TW202215077A - 影像感測器 - Google Patents

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李岡旻
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南韓商三星電子股份有限公司
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Abstract

一種影像感測器包括：基板，具有第一畫素區及第二畫素區；以及微透鏡層，位於基板的第一表面上。微透鏡層包括：第一透鏡圖案，位於基板的第一畫素區上；以及第二透鏡圖案，位於基板的第二畫素區上。第一畫素區的寬度大於第二畫素區的寬度，且第一透鏡圖案的高度大於第二透鏡圖案的高度。

Description

影像感測器
本揭露是有關於一種影像感測器，且更具體而言，是有關於影像感測器的微透鏡層以及其形成方法。
影像感測器是一種將光學影像轉換成電性訊號的裝置。影像感測器可被分類成電荷耦合裝置（charge coupled device，CCD）型及互補金屬氧化物半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）型。CMOS型影像感測器簡稱為CIS （CMOS影像感測器）。CIS具有多個二維地排列的畫素。畫素中的每一者包括光電二極體。光電二極體用於將入射光轉換成電性訊號。
態樣是提供一種具有改善的影像品質的影像感測器。
根據一些示例性實施例的態樣，提供一種影像感測器，所述影像感測器包括：基板，具有第一畫素區及第二畫素區；以及微透鏡層，位於所述基板的第一表面上。所述微透鏡層可包括：第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上；以及第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上。所述第一畫素區的寬度可大於所述第二畫素區的寬度。所述第一透鏡圖案的高度可大於所述第二透鏡圖案的高度。
根據一些示例性實施例的另一態樣，提供一種影像感測器，所述影像感測器包括：基板，具有第一畫素區及第二畫素區，所述第二畫素區的寬度不同於所述第一畫素區的寬度；多個光電轉換區，對應地位於所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區中；以及微透鏡層，位於所述基板的第一表面上且覆蓋所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區。所述微透鏡層可包括：第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上，所述第一透鏡圖案具有第一彎曲表面；以及第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上，所述第二透鏡圖案具有第二彎曲表面。在所述第一彎曲表面與所述第二彎曲表面交會的位置的水平高度處，所述第一透鏡圖案的寬度可大於所述第二透鏡圖案的寬度。所述第一透鏡圖案的高度可大於所述第二透鏡圖案的高度。
根據一些示例性實施例的再一態樣，提供一種影像感測器，所述影像感測器包括：基板，具有第一畫素區及第二畫素區；多個光電轉換區，對應地位於所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區中；隔離圖案，位於所述基板中以及所述光電轉換區之間；彩色濾光片，位於所述基板的第一表面上；微透鏡層，位於所述彩色濾光片上；第一閘極圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上及所述基板的第二表面上；第二閘極圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上及所述基板的所述第二表面上；以及配線層，位於所述基板的所述第二表面上且覆蓋所述第一閘極圖案及所述第二閘極圖案。所述基板可包括：第一浮置擴散區，位於所述基板的所述第一畫素區上；以及第二浮置擴散區，位於所述基板的所述第二畫素區上。所述微透鏡層可包括：第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上；第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上；以及平坦化層，位於所述彩色濾光片與所述第一透鏡圖案之間以及所述彩色濾光片與所述第二透鏡圖案之間。所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案可位於所述彩色濾光片上。所述第一畫素區的寬度可大於所述第二畫素區的寬度。所述第一透鏡圖案的高度可大於所述第二透鏡圖案的高度。
在本說明中，相同的參考編號可指示相同的組件。圖式並不一定按比例縮放且一些尺寸可能被放大以改善易讀性及說明的容易性。以下將闡述根據一些示例性實施例的影像感測器。
圖1示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的畫素的電路圖。
參照圖1，影像感測器的畫素中的每一者可包括光電轉換區PD、傳送電晶體（transfer transistor）Tx、源極隨耦器（source follower）電晶體Sx、複位電晶體（reset transistor）Rx及選擇電晶體Ax。傳送電晶體Tx、源極隨耦器電晶體Sx、複位電晶體Rx及選擇電晶體Ax可分別包括傳送閘極TG、源極隨耦器閘極SG、複位閘極RG及選擇閘極AG。
光電轉換區PD可為包括n型雜質區及p型雜質區的光電二極體。浮置擴散區FD可用作傳送電晶體Tx的汲極。浮置擴散區FD亦可用作複位電晶體Rx的源極。浮置擴散區FD可電性連接至源極隨耦器電晶體Sx的源極隨耦器閘極SG。源極隨耦器電晶體Sx可連接至選擇電晶體Ax。
以下將參照圖1闡釋影像感測器的操作。首先，可在光被阻擋的狀態下將電源電壓V DD施加至複位電晶體Rx的汲極及源極隨耦器電晶體Sx的汲極，使得複位電晶體Rx可被接通以釋放保留於浮置擴散區FD上的電荷。此後，當複位電晶體Rx被關斷且外部光入射於光電轉換區PD上時，可自光電轉換區PD產生電子空穴對（electron-hole pair）。可將空穴傳送至光電轉換區PD的p型雜質區且積聚於所述p型雜質區上，且可將電子傳送至光電轉換區PD的n型雜質區且積聚於所述n型雜質區上。當傳送電晶體Tx被接通時，可將例如電子及空穴等電荷傳送至浮置擴散區FD且積聚於浮置擴散區FD上。源極隨耦器電晶體Sx的閘極偏置可與積聚的電荷量成比例地改變，且此可使得源極隨耦器電晶體Sx的源極電位發生變化。在此種情形中，當選擇電晶體Ax被接通時，可讀出電荷作為經由行走線（column line）傳輸的訊號。
配線走線可電性連接至傳送閘極TG、源極隨耦器閘極SG、複位閘極RG及選擇閘極AG中的一或多者。配線走線可被配置成將電源電壓V DD施加至複位電晶體Rx的汲極或源極隨耦器電晶體Sx的汲極。配線走線可包括連接至選擇電晶體Ax的行走線。配線走線可為以下將在圖2B中論述的導電結構830。
圖1藉由實例示出包括一個光電轉換區PD及四個電晶體Tx、Rx、Ax及Sx的畫素，但示例性實施例並不限於此。舉例而言，在一些實施例中，可將畫素設置成多個，且相鄰的畫素可共享複位電晶體Rx、源極隨耦器電晶體Sx及選擇電晶體Ax中的一者。因此，影像感測器的積體度可增加。
圖2A示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的平面圖。圖2B示出沿著圖2A所示線I-II截取的剖視圖。
參照圖2A及圖2B，影像感測器可包括基板100、隔離圖案210、裝置隔離圖案220、第一閘極圖案G1、第二閘極圖案G2、配線層800、介電層400、保護層430、柵欄（fence）圖案450、彩色濾光片CF及微透鏡層500。
