TW201715720A - 互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構，包含基材及數個像素部分。每個像素部分包含數個交叉區、數個邊界區及中央區，每個邊界區位於任二相鄰之交叉區間，中央區被交叉區與邊界區所包圍。每個像素部分包含元件層、抗反射覆蓋層、分離之反射結構、分離之金屬阻隔結構、鈍化層及彩色濾光片。元件層設於基材上。數個溝渠形成於元件層與基材中且分別對應於邊界區。抗反射覆蓋層共形覆蓋元件層、基材與溝渠。反射結構分別設於溝渠中。金屬阻隔結構位於交叉區中之抗反射覆蓋層上。鈍化層共形覆蓋金屬阻隔結構。彩色濾光片設於鈍化層上。

Description

互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構 及其製造方法
本發明實施例是有關於一種半導體元件，且特別是有關於一種半導體感測元件。
半導體影像感測器用以感測光。一般而言，半導體影像感測器包含互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)與電荷耦合元件(CCD)感測器，且已廣泛地使用在各種應用中，例如數位靜態相機(DSC)、行動電話相機、數位攝錄影機(DV)與數位攝影機(DVR)應用。這些半導體影像感測器利用一影像感測元件陣列，每個影像感測元件包含光電二極體與其它元件，以吸收光並將所吸收到的光轉換成數位資料或電子訊號。
前照式(FSI)互補式金屬氧化物半導體影像感測器與背照式(BSI)互補式金屬氧化物半導體影像感測器為二種互補式金屬氧化物半導體影像感測器。前照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器操作來檢測從其前面投射之光，而背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器操作來檢 測從其背面投射之光。背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器可縮短光學路徑並增加填充係數(fill factor)，以改善每單位面積之光敏度與量子效率，且可降低光串擾(cross talk)與光響應不均勻。因此，可大幅改善互補式金屬氧化物半導體影像感測器之影像品質。此外，背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器具有高主光線角(chief ray angle)，可允許較短之透鏡高度，而可達成較薄之相機模組。因此，背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器技術逐漸成為主流技術。
然而，傳統背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器及製造背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器之方法無法完全滿足各方面需求。
依照一實施例，本揭露揭示一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構。此互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構包含基材以及數個像素部分，其中這些像素部分設於基材上且彼此相鄰。每個像素部分包含數個交叉區、數個邊界區、以及中央區，每個邊界區位於任二相鄰之交叉區之間，中央區被交叉區與邊界區所包圍。每個像素部分包含元件層、抗反射覆蓋層、數個分離之反射結構、數個分離之金屬阻隔結構、鈍化層以及彩色濾光片。元件層設於基材上之交叉區、邊界區以及中央區中。數個溝渠形成於元件層與基材中，且分別對應於邊界區。抗反射覆蓋層共形覆蓋元 件層、基材與溝渠。反射結構分別設於溝渠中之抗反射覆蓋層上。金屬阻隔結構分別位於交叉區中之抗反射覆蓋層上方。鈍化層共形覆蓋金屬阻隔結構、抗反射覆蓋層、以及反射結構。彩色濾光片設於交叉區、邊界區與中央區中之鈍化層上。
100‧‧‧布局
102‧‧‧金屬格柵結構
104‧‧‧布局
106‧‧‧反射結構
108‧‧‧像素部分
110‧‧‧交叉區
112‧‧‧邊界區
114‧‧‧中央區
116‧‧‧金屬阻隔結構
120‧‧‧互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構
122‧‧‧入射光
124‧‧‧正面
126‧‧‧背面
128‧‧‧基材
130‧‧‧元件層
132‧‧‧抗反射覆蓋層
134‧‧‧鈍化層
136‧‧‧彩色濾光片
138‧‧‧溝渠
140‧‧‧緩衝層
142‧‧‧上表面
144‧‧‧頂部
146‧‧‧微透鏡
200‧‧‧布局
202‧‧‧金屬格柵結構
204‧‧‧布局
206‧‧‧反射結構
208‧‧‧像素部分
210‧‧‧交叉區
212‧‧‧邊界區
214‧‧‧中央區
216‧‧‧金屬阻隔結構
220‧‧‧互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構
222‧‧‧入射光
224‧‧‧正面
226‧‧‧背面
228‧‧‧基材
230‧‧‧元件層
232‧‧‧抗反射覆蓋層
234‧‧‧鈍化層
236‧‧‧彩色濾光片
238‧‧‧溝渠
240‧‧‧緩衝層
242‧‧‧上表面
244‧‧‧頂部
246‧‧‧微透鏡
300‧‧‧基材
302‧‧‧元件層
304‧‧‧溝渠
306‧‧‧邊界區
308‧‧‧抗反射覆蓋層
310‧‧‧反射結構
312‧‧‧緩衝層
314‧‧‧金屬層
316‧‧‧交叉區
318‧‧‧孔穴
320‧‧‧金屬格柵結構
322‧‧‧金屬阻隔結構
323‧‧‧像素部分
324‧‧‧鈍化層
326‧‧‧彩色濾光片
328‧‧‧上表面
330‧‧‧頂部
332‧‧‧微透鏡
334‧‧‧互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構
400‧‧‧操作
402‧‧‧操作
404‧‧‧操作
406‧‧‧操作
408‧‧‧操作
410‧‧‧操作
412‧‧‧操作
414‧‧‧操作
500‧‧‧基材
502‧‧‧元件層
504‧‧‧溝渠
506‧‧‧交叉區
508‧‧‧抗反射覆蓋層
510‧‧‧反射結構
512‧‧‧緩衝層
514‧‧‧金屬層
516‧‧‧邊界區
518‧‧‧孔穴
520‧‧‧金屬格柵結構
522‧‧‧金屬阻隔結構
523‧‧‧像素部分
524‧‧‧鈍化層
526‧‧‧彩色濾光片
528‧‧‧上表面
530‧‧‧頂部
532‧‧‧微透鏡
534‧‧‧互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構
600‧‧‧操作
602‧‧‧操作
604‧‧‧操作
606‧‧‧操作
608‧‧‧操作
610‧‧‧操作
612‧‧‧操作
614‧‧‧操作
從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。
