TW202229937A - 半導體影像感測器 - Google Patents

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盧俊良
邱鉦皓
林煥恩
周俊豪
李國政
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Abstract

半導體影像感測器包括像素。像素包括第一基板；以及在第一基板中的光電二極體。半導體影像感測器還包括電性連接到像素的互連件結構。半導體影像感測器還包括在介於互連件和光電二極體之間的反射結構，其中反射結構配置為將穿過光電二極體的光反射回朝向光電二極體。

Description

具有反射組件的半導體影像感測器和製造的方法
無
半導體影像感測器用於檢測光。半導體影像感測器包括互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)以及電荷耦合裝置(CCD)感測器。半導體影像感測器用於例如數位相機和行動電話的裝置中。半導體影像感測器包括前照式感測器(FSI)以及背照式感測器(BSI)。前照式感測器經由互連件結構接收光，而背照式感測器從基板的與互連件結構的相對側吸收光。
影像感測器包括多個像素的一陣列。多個像素的此陣列分為多個像素群組，在每個群組內具有多個個別的像素。在一像素群組之內的多個像素的各者設計為檢測光的一特定的光譜，例如，紅、藍、綠、或白。來自入射光的光子接觸像素的多個光感測組件。然後，這些光感測組件根據檢測到的光子的數量產生多個電子。來自接收的光子和所產生的電子的轉換速率被測量為量子效率(QE)。隨著每數量的光子所產生的電子的數目增加，量子效率也增加。隨著量子效率增加，半導體影像感測器的影像品質也增加。
無
之後的揭示內容提供了許多不同的實施方式或實施例，以實現所提供的主題的不同的特徵。為了簡化本揭示內容，以下描述組件、數值、操作、材料、排列、或類似者的具體實施例。這些當然僅是實施例，並不意圖為限制性的。也構思了其他的組件、數值、操作、材料、排列、或類似者。例如，在隨後的描述中，形成第一特徵其在第二特徵上方或之上，可能包括第一和第二特徵以直接接觸而形成的實施方式，且也可能包括附加的特徵可能形成於第一和第二特徵之間，因此第一和第二特徵可不是直接接觸的實施方式。另外，本揭示內容可能在各個實施例中重複標示號碼和/或字母。這樣的重複，是為了是簡化和清楚起見，重複本身並不是意指所討論的各個實施方式之間和/或配置之間的關係。
此外，為了便於描述一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間，如圖式中所繪示的關係，在此可能使用空間上的相對用語，諸如「之下」、「低於」、「較下」、「高於」、「較上」、和類似的用語。除了圖式中繪示的方向之外，空間上的相對用語旨在涵蓋裝置在使用中或操作中的不同方向。設備可能有其他方向(旋轉90度或其他方向)，並且此處所使用的空間上相對描述詞也可能相應地解釋。
半導體影像感測器具有廣泛的應用，包括手機中的數位相機。隨著積體電路持續縮小，在半導體影像感測器之內的像素尺寸也減小，並且在半導體影像感測器之內的間距更密。在尺寸上的減小和增加的密度減少了入射在每個像素的多個光感測元件上的光的量。從像素的入射光檢測的光子的速率(亦即，量子效率(QE))的增加有助於抵消入射在像素上的光的量的減少，同時仍然保持高的影像品質。
穿過光感測元件的反射光返回朝向光感測元件有助於改善量子效率。當光從一種材料傳遞到另一種材料時，將被再定向。光的再定向的是基於兩種材料的折射指數之間的差異。較小的折射指數差異只會導致光的彎曲。然而，隨著折射指數的增加，會發生反射，並且光會返回朝向入射方向。
根據本揭示內容的一些實施方式，半導體影像感測器包括在像素之內的光感測元件的相對側上的反射組件。反射組件將穿過光感測元件的光反射回朝向光感測元件，以改善經由光感測元件的電子產生。在一些實施方式中，反射組件包括空隙，例如氣隙。空氣的折射指數是1，而矽的折射指數大約是3.42。這個大的折射指數差異導致從矽基板至空隙的通過的光的反射。在一些實施方式中，反射組件包括表現出與基板大的折射指數差異的不同材料。在一些實施方式中，反射組件包括配置為反射入射光的材料的多個層。例如，在一些實施方式中，反射組件包括具有不同的N/Si比率的矽氮化物的交替的多層。隨著在矽氮化物中氮的含量的增加，材料的折射指數降低。經由具有不同量的氮的矽氮化物的交替的多層，入射光被反射回朝向像素的光感測元件。
