TW201721854A - 影像感測器裝置 - Google Patents

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Abstract

影像感測器元件包括基板、彩色濾光片層、至少一畫素、主隔離結構以及子隔離結構。彩色濾光片層安置於基板上。彩色濾光片層包括具有單一原色的第一彩色濾光片。畫素安置於基板中並與第一彩色濾光片對準。主隔離結構圍繞基板中的畫素。安置子隔離結構以將畫素分成複數個子第一畫素。子畫素相對應於具有單一原色的第一彩色濾光片，子第一畫素之每一者包括輻射感測器元件。

Description

畫素中具有子隔離結構之影像感測 器裝置
本揭露內容係有關一種影像感測器元件，特別是一種具有子隔離結構之影像感測器元件。
半導體影像感測器元件用於各種成像裝置中，諸如視訊攝影機。影像感測器元件裝置包括用於偵測入射光並記錄入射光強度的像素(畫素)陣列。通常，影像感測器元件包括電荷耦合元件(charge-coupled device；CCD)影像感測器元件或互補金氧半導體(complimentary metal-oxide-semiconductor；CMOS)影像感測器元件。CMOS影像感測器元件大體上使用感光性CMOS電路以將光子轉化成電子。感光性CMOS電路通常包括形成於基板中的光電二極體。當光電二極體曝露於光時，於光電二極體中誘發電荷。每一畫素可產生與入射光對應的電子。電子被轉化成畫素中的電壓訊號並且進一步被轉變成數位訊號。在影像感測器元件工業中，提高影像感測器元件的解析度一直為追求的目標。
根據本揭露內容之實施方式，係提供一種影像感測器感測器元件裝置，包括：一基板；一彩色濾光片層，該彩色濾光片層安置於基板上，其中該彩色濾光片層包括一第一彩色濾光片，該第一彩色濾光片具有一單一原色；一第一畫素，該第一畫素安置於該基板中並與該第一彩色濾光片對準；一主隔離結構，該主隔離結構圍繞該基板中的該第一畫素；以及一子隔離結構，安置該子隔離結構以將該第一畫素分成複數個子第一畫素，其中該等子第一畫素與具有該單一原色的第一彩色濾光片相對應，並且該等子第一畫素之每一者包括一輻射感測器感測器元件。
10‧‧‧隔離結構
100‧‧‧影像感測器元件裝置
100a‧‧‧影像感測器元件裝置
100b‧‧‧影像感測器元件裝置
100c‧‧‧影像感測器元件裝置
100d‧‧‧影像感測器元件裝置
110‧‧‧基板
110a‧‧‧前側
110b‧‧‧背側
112‧‧‧互連結構
114‧‧‧導電結構
116‧‧‧層間介電層
118‧‧‧載體基板
120‧‧‧彩色濾光片層
121‧‧‧第一彩色濾光片
122‧‧‧第二彩色濾光片
123‧‧‧第三彩色濾光片
124‧‧‧第四彩色濾光片
126‧‧‧抗反射層
128‧‧‧介電層
131‧‧‧畫素
131a‧‧‧子畫素
131b‧‧‧子畫素
131c‧‧‧子畫素
131d‧‧‧子畫素
132‧‧‧畫素
132a‧‧‧子畫素
132b‧‧‧子畫素
132c‧‧‧子畫素
132d‧‧‧子畫素
133‧‧‧第三畫素
133a‧‧‧子畫素
133b‧‧‧子畫素
133c‧‧‧子畫素
133d‧‧‧子畫素
134‧‧‧畫素
140‧‧‧主隔離結構
142‧‧‧淺溝槽隔離
144‧‧‧佈植區
144a‧‧‧單元P型阱
144b‧‧‧深P型阱
150‧‧‧子隔離結構
151‧‧‧第一部分
152‧‧‧第二部分
160‧‧‧輻射感測器元件
170‧‧‧電晶體
180‧‧‧金屬柵格
182‧‧‧主邊框
184‧‧‧次要部分
186‧‧‧介電質柵格
186a‧‧‧開口
187‧‧‧主邊框
188‧‧‧次要部分
190‧‧‧複合柵格
191‧‧‧微透鏡
191a‧‧‧主邊框
191b‧‧‧次要部分
192‧‧‧微透鏡
AA'‧‧‧線
d1‧‧‧寬度
d2‧‧‧寬度
d3‧‧‧寬度
d4‧‧‧寬度
d5‧‧‧寬度
d6‧‧‧寬度
當結合隨附圖式閱讀以下詳細描述時，本揭示案的各態樣將最易於理解。應注意的是，根據行業標準操作規程，各種特徵結構可能並未按比例繪製。事實上，為了論述之清晰性，可以任意地增大或減小各種特徵之尺寸。