〔圖1A〕係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之金屬格柵結構之布局的示意圖。
〔圖1B〕係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之反射結構之布局的示意圖。
〔圖1C〕係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線A-A所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖1D〕係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線B-B所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖1E〕係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線C-C所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖2A〕係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之金屬格柵結構之布局的示意圖。
〔圖2B〕係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之反射結構之布局的示意圖。
〔圖2C〕係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線A-A所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖2D〕係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線B-B所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖2E〕係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線C-C所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。
〔圖3A〕至〔圖3I〕係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法之各個中間階段的剖面示意圖。
〔圖4〕係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法的流程圖。
〔圖5A〕至〔圖5I〕係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法之各個中間階段的剖面示意圖。
〔圖6〕係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法的流程圖。
以下的揭露提供了許多不同實施方式或實施例，以實施所提供之標的之不同特徵。以下所描述之構件與安排的特定實施例係用以簡化本揭露。當然這些僅為實施例，並非用以作為限制。舉例而言，於描述中，第一特徵形成於第二特徵之上方或之上，可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸的方式形成的實施方式，亦可能包含額外特徵可能形成在第一特徵與第二特徵之間的實施方式，如此第一特徵與第二特徵可能不會直接接觸。
在此所使用之用語僅用以描述特定實施方式，而非用以限制所附之申請專利範圍。舉例而言，除非特別限制，否則單數型態之用語「一」或「該」亦可代表複數型態。例如「第一」與「第二」用語用以描述各種元件、區域或層等等，儘管這類用語僅用以區別一元件、一區域或一層與另一元件、另一區域或另一層。因此，在不脫離所請求保護之標的之精神下，第一區亦可稱為第二區，其它的以此類推。此外，本揭露可能會在各實施例中重複參考數字及/或文字。這樣的重複係基於簡化與清楚之目的，以其本身而言並非用以 指定所討論之各實施方式及/或配置之間的關係。如在此所使用的，用詞「及/或(and/or)」包含一或多個相關列示項目的任意或所有組合。
在一般互補式金屬氧化物半導體影像感測器中，形成於元件層與元件層下方之基材中的溝渠隔離層、以及形成於溝渠隔離層上之金屬格柵層用以形成光導結構，以限制入射光，因而可防止串擾(crosstalk)。然而，金屬格柵層不可避免的會阻擋入射光，因而降低了互補式金屬氧化物半導體影像感測器的量子效率(QE)。此外，形成溝渠隔離層之操作包含利用乾蝕刻製程形成溝渠於元件層與基材中、以及沉積反射材料填充溝渠。然而，乾蝕刻製程會對溝渠之底部與側面造成損傷，因而降低互補式金屬氧化物半導體影像感測器之成像性能。
本揭露之實施方式係針對一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構及製造此互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之方法，其中元件層上方之金屬格柵結構的布局與反射結構之布局互補，因此在金屬格柵結構與反射結構之光導機制獲得維持來改善串擾的情況下，金屬格柵結構與反射結構釋出一些區域來改善光學性能。此外，由於金屬格柵結構所占面積減少，因此可增加互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的量子效率。而且，由於反射結構所占面積減少，因此可降低反射結構製作期間所造成之元件層與基材的損傷，進而可提升互補式金屬氧化物半導體影像感測器的成像性能，並可擴大製程窗。
請參照圖1A與圖1B，其中圖1A係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之金屬格柵結構之布局的示意圖，圖1B係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之反射結構之布局的示意圖。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120(請參照圖1C)中之金屬格柵結構102之布局100與反射結構106之布局104呈類網狀布局，其中布局100與104均係藉由移除一網狀布局的一些部分所修改而成。金屬格柵結構102包含數個金屬阻隔結構116。如圖1A與圖1B所示，金屬格柵結構102與反射結構106共同定義出數個像素部分108。這些像素部分108排成一陣列，且彼此相鄰。金屬格柵結構102與反射結構106配置以防止光擴散至相鄰之像素部分108。
在一些實施例中，每個像素部分108包含數個交叉區110、數個邊界區112以及一中央區114。如圖1A與圖1B所示，這些交叉區110分別位於像素部分108之角落處。邊界區112分別位於像素部分108之邊界處，且每個邊界區112位於任二相鄰之交叉區110之間。中央區114位於像素部分108之中央處，且被交叉區110與邊界區112所包圍。金屬格柵結構102之金屬阻隔結構116與反射結構106以互補方式排列。在本實施方式中，金屬阻隔結構116分別設於交叉區110中，而反射結構106分別設於邊界區112中。在一些實施例中，位於交叉區110中之金屬阻隔結構116之彼此相鄰者組合成十字型。
