TW201639137A - 背面感光式影像感測器及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的一實施例是提供一種背面感光式影像感測器，其介電質柵格開口具有彎曲的下表面。一畫素感測器是置於一半導體基底中，一金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方並劃定一金屬柵格開口的一側壁，一介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方並劃定一介電質柵格開口的一側壁，一頂蓋層是置於上述金屬柵格的上方並劃定上述介電質柵格開口的一彎曲的下表面。本發明的另一實施例是提供上述背面感光式影像感測器的形成方法。

Description

背面感光式影像感測器及其形成方法
本發明是關於半導體裝置及其形成方法，特別是關於背面感光式影像感測器及其形成方法。
許多當代的電子裝置會包含使用影像感測器的光學影像裝置(例如：數位相機)。影像感測器將光學影像轉換成可代表影像的數位資料。一影像感測器可包含一個陣列的畫素感測器及支援的邏輯裝置。畫素感測器會測量入射的輻射(例如：光線)，支援的邏輯裝置則讀取其測量的結果。用於光學氧項裝置的影像感測器的一種形式是背面感光式(back-side illumination；BSI)影像感測器。可將背面感光式影像感測器整合於傳統的半導體製程中，以達成低成本、小尺寸及高產出。還有，背面感光式影像感測器具有低作業電壓、低能耗、高量子效率、低讀取雜訊(read-out noise)，並可作隨機存取(random access)。
有鑑於此，本發明的一實施例是提供一種背面感光式影像感測器，其包含：一畫素感測器、一金屬柵格、一介電質柵格以及一頂蓋層。上述畫素感測器是置於一半導體基底中，上述金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方並劃定一金屬 柵格開口的一側壁，上述介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方並劃定一介電質柵格開口的一側壁，上述頂蓋層是置於上述金屬柵格的上方並劃定上述介電質柵格開口的一彎曲的下表面。
在一實施例中，在上述背面感光式影像感測器 中，上述彎曲的下表面是凹面。
在一實施例中，在上述背面感光式影像感測器 中，其中上述彎曲的下表面是凸面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器更包 含：一彩色濾光器，置於上述介電質柵格開口內並鄰接上述彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器更包 含：一微透鏡，具有一彎曲的上表面與一實質上平坦的下表面，上述微透鏡的上述實質上平坦的下表面是鄰接於該彩色濾光器的一實質上平坦的上表面。
在一實施例中，在上述背面感光式影像感測器 中，上述彎曲的下表面是凹面，且上述彩色濾光器的折射率大於該頂蓋層的折射率。
在一實施例中，在上述背面感光式影像感測器 中，上述彎曲的下表面是凸面，且上述彩色濾光器的折射率小於該頂蓋層的折射率。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器更包 含：一後段金屬化堆疊結構，置於與上述金屬柵格所在的上述半導體基底的相反側。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器更包 含：一蝕刻停止層，在上述頂蓋層上；以及一介電質柵格層，置於上述蝕刻停止層上；其中上述介電質柵格是置於上述介電質柵格層中。
本發明的另一實施例是提供一種背面感光式影像 感測器的形成方法。首先，提供一畫素感測器，其置於一半導體基底中。接下來，在上述畫素感測器的上方形成一金屬柵格，並劃定一金屬柵格開口的一側壁。然後，在上述金屬柵格的上方形成一介電質柵格層。其後，施行一或多次蝕刻而蝕入上述介電質柵格層，以形成被一介電質柵格水平地圍繞的一介電質柵格開口，上述介電質柵格開口具有一彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：調整蝕刻參數而將上述彎曲的下表面形成為具有一凹面輪廓。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：調整蝕刻參數而將上述彎曲的下表面形成為具有一凸面輪廓。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法，更包含：在上述金屬柵格的上方形成一頂蓋層，並填入上述金屬柵格開口；在上述頂蓋層的上方形成一蝕刻停止層；在上述蝕刻停止層的上方形成上述介電質柵格層；施行一第一蝕刻而蝕入上述介電質柵格層而止於該蝕刻停止層，以劃定一中間介電質柵格開口；施行一第二蝕刻而蝕入該蝕刻停止層，以移除上述蝕刻停止層之曝露於上述中間介電質柵格開口 的區域；以及施行一第三蝕刻而蝕入上述頂蓋層，以形成上述彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：在上述介電質柵格開口中形成一彩色濾光器，並鄰接上述彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：將上述彩色濾光器形成為具有一實質上平坦的上表面；以及形成一微透鏡，上述微透鏡具有一彎曲的上表面與一實質上平坦的下表面，上述實質上平坦的下表面鄰接上述彩色濾光器的上述實質上平坦的上表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：將上述彎曲的下表面形成為具有一凹面輪廓；以及將上述彩色濾光器形成為折射率大於在上述彎曲的下表面的下方且鄰接上述彎曲的下表面的材料的折射率。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法更包含：將上述彎曲的下表面形成為具有一凸面輪廓；以及將上述彩色濾光器形成為折射率小於在上述彎曲的下表面的下方且鄰接上述彎曲的下表面的材料的折射率。