當在平面圖中觀察時，基板100可包括畫素陣列區域及邊緣區域。當在平面圖中觀察時，畫素陣列區域可設置於基板100的中心部分上。邊緣區域可環繞畫素陣列區域。接墊端子（未示出）可設置於邊緣區域上。畫素陣列區域可包括多個單位畫素組（unit pixel group）UPG，且單位畫素組UPG中的每一者可包括第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。單位畫素組UPG可構成陣列。參照圖1論述的畫素可對應地形成於基板100的第一畫素區PX1及第二畫素區PX2上。舉例而言，可在第一畫素區PX1及第二畫素區PX2中的每一者上設置畫素的分量（component）。第一畫素區PX1及第二畫素區PX2中的每一者可輸出來自入射光的對應的光電轉換訊號。根據一些示例性實施例，第一畫素區PX1可用作主畫素，且第二畫素區PX2可用作輔助畫素。舉例而言，當影像感測器進行操作時，在單位畫素組UPG中的每一者上，可使用自第二畫素區PX2輸出的光電轉換訊號來校正自第一畫素區PX1輸出的光電轉換訊號。因此，影像感測器的光學性質及感測精度可增加。然而，第二畫素區PX2並不限於上述輔助畫素功能。
多個第一畫素區PX1可以列及行二維地排列。所述列可平行於第一方向D1。所述行可平行於第二方向D2。第一畫素區PX1可在第一對角線方向D3上排列。第一畫素區PX1可在第二對角線方向D4上排列。在本說明中，第一方向D1可平行於基板100的第一表面100a。第二方向D2可平行於第一表面100a且不同於第一方向D1。舉例而言，在一些實施例中，第二方向D2可與第一方向D1實質上正交。第一對角線方向D3可平行於基板100的第一表面100a，且可與第一方向D1及第二方向D2相交。舉例而言，在一些實施例中，第一對角線方向D3與第一方向D1可彼此成約45度角，且第一對角線方向D3與第二方向D2可彼此成約45度角。第二對角線方向D4可平行於第一表面100a，且可與第一方向D1、第二方向D2及第一對角線方向D3相交。舉例而言，在一些實施例中，第二對角線方向D4可與第一對角線方向D3實質上正交。第三方向D5可與第一方向D1、第二方向D2、第一對角線方向D3及第二對角線方向D4相交。舉例而言，在一些實施例中，第三方向D5可與基板100的第一表面100a實質上垂直。
在一些實施例中，當在平面圖中觀察時，第一畫素區PX1中的每一者可具有八角形形狀。第一畫素區PX1中的每一者可具有第一寬度W11。第一寬度W11可在第一方向D1上量測，且可為基板100的第一表面100a處的寬度。第一寬度W11可與以下將論述的隔離圖案210的兩個相對的側壁之間的間隔對應。
當在平面圖中觀察時，多個第二畫素區PX2中的每一者可被四個鄰近的第一畫素區PX1環繞。當在平面圖中觀察時，第二畫素區PX2可沿著第一方向D1及第二方向D2二維地排列。當在第一方向D1上觀察時，第二畫素區PX2可對應地設置於第一畫素區PX1之間。在此種配置中，第一畫素區PX1與第二畫素區PX2可在第一方向D1上交替地設置。當在第二方向D2上觀察時，第二畫素區PX2可對應地設置於第一畫素區PX1之間。在此種配置中，第一畫素區PX1與第二畫素區PX2可在第二方向D2上交替地設置。
在一些實施例中，當在平面圖中觀察時，第二畫素區PX2中的每一者可具有四角形形狀。第二畫素區PX2的大小可小於第一畫素區PX1的大小。舉例而言，第二畫素區PX2中的每一者可具有第二寬度W12。第二寬度W12可小於第一寬度W11。第二寬度W12可在第一方向D1上量測。第二寬度W12可與以下將論述的隔離圖案210的兩個相對的側壁之間的間隔對應，且可在基板100的第一表面100a上量測。另外，第二畫素區PX2在第二方向D2上的寬度可小於第一畫素區PX1在第二方向D2上的寬度。在本說明中，兩個組件的寬度可在相同的水平高度上在相同的方向上彼此進行比較。
根據一些示例性實施例，可調整第一畫素區PX1的平面形狀及第一寬度W11，且可調整第二畫素區PX2的平面寬度及第二寬度，以便第一畫素區PX1與第二畫素區PX2可以高的積體密度設置。因此，影像感測器的光學性質可增加。
基板100可具有彼此面對的第一表面100a與第二表面100b。第一表面100a可為基板100的後表面，且第二表面100b可為基板100的前表面。基板100可接收入射在第一表面100a上的光。基板100可為半導體基板，例如矽基板或絕緣體上矽（silicon-on-insulator，SOI）基板。半導體基板可為例如矽基板、鍺基板或矽鍺基板。基板100可更包含III族元素。III族元素可為具有第一導電類型的雜質。基板100可包含第一導電類型雜質，且因此可具有第一導電類型。舉例而言，第一導電類型雜質可包括p型雜質，例如鋁（Al）、硼（B）、銦（In）及鎵（Ga）中的一或多者。
基板100可包括第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2。第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2可插入基板100的第一表面100a與第二表面100b之間。基板100可包括設置於對應的第一畫素區PX1上的第一光電轉換區PD1。基板100亦可包括設置於對應的第二畫素區PX2上的第二光電轉換區PD2。第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2可更包含V族元素。V族元素可為具有第二導電類型的雜質。第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2可各自為其中基板100摻雜有第二導電類型雜質的區段（zone）。在一些實施例中，第二導電類型雜質可具有與第一導電類型雜質的導電類型相反的導電類型。第二導電類型雜質可包括n型雜質，例如磷、砷、鉍及銻中的一或多者。第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2可設置於基板100的第二表面100b之下深處。
第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2中的每一者可具有與在圖1中的實例中論述的光電轉換區PD的功能及作用相同的功能及相同的作用。相比之下，第二光電轉換區PD2的體積可小於第一光電轉換區PD1的體積。舉例而言，第二光電轉換區PD2的寬度可小於第一光電轉換區PD1的寬度。第二光電轉換區PD2的電荷儲存能力可小於第一光電轉換區PD1的電荷儲存能力。以下將藉由實例論述單個第一畫素區PX1及單個第二畫素區PX2。然而，應理解，所述說明同樣適用於影像感測器的其他第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。
基板100中可設置有隔離圖案210，隔離圖案210界定第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。舉例而言，隔離圖案210可設置於基板100的第一畫素區PX1與第二畫素區PX2之間。隔離圖案210可為畫素隔離圖案。隔離圖案210可設置於第一溝渠191中，且第一溝渠191可自基板100的第二表面100b凹陷。在一些實施例中，隔離圖案210可為深溝渠隔離（deep trench isolation，DTI）層。隔離圖案210可進一步穿透基板100的第一表面100a。隔離圖案210可在隔離圖案210的頂表面處具有較隔離圖案210在底表面處的寬度W22小的寬度W21。隔離圖案210的頂表面可與基板100的第一表面100a共面。隔離圖案210的底表面可與隔離圖案210的頂表面相對地安置（stand）。
隔離圖案210可包括介電隔離圖案211、導電隔離圖案215及頂蓋圖案217。介電隔離圖案211可沿著第一溝渠191的側壁設置。介電隔離圖案211可包含例如矽系介電材料（例如，氮化矽、氧化矽及氮氧化矽）及高k介電材料（例如，氧化鉿及氧化鋁）中的一或多者。作為另外一種選擇，介電隔離圖案211可包括多個層，所述層可包含彼此不同的材料。介電隔離圖案211可具有較基板100的折射率小的折射率。因此，可防止或減少基板100的第一畫素區PX1與第二畫素區PX2之間的串擾問題。