請參照圖1C、圖1D與圖1E，其中圖1C係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線A-A所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖，圖1D係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線B-B所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖，圖1E係繪示沿圖1A與圖1B之剖面線C-C所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120可操作來感測入射光122。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120具有正面124與背面126。在一些實施例中，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120為背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器元件，其可操作來感測從其背面126投射之入射光122。
如圖1C、圖1D與圖1E所示，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120包含基材128以及像素部分108。基材128為半導體基材，且可由單晶半導體材料或化合物半導體材料所組成。舉例而言，可使用矽、鍺或玻璃來作為基材128之材料。
像素部分108在基材128上排成一陣列，且彼此相鄰。在一些實施例中，如圖1C、圖1D與圖1E所示，每個像素部分108包含元件層130、抗反射覆蓋層132、數個分離之反射結構106、數個分離之金屬阻隔結構116、鈍化層134以及彩色濾光片136。
在每個像素部分108中，元件層130設於基材128上之交叉區110、邊界區112以及中央區114中。在一些實施 例中，元件層130之材料包含矽。舉例而言，元件層130之材料可包含磊晶矽。請再次參照圖1C與圖1E，數個溝渠138形成於元件層130與基材128中，且分別對應於邊界區112。每個溝渠138從元件層130之頂部延伸至基材128。在一些實施例中，每個溝渠138為深溝渠。
如圖1C、圖1D與圖1E所示，抗反射覆蓋層132共形覆蓋元件層130、基材128與溝渠138。抗反射覆蓋層132配置以防止光擴散至相鄰之像素部分108。舉例而言，抗反射覆蓋層132可由氧化矽所組成。
反射結構106設於抗反射覆蓋層132上並分別填充溝渠138。反射結構106可由金屬或介電材料所組成。在一些示範實施例中，反射結構106由介電材料所組成，且每個反射結構106為深溝渠隔離(DTI)結構。舉例而言，每個反射結構106可具有從約0.1微米至約2.5微米的高度。由於溝渠138形成在邊界區112中，因此填充於溝渠138中之反射結構106位於邊界區112中。
在一些實施例中，如圖1E所示，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120可選擇性地包含緩衝層140。緩衝層140設於抗反射覆蓋層132與反射結構106上，且位於抗反射覆蓋層132與金屬格柵結構102之間、以及抗反射覆蓋層132與鈍化層134之間。緩衝層140適合用以增加金屬格柵結構102與抗反射覆蓋層132之間的附著力。舉例而言，緩衝層140可由介電層，例如二氧化矽所組成。
金屬格柵結構102設於緩衝層140上，且位於抗反射覆蓋層132的上方。金屬格柵結構102之金屬阻隔結構116分別設於交叉區110中。在此實施方式中，如圖1E所示，由於金屬阻隔結構116設於交叉區110中，而反射結構106設於邊界區112中，因此在每個像素部分108中，金屬阻隔結構116與反射結構106以互補方式交錯排列。在一些實施例中，金屬阻隔結構116由金屬或金屬合金，例如鎢或鋁銅合金所組成。金屬阻隔結構116與反射結構106可由相同材料所組成，或者可由不同材料所組成。
請再次參照圖1E，鈍化層134共形覆蓋金屬阻隔結構116、以及位於抗反射覆蓋層132與反射結構106上方之緩衝層140。鈍化層134適合用來保護金屬阻隔結構116，使其免於受到彩色濾光片136的侵蝕。在一些實施例中，鈍化層134由氧化矽、氮化矽或氮氧化矽所組成。
如圖1C、圖1D與圖1E所示，彩色濾光片136設於位在交叉區110、邊界區112與中央區114中之鈍化層134上。在一些示範例子中，彩色濾光片136為紅色彩色濾光片、藍色彩色濾光片或綠色彩色濾光片。在一些實施例中，彩色濾光片136之上表面142高於鈍化層134之頂部144。在一些實施例中，每個像素部分108可選擇性地包含微透鏡146。微透鏡146覆蓋彩色濾光片136之上表面142。
在每個像素部分108中，由於金屬格柵結構102之布局100與反射結構106之布局104為互補，因此在金屬格柵結構與反射結構之光導機制獲得維持來改善串擾的情況 下，金屬格柵結構102與反射結構106可釋出一些區域來提升光學性能。此外，由於金屬格柵結構102所占面積減少，因此可增加互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構120的量子效率。而且，由於反射結構106所占面積減少，因此可降低溝渠138之乾蝕刻製程期間對元件層130與基材128所造成之損傷，藉此可提升互補式金屬氧化物半導體影像感測器120的成像性能，並可擴大製程窗。
請參照圖2A與圖2B，其中圖2A係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之金屬格柵結構之布局的示意圖，圖2B係繪示依照本發明之各實施方式的一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之反射結構之布局的示意圖。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220(請參照圖2C)中之金屬格柵結構202之布局200與反射結構206之布局204呈類網狀布局，其中布局200與204均係藉由移除一網狀布局的一些部分所修改而成。金屬格柵結構202包含數個金屬阻隔結構216。如圖2A與圖2B所示，金屬格柵結構202與反射結構206共同定義出數個像素部分208。這些像素部分208排成一陣列，且彼此相鄰。金屬格柵結構202與反射結構206配置以防止光擴散至相鄰之像素部分208。
在一些實施例中，每個像素部分208包含數個交叉區210、數個邊界區212以及一中央區214。如圖2A與圖2B所示，這些交叉區210分別位於像素部分208之角落處。邊界區212分別位於像素部分208之邊界處，且每個邊界區212位 於任二相鄰之交叉區210之間。中央區214位於像素部分208之中央處，且被交叉區210與邊界區212所包圍。金屬格柵結構202之金屬阻隔結構216與反射結構206以互補方式排列。在本實施方式中，金屬阻隔結構216分別設於邊界區212中，而反射結構206分別設於交叉區210中。在一些實施例中，位於交叉區210中之反射結構206之彼此相鄰者組合成十字型。
