DE102018124352B4 - COLOR FILTER UNIFORMITY FOR IMAGE SENSOR DEVICES - Google Patents

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DE102018124352B4 DE102018124352.9A DE102018124352A DE102018124352B4 DE 102018124352 B4 DE102018124352 B4 DE 102018124352B4 DE 102018124352 A DE102018124352 A DE 102018124352A DE 102018124352 B4 DE102018124352 B4 DE 102018124352B4
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Abstract

Bildsensorvorrichtung (100), umfassend:eine Gitterstruktur (116) über einer Halbleiterschicht (102), die derart eingerichtet ist, dass sie einen oder mehrerer Farbfilter (120) empfängt, wobei die Gitterstruktur (116) umfasst:eine erste Zelle mit einer ersten Seitenwand und einer gemeinsamen Seitenwand; undeine zweite Zelle mit einer zweiten Seitenwand und der gemeinsamen Seitenwand, die kürzer als die erste und die zweite Seitenwand ist; undeinen Farbfilter (120), der in der ersten und der zweiten Zelle angeordnet ist, wobei sich eine obere Fläche des Farbfilters (120) oberhalb der gemeinsamen Seitenwand und unterhalb der ersten und der zweiten Seitenwand befindet.An image sensor device (100) comprising: a grating structure (116) over a semiconductor layer (102) adapted to receive one or more color filters (120), the grating structure (116) comprising: a first cell having a first sidewall and a common side wall; anda second cell having a second side wall and the common side wall being shorter than the first and second side walls; anda color filter (120) disposed in the first and second cells, an upper surface of the color filter (120) being above the common sidewall and below the first and second sidewalls.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Halbleiter-Bildsensoren werden verwendet, um sichtbare oder nicht sichtbare Strahlung zu erfassen, beispielsweise sichtbares Licht, Infrarotlicht usw. Komplementäre Metalloxid-Halbleiter- (CMOS) -Bildsensoren (CIS) und CCD-Sensoren (Sensoren mit ladungsgekoppelten Elementen) werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, wie z. B. in Foto-Digitalkameras oder Mobiltelefonen, Tablets, Brillen usw. Arrays von Pixeln in CMOS- und CIS-Vorrichtungen können einfallende Strahlung, die auf den Sensor projiziert wird, erfassen und in elektrische Signale umwandeln.Solid state image sensors are used to detect visible or non-visible radiation, such as visible light, infrared light, etc. Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensors (CIS) and CCD (charge coupled device) sensors are used in various applications , such as in still digital cameras or mobile phones, tablets, glasses, etc. Arrays of pixels in CMOS and CIS devices can capture incident radiation projected onto the sensor and convert it into electrical signals.

Figurenlistecharacter list

Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Man beachte, dass in Übereinstimmung mit dem üblichen Vorgehen in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Darstellung und Beschreibung beliebig erhöht oder verringert werden.Aspects of the present disclosure are best understood from the following detailed description when read with the accompanying drawings. Note that, in accordance with industry practice, various elements are not drawn to scale. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of illustration and description.

Zum Stand der Technik wird auf die US 2017 0 084 652 A1 , die KR 10 2015 0 004 598 A und die CN1 01447 499 A verwiesen.

  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 2 ist eine Draufsicht einer Verbundgitterstruktur gemäß einigen Ausführungsformen, die zum Empfangen von Farbfiltern konfiguriert ist.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Unterdrücken von Oberflächenverformung eines Farbfilters nach einem Backvorgang gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht einer Verbundgitterstruktur auf einer Halbleiterschicht einer teilweise gefertigten Bildsensorvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 5 ist eine Draufsicht einer Verbundgitterstruktur mit einer Gruppe von unbesetzten Zellen mit gemeinsamen Seitenwänden gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer Verbundgitterstruktur gemäß einigen Ausführungsformen, nachdem rote und blaue Farbfilter in Zellen einer Verbundgitterstruktur angeordnet wurden.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht einer Verbundgitterstruktur nach einem Seitenwandvertiefungsprozess gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 8 ist eine Draufsicht einer Verbundgitterstruktur mit einem Cluster von unbesetzten Zellen mit vertieften gemeinsamen Seitenwänden gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 9 ist eine Draufsicht einer Verbundgitterstruktur mit einer Gruppe von Zellen, die vertiefte gemeinsame Seitenwände aufweisen und mit einem grünen Farbfilter gefüllt sind, gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Verbundgitterstruktur nach einigen Ausführungsformen, nachdem ein Grünfilter in Zellen mit vertieften gemeinsamen Seitenwänden angeordnet wurde.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer Verbundgitterstruktur mit vertieften oberen Flächen ihrer Farbfilter gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 12 ist eine Draufsicht einer Verbundgitterstruktur mit vertieften oberen Flächen ihrer Farbfilter gemäß einigen Ausführungsformen.
The state of the art is on the U.S. 2017 0 084 652 A1 , the KR 10 2015 0 004 598 A and the CN1 01447 499 A referred.
  • 1 12 is a cross-sectional view of a backlit image sensor device according to some embodiments.
  • 2 12 is a top view of a composite grating structure configured to receive color filters, according to some embodiments.
  • 3 12 is a flow chart of a method for suppressing surface deformation of a color filter after a baking process, according to some embodiments.
  • 4 12 is a cross-sectional view of a compound lattice structure on a semiconductor layer of a partially fabricated image sensor device, according to some embodiments.
  • 5 12 is a plan view of a composite lattice structure having a group of unoccupied cells with common sidewalls, according to some embodiments.
  • 6 12 is a cross-sectional view of a composite lattice structure after red and blue color filters have been placed in cells of a composite lattice structure, according to some embodiments.
  • 7 12 is a cross-sectional view of a composite lattice structure after a sidewall recessing process, in accordance with some embodiments.
  • 8th 12 is a plan view of a composite lattice structure having a cluster of unoccupied cells with recessed common sidewalls, according to some embodiments.
  • 9 12 is a top view of a composite lattice structure with an array of cells having recessed common sidewalls and filled with a green color filter, according to some embodiments.
  • 10 12 is a cross-sectional view of a composite lattice structure after a green filter has been placed in cells with recessed common sidewalls, according to some embodiments.
  • 11 12 is a cross-sectional view of a composite lattice structure with recessed top surfaces of its color filters, according to some embodiments.
  • 12 12 is a plan view of a composite lattice structure with recessed top surfaces of its color filters, according to some embodiments.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende Offenbarung sieht viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele vor, um verschiedene Merkmale des angegebenen Gegenstands zu implementieren. Spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Beispielsweise kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal angeordnet sind, so dass das erste und das zweite Merkmale nicht in direktem Kontakt stehen.The following disclosure provides many different embodiments or examples to implement various features of the given subject matter. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify the present disclosure. For example, in the following description, forming a first feature over a second feature may include embodiments in which the first and second features are formed in face-to-face contact and also include embodiments in which additional features are disposed between the first and second features , so that the first and second features are not in direct contact.

Weiter können räumlich relative Begriffe, wie „unten“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und ähnliche, hier der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals mit einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren gezeigt ist. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung, die verwendet oder betrieben wird, zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Ausrichtung) und die räumlich relativen Begriffe, die hier verwendet werden, können ebenfalls demgemäß interpretiert werden.Further, spatially relative terms such as "below,""below,""lower,""above,""upper," and the like may be used herein for ease of description to indicate the relationship of one element or feature to one or more others Describe elements or features as shown in the figures. The spatially relative terms are intended to mean different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation shown in the figures include. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or in a different orientation) and the spatially relative terms used herein also interpreted accordingly.

Der Begriff „ungefähr“, wie er hier verwendet wird, gibt den Wert einer gegebenen Größe an, der auf Grundlage eines bestimmten Technologieknotens variieren kann, der mit der betreffenden Halbleitervorrichtung verbunden ist. Auf Grundlage des jeweiligen Technologieknotens kann der Begriff „ungefähr“ einen Wert einer bestimmten Größe angeben, der beispielsweise innerhalb von 10 - 30 % des Werts (z. B. ± 10 %, ± 20 % oder ± 30 % des Werts) variiert.The term "approximately" as used herein indicates the value of a given quantity, which may vary based on a particular technology node associated with the semiconductor device in question. Based on the particular technology node, the term “approximately” may indicate a value of a certain magnitude, varying, for example, within 10-30% of value (e.g. ±10%, ±20% or ±30% of value).

Eine Art einer Bildsensorvorrichtung ist eine rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung. In einer rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung sind Farbfilter und Mikrolinsen auf der Rückseite eines Substrats (z. B. auf einer der Schaltungsanordnung des Substrats gegenüberliegenden Seite) angeordnet, so dass die Bildsensorvorrichtung Licht mit minimaler oder ohne jede Behinderung sammeln kann. Als Ergebnis sind rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtungen so konfiguriert, dass sie Licht von der Rückseite des Substrats und nicht von einer Vorderseite des Substrats erfassen, wo die Farbfilter und Mikrolinsen der Bildsensorvorrichtung zwischen den Schaltungen des Substrats und den Pixeln angeordnet sind. Im Vergleich zu vorderseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtungen haben rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtungen eine verbesserte Leistung unter schlechten Lichtbedingungen und eine höhere Quanteneffizienz (QE) (z. B. den Prozentsatz der Umwandlung von Photonen zu Elektronen).One type of image sensor device is a backlit image sensor device. In a backlit image sensor device, color filters and microlenses are placed on the backside of a substrate (e.g., on a side opposite the circuitry of the substrate) so that the image sensor device can collect light with minimal or no obstruction. As a result, backlit image sensor devices are configured to capture light from the backside of the substrate rather than from a frontside of the substrate where the color filters and microlenses of the image sensor device are located between the circuitry of the substrate and the pixels. Compared to front-illuminated image sensor devices, back-illuminated image sensor devices have improved low-light performance and higher quantum efficiency (QE) (eg, the percentage of conversion of photons to electrons).

