TW201336061A - 影像感測器 - Google Patents
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Abstract
影像感測器於基板的第一表面上具有第一絕緣介層結構，且第一絕緣介層結構具有多層結構。第一佈線結構位於第一絕緣介層結構。介層接觸插塞由基板之第二表面延伸且穿過基板，以電性連接至第一佈線結構。彩色濾光片以及微透鏡堆疊在基板的第一區域的第二表面上。第二絕緣介層結構位於基板的第二區域的第二表面上。第二佈線結構位於第二絕緣介層結構，以電性連接至介層接觸插塞。墊圖案電性連接至第二佈線結構，且具有供施加外部電子訊號的上表面。光二極體位於第一區域且介於第一佈線結構以及第二佈線結構之間。
Description
本申請案主張於2012年2月29日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第2012-20926號的優先權，該專利申請案的之全部揭露內容以引用的方式併入本文中。
示例性實施例是有關於影像感測器，且特別是有關於具有背側照明結構的影像感測器。
影像感測器可將入射光轉換成電子訊號。影像感測器可劃分為電荷耦合裝置(CCD)影像感測器以及互補金屬氧化半導體(CMOS)影像感測器。近來，為了改善影像感測器的單位畫素的光效率以及光敏度，使用讓光經由半導體基板的背側入射且轉換成電子訊號的具有背側照明結構的影像感測器已成主流。
示例性實施例是有關於影像感測器，且特別是有關於具有背側照明結構的影像感測器。
示例性實施例提供影像感測器具有一簡化佈線結構。
根據示例性實施例，一種影像感測器包括：位於第一基板的第一表面上且具有多層結構的第一絕緣介層結構；位於第一絕緣介層結構內的第一佈線結構；由相對於第一表面的第一基板的第二表面延伸且穿過第一基板以電性連接至第一佈線結構的介層接觸插塞；堆疊在第一基板的第
一區域的第二表面上的多個彩色濾光片以及多個微透鏡；位於第一基板的第二區域的所述第二表面的第二絕緣介層結構；位於第二絕緣介層結構以電性連接至介層接觸插塞的第二佈線結構；電性連接至第二佈線結構的墊圖案，且墊圖案具有供施加外部電子訊號的上表面；以及位於第一基板的第一區域中的第一佈線結構以及第二佈線結構之間並對應每一微透鏡的多個光二極體。
在示例性實施例中，影像感測器更包括第二基板，第二基板黏附於第一絕緣介層結構，以支撐第一絕緣介層結構。
在示例性實施例中，墊圖案的上表面具有相同於或較高於第二佈線結構的最頂面的高度。
在示例性實施例中，墊圖案接觸第二佈線結構的一部分。
在示例性實施例中，墊圖案接觸所述介層接觸插塞的一部分。
在示例性實施例中，第二佈線結構包括多個單層金屬佈線或多個多層金屬佈線，且每一單層金屬佈線或多層金屬佈線具有接觸插塞以及佈線線路。
在示例性實施例中，影像感測器更包括設置在第一基板的第一表面上的多個電晶體，其中電晶體電性連接至第一佈線線構，且構成多個第一周邊電路以及多個影像畫素。
在示例性實施例中，影像感測器更包括多個輔助電晶體，輔助電晶體位於第一基板的第二區域的第二表面，其
中輔助電晶體電性連接至第二佈線結構，且組成多個第二周邊電路。
在示例性實施例中，第一佈線結構覆蓋整個第一基板的第一表面，且具有多層結構。
根據示例性實施例，影像感測器包括：位於第一基板的第一表面的第一佈線結構；由相對於第一表面的第一基板的第二表面延伸且穿過第一基板以電性連接至第一佈線結構的介層接觸插塞；堆疊在第一基板的第一區域的第二表面上的多個彩色濾光片以及多個微透鏡；位於第一基板的第二區域的第二表面以電性連接至介層接觸插塞的第二佈線結構；電性連接至第二佈線結構的墊圖案，且墊圖案具有供施加外部電子訊號的上表面；以及位於第一基板的第一區域且介於第一佈線結構以及第二佈線結構之間的多個光二極體。
在示例性實施例中，第一佈線結構被第一絕緣介層結構覆蓋，且第二佈線結構被第二絕緣介層結構覆蓋。
在示例性實施例中，第二佈線結構包括多個多層金屬佈線，且每一多層金屬佈線具有接觸插塞以及佈線線路，而墊圖案接觸至少部份的第二佈線結構。
在示例性實施例中，第二佈線結構包括多個單層金屬佈線，單層金屬佈線具有佈線線路，且單層金屬佈線與墊圖案佈置於同平面。
在示例性實施例中，至少單層金屬佈線的一部分接觸介層接觸插塞。
在示例性實施例中，影像感測器更包括多個電晶體，每一電晶體位於第一基板的第一表面或第二表面。
根據示例性實施例，一種影像感測器包括：位於基板的第一表面的第一佈線結構；由基板延伸且電性連接至第一佈線結構的介層接觸插塞；堆疊在基板的主動畫素區域的第二表面上的多個彩色濾光片以及多個微透鏡，其中第二表面相對於第一表面；位於第二表面上且電性連接至介層接觸插塞的第二佈線結構；第二佈線結構位於基板上的主動畫素區域以外的區域；電性連接至第二佈線結構的墊圖案，且墊圖案具有供施加外部電子訊號的上表面；以及位於主動畫素區域且介於第一佈線結構以及第二佈線結構之間的多個光二極體。
影像感測器更包括多個介層接觸插塞，每一介層接觸插塞接觸墊圖案或第二佈線結構之其一。
影像感測器更包括至少一電晶體，電晶體位於基板上的主動畫素區域以外的區域，其中此至少一電晶體電性連接至第二佈線結構。
影像感測器更包括多個絕緣介層，絕緣介層堆疊在基板上的主動畫素區域以外的區域的第二表面，其中第二佈線結構包括多個佈線線路，每一佈線線路位於絕緣介層之其一中。
影像感測器更包括至少一電晶體，電晶體位於基板上的主動畫素區域以外的區域的第二表面，其中此至少一電晶體電性連接至第二佈線結構，且至少一電晶體以及介層