請參照圖2C、圖2D與圖2E，其中圖2C係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線A-A所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖，圖2D係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線B-B所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖，圖2E係繪示沿圖2A與圖2B之剖面線C-C所獲得之互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構的剖面示意圖。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220可操作來感測入射光222。互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220具有正面224與背面226。在一些實施例中，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220為背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器元件，其可操作來感測從其背面226投射之入射光222。
如圖2C、圖2D與圖2E所示，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220包含基材228以及像素部分208。基材228為半導體基材，且可由單晶半導體材料或化合物半導體材料所組成。舉例而言，可使用矽、鍺或玻璃來作為基材228之材料。
像素部分208在基材228上排成一陣列，且彼此相鄰。在一些實施例中，如圖2C、圖2D與圖2E所示，每個像素部分208包含元件層230、抗反射覆蓋層232、數個分離之反射結構206、數個分離之金屬阻隔結構216、鈍化層234以及彩色濾光片236。
在每個像素部分208中，元件層230設於基材228上之交叉區210、邊界區212以及中央區214中。在一些實施例中，元件層230之材料包含矽。舉例而言，元件層230之材料可包含磊晶矽。請再次參照圖2C與圖2D，數個溝渠238形成於元件層230與基材228中，且分別對應於交叉區210。每個溝渠238從元件層230之頂部延伸至基材228。在一些實施例中，每個溝渠238為深溝渠。
如圖2C、圖2D與圖2E所示，抗反射覆蓋層232共形覆蓋元件層230、基材228與溝渠238。抗反射覆蓋層232配置以防止光擴散至相鄰之像素部分208。舉例而言，抗反射覆蓋層232可由氧化矽所組成。
反射結構206設於抗反射覆蓋層232上並分別填充溝渠238。反射結構206可由金屬或介電材料所組成。在一些示範實施例中，反射結構206由介電材料所組成，且每個反射結構206為深溝渠隔離結構。舉例而言，每個反射結構206可具有從約0.1微米至約2.5微米的高度。由於溝渠238形成在交叉區210中，因此填充於溝渠238中之反射結構206位於交叉區210中。
在一些實施例中，如圖2E所示，互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220可選擇性地包含緩衝層240。緩衝層240設於抗反射覆蓋層232與反射結構206上，且位於抗反射覆蓋層232與金屬格柵結構202之間、以及抗反射覆蓋層232與鈍化層234之間。緩衝層240適合用以增加金屬格柵結構202與抗反射覆蓋層232之間的附著力。舉例而言，緩衝層240可由介電層，例如二氧化矽所組成。
金屬格柵結構202設於緩衝層240上，且位於抗反射覆蓋層232的上方。金屬格柵結構202之金屬阻隔結構216分別設於邊界區212中。在此實施方式中，如圖2E所示，由於金屬阻隔結構216設於邊界區212中，而反射結構206設於交叉區210中，因此在每個像素部分208中，金屬阻隔結構216與反射結構206以互補方式交錯排列。在一些實施例中，金屬阻隔結構216由金屬或金屬合金，例如鎢或鋁銅合金所組成。金屬阻隔結構216與反射結構206可由相同材料所組成，或者可由不同材料所組成。
請再次參照圖2E，鈍化層234共形覆蓋金屬阻隔結構216、以及位於抗反射覆蓋層232與反射結構206上方之緩衝層240。鈍化層234適合用來保護金屬阻隔結構216，使其免於受到彩色濾光片236的侵蝕。在一些實施例中，鈍化層234由氧化矽、氮化矽或氮氧化矽所組成。
如圖2C、圖2D與圖2E所示，彩色濾光片236設於位在交叉區210、邊界區212與中央區214中之鈍化層234上。在一些示範例子中，彩色濾光片236為紅色彩色濾 光片、藍色彩色濾光片或綠色彩色濾光片。在一些實施例中，彩色濾光片236之上表面242高於鈍化層234之頂部244。在一些實施例中，每個像素部分208可選擇性地包含微透鏡246。微透鏡246覆蓋彩色濾光片236之上表面242。
在每個像素部分208中，由於金屬格柵結構202之布局200與反射結構206之布局204為互補，因此在金屬格柵結構與反射結構之光導機制獲得維持來改善串擾的情況下，金屬格柵結構202與反射結構206可釋出一些區域來提升光學性能。此外，由於金屬格柵結構202所占面積減少，因此可增加互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構220的量子效率。而且，由於反射結構206所占面積減少，因此可降低溝渠238之乾蝕刻製程期間對元件層230與基材228所造成之損傷，藉此可提升互補式金屬氧化物半導體影像感測器220的成像性能，並可擴大製程窗。
圖3A至圖3I係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法之各個中間階段的剖面示意圖。如圖3A所示，提供基材300。基材300為半導體基材，且可由單晶半導體材料或化合物半導體材料所組成。舉例而言，可使用矽、鍺或玻璃來作為基材300之材料。
請再次參照圖3A，利用例如沉積技術、磊晶技術或接合技術，形成元件層302於基材300上。在一些實施例中，形成元件層302之操作包含以矽形成元件層302。舉例而言，元件層302可由磊晶矽所形成。
如圖3B所示，形成數個溝渠304於元件層302與基材300中。在此實施方式中，溝渠304僅形成於邊界區306中。在一些實施例中，進行形成溝渠304之操作以形成數個深溝渠。形成溝渠304之操作包含移除部分之元件層302以及部分之基材300，其中基材300之此部分位於元件層302之此部分下方，因此每個溝渠304從元件層302延伸至基材300。在一些示範實施例中，利用微影製程與蝕刻製程進行形成溝渠304的操作。舉例而言，蝕刻製程可為乾蝕刻製程或濕蝕刻製程。