導電隔離圖案215可設置於介電隔離圖案211中。介電隔離圖案211可插入導電隔離圖案215與基板100之間。當影像感測器進行操作時，可向導電隔離圖案215供應負偏置電壓，以防止隔離圖案210與基板100之間出現暗電流。介電隔離圖案211可將導電隔離圖案215與基板100隔開。因此，導電隔離圖案215可與基板100電性分離（divide）。導電隔離圖案215可包含晶體半導體材料，例如多晶矽。導電隔離圖案215可更包含摻雜劑，所述摻雜劑可包括第一導電類型雜質或第二導電類型雜質。舉例而言，導電隔離圖案215可包含經摻雜的多晶矽。導電隔離圖案215可具有向上凸起的底表面。然而，導電隔離圖案215的底表面並不限於上述形狀，而是可進行各種改變。
頂蓋圖案217可設置於導電隔離圖案215的底表面上，且可覆蓋介電隔離圖案211的下側壁。頂蓋圖案217可填充第一溝渠191的下部部分。介電隔離圖案211可進一步延伸至基板100與頂蓋圖案217之間的間隙中。頂蓋圖案217可包含含矽介電材料，例如氧化矽、正矽酸四乙酯（tetraethyl orthosilicate，TEOS）及氮氧化矽中的一或多者。作為另外一種選擇，隔離圖案210可不包括頂蓋圖案217，且導電隔離圖案215的底表面可位於與基板100的第二表面100b的水平高度實質上相同的水平高度處。
第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2可設置於基板100的第二表面100b上。第一閘極圖案G1可設置於第一畫素區PX1上。第二閘極圖案G2可設置於第二畫素區PX2上。第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者可用作用於以上在圖1中論述的傳送電晶體Tx、源極隨耦器電晶體Sx、複位電晶體Rx及選擇電晶體Ax中的一者的閘極電極。舉例而言，第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者可包括傳送閘極TG、源極隨耦器閘極SG、複位閘極RG及選擇閘極AG中的一者。
為了簡化圖式，圖2B繪示出單個第一閘極圖案G1設置於第一畫素區PX1上，但在一些實施例中，多個第一閘極圖案G1可設置於第一畫素區PX1上。另外，多個第二閘極圖案G2可設置於第二畫素區PX2上。以下將藉由實例論述單個第一閘極圖案G1及單個第二閘極圖案G2。
第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者可具有垂直的閘極結構或隱埋式閘極結構。舉例而言，第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者可包括第一部310及第二部320。第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者的第一部310可突出至基板100中。第一部310可為垂直段且可具有平行於第三方向D5的主軸。第二部320可設置於基板100的第二表面100b上。第二部320可為水平段。第二部320可連接至第一部310。第二部320可包含與第一部310相同的材料。第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2可包含金屬、金屬矽化物、多晶矽或其任意組合。在此種情形中，多晶矽可包括經摻雜的多晶矽。
閘極電介圖案340可插入基板100與第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者之間。閘極電介圖案340可包含例如矽系介電材料（例如氧化矽、氮化矽及氮氧化矽）以及高k介電材料（例如氧化鉿及氧化鋁）中的一或多者。
基板100可包括第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2。第一浮置擴散區FD1可設置於第一畫素區PX1中且設置於第一閘極圖案G1的一個側上。第二浮置擴散區FD2可設置於第二畫素區PX2中且設置於第二閘極圖案G2的一個側上。第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2可與基板100的第二表面100b相鄰。第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2可分別具有與第一光電轉換區PX1及第二光電轉換區PX2間隔開的底表面。第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2可各自為摻雜有第二導電類型雜質（例如，n型雜質）的區段。第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2中的每一者可具有與圖1的實例中論述的浮置擴散區FD的功能及作用實質上相同的功能及相同的作用。舉例而言，當影像感測器進行操作時，第一浮置擴散區FD1可接收自第一光電轉換區PD1產生的電荷。第二浮置擴散區FD2可接收自第二光電轉換區PD2產生的電荷。
基板100可包括雜質區111。雜質區111可在基板100中設置於第一畫素區PX1上。雜質區111可鄰近基板100的第二表面100b。雜質區111可具有與第一光電轉換區PD1間隔開的底表面。儘管未示出，但在一些實施例中，雜質區111可進一步在基板100中設置於第二畫素區PX2上。雜質區111可為摻雜有第二導電類型雜質（例如，n型雜質）的區段。雜質區111可為主動區。在此種情形中，主動區可為用於電晶體的操作的區段，且可包括參照圖1論述的電晶體的源極/汲極區。電晶體可包括參照圖1論述的源極隨耦器電晶體Sx、複位電晶體Rx及選擇電晶體Ax中的一者。
裝置隔離圖案220可設置於基板100中。裝置隔離圖案220可界定主動區。舉例而言，裝置隔離圖案220可界定雜質區111、第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2。舉例而言，裝置隔離圖案220可在基板100中設置於雜質區111中的一者的至少一個側上、第一浮置擴散區FD1的一個側上、及/或第二浮置擴散區FD2的一個側上。裝置隔離圖案220可設置於第二溝渠192中，且第二溝渠192可自基板100的第二表面100b凹陷。在一些實施例中，裝置隔離圖案220可為淺溝渠隔離（STI）層。舉例而言，裝置隔離圖案220可具有較隔離圖案210的高度小的高度。裝置隔離圖案220的一部分可連接至介電隔離圖案211的側壁。裝置隔離圖案220可包含例如氧化矽、氮化矽及氮氧化矽中的一或多者。
基板100可在第一表面100a上包括彩色濾光片CF。彩色濾光片CF可對應地設置於所述多個單位畫素組UPG上。彩色濾光片CF可構成彩色濾光片陣列。彩色濾光片CF中的每一者可具有與對應的單位畫素組UPG的平面形狀對應的平面形狀。彩色濾光片CF中的每一者可包括紅色濾光片、藍色濾光片及綠色濾光片中的一者。
彩色濾光片CF中的每一者可設置於對應的單位畫素組UPG的對應的第一畫素區PX1及第二畫素區PX2上。彩色濾光片CF中的每一者可在垂直方向上與第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2交疊。因此，彩色濾光片CF可由對應的單位畫素組UPG的第一光電轉換區PD1與第二光電轉換區PD2共享。對應的單位畫素組UPG的第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2可輸出來自穿過單個彩色濾光片CF的光的光電訊號。對於給定的單位畫素組UPG，可使用自第二畫素區PX2輸出的光電轉換訊號來校正自第一畫素區PX1輸出的光電轉換訊號。
影像感測器可更包括柵欄圖案450。柵欄圖案450可插入兩個相鄰的彩色濾光片CF之間且將所述兩個相鄰的彩色濾光片CF隔開。舉例而言，柵欄圖案450可將多個彩色濾光片CF光學地彼此隔開。柵欄圖案450可在垂直方向上與隔離圖案210的至少一部分交疊。柵欄圖案450可包含金屬、金屬氮化物或低折射材料。舉例而言，柵欄圖案450可包含鈦或氮化鈦。低折射材料可包括聚合物及聚合物中的奈米粒子且可具有介電性質。奈米顆粒可包括例如矽石。