第1圖係根據本揭示案之各種實施例示意性圖示影像感測器元件裝置的平面圖。
第2圖係沿著第1圖中的線AA'截取的橫截面圖。
第3圖係根據比較實例示意性圖示影像感測器元件的平面圖。
第4圖-第7圖係根據本揭示案之各種實施例示意性圖示影像感測器元件裝置的橫截面圖。
以下揭示內容提供了許多不同實施例或實例來實施所提供標的之不同特徵。下文描述組件及排列之特定實例以簡化本揭示案。當然，此等實例僅為示例且並不意欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括第一特徵及第二特徵形成為直接接觸的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭示案可在各實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各實施例及/或配置之間的關係。
本揭示大體而言係關於影像感測器元件裝置。影像感測器元件取決於光路徑差異可分為前照式(front-side illuminated；FSI)影像感測器元件以及背照式(back-side illuminated；BSI)影像感測器元件。在FSI影像感測器元件中，來自所屬場景的光入射至影像感測器元件的前側，穿過介電層並與其上的層互連。另一方面，在BSI影像感測器元件中，光入射至影像感測器元件的背側上，其中使BSI影像感測器元件的基板變薄以改良量子效率。根據本揭示案之各種實施例，本文揭示之影像感測器元件裝置提供一種提高的解析度而影像感測器元件裝置的訊雜比(signal-noise ratio；SNR)以及量子效率(quantum efficiency；QE)卻不會不利地降級。本揭示案的實施例可實施於BSI影像感測器元件以及FSI影像感測器元件之任一者中。
應理解，儘管術語第一、第二等在本文中用以描述各種元件，但此等元件不應受到此等術語的限制。此等術語僅用以區別一個元件與另一元件。例如，第一元件可被稱作第二元件，並且類似地第二元件可被稱作第一元件，而不會偏離實施例的範圍。如本文使用的，術語「及/或」包括一或更多個相關列出項目的任一組合以及所有組合。
進一步地，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語(諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者)來描述諸圖中所圖示的一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含使用或操作中裝置之不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且因此本文所使用之空間相對性描述詞可相應地按此解讀。
將理解，當元件被稱作「連接」或「耦接」至另一元件時，其可被直接連接或耦接至另一元件或可存在中間元件。相反，當元件被稱作「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時，不存在中間元件。
第1圖係根據本揭示案之各種實施例示意性圖示影像感測器元件裝置100的平面圖。第2圖係沿著第1圖的線AA'截取的橫截面圖。影像感測器元件裝置100係背照式(BSI)影像感測器元件，並且包括基板110及複數個畫素，諸如舉例而言第一畫素131、第二畫素132、第三畫素133以及第四畫素134。參考第1圖及第2圖，影像感測器元件裝 置100進一步包括彩色濾光片層120、主隔離結構140以及子隔離結構150。