接觸插塞被選自多個絕緣介層的第一絕緣介層所覆蓋。
根據示例性實施例，一種影像感測器包括佈線結構，佈線結構分別提供於第一表面例如為前側以及第二表面例如為後側。意即，佈線結構被提供在入射面上也被提供於相對面上。據此，佈線中的佈線結構被簡化，可避免形成佈線結構時會產生損壞。
示例性實施例結合所伴隨的圖式詳細地描述將更清楚地被理解，圖1至圖10表示出本說明書中所述的非限定的示例性實施例。
下面將參照所附圖式更詳細地描述各示例性實施例。然而，各示例性實施例可體現為許多不同的形態，而不應理解為侷限於本說明書所列舉的實施例。確切地說，提供這些實施例是為了使揭露的內容更透徹更完整，且將各實施例的概念充分傳達給本領域中具備通常技能者。在圖式中，為了清楚起見，層與區域的尺寸以及相對尺寸被放大。
將要理解的是，當提到一元件或層在另一元件“上”、“連接於”或“耦接至”另一元件時，此元件可直接在另一元件上、連接或耦接至另一元件或可存在著介入元件。相對而言，當提到一元件“直接”在另一元件“上”、“直接連接於”或“直接耦接至另一元件或層時，則不存在介入元件或層。在整篇中，相同或相似的元件符號代表相同或
相似的元件。在此所用的名稱“及/或”包括一個或多個相關列舉項的任意及全部組合。
將要理解的是，雖然可使用名稱“第一”、“第二”、“第三”等描述各種元件、構件、區域、層及/或區段，但是這些元件、構件、區域、層及/或區段不應被這些名稱限制。這些名稱僅僅是用來區別一個元件、構件、區域、層或區段與其他區域、層或區段。因此，在不脫離示例性實施例之教示的前提下，下文所提及的第一元件、構件、區域、層或區段也可稱為第二元件、構件、區域、層或區段。
可使用例如“上面”、“上方”、“在下”、“下面”、“下方”等與空間有關的名稱來容易描述一個元件或特徵相對於另一元件或特徵的關係，如圖所示。應理解的是，與空間有關的名稱除了具有圖式所示之方位外，在裝置的使用和運作中也意圖包括其他不同的方位。舉例來說，若將圖中的裝置翻轉過來，那麼原本位於其他元件或特徵“下面”或“在下”的元件就會變成位於其他元件或特徵的“上面”。因此，這個作為實例性的名稱“上面”可包含上面和下面這兩種方位。此裝置也可採用其他定位(旋轉90度或其他方位)，且在此所用的與空間有關的字眼應做對應的理解。
在此所用的術語僅僅用來描述特定實施例，而非意圖限定示例性實施例。在此所用的單數形式“一”、“一種”及“所述”意圖也包括複數形式，除非文中另行明確規定。更需理解的是，當本說明書中使用名稱“包括”及/或“包含”時，表明存在著所述特徵、整體、步驟、操作、元件及/
或構件，但並不排除存在或增加一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、構件及/或其群組。
描述實例實施例在此提及的橫切面圖是概略式的實例實施例的繪示(及中間的結構)。例如由於製造技術或者容忍值而造成繪示的形狀上偏差是被預期的。所以，示例性實施例不應該被認為是要對於特殊說明區域的形狀限制，而是去包括，例如因製造而形成形狀的偏差。舉例來說，例如繪示為矩形的植入區域，典型的會在邊緣上有圓形或彎曲且/或埋置濃度梯度的特徵而非從植入區域到非植入區域的二元性變化。同樣的，藉植入而形成的埋置區域可能造成介於埋置區域和表面之間的區域有一些植入的情形，在穿過此區域時植入會發生。因此，在圖中繪示的區域本質上是概略的而且它們的形狀並不是要解釋成實際元件區域的樣子且也不是要限制示例性實施例的範圍。
除非有其他的定義，在此所用的全部名稱(包括技術上的和科學的名稱)都與示例性實例所屬之技藝領域中具備通常技能者普遍理解的含義相同。更進一步理解的是，例如普通的字典裡定義的那些名稱應按照相關技藝中這些術語的含義來解釋，而不應解釋得理想化或過於正式，除非有此明確規定。
示例性實施例是有關於影像感測器，特別是有關於具有背側照明結構的影像感測器。
圖1為繪示互補金屬氧化半導體(CMOS)影像感測器(CIS)的電路圖。
請參考圖1，每一單元畫素50可被提供於主動畫素區域。
單元畫素50可包括光二極體(PD)62、傳送電晶體52、重設電晶體54、驅動電晶體56以及選擇電晶體58。設置光二極體(PD)62以偵測光線。設置傳送電晶體52以傳送聚焦於光二極體的光子進入漂浮擴散區域(FD)60。設置重設電晶體54以重設漂浮擴散區域(FD)60。設置驅動電晶體56以產生相應被傳送進入漂浮擴散區域(FD)60的光子的電子訊號。設置選擇電晶體58以自單元畫素50傳送電子訊號至外界。
傳送電晶體52可藉由傳送控制訊號(Tx)控制。重設電晶體54可藉由重設控制訊號(Rx)控制。選擇電晶體58可藉由選擇控制訊號(SEL)控制。互補金屬氧化半導體影像感測器可具有背側照明結構。
在具有背側照明結構的互補金屬氧化半導體影像感測器之中，佈線不可形成於主動畫素區域的入射面上。據此，具有背側照明結構的互補金屬氧化半導體影像感測器可透過全部(或整體)主動畫素區域接收光線，從而具有出色的光效率。
圖2為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器的剖視圖。
請參考圖2，具有背側照明結構的影像感測器可包括位於第一基板100a的光二極體104。彩色濾光片154、微透鏡156、第二絕緣介層結構以及第二佈線結構可被提供