影像感測器可更包括介電層400。介電層400可插入基板100與彩色濾光片CF之間以及隔離圖案210與柵欄圖案450之間。介電層400可為背側介電層。介電層400可包括底部抗反射塗佈（bottom antireflective coating，BARC）層。在一些實施例中，介電層400可包括多個層。舉例而言，介電層400可包括堆疊在基板100的第一表面100a上的固定電荷層、隱埋式介電層、氮化矽層及頂蓋層。固定電荷層可包含金屬氧化物，例如堆疊的鋁及鉿氧化物。隱埋式介電層可包含正矽酸四乙酯（TEOS）或氧化矽。頂蓋層可包含金屬氧化物，例如氧化鉿。介電層400可排除固定電荷層、隱埋式介電層、氮化矽層及頂蓋層中的一或多者。
影像感測器可更包括保護層430。保護層430可插入介電層400與彩色濾光片CF之間以及柵欄圖案450與彩色濾光片CF之間。舉例而言，保護層430可包含氧化鋁或氧化鉿。保護層430可保護第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2免受外部環境的影響。
微透鏡層500可設置於基板100的第一表面100a上，且可覆蓋所述多個單位畫素組UPG。舉例而言，微透鏡層500可設置於彩色濾光片CF上。微透鏡層500可包括平坦化層530、第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520。微透鏡層500的平坦化層530可設置於彩色濾光片CF上。
第一透鏡圖案510可設置於微透鏡層500的平坦化層530上。第一透鏡圖案510可設置於第一畫素區PX1上，且可設置於與第一光電轉換區PD1的位置對應的位置上。因此，在影像感測器中，可分別對應於第一畫素區PX1設置多個第一透鏡圖案510。第一透鏡圖案510可具有第一表面510a及底表面。第一透鏡圖案510的底表面可為假想表面，所述假想表面可指向基板100。第一表面510a可為第一透鏡圖案510的頂表面，所述第一表面510a可不指向基板100。第一透鏡圖案510的第一表面510a可遠離基板100的第一表面100a突出。第一透鏡圖案510的第一表面510a可為彎曲表面。舉例而言，在一些實施例中，第一透鏡圖案510可具有半球形橫截面。第一透鏡圖案510可將光聚焦於第一光電轉換區PD1上。第一表面510a的曲率可調整第一透鏡圖案510的焦點。因此，可能可調整入射於第一光電轉換區PD1上的光的量。根據一些示例性實施例，第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間可具有是第一半徑的約2.5至約3.5倍的最大間隔A。在本說明中，第一半徑可為由自第一透鏡圖案510的第一表面510a上的點選出的至少三個點形成的假想半球（或假想圓）的半徑。最大間隔A可與第一透鏡圖案510的第一表面510a上的最上部部分和基板100的第一表面100a之間的間隔距離對應。當第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A小於第一半徑的約2.5倍時，第一光電轉換區PD1可接收減少量的入射光。當第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A大於第一半徑的約3.5倍時，入射光的焦點可被導向（directed toward）裝置隔離圖案220或第一閘極圖案G1。在此種情形中，光可能被裝置隔離圖案220或第一閘極圖案G1散射。根據一些示例性實施例，由於第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A介於第一半徑的約2.5倍至約3.5倍的範圍內，因此影像感測器的光學性質可增加。
第一透鏡圖案510可具有第一透鏡寬度W1及第一高度H1。第一透鏡寬度W1可為第一透鏡圖案510在底表面處的寬度。第一透鏡圖案510的底表面可為假想表面，所述假想表面可位於與第一透鏡圖案510的第一表面510a和第二透鏡圖案520的第二表面520a交會的位置的水平高度相同的水平高度處。第一高度H1可為第一表面510a的最上部部分與第一透鏡圖案510的底表面之間的間隔距離。舉例而言，第一高度H1可為第一透鏡圖案510的最大高度。第一高度H1可與第一透鏡圖案510的第一表面510a的最大水平高度與最小水平高度之間的差對應。第一高度H1可為第一透鏡寬度W1的約30%至約50%。當第一高度H1小於第一透鏡寬度W1的約30%或大於第一透鏡寬度W1的約50%時，第一光電轉換區PD1可接收減少量的入射光。由於第一高度H1是第一透鏡寬度W1的約30%至約50%，因此第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A可落於第一半徑的約2.5倍至約3.5倍的範圍內。
微透鏡層500的第二透鏡圖案520可設置於平坦化層530上且在側向上放置至第一透鏡圖案510。第二透鏡圖案520可設置於第二畫素區PX2上，且可設置於與第二光電轉換區PD2的位置對應的位置上。因此，在影像感測器中，可分別對應於第二畫素區PX2設置多個第二透鏡圖案520。第二透鏡圖案520可具有第二表面520a及底表面。第二透鏡圖案520的第二表面520a可不指向基板100。第二透鏡圖案520的第二表面520a可遠離基板100的第一表面100a突出。第二透鏡圖案520的第二表面520a可為彎曲表面。舉例而言，在一些實施例中，第一第二圖案520可具有半球形橫截面。第二透鏡圖案520可將光聚焦於第二光電轉換區PD2上。第二透鏡圖案520的第二表面520a的曲率可調整入射於第二光電轉換區PD2上的光的量。在一些實施例中，第二透鏡圖案520的第二表面520a的曲率可不同於第一透鏡圖案510的第一表面510a的曲率，但示例性實施例並不限於此。
第二透鏡圖案520可具有第二透鏡寬度W2及第二高度H2。第二透鏡寬度W2可為第二透鏡圖案520在底表面處的寬度。第二透鏡圖案520的底表面可為假想表面且可位於與第一透鏡圖案510的第一表面510a和第二透鏡圖案520的第二表面520a交會的位置的水平高度相同的水平高度處。第二透鏡圖案520的底表面可指向基板100。第二透鏡寬度W2可小於第一透鏡寬度W1。舉例而言，第二透鏡寬度W2可為第一透鏡寬度W1的約30%至約50%。第二高度H2可為第二透鏡圖案520的最大高度。第二高度H2可為第二透鏡圖案520的第二表面520a的最上部部分與第二透鏡圖案520的底表面之間的間隔距離。第二高度H2可與第二透鏡圖案520的第二表面520a的最大水平高度和最小水平高度之間的差對應。第二高度H2可能小於第一高度H1。舉例而言，第二高度H2可為第一高度H1的約20%至約30%。根據一些示例性實施例，由於第二高度H2是第一高度H1的約20%至約30%，且由於第二透鏡寬度W2是第一透鏡寬度W1的約30%至約50%，因此第二光電轉換區PD2可接收增加量的入射光，且影像感測器可具有第一畫素區PX1與第二畫素區PX2的高的積體度。
如圖2A中所示，當在第一方向D1上觀察時，多個第二透鏡圖案520可對應地設置於第一透鏡圖案510之間。舉例而言，第一透鏡圖案510與第二透鏡圖案520可在第一方向D1上彼此交替地設置。當在第二方向D2上觀察時，第二透鏡圖案520可對應地設置於第一透鏡圖案510之間。第一透鏡圖案510可沿著第一對角線方向D3及第二對角線方向D4排列。當在平面圖中觀察時，所述多個第二透鏡圖案520中的每一者可被四個相鄰的第一透鏡圖案510環繞。由於第二透鏡寬度W2小於第一透鏡寬度W1，因此第二透鏡圖案520可設置於影像感測器的未被第一透鏡圖案510佔據的區段（或非佔據區段）上。因此，第一畫素區PX1與第二畫素區PX2可以高的積體密度設置。未被第一透鏡圖案510佔據的非佔據區可包括第二畫素區PX2。