Bildsensorvorrichtungen verwenden Farbfilter, um Farbinformationen von einfallenden Lichtstrahlen zu erfassen. Zum Beispiel kann die Bildsensorvorrichtung durch die Verwendung von Farbfiltern die roten, grünen und blauen (RGB) Bereiche des sichtbaren Lichtspektrums erfassen. Eine Verbundgitterstruktur, die Zellen umfasst, die mit Farbfiltermaterial gefüllt werden können, wird verwendet, um das Farbfiltermaterial über Pixeln der Bildsensorvorrichtung zu positionieren.Image sensor devices use color filters to capture color information from incident light rays. For example, through the use of color filters, the image sensor device can capture the red, green, and blue (RGB) portions of the visible light spectrum. A composite grid structure comprising cells that can be filled with color filter material is used to position the color filter material over pixels of the image sensor device.

Sobald die Verbundgitterstruktur mit Farbfiltern gefüllt ist (z. B. roten, grünen oder blauen), wird ein Backen durchgeführt, um das Farbfiltermaterial auszuhärten. Wenn das Farbfiltermaterial aushärtet, schrumpft seine Oberfläche um einen Betrag. Ferner kann jeder Farbfilter einen unterschiedlichen Schrumpfungsbetrag aufweisen. Beispielsweise kann der grüne Farbfilter um zwischen etwa 14 % und etwa 18 % (z. B. etwa 14,7 % bis etwa 18 %) schrumpfen, der rote Farbfilter kann um zwischen etwa 13 % und etwa 16 % (z. B. etwa 13,2 % bis etwa 16,2 %) schrumpfen und der blaue Farbfilter kann um zwischen etwa 7 % und etwa 9 % (z. B. etwa 7,5 % bis etwa 9 %) schrumpfen. Wenn die Farbfilter schrumpfen, verformt sich ihre obere Fläche und ändert sich von flach hin zu konvex. Der Grad der Verformung der oberen Fläche kann proportional zum Schrumpfungsbetrag sein. Beispielsweise kann der grüne Farbfilter, der am stärksten schrumpft, im Vergleich zu den roten oder blauen Farbfiltern anfälliger für Verformungen sein. Ferner kann die Farbfilterschrumpfung die Farbabschirmungsgleichmäßigkeit (engl. „color shielding uniformity“, CSU) beeinflussen, die ein Indikator für die Farbgleichmäßigkeit über einen Pixelbereich (z. B. einen Index zum Prüfen der Farbgleichmäßigkeit auf Bilddiagonalen) ist. Eine schlechte Farbabschirmungsgleichmäßigkeit kann zu einer Leistungsverschlechterung der Bildsensorvorrichtung führen.Once the composite grid structure is filled with color filters (e.g., red, green, or blue), a bake is performed to harden the color filter material. When the color filter material hardens, its surface shrinks by an amount. Furthermore, each color filter may have a different amount of shrinkage. For example, the green color filter may shrink between about 14% and about 18% (e.g., about 14.7% to about 18%), the red color filter may shrink between about 13% and about 16% (e.g., about 13.2% to about 16.2%) and the blue color filter may shrink between about 7% and about 9% (e.g. about 7.5% to about 9%). As the color filters shrink, their top surface deforms, changing from flat to convex. The degree of deformation of the top surface can be proportional to the amount of shrinkage. For example, the green color filter, which shrinks the most, may be more prone to warping compared to the red or blue color filters. Furthermore, color filter shrinkage can affect color shielding uniformity (CSU), which is an indicator of color uniformity across a pixel range (e.g., an index for examining color uniformity on image diagonals). Poor color shielding uniformity can lead to performance degradation of the image sensor device.

Verschiedene Ausführungsformen gemäß dieser Offenbarung sehen ein Verfahren vor, um die Verformung der oberen Fläche eines Farbfilters nach einem Backprozess zu verringern. Dies kann erreicht werden, indem man den Farbfilter sich auf eine oder mehrere benachbarte Zellen ausdehnen lässt und somit die obere Fläche des Farbfilters vergrößert. Unter der Annahme, dass zwei Farbfilter gleicher Farbe zwei benachbarte Zellen einer Verbundgitterstruktur besetzen, kann eine gemeinsame Seitenwand der benachbarten Zellen selektiv vertieft werden, so dass die beiden Farbfilter in einen einzigen Farbfilter mit einer größeren oberen Fläche vereinigt werden können, der sich über die beiden benachbarten Zellen erstreckt. Die gemeinsame obere Fläche kann beispielsweise doppelt so groß sein wie die einzelnen oberen Flächen der Farbfilter.Various embodiments according to this disclosure provide a method to reduce deformation of the top surface of a color filter after a baking process. This can be achieved by extending the color filter to one or more adjacent cells, thus increasing the top area of the color filter. Assuming that two color filters of the same color occupy two adjacent cells of a composite lattice structure, a common sidewall of the adjacent cells can be selectively recessed, so that the two color filters can be unified into a single color filter with a larger top area that spans the two neighboring cells. For example, the common upper surface can be twice as large as the individual upper surfaces of the color filters.

1 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung 100 umfasst eine Halbleiterschicht 102 mit Strahlungserfassungsbereichen 104. Als Beispiel und ohne Einschränkung umfasst die Halbleiterschicht 102 ein Siliziummaterial, das mit einem p-Dotierstoff wie beispielsweise Bor dotiert ist. Alternativ kann die Halbleiterschicht 102 Silizium umfassen, das mit einem n-Dotierstoff wie Phosphor oder Arsen dotiert ist. Die Halbleiterschicht 102 kann auch andere elementare Halbleiter umfassen, wie beispielsweise Germanium oder Diamant. Die Halbleiterschicht 102 kann optional einen Verbindungshalbleiter und/oder einen Legierungshalbleiter umfassen. Ferner kann die Halbleiterschicht 102 eine Epitaxieschicht umfassen, die zur Leistungsverbesserung gestreckt sein kann. Die Halbleiterschicht 102 kann eine Silizium-auf-Isolator- (SOI) -Struktur umfassen. 1 1 is a simplified cross-sectional view of a backlit image sensor device 100, in accordance with some embodiments of the present disclosure. The backlit image sensor device 100 includes a semiconductor layer 102 having radiation sensing regions 104. By way of example and without limitation, the semiconductor layer 102 comprises a silicon material doped with a p-type dopant such as boron. Alternatively, the semiconductor layer 102 may comprise silicon doped with an n-type dopant such as phosphorous or arsenic. The semiconductor layer 102 may also include other elemental semiconductors, such as germanium or diamond. The semiconductor layer 102 may optionally include a compound semiconductor and/or an alloy semiconductor. Further, the semiconductor layer 102 may include an epitaxial layer, which may be stretched to improve performance. The semiconductor layer 102 may include a silicon-on-insulator (SOI) structure.

Die Halbleiterschicht 102 hat eine Vorderseite (auch als „untere Fläche“ bezeichnet) 106 und eine Rückseite (auch als „obere Fläche“ bezeichnet) 108. Die Halbleiterschicht 102 hat eine Dicke, die im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 3000 µm liegen kann.Semiconductor layer 102 has a front side (also referred to as "bottom surface") 106 and a back side (also referred to as "top surface") 108. Semiconductor layer 102 has a thickness that can range from about 100 microns to about 3000 microns .

Die Strahlungserfassungsbereiche oder Pixel 104 sind in der Halbleiterschicht 102 ausgebildet. Wie hierin offenbart, können die Ausdrücke „Strahlungserfassungsbereiche“ und „Pixel“ austauschbar verwendet werden. Die Pixel 104 sind konfiguriert, um Strahlung zu erfassen, wie etwa einfallende Lichtstrahlen, die auf die Halbleiterschicht 102 von der Rückseite 108 auftreffen. Jeder der Strahlungserfassungsbereiche oder Pixel 104 umfasst gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Photodiode, die Photonen in Ladung umwandeln kann. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Pixel 104 Photodioden, Transistoren, Verstärker, andere ähnliche Vorrichtungen oder Kombinationen davon umfassen. Die Pixel 104 können hierin auch als „Strahlungserfassungsvorrichtungen“ oder „Lichtsensoren“ bezeichnet werden.The radiation detection areas or pixels 104 are formed in the semiconductor layer 102 . As disclosed herein, the terms "radiation detection areas" and "pixels" can be used interchangeably. The pixels 104 are configured to detect radiation, such as incident light rays, striking the semiconductor layer 102 from the backside 108 . Each of the radiation sensing areas or pixels 104 includes a photodiode capable of converting photons to charge, in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments of the present disclosure, pixels 104 may include photodiodes, transistors, amplifiers, other similar devices, or combinations thereof. The pixels 104 may also be referred to herein as "radiation detectors" or "light sensors".

Zur Vereinfachung sind zwei Pixel 104 in 1 gezeigt, jedoch können zusätzliche Pixel 104 in der Halbleiterschicht 102 implementiert werden. Als Beispiel und ohne Einschränkung können die Pixel 104 unter Verwendung eines Ionenimplantationsprozesses auf der Halbleiterschicht 102 von der Vorderseite 106 her ausgebildet werden. Die Pixel 104 können auch durch einen Dotierstoffdiffusionsprozess ausgebildet werden.For simplicity, two pixels are 104 in 1 shown, however, additional pixels 104 may be implemented in the semiconductor layer 102. FIG. By way of example and without limitation, the pixels 104 may be formed on the semiconductor layer 102 from the front side 106 using an ion implantation process. The pixels 104 can also be formed by a dopant diffusion process.