本發明的又另一實施例是提供一種背面感光式影 像感測器，其包含：複數個畫素感測器、一金屬柵格、一介電質柵格以及。上述複數個畫素感測器是置於一半導體基底中，上述金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方並劃定對應於上述畫素感測器的複數個金屬柵格開口的側壁，上述介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方並劃定對應於上述畫素感測器的 複數個介電質柵格開口的側壁，上述頂蓋層是置於上述金屬柵格的上方並劃定上述介電質柵格開口的彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器中， 上述彎曲的下表面是凹面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器中， 上述彎曲的下表面是凸面。
100A、100B、300‧‧‧剖面圖
102‧‧‧半導體基底
104‧‧‧畫素感測器
106‧‧‧光偵測器
108‧‧‧抗反射塗層
110‧‧‧緩衝層
112‧‧‧上表面
113‧‧‧堆疊柵格
114‧‧‧金屬柵格
116、116’‧‧‧介電質柵格
118‧‧‧金屬柵格開口
120、120’‧‧‧介電質柵格開口
120”‧‧‧殘留的介電質柵格開口
120A、120B‧‧‧介電質柵格開口
122‧‧‧實質上平坦的下表面
124‧‧‧彎曲的下表面
124A‧‧‧凹面的下表面
124B‧‧‧凸面的下表面
126、126’‧‧‧金屬柵格層
128、128’‧‧‧介電質柵格層
130、130’‧‧‧蝕刻停止層
132、132’‧‧‧頂蓋層
132”‧‧‧殘留的頂蓋層
132A、132B‧‧‧頂蓋層
134、134A、134B‧‧‧彩色濾光器
136、136A、136B‧‧‧彩色濾光器
138、138A、138B‧‧‧彩色濾光器
140‧‧‧平坦的上表面
142‧‧‧上表面
144‧‧‧微透鏡
146‧‧‧上表面
148A、148B‧‧‧光線
200A、200B‧‧‧射線圖
202、216‧‧‧彩色濾光器
204‧‧‧凹面的下表面
206、220‧‧‧光線
208、222‧‧‧下層
210、224‧‧‧法線軸
212、226‧‧‧聚焦點
214、228‧‧‧聚焦平面
218‧‧‧凸面的下表面
302‧‧‧積體電路
304‧‧‧背面
306‧‧‧後段金屬化堆疊結構
308‧‧‧載體基底
310、312‧‧‧金屬化層
314‧‧‧層間介電層
316‧‧‧接點
318‧‧‧導通孔
400‧‧‧流程圖
402、404、406、408‧‧‧步驟
410、412、414、416‧‧‧步驟
418、420、422‧‧‧步驟
500、600、700、800‧‧‧剖面圖
702‧‧‧第一光阻層
704、1004、1102‧‧‧蝕刻劑
900、1000、1100‧‧‧剖面圖
902‧‧‧實質上平坦的上表面
1002‧‧‧第二光阻層
1200A、1200B‧‧‧剖面圖
1202、1302‧‧‧蝕刻劑
1300A、1300B‧‧‧剖面圖
θ1‧‧‧入射角
θ2‧‧‧折射角
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。
第1A圖是一剖面圖，顯示一背面感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有凹面的下表面。
第1B圖是一剖面圖，顯示一背面感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有凸面的下表面。
第2A圖是一射線圖，顯示一背面感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有凹面的下表面。
第2B圖是一射線圖，顯示一背面感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有凸面的下表面。
第3圖是一剖面圖，顯示一背面感光式影像感測器的某些 實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有彎曲的下表面。
第4圖是一流程圖，顯示一背面感光式影像感測器的形成方法的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有彎曲的下表面。
第5圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第6圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第7圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第8圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第9圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第10圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第11圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第12A圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第12B圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
第13A圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光 式影像感測器的某些實施例。
第13B圖是一剖面圖，顯示在某一製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能 更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：要瞭解的是本說明書以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。以下將配合所附圖式詳述本發明之實施例，其中同樣或類似的元件將盡可能以相同的元件符號表示。在圖式中可能誇大實施例的形狀與厚度以便清楚表面本發明之特徵。而本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第一特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本說明書以下的揭露內容可能在各個範例中使用重複的元件符號，以使說明內容更加簡化、明確，但是重複的元件符號本身並未指示不同的實施例及/或結構之間的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞， 係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