於例如為第一基板100a的背側的第二表面101b上。電晶體106可被提供於第一基板100a的第一表面101a上。第一絕緣介層結構以及第一佈線結構可被提供於第一基板100a的第一表面101a上。介層接觸插塞134可被提供用以穿過(或貫穿)第一基板100a以電性連接至第一佈線結構以及第二佈線結構。墊圖案148可被提供用以電性連接至第二佈線結構。外部電子訊號可施加於墊圖案148之外露的上表面。
第一基板100a可包括半導體基板。在示例性實施例中，矽基絕緣體基板(SOI substarte)並非第一基板100a所必需。單晶矽基板(single-crystalline silicon substrate)可用於第一基板100a。介層接觸插塞134可穿過第一基板100a。據此，第一基板100a可具有相對小的厚度。舉例而言，第一基板100a可具有數微米至10微米的厚度。
第一基板100a可具有例如為前側的第一表面101a，以及相對於第一表面101a且例如為後側的第二表面101b。光線可照射至第二表面101b上。第一基板100a可具有第一區域以及第二區域。舉例而言，第一區域可被提供作為主動畫素區域，且第二區域可被提供作為周邊區域。
光二極體104可被提供於第一基板100a。相較於第一基板100a的第一表面101a，光二極體104比較靠近第一基板100a的第二表面101b，或者可以相反。每一光二極體104構成每一單元畫素50。如圖所繪示，光二極體104可被提供介於第一佈線結構以第二佈線結構之間。
彩色濾光片154以及微透鏡156可被提供於第一基板100a的第一區域的第二表面101b上。彩色濾光片154以及微透鏡156可被提供對應於光二極體104。光線可通過彩色濾光片154以及微透鏡156而入射到光二極體104。
抗反射層130可被提供於第一基板100a的彩色濾光片154以及第二表面101b之間。抗反射層130可具有大約500埃至1500埃的厚度。元件(例如佈線結構或電晶體)可不被提供於第一基板100a的彩色濾光片154以及第二表面101b之間。據此，可減少光線於微透鏡156與光二極體104之間移動的距離，以防止起因於佈線結構或電晶體的漫反射或光阻塞，從而改善光效率以及光敏度。
傳送電晶體、重設電晶體、轉換電晶體以及選擇電晶體包括於單元畫素50內，可被提供於第一基板100a的第一區域的第一表面101a上。周邊電路之電晶體可被提供於第一基板100a的第二區域的第一表面上101a上。
第一絕緣介層結構可被提供用以覆蓋第一基板100a的第一表面101a。第一佈線結構可被提供用於第一絕緣介層結構內。如圖所繪示，光二極體104可被提供於第一絕緣介層結構以及第一佈線結構上。
第一絕緣介層結構可包括多層絕緣介層。舉例而言，第一絕緣介層可包括第一至第四絕緣介層108、114、120、126。第一至第四絕緣介層108、114、120、126可包括矽氧化物。
第一佈線結構可包括多層接觸插塞以及佈線線路。接
觸插塞以及佈線線路可包括金屬。如圖所繪示，第一佈線結構可包括三層接觸插塞以及佈線線路。
第一佈線結構可被提供於第一基板100a的第一表面101a上，而相對於光線照射的入射面。第一絕緣介層結構不影響光效率與光敏度。因此，第一絕緣介層結構可無需考慮光二極體104的位置而佈置。此外，第一絕緣介層結構可被佈置於全部(或整體)第一基板100a的第一表面101a上。
第二基板128可被黏附於第一絕緣介層結構，用以支撐第一絕緣介層結構。
介層接觸插塞134可由第一基板100a的第二表面101b延伸以穿過(或貫穿)第一基板100a，而連接第一佈線結構。介層接觸插塞134可與第一佈線結構的部分接觸，以電性連接至第一佈線結構。介層接觸插塞134可包括金屬。介層接觸插塞134可穿過第一基板100a的第二區域。
第二絕緣介層結構可被提供用以覆蓋第一基板100a的第二區域的第二表面101b。第二佈線結構可被提供於第二絕緣介層結構內，以電性連接至介層接觸插塞134。
第二絕緣介層結構可包括多層絕緣介層圖案。舉例而言，第二絕緣介層可包括第五至第七絕緣介層圖案138a、144a、152a。第五至第七絕緣介層圖案138a、144a、152a可包括矽氧化物。
第二佈線結構可包括多層接觸插塞以及佈線線路。接
觸插塞以及佈線線路可包括金屬。如圖所繪示，第二佈線結構可包括雙層接觸插塞以及佈線線路。
如上所述，第二絕緣介層結構以及第二佈線結構可被提供於第一基板100a的第二區域內。據此，第二絕緣介層結構以及第二佈線結構不影響被提供於第一基板100a的第一區域的單元畫素50的光效率以及光敏度。
第二佈線結構可電性連接至第一佈線結構。據此，當相較於不包括第二佈線結構的結構時，第一佈線結構的金屬佈線的堆疊數量可被減少。因為第一佈線結構以及第二佈線結構分別被提供於第一表面101a以及第二表面101b上，第一佈線的佈線結構可以被簡化，且可以避免當第一佈線結構形成時所產生的損壞。
墊圖案148可電性連接至第二佈線結構。墊圖案148可具有如第二佈線結構的最頂面的相同高度。換言之，墊圖案148可具有高於第二佈線結構的最頂面的較高高度。
墊圖案148可與第二佈線結構的部分接觸，以電性連接至第二佈線結構。然而，墊圖案148可不與介層接觸插塞134接觸。墊圖案148可包括金屬材質。
外部電子訊號可施加至視為終端電極使用的墊圖案148。墊圖案148的上表面無需覆蓋第二絕緣介層。
如上所述，根據示例性實施例，影像感測器可包括佈線結構，佈線結構分別提供於第一基板100a的第一表面101a、第二表面101b以及光二極體104上，且介於佈線結構之間，從而簡化影像感測器的佈線結構。
圖3A至圖3H為繪示圖2中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