如第1圖及第2圖圖示的，基板110包括前側110a及背側110b，並且包括畫素131、132、133以及134的畫素陣列製造於基板110的前側110a上。在各種實施例中，第一畫素131鄰接於第二畫素132，此第二畫素132鄰接於第三畫素133。進一步地，第四畫素134鄰接於第三畫素133以及第一畫素131。在各種實施例中，基板可包括半導體基板。例如，半導體基板可包括矽。在一些實施例中，半導體基板可包括其他元素半導體，諸如舉例而言鍺。在又一些實施例中，半導體基板101可包括合金半導體，諸如舉例而言矽鍺、碳化矽鍺、磷化鎵銦及類似者。在又一些實施例中，半導體基板101可包括化合物半導體，諸如舉例而言鎵砷、碳化矽、磷化銦、砷化銦及類似者。在又一些實施例中，半導體基板101可包括絕緣體上覆半導體(semiconductor-on-insulator；SOI)結構。
彩色濾光片層120安置於基板110上，如第2圖所示。彩色濾光片層120包括複數個彩色濾光片，並且彩色濾光片之每一者對應於畫素之一者。特定言之，彩色濾光片層120可包括第一彩色濾光片121、第二彩色濾光片122以及第三彩色濾光片123。第一彩色濾光片121、第二彩色濾光片122以及第三彩色濾光片123之每一者具有單一原色(即紅(R)、綠(G)以及藍(B))，但第一彩色濾光片121、第二彩色濾光片122以及第三彩色濾光片123之每一者彼此具 有不同的原色。在一些實施例中，第一彩色濾光片121可以紅色波長帶透射光，並且第二彩色濾光片122可以綠色波長帶透射光。進一步地，第三彩色濾光片123以藍色波長帶透射光。在又一些實施例中，彩色濾光片層120可進一步包括第四彩色濾光片124，此第四彩色濾光片124以紅色、綠色、藍色以及黃色波長帶透射光。
每個畫素對應於具有單一原色的彩色濾光片之一者。舉例而言，第一彩色濾光片121、第二彩色濾光片122以及第三彩色濾光片123分別對應於第一畫素131、第二畫素132以及第三畫素133，並且因此第一畫素131、第二畫素132以及第三畫素133分別接收及偵測紅光、綠光以及藍光。在各種實施例中，第一畫素131、第二畫素132以及第三畫素133分別與第一彩色濾光片121、第二彩色濾光片122以及第三彩色濾光片123對準。在一些實例中，第四畫素134與第四彩色濾光片124對準。在又一些實例中，每個畫素的面積實質等於相對應的彩色濾光片的面積。
主隔離結構140使畫素之每一者彼此分離。在一些實施例中，在平面圖中主隔離結構140可圍繞第一畫素131、第二畫素132、第三畫素133以及第四畫素134之每一者，如第1圖所示。主隔離結構140的說明性實例包括淺溝槽隔離(shallow trench isolation；STI)、深溝槽隔離(deep trench isolation；DTI)、佈植區及類似者，以及其組合。在一些實施例中，如第2圖圖示，主隔離結構140包括淺溝槽隔離142。在又一些實施例中，主隔離結構140可 包括淺溝槽隔離142以及佈植區144。佈植區144可包括單元(cell)P型阱144a及深P型阱144b，其中在單元P型阱144a中形成淺溝槽隔離142。亦可使用所屬領域中熟知的其他絕緣結構或特徵來形成主隔離結構140。
安置子隔離結構150以將每個畫素分成複數個子畫素。在一些實施例中，子隔離結構150將第一畫素131分成複數個子第一畫素，諸如舉例而言子第一畫素131a、131b、131c及131d，如第1圖描繪的。子第一畫素131a、131b、131c及131d對應於具有單一原色的第一彩色濾光片121，並且因此子第一畫素131a、131b、131c及131d之每一者接收並偵測某個顏色的光，例如紅色的光。類似地，子隔離結構150將第二畫素132以及第三畫素133分別分成子第二畫素132a、132b、132c及132d以及子第三畫素133a、133b、133c及133d。子第二畫素132a、132b、132c及132d對應於第二彩色濾光片122，並且因此子第二畫素132a、132b、132c及132d之每一者接收並偵測某個顏色的光，例如綠色的光。進一步地，子第三畫素133a、133b、133c及133d對應於第三彩色濾光片123，並且因此子第三畫素133a、133b、133c及133d之每一者接收並偵測某個顏色的光，例如藍色的光。應注意，每個畫素的子畫素經配置以感測或偵測實質相同顏色的光。