背面感光式(back-side illumination；BSI)影像感測 器通常包含複數個畫素感測器，上述畫素感測器是置於一積體電路的一半導體基底中。上述畫素感測器是置於上述積體電路的背面與上述積體電路的一後段(back-end-of-line；BEOL)金屬化堆疊結構之間。對應於上述畫素感測器的微透鏡與彩色濾光器則堆疊於上述積體電路的背面，且堆疊於對應的畫素感測器的上方。上述彩色濾光器是被設置來使輻射線的預定的波長通過而到達對應的畫素感測器，而上述微透鏡是被設置來使入射的輻射線(例如光子)對焦至上述彩色濾光器。
一堆疊的柵格通常是置於上述積體電路的背面。 上述堆疊的柵格包含一金屬柵格與一介電質柵格，其中上述介電質柵格是在上述金屬柵格上。上述金屬柵格是被配置為水平地圍繞對應於上述畫素感測器的各金屬柵格開口。一頂蓋層則填入上述金屬柵格開口，並在垂直方向隔開上述金屬柵格與上述介電質柵格。上述介電質柵格是被配置為水平地圍繞對應於上述畫素感測器的各介電質柵格開口，並具有平坦的下表面。 上述彩色濾光器則填入上述介電質柵格開口。上述介電質柵格是被配置來藉由全反射而導引輻射線甚或使其對焦而進入上述彩色濾光器，到達上述畫素感測器。然而，到達上述介電質 柵格開口的平坦的下表面之後，上述輻射線可能會有發散的現象(例如由折射造成)。這樣的發散會增加相鄰的畫素感測器之間的串擾(cross talk)並減低光學上的效能。
關於上述情況，本發明的實施例是關於一種背面 感光式影像感測器，其介電質柵格開口一具有彎曲的下表面而用以使輻射線對焦，並提供此背面感光式影像感測器的形成方法。在某些實施例中，上述背面感光式影像感測器是包含一畫素感測器，上述畫素感測器是置於一半導體基底中。一金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方，一介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方。上述金屬柵格與上述介電質柵格是分別劃定在上述畫素感測器上的一金屬柵格開口的一側壁與一介電質柵格開口的一側壁。一頂蓋層則置於上述金屬柵格與上述介電質柵格之間並填入上述金屬柵格開口。此外，上述頂蓋層還劃定上述介電質柵格開口的一彎曲的下表面。一彩色濾光器則置於上述介電質柵格開口中，而且一微透鏡則置於上述彩色濾光器的上方。上述彩色濾光器的折射率與上述頂蓋層的折射率不同。
藉由上述彩色濾光器與上述頂蓋層的不同折射 率、以及上述介電質柵格開口的彎曲的下表面，將進入上述彩色濾光器並觸及上述彎曲的下表面的輻射線聚焦於上述畫素感測器。在某種意義上，上述彎曲的下表面是扮演透鏡的角色。藉由將輻射線對焦至上述畫素感測器，減少了相鄰的畫素感測器之間的串擾，並提升光學上的效能。另外，上述彎曲的下表面可經由調整蝕刻製程而方便地達成，不需要額外的製程 步驟。
請參考第1A圖，顯示一背面感光式影像感測器的 某些實施例的一剖面圖100A。上述背面感光式影像感測器包含一半導體基底102與複數個畫素感測器104，畫素感測器104是置於半導體基底102中，通常排列成數列或數行。畫素感測器104是被配置來將入射的輻射線(例如光子)轉換成電性訊號。畫素感測器104包含對應的光偵測器106，而在某些實施例中，畫素感測器104還會包含對應的放大器(未繪示)。光偵測器106可以是例如光二極體，而上述放大器可以是例如電晶體。上述光二極體可包含例如對應的第一區(未繪示)與對應的第二區(未繪示)。上述對應的第一區是在半導體基底102中，並具有一第一摻雜形態(例如n型摻雜)；上述對應的第二區是在上述半導體基底102且在上述第一區上，並具有不同於上述第一摻雜形態的一第二摻雜形態(例如p型摻雜)。
一抗反射塗層(antireflective coating；ARC)108與 一緩衝層110的至少其中之一是沿著半導體基底102的一上表面112，而設置在半導體基底102的上方。在設置抗反射塗層108與緩衝層110二者的實施例中，通常將緩衝層110設置於抗反射塗層108的上方。抗反射塗層108可以是例如一有機聚合物或一金屬氧化物；緩衝層110可以是例如一氧化物，例如為二氧化矽。抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一是在垂直方向分隔半導體基底102與在半導體基底102上的一堆疊柵格113。
堆疊柵格113包含一金屬柵格114與一介電質柵格 116，介電質柵格116是在金屬柵格114上。金屬柵格114與介電 質柵格116是分別劃定對應於畫素感測器104的金屬柵格開口118的側壁與介電質柵格開口120A的側壁，且金屬柵格114與介電質柵格116是被設置來限制並導引輻射線而使其進入金屬柵格開口118與介電質柵格開口120A而到達畫素感測器104。通常，金屬柵格開口118及介電質柵格開口120A的至少其中之一的至少一部分是位於對應的畫素感測器104上。在某些實施例中，如圖所示，金屬柵格開口118及介電質柵格開口120A的至少其中之一的中心，是對準於對應的畫素感測器104的中心。 在某些實施例中，金屬柵格開口118及介電質柵格開口120A的至少其中之一的中心是與對應的畫素感測器104的中心橫向偏離，可用來取代前述以中心彼此對準的實施例。金屬柵格開口118具有實質上平坦的下表面122，實質上平坦的下表面122可由抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一所劃定。介電質柵格開口120A則具有彎曲的下表面。上述彎曲的下表面是被設置為具有一曲率，此曲率是依存於彩色濾光器(將於後文詳述)與其下方的頂蓋層(將於後文詳述)的折射率。例如如第1A圖所示，如果彩色濾光器的折射率大於頂蓋層的折射率，則介電質柵格開口120A會具有凹面的下表面124A。