請參考圖3A，具有半導體材質的第一初步基板100可被提供，且包括第一區域以及第二區域。舉例而言，第一區域可被提供作為主動畫素區域，以及第二區域可被提供作為周邊電路形成的周邊區域。第一初步基板100可具有例如為前側的第一表面101a，以及例如為背側且相對於第一表面101a的第二表面101b。佈線製程可於第一初步基板100的第一表面101a上製作。
隔離層圖案102可形成於第一初步基板100的第一表面101a內，以定義主動區域以及隔離區域。舉例而言，淺溝槽絕緣製程可被執行用以於第一初步基板100內形成溝槽，並將隔離材料填滿溝槽，以形成隔離層圖案102。
光二極體104可形成於第一初步基板100的第一表面101a下。利用多個離子植入遮罩而執行部分離子植入製程，用以形成光二極體104。舉例而言，N型雜質區域以及P型雜質區域可被依序植入鄰近第一初步基板100的第一表面，以形成具有P-N接面的第一光二極體，P型雜質區域以及N型雜質區域可被依序植入，以形成具有N-P接面的第二光二極體
請參考圖3B，閘極絕緣層以及閘極導電層可形成於第一初步基板100的第一表面，且構成圖案以形成閘極電極。雜質區域形成在閘極電極的兩側，用以形成電晶體106。電晶體106形成於第一初步基板100的第一表面，可
包括傳動電晶體、重設電晶體、轉換電晶體、選擇電晶體等等。形成於第一初步基板100的第二區域內的電晶體106可被提供用以形成周邊電路。
於前述示例性實施例中，在光二極體104形成之後，電晶體106可形成於基板內。然而，不在此限制光二極體104以及電晶體106形成的順序。執行上述製程以形成構成影像感測器的電路所必須的電晶體。
請參考圖3C，形成第一絕緣介層108以覆蓋電晶體106。形成穿過第一絕緣介層108的第一接觸孔，且進而於第一接觸孔中填滿導電材料而形成第一接觸插塞110。導電材料可包括金屬或金屬合金，例如是銅、鉑、鎢、鋁。這些導電材料可單獨或組合使用。甚而，形成障壁金屬層以避免金屬材料的擴散。
形成第一佈線線路112以與第一插塞110接觸。第一佈線線路112可以是利用金屬或金屬合金而形成。第一佈線線路112可以是藉由導電層沉積以及圖案化製程而形成。換言之，在模圖案形成之後，模圖案的開口可被填滿導電材料，用以形成第一佈線線路112。
接著，形成第二絕緣介層114，進而第二接觸插塞116穿過第二絕緣介層114而形成第二佈線線路118。第二接觸插塞116以及第二佈線線路118可藉由形成第一接觸孔110以及第一佈線線路112的相同製程而形成。
如圖繪示，形成第三絕緣介層120，進而第三接觸插塞122穿過第三絕緣介層120，且形成第三佈線線路124。
接著，形成第四絕緣介層126以覆蓋第三接觸插塞122以及第三佈線線路124。對最頂的第四絕緣介層126執行平坦化製程以具有平坦的上表面。
執行上述製程用以形成包括多層絕緣介層的第一絕緣介層結構。包括多層佈線層的第一佈線結構可以被形成在第一絕緣介層結構內。
在此不限制佈線線路以及接觸插塞的多層的數量以及結構，但因應例如電路設計而可以具有各種數量以及結構。執行上述製程以形成構成影像感測器的線路的必要佈線。
請參考圖3D，第二基板128黏附於第一絕緣介層結構，用以支撐第一絕緣介層結構。
接著，研磨第一初步基板100的第二表面，從而降低第一初步基板100的厚度，而形成具有數微米厚度的第一基板100a。
以下步驟將被執行於例如為第一基板100a的背側的第二表面101b上。
請參考圖3E，抗反射層130以及蝕刻緩衝層132可被形成於第一基板100a的第二表面101b上。利用具有穿透性的氧化物形成抗反射層130以及蝕刻緩衝層132。利用具有不同蝕刻選擇性的氧化物形成相互關聯的抗反射層130以及蝕刻緩衝層132。抗反射層130以及蝕刻緩衝層132分別的厚度大約為1500埃。
用以形成穿孔的蝕刻遮蔽圖案(未繪示)可被形成於
第一基板100a的第二區域的蝕刻緩衝層132上。利用蝕刻遮蔽圖案可部分地蝕刻蝕刻緩衝層132、抗反射層130、第一基板100a以及第一絕緣介層結構，用以外露第一佈線結構的穿孔。
穿孔可被填滿導電材料，用以形成介層接觸插塞134。導電材料可包括金屬或金屬合金，例如是銅、鉑、鎢、鋁。這些導電材料可單獨或組合使用。甚而，形成障壁金屬層以避免金屬材料的擴散。
請參考圖3F，第一上層佈線結構136可被形成於第一基板100a的第二表面上，用以電性連接至介層接觸插塞134。
第五絕緣介層138可被形成用以覆蓋第一上層佈線結構136。接觸孔可被形成用以穿過第五絕緣介層138，並填滿導電材料以形成上層接觸插塞140。導電材料可包括金屬或金屬合金，例如是銅、鉑、鎢、鋁。這些導電材料可單獨或組合使用。甚而，形成障壁金屬層以避免金屬材料的擴散。
形成用以與第一上層接觸插塞136接觸的第二上層佈線線路142。第二上層佈線線路142可以是利用金屬或金屬合金而形成。
接著，形成第六絕緣介層144，且隨後形成用以穿過第六絕緣介層144的第二接觸插塞146。第三上層佈線線路150以及墊圖案148可被形成用以電性連接至第二上層接觸插塞146。外部電子訊號可施加至視為終端電極使用
的墊圖案148。然而未繪示於圖式中，僅有墊圖案148形成於第六絕緣介層144上。
在上述示例性實施例中，上層佈線線路以及上層接觸插塞可具有多層結構。然而，在此不限制佈線線路以及接觸插塞的多層的數量以及結構
上層佈線線路、上層接觸插塞以及墊圖案可形成於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。意即，上層佈線線路、上層接觸插塞以及墊圖案不影響形成於主動畫素區域內的單元畫素50。第七絕緣介層152可被形成用以覆蓋第三上層佈線線路150以及墊圖案148。