在一些實施方式中，在一些像素中而不是在其他的像素中選擇性地使用反射組件。人眼檢測綠光的速率高於其他波長的光。經由使用在像素中的反射組件以檢測綠光，增加了由人眼可檢測的影像品質。在一些實施方式中，在靠近晶圓的邊緣或半導體影像感測器的邊緣的所有像素中使用反射組件，以幫助解決發生在晶圓的邊緣附近所增加的製造變異。使用反射組件會提高半導體影像感測器的量子效率，從而產生更高品質的影像。
第1圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器100的截面視圖。半導體影像感測器100是三維的(3D)互補式金屬氧化物半導體影像感測器(CIS)(3D-CIS)。半導體影像感測器100包括像素110和第二組件170，第二組件170包括經由互連件160而連接到像素110的電晶體180。像素110配置為接收入射光，將入射光轉換成多個電子，然後通過互連件160將多個電子轉移到電晶體180。電晶體180是邏輯電路的部分其配置為從來自像素110的多個電子產生影像。
像素110包括基板112。阻擋層114在基板112的一部分上方。濾光器116在基板112上方並且被阻擋層114包圍。透鏡118在濾光器116上方並且配置為將入射光引導到像素110中。部分固定的光電二極體(partially pinned photodiode, PPPD)122用作像素110的光感測元件。n型輕摻雜的(n-type lightly doped, NLD)區域124選擇性地電性連接到部分固定的光電二極體122。高摻雜的n型區域126接觸n型輕摻雜的區域124，在n型輕摻雜的區域124的與部分固定的光電二極體122的相對側上。轉移閘極128配置為選擇性地連接部分固定的光電二極體122和n型輕摻雜的區域124。淺溝槽隔離(STI)130圍繞部分固定的光電二極體122、n型輕摻雜的區域124、和高摻雜的n型區域126，並且淺溝槽隔離130配置為將像素110與鄰近的多個像素電性隔離。第一p阱132在淺溝槽隔離130上方。第二p阱134在第一p阱132上方。深溝槽隔離(DTI)136在介於第二p阱134和阻擋層114之間。像素110包括附加的多個光感測元件。附加的多個光感測元件包括第一n型固定的光電二極體(NPPD)142其接觸部分固定的光電二極體122。第二n型固定的光電二極體144在第一n型固定的光電二極體142上方；並且第三n型固定的光電二極體146在第二n型固定的光電二極體144上方。在一些實施方式中，有較少的附加的光感測元件、或是省略了附加的多個光感測元件。
空隙150在低於部分固定的光電二極體122並且配置為將穿過部分固定的光電二極體122的光反射回朝向部分固定的光電二極體122。在一些實施方式中，轉移閘極128延伸到空隙150中。氧化物層152在介於空隙150和在基板112之內的像素110的多個元件之間。在移除犧牲材料以形成空隙150期間，氧化物層152有助於保護基板112和像素110的其他多個組件。
互連件160低於空隙150。互連件160包括介電質材料162的多個層其圍繞導電元件164，以在介於像素110和電晶體180以及在半導體影像感測器100中其他多個組件(圖未示)之間提供電性連接。互連件160還包括複數個開口166其從最靠近像素110的互連件160的表面穿過互連件結構160延伸。多個開口166允許蝕刻劑到達犧牲材料(圖未示)，犧牲材料被移除以定義空隙150。在一些實施方式中，多個開口166不延伸穿過互連件160的整體。導電元件164延伸穿過空隙150，以電性連接部分固定的光電二極體122和轉移閘極128。