微透鏡層500的平坦化層530可插入基板100與第一透鏡圖案510之間以及基板100與第二透鏡圖案520之間。平坦化層530可具有第三高度H3。第三高度H3可為平坦化層530的頂表面與底表面之間的間隔距離，平坦化層530的所述頂表面可為假想表面且可位於與第一透鏡圖案510和第二透鏡圖案520交會的位置的水平高度相同的水平高度處。第三高度H3可為第一高度H1的約0.8倍至約1.5倍。由於第三高度H3等於或大於第一高度H1的約0.8倍，因此第一透鏡圖案510的焦點可不設置於平坦化層530、彩色濾光片CF或介電層400上。由於第三高度H3等於或小於第一高度H1的約1.5倍，因此可防止裝置隔離圖案220散射穿過第一透鏡圖案510的光。第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520可與平坦化層530成一體地形成且在第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520與平坦化層530之間不存在邊界的條件下連接至彼此。
微透鏡層500可為透明的，以使得光能夠穿過。微透鏡層500可包含有機材料，例如聚合物。舉例而言，微透鏡層500可包含光致抗蝕劑材料或熱固性樹脂。
影像感測器可更包括塗佈層（未示出）。塗佈層（未示出）可共形地覆蓋第一透鏡圖案510的第一表面510a及第二透鏡圖案520的第二表面520a。塗佈層可包含有機材料且可為透明的。
配線層800可設置於基板100的第二表面100b上。配線層800可包括第一介電層810、多個第二介電層820及導電結構830。第一介電層810可覆蓋基板100的第二表面100b、第一閘極圖案G1的側壁及第二閘極圖案G2的側壁。所述多個第二介電層820可堆疊於第一介電層810上。第一介電層810及第二介電層820可包含矽系介電材料，例如氧化矽、氮化矽及氮氧化矽中的一或多者。
導電結構830可設置於第一介電層810及第二介電層820中。導電結構830可包括接觸插塞部、走線部及通孔部。導電結構830的接觸插塞部可設置於第一介電層810中且電性連接至第一浮置擴散區FD1、第二浮置擴散區FD2、第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的一者。導電結構830的走線部可插入第一介電層810及第二介電層820中的兩個相鄰的第一介電層810及第二介電層820之間。走線部可連接至接觸插塞部。導電結構830的通孔部可穿透第二介電層820中的至少一者且可連接至走線部。
配線層800可更包括電容器840。電容器840可包括第一電極圖案831、第二電極圖案832及介電層820D。第一電極圖案831可設置於第二介電層820中。第一電極圖案831可經由導電結構830電性連接至第二浮置擴散區FD2。第二電極圖案832可設置於第二介電層820中且與第一電極圖案831間隔開。第一電極圖案831及第二電極圖案832可包含屬或導電聚合物。舉例而言，第一電極圖案831可為多個導電結構830的走線部中的一者。第二電極圖案832可為所述多個導電結構830的走線部中的另一者。介電層820D可插入第一電極圖案831與第二電極圖案832之間。在一些實施例中，介電層820D可為第二介電層820中的一者的一部分。舉例而言，第二介電層820中的一者可插入第一電極圖案831與第二電極圖案832之間，藉此形成介電層820D。在此種情形中，介電層820D與第二介電層820中的所述一者可在介電層820D與第二介電層820中的所述一者之間不存在邊界的條件下連接至彼此。電容器840可不連接至第一浮置擴散區FD1，但實施例並不限於此。
根據一些示例性實施例，在第二光電轉換區PD2中儲存電荷所需的時間可與在第一光電轉換區PD1中儲存電荷所需的時間不同。在所儲存的電荷自第一光電轉換區PD1傳送至第一浮置擴散區FD1的第一時段期間，第一畫素區PX1可能難以獲得入射光的資訊。在第一時段期間，第二光電轉換區PD2可因應於入射光而儲存電荷。單位畫素組UPG的第一光電轉換區PD1與第二光電轉換區PD2可共享單個彩色濾光片CF。可使用自第二畫素區PX2輸出的光電轉換訊號來校正自第一畫素區PX1輸出的光電轉換訊號。因此，可能可在第一時段期間防止關於光的資訊的丟失。
根據一些示例性實施例，第二光電轉換區PD2可具有較第一光電轉換區PD1的儲存容量小的儲存容量。由於電容器840連接至第二畫素區PX2的第二浮置擴散區FD2，因此可能可補償第二光電轉換區PD2的儲存容量。因此，影像感測器的光學性質可增加。
與圖2A及圖2B中所示不同，在一些實施例中，基板100可省略第二畫素區PX2，且微透鏡層500可省略第二透鏡圖案520。亦可省略第二畫素區PX2上的附加組件，例如第二閘極圖案G2及第二浮置擴散區FD2。在此種情形中，當在平面圖中觀察時，第一畫素區PX1可具有四角形形狀。然而，上述說明可適用於第一透鏡圖案510的第一高度H1及第一透鏡寬度W1，並且亦可適用於第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A。
圖3A至圖3G示出顯示根據一些示例性實施例的製作影像感測器的方法的剖視圖。為了簡明起見，以下將省略重複的說明。
參照圖3A，可製備具有第一畫素區PX1及第二畫素區PX2的基板100。可利用第一導電類型雜質來摻雜基板100。可利用第二導電類型雜質來摻雜基板100，以形成第一光電轉換區PD1及第二光電轉換區PD2。可在基板100的第二表面100b上形成第二溝渠192及裝置隔離圖案220。可在基板100中形成第一溝渠191及隔離圖案210。可利用第一導電類型雜質來摻雜基板100的第二表面100b，以形成第一浮置擴散區FD1及第二浮置擴散區FD2以及雜質區111。可分別在第一畫素區PX1及第二畫素區PX2上形成第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2。可藉由在基板100的第二表面100b上形成第一介電層810及第二介電層820以及導電結構830來製造配線層800。在此種情形中，可進一步形成電容器840。
基板100的第一表面100a可經歷研磨製程以使基板100減薄。可在減薄的基板100的第一表面100a上形成介電層400、柵欄圖案450、保護層430及多個彩色濾光片CF。
可在基板100的第一表面100a上形成初步透鏡層501，藉此覆蓋彩色濾光片CF的頂表面。可藉由使用光致抗蝕劑材料或熱固性樹脂的塗佈製程來形成初步透鏡層501。初步透鏡層501可具有實質上平整的頂表面。舉例而言，初步透鏡層501的頂表面可平行於第一方向D1。在一些實施例中，初步透鏡層501的頂表面可平行於基板100的第一表面100a。
可在初步透鏡層501上形成第一犧牲層611。可藉由例如塗佈製程來形成第一犧牲層611。第一犧牲層611可包含有機材料。舉例而言，第一犧牲層611可包含聚合物，例如光致抗蝕劑。第一犧牲層611可為例如抗蝕劑層。
參照圖3B，可將第一犧牲層611圖案化以形成第一初步犧牲圖案610P。可藉由曝光及顯影製程來執行第一犧牲層611的圖案化。舉例而言，第一犧牲層611可藉由曝光製程而暴露，且在曝光製程之後，第一犧牲層611可包括被暴露部分及非暴露部分。第一犧牲層611的暴露部分可包含化學結構與第一犧牲層611的非暴露部分的化學結構不同的材料。在顯影製程期間，可移除第一犧牲層611的被暴露部分及非暴露部分中的一或多者，以形成第一初步犧牲圖案610P。可將第一初步犧牲圖案610P設置成多個，且所述多個第一初步犧牲圖案610P可對應地形成於第一畫素區PX1及第二畫素區PX2上。亦即，所述多個第一初步犧牲圖案610P中的第一初步犧牲圖案610P可形成於第一畫素區PX1中的每一者上及第二畫素區PX2中的每一者上。第一初步犧牲圖案610P可在側向上彼此間隔開。在一些實施例中，第一初步犧牲圖案610P中的每一者可具有作為實質上相同高度的高度。第一初步犧牲圖案610P的頂表面可平行於第一方向D1，但實施例並不限於此。