上述製程可被執行用以在第一基板100a的第二區域中形成包括第五至第七絕緣介層138、144、152的第二初步絕緣介層結構，以及包括第一至第三上層佈線結構136、142、150的第二佈線結構，。
請參考圖3G，可於第七絕緣介層152上形成蝕刻遮蔽圖案(未繪示)以暴露出第一基板100a的第一區域。執行蝕刻製程以移除第一基板的第一區域的絕緣介層，直至蝕刻緩衝層132外露。
執行上述製程以在第一基板100a的第二區域內形成包括有第五至第七絕緣介層圖案138a、144a、152a的第二絕緣介層，。
雖未繪示於圖式中，可執行額外的製程以選擇性地移除第一基板100a的第一區域內的蝕刻緩衝層132。
請參考圖3H，彩色濾光片154以及微透鏡156可依
序形成於第一基板100a的第一區域內。於此，平坦化層(未繪示)例如是形成於彩色濾光片154以及微透鏡156之間的披覆層。平坦化層可以是利用有機材料而形成。此外，第七絕緣介層圖案152a可以被部分地移除以暴露出墊圖案148的上表面，
因此佈線結構可形成於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。因此堆疊在第一基板100a的第一表面101a上的佈線結構的數量是可以被減少的，從而避免形成佈線結構所產生的損壞。
圖4為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器的剖視圖。
上述實施例之影像感測器實質上可以如同之前敘述過的示例性實施例，除周邊電路之電晶體的佈置。
請參考圖4，具有背側照明結構的影像感測器可包括位於第一基板100a的光二極體104。彩色濾光片154、微透鏡156、第二絕緣介層結構以及第二佈線結構可被提供於例如是第一基板100a的背側的第二表面101b上。第一絕緣介層結構以及第一佈線結構可被提供於第一基板100a的第一表面101a上。電晶體可分別被提供於第一基板100a的第一表面101a以及第二表面101b上。介層接觸插塞134可被提供用以穿過(或貫穿)第一基板100a，而電性連接至第一佈線結構以及第二佈線結構。墊圖案148可被提供用以電性連至接第二佈線結構。外部電子訊號可施加於墊圖案之外露的上表面。光二極體104、彩色
濾光片154以及微透鏡156實質上可以是如圖1、圖2以及圖3A至圖3H所述。如圖所繪示，光二極體104可被提供於第一佈線結構以及第二佈線結構之間。
抗反射層圖案130a以及蝕刻緩衝層圖案132a可被提供於第一基板100a的第二表面101b上。
單元畫素50內的傳送電晶體、重設電晶體、轉換電晶體以及選擇電晶體設置在第一基板100a的第一區域的第一表面101a上。用於周邊電路之第一電晶體151a，可被提供於第一基板100a的第二區域的第一表面101a上。
第一絕緣介層結構可被提供用以覆蓋第一基板100a的第一表面101a。第一佈線結構可被提供於第一絕緣介層結構內。如圖式所繪示，光二極體104可被提供於第一絕緣介層結構以及第一佈線結構上。
第二基板128可被黏附於第一絕緣介層結構，用以支撐第一絕緣介層結構。
電晶體可不被提供於第一基板100a的第一區域的第二表面上。用於周邊電路的第二電晶體151b可被提供於第一基板100a的第二區域的第二表面上101b上。
介層接觸插塞134可由第一基板100a的第二表面101b延伸以穿過(或貫穿)第一基板100a以連接至第一佈線結構。介層接觸插塞134可穿過第一基板100a的第二區域。
如上所述，周邊電路之電晶體分別被提供於第一基板100a的第一表面101a以及第二表面101b上。電晶體可不
被提供於第一基板100a的第一區域的第二表面101b上。
第二絕緣介層結構可被提供用以覆蓋第一基板100a的第二區域的第二表面101b。第二佈線結構可被提供於第二絕緣介層結構內，用以電性連接至介層接觸插塞134。
墊圖案148可電性連接至第二佈線結構。墊圖案148可與第二佈線結構的部分接觸，用以電性連接至第二佈線結構。
在當前示例性實施例中，影像感測器可包括電晶體，電晶體被提供於第一基板100a的第二表面101b上。據此，形成佈線的面積可增加，從而簡化佈局設計。
圖5A至圖5C為繪示圖4中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
首先，參照如同圖3A至3B所述的製程，其可被執行用以形成如圖3B中所示出的結構。據此，用於形成周邊電路的第一電晶體(151a，見圖5A)可形成於第一初步基板的第二區域內。用於形成單元細胞的電晶體可形成於第一初步基板的第一區域內。
請參考圖5A，第一絕緣介層結構可形成於第一初步基板的第二表面。第一佈線結構包括佈線線路，佈線線路形成於第一絕緣介層結構內。
第二基板128可被黏附於第一絕緣介層結構以支撐第一絕緣介層結構。接著，研磨第一初步基板100的第二表面101b，從而降低第一初步基板100的厚度，而形成具有數微米厚度的第一基板100a。
再者，抗反射層130以及蝕刻緩衝層132可形成於第一基板100a的第二表面101b上。第一基板100a以及第一絕緣介層結構可被部分地蝕刻，用以形成暴露出第一佈線結構的穿孔。穿孔可被填滿導電材料，用以形成電性連接至第一佈線結構的介層接觸插塞134。上述製程實質上可以是如同參照圖3C至3D所述。