如圖3C所示，形成抗反射覆蓋層308共形覆蓋元件層302、基材300與溝渠304。可利用沉積技術，例如化學氣相沉積(CVD)技術或物理氣相沉積(PVD)技術，進行形成抗反射覆蓋層308之操作。抗反射覆蓋層308可由氧化矽所組成。
如圖3D所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、或電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)技術，分別形成數個分離之反射結構310於溝渠304中的抗反射覆蓋層308上。形成反射結構310的操作包含形成反射結構310分別填充溝渠304。反射結構310可由金屬或介電材料所組成。在一些示範實施例中，反射結構310由介電材料所組成，且每個反射結構310形成為深溝渠隔離結構。舉例而言，每個反射結構310可形成以具有從約0.1微米至約2.5微米的高度。由於溝渠304僅形成在邊界區 306，因此形成於溝渠304中之反射結構310位於邊界區306中。
在一些實施例中，如圖3E所示，可選擇性地形成緩衝層312於抗反射覆蓋層308與反射結構310上，並覆蓋抗反射覆蓋層308與反射結構310。可利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術，進行形成緩衝層312的操作。舉例而言，緩衝層312可由介電層，例如二氧化矽所組成。
請同時參照圖3F與圖3G，形成金屬格柵結構320於抗反射覆蓋層308上方之緩衝層312上。在一些實施例中，形成金屬格柵結構320的操作包含形成金屬層314覆蓋抗反射覆蓋層308與反射結構310上方之緩衝層312，如圖3F所示。金屬層314由金屬或金屬合金，例如鎢或鋁銅合金所組成。金屬層314與反射結構310可由相同材料所組成，或者可由不同材料所組成。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來製作金屬層314。
請再次參照圖3F與圖3G，形成數個孔穴318於金屬層314中，藉以完成金屬格柵結構320，其中金屬格柵結構320位於抗反射覆蓋層308上方之緩衝層312上。舉例而言，可利用微影製程與蝕刻製程來進行形成孔穴318的操作。形成孔穴318的操作包含移除金屬層314的一部分，以形成數個分離之金屬阻隔結構322。這些孔穴318貫穿金屬層314，以暴露出緩衝層312之多個部分。在一些實施例中，如圖3G所示，每個孔穴318形成以具有梯形或矩形剖面。如圖3G所示，由於金屬阻隔結構322僅形成在交叉區316中， 且反射結構310僅形成在邊界區306中，因此金屬阻隔結構322與反射結構310交錯，且於基材300上方定義出數個像素部分323(如圖1A與圖1B所示之像素部分108)。每個像素部分323包含數個交叉區316、數個邊界區306以及一中央區(圖未示)，其中每個邊界區306位於任二相鄰之交叉區316之間，且中央區被交叉區316與邊界區306所包圍，如圖1A與圖1B所示之像素部分108。
如圖3H所示，形成鈍化層324共形覆蓋金屬格柵結構320之金屬阻隔結構322、以及緩衝層312被孔穴318所暴露出的部分。由於金屬阻隔結構322位於抗反射覆蓋層308上方，且緩衝層312被孔穴318所暴露出之部分位於反射結構310上方，因此鈍化層324覆蓋抗反射覆蓋層308與反射結構310。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來進行形成鈍化層324的操作。在一些實施例中，鈍化層324由氧化矽、氮化矽或氮氧化矽所組成。
如圖3I所示，形成數個彩色濾光片326於鈍化層324上，且分別填充孔穴318。這些彩色濾光片326分別形成在像素部分323中。在一些示範實施例中，彩色濾光片326形成以包含紅色彩色濾光片、藍色彩色濾光片與綠色彩色濾光片。在一些實施例中，進行形成彩色濾光片326的操作，以形成均具有上表面328的彩色濾光片326，其中上表面328高於鈍化層324之頂部330。請再次參照圖3I，可選擇性地形成數個微透鏡332分別覆蓋彩色濾光片326之上表 面328，藉以完成互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構334。
請參照圖4與圖3A至圖3I，圖4係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法的流程圖。此方法始於操作400，以提供基材300。在操作402中，形成元件層302於基材300上，如圖3A所示。可利用例如沉積技術、磊晶技術或接合技術，進行形成元件層302的操作。
在操作404中，如圖3B所示，利用微影製程與蝕刻製程，形成數個溝渠304於元件層302與基材300中。舉例而言，蝕刻製程可為乾蝕刻製程或濕蝕刻製程。在此實施方式中，溝渠304僅形成於邊界區306中。在一些實施例中，進行形成溝渠304之操作以形成數個深溝渠。形成溝渠304之操作包含移除部分之元件層302以及部分之基材300，其中基材300之此部分位於元件層302之此部分下方，因此每個溝渠304從元件層302延伸至基材300。
在操作406中，如圖3C所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術，形成抗反射覆蓋層308共形覆蓋元件層302、基材300與溝渠304。
在操作408中，如圖3D所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、或電漿輔助化學氣相沉積技術，形成數個分離之反射結構310分別位於溝渠304中的抗反射覆蓋層308上。形成反射結構310的操作包含形成反射結構310分別填充溝渠304。在一些示範實施 例中，每個反射結構310形成為深溝渠隔離結構。舉例而言，每個反射結構310可形成以具有從約0.1微米至約2.5微米的高度。由於溝渠304僅形成在邊界區306中，因此形成於溝渠304中之反射結構310位於邊界區306中。如圖3E所示，可選擇性地利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術，形成緩衝層312於抗反射覆蓋層308與反射結構310上、並覆蓋抗反射覆蓋層308與反射結構310。
在操作410中，請同時參照圖3F與圖3G，形成金屬格柵結構320於抗反射覆蓋層308上方之緩衝層312上。在一些實施例中，形成金屬格柵結構320的操作包含形成金屬層314覆蓋抗反射覆蓋層308與反射結構310上方之緩衝層312，如圖3F所示。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來製作金屬層314。