參照圖3C，可對第一初步犧牲圖案610P進行回流以對應地形成第一犧牲圖案610。可在約130℃與約200℃之間的溫度下對第一初步犧牲圖案610P進行回流。在回流製程期間，如圖3C中的箭頭所示，第一初步犧牲圖案610P可指向初步透鏡層501的頂表面向下流動。第一初步犧牲圖案610P的頂表面及側壁可形成第一犧牲圖案610中的對應的第一犧牲圖案610的第一表面610a。第一犧牲圖案610的第一表面610a可各自是彎曲表面。第一犧牲圖案610的第一表面610a可各自具有向上凸起的形狀。第一犧牲圖案610的第一表面610a可自初步透鏡層501突出，而不指向初步透鏡層501。舉例而言，在一些實施例中，第一犧牲圖案610中的每一者可具有半球形狀。
第一犧牲圖案610可設置於與第一畫素區PX1及第二畫素區PX2的位置對應的對應位置上。第一犧牲圖案610可在側向上彼此間隔開。第一犧牲圖案610的高度可彼此相同或相似。第一犧牲圖案610的寬度可彼此相同或相似。
參照圖3D，可在初步透鏡層501上形成第二犧牲層621，藉此覆蓋第一犧牲圖案610。第二犧牲層621的形成可包括在初步透鏡層501及第一犧牲圖案610上塗佈有機材料。第二犧牲層621可包含聚合物，例如光致抗蝕劑。第二犧牲層621可為例如抗蝕劑層。在一些實施例中，第二犧牲層621可包含與第一犧牲圖案610的材料相同的材料。作為另外一種選擇，在其他實施例中，第二犧牲層621可包含與第一犧牲圖案610的材料不同的材料。
參照圖3E，可將第二犧牲層621圖案化以形成第二初步犧牲圖案620P。可藉由與上述第一犧牲層611的圖案化的曝光及顯影製程相似的曝光及顯影製程來執行第二犧牲層621的圖案化，且為了簡明起見，省略重複的說明。第二初步犧牲圖案620P可在側向上彼此間隔開。第二初步犧牲圖案620P可形成於基板100的對應的第一畫素區PX1上，藉此覆蓋對應的第一初步犧牲圖案610P。舉例而言，第二初步犧牲圖案620P中的每一者可覆蓋第一犧牲圖案610中的對應的相應一者。第二初步犧牲圖案620P可不形成於第二畫素區PX2上。第二初步犧牲圖案620P可暴露出第一畫素區PX1上的第一犧牲圖案610。
參照圖3F，可對第二初步犧牲圖案620P進行回流以對應地形成第二犧牲圖案620。因此，可在基板100的對應的第一畫素區PX1上形成犧牲結構630。犧牲結構630中的每一者可包括第二犧牲圖案620及第一犧牲圖案610中的對應的相應一者。犧牲結構630可不形成於第二畫素區PX2上。
可在約130℃與約200℃之間的溫度下對第二初步犧牲圖案620P進行回流。在回流製程期間，如圖3F中的箭頭所示，第二初步犧牲圖案620P可朝向初步透鏡層501的頂表面向下流動。第二初步犧牲圖案620P的頂表面及側壁可形成第二犧牲圖案620中的對應的第二犧牲圖案620的第二表面620a。第二犧牲圖案620的第二表面620a可暴露於外部。第二犧牲圖案620的第二表面620a可形成彎曲表面。舉例而言，第二犧牲圖案620的第二表面620a中的每一者可具有向上凸起的形狀。在此種情形中，在一些實施例中，犧牲結構630中的每一者可具有半球形狀。
第二犧牲圖案620可在側向上彼此間隔開。第二犧牲圖案620可設置於與第一畫素區PX1的位置對應的對應位置上。第二犧牲圖案620可不設置於第二畫素區PX2上。根據一些示例性實施例，由於第二初步犧牲圖案620P形成於第一犧牲圖案610上，因此第二初步犧牲圖案620P可具有相應的第二表面，所述第二表面的最上部部分中的每一者位於相對高的水平高度處。因此，第二犧牲圖案620的第二表面620a可具有較第一畫素區PX1上的第一犧牲圖案610的第一表面610a的最上部部分的水平高度高的水平高度處的最上部部分。在一些實施例中，第二犧牲圖案620的第二表面620a可具有與第一犧牲圖案610的第一表面610a的曲率不同的曲率。第二犧牲圖案620中的每一者可具有作為實質上相同高度的高度。第二犧牲圖案620中的每一者可具有作為實質上相同寬度的寬度。
依序參照圖3G及圖2B，第一犧牲圖案610及第二犧牲圖案620可經歷回蝕製程以形成微透鏡層500。可執行回蝕製程，使得可將第一犧牲圖案610的形狀轉移至初步透鏡層501上，且因此可形成第二透鏡圖案520。可將犧牲結構630的形狀轉移至初步透鏡層501上，且因此可形成第一透鏡圖案510。
當對單個抗蝕劑圖案進行回流以形成犧牲圖案時，犧牲圖案可能難以具有大於特定值的高度。可使用犧牲圖案來形成透鏡圖案，所述透鏡圖案可具有由犧牲圖案的曲率限制的曲率。
相比之下，犧牲結構630可各自包括第一犧牲圖案610及第二犧牲圖案620，且因此可具有相對大的高度。如針對圖3F所論述，在第一犧牲圖案610上，可對第二初步犧牲圖案620P進行回流以形成第二犧牲圖案620。因此，第二犧牲圖案620的第二表面620a可具有與如先前技術中藉由對單個抗蝕劑進行回流形成的犧牲圖案的曲率不同的曲率。第二犧牲圖案620的第二表面620a的曲率可確定第一透鏡圖案510的第一表面510a的曲率。回蝕製程可繼續，直至終止移除第一犧牲圖案610及犧牲結構630。作為回蝕製程的結果，可製造包括平坦化層530、第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520的微透鏡層500。如圖2B中所示，第一透鏡圖案510的第一高度H1可為第一透鏡圖案510的第一寬度W1的約30%至約50%。另外，第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A可為第一半徑的約2.5倍至約3.5倍。上述實例可製作圖2A及圖2B中論述的影像感測器。
與所示不同，在一些實施例中，基板100可不包括第二畫素區PX2，且在第二畫素區PX2上可不形成有組件。可在對應的第一犧牲圖案610上形成圖3F中論述的第二犧牲圖案620。可對犧牲結構630執行圖3G所示回蝕製程。因此，在此配置中，上述說明可適用於第一透鏡圖案510的第一高度H1及第一透鏡寬度W1，亦可適用於第一透鏡圖案510的第一表面510a與基板100的第一表面100a之間的最大間隔A。
圖4A示出沿著圖2A所示線I-II截取的剖視圖，顯示根據一些示例性實施例的影像感測器。
參照圖4A，影像感測器可包括基板100、隔離圖案210A、第一閘極圖案G1、第二閘極圖案G2、配線層800、介電層400、保護層430、柵欄圖案450、彩色濾光片CF及微透鏡層500。
基板100中可設置有界定第一畫素區PX1及第二畫素區PX2的隔離圖案210。隔離圖案210A可與針對圖2A及圖2B論述的隔離圖案210相同或相似。舉例而言，隔離圖案210A可界定第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。相比於針對圖2A及圖2B論述的隔離圖案210，隔離圖案210A可設置於背側溝渠191A中，且背側溝渠191A可穿透基板100的第一表面100a。背側溝渠191A可具有設置於基板100中的底表面。隔離圖案210A可具有與基板100的第二表面100b間隔開且位於較第二表面100b的水平高度高的水平高度處的底表面。作為另外一種選擇，在一些實施例中，隔離圖案210A可進一步穿透基板100的第二表面100b。隔離圖案210A可在頂表面處具有較隔離圖案210A在底表面處的寬度W22’大的寬度W21’。隔離圖案210A的頂表面可位於作為與基板100的第一表面100a的水平高度實質上相同水平高度的水平高度處。隔離圖案210A可既不包括針對圖2B論述的導電隔離圖案215亦不包括針對圖2B論述的頂蓋圖案217，且可包含作為與針對圖2B論述的介電隔離圖案211的材料相同材料的材料。舉例而言，隔離圖案210A可包含填充背側溝渠191A的矽系介電材料。
與圖4A中所示不同，隔離圖案210A可進一步延伸至基板100的第一表面100a上，且可進一步設置於基板100與介電層400之間。
對於另一實例，在一些實施例中，隔離圖案210A可包含作為與介電層400的材料相同材料的材料，且可在隔離圖案210A與介電層400之間不存在邊界的條件下連接至介電層400。換言之，隔離圖案210A與介電層400可彼此成一體地形成。