請參考圖5B，第一基板100a的第二區域的第二表面101b上的抗反射層130以及蝕刻緩衝層132可被移除而形成抗反射層圖案130a以及蝕刻緩衝層圖案132a。
閘極絕緣層以及閘極導電層可形成於第一基板100a的第二表面101b上，並且圖案化以形成閘極電極。據此，閘極電極即可形成於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。雜質區域可形成於閘極電極的兩側以形成第二電晶體151b。第二電晶體可被提供用以構成周邊電路。
因此，用於周邊電路之電晶體可分別形成於第一基板100a之第一表面101a以及第二表面101b。
請參考圖5C，第二絕緣介層結構以及第二佈線結構可形成於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。墊圖案148可被形成且具有外露的上表面。
形成第二絕緣介層結構、第二佈線結構以及墊圖案的製程實質上可以是參照如同圖3F至圖3G所述的相關內容。
再者，可執行如同參照圖3F所述的製程，以形成第一基板100a的第一區域的第二表面101b上的彩色濾光片
154以及微透鏡156。
圖6為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器。
除第一基板的表面上的第二佈線結構之外，當前實施例之影像感測器實質上可以是如同參照圖1、圖2以及圖3A至圖3H所述。因此，參照圖1、圖2以及圖3A至圖3H所述的相同標號，將被沿用於相同或類似的元件，並省略任何關於上述元件的進一步的重覆說明。
請參考圖6，具有背側照明結構的影像感測器可包括第一基板100a上的光二極體104。彩色濾光片154、微透鏡156、第二絕緣介層結構184a以及第二佈線結構180可被提供於例如是第一基板100a的背側的第二表面101b上。第一絕緣介層結構以及第一佈線結構可被提供於第一基板100a的第一表面101a上。介層接觸插塞134穿過第一基板100a而電性連接至第一佈線結構以及第二佈線結構。墊圖案182可被提供用以電性連接至第二佈線結構以及第一佈線結構。外部電子訊號施加於墊圖案之外露的上表面。
如圖式所繪示，光二極體104可被提供於第一佈線結構以及第二佈線結構之間。
介層接觸插塞134可由第二表面101b延伸用以穿過第一基板100a而電性連接至第一佈線結構。介層接觸插塞134可穿過第一基板100a的第二區域。
第二絕緣介層結構184a可被提供於第一基板100a的
第二區域的第二表面101b上。
第二佈線構180可被提供於第二絕緣介層結構184a內，用以電性連接至介層接觸插塞134。至少第二佈線結構180的部分可與介層接觸插塞134接觸。第二佈線結構180可包括單層佈線線路。意即，藉由接觸而連接的上層佈線線路並未被提供於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。
墊圖案182可電性連接至介層接觸插塞134。意即，至少墊圖案182的部分可與介層接觸插塞134接觸。據此，墊圖案182可電性連接至第二佈線結構180以及第一佈線結構。於此，第二佈線結構180包括單層佈線線路，墊圖案182的上表面可具有如第二佈線結構180的最頂面的相同高度。
如圖式所繪示，第二佈線結構180可被第二絕緣介層結構184a覆蓋。另一方面，外部電子訊號可施加至視為終端電極使用的墊圖案182。據此，墊圖案182的上表面可不被第二絕緣介層結構覆蓋。
圖6中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法，除形成單層第二佈線構於第一基板的第二表面上的步驟以及形成墊圖案與介層接觸插塞接觸的步驟以外，其實質上可以是如同參照圖1、圖2以及圖3A至圖3H所述。
圖7為繪示圖6中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
首先，如同參照圖3A至3E所述的製程，其可被執行
用以形成圖3E之結構。
請參考圖7，上層佈線線路180以及墊圖案182可形成於第一基板100a的第二表面上，用以電性連接介層接觸插塞134。墊圖案182可被形成用以與介層接觸插塞134接觸。上層佈線線路180可被形成，以使至少上層佈線線路180的部分可與介層接觸插塞134接觸。上層佈線線路180可被視為第二佈線結構。意即，第二佈線結構180可包括單層佈線線路。
絕緣介層184可被形成用以覆蓋第二佈線結構180以及墊圖案182。
再者，可執行如同參照圖3G至3H所述的製程以形成圖6中具有背側照明結構的影像感測器。
圖8為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器。
除用於周邊電路之電晶體的配置之外，上述實施例之影像感測器實質上可如同參照同圖6以及圖7所述。因此，如圖6以及圖7所述的相同標號，將被沿用於相同或類似的元件，並省略任何關於上述元件的進一步的重覆說明。
請參考圖8，具有背側照明結構的影像感測器，可包括分別被提供於第一表面101a以及第二表面101b上的電晶體。
單元畫素50內的傳送電晶體、重設電晶體、轉換電晶體以及選擇電晶體可被提供於第一基板100a的第一區域的第一表面101a上。用於周邊電路之第一電晶體151a
可被提供於第一基板100a的第二區域的第一表面101a上。
用於周邊電路之第二電晶體151a可被提供於第一基板100a的第二區域的第二表面101b上。
如上所述，用於周邊電路之電晶體分別被提供於第一基板100a的第一表面101a以及第二表面101b上。另一方面，電晶體可不被提供於第一基板100a的第一區域的第二表面101b上。