Die Pixel 104 sind durch Isolationsstrukturen 110 elektrisch voneinander isoliert. Die Isolationsstrukturen 110 können Gräben sein, die in die Halbleiterschicht 102 geätzt und mit einem Dielektrikum gefüllt werden, beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, fluordotiertem Silikatglas (FSG), einem Low-k-Dielektrikum (z. B. einem Material mit einem k-Wert von weniger als 3,9) und/oder einem geeigneten Isoliermaterial. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen die Isolationsstrukturen 110 auf der Rückseite 108 der Halbleiterschicht 102 eine Antireflexionsbeschichtung (ARC) 112 auf. Die ARC 112 ist eine Auskleidungsschicht, die verhindern kann, dass einfallende Lichtstrahlen von den Strahlungserfassungsbereichen/Pixeln 104 weg reflektiert werden. Die ARC 112 kann ein High-k-Material (z. B. ein Material mit einem k-Wert von mehr als 3,9) umfassen, beispielsweise Hafniumoxid (HfO2), Tantalpentoxid (Ta2O5), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3) oder ein beliebiges anderes High-k-Material. Die ARC 112 kann unter Verwendung eines Sputterprozesses, eines auf chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) basierenden Prozesses, einer auf Atomlagenabscheidung (ALD) basierenden Technik oder irgendeiner anderen geeigneten Abscheidungstechnik abgeschieden werden. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Dicke der ARC 112 im Bereich von etwa 10 Å bis etwa 500 Å liegen.The pixels 104 are electrically isolated from one another by isolation structures 110 . The isolation structures 110 may be trenches etched into the semiconductor layer 102 and filled with a dielectric, for example silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, fluorine-doped silicate glass (FSG), a low-k dielectric (e.g. a material with a k- value less than 3.9) and/or suitable insulating material. According to some embodiments of the present disclosure, the isolation structures 110 on the back side 108 of the semiconductor layer 102 have an anti-reflection coating (ARC) 112 . The ARC 112 is a liner layer that can prevent incident light rays from being reflected off the radiation detection areas/pixels 104 . The ARC 112 may include a high-k material (e.g., a material with a k greater than 3.9), such as hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), or any other high-k material. The ARC 112 may be deposited using a sputtering process, a chemical vapor deposition (CVD) based process, an atomic layer deposition (ALD) based technique, or any other suitable deposition technique. In some embodiments of the present disclosure, the thickness of the ARC 112 can range from about 10 Å to about 500 Å.

Die rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung 100 umfasst auch eine Deckschicht 114, die über der Halbleiterschicht 102 ausgebildet ist, beispielsweise über der ARC 112, wie in 1 gezeigt. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Deckschicht 114 eine planare Oberfläche bereitstellen, auf der zusätzliche Schichten der rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 ausgebildet werden können. Die Deckschicht 114 kann ein Dielektrikum wie Siliziumoxid (SiO2), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumoxynitrid (SiON) oder ein beliebiges anderes geeignetes Dielektrikum umfassen. Ferner kann die Deckschicht 114 unter Verwendung von CVD oder einer anderen geeigneten Abscheidungstechnik abgeschieden werden. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Dicke der Deckschicht 114 zwischen etwa 500 Å und etwa 2000 Å liegen.The backlit image sensor device 100 also includes a cap layer 114 formed over the semiconductor layer 102, for example over the ARC 112 as shown in FIG 1 shown. In some embodiments of the present disclosure, the cap layer 114 may provide a planar surface upon which additional layers of the backlit image sensor device 100 may be formed. The cap layer 114 may include a dielectric such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), or any other suitable dielectric. Furthermore, the cap layer 114 may be deposited using CVD or another suitable deposition technique. In some embodiments of the present disclosure, the thickness of the cap layer 114 can be between about 500 Å and about 2000 Å.

Ferner umfasst die rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung 100 eine Verbundgitterstruktur 116, die über der Deckschicht 114 ausgebildet ist. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die Verbundgitterstruktur 116 Zellen 118, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei jede Zelle 118 mit einem jeweiligen Strahlungserfassungsbereich 104 ausgerichtet ist. Wie oben erwähnt, können die Zellen 118 einen roten, grünen oder blauen Farbfilter 120 empfangen.Backlit image sensor device 100 further includes a composite grating structure 116 formed over cap layer 114 . In accordance with some embodiments of the present disclosure, the composite grating structure 116 includes cells 118 arranged in rows and columns, with each cell 118 being aligned with a respective radiation detection area 104 . As mentioned above, cells 118 may receive a red, green, or blue color filter 120.

2 ist eine Draufsicht der Verbundgitterstruktur 116 gemäß einigen Ausführungsformen. Jede Zelle 118 der Verbundgitterstruktur 116 ist mit einem einzigen Farbfilter 120 gefüllt. Als Beispiel und ohne Einschränkung können benachbarte Zellen 118 mit einem Farbfilter derselben Farbe gefüllt sein. Wie in 2 gezeigt, können beispielsweise vier benachbarte Zellen 118 mit dem gleichen Farbfilter 120 gefüllt sein - z. B. weisen die vier benachbarten Zellen 118 einen Filter mit derselben Farbe (Rot, Grün oder Blau) auf. Folglich teilen Zellen 118, die Teil eines Quadranten sind, vier Seitenwände a, b, c und d. In diesem Beispiel werden die Farbfilter in jeder Zelle 118 durch die gemeinsamen Seitenwände a, b, c und d voneinander isoliert gehalten. Die Anzahl von Zellen 118, die mit dem gleichen Farbfilter 120 gefüllt sind, wie in 2 gezeigt, ist beispielhaft und nicht einschränkend. Somit kann eine Gruppe von benachbarten Zellen 118, die mit dem gleichen Farbfilter 120 gefüllt sind, größer oder kleiner sein (z. B. zwei, sechs usw. betragen). 2 11 is a top view of the composite lattice structure 116, according to some embodiments. Each cell 118 of the composite grid structure 116 is filled with a single color filter 120 . By way of example and without limitation, adjacent cells 118 may be filled with a color filter of the same color. As in 2 For example, as shown, four adjacent cells 118 may be filled with the same color filter 120 - e.g. For example, the four adjacent cells 118 have a filter of the same color (red, green, or blue). Thus, cells 118 that are part of a quadrant share four sidewalls a, b, c, and d. In this example, the color filters in each cell 118 are kept isolated from each other by the common sidewalls a, b, c and d. The number of cells 118 filled with the same color filter 120 as in 2 shown is exemplary and not limiting. Thus, a group of adjacent cells 118 filled with the same color filter 120 may be larger or smaller (eg, two, six, etc.).

Bezugnehmend auf 1 können die Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 ausgebildet werden, indem eine untere Schicht 122 und eine obere dielektrische Schicht 124 abgeschieden werden und Teile der unteren Schicht und der oberen dielektrischen Schicht selektiv weggeätzt werden, um die Zellen 118 auszubilden. Beispielhaft und nicht einschränkend kann die Verbundgitterstruktur 116 wie folgt ausgebildet werden: Die untere Schicht 122 und die obere dielektrische Schicht 124 können auf der Deckschicht 114 abgeschieden werden. Eine oder mehrere Photolithographie- und Ätzvorgänge können verwendet werden, um die untere Schicht 122 und die obere dielektrische Schicht 124 zu strukturieren, um die Seitenwände der Zellen 118 auszubilden. Die Photolithographie- und Ätzoperationen können so durchgeführt werden, dass jede Zelle 118 der Verbundgitterstruktur 116 mit den jeweiligen Pixel 104 der Halbleiterschicht 102 ausgerichtet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Seitenwandhöhe jeder Zelle 118 der Verbundgitterstruktur 116 im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 1000 nm liegen.Referring to 1 For example, the cells 118 of the composite grid structure 116 may be formed by depositing a bottom layer 122 and a top dielectric layer 124 and selectively etching away portions of the bottom layer and top dielectric layer to form the cells 118. FIG. By way of example and not limitation, the composite lattice structure 116 may be formed as follows: the bottom layer 122 and the top dielectric layer 124 may be deposited on the cap layer 114 . One or more photolithography and etching processes may be used to pattern bottom layer 122 and top dielectric layer 124 to form the sidewalls of cells 118 . The photolithography and etching operations may be performed such that each cell 118 of the composite lattice structure 116 is aligned with the respective pixels 104 of the semiconductor layer 102. FIG. In some embodiments, the sidewall height of each cell 118 of the composite lattice structure 116 may range from about 200 nm to about 1000 nm.

Die untere Schicht 122 der Zelle 118 kann aus Titan, Wolfram, Aluminium oder Kupfer bestehen. Die untere Schicht 122 der Zellen 118 ist jedoch nicht auf Metalle beschränkt und kann andere geeignete Materialien oder Materialstapel umfassen, die einfallendes sichtbares Licht reflektieren und in Richtung der Strahlungserfassungsbereiche 104 lenken können. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die untere Schicht 122 der Zellen 118 unter Verwendung eines Sputterprozesses, eines Plattierungsprozesses, eines Verdampfungsprozesses oder eines beliebigen anderen geeigneten Abscheidungsverfahrens ausgebildet. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Dicke der unteren Schicht 122 jeder Zelle 118 im Bereich von etwa 100 Å bis etwa 3000 Å liegen.The bottom layer 122 of the cell 118 can be made of titanium, tungsten, aluminum or copper. However, the bottom layer 122 of the cells 118 is not limited to metals and may comprise other suitable materials or material stacks that can reflect and direct incident visible light toward the radiation detection areas 104 . In some embodiments of the present disclosure, the bottom layer 122 of the cells 118 is formed using a sputtering process, a plating process, an evaporation process, or any other suitable deposition process. In accordance with some embodiments of the present disclosure, the thickness of the bottom layer 122 of each cell 118 may range from about 100 Å to about 3000 Å.