在各種實施例中，子隔離結構150具有寬度d1，此寬度d1小於或等於主隔離結構140的寬度d2。在一些實施例中，子隔離結構150的寬度d1係主隔離結構140的 寬度d2的約20%-90%，例如約寬度d2的25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%或80%。
在一些實施例中，子隔離結構150包括第一部分151及第二部分152，如第1圖描繪。第一部分151及第二部分152以不同方向延伸，且彼此相交以便將第一畫素131分成四個子第一畫素131a、131b、131c及131d。在一些實例中，第一部分151垂直於第二部分152。在又一些實例中，子第一畫素131a、131b、131c及131d具有實質相等的面積。應注意，子隔離結構150可設計成各種配置、尺寸及形狀，並且每個畫素可分成若干子畫素而不是四個子畫素，儘管第1圖描繪每個畫素被分成四個子畫素。進一步地，在相同畫素中一個子畫素可具有不同於另一子畫素的面積。
子隔離結構150的說明性實例包括淺溝槽隔離(STI)、深溝槽隔離(DTI)、佈植區，及類似者，以及其組合。在一些實施例中，子隔離結構150具有的結構類似於主隔離結構的結構。舉例而言，子隔離結構150可包括淺溝槽隔離以及包括單元P型阱及深P型阱的佈植區，其中淺溝槽隔離形成於單元P型阱中。亦可使用所屬領域中熟知的其他絕緣結構或特徵來形成子隔離結構150。
應注意，根據本揭示案之一些實施例主隔離結構140及子隔離結構150之每一者可進一步包括其他隔離結構，諸如舉例而言金屬柵格及/或介電質柵格，此在下文中將詳細描述。
在一些實施例中，第一畫素131、第二畫素132及第三畫素133每一者具有範圍從約0.8μm至約3.0μm的寬度d3，例如1.0μm、1.5μm、2.0μm及2.5μm。在又一些實施例中，每個子畫素具有範圍從約0.4μm至約1.0μm的寬度d4，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm及0.9μm。
子畫素之每一者包括感測電路。舉例而言，子畫素131a-131d、132a-132d及133a-133d之每一者可包括輻射感測器元件160。在一些實施例中，輻射感測器元件160可包括光電二極體。在實例中，輻射感測器元件160包括固定層光電二極體，此固定層光電二極體包括p型基板中形成的n型摻雜區域，以及n型摻雜區域之基板上形成的重摻雜p型區域，以形成p-n-p接面。輻射感測器元件160的其他實例可包括光閘、互補金氧半導體(CMOS)影像感測器元件、電荷耦合裝置(CCD)感測器元件、主動感測器元件、被動感測器元件，及/或形成於半導體基板210中其他類型的裝置。一般技藝者將瞭解提供上述實例僅用於說明性目的以進一步地解釋一些說明性實施例的應用且並不意欲以任何方式限制本揭示案。
在一些實施例中，子畫素131a-131d、132a-132d及133a-133d之每一者可進一步包括電氣耦接至輻射感測器元件160的一或更多個電晶體170。電晶體170的說明性實例包括重置電晶體、源極隨耦器電晶體、傳送電晶體及類似者，以及其組合。
根據本揭示案之各種實施例，提高了影像感測器元件的解析度而訊雜比(SNR)及量子效率(QE)卻不會被不利地降級。第3圖為根據比較實例示意性圖示影像感測器元件的平面圖。在此比較實例中，僅僅減小影像感測器元件之每個畫素R、G1、G2及B的尺寸來提高解析度。隔離結構10經配置以分離不同顏色的畫素。在此比較實例中，不能減少隔離結構10在兩個鄰接畫素之間的寬度並且此寬度被不可避免地保持最小值以便防止在兩個鄰接畫素之間的光學及/或電氣串擾現象。因此，當提高影像感測器元件的解析度時，因為隔離結構不能被進一步地縮小所以接收到的光及量子效率被不利地降低。進一步地，在此比較實例中影像感測器元件的訊雜比亦會被不利地降低。現轉至第1圖，子畫素131a-131d經配置以接收實質相同顏色的光，並由此基本上消除子畫素131a-131d的光學串擾。此外，因為子畫素131a-131d偵測實質相同顏色的光，影像感測器元件100為電氣串擾問題提供擴大的窗口。因此，可減少子隔離結構150在子畫素131a-131d之間的寬度，且此寬度比分離不同顏色的畫素的主隔離結構140狹窄。因此，根據本揭示案之各種實施例，與第3圖中所示之比較實例進行比較，改良影像感測器元件的訊雜比及量子效率。