金屬柵格114與介電質柵格116是分別置於金屬柵 格層126與介電質柵格層128中，其中金屬柵格層126與介電質柵格層128是堆疊在抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一的上方。具體而言，金屬柵格114是置於在抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一上的金屬柵格層126中。金屬柵格層126可以是例如鎢、銅、或鋁銅(aluminum copper)。介電質柵 格116是置於堆疊在金屬柵格層126上方的介電質柵格層128中。在某些實施例中，介電質柵格116是進一步置於在介電質柵格層128下方的一蝕刻停止層130與某些其他層(例如一或多層的附加的介電質柵格層)的至少其中之一中。介電質柵格層128可以是例如一氧化物，例如為氧化矽。蝕刻停止層130可以是例如一氮化物，例如為氮化矽。
一頂蓋層132A是置於金屬柵格層126的上方，且在 金屬柵格層126與介電質柵格層128之間。頂蓋層132A是將介電質柵格116與金屬柵格114隔開，並填入金屬柵格開口118。另外，頂蓋層132A劃定介電質柵格開口120A的凹面的下表面124A，並在某些實施例中，部分地劃定介電質柵格開口120A的側壁。頂蓋層132A是一介電質，例如為二氧化矽。在某些實施例中，頂蓋層132A是相同於緩衝層110及介電質柵格層128的至少其中之一的材料，或另外包含相同於緩衝層110及介電質柵格層128的至少其中之一的材料。例如，在不具蝕刻停止層130的某些實施例中，頂蓋層132A與介電質柵格層128的關係可選自下列所組成之族群之一或其組合：共有一分子結構、對應於一相同層(例如藉由單一的沉積步驟而形成的一層)的不同區域。
對應於畫素感測器104的彩色濾光器134A、136A、 138A是置於介電質柵格開口120A中，以填入介電質柵格開口120A。彩色濾光器134A、136A、138A通常具有平坦的上表面140，平坦的上表面140是大致上與介電質柵格層128的一上表面142共平面。彩色濾光器134A、136A、138A是被分配為對應 的輻射線的顏色或波長，且被設置為將被分配到的顏色或波長的輻射線傳導至對應的畫素感測器104。通常，彩色濾光器134A、136A、138A的分配，是在紅、綠、藍之間交替，而使得在彩色濾光器134A、136A、138A中包含使彩色濾光器134A為紅色濾光器、彩色濾光器136A為綠色濾光器、彩色濾光器138A為藍色濾光器。在某些實施例中，是根據一貝爾馬賽克(Bayer mosaic)，使彩色濾光器134A、136A、138A的分配，是在紅、綠、藍之間交替。彩色濾光器134A、136A、138A是一第一材料，此第一材料的折射率是大於一第二材料的折射率，此第二材料是鄰接於介電質柵格開口120A的凹面的下表面124A的上述第一材料。通常，上述第二材料是頂蓋層132A及介電質柵格層128的至少其中之一的材料。
對應於畫素感測器104的複數個微透鏡144是置於 彩色濾光器134A、136A、138A的上方且在畫素感測器104的上方。微透鏡144的中心通常是對準於畫素感測器104的中心，但是微透鏡144的中心亦可與畫素感測器104的中心橫向偏離。微透鏡144是被設置來將入射的輻射線(例如光線)對焦於畫素感測器104。在某些實施例中，微透鏡144具有凸面的上表面146，其用來將輻射線對焦於彩色濾光器134A、136A、138A及畫素感測器104的至少其中之一。
在操作上，介電質柵格開口120A的凹面的下表面 124A是作為透鏡，將輻射線對焦或集中在對應的畫素感測器104。進入彩色濾光器134A、136A、138A並觸及介電質柵格開口120A的凹面的下表面124A的輻射線，會以大於入射角的折 射角折射到金屬柵格114。輻射線觸及金屬柵格114後，會被反射到畫素感測器104。例如，假設一光線148A進入一彩色濾光器136A，經彩色濾光器136A的一側壁反射到對應的介電質柵格開口的凹面的下表面，而以一入射角θ1觸及此凹面的下表面。再者，假設彩色濾光器136A具有一折射率n1，頂蓋層132A具有一折射率n2。在這樣的例子中，既然n1大於n2，則折射角θ2大於θ1且可以根據下列的司乃耳定律(Snell’s law)被計算出來。得益於將輻射線對焦或集中在畫素感測器104，減低了相鄰的畫素感測器之間的串擾並改善了光學上的效能。
請參考第1B圖，顯示一背面感光式影像感測器的 某些實施例的一剖面圖100B。上述背面感光式影像感測器具有一介電質柵格116，其置於一頂蓋層132B的上方。介電質柵格116劃定對應的畫素感測器104上的介電質柵格開口120B的側壁，而頂蓋層132B劃定介電質柵格開口120B的一凸面的下表面124B。對應於畫素感測器104的彩色濾光器134B、136B、138B是置於介電質柵格開口120B中，以填入介電質柵格開口120B。 彩色濾光器134B、136B、138B是一第一材料，此第一材料的折射率是小於一第二材料，此第二材料是鄰接於介電質柵格開口120B的凹面的下表面124B的上述第一材料。通常，上述第二材料是頂蓋層132B及介電質柵格層128的至少其中之一的材料。
在操作上，介電質柵格開口120B的凸面的下表面 124B是作為透鏡，將輻射線對焦或集中在對應的畫素感測器 104。進入彩色濾光器134B、136B、138B並觸及介電質柵格開口120B的凹面的下表面124B的輻射線，會以小於入射角θ1的折射角θ2折射到畫素感測器104。例如，假設一光線148B進入一彩色濾光器136B，經彩色濾光器136B的一側壁反射到對應的介電質柵格開口的凸面的下表面，而以一入射角θ1觸及此凸面的下表面。再者，假設彩色濾光器136B具有一折射率n1，頂蓋層132B具有一折射率n2。在這樣的例子中，既然n1小於n2，則折射角θ2小於θ1且可以根據司乃耳定律被計算出來。得益於將輻射線對焦或集中在畫素感測器104，減低了相鄰的畫素感測器之間的串擾並改善了光學上的效能。