Die obere dielektrische Schicht 124 kann eine oder mehrere dielektrische Schichten umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die obere dielektrische Schicht 124 zuvor ausgebildete Schichten der rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 (z. B. die untere Schicht 122 und die Deckschicht 114) schützen. Die obere dielektrische Schicht 124 kann einfallendes Licht passieren und die Strahlungserfassungsbereiche (oder Pixel) 104 erreichen lassen. Die obere dielektrische Schicht 124 kann aus einem oder mehreren transparenten Materialien bestehen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die obere dielektrische Schicht 124 aus SiO2, Si3N4, SiON oder einem anderen geeigneten transparenten Dielektrikum bestehen. Die obere dielektrische Schicht 124 kann durch CVD oder ALD abgeschieden werden und kann gemäß einigen Ausführungsformen eine abgeschiedene Dicke im Bereich von etwa 1000 Å bis etwa 3000 Å aufweisen.The top dielectric layer 124 may include one or more dielectric layers. In some embodiments, top dielectric layer 124 may protect previously formed layers of backlit image sensor device 100 (e.g., bottom layer 122 and top layer 114). The top dielectric layer 124 allows incident light to pass through and reach the radiation detection areas (or pixels) 104 . The top dielectric layer 124 may be one or more transparent materials. In some embodiments of the present disclosure, the top dielectric layer 124 may be composed of SiO 2 , Si 3 N 4 , SiON, or another suitable transparent dielectric. The top dielectric layer 124 may be deposited by CVD or ALD and may have a deposited thickness ranging from about 1000 Å to about 3000 Å, according to some embodiments.

Die Zellen 118 können auch eine Passivierungsschicht 126 umfassen, die zwischen dem Farbfilter 120 und den Seitenwänden der Zellen 118 (z. B. der unteren Schicht 122 und der dielektrischen Schicht 124) angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Passivierungsschicht 126 konform durch eine CVD-basierte oder eine ALD-basierte Abscheidungstechnik abgeschieden werden. Die Passivierungsschicht 126 kann aus einem Dielektrikum wie SiO2, Si3N4 oder SiON ausgebildet werden. Ferner kann die Passivierungsschicht 126 eine Dicke zwischen etwa 375 Å und etwa 625 Å haben.Cells 118 may also include a passivation layer 126 disposed between color filter 120 and the sidewalls of cells 118 (e.g., bottom layer 122 and dielectric layer 124). In some embodiments of the present disclosure, the passivation layer 126 may be conformally deposited by a CVD-based or an ALD-based deposition technique. The passivation layer 126 may be formed from a dielectric such as SiO 2 , Si 3 N 4 or SiON. Furthermore, the passivation layer 126 may have a thickness between about 375 Å and about 625 Å.

In einigen Ausführungsformen kann die obere Fläche der Farbfilter 120 mit der oberen Fläche der Passivierungsschicht 126 auf der dielektrischen Schicht 124 ausgerichtet sein. Alternativ können die Farbfilter 120 über die obere Fläche der Passivierungsschicht 126 auf der dielektrischen Schicht 124 hinaus ausgebildet sein. Zum Beispiel und zu Erläuterungszwecken wird die obere Fläche der Farbfilter 120 so beschrieben, dass sie mit der oberen Fläche der Passivierungsschicht 126 auf der dielektrischen Schicht 124 ausgerichtet ist.In some embodiments, the top surface of color filters 120 may be aligned with the top surface of passivation layer 126 on dielectric layer 124 . Alternatively, the color filters 120 can be formed beyond the top surface of the passivation layer 126 on the dielectric layer 124 . For example and for purposes of explanation, the top surface of color filters 120 is described as being aligned with the top surface of passivation layer 126 on dielectric layer 124 .

Mit Bezug auf 1 kann, nachdem die Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 ihre jeweiligen Farbfilter 120 empfangen haben, eine transparente Materialschicht 128 über der Verbundgitterstruktur 116 und den Farbfiltern 120 ausgebildet werden. Die transparente Materialschicht 128 kann mit der Passivierungsschicht 126 in Kontakt stehen, wenn die obere Fläche der Farbfilter 120 mit der oberen Fläche der Passivierungsschicht 126 über der dielektrischen Schicht 124 ausgerichtet ist. Alternativ muss die transparente Materialschicht 128 nicht mit der Passivierungsschicht 126 in Kontakt stehen, wenn sich die obere Fläche der Farbfilter 120 über der oberen Fläche der Passivierungsschicht 126 über der dielektrischen Schicht 124 befindet. In einigen Beispielen bildet die transparente Materialschicht 128 eine Mikrolinse 130 über jeder Zelle 118 der Verbundgitterstruktur 116. Die Mikrolinsen 130 sind mit den jeweiligen Strahlungserfassungsbereichen 104 ausgerichtet und so ausgebildet, dass sie die obere Fläche der Farbfilter 120 innerhalb der Grenzen der Zelle 118 abdecken (die z. B. innerhalb der Seitenwände jeder Zelle 118 eingeschlossen ist). Die transparente Materialschicht 128 kann gemäß einigen Ausführungsformen ein durch CVD abgeschiedenes Oxid sein.Regarding 1 For example, after the cells 118 of the composite lattice structure 116 have received their respective color filters 120, a transparent layer of material 128 may be formed over the composite lattice structure 116 and the color filters 120. FIG. The transparent material layer 128 may be in contact with the passivation layer 126 when the top surface of the color filters 120 is aligned with the top surface of the passivation layer 126 over the dielectric layer 124 . Alternatively, the transparent material layer 128 need not be in contact with the passivation layer 126 if the top surface of the color filters 120 is over the top surface of the passivation layer 126 over the dielectric layer 124 . In some examples, the transparent material layer 128 forms a microlens 130 over each cell 118 of the composite grating structure 116. The microlenses 130 are aligned with the respective radiation detection areas 104 and are configured to cover the top surface of the color filters 120 within the boundaries of the cell 118 (the e.g., enclosed within the side walls of each cell 118). The transparent material layer 128 may be a CVD deposited oxide, according to some embodiments.

Die Mikrolinsen 130 sind aufgrund ihrer Krümmung dicker als andere Bereiche der transparenten Materialschicht 128 (z. B. als Bereiche zwischen den Mikrolinsen 130 über der dielektrischen Schicht 124). Bezugnehmend auf 1 ist beispielsweise die transparente Materialschicht 128 über dem Farbfilter 120 (z. B. wo die Mikrolinse 130 ausgebildet ist) dicker und in Bereichen zwischen den Mikrolinsen 130 (z. B. über der dielektrischen Schicht 124) dünner.Because of their curvature, the microlenses 130 are thicker than other areas of the transparent material layer 128 (e.g., areas between the microlenses 130 over the dielectric layer 124). Referring to 1 For example, transparent material layer 128 is thicker over color filter 120 (e.g., where microlens 130 is formed) and thinner in areas between microlenses 130 (e.g., over dielectric layer 124).