畫素隔離區120可進一步設置於基板100中。畫素隔離區120可設置於隔離圖案210A的底表面與基板100的第二表面100b之間。畫素隔離區120可包含III族元素。舉例而言，畫素隔離區120可為摻雜有具有第一導電類型（例如，p型）的雜質的區段。畫素隔離區120及隔離圖案210A可界定第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。作為另外一種選擇，在一些實施例中，基板100可省略畫素隔離區120。
第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2可具有平面閘極結構。第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者可包括第二部320，但可省略針對圖2B論述的第一部310。第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2可位於與基板100的第二表面100b相同或較基板100的第二表面100b低的水平高度處。閘極電介圖案340可插入基板100與第一閘極圖案G1及第二閘極圖案G2中的每一者之間。閘極電介圖案340可不延伸至基板100中。
圖4B示出沿著圖2A所示線I-II截取的剖視圖，顯示根據一些示例性實施例的影像感測器。
參照圖4B，影像感測器可包括基板100、第一隔離圖案210’、第二隔離圖案210A’、裝置隔離圖案220、第一閘極圖案G1、第二閘極圖案G2、配線層800、介電層400、保護層430、柵欄圖案450、彩色濾光片CF及微透鏡層500。
第一隔離圖案210’可設置於基板100中以及第一光電轉換區PD1與第二光電轉換區PD2之間。第一隔離圖案210’及第一溝渠191’可與圖2B中示出及針對圖2B論述的隔離圖案210及第一溝渠191實質上相同。舉例而言，第一隔離圖案210’可包括介電隔離圖案211、導電隔離圖案215及頂蓋圖案217。相比之下，第一隔離圖案210’可具有處於較基板100的第一表面100a低的水平高度處的頂表面。
第二隔離圖案210A’可在基板100中設置於第一光電轉換區PD1與第二光電轉換區PD2之間。背側溝渠191A’及第二隔離圖案210A’可與在圖4A中示出及針對圖4A論述的背側溝渠191A及隔離圖案210A實質上相同。相比於圖4A，第二隔離圖案210A’可設置於第一隔離圖案210’上。第一隔離圖案210’與第二隔離圖案210A’可連接至彼此。舉例而言，第二隔離圖案210A’可具有與第一隔離圖案210’的頂表面接觸的底表面。因此，第一隔離圖案210’及第二隔離圖案210A’可界定第一畫素區PX1及第二畫素區PX2。
圖4C示出沿著圖2A所示線I-II截取的剖視圖，顯示根據一些示例性實施例的影像感測器。
參照圖4C，影像感測器可包括基板100、隔離圖案210、裝置隔離圖案220、第一閘極圖案G1、第二閘極圖案G2、配線層800、介電層400、保護層430、柵欄圖案450、彩色濾光片CF及微透鏡層500。
微透鏡層500可包括第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520。第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520可與圖2A及圖2B的實例中論述的第一透鏡圖案510及第二透鏡圖案520實質上相同。相比於圖2A及圖2B，微透鏡層500可省略針對圖2B論述的平坦化層530。第二透鏡圖案520可與第一透鏡圖案510在側向上間隔開。
影像感測器可更包括透明保護層470。透明保護層470可插入彩色濾光片CF與微透鏡層500之間。透明保護層470可包含介電材料。透明保護層470可具有實質上平整的頂表面。
根據各種實施例，第一透鏡圖案可具有以下頂表面：所述頂表面的曲率進行調整以使得第一光電轉換區能夠接收增加量的入射光。因此，影像感測器的光學性質可增加。
各種實施例的詳細說明不應被解釋為限於本文中所述的實施例，且旨在所述實施例涵蓋各種組合、修改及變化，而不背離所附申請專利範圍的精神及範圍。所附申請專利範圍應被解釋為包括不一定在以上明確闡述的其他實施例。
100:基板 100a、510a、610a:第一表面 100b、520a、620a:第二表面 111:雜質區 120:畫素隔離區 191、191’:第一溝渠 191A、191A’:背側溝渠 192:第二溝渠 210、210A:隔離圖案 210’:第一隔離圖案 210A’:第二隔離圖案 211:介電隔離圖案 215:導電隔離圖案 217:頂蓋圖案 220:裝置隔離圖案 310:第一部 320:第二部 340:閘極電介圖案 400、820D:介電層 430:保護層 450:柵欄圖案 470:透明保護層 500:微透鏡層 501:初步透鏡層 510:第一透鏡圖案 520:第二透鏡圖案 530:平坦化層 610:第一犧牲圖案 610P:第一初步犧牲圖案 611:第一犧牲層 620:第二犧牲圖案 620P:第二初步犧牲圖案 621:第二犧牲層 630:犧牲結構 800:配線層 810:第一介電層 820:第二介電層 830:導電結構 831:第一電極圖案 832:第二電極圖案 840:電容器 A:最大間隔 AG:選擇閘極 Ax:選擇電晶體/電晶體 CF:彩色濾光片 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第一對角線方向 D4:第二對角線方向 D5:第三方向 FD:浮置擴散區 FD1:第一浮置擴散區 FD2:第二浮置擴散區 G1:第一閘極圖案 G2:第二閘極圖案 H1:第一高度 H2:第二高度 H3:第三高度 I-II:線 PD:光電轉換區 PD1:第一光電轉換區 PD2:第二光電轉換區 PX1:第一畫素區 PX2:第二畫素區 RG:複位閘極 Rx:複位電晶體/電晶體 SG:源極隨耦器閘極 Sx:源極隨耦器電晶體/電晶體 TG:傳送閘極 Tx:傳送電晶體/電晶體 UPG:單位畫素組 VDD:電源電壓 Vout:訊號 W1:第一透鏡寬度 W2:第二透鏡寬度 W11:第一寬度 W12:第二寬度 W21、W21’、W22、W22’:寬度
結合附圖閱讀以下詳細說明，將更清楚地理解以上及其他態樣，在附圖中：
圖1示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的畫素的電路圖。
圖2A示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的平面圖。
圖2B示出沿著圖2A所示線I-II截取的剖視圖。
圖3A至圖3G示出顯示根據一些示例性實施例的製作影像感測器的方法的剖視圖。
圖4A示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的剖視圖。
圖4B示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的剖視圖。
圖4C示出顯示根據一些示例性實施例的影像感測器的剖視圖。
100:基板
100a、510a:第一表面
100b、520a:第二表面
111:雜質區
191:第一溝渠
192:第二溝渠
210:隔離圖案
211:介電隔離圖案
215:導電隔離圖案
217:頂蓋圖案
220:裝置隔離圖案
310:第一部
320:第二部
340:閘極電介圖案
400、820D:介電層
430:保護層
450:柵欄圖案
500:微透鏡層
510:第一透鏡圖案
520:第二透鏡圖案
530:平坦化層
800:配線層
810:第一介電層
820:第二介電層
830:導電結構
831:第一電極圖案
832:第二電極圖案
840:電容器
A:最大間隔
CF:彩色濾光片
D1:第一方向
D2:第二方向
D5:第三方向
FD1:第一浮置擴散區
FD2:第二浮置擴散區
G1:第一閘極圖案
G2:第二閘極圖案
H1:第一高度
H2:第二高度
H3:第三高度
I-II:線
PD1:第一光電轉換區
PD2:第二光電轉換區
PX1:第一畫素區
PX2:第二畫素區
UPG:單位畫素組
W1:第一透鏡寬度