在當前示例性實施例中，影像感測器可包括用於周邊電路且被提供於第一基板100a的第二表面101上之電晶體。據此，形成佈線的面積可增加，從而簡化佈局設計。
圖8中具有背側照明結構的影像感測器的製造方法實質上可以是相同於圖4以及圖5A至5C，除在第一基板的第二表面上形成單層第二佈線構的步驟以及形成墊圖案以與介層接觸插塞接觸的步驟以外。
圖9為繪示圖8中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
首先，執行如同參照圖3A至3D、圖5A以及5B所述的製程以形成圖5B之結構。
請參考圖9，上層佈線線路180以及墊圖案182可形成於第一基板100a的第二表面上，用以電性連接至介層接觸插塞134。至少墊圖案182的部分可被形成用以與介層接觸插塞134接觸。上層佈線線路180可被形成，以致至少上層佈線線路180的部分可與介層接觸插塞134接觸。上層佈線線路180可被視為第二佈線結構。意即，第二佈
線結構180可包括單層佈線線路。
絕緣介層184可以被形成用以覆蓋第二佈線結構180以及墊圖案182。
再者，執行如同參照圖3G至3H所述的製程以形成圖8中具有背側照明結構的影像感測器。
圖10為根據示例性實施例繪示包括影像感測器的系統的方塊圖。
請參考圖10，系統400可包括處理器410、記憶裝置420、儲存裝置430、影像感測器440、輸入/輸出(I/O)裝置450以及電源供應460。雖然未繪示於圖式中，系統400更可包括可與影像卡、音效卡、記憶卡、通用串列匯流排裝置或類似物或其他系統耦接的連接埠。
處理器410可執行特定的運算或工作。舉例而言，處理器410可以是中央處理單元(CPU)。處理器410可藉由地址匯流排(address bus)、控制匯流排(control bus)、資料匯流排(data bus)或類似物與記憶裝置420、儲存裝置430以及輸入/輸出裝置450連通。處理器410可被連接至擴張匯流排(例如外圍組件互聯(PCI)匯流排)。
儲存裝置430可包括固態驅動機(solid state drive)、硬碟驅動機(hard disk drive)、光碟機(CD-ROM)等等。輸入/輸出裝置450可包括輸入裝置(例如鍵盤、輔助鍵盤、滑鼠或類似物)以及輸出裝置(例如印表機、顯示器或類似物)。電源供應器460可供應系統400運轉所需之運轉電壓。
影像感測器440可藉由匯流排或其他通訊連結連接至處理器410。影像感測器440可包括根據實例實施例圖1至圖5A至圖5C之影像感測器。
影像感測器440可與處理器410設置而形成晶片。換言之，影像感測器440以及處理器410彼此可分別被設置而形成不同晶片。系統400可以是電子系統，包括根據上述之示例性實施例的影像感測器。
如上所述，具有背側照明結構影像感測器的具有簡單的佈線結構。前述示例性實施例之影像感測器可被應用於電腦、數位相機、三維相機、行動電話、掃瞄器、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、導航、影像電話、監視系統、自動對焦系統、影像穩定器系統等等。
前述為示例性實施例的說明且並不以此為限制。雖然已經繪示與描述幾個示例性實施例，而該領域中具有通常技術者應能夠領會在示例性實施例中可能的許多修改與模擬而實質上並未脫離本案之新穎的教示、功效與示例性實施例的優點。據此，所有可能的修改意欲被包括在權利項所定義的範圍內。在權利項中，裝置加功能的敘述涵蓋本文中所描述之當執行所列舉之功能時的結構，不僅涵蓋結構等效物，亦涵蓋等效結構。因此，應理解，前述內容例示了各種示例性實施例，且不應被理解為限於所揭露之具體示例性實施例，且對所揭露之示例性實施例的修改以及其他示例性實施例意欲包括在所附申請專利範圍之範疇內。
50‧‧‧單元畫素
52‧‧‧傳送電晶體
54‧‧‧重設電晶體
56‧‧‧驅動電晶體
58‧‧‧選擇電晶體
60‧‧‧漂浮擴散區域
62‧‧‧光二極體
100‧‧‧第一初步基板
100a‧‧‧第一基板
101a‧‧‧第一表面
101b‧‧‧第二表面
102‧‧‧隔離層圖案
104‧‧‧光二極體
106‧‧‧電晶體
108‧‧‧第一絕緣層
110‧‧‧第一接觸插塞
112‧‧‧第一佈線線路
114‧‧‧第二絕緣介層
116‧‧‧第二接觸插塞
118‧‧‧第二佈線線路
120‧‧‧第三絕緣介層
122‧‧‧第三接觸插塞
124‧‧‧第三佈線線路
126‧‧‧第四絕緣介層
128‧‧‧第二基板
130‧‧‧抗反射層
130a‧‧‧抗反射層圖案
132‧‧‧蝕刻緩衝層
132a‧‧‧蝕刻緩衝層圖案
134‧‧‧第一介層接觸插塞
136‧‧‧第一上層佈線結構
138‧‧‧第五絕緣介層
138a‧‧‧第五絕緣介層圖案
140‧‧‧上層接觸插塞
142‧‧‧第二上層佈線線路
144‧‧‧第六絕緣介層
144a‧‧‧第六絕緣介層圖案
146‧‧‧第二接觸插塞
148‧‧‧墊圖案
150‧‧‧第三上層佈線線路
151a‧‧‧第一電晶體
151b‧‧‧第二電晶體
152‧‧‧第七絕緣介層
152a‧‧‧第七絕緣介層圖案
154‧‧‧彩色濾光片
156‧‧‧微透鏡
180‧‧‧第二佈線結構
182‧‧‧墊圖案
184‧‧‧絕緣介層
184a‧‧‧第二絕緣介層結構
400‧‧‧系統
410‧‧‧處理器
420‧‧‧記憶裝置
430‧‧‧儲存裝置
440‧‧‧影像感測器
450‧‧‧輸入/輸出裝置
460‧‧‧電源供應器
