光膜上形成一聚光元件。

15.如权利要求14所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该环柱反射层包括一导体层。

16.如权利要求15所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该导体层的材质包括铜、铝、钨。

17.如权利要求14所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该环柱反射层的形成方法包括：

于该衬底上方形成一第一导体材料层，覆盖该保护层，且填满该第一开口；以及

进行一非等向性蚀刻工艺，移除部分该第一导体材料层，于该第一开口侧壁形成一环柱导体间隙壁结构，以作为该环柱反射层。

18.如权利要求14所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该环柱反射层与一焊垫同时形成。

19.如权利要求18所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该焊垫的形成方法包括：

于形成该光感测区的该第一开口的同时，在该晶体管区的该保护层中形成底部暴露出该金属内连线的一第二开口；

于该衬底上方形成一第二导体材料层，覆盖该保护层，且填满该第一开口与该第二开口；

于对应至该第二开口的部分该第二导体材料层上形成一光致抗蚀剂层；

进行一蚀刻工艺，以该光致抗蚀剂层为掩模，移除部分该第二导体材料层，以于该晶体管区的该第二开口中及其两侧的部分该保护层上形成该焊垫，且同时于该光感测区的该第一开口侧壁形成该环柱反射层；以及

移除该光致抗蚀剂层。

20.如权利要求14所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该聚光元件包括透镜。

21.如权利要求14所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该光感测元件包括光电二极管。

22.一种互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，包括：

于一衬底的一光感测区中形成一光感测元件；

于该衬底的一晶体管区上形成电性连接该光感测元件的至少一晶体管；

于该衬底上形成一介电层，其中该晶体管区的该介电层中形成有与该晶体管电性连接的一金属内连线，且在形成该金属内连线同时，于该光感测区的部分该介电层中形成未与该光感测元件连接的至少一第一环柱导体结构；

于该衬底上方形成一保护层，覆盖该介电层、该环柱导体结构与该金属内连线；

于该保护层上形成一透明材料层；

于该透明材料层上形成一滤光膜；以及

于对应至该光感测区的部分该滤光膜上形成一聚光元件。

23.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该第一环柱导体结构的材质包括一导体层。

24.如权利要求23所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该导体层的材质包括铜、铝、钨。

25.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该第一环柱导体结构与该金属内连线的形成方法包括：

(a)于该衬底上形成一第一介电材料层；

(b)于该第一介电材料层中形成电性连接该晶体管的一插塞；

(c)于该晶体管区的该第一介电材料层上形成与该插塞电性连接的一导线，且同时于该光感测区的该第一介电材料层上形成一环柱导体结构；

(d)于未被该导线与该环柱导体结构所覆盖的该第一介电材料层上形成一第二介电材料层；以及

(e)重复步骤(a)～(d)，以形成具有预定层数的该金属内连线。

26.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该金属内连线的形成方法包括：

(a)于该衬底上依序形成一第一介电材料层与一第二介电材料层；

(b)于该晶体管区的该第二介电材料层中形成一第一沟渠，以及于该第一介电材料层中形成与该第一沟渠连接的一第一开口，且同时于该光感测区的该第二介电材料层中形成一第一环柱沟渠；

(c)于该第一沟渠、该第一开口及该第一环柱沟渠中填入一第一导体材料层，以于该晶体管区的该第一介电材料层与该第二介电材料层中形成一第一镶嵌结构，以及于该光感测区的该第二介电材料层中形成一第一环柱导体材料结构；

(d)于该第二介电材料层上依序形成一第三介电材料层与一第四介电材料层；

(e)于该晶体管区的该第四介电材料层中形成一第二沟渠，以及于该第三介电材料层中形成与该第二沟渠连接的一第二开口，且同时于该光感测区的该第四介电材料层与该第三介电材料层中形成一第二环柱沟渠；

(f)于该第二沟渠、该第二开口及该第二环柱沟渠中填入一第二导体材料层，以于该晶体管区的该第四介电材料层与该第三介电材料层中形成一第二镶嵌结构，以及于该光感测区的该第四介电材料层与该第三介电材料层中形成一第二环柱导体材料结构；以及

(g)重复步骤(d)～(f)，以形成具有预定层数的该金属内连线。

27.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，还包括于该光感测区的该保护层中形成一第二环柱导体结构，且该第二环柱导体结构对应形成于该第一环柱导体结构上。

28.如权利要求27所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该第二环柱导体结构的形成方法包括：

于该光感测区的该保护层上形成一第三开口或一第三环柱沟渠；

于该衬底上方形成一第三导体材料层，覆盖该保护层，且填满该第三开口或该第三环柱沟渠；以及

进行一蚀刻工艺，移除部分该第三导体材料层，于该第三开口侧壁或该第三环柱沟渠中形成该第二环柱反射层。

29.如权利要求27所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该第二环柱导体结构与一焊垫同时形成。

30.如权利要求29所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该焊垫的形成方法包括：

于该光感测区的该保护层中形成底部暴露出该第一环柱导体结构的一第三开口或一第三环柱沟渠，以及在该晶体管区的该保护层中形成底部暴露出该金属内连线的一第四开口；

于该衬底上方形成一第三导体材料层，覆盖该保护层，且填满该第三开口与该第四开口；

于对应至该第四开口的部分该第三导体材料层上形成一光致抗蚀剂层；

进行一蚀刻工艺，以该光致抗蚀剂层为掩模，移除部分该第三导体材料层，以于该晶体管区的该第四开口中及其两侧的部分该保护层上形成该焊垫，且同时于该光感测区的该保护层的该第三开口侧壁或该第三环柱沟渠中形成该第二环柱导体结构；以及

移除该光致抗蚀剂层。

31.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该聚光元件包括透镜。

32.如权利要求22所述的互补式金属氧化物半导体晶体管影像感测器的制造方法，其中该光感测元件包括光电二极管。

Images