Mit Bezug auf 1 kann die rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung 100 auch eine Verbindungsstruktur 132 umfassen. Die Verbindungsstruktur 132 kann strukturierte dielektrische Schichten und leitfähige Schichten umfassen, die Verbindungen (z. B. eine Verdrahtung) zwischen den Pixeln 104 und anderen Komponenten (in 1 nicht gezeigt) bilden. Die Verbindungsstruktur 132 kann zum Beispiel aus einer oder mehreren Mehrschicht-Verbindungsstrukturen (MLI) 134 bestehen, die in eine Zwischenschicht-Dielektrikums- (ILD) -Schicht 136 eingebettet sind. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die MLI-Strukturen 134 Kontakte/Durchkontaktierungen und Metallleitungen umfassen. Zu Erläuterungszwecken sind mehrere Leiterbahnen 138 und Durchkontaktierungen/Kontakte 140 in 1 gezeigt. Die Position und Konfiguration der Leiterbahnen 138 und der Durchkontaktierungen/Kontakte 140 können abhängig von den Entwurfsanforderungen variieren und sind nicht auf die Darstellung von 1 beschränkt. Ferner kann die Verbindungsstruktur 132 Erfassungsvorrichtungen 142 umfassen. Die Erfassungsvorrichtungen 142 können zum Beispiel aus einem Array von Feldeffekttransistoren (FETs) und/oder Speicherzellen bestehen, die elektrisch mit den jeweiligen Strahlungserfassungsbereichen (oder Pixeln) 104 verbunden sind und so konfiguriert sind, dass sie das in diesen Bereichen als Ergebnis einer Umwandlung von Licht in Ladung erzeugte elektrische Signal lesen können.Regarding 1 For example, the backlit image sensor device 100 may also include an interconnect structure 132 . The interconnect structure 132 may include patterned dielectric layers and conductive layers that provide connections (e.g., wiring) between the pixels 104 and other components (in 1 not shown). The interconnect structure 132 may consist of one or more multi-layer interconnect structures (MLI) 134 embedded in an inter-layer dielectric (ILD) layer 136, for example. According to some embodiments of the present disclosure, the MLI structures 134 may include contacts/vias and metal lines. For purposes of explanation, multiple traces 138 and vias/contacts 140 are in 1 shown. The position and configuration of the traces 138 and the vias/contacts 140 may vary depending on the design requirements and are not limited to the illustration of FIG 1 limited. Furthermore, the connection structure 132 may include sensing devices 142 . The detection devices 142 may consist, for example, of an array of field effect transistors (FETs) and/or memory cells electrically connected to the respective radiation detection areas (or pixels) 104 and configured to do so in those areas as a result of conversion of light can read electrical signal generated in charge.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Verbindungsstruktur 132 eine obere Schicht einer teilweise hergestellten integrierten Schaltung (IC) oder eines vollständig hergestellten IC sein, der mehrere Schichten von Verbindungen, Widerständen, Transistoren und/oder anderen Halbleitervorrichtungen umfassen kann. Infolgedessen kann die Verbindungsstruktur 132 Front-End-of-Line- (FEOL) und Middle-End-of-Line- (MOL) -Schichten umfassen. Ferner kann die Verbindungsstruktur 132 über eine Pufferschicht (nicht in 1 gezeigt) an einem Trägersubstrat (nicht in 1 gezeigt) befestigt sein, das den darauf hergestellten Strukturen (z. B. der Verbindungsschicht 132, der Halbleiterschicht 102 usw.) Halt geben kann. Das Trägersubstrat kann beispielsweise aus einem Siliziumwafer, einem Glassubstrat oder irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen.In some embodiments of the present disclosure, interconnect structure 132 may be a top layer of a partially fabricated integrated circuit (IC) or a fully fabricated IC, which may include multiple layers of interconnects, resistors, transistors, and/or other semiconductor devices. As a result, interconnect fabric 132 may include front-end-of-line (FEOL) and middle-end-of-line (MOL) layers. Furthermore, the connection structure 132 can have a buffer layer (not in 1 shown) on a carrier substrate (not in 1 shown) that can provide support for structures fabricated thereon (e.g., interconnect layer 132, semiconductor layer 102, etc.). The carrier substrate can consist, for example, of a silicon wafer, a glass substrate or any other suitable material.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zur Herstellung der rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 die Halbleiterschicht 102 auf einem Siliziumsubstrat (z. B. einem Siliziumwafer) ausgebildet werden und die Verbindungsstruktur 132 kann anschließend über der Vorderseite 106 der Halbleiterschicht 102 ausgebildet werden. Die Verbindungsstruktur 132 kann mehreren Photolithographie-, Ätz-, Abscheidungs- und Planarisierungsvorgängen unterzogen werden, bevor sie fertiggestellt ist. Sobald die Verbindungsstruktur 132 ausgebildet ist, kann ein Trägersubstrat, wie oben beschrieben, an der Oberseite der Verbindungsstruktur 132 befestigt werden. Zum Beispiel kann eine Pufferschicht als ein Haftmittel zwischen dem Trägersubstrat und der Verbindungsstruktur 132 wirken. Das Siliziumsubstrat kann umgedreht werden und das Siliziumsubstrat kann mechanisch geschliffen und poliert werden, bis die Rückseite 108 der Halbleiterschicht 102 freigelegt ist. Die STI-Strukturen auf der Rückseite 108 der Halbleiterschicht 102 können anschließend ausgebildet werden, um die Strahlungserfassungsbereiche oder Pixel 104 weiter elektrisch zu isolieren. Die Deckschicht 114 kann zusammen mit der Verbundgitterstruktur 116 auf der Rückseite 108 der Halbleiterschicht 102 ausgebildet werden.In some embodiments of the present disclosure, to fabricate the backlit image sensor device 100 , the semiconductor layer 102 may be formed on a silicon substrate (e.g., a silicon wafer) and the interconnect structure 132 may then be formed over the front side 106 of the semiconductor layer 102 . The interconnect structure 132 may undergo multiple photolithography, etching, deposition, and planarization processes before it is complete. Once the interconnection structure 132 is formed, a carrier substrate may be attached to the top of the interconnection structure 132 as described above. For example, a buffer layer can act as an adhesive between the support substrate and the interconnect structure 132 . The silicon substrate can be flipped over and the silicon substrate can be mechanically ground and polished until the backside 108 of the semiconductor layer 102 is exposed. The STI structures on the backside 108 of the semiconductor layer 102 can then be formed to further electrically isolate the radiation-sensing areas or pixels 104 . The cap layer 114 may be formed along with the composite lattice structure 116 on the backside 108 of the semiconductor layer 102 .

Die Verbundgitterstruktur 116 kann so ausgebildet werden, dass jede ihrer Zellen 118 mit jeweiligen Strahlungserfassungsbereichen oder Pixeln 104 ausgerichtet ist. Die Ausrichtung der Verbundgitterstruktur 116 und der Strahlungserfassungsbereiche oder Pixel 104 kann mit photolithographischen Vorgängen auf Grundlage von Ausrichtungsmarkierungen erreicht werden, die auf der Rückseite 108 der Halbleiterschicht 102 vorhanden sind. Die Ausbildung der Verbundgitterstruktur 116 kann die Abscheidung und anschließende Strukturierung der unteren Schicht 122 und der dielektrischen Schicht 124 unter Verwendung von Photolithographie- und Ätzvorgängen zum Ausbilden der Zellen 118 umfassen. Anschließend wird die Passivierungsschicht 126 über den freiliegenden Oberflächen der unteren Schicht 122 und der dielektrischen Schicht 124 abgeschieden. Die Farbfilter 120 können die Zellen 118 füllen, und die transparente Materialschicht 128 kann darauf abgeschieden werden, um die Mikrolinsen 130 zu bilden. Die Herstellung der rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 ist nicht auf die oben beschriebenen Vorgänge beschränkt und zusätzliche oder alternative Vorgänge können durchgeführt werden.The composite grating structure 116 can be formed such that each of its cells 118 is aligned with respective radiation detection areas or pixels 104 . Alignment of the composite grating structure 116 and the radiation sensing regions or pixels 104 can be achieved with photolithographic processes based on alignment marks present on the backside 108 of the semiconductor layer 102 . The formation of the composite lattice structure 116 may include the deposition and subsequent patterning of the bottom layer 122 and the dielectric layer 124 using photolithography and etching to form the cells 118 . The passivation layer 126 is then deposited over the exposed surfaces of the bottom layer 122 and the dielectric layer 124 . The color filters 120 can fill the cells 118 and the transparent material layer 128 can be deposited thereon to form the microlenses 130 . The manufacture of the backlit image sensor device 100 is not limited to the processes described above, and additional or alternative processes may be performed.

3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Anordnen eines oder mehrerer Farbfilter in einer Verbundgitterstruktur einer rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung mit minimaler Verformung der oberen Fläche der Farbfilter. Für beispielhafte Zwecke wird das Verfahren 300 im Zusammenhang mit der rückseitig beleuchteten Bildsensorvorrichtung 100 von 1 beschrieben. Gemäß einigen Ausführungsformen verwendet das Verfahren 300 einen Ätzprozess, der gemeinsam genutzte Seitenwände zwischen einer ausgewählten Gruppe von Zellen 118 so vertiefen kann, dass der Farbfilter, der die Gruppe von Zellen 118 besetzt, eine größere Oberfläche aufweist. Das Verfahren 300 ist nicht auf die unten beschriebenen Vorgänge beschränkt. Andere Herstellungsvorgänge können zwischen den verschiedenen Vorgängen des Verfahrens 300 durchgeführt werden und sind lediglich der Klarheit halber weggelassen. 3 3 is a flow diagram of an example method 300 for arranging one or more color filters in a composite lattice structure of a backlit image sensor device with minimal deformation of the top surface of the color filters. For exemplary purposes, the method ren 300 in the context of backlit image sensor device 100 of FIG 1 described. According to some embodiments, the method 300 uses an etching process that can deepen shared sidewalls between a selected group of cells 118 such that the color filter occupying the group of cells 118 has a larger surface area. The method 300 is not limited to the operations described below. Other manufacturing operations may be performed between the various operations of the method 300 and are merely omitted for clarity.

Das Verfahren 300 beginnt mit Vorgang 302, bei dem ein oder mehrere Farbfilter in einer Teilmenge von Zellen (z. B. einer oder mehreren Zellen) in einer Verbundgitterstruktur angeordnet werden. 4 zeigt eine teilweise gefertigte rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung, wie beispielsweise die rückseitig beleuchtete Bildsensorvorrichtung 100 von 1. Ein oder mehrere Farbfilter können in Zellen der Verbundgitterstruktur 116 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen basiert die Auswahl der Farbfilter auf Oberflächenverformungseigenschaften nach einem Backprozess. Zum Beispiel können Farbfilter, die eine geringe Oberflächenverformung zeigen (z. B. mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad der oberen Fläche von weniger als 15), Kandidaten für den Vorgang 302 sein, im Gegensatz zu Farbfiltern, die eine hohe Oberflächenverformung zeigen (z. B. mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad der oberen Fläche von mehr als 15). In einigen Ausführungsformen sind Kandidatenfarbfilter für den Vorgang 302 beispielsweise die roten und blauen Farbfilter.Method 300 begins with operation 302, where one or more color filters are arranged in a subset of cells (e.g., one or more cells) in a composite grid structure. 4 12 shows a partially fabricated backlit image sensor device, such as backlit image sensor device 100 of FIG 1 . One or more color filters can be placed in cells of the composite grid structure 116 . In some embodiments, color filter selection is based on surface deformation properties after a baking process. For example, color filters that exhibit low surface deformation (e.g., having a top surface percentage shrinkage of less than 15) may be candidates for operation 302, as opposed to color filters that exhibit high surface deformation (e.g., with a percent top surface shrinkage greater than 15). For example, in some embodiments, candidate color filters for operation 302 are the red and blue color filters.