在一些實施例中，返回參考第2圖，影像感測器元件裝置100可進一步包括基板110前側110a上的互連結構112。互連結構112可包括一或更多個導電結構114及一或更多個層間介電層116。導電結構114可包括金屬一層、 金屬二層、金屬三層等等至最頂層中的金屬線。導電結構114可進一步包括將摻雜區域耦接至金屬一層中的金屬線的觸點。導電結構114可包括耦接鄰接金屬層的介層孔。層間介電層116的材料可包括氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、低介電常數(低k)材料，或類似者，或其任何組合。所圖示的低介電常數材料包括例如氟矽酸鹽玻璃(FSG)、雙苯并環丁烯(BCB)、碳摻雜氧化矽、非晶質氟化碳、及/或其他材料。
在一些實施例中，影像感測器元件裝置100可進一步包括載體基板118。載體基板118可從前側110a與基板110結合，以致可執行處理基板110的背側110b。舉例而言，載體基板118可結合於互連結構112的側部。額外層(諸如鈍化層及黏接層(第2圖中未展示))可形成於載體基板118與互連結構112之間。在一些實施例中，載體基板118類似於基板110並包括矽材料。或者，載體基板118可包括玻璃基板或另一適當材料。載體基板118可藉由分子力接合至基板110，即，熟知為直接接合或光學融合接合技術，或藉由所屬領域中熟知的其他接合技術，諸如舉例而言共晶接合、金屬擴散或陽極接合。
在一些實施例中，如第2圖描繪，彩色濾光片層120鄰接基板110的背側110b安置，且來自所屬場景的光入射至背側110b。每個子畫素中的輻射感測器元件160回應於背側110b上的入射光產生帶電荷載流子。
在又一些實施例中，影像感測器元件裝置100可進一步地包括安置於彩色濾光片層120與基板110的背側110b之間的金屬柵格(Metal Grid)180。金屬柵格180包括分別與主隔離結構140及子隔離結構150對準的主邊框182及至少一次要部分184。在一些實例中，主邊框182的圖案實質相同於第1圖描繪的主隔離結構140，並且進一步地次要部分184的圖案實質相同於子隔離結構150。在又一些實例中，主邊框182的寬度d5大於次要部分184的寬度d6。在實例中，次要部分184的寬度d6係主邊框182的寬度d5的約20%-90%，舉例而言約寬度d5的25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%或者80%。在一些實例中，金屬柵格可包括金屬材料，諸如銅、鎢、鋁、銀，或類似者，或其組合。金屬柵格180用作鄰接的畫素與子畫素之間的光學隔離。特定言之，金屬柵格180的主邊框182可用作畫素131、132、133及134之間的光學隔離，且次要部分184可用作子畫素(諸如子畫素131a-131d、子畫素132a-132d或子畫素133a-133d)之間的光學隔離。因此，根據本揭示案的一些實施例主隔離結構140及/或子隔離結構150可包括形成於基板110上的光學隔離結構(例如，柵格結構)以及形成於基板110中的電氣隔離結構(例如，STI、DTI及佈植區)。
在又一些實施例中，影像感測器裝置100可進一步包括填充於金屬柵格180之開口中的介電層128。介電 層128可由透明材料組成，諸如舉例而言氧化矽、氮化矽、碳化矽、氮化鈦、氧氮化矽，及類似者。
在又一些實施例中，影像感測器裝置100可進一步包括安置於基板110之背側110b上的抗反射層126。在一些實施例中，抗反射層126形成於半導體基板110的背側110b上用於減少入射至基板110的光的反射。在一些實施例中，半導體感測器裝置100進一步包括插入於金屬柵格180與抗反射層126之間的緩衝層(第2圖中未展示)用於改良可製造性。