W2:第二透鏡寬度
W11:第一寬度
W12:第二寬度
W21、W22:寬度

Claims (20)

  1. 一種影像感測器，包括： 基板，具有第一畫素區及第二畫素區；以及 微透鏡層，位於所述基板的第一表面上； 其中所述微透鏡層包括： 第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上；以及 第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上， 其中所述第一畫素區的寬度大於所述第二畫素區的寬度，且 其中所述第一透鏡圖案的高度大於所述第二透鏡圖案的高度。
  2. 如請求項1所述的影像感測器，更包括位於所述微透鏡層與所述基板的所述第一表面之間的彩色濾光片， 其中所述彩色濾光片在垂直方向上與所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案交疊。
  3. 如請求項1所述的影像感測器，其中所述第一透鏡圖案具有彎曲表面， 其中所述第一透鏡圖案的所述彎曲表面與所述基板的所述第一表面之間的最大間隔為第一半徑的約2.5倍至約3.5倍， 其中所述第一半徑是由自所述第一透鏡圖案的所述彎曲表面上的點選出的至少三個點形成的假想圓的半徑。
  4. 如請求項1所述的影像感測器，其中 所述基板的所述第一畫素區具有平面八角形形狀，且 所述基板的所述第二畫素區具有與所述第一畫素區的所述平面八角形形狀不同的平面形狀。
  5. 如請求項1所述的影像感測器，其中所述微透鏡層更包括位於所述基板與所述第一透鏡圖案之間以及所述基板與所述第二透鏡圖案之間的平坦化層， 其中所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案連接至所述平坦化層。
  6. 如請求項5所述的影像感測器，其中所述平坦化層的高度為所述第一透鏡圖案的所述高度的約0.8倍至約1.5倍。
  7. 如請求項1所述的影像感測器，其中所述第一透鏡圖案具有彎曲表面且所述第二透鏡圖案具有彎曲表面， 其中所述第一透鏡圖案的所述高度為所述第一透鏡圖案的寬度的約30%至約50%， 其中所述第一透鏡圖案的所述寬度是在所述第一透鏡圖案的所述彎曲表面與所述第二透鏡圖案的所述彎曲表面交會的位置的水平高度處的寬度。
  8. 如請求項1所述的影像感測器，其中所述第二透鏡圖案的所述高度為所述第一透鏡圖案的所述高度的約20%至約30%。
  9. 如請求項1所述的影像感測器，更包括： 多個光電轉換區，對應地位於所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區中；以及 隔離圖案，位於所述基板中以及所述多個光電轉換區之間。
  10. 一種影像感測器，包括： 基板，具有第一畫素區及第二畫素區，所述第二畫素區的寬度不同於所述第一畫素區的寬度； 多個光電轉換區，對應地位於所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區中；以及 微透鏡層，位於所述基板的第一表面上，所述微透鏡層覆蓋所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區， 其中所述微透鏡層包括： 第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上，所述第一透鏡圖案具有第一彎曲表面；以及 第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上，所述第二透鏡圖案具有第二彎曲表面， 其中，在所述第一彎曲表面與所述第二彎曲表面交會的位置的水平高度處，所述第一透鏡圖案的寬度大於所述第二透鏡圖案的寬度，且 其中所述第一透鏡圖案的高度大於所述第二透鏡圖案的高度。
  11. 如請求項10所述的影像感測器，更包括位於所述基板的所述第一表面上的彩色濾光片， 其中所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案位於所述彩色濾光片上。
  12. 如請求項10所述的影像感測器，其中 當在平面圖中觀察時，所述基板的所述第一畫素區具有八角形形狀，且 當在平面圖中觀察時，所述基板的所述第二畫素區具有四角形形狀。
  13. 如請求項10所述的影像感測器，其中所述第二透鏡圖案的所述寬度為所述第一透鏡圖案的所述寬度的約30%至約50%。
  14. 如請求項10所述的影像感測器，其中所述第一透鏡圖案的所述第一彎曲表面與所述基板的所述第一表面之間的最大間隔為第一半徑的約2.5倍至約3.5倍， 其中所述第一半徑是由自所述第一透鏡圖案的所述第一彎曲表面上的點選出的至少三個點形成假想圓的半徑。
  15. 如請求項10所述的影像感測器，其中所述基板包括： 第一浮置擴散區，位於所述基板的所述第一畫素區上；以及 第二浮置擴散區，位於所述基板的所述第二畫素區上。
  16. 如請求項10所述的影像感測器，其中所述微透鏡層更包括位於所述基板與所述第一透鏡圖案之間以及所述基板與所述第二透鏡圖案之間的平坦化層， 其中所述平坦化層連接至所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案。
  17. 一種影像感測器，包括： 基板，具有第一畫素區及第二畫素區； 多個光電轉換區，對應地位於所述基板的所述第一畫素區及所述第二畫素區中； 隔離圖案，位於所述基板中以及所述多個光電轉換區之間； 彩色濾光片，位於所述基板的第一表面上； 微透鏡層，位於所述彩色濾光片上； 第一閘極圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上及所述基板的第二表面上； 第二閘極圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上及所述基板的所述第二表面上；以及 配線層，位於所述基板的所述第二表面上，所述配線層覆蓋所述第一閘極圖案及所述第二閘極圖案， 其中所述基板包括： 第一浮置擴散區，位於所述基板的所述第一畫素區上；以及 第二浮置擴散區，位於所述基板的所述第二畫素區上， 其中所述微透鏡層包括： 第一透鏡圖案，位於所述基板的所述第一畫素區上； 第二透鏡圖案，位於所述基板的所述第二畫素區上；以及 平坦化層，位於所述彩色濾光片與所述第一透鏡圖案之間以及所述彩色濾光片與所述第二透鏡圖案之間， 其中所述第一透鏡圖案及所述第二透鏡圖案位於所述彩色濾光片上，且 其中所述第一畫素區的寬度大於所述第二畫素區的寬度，且 其中所述第一透鏡圖案的高度大於所述第二透鏡圖案的高度。
  18. 如請求項17所述的影像感測器，其中所述第一透鏡圖案具有第一彎曲表面且所述第二透鏡圖案具有第二彎曲表面， 在所述第一彎曲表面與所述第二彎曲表面交會的位置的水平高度處，所述第二透鏡圖案的寬度為所述第一透鏡圖案的寬度的約30%至約50%， 所述第二透鏡圖案的所述高度為所述第一透鏡圖案的所述高度的約20%至約30%， 所述第一透鏡圖案的所述高度為所述第一透鏡圖案的所述寬度的約30%至約50%，且 所述平坦化層的高度為所述第一透鏡圖案的所述高度的約0.8倍至約1.5倍。
  19. 如請求項17所述的影像感測器，其中 所述第一透鏡圖案包括多個第一透鏡圖案， 所述第二透鏡圖案包括多個第二透鏡圖案， 當在第一方向上在平面圖中觀察時，所述多個第二透鏡圖案對應地位於所述多個第一透鏡圖案之間， 當在第二方向上在平面圖中觀察時，所述多個第二透鏡圖案對應地位於所述多個第一透鏡圖案之間，且 所述第二方向與所述第一方向相交。
  20. 如請求項17所述的影像感測器，其中所述第一透鏡圖案具有彎曲表面， 其中所述第一透鏡圖案的所述彎曲表面與所述基板的所述第一表面之間的最大間隔為第一半徑的約2.5倍至3.5倍， 其中所述第一半徑是由自所述第一透鏡圖案的所述彎曲表面上的點選出的至少三個點形成的假想圓的半徑。
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