請參考第2A圖，其是一射線圖200A，顯示一背面 感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器202具有凹面的下表面204。如圖所示，光線206平行地進入彩色濾光器202並觸及凹面的下表面204。由於彩色濾光器202所具有的第一折射率是大於其所鄰接的一下層208的第二折射率，光線206會折射而遠離對應的法線軸210，而射向接近下方的畫素感測器的一下方的聚焦點212(類似於一凸透鏡)。換句話說，彩色濾光器202具有相對於下層208的較高的折射率，使光線206的折射角θ2大於對應的入射角θ1，藉此使光線206對焦至下方的畫素感測器。未平行於光線206且進入彩色濾光器202的其他光線(未繪示)，會如同上述一般折射而與沿著一聚焦平面214之其他聚焦點相交，聚焦平面214的範圍亦包含聚焦點212。
請參考第2B圖，其是一射線圖200A，顯示一背面 感光式影像感測器的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器216具有凸面的下表面218。如圖所示，光線220平行地進入彩色濾光器216並觸及凸面的下表面218。由於彩色濾光器216所具有的第一折射率是小於其所鄰接的一下層222的第二折射率，光線220會向對應的法線軸224折射，而射向接近下方的畫素感測器的一下方的聚焦點226(類似於一凸透鏡)。 換句話說，彩色濾光器216具有相對於下層222的較低的折射率，使光線222的折射角θ2小於對應的入射角θ1，藉此使光線220對焦至下方的畫素感測器。未平行於光線220且進入彩色濾光器216的其他光線(未繪示)，會如同上述一般折射而與沿著一聚焦平面228之其他聚焦點相交，聚焦平面228的範圍亦包含聚焦點226。
請參考第3圖，其是一剖面圖300，顯示一背面感 光式影像感測器的其他實施例。上述背面感光式影像感測器包含一半導體基底102與排成陣列的複數個畫素感測器104，畫素感測器104是置於一積體電路302的一半導體基底102中，排列成數列與數行。同時，畫素感測器104是位於積體電路302的一背面304與積體電路302的一後段金屬化堆疊結構306之間。畫素感測器104包含對應的光偵測器106，而在某些實施例中，畫素感測器104還會包含對應的放大器(未繪示)。光偵測器106是被配置來將入射的輻射線(例如光子)轉換成電性訊號，其可以是例如光二極體。
後段金屬化堆疊結構306是在半導體基底102的下 方，且在半導體基底102與一載體基底308之間。後段金屬化堆 疊結構306具有複數個金屬化層310、312，金屬化層310、312是在一層間介電(interlayer dielectric；ILD)層314中堆疊。後段金屬化堆疊結構306的一或多個接點316是從一金屬化層310延伸至畫素感測器104。另外，後段金屬化堆疊結構306的一或多個導通孔318是在金屬化層310、312之間延伸，而使金屬化層310、312互連。層間介電層314可以是例如一低介電常數介電質(例如介電常數低於約3.9的一介電質)或一氧化物。金屬化層310、312、接點316以及導通孔318可以是例如銅或鋁等的金屬。
一抗反射塗層108與一緩衝層110的至少其中之一 是沿著積體電路302的一背面304而設置，而一堆疊柵格113則置於抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一的上方。堆疊柵格113包含一金屬柵格114與一介電質柵格116，介電質柵格116是在金屬柵格114上。金屬柵格114與介電質柵格116是分別置於金屬柵格層126與介電質柵格層128中，其中金屬柵格層126與介電質柵格層128是堆疊在抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一的上方。在某些實施例中，介電質柵格116是進一步置於在介電質柵格116的介電質柵格層128下方的一蝕刻停止層130中。另外，金屬柵格114與介電質柵格116是分別劃定對應於畫素感測器104的金屬柵格開口118的側壁與介電質柵格開口120的側壁。金屬柵格開口118具有實質上平坦的下表面122，實質上平坦的下表面122可由抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一所劃定。介電質柵格開口120A則具有彎曲的下表面124。彎曲的下表面124可被設置為凹面(如第1A圖所示及其相關說明)或凸面(如第1B圖所示及其相關說明)。
一頂蓋層132是置於金屬柵格層126的上方，且在 金屬柵格層126與介電質柵格層128之間。另外，對應於畫素感測器104的彩色濾光器134、136、138與複數個微透鏡144是設在對應的畫素感測器104的上方。彩色濾光器134、136、138填入介電質柵格開口120，複數個微透鏡144則罩於彩色濾光器134、136、138以使光線聚焦於彩色濾光器134、136、138。
請參考第4圖，其是一流程圖400，顯示一背面感 光式影像感測器的形成方法的某些實施例，此背面感光式影像感測器的彩色濾光器具有彎曲的下表面。
在步驟402中，提供一積體電路，其具有複數個畫 素感測器，這些畫素感測器是在此積體電路的一半導體基底中且在此積體電路的一背面與此積體電路的一後段金屬化堆疊結構之間。
在步驟404中，在上述背面的上方形成一抗反射塗 層、在上述抗反射塗層的上方形成一緩衝層以及在上述緩衝層的上方形成一金屬柵格層。
在步驟406中，施行一第一蝕刻而蝕入上述金屬柵 格層，以形成一金屬柵格。上述金屬柵格劃定對應於上述畫素感測器的金屬柵格開口的側壁。
在步驟408中，在上述金屬柵格的上方形成一頂蓋 層並填入上述金屬柵格開口。
在步驟410中，對上述頂蓋層施行一化學機械研磨 (chemical mechanical polish；CMP)，以將上述頂蓋層的一上表面平坦化。
在步驟412中，在上述頂蓋層的上方形成一蝕刻停 止層，且在上述蝕刻停止層的上方形成一介電質柵格層。
在步驟414中，施行一第二蝕刻而蝕入上述介電質 柵格層而到達上述蝕刻停止層，以形成一介電質柵格。上述介電質柵格劃定對應於上述畫素感測器的介電質柵格開口。
在步驟416中，施行一第三蝕刻而蝕入上述蝕刻停 止層，以移除上述蝕刻停止層之曝露於在上述介電質柵格開口中的區域。
在步驟418中，施行一第四蝕刻而蝕入上述頂蓋 層，以使上述介電質柵格開口的下表面成為彎曲的下表面。
在步驟420中，形成彩色濾光器而填入上述介電質 柵格開口，上述彩色濾光器的折射率與上述頂蓋層的折射率不同。上述不同的折射率加上上述介電質柵格開口的彎曲的下表面，有利於將輻射線對焦至下方的畫素感測器。這樣有利於減少在上述介電質柵格的下表面附近的輻射線的發散，並減少相鄰的畫素感測器互擾。另外，這樣有利於改善光學上的效能。