Rx‧‧‧重設控制訊號
SEL‧‧‧選擇控制訊號
Tx‧‧‧傳送控制訊號
圖1為互補金屬氧化半導體影像感測器的電路圖。
圖2為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器的剖視圖。
圖3A至圖3H為繪示圖2中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
圖4為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器的剖視圖。
圖5A至圖5C為繪示圖4中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
圖6為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器。
圖7為繪示圖6中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
圖8為根據示例性實施例繪示具有背側照明結構的影像感測器。
圖9為繪示圖8中具有背側照明裝置的影像感測器的製造方法的剖視圖。
圖10為根據示例性實施例繪示包括影像感測器的系統的方塊圖。
100a‧‧‧第一基板
101a‧‧‧第一表面
101b‧‧‧第二表面
102‧‧‧隔離層圖案
104‧‧‧光二極體
106‧‧‧電晶體
108‧‧‧第一絕緣層
112‧‧‧第一佈線線路
114‧‧‧第二絕緣介層
116‧‧‧第二接觸插塞
118‧‧‧第二佈線線路
120‧‧‧第三絕緣介層
122‧‧‧第三接觸插塞
124‧‧‧第三佈線線路
126‧‧‧第四絕緣介層
128‧‧‧第二基板
130‧‧‧抗反射層
132‧‧‧蝕刻緩衝層
134‧‧‧第一介層接觸插塞
136‧‧‧第一上層佈線結構
138a‧‧‧第五絕緣介層圖案
140‧‧‧上層接觸插塞
142‧‧‧第二上層佈線線路
144a‧‧‧第六絕緣介層圖案
146‧‧‧第二接觸插塞
148‧‧‧墊圖案
150‧‧‧第三上層佈線線路
152a‧‧‧第七絕緣介層圖案
154‧‧‧彩色濾光片
156‧‧‧微透鏡
Claims (10)
- 一種影像感測器，包括：一第一絕緣介層結構，位於一第一基板的一第一表面上，且具有一多層結構；一第一佈線結構，位於所述第一絕緣介層結構；一介層接觸插塞，由相對於所述第一表面的所述第一基板的一第二表面延伸且穿過所述第一基板，以電性至連接所述第一佈線結構；多個彩色濾光片以及多個微透鏡，堆疊在所述第一基板的一第一區域的所述第二表面上；一第二絕緣介層結構，位於所述第一基板的一第二區域的所述第二表面；一第二佈線結構，位於所述第二絕緣介層結構，以電性連接至所述介層接觸插塞；一墊圖案，電性連接所述第二佈線結構，且具有供施加一外部電子訊號的一上表面；以及多個光二極體位於所述第一基板的所述第一區域中的所述第一佈線結構以及所述第二佈線結構之間，並對應每一所述微透鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，影像感測器更包括：一第二基板，黏附於所述第一絕緣介層結構，以支撐所述第一絕緣介層結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中所 述墊圖案的所述上表面具有相同於或較高於所述第二佈線結構的一最頂面的一高度。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中所述墊圖案接觸所述第二佈線結構的一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中所述墊圖案接觸所述介層接觸插塞的一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中所述第二佈線結構包括多個單層金屬佈線或多個多層金屬佈線，且每一所述單層金屬佈線或所述多層金屬佈線具有一接觸插塞以及一佈線線路。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，更包括多個電晶體在所述第一基板的所述第一表面上，其中所述電晶體電性連接至所述第一佈線結構，且構成多個第一周邊電路以及多個影像畫素。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器，更包括多個輔助電晶體，位於所述第一基板的所述第二區域的所述第二表面，其中所述輔助電晶體電性連接至所述第二佈線結構，且組成多個第二周邊電路。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中所述第一佈線結構覆蓋整個所述第一基板的所述第一表面，且具有一多層結構。
- 一種影像感測器，包括：一第一佈線結構，位於一第一基板的一第一表面；一介層接觸插塞，由相對於所述第一表面的所述第一 基板的一第二表面延伸，且穿過所述第一基板以電性連接至所述第一佈線結構；多個彩色濾光片以及多個微透鏡，堆疊在所述第一基板的一第一區域的所述第二表面上；一第二佈線結構，位於所述第一基板的一第二區域的所述第二表面上，以電性連接至所述介層接觸插塞；一墊圖案，電性連接至所述第二佈線結構，且具有供施加一外部電子訊號的一上表面；以及多個光二極體位於所述第一基板的所述第一區域中的所述第一佈線結構以及所述第二佈線結構之間。
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