請再次參照圖3F與圖3G，利用微影製程與蝕刻製程形成數個孔穴318於金屬層314中，藉以在緩衝層312上完成金屬格柵結構320。形成孔穴318的操作包含移除金屬層314的一部分，以形成數個分離之金屬阻隔結構322。這些孔穴318貫穿金屬層314，以暴露出緩衝層312之多個部分。如圖3G所示，由於金屬阻隔結構322僅形成在交叉區316中，且反射結構310僅形成在邊界區306中，因此金屬阻隔結構322與反射結構310交錯，且於基材300上方定義出數個像素部分323(如圖1A與圖1B所示之像素部分108)。每個像素部分323包含數個交叉區316、數個邊界區306以及一中央區(圖未示)，其中每個邊界區306位於任二相鄰之 交叉區316之間，且中央區被交叉區316與邊界區306所包圍，如圖1A與圖1B所示之像素部分108。
在操作412中，如圖3H所示，形成鈍化層324共形覆蓋金屬阻隔結構322、以及緩衝層312被孔穴318所暴露出的部分。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來進行形成鈍化層324的操作。
在操作414中，如圖31所示，形成數個彩色濾光片326於鈍化層324上，且分別填充孔穴318。這些彩色濾光片326分別形成在像素部分323中。在一些示範實施例中，彩色濾光片326形成以包含紅色彩色濾光片、藍色彩色濾光片與綠色彩色濾光片。在一些實施例中，進行形成彩色濾光片326的操作，以形成均具有上表面328的彩色濾光片326，其中上表面328高於鈍化層324之頂部330。請再次參照圖31，可選擇性地形成數個微透鏡332分別覆蓋彩色濾光片326之上表面328，藉以完成互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構334。
圖5A至圖5I係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法之各個中間階段的剖面示意圖。如圖5A所示，提供基材500。基材500為半導體基材，且可由單晶半導體材料或化合物半導體材料所組成。舉例而言，可使用矽、鍺或玻璃來作為基材500之材料。
請再次參照圖5A，利用例如沉積技術、磊晶技術或接合技術，形成元件層502於基材500上。在一些實施 例中，形成元件層502之操作包含以矽形成元件層502。舉例而言，元件層502可由磊晶矽所形成。
如圖5B所示，形成數個溝渠504於元件層502與基材500中。在此實施方式中，溝渠504僅形成於交叉區506中。在一些實施例中，進行形成溝渠504之操作以形成數個深溝渠。形成溝渠504之操作包含移除部分之元件層502以及部分之基材500，其中基材500之此部分位於元件層502之此部分下方，因此每個溝渠504從元件層502延伸至基材500。在一些示範實施例中，利用微影製程與蝕刻製程進行形成溝渠504的操作。舉例而言，蝕刻製程可為乾蝕刻製程或濕蝕刻製程。
如圖5C所示，形成抗反射覆蓋層508共形覆蓋元件層502、基材500與溝渠504。可利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術，進行形成抗反射覆蓋層508之操作。抗反射覆蓋層508可由氧化矽所組成。
如圖5D所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、或電漿輔助化學氣相沉積技術，分別形成數個分離之反射結構510於溝渠504中的抗反射覆蓋層508上。形成反射結構510的操作包含形成反射結構510分別填充溝渠504。反射結構510可由金屬或介電材料所組成。在一些示範實施例中，反射結構510由介電材料所組成，且每個反射結構510形成為深溝渠隔離結構。舉例而言，每個反射結構510可形成以具有從約0.1微米至約2.5 微米的高度。由於溝渠504僅形成在交叉區506，因此形成於溝渠504中之反射結構510位於交叉區506中。
在一些實施例中，如圖5E所示，可選擇性地形成緩衝層512於抗反射覆蓋層508與反射結構510上，並覆蓋抗反射覆蓋層508與反射結構510。可利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術，進行形成緩衝層512的操作。舉例而言，緩衝層512可由介電層，例如二氧化矽所組成。
請同時參照圖5F與圖5G，形成金屬格柵結構520於抗反射覆蓋層508上方之緩衝層512上。在一些實施例中，形成金屬格柵結構520的操作包含形成金屬層514覆蓋抗反射覆蓋層508與反射結構510上方之緩衝層512，如圖5F所示。金屬層514由金屬或金屬合金，例如鎢或鋁銅合金所組成。金屬層514與反射結構510可由相同材料所組成，或者可由不同材料所組成。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來製作金屬層514。
請再次參照圖5F與圖5G，形成數個孔穴518於金屬層514中，藉以完成金屬格柵結構520，其中金屬格柵結構520位於抗反射覆蓋層508上方之緩衝層512上。舉例而言，可利用微影製程與蝕刻製程來進行形成孔穴518的操作。形成孔穴518的操作包含移除金屬層514的一部分，以形成數個分離之金屬阻隔結構522。這些孔穴518貫穿金屬層514，以暴露出緩衝層512之多個部分。在一些實施例中，如圖5G所示，每個孔穴518形成以具有梯形或矩形剖面。如圖5G所示，由於金屬阻隔結構522僅形成在邊界區516中， 且反射結構510僅形成在交叉區506中，因此金屬阻隔結構522與反射結構510交錯，且於基材500上方定義出數個像素部分523(如圖2A與圖2B所示之像素部分208)。每個像素部分523包含數個交叉區506、數個邊界區516以及一中央區(圖未示)，其中每個邊界區516位於任二相鄰之交叉區506之間，且中央區被交叉區506與邊界區516所包圍，如圖2A與圖2B所示之像素部分208。
如圖5H所示，形成鈍化層524共形覆蓋金屬格柵結構520之金屬阻隔結構522、以及緩衝層512被孔穴518所暴露出的部分。由於金屬阻隔結構522位於抗反射覆蓋層508上方，且緩衝層512被孔穴518所暴露出之部分位於反射結構510上方，因此鈍化層524覆蓋抗反射覆蓋層508與反射結構510。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來進行形成鈍化層524的操作。在一些實施例中，鈍化層524由氧化矽、氮化矽或氮氧化矽所組成。
如圖5I所示，形成數個彩色濾光片526於鈍化層524上，且分別填充孔穴518。這些彩色濾光片526分別形成在像素部分523中。這些彩色濾光片526可依序排列。在一些示範實施例中，彩色濾光片526形成以包含紅色彩色濾光片、藍色彩色濾光片與綠色彩色濾光片。在一些實施例中，進行形成彩色濾光片526的操作，以形成均具有上表面528的彩色濾光片526，其中上表面528高於鈍化層524之頂部530。請再次參照圖5I，可選擇性地形成數個微透鏡532 分別覆蓋彩色濾光片526之上表面528，藉以完成互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構534。
請參照圖6與圖5A至圖5I，圖6係繪示依照各實施方式之一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法的流程圖。此方法始於操作600，以提供基材500。在操作602中，形成元件層502於基材500上，如圖5A所示。可利用例如沉積技術、磊晶技術或接合技術，進行形成元件層502的操作。