Mit Bezug auf 5, die eine Draufsicht der in 4 gezeigten Verbundgitterstruktur 116 ist, werden rote Farbfilter 120R und blaue Farbfilter 120B in einer oder mehreren Zellen 118 angeordnet. Beispielhaft und nicht einschränkend kann die selektive Platzierung eines Farbfilters (z. B. eines blauen, roten oder grünen) in den Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 durch selektives Abdecken von Bereichen (z. B. Zellen 118) der Verbundgitterstruktur 116 erreicht werden die einen anderen Farbfilter erhalten. Wenn beispielsweise der rote Farbfilter 120R der erste Farbfilter ist, der in die Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 eingeführt wird, kann ein Photoresist oder eine Maskenschicht (in 5 nicht gezeigt) auf der Verbundgitterstruktur 116 angeordnet und so strukturiert werden, dass der strukturierte Photoresist oder die strukturierte Maskenschicht die Zellen 118 maskiert, die einen anderen Farbfilter (z. B. einen blauen oder grünen) erhalten werden. Anschließend können die freiliegenden Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 mit einem roten Farbfilter 120R gemäß einem gewünschten Entwurf gefüllt werden. Derselbe Prozess kann wiederholt werden, um den blauen Farbfilter 120B in eine oder mehrere vorbestimmte Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 einzuführen. In einigen Ausführungsformen bedecken die roten Farbfilter 120R und die blauen Farbfilter 120B Abschnitte der Passivierungsschicht 126 über der dielektrischen Schicht 124, die in 6 als Bereich 600 gezeigt sind. Nachdem die roten und blauen Farbfilter in ihren jeweiligen Zellen 118 angeordnet sind, kann der Photoresist oder die Maskenschicht von der Verbundgitterstruktur 116 entfernt werden.Regarding 5 , which is a top view of the in 4 As shown in the composite lattice structure 116, red color filters 120R and blue color filters 120B are placed in one or more cells 118. FIG. By way of example and not limitation, the selective placement of a color filter (e.g., blue, red, or green) in the cells 118 of the composite lattice structure 116 may be accomplished by selectively covering areas (e.g., cells 118) of the composite lattice structure 116 over one another Color filters obtained. For example, if the red color filter 120R is the first color filter introduced into the cells 118 of the composite lattice structure 116, a photoresist or mask layer (in 5 (not shown) can be placed on the composite grid structure 116 and patterned so that the patterned photoresist or mask layer masks the cells 118, which will receive a different color filter (e.g., blue or green). Thereafter, the exposed cells 118 of the composite lattice structure 116 can be filled with a red color filter 120R according to a desired design. The same process can be repeated to introduce the blue color filter 120B into one or more predetermined cells 118 of the composite lattice structure 116 . In some embodiments, red color filters 120R and blue color filters 120B cover portions of passivation layer 126 over dielectric layer 124 shown in FIG 6 are shown as region 600. After the red and blue color filters are placed in their respective cells 118, the photoresist or masking layer may be removed from the composite grid structure 116. FIG.

Als Ergebnis des Vorgangs 302 bleibt eine ausgewählte Anzahl von Zellen 118 (z. B. in der Verbundgitterstruktur 116) unbesetzt (z. B. ohne Farbfilter). In einigen Ausführungsformen werden die nicht besetzten Zellen 118 zu einem Cluster zusammengefasst, um Gruppen von Zellen zu bilden, die zwei, vier, sechs oder eine beliebige gerade Anzahl von Zellen 118 umfassen. Basierend auf der obigen Beschreibung zeigt 5 eine beispielhafte Gruppe 500 von nicht besetzten Zellen 118 in einer Verbundgitterstruktur 116. Die Gruppe 500 umfasst vier unbesetzte Zellen 118, die nach dem Anordnen der roten und blauen Farbfilter 120R und 120B in einer Verbundgitterstruktur 116 in einem Cluster verbunden sind. Wie oben beschrieben, wurden die roten Farbfilter 120R und die blauen Farbfilter 120B in der Verbundgitterstruktur 116 so angeordnet, dass sie die Passivierungsschicht 126 ihrer jeweiligen Zellen 118 bedecken. Die Passivierungsschicht 126 bleibt jedoch für die Gruppe 500 von Zellen 118 freiliegend, da diese Zellen zuvor mit einem Photoresist oder einer Maskierungsschicht bedeckt waren.As a result of operation 302, a selected number of cells 118 (e.g., in the composite lattice structure 116) remain unoccupied (e.g., without color filters). In some embodiments, the unoccupied cells 118 are clustered to form groups of cells comprising two, four, six, or any even number of cells 118 . Based on the above description shows 5 an exemplary group 500 of vacant cells 118 in a composite grid structure 116. The group 500 includes four vacant cells 118 that are connected in a cluster after arranging the red and blue color filters 120R and 120B in a composite grid structure 116. As described above, the red color filters 120R and the blue color filters 120B have been arranged in the composite lattice structure 116 to cover the passivation layer 126 of their respective cells 118. FIG. However, the passivation layer 126 remains exposed for the group 500 of cells 118 since these cells were previously covered with a photoresist or masking layer.

Ferner teilt jede Zelle 118 der Gruppe 500 mindestens zwei Seitenwände mit zwei anderen Zellen in der Gruppe. Zum Beispiel teilen in 5 die Zellen in der Gruppe 500 die Seitenwände a, b, c und d. Zur Veranschaulichung zeigt 5 vier nicht besetzte Zellen 118, die in der Gruppe 500 in einem Cluster verbunden sind. Dies ist jedoch nicht einschränkend und die Gruppe 500 kann weniger oder mehr Zellen umfassen. Ferner sind zusätzliche Gruppen von Zellen, wie die Gruppe 500, über die Verbundgitterstruktur 116 hinweg möglich. In einigen Ausführungsformen kann die Größe und/oder Anzahl der unbesetzten Gruppen von Zellen - nach dem Vorgang 302 - vom Entwurf und/oder den Spezifikationen der Bildsensorvorrichtung abhängen. 6, die ein Querschnitt von 5 durch die Linie A-B ist, zeigt die freiliegende gemeinsame Seitenwand d zwischen zwei benachbarten leeren Zellen 118 der Gruppe 500.Furthermore, each cell 118 of the group 500 shares at least two sidewalls with two other cells in the group. For example share in 5 the cells in group 500 have sidewalls a, b, c and d. For illustration shows 5 four idle cells 118 connected in group 500 in a cluster. This is not limiting, however, and group 500 may include fewer or more cells. Additional groups of cells, such as group 500, throughout the composite lattice structure 116 are also possible. In some embodiments, the size and/or number of the unoccupied groups of cells - after operation 302 - may depend on the design and/or specifications of the image sensor device. 6 which is a cross section of 5 through line AB shows the exposed common sidewall d between two adjacent empty cells 118 of group 500.

Bezugnehmend auf 3 fährt das Verfahren 300 mit Vorgang 304 fort, bei dem ein Ätzprozess verwendet wird, um die gemeinsamen Seitenwände a, b, c und d der Zellen 118 in der Gruppe 500 (in 5 gezeigt) zu vertiefen. In einigen Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die 5 und 6 umfassen Bereiche des Bildsensors, die dem Ätzprozess ausgesetzt werden, die oberen Flächen der Farbfilter 120R und 120B und die gemeinsamen Seitenwände a, b, c und d der nicht besetzten Zellen 118 in der Gruppe 500.Referring to 3 the method 300 proceeds to operation 304, where an etch process is used to form the common sidewalls a, b, c, and d of the cells 118 in the group 500 (in 5 shown) to deepen. In some execution sculpt and referring to the 5 and 6 include areas of the image sensor that will be subjected to the etching process, the top surfaces of color filters 120R and 120B, and the common sidewalls a, b, c, and d of unoccupied cells 118 in group 500.

In dem Vorgang 304 werden die Farbfilter 120R und 120B als Maskierungsschichten verwendet, so dass die Seitenwände der darunterliegenden Zellen 118 in der Verbundgitterstruktur 116 nicht vertieft werden. Andererseits wird jede freiliegende Seitenwand einer Zelle 118 (die z. B. nicht von einem Farbfilter besetzt ist) vertieft, die dem Ätzprozess von Vorgang 304 unterzogen wird. Zum Beispiel zeigt 7 die teilweise gefertigte Struktur von 6 nach dem Ätzprozess von Vorgang 304, wobei die gemeinsame Seitenwand d zwischen benachbarten Zellen 118 vertieft wurde. Die vertiefte Höhe H2 der Seitenwand d ist kleiner als ihre ursprüngliche Höhe H1. In einigen Ausführungsformen wird der Ätzprozess von Vorgang 304 zeitlich so gesteuert, dass das Höhenverhältnis H2/H1 weniger als 0,9 beträgt. Wenn zum Beispiel eine freiliegende Seitenwand dem zeitlich festgelegten Ätzprozess von Vorgang 304 unterzogen wird, wird ihre Höhe um mindestens 10 % verringert. Die Verringerung der Höhe um 10 % oder mehr stellt sicher, dass die vertieften Seitenwände unter den Farbfilter versenkt werden, wenn die Zellen 118 gefüllt werden. Wie oben beschrieben und unter Bezugnahme auf 5 können die gemeinsamen Seitenwände a, b und c der Zellen 118 in der Gruppe 500 während des Ätzprozesses von Vorgang 304 auf ähnliche Weise vertieft werden. Zum Beispiel zeigt 8 die vertieften gemeinsamen Seitenwände a, b, c und d.In operation 304, the color filters 120R and 120B are used as masking layers so that the sidewalls of the underlying cells 118 in the composite lattice structure 116 are not recessed. On the other hand, each exposed sidewall of a cell 118 (e.g., not occupied by a color filter) undergoing the etch process of operation 304 is recessed. For example shows 7 the partially fabricated structure of 6 after the etch process of operation 304, wherein the common sidewall d between adjacent cells 118 has been recessed. The recessed height H2 of the side wall d is smaller than its original height H1. In some embodiments, the etch process of operation 304 is timed such that the height ratio H2/H1 is less than 0.9. For example, when an exposed sidewall is subjected to the timed etch process of operation 304, its height is reduced by at least 10%. Reducing the height by 10% or more ensures that the recessed sidewalls will sink under the color filter when the cells 118 are filled. As described above and with reference to 5 The common sidewalls a, b, and c of cells 118 in group 500 may be recessed during the etch process of operation 304 in a similar manner. For example shows 8th the recessed common side walls a, b, c and d.