在又一些實施例中，影像感測器裝置100可進一步包括複數個微透鏡，諸如微透鏡191及192。微透鏡191、192安置於彩色濾光片層120上且微透鏡191、192之每一者定位於相對應的一個彩色濾光片(諸如彩色濾光片121、122)上。進一步地，微透鏡191、192分別與畫素131的子畫素131a-131d以及畫素132的子畫素132a-132d對準。微透鏡材料的說明性實例包括具有折射率大約在1.4與1.7之間的氧化矽、具有折射率大約在1.9與2.5之間的氮化矽、具有折射率大約在2.4與2.7之間的碳化矽、具有折射率大約在0.7與2.5之間的氮化鈦、具有折射率大約在1.4與1.6之間的氧氮化矽，以及透明聚合物材料，及類似者。
第4圖-第7圖係根據本揭示案之各種實施例示意性圖示影像感測器元件裝置100a、100b、100c及100d之橫截面圖。在第4圖-第7圖中，相同元件符號識別相同或相似的特徵。此等特徵與關於第1圖及第2圖描述的相同標 號的特徵相同或相似。因此，為避免重複將省略此等特徵的描述。
參考第4圖，影像感測器元件裝置100a的特徵在於具有複數個開口186a的介電質柵格186安置於基板110的背側110b上。第一彩色濾光片121、122填入開口186a。介電質柵格186包括分別與主隔離結構140及子隔離結構150對準的主邊框187及至少一次要部分188。因此，主邊框187的圖案類似於第1圖中描述的主隔離結構140，且進一步次要部分188的圖案與子隔離結構150實質相同。在又一些實例中，主邊框187的寬度大於次要部分188的寬度。在實例中，次要部分188的寬度係主邊框187的寬度的大於20%-90%，舉例而言約主邊框187的寬度的25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%或80%。舉例而言，介電質柵格186，可由以下材料組成：諸如折射率大約在1.4與1.7之間的氧化矽、折射率大約在1.9與2.5之間的氮化矽、折射率大約在2.4與2.7之間的碳化矽、折射率大約在1.4與1.6之間的氧氮化矽，及類似者。
參考第5圖，影像感測器元件裝置100a的特徵在於複合柵格190安置於基板110的背側110b上。複合柵格包括金屬柵格180以及形成於金屬柵格180上的介電質柵格186。金屬柵格180的圖案與介電質柵格186的圖案對準以便構成複合柵格190。進一步地，複合柵格190的圖案對準主隔離結構140及子隔離結構150的圖案。在一些實例中，複合柵格190包括分別與主隔離結構140及子隔離結構150 對準的主邊框191a及至少一次要部分191b。因此，主邊框191a的圖案類似於第1圖中描繪的主隔離結構140，且進一步次要部分191b的圖案類似於子隔離結構150。在又一些實例中，主邊框191a的寬度大於次要部分191b的寬度。在一些實例中，次要部分191b的寬度係主邊框191a的寬度的大約20%-90%，舉例而言主邊框182的寬度的約25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%或80%。
參考第6圖，影像感測器元件裝置100a的特徵在於主隔離結構140及/或子隔離結構150包括深溝槽隔離(DTI)結構。在一些實施例中，深溝槽隔離結構可穿過基板110。舉例而言，深溝槽隔離結構可形成於基板110的前側110a中，並且隨後將獲得的基板載體基板118接合。額外層(諸如鈍化層及黏接層)可形成於載體基板118與互連結構112之間。薄化製程(例如研磨及/或蝕刻)可於基板110的背側110b上執行以移除基板的剩餘部分以使得深溝槽隔離結構被曝露出來。在又一些實施例中，深溝槽隔離結構不穿過基板110，且可一起使用其他隔離特徵，諸如舉例而言佈植區，以構成主隔離結構140及/或子隔離結構150。子隔離結構150的DTI結構的寬度小於主隔離結構140的寬度主隔離結構140。在一些實施例中，子隔離結構150的DTI結構的寬度係主隔離結構140的寬度的約20%-90%。