在操作604中，如圖5B所示，利用微影製程與蝕刻製程，形成數個溝渠504於元件層502與基材500中。舉例而言，蝕刻製程可為乾蝕刻製程或濕蝕刻製程。在此實施方式中，溝渠504僅形成於交叉區506中。在一些實施例中，進行形成溝渠504之操作以形成數個深溝渠。形成溝渠504之操作包含移除部分之元件層502以及部分之基材500，其中基材500之此部分位於元件層502之此部分下方，因此每個溝渠504從元件層502延伸至基材500。
在操作606中，如圖5C所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術，形成抗反射覆蓋層508共形覆蓋元件層502、基材500與溝渠504。
在操作608中，如圖5D所示，利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、或電漿輔助化學氣相沉積技術，形成數個分離之反射結構510分別位於溝渠504中的抗反射覆蓋層508上。形成反射結構510的操作包含形成反射結構510分別填充溝渠504。在一些示範實施 例中，每個反射結構510形成為深溝渠隔離結構。舉例而言，每個反射結構510可形成以具有從約0.1微米至約2.5微米的高度。由於溝渠504僅形成在交叉區506中，因此形成於溝渠504中之反射結構510位於交叉區506中。如圖5E所示，可選擇性地利用沉積技術，例如化學氣相沉積技術，形成緩衝層512於抗反射覆蓋層508與反射結構510上、並覆蓋抗反射覆蓋層508與反射結構510。
在操作610中，請同時參照圖5F與圖5G，形成金屬格柵結構520於抗反射覆蓋層508上方之緩衝層512上。在一些實施例中，形成金屬格柵結構520的操作包含形成金屬層514覆蓋抗反射覆蓋層508與反射結構510上方之緩衝層512，如圖5F所示。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來製作金屬層514。
請再次參照圖5F與圖5G，利用微影製程與蝕刻製程形成數個孔穴518於金屬層514中，藉以在緩衝層512上完成金屬格柵結構520。形成孔穴518的操作包含移除金屬層514的一部分，以形成數個分離之金屬阻隔結構522。這些孔穴518貫穿金屬層514，以暴露出緩衝層512之多個部分。如圖5G所示，由於金屬阻隔結構522僅形成在邊界區516中，且反射結構510僅形成在交叉區506中，因此金屬阻隔結構522與反射結構510交錯，且於基材500上方定義出數個像素部分523(如圖2A與圖2B所示之像素部分208)。每個像素部分523包含數個交叉區506、數個邊界區516以及一中央區(圖未示)，其中每個邊界區516位於任二相鄰之 交叉區506之間，且中央區被交叉區506與邊界區516所包圍，如圖2A與圖2B所示之像素部分208。
在操作612中，如圖5H所示，形成鈍化層524共形覆蓋金屬阻隔結構522、以及緩衝層512被孔穴518所暴露出的部分。可利用例如化學氣相沉積技術或物理氣相沉積技術來進行形成鈍化層524的操作。
在操作614中，如圖5I所示，形成數個彩色濾光片526於鈍化層524上，且分別填充孔穴518。這些彩色濾光片526分別形成在像素部分523中。在一些示範實施例中，彩色濾光片526形成以包含紅色彩色濾光片、藍色彩色濾光片與綠色彩色濾光片。在一些實施例中，進行形成彩色濾光片526的操作，以形成均具有上表面528的彩色濾光片526，其中上表面528高於鈍化層524之頂部530。請再次參照圖5I，可選擇性地形成數個微透鏡532分別覆蓋彩色濾光片526之上表面528，藉以完成互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構534。
依照一實施例，本揭露揭示一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構。此互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構包含基材以及數個像素部分，其中這些像素部分設於基材上且彼此相鄰。每個像素部分包含數個交叉區、數個邊界區、以及中央區，每個邊界區位於任二相鄰之交叉區之間，中央區被交叉區與邊界區所包圍。每個像素部分包含元件層、抗反射覆蓋層、數個分離之反射結構、數個分離之金屬阻隔結構、鈍化層以及彩色濾光片。元件層設於基材 上之交叉區、邊界區以及中央區中。數個溝渠形成於元件層與基材中，且分別對應於邊界區。抗反射覆蓋層共形覆蓋元件層、基材與溝渠。反射結構分別設於溝渠中之抗反射覆蓋層上。金屬阻隔結構分別位於交叉區中之抗反射覆蓋層上方。鈍化層共形覆蓋金屬阻隔結構、抗反射覆蓋層、以及反射結構。彩色濾光片設於交叉區、邊界區與中央區中之鈍化層上。
依照另一實施例，本揭露揭示一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構。此互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構包含基材以及數個像素部分，其中這些像素部分設於基材上且彼此相鄰。每個像素部分包含數個交叉區、數個邊界區、以及中央區，每個邊界區位於任二相鄰之交叉區之間，中央區被交叉區與邊界區所包圍。每個像素部分包含元件層、抗反射覆蓋層、數個分離之反射結構、數個分離之金屬阻隔結構、鈍化層以及彩色濾光片。元件層設於基材上之交叉區、邊界區以及中央區中。數個溝渠形成於元件層與基材中，且分別對應於交叉區。抗反射覆蓋層共形覆蓋元件層、基材與溝渠。反射結構分別設於溝渠中之抗反射覆蓋層上。金屬阻隔結構分別位於邊界區中之抗反射覆蓋層上方。鈍化層共形覆蓋金屬阻隔結構、抗反射覆蓋層、以及反射結構。彩色濾光片設於交叉區、邊界區與中央區中之鈍化層上。
依照又一實施例，本揭露揭示一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構之製造方法。在此方法中，提 供基材。形成元件層於基材上。形成從元件層延伸至基材之數個溝渠。形成抗反射覆蓋層共形覆蓋元件層、基材與溝渠。形成數個分離之反射結構分別位於溝渠中之抗反射覆蓋層上。形成金屬格柵結構於抗反射覆蓋層之上方。金屬格柵結構形成以包含數個分離之金屬阻隔結構，且金屬阻隔結構與反射結構交錯而於基材上方定義出數個像素部分。形成鈍化層共形覆蓋金屬阻隔結構、抗反射覆蓋層與反射結構。形成數個彩色濾光片分別位於像素部分中之鈍化層上。
上述已概述數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可更了解本揭露之態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地利用本揭露作為基礎，來設計或潤飾其他製程與結構，以實現與在此所介紹之實施方式相同之目的及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應了解到，這類對等架構並未脫離本揭露之精神和範圍，且熟習此技藝者可在不脫離本揭露之精神和範圍下，在此進行各種之更動、取代與替代。