In einigen Ausführungsformen kann der Ätzprozess von Vorgang 304 freiliegende Abschnitte der Passivierungsschicht 126 teilweise entfernen; Mit Bezug auf 7 umfassen beispielsweise die freiliegenden Abschnitte der Passivierungsschicht 126 die oberen und Seitenflächen der Seitenwand d und die unteren Flächen der Zelle 118. Beispielhaft und nicht einschränkend kann eine neue Abscheidung der Passivierungsschicht 126 in verfügbaren Zellen 118 durchgeführt werden, um etwaige geätzte Abschnitte der Passivierungsschicht 126 vor dem nächsten Vorgang des Verfahrens 300 (z. B. dem Vorgang 306) wiederherzustellen.In some embodiments, the etch process of operation 304 may partially remove exposed portions of the passivation layer 126; Regarding 7 For example, the exposed portions of passivation layer 126 include the top and side surfaces of sidewall d and the bottom surfaces of cell 118. By way of example and not limitation, a new deposition of passivation layer 126 may be performed in available cells 118 to remove any etched portions of passivation layer 126 prior to next operation of method 300 (e.g., operation 306).

Unter Bezugnahme auf 3 fährt das Verfahren 300 mit Vorgang 306 fort, bei dem ein dritter Farbfilter in unbesetzten Zellen 118 der Verbundgitterstruktur 116 angeordnet wird. Wie oben beschrieben, kann der dritte Farbfilter ein grüner Farbfilter sein, da er während des Backens den höchsten Grad an Oberflächenverformung aufweist. In einigen Ausführungsformen kann sich der grüne Farbfilter 120G aufgrund der vertieften gemeinsamen Seitenwände a, b, c und d (in 8 gezeigt) auf mehr als eine nicht besetzte Zelle 118 der Gruppe 500 in der Verbundgitterstruktur 116 ausdehnen, vorausgesetzt seine obere Fläche liegt oberhalb der vertieften Höhe H2. Mit anderen Worten ermöglichen die vertieften Seitenwände a, b, c und d, dass sich der grüne Farbfilter 120G auf alle Zellen der Gruppe 500 ausdehnt und einen einzigen grünen Farbfilter 120G mit einer vergrößerten gemeinsamen Oberfläche bildet. Ferner stellt ein Höhenverhältnis H2/H1 von weniger als 0,9 sicher, dass die vertieften Seitenwände unter den grünen Farbfilter 120G versenkt werden, wie oben beschrieben. Zum Beispiel ist in 9, die eine Draufsicht der Verbundgitterstruktur 116 nach dem Vorgang 306 ist, der Grünfilter 120G in der Verbundgitterstruktur 116 über alle Zellen 118 der Gruppe 500 hinweg angeordnet. Dies bedeutet, dass der Farbfilter 120G eine größere Oberfläche auf der Verbundgitterstruktur 116 einnehmen kann, im Gegensatz zu den roten und blauen Farbfiltern (z. B. 120R und 120B). In 10, die ein Querschnitt von 9 entlang der Linie C-D ist, befindet sich die obere Fläche 900 des grünen Farbfilters 120G gemäß einigen Ausführungsformen unterhalb der Höhe H1 und oberhalb der Höhe H2.With reference to 3 the method 300 proceeds to operation 306 where a third color filter is placed in unoccupied cells 118 of the composite lattice structure 116 . As described above, the third color filter can be a green color filter because it has the highest degree of surface deformation during baking. In some embodiments, due to the recessed common sidewalls a, b, c, and d (in 8th shown) to more than one unoccupied cell 118 of group 500 in composite lattice structure 116 provided its top surface is above recessed height H2. In other words, the recessed sidewalls a, b, c, and d allow the green color filter 120G to extend to all cells of the array 500, forming a single green color filter 120G with an increased common surface area. Furthermore, a height ratio H2/H1 of less than 0.9 ensures that the recessed side walls are buried under the green color filter 120G as described above. For example is in 9 12, which is a top view of the composite grid structure 116 after operation 306, the green filter 120G in the composite grid structure 116 is placed across all of the cells 118 of the group 500. FIG. This means that the color filter 120G can occupy more surface area on the composite grating structure 116 than the red and blue color filters (e.g., 120R and 120B). In 10 which is a cross section of 9 is along line CD, the top surface 900 of green color filter 120G is below height H1 and above height H2, according to some embodiments.

In einigen Ausführungsformen wird ein Backen durchgeführt, um die Farbfilter auszuhärten. Ein nachfolgender Ätzprozess vertieft die oberen Flächen der Farbfilter (z. B. 120R, 120G und 120B), so dass die Passivierungsschicht 126 der Zellen mit roten und blauen Farbfiltern über den Bereichen der dielektrischen Schicht 124 freigelegt wird, wie in 11 gezeigt. Gemäß 11 befindet sich die obere Fläche des grünen Farbfilters 120G unterhalb der oberen Flächen der roten und der blauen Farbfilter 120R und 120B. 12 ist eine Draufsicht der Verbundgitterstruktur 116 nach dem vorgenannten Ätzprozess.In some embodiments, baking is performed to harden the color filters. A subsequent etch process deepens the top surfaces of the color filters (e.g., 120R, 120G, and 120B), exposing the passivation layer 126 of the cells with red and blue color filters over the regions of the dielectric layer 124, as shown in FIG 11 shown. According to 11 the top surface of the green color filter 120G is below the top surfaces of the red and blue color filters 120R and 120B. 12 12 is a top view of the composite lattice structure 116 after the aforementioned etch process.

In einigen Ausführungsformen ist das Verfahren 300 nicht auf grüne Farbfilter beschränkt. Beispielsweise können Seitenwände einer beliebigen Anzahl von Zellen (z. B. einer geraden Anzahl von Zellen) jedes beliebigen Abschnitts der Verbundgitterstruktur vertieft werden, um je nach Bildsensorentwurf und -eigenschaften und Schrumpfungsbetrag der Oberfläche des Farbfilters nach dem Backprozess einen größeren Oberflächenbereich für jeden Farbfilter bereitzustellen.In some embodiments, method 300 is not limited to green color filters. For example, sidewalls of any number of cells (e.g., an even number of cells) of any portion of the composite lattice structure may be recessed to provide more surface area for each color filter depending on the image sensor design and characteristics and amount of shrinkage of the color filter surface after the baking process .

Verschiedene Ausführungsformen gemäß dieser Offenbarung sehen ein Verfahren vor, um die Oberflächenverformung eines Farbfilters nach einem Backprozess zu verringern. Die Oberflächenverformung kann verringert werden, indem die Seitenwände ausgewählter Abschnitte einer Verbundgitterstruktur vertieft werden, so dass ein Farbfilter, der diese Abschnitte besetzt, sich in Zellen mit vertieften Seitenwänden ausdehnen kann und seine Oberfläche vergrößern kann. Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht auf einen einzigen Farbfilter oder einen bestimmten Bereich der Verbundgitterstruktur beschränkt. Die Vertiefung wird in ausgewählten Bereichen der Verbundgitterstruktur unter Verwendung von Photolithographie- und Ätzvorgängen durchgeführt. Zum Beispiel können die Photolithographie- und Ätzvorgänge Abschnitte der Verbundgitterstruktur isolieren und gemeinsame Seitenwände benachbarter Zellen in dem ausgewählten Bereich der Verbundgitterstruktur ätzen.Various embodiments according to this disclosure provide a method to reduce surface deformation of a color filter after a baking process. Surface warping can be reduced by recessing the sidewalls of selected portions of a composite lattice structure so that a color filter occupying these portions can expand into cells with recessed sidewalls and have its surface che can increase. The proposed method is not limited to a single color filter or a specific area of the composite grating structure. The recessing is performed in selected areas of the composite lattice structure using photolithographic and etching processes. For example, the photolithography and etching operations can isolate portions of the composite grid structure and etch common sidewalls of adjacent cells in the selected area of the composite grid structure.

In einigen Ausführungsformen umfasst eine Bildsensorvorrichtung eine Gitterstruktur, die 7so konfiguriert ist, dass sie einen oder mehrere Farbfilter über einer Halbleiterschicht empfängt, wobei die Gitterstruktur eine erste Zelle mit einer ersten Seitenwand und einer gemeinsamen Seitenwand und eine zweite Zelle mit einer zweiten Seitenwand und der gemeinsamen Seitenwand umfasst, wobei die gemeinsame Seitenwand kürzer als die erste und zweite Seitenwand ist. Die Bildsensorvorrichtung umfasst ferner einen Farbfilter, der in der ersten und der zweiten Zelle angeordnet ist, wobei sich eine obere Fläche des Farbfilters oberhalb der gemeinsamen Seitenwand und unterhalb der ersten und der zweiten Seitenwand befindet.In some embodiments, an image sensor device includes a lattice structure configured to receive one or more color filters over a semiconductor layer, the lattice structure comprising a first cell having a first sidewall and a common sidewall and a second cell having a second sidewall and the common Includes sidewall, wherein the common sidewall is shorter than the first and second sidewalls. The image sensor device further includes a color filter disposed in the first and second cells, a top surface of the color filter being above the common sidewall and below the first and second sidewalls.

In einigen Ausführungsformen umfasst ein Bildsensorsystem: eine Halbleiterschicht mit einem oder mehreren Strahlungserfassungsbereichen, die über einer Verbindungsschicht ausgebildet sind und so konfiguriert sind, dass sie Licht in elektrische Ladung umwandeln; und eine Gitterstruktur, die über der Halbleiterschicht ausgebildet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen oder mehrere Farbfilter empfängt, wobei die Gitterstruktur eine erste Zelle mit einer ersten Seitenwand und einer gemeinsamen Seitenwand und eine zweite Zelle mit einer zweiten Seitenwand und der gemeinsamen Seitenwand umfasst, wobei die gemeinsame Seitenwand kürzer als die erste und die zweite Seitenwand ist. Das Bildsensorsystem umfasst ferner einen Farbfilter, der in der ersten und der zweiten Zelle angeordnet ist, wobei sich eine obere Fläche des Farbfilters oberhalb der gemeinsamen Seitenwand und unterhalb der ersten und der zweiten Seitenwand befindet; und eine Mikrolinse über sowohl der ersten wie der zweiten Zelle.In some embodiments, an image sensor system includes: a semiconductor layer having one or more radiation-sensing regions formed over an interconnect layer and configured to convert light into electrical charge; and a grating structure formed over the semiconductor layer and configured to receive one or more color filters, the grating structure comprising a first cell having a first sidewall and a common sidewall and a second cell having a second sidewall and the common sidewall , wherein the common sidewall is shorter than the first and second sidewalls. The image sensor system further includes a color filter disposed in the first and second cells, a top surface of the color filter being above the common sidewall and below the first and second sidewalls; and a microlens over both the first and second cells.