在步驟422中，在上述彩色濾光器的上方形成微透 鏡。
雖然在此處藉由流程圖400敘述的方法是以動作 或步驟的序列來作圖示與敘述，但要瞭解的是所繪示的動作或步驟的順序不應被解釋為有對發明作限制的意思。例如，有些動作可以以不同的順序發生、一併存在未在此處繪示、討論的其他動作或步驟、或二者皆有。另外，並非所有繪示的動作都需要用來實行此處敘述的一或多個方面或實施例，而此處描述 的一或多個動作亦可分成一或數個分離的動作、階段等來實行。
在某些取代的實施例中，上述第二蝕刻與上述第 三蝕刻、上述第三蝕刻與上述第四蝕刻、或上述第二蝕刻、第三蝕刻與第四蝕刻，可以一起施行(例如使用一共通的蝕刻劑)。另外，在某些取代的實施例中，可省略上述蝕刻停止層與步驟416。在這樣的實施例中，上述第二蝕刻可使用已知的蝕刻率，而用以控制施行時間。此外，在某些替代性的實施例中，上述頂蓋層與上述介電質柵格層可對應於一共通層的不同區域。在這樣的實施例中，可以省略步驟408、410與412。可在上述金屬柵格的上方形成一共通層(例如使用單一的沉積步驟)並填入上述金屬柵格開口，取代步驟408、410與412。另外，可對上述共通層施行一化學機械研磨，以將上述共通層的一上表面平坦化，而且可施行步驟414-422。
請參考第5-11、12A、12B、13A、13B圖，是一系 列之剖面圖，顯示在各製造階段的一背面感光式影像感測器的某些實施例，以敘述第4圖的方法。儘管第5-11、12A、12B、13A、13B圖的相關敘述是關於上述方法，但應瞭解的是揭露於第5-11、12A、12B、13A、13B圖的結構並未被限制於上述方法的一部分，亦可以獨立作為獨立於上述方法的結構。同樣地，儘管是藉由第5-11、12A、12B、13A、13B圖來敘述上述方法，但應瞭解的是上述方法並未被限制於第5-11、12A、12B、13A、13B圖所揭露的結構，亦可以獨立作為獨立於第5-11、12A、12B、13A、13B圖所揭露的結構之方法。
第5圖是顯示對應於步驟402的某些實施例的剖面 圖500。如圖所示，提供一半導體基底102，其具有複數個畫素感測器104，畫素感測器104是置於半導體基底102中。在某些實施例中，半導體基底102是一積體電路的一部分，而畫素感測器104是置於上述積體電路的一背面(例如半導體基底102的一上表面112)與上述積體電路的一後段金屬化堆疊結構(未繪示)之間。畫素感測器104包含光偵測器106，例如為光二極體。 半導體基底102可以是例如一塊狀半導體基底(bulk semiconductor substrate)或一絕緣層上覆矽(silicon-on-insulator；SOI)基底。
第6圖是顯示對應於步驟404的某些實施例的剖面 圖600。如圖所示，在半導體基底102的上方，形成一抗反射塗層108與一緩衝層110的至少其中之一並以所敘述的順序堆疊。另外，在抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一的上方形成一金屬柵格層126’。可藉由例如旋轉塗佈法或氣相沉積等的沉積技術，依序沉積抗反射塗層108、緩衝層110與金屬柵格層126’。抗反射塗層108可以由例如一有機聚合物或一金屬氧化物形成。緩衝層110可以由例如一氧化物形成，此氧化物例如為二氧化矽等。金屬柵格層126’可以由例如鎢、銅、鋁或鋁銅(aluminum copper)形成。
第7圖是顯示對應於步驟406的某些實施例的剖面 圖700。如圖所示，施行一第一蝕刻而蝕入金屬柵格層126’，穿過畫素感測器104上的區域而至抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一。此第一蝕刻形成一金屬柵格114，金屬柵格 114劃定對應於畫素感測器104的金屬柵格開口118的側壁。通常，金屬柵格開口118是至少部分地在對應的畫素感測器104的上方。
用以施行上述第一蝕刻的製程可包含形成一第一 光阻層702，第一光阻層702遮蔽金屬柵格層126’之對應於金屬柵格114的區域。然後可根據第一光阻層702的圖形而施加一蝕刻劑704至金屬柵格層126’，藉此劃定了金屬柵格114。蝕刻劑704可相對於抗反射塗層108與緩衝層110的至少其中之一而選擇蝕刻金屬柵格層126’。另外，蝕刻劑704可以是例如一乾式蝕刻劑。在施加蝕刻劑704之後，可移除或另外剝除第一光阻層702。
第8圖是顯示對應於步驟408的某些實施例的剖面 圖800。如圖所示，在金屬柵格114與殘留的金屬柵格層126的上方形成一頂蓋層132’並填入金屬柵格開口118。頂蓋層132’可以是由例如一氧化物等的一介電質形成，亦可以是由例如與緩衝層110相同的材料形成，或同時符合以上條件。另外，可以使用例如旋轉塗佈法或氣相沉積法等的沉積技術來形成頂蓋層132’。
第9圖是顯示對應於步驟410與412的某些實施例 的剖面圖900。如圖所示，對頂蓋層132’施行一化學機械研磨到殘留的金屬柵格層126的上方的一處，藉此獲得一實質上平坦的上表面902。同樣如圖所示，在殘留的頂蓋層132”的上方以下列堆疊順序形成一蝕刻停止層130’與一介電質柵格層128’。可使用例如氣相沉積法等的一沉積技術來形成蝕刻停止 層130’與介電質柵格層128’。蝕刻停止層130’可以是由例如氮化矽等的一氮化物形成。介電質柵格層128’可以是由例如二氧化矽形成，亦可以是由與殘留的頂蓋層132”相同的材料形成，或同時符合以上條件。在替代的實施例中，可以省略蝕刻停止層130’。
第10圖是顯示對應於步驟414的某些實施例的剖 面圖1000。如圖所示，施行一第二蝕刻而蝕入介電質柵格層128’，穿過在畫素感測器104上的區域而到達蝕刻停止層130’。 上述第二蝕刻形成了一介電質柵格116’，其中介電質柵格116’劃定對應於畫素感測器104的介電質柵格開口120’的側壁。通常，介電質柵格開口120’是至少部分位於對應的畫素感測器104的上方。
用以施行上述第二蝕刻的製程可包含形成一第二光阻層1002，第二光阻層1002遮蔽介電質柵格層128’之對應於介電質柵格116’的區域。然後可根據第二光阻層1002的圖形而施加一蝕刻劑1004至介電質柵格層128’，藉此劃定了介電質柵格116’。蝕刻劑1004可相對於蝕刻停止層130’而選擇蝕刻介電質柵格層128’。另外，蝕刻劑1004可以是例如一乾式蝕刻劑。在施加蝕刻劑1004之後，可移除或另外剝除第二光阻層1002。