106‧‧‧反射結構
108‧‧‧像素部分
110‧‧‧交叉區
112‧‧‧邊界區
116‧‧‧金屬阻隔結構
120‧‧‧互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構
122‧‧‧入射光
124‧‧‧正面
126‧‧‧背面
128‧‧‧基材
130‧‧‧元件層
132‧‧‧抗反射覆蓋層
134‧‧‧鈍化層
136‧‧‧彩色濾光片
138‧‧‧溝渠
140‧‧‧緩衝層
142‧‧‧上表面
144‧‧‧頂部
146‧‧‧微透鏡

Claims (1)

  1. 一種互補式金屬氧化物半導體影像感測器結構，包含：一基材；以及複數個像素部分，設於該基材上且彼此相鄰，其中每一該些像素部分包含複數個交叉區、複數個邊界區、以及一中央區，每一該些邊界區位於任二相鄰之該些交叉區之間，該中央區被該些交叉區與該些邊界區所包圍，其中每一該些像素部分包含；一元件層，設於該基材上之該些交叉區、該些邊界區以及該中央區中，其中複數個溝渠形成於該元件層與該基材中，且分別對應於該些邊界區；一抗反射覆蓋層，共形覆蓋該元件層、該基材以及該些溝渠；複數個分離之反射結構，分別設於該些溝渠中之該抗反射覆蓋層上；複數個分離之金屬阻隔結構，分別位於該些交叉區中之該抗反射覆蓋層上方；一鈍化層，共形覆蓋該些金屬阻隔結構、該抗反射覆蓋層、以及該些反射結構；以及一彩色濾光片，設於該些交叉區、該些邊界區與該中央區中之該鈍化層上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI745033B (zh) * 2019-09-17 2021-11-01 台灣積體電路製造股份有限公司 半導體元件及其形成方法
TWI756006B (zh) * 2021-01-04 2022-02-21 力晶積成電子製造股份有限公司 影像感測器及其製造方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10424540B2 (en) * 2016-10-06 2019-09-24 Xintec Inc. Chip package and method for forming the same
US10276616B2 (en) * 2017-08-31 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device
CN108198833A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 德淮半导体有限公司 图像传感器及形成图像传感器的方法
CN108364968B (zh) * 2018-03-01 2020-07-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法
CN108428711A (zh) * 2018-04-25 2018-08-21 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
KR102554417B1 (ko) 2018-06-18 2023-07-11 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102593777B1 (ko) * 2018-11-14 2023-10-26 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
CN109524429A (zh) * 2018-11-27 2019-03-26 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN109585481B (zh) * 2018-12-03 2021-04-06 德淮半导体有限公司 图像传感器结构及其制备方法
CN110416239A (zh) * 2019-08-09 2019-11-05 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
KR20220022504A (ko) * 2020-08-18 2022-02-28 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR20220072116A (ko) 2020-11-24 2022-06-02 삼성전자주식회사 이미지 센서
US20220367548A1 (en) * 2021-05-17 2022-11-17 Omnivision Technologies, Inc. Crosstalk-suppressing image sensor
KR20220155779A (ko) 2021-05-17 2022-11-24 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5422914B2 (ja) * 2008-05-12 2014-02-19 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
KR101776955B1 (ko) * 2009-02-10 2017-09-08 소니 주식회사 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
US9252180B2 (en) * 2013-02-08 2016-02-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bonding pad on a back side illuminated image sensor
US9293490B2 (en) * 2014-03-14 2016-03-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Deep trench isolation with air-gap in backside illumination image sensor chips

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI745033B (zh) * 2019-09-17 2021-11-01 台灣積體電路製造股份有限公司 半導體元件及其形成方法
US11189653B2 (en) 2019-09-17 2021-11-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor device with buffer layer and method of forming
TWI756006B (zh) * 2021-01-04 2022-02-21 力晶積成電子製造股份有限公司 影像感測器及其製造方法

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