In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren: Ausbilden einer Gitterstruktur über einer Halbleiterschicht einer Bildsensorvorrichtung, wobei die Gitterstruktur einen ersten Bereich mit einer oder mehreren Zellen mit einer gemeinsamen Seitenwand umfasst; Anordnen eines oder mehrerer Farbfilter in einem zweiten Bereich der Gitterstruktur; Vertiefen der gemeinsamen Seitenwand in dem ersten Bereich der Gitterstruktur, um eine Gruppe von Zellen mit der vertieften gemeinsamen Seitenwand auszubilden; und Anordnen eines weiteren Farbfilters in der Gruppe von Zellen.In some embodiments, a method includes: forming a lattice structure over a semiconductor layer of an image sensor device, the lattice structure comprising a first region having one or more cells with a common sidewall; arranging one or more color filters in a second area of the grid structure; recessing the common sidewall in the first region of the lattice structure to form a group of cells with the recessed common sidewall; and arranging another color filter in the group of cells.

Claims (20)

Bildsensorvorrichtung (100), umfassend: eine Gitterstruktur (116) über einer Halbleiterschicht (102), die derart eingerichtet ist, dass sie einen oder mehrerer Farbfilter (120) empfängt, wobei die Gitterstruktur (116) umfasst: eine erste Zelle mit einer ersten Seitenwand und einer gemeinsamen Seitenwand; und eine zweite Zelle mit einer zweiten Seitenwand und der gemeinsamen Seitenwand, die kürzer als die erste und die zweite Seitenwand ist; und einen Farbfilter (120), der in der ersten und der zweiten Zelle angeordnet ist, wobei sich eine obere Fläche des Farbfilters (120) oberhalb der gemeinsamen Seitenwand und unterhalb der ersten und der zweiten Seitenwand befindet.An image sensor device (100) comprising: a grating structure (116) over a semiconductor layer (102) configured to receive one or more color filters (120), the grating structure (116) comprising: a first cell having a first sidewall and a common sidewall; and a second cell having a second sidewall and the common sidewall being shorter than the first and second sidewalls; and a color filter (120) disposed in the first and second cells, an upper surface of the color filter (120) being above the common sidewall and below the first and second sidewalls. Bildsensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht (102) einen oder mehrere Erfassungsbereiche umfasst, die derart eingerichtet sind, dass sie von der Gitterstruktur (116) in die Halbleiterschicht (102) eintretende Strahlung erfassen.Image sensor device (100). claim 1 , wherein the semiconductor layer (102) comprises one or more detection regions which are set up in such a way that they detect radiation entering the semiconductor layer (102) from the grating structure (116). Bildsensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gemeinsame Seitenwand um mindestens 10 % kürzer als die erste und die zweite Seitenwand ist.Image sensor device (100). claim 1 or 2 , wherein the common sidewall is at least 10% shorter than the first and second sidewalls. Bildsensorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein transparentes Material über der Gitterstruktur (116), wobei das transparente Material eine Mikrolinse (130) über der ersten und der zweiten Zelle bildet.Image sensor device (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: a transparent material over the lattice structure (116), the transparent material forming a microlens (130) over the first and second cells. Bildsensorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Farbfilter (120) einen grünen Farbfilter umfasst.An image sensor device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the color filter (120) comprises a green color filter. Bildsensorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der ersten Seitenwand, der gemeinsamen Seitenwand und der zweiten Seitenwand eine untere Schicht (122) und eine obere dielektrische Schicht umfasst, wobei die gemeinsame Seitenwand um mindestens 10 % kürzer als die erste und zweite Seitenwand ist.An image sensor device (100) according to any one of the preceding claims, wherein each of the first sidewall, the common sidewall and the second sidewall comprises a bottom layer (122) and a top dielectric layer, the common sidewall being at least 10% shorter than the first and second side wall is. Bildsensorvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen weiteren Farbfilter in einer dritten Zelle, wobei sich der weitere Farbfilter von dem Farbfilter (120) in der ersten und der zweiten Zelle unterscheidet und wobei eine obere Fläche des weiteren Farbfilters kleiner als die obere Fläche des Farbfilters (120) ist, der in der ersten und der zweiten Zelle angeordnet ist.An image sensor device (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: a further color filter in a third cell, wherein the further color filter differs from the color filter (120) in the first and second cells and wherein a top surface of the further color filter is less than the upper surface of the color filter (120) which is arranged in the first and the second cell. Bildsensorsystem mit einer Bildsensorvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend: eine Halbleiterschicht (102) mit einem oder mehreren Strahlungserfassungsbereichen (104), die über einer Verbindungsschicht (132) ausgebildet sind und derart eingerichtet sind, dass sie Licht in elektrische Ladung umwandeln; die Gitterstruktur (116), die über der Halbleiterschicht (102) ausgebildet ist; und eine Mikrolinse (130) über sowohl der ersten als auch der zweiten Zelle.Image sensor system with an image sensor device (100) according to any one of the preceding claims, comprising: a semiconductor layer (102) having one or more radiation-sensing regions (104) formed over an interconnection layer (132) and arranged to convert light into electrical charge; the lattice structure (116) formed over the semiconductor layer (102); and a microlens (130) over both the first and second cells. Bildsensorsystem nach Anspruch 8, wobei eine Höhe der gemeinsamen Seitenwand weniger als 90 % einer Höhe der ersten und der zweiten Seitenwand beträgt.image sensor system claim 8 , wherein a height of the common side wall is less than 90% of a height of the first and second side walls. Bildsensorsystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verbindungsschicht (132) eine Back-End-of-Line-Schicht, eine Middle-of-Line-Schicht, eine Front-End-of-Line-Schicht oder eine Kombination davon umfasst.image sensor system claim 8 or 9 wherein the link layer (132) comprises a back-end-of-line layer, a middle-of-line layer, a front-end-of-line layer, or a combination thereof. Bildsensorsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei sowohl die erste wie die zweite Zelle mit einem jeweiligen des einen oder der mehreren Strahlungserfassungsbereiche (104) der Halbleiterschicht (102) ausgerichtet ist.Image sensor system according to one of Claims 8 until 10 wherein each of the first and second cells is aligned with a respective one of the one or more radiation-sensing regions (104) of the semiconductor layer (102). Bildsensorsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Gitterstruktur (116) derart eingerichtet ist, dass sie das Licht zu dem einen oder den mehreren Strahlungserfassungsbereichen (104) der Halbleiterschicht (102) leitet.Image sensor system according to one of Claims 8 until 11 , wherein the grating structure (116) is set up in such a way that it guides the light to the one or more radiation detection regions (104) of the semiconductor layer (102). Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Gitterstruktur (116) über einer Halbleiterschicht (102) einer Bildsensorvorrichtung (100), wobei die Gitterstruktur (116) einen ersten Bereich mit einer oder mehreren Zellen (118) mit einer gemeinsamen Seitenwand umfasst; Anordnen eines oder mehrerer Farbfilter (120) in einem zweiten Bereich der Gitterstruktur (116); Vertiefen der gemeinsamen Seitenwand in dem ersten Bereich der Gitterstruktur (116), so dass eine Gruppe (500) von Zellen (118) mit der vertieften gemeinsamen Seitenwand gebildet wird; und Anordnen eines weiteren Farbfilters in der Gruppe (500) von Zellen (118).Method comprising: forming a lattice structure (116) over a semiconductor layer (102) of an image sensor device (100), the lattice structure (116) comprising a first region having one or more cells (118) having a common sidewall; arranging one or more color filters (120) in a second area of the grid structure (116); recessing the common sidewall in the first region of the lattice structure (116) to form an array (500) of cells (118) with the recessed common sidewall; and placing another color filter in the group (500) of cells (118). Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Vertiefen der gemeinsamen Seitenwand einen Trockenätzprozess umfasst, der die gemeinsame Seitenwand um mindestens 10 % vertieft.procedure after Claim 13 , wherein recessing the common sidewall comprises a dry etch process that recesses the common sidewall by at least 10%. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Vertiefen der gemeinsamen Seitenwand eine Höhe der gemeinsamen Seitenwand um mindestens 10 % verringert.procedure after Claim 13 or 14 wherein deepening the common sidewall reduces a height of the common sidewall by at least 10%. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Anordnen des einen oder der mehreren Farbfilter (120) ein Maskieren des ersten Bereichs der Gitterstruktur (116) umfasst.Procedure according to one of Claims 13 until 15 , wherein arranging the one or more color filters (120) comprises masking the first region of the grating structure (116). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der weitere Farbfilter (120) einen grünen Farbfilter (120G) umfasst.Procedure according to one of Claims 13 until 16 , wherein the further color filter (120) comprises a green color filter (120G). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der eine oder die mehreren Farbfilter (120) einen roten Farbfilter (120R) oder einen blauen Farbfilter (120B) umfassen.Procedure according to one of Claims 13 until 17 , wherein the one or more color filters (120) comprises a red color filter (120R) or a blue color filter (120B). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Gitterstruktur (116) eine obere Passivierungsschicht aufweist, die beim Vertiefen der gemeinsamen Seitenwand in dem ersten Bereich teilweise geätzt wird.Procedure according to one of Claims 13 until 18 , wherein the grid structure (116) has an upper passivation layer which is partially etched in the first region when the common sidewall is recessed. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, das ferner ein Durchführen eines Backens zum Härten des weiteren Farbfilters umfasst.Procedure according to one of Claims 13 until 19 , further comprising performing baking to harden the further color filter.
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