第11圖是顯示對應於步驟416的某些實施例的剖面圖1100。如圖所示，施行一第三蝕刻而蝕入蝕刻停止層130’，穿過在介電質柵格開口120’中曝露的區域而至殘留的頂蓋層132”。上述第三蝕刻移除了蝕刻停止層130’之曝露於在介電質柵格開口120’中的區域。用以施行上述第三蝕刻的製程可 包含施加一蝕刻劑1102至蝕刻停止層130’。蝕刻劑1102可相對於介電質柵格層128及殘留的頂蓋層132”的至少其中之一而選擇對蝕刻停止層130’蝕刻。另外，蝕刻劑1102可以是例如一濕式蝕刻劑。
第12A、12B圖是顯示對應於步驟418、420與422 的某些實施例的剖面圖1200A、1200B。這些實施例是直接關於具有凹面的下表面的介電質柵格開口。
如第12A圖所示，施行一第四蝕刻而蝕入殘留的頂 蓋層132”，穿過殘留的頂蓋層132”的曝露的區域而為殘留的介電質柵格開口120”形成凹面的下表面124A。用以施行上述第四蝕刻的製程可包含例如施加一或多種蝕刻劑1202至殘留的頂蓋層132”，並調整例如蝕刻速率等的蝕刻參數，以劃定凹面的下表面124A。例如，可將蝕刻參數調整為對殘留的介電質柵格開口120”的中心處的殘留的頂蓋層132”的蝕刻速率比對殘留的介電質柵格開口120”的週邊的殘留的頂蓋層132”的蝕刻速率快。一或多種蝕刻劑1202可以是相對於殘留的蝕刻停止層130而選擇蝕刻殘留的頂蓋層132”，可以是一濕式蝕刻劑或一乾式蝕刻劑。由於一或多種蝕刻劑1202是通過殘留的介電質柵格開口120”而施加、且殘留的介電質柵格層128與殘留的頂蓋層132”可以是相同的材料，一或多種蝕刻劑1202可能會侵蝕殘留的介電質柵格開口120”的側壁。
在替代的實施例中，可以另一種手法取代上述第 四蝕刻來用以形成凹面的下表面124A。在這樣的替代的實施例的一些中，可藉由一重流製程(例如一伺服控制重流製程)形成 凹面的下表面124A。在這樣的替代的實施例的其他中，可藉由一沉積製程來形成凹面的下表面124A，例如調整沉積速率等的沉積參數以劃定凹面的下表面124A。例如，可將沉積參數調整為在殘留的介電質柵格開口120”的中心處的沉積速率比在殘留的介電質柵格開口120”的週邊的沉積速率慢。這樣的沉積可視為一第二頂蓋層、殘留的頂蓋層132”的延伸部分或上述之組合。
如第12B圖所示，在對應的畫素感測器104的殘留 的介電質柵格開口120A中，形成對應於畫素感測器104的彩色濾光器134A、136A、138A，彩色濾光器134A、136A、138A通常具有大致上與殘留的介電質柵格層128的上表面142齊平之平坦的上表面140。彩色濾光器134A、136A、138A是被分配為對應的輻射線的顏色或波長(例如根據貝爾濾光器馬賽克(Bayer filter mosaic))，且以被設置為將被分配到的顏色或波長的輻射線傳導至對應的畫素感測器104之材料形成。另外，彩色濾光器134A、136A、138A是以以下性質的材料形成：其折射率大於殘留的頂蓋層132A的折射率以及任何其他鄰接殘留的頂蓋層132A且在殘留的頂蓋層132A的下方的材料的折射率的至少其中之一。用以形成彩色濾光器134A、136A、138A的製程，可包含針對每一種不同的彩色濾光器的分配(輻射線的對應顏色或波長)而包含形成一彩色濾光器層以及圖形化此彩色濾光器層。可形成上述彩色濾光器層來填入殘留的介電質柵格開口120A並覆蓋殘留的介電質柵格層128。然後，在圖形化上述彩色濾光器層之前，可將上述彩色濾光器層平坦化(例如 藉由化學機械研磨)、將上述彩色濾光器層回蝕至大約與殘留的介電質柵格層128的上表面142齊平、抑或是上述二者皆執行。
仍請參考第12B圖，在對應的畫素感測器104的彩 色濾光器134A、136A、138A的上方，形成對應於畫素感測器104的微透鏡144。用以形成微透鏡144的製程可包含：在彩色濾光器134A、136A、138A的上方形成一微透鏡層(例如藉由一旋轉塗佈法或一沉積製程)。另外，可在上述微透鏡層上方，形成一圖形化之具有一彎曲的上表面的一微透鏡模板。然後，可根據上述微透鏡模板而選擇性地蝕刻上述微透鏡層，以形成微透鏡144。
第13A、13B圖是顯示對應於步驟418、420與422 的某些實施例的剖面圖1300A、1300B。這些實施例是直接關於具有凸面的下表面的介電質柵格開口。
如第13A圖所示，施行一第四蝕刻而蝕入殘留的頂 蓋層132”，穿過殘留的頂蓋層132”的曝露的區域而為殘留的介電質柵格開口120”形成凸面的下表面124B。用以施行上述第四蝕刻的製程可包含例如施加一或多種蝕刻劑1302至殘留的頂蓋層132”，並調整例如蝕刻速率等的蝕刻參數，以劃定凸面的下表面124B。例如，可將蝕刻參數調整為對殘留的介電質柵格開口120”的週邊的殘留的頂蓋層132”的蝕刻速率比對殘留的介電質柵格開口120”的中心處的殘留的頂蓋層132”的蝕刻速率快。一或多種蝕刻劑1302可以是相對於殘留的蝕刻停止層130而選擇蝕刻殘留的頂蓋層132”，可以是一濕式蝕刻劑或 一乾式蝕刻劑。
在替代的實施例中，可以另一種手法取代上述第 四蝕刻來用以形成凸面的下表面124B。在這樣的替代的實施例的一些中，可藉由一重流製程形成凸面的下表面124B。在這樣的替代的實施例的其他中，可藉由一沉積製程來形成凸面的下表面124B，例如調整沉積速率等的沉積參數以劃定凸面的下表面124B。例如，可將沉積參數調整為在殘留的介電質柵格開口120”的週邊的沉積速率比在殘留的介電質柵格開口120”的中心處的沉積速率慢。這樣的沉積可視為一第二頂蓋層、殘留的頂蓋層132”的延伸部分或上述之組合。
如第13B圖所示，在對應的畫素感測器104的殘留 的介電質柵格開口120A中，形成對應於畫素感測器104的彩色濾光器134B、136B、138B，彩色濾光器134B、136B、138B通常具有大致上與殘留的介電質柵格層128的上表面142齊平之平坦的上表面140。另外，彩色濾光器134B、136B、138B是以以下性質的材料形成：其折射率小於殘留的頂蓋層132B的折射率以及任何其他鄰接殘留的頂蓋層132B且在殘留的頂蓋層132B的下方的材料的折射率的至少其中之一。
仍請參考第13B圖，在對應的畫素感測器104的彩 色濾光器134B、136B、138B的上方，形成對應於畫素感測器104的微透鏡144。