參考第7圖，影像感測器元件裝置100d係前照式(FSI)影像感測器元件。來自所屬場地的光入射於基板110的前側110a上，穿過微透鏡191、192，彩色濾光片 121、122以及互連結構112的介電層。輻射感測器元件160回應於前側110a的入射光產生帶電荷載流子。在一些實施例中，如第7圖所圖示，主隔離結構140包括淺溝槽隔離142。在又一些實施例中，主隔離結構140可包括淺溝槽隔離142以及佈植區144。佈植區144可包括單元P型阱144a及深P型阱144b，其中淺溝槽隔離142形成於單元P型阱144a中。安置子隔離結構150以將每個畫素分成複數個子畫素。子隔離結構150可包括淺溝槽隔離、深溝槽隔離、佈植區，或類似者，或其組合。在一些實施例中，子隔離結構150具有與主隔離結構140的結構相似的結構。具體而言，子隔離結構150可包括淺溝槽隔離以及包括單元P型阱及深P型阱的佈植區，其中淺溝槽隔離形成於單元P型阱。
本揭示案之各種實施例的優勢包括提供一種新穎的影像感測器元件裝置。本文揭示之影像感測器元件裝置提供提高的解析度而同時不會不利地降級影像感測器元件裝置的訊雜比(SNR)及量子效率(QE)。
根據一些實施例的一個態樣，影像感測器元件裝置包括基板、彩色濾光片層、第一畫素、主隔離結構及子隔離結構。彩色濾光片層安置於基板上。彩色濾光片層包括具有單一原色的第一彩色濾光片。第一畫素安置於基板中並與第一彩色濾光片對準。主隔離結構圍繞基板中的第一畫素。安置子隔離結構以將第一畫素分成複數個子第一畫素。子第一畫素對應於具有單一原色的第一彩色濾光片，並且子第一畫素的每一者包括輻射感測器元件。
根據一些實施例的另一個態樣，影像感測器元件裝置包括基板、彩色濾光片、至少一畫素、主隔離結構及子隔離結構。彩色濾光片安置於基板上，並且具有單一原色。畫素安置於基板中並與彩色濾光片對準。主隔離結構圍繞基板中的畫素。安置子隔離結構以將畫素分成複數個子畫素。畫素的子畫素經配置以回應於穿過具有單一原色的彩色濾光片的入射光產生載流子。子隔離結構的寬度係主隔離結構的寬度的約30%-80%。
根據一些實施例的另一個態樣，影像感測器元件裝置包括基板、彩色濾光片層、複數個畫素、主隔離結構以及子隔離結構。彩色濾光片層安置於基板上。彩色濾光片層包括第一彩色濾光片、第二彩色濾光片以及第三彩色濾光片，此等彩色濾光片每一者具有單一原色。畫素安置於基板中且每個畫素與第一彩色濾光片、第二彩色濾光片以及第三彩色濾光片之一者對準。主隔離結構在基板中將畫素彼此分離。安置子隔離結構以將每個畫素分成複數個子畫素。子畫素之每一者包括輻射感測器元件，並且每個畫素的子畫素經配置以接收穿過第一彩色濾光片、第二彩色濾光片以及第三彩色濾光片的相同一者的光。
110‧‧‧基板
110a‧‧‧前側
110b‧‧‧背側
112‧‧‧互連結構
114‧‧‧導電結構
116‧‧‧層間介電層
118‧‧‧載體基板
120‧‧‧彩色濾光片層
121‧‧‧第一彩色濾光片
122‧‧‧第二彩色濾光片
126‧‧‧抗反射層
128‧‧‧介電層
131‧‧‧畫素
131a‧‧‧子畫素
131b‧‧‧子畫素
132‧‧‧畫素
132a‧‧‧子畫素
132b‧‧‧子畫素
140‧‧‧主隔離結構
142‧‧‧淺溝槽隔離
144‧‧‧佈植區
144a‧‧‧單元P型阱
144b‧‧‧深P型阱
150‧‧‧子隔離結構
151‧‧‧第一部分
160‧‧‧輻射感測器元件
170‧‧‧電晶體
180‧‧‧金屬柵格
182‧‧‧主邊框
184‧‧‧次要部分
191‧‧‧微透鏡
192‧‧‧微透鏡
AA'‧‧‧線
d3‧‧‧寬度
d4‧‧‧寬度
d5‧‧‧寬度
d6‧‧‧寬度

Claims (1)

  1. 一種影像感測器裝置，包括：一基板；一彩色濾光片層，該彩色濾光片層安置於基板上，其中該彩色濾光片層包括一第一彩色濾光片，該第一彩色濾光片具有一單一原色；一第一畫素，該第一畫素安置於該基板中並與該第一彩色濾光片對準；一主隔離結構，該主隔離結構圍繞該基板中的該第一畫素；以及一子隔離結構，安置該子隔離結構以將該第一畫素分成複數個子第一畫素，其中該等子第一畫素與具有該單一原色的第一彩色濾光片相對應，並且該等子第一畫素之每一者包括一輻射感測器元件。
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