因此，如前所述，本發明的一實施例是提供一種 背面感光式影像感測器，其包含：一畫素感測器、一金屬柵格、一介電質柵格以及一頂蓋層。上述畫素感測器是置於一半導體 基底中，上述金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方並劃定一金屬柵格開口的一側壁，上述介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方並劃定一介電質柵格開口的一側壁，上述頂蓋層是置於上述金屬柵格的上方並劃定上述介電質柵格開口的一彎曲的下表面。
在一實施例中，上述背面感光式影像感測器的形 成方法，更包含：在上述金屬柵格的上方形成一頂蓋層，並填入上述金屬柵格開口；在上述頂蓋層的上方形成一蝕刻停止層；在上述蝕刻停止層的上方形成上述介電質柵格層；施行一第一蝕刻而蝕入上述介電質柵格層而止於該蝕刻停止層，以劃定一中間介電質柵格開口；施行一第二蝕刻而蝕入該蝕刻停止層，以移除上述蝕刻停止層之曝露於上述中間介電質柵格開口的區域；以及施行一第三蝕刻而蝕入上述頂蓋層，以形成上述彎曲的下表面。
本發明的又另一實施例是提供一種背面感光式影 像感測器，其包含：複數個畫素感測器、一金屬柵格、一介電質柵格以及。上述複數個畫素感測器是置於一半導體基底中，上述金屬柵格是置於上述畫素感測器的上方並劃定對應於上述畫素感測器的複數個金屬柵格開口的側壁，上述介電質柵格是置於上述金屬柵格的上方並劃定對應於上述畫素感測器的複數個介電質柵格開口的側壁，上述頂蓋層是置於上述金屬柵格的上方並劃定上述介電質柵格開口的彎曲的下表面。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識 者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100A‧‧‧剖面圖
102‧‧‧半導體基底
104‧‧‧畫素感測器
106‧‧‧光偵測器
108‧‧‧抗反射塗層
110‧‧‧緩衝層
112‧‧‧上表面
113‧‧‧堆疊柵格
114‧‧‧金屬柵格
116‧‧‧介電質柵格
118‧‧‧金屬柵格開口
120A‧‧‧介電質柵格開口
122‧‧‧實質上平坦的下表面
124A‧‧‧凹面的下表面
126‧‧‧金屬柵格層
128‧‧‧介電質柵格層
130‧‧‧蝕刻停止層
132A‧‧‧頂蓋層
134A、136A、138A‧‧‧彩色濾光器
140‧‧‧平坦的上表面
142‧‧‧上表面
144‧‧‧微透鏡
146‧‧‧上表面
148A‧‧‧光線
θ1‧‧‧入射角
θ2‧‧‧折射角

Claims (10)

  1. 一種背面感光式影像感測器，包含：一畫素感測器，置於一半導體基底中；一金屬柵格，置於該畫素感測器的上方並劃定一金屬柵格開口的一側壁；一介電質柵格，置於該金屬柵格的上方並劃定一介電質柵格開口的一側壁；以及一頂蓋層，置於該金屬柵格的上方並劃定該介電質柵格開口的一彎曲的下表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背面感光式影像感測器，更包含：一彩色濾光器，置於該介電質柵格開口內並鄰接該彎曲的下表面；以及一微透鏡，具有一彎曲的上表面與一實質上平坦的下表面，該微透鏡的該實質上平坦的下表面是鄰接於該彩色濾光器的一實質上平坦的上表面；其中，該彎曲的下表面是凹面時，則該彩色濾光器的折射率大於該頂蓋層的折射率；以及該彎曲的下表面是凸面時，則該彩色濾光器的折射率小於該頂蓋層的折射率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背面感光式影像感測器，更包含：一後段金屬化堆疊結構，置於與該金屬柵格所在的該半導體基底的相反側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背面感光式影像感測器，更包含：一蝕刻停止層，在該頂蓋層上；以及一介電質柵格層，置於該蝕刻停止層上；其中，該介電質柵格是置於該介電質柵格層中。
  5. 一種背面感光式影像感測器的形成方法，包含：提供一畫素感測器，其置於一半導體基底中；在該畫素感測器的上方形成一金屬柵格，並劃定一金屬柵格開口的一側壁；在該金屬柵格的上方形成一介電質柵格層；以及施行一或多次蝕刻而蝕入該介電質柵格層，以形成被一介電質柵格水平地圍繞的一介電質柵格開口，該介電質柵格開口具有一彎曲的下表面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之背面感光式影像感測器的形成方法，更包含：在該金屬柵格的上方形成一頂蓋層，並填入該金屬柵格開口；在該頂蓋層的上方形成一蝕刻停止層；在該蝕刻停止層的上方形成該介電質柵格層；施行一第一蝕刻而蝕入該介電質柵格層而止於該蝕刻停止層，以劃定一中間介電質柵格開口；施行一第二蝕刻而蝕入該蝕刻停止層，以移除該蝕刻停止層之曝露於該中間介電質柵格開口的區域；以及施行一第三蝕刻而蝕入該頂蓋層，以形成該彎曲的下表面。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之背面感光式影像感測器的形成方法，更包含：在該介電質柵格開口中形成一彩色濾光器，並鄰接該彎曲的下表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之背面感光式影像感測器的形成方法，更包含：將該彩色濾光器形成為具有一實質上平坦的上表面；以及形成一微透鏡，該微透鏡具有一彎曲的上表面與一實質上平坦的下表面，該實質上平坦的下表面鄰接該彩色濾光器的該實質上平坦的上表面。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之背面感光式影像感測器的形成方法，更包含：將該彎曲的下表面形成為具有一凹面輪廓；以及將該彩色濾光器形成為折射率大於在該彎曲的下表面的下方且鄰接該彎曲的下表面的材料的折射率。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之背面感光式影像感測器的形成方法，更包含：將該彎曲的下表面形成為具有一凸面輪廓；以及將該彩色濾光器形成為折射率小於在該彎曲的下表面的下方且鄰接該彎曲的下表面的材料的折射率。
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