電晶體180用作示例組件，以經由互連件160而電性連接到像素110。因為電晶體180位於互連件160的與像素110的相對側上，半導體影像感測器100被稱為三維的(3D)積體電路(3DIC)。電晶體180在基板172中。電晶體180包括閘極結構、通道、和源極/汲極(S/D)區域，為了圖式的清楚性起見，未標記這些元件。淺溝槽隔離182圍繞電晶體180的通道和源極/汲極區域。p阱184低於淺溝槽隔離182並且深n阱(DNW)186低於p阱184。互連件結構160的導電元件164電性連接到電晶體180的閘極和源極/汲極區域。
在一些實施方式中，基板112包括：元素半導體其包括呈晶體、多晶體、或非晶質結構的矽或鍺；化合物半導體其包括碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、和銻化銦；合金半導體其包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、和GaInAsP；任何其他合適的材料；或其組合。在一些實施方式中，合金半導體基板具有梯度SiGe特徵，其中Si和Ge組成分從梯度SiGe特徵的一個位置處的一個比率改變為另一個位置處的另一個比率。在一些實施方式中，合金SiGe形成在矽基板上方。在一些實施方式中，基板112是應變的SiGe基板。在一些實施方式中，半導體基板具有絕緣體上半導體結構，例如絕緣體上矽(SOI)結構。在一些實施方式中，半導體基板包括摻雜的磊晶層或埋入層。在一些實施方式中，化合物半導體基板具有多層結構，或基板包括多層化合物半導體結構。
阻擋層114經由阻擋入射光來幫助防止半導體影像感測器100的相鄰的多個像素之間的串擾。在一些實施方式中，阻擋層114包括碳黑。在一些實施方式中，阻擋層包括光吸收材料。
濾光器116對入射光進行過濾，使得只有入射光的選定波段入射在部分固定的光電二極體122上。濾光器116在一些實施方式中稱為濾色器。在一些實施方式中，半導體影像感測器100包括在整個影像感測器裝置之內的多個像素(例如像素110)的一重複的陣列。多個像素中的各者配置為接收與人眼可見的顏色相對應的光的特定波段。在一些實施方式，濾光器116配置為使綠光通過。在一些實施方式中，濾光器116配置為使紅光或藍光通過。在一些實施方式中，濾光器116配使另一光的波段通過。在一些實施方式中，濾光器116是截止濾光器(cut filter)。在一些實施方式中，濾光器116是反射濾光器。在一些實施方式中，濾光器116是吸收濾光器。
透鏡118配置為使入射光彎曲，以引導入射光朝向部分固定的光電二極體122，以使到達部分固定的光電二極體122的光的量最大化。在一些實施方式中，每個像素110包括分隔且不同的多個透鏡118。在一些實施方式中，多個透鏡118是跨越半導體影像感測器100的多個透鏡的一連續的陣列的部分。
部分固定的光電二極體122配置為接收入射光並將入射光的光子轉換成電信號。光子轉換為電信號的速率是部分固定的光電二極體122的量子效率。用於部分固定的光電二極體122的較高的量子效率將會導致更準確的(亦即，更高品質)影像。部分固定的光電二極體122與氧化物層152直接接觸。最接近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面與最接近互連件160的n型輕摻雜的區域124的表面基本上共平面。在一些實施方式中，部分固定的光電二極體122包括p型摻雜劑。在一些實施方式中，部分固定的光電二極體122的側壁直接地接觸淺溝槽隔離130的一部分。部分固定的光電二極體122在平行於基板112的頂表面的方向上與轉移閘極128的邊緣間隔開。在一些實施方式中，部分固定的光電二極體122在轉移閘極128的一部分下方延伸。在一些實施方式中，使用離子佈植製程來形成部分固定的光電二極體122。在一些實施方式中，經由沉積一層的摻雜劑材料並使用退火製程將摻雜劑驅動到基板112中來形成部分固定的光電二極體122。
n型輕摻雜的區域124延伸到轉移閘極128的與部分固定的光電二極體122的相對側。n型輕摻雜的區域124配置為經由轉移閘極128的活化而選擇性地電性連接到部分固定的光電二極體122。n型輕摻雜的區域124與高摻雜的n型區域126直接接觸。在n型輕摻雜的區域124中的摻雜劑濃度小於在高摻雜的n型區域126中的摻雜劑濃度。在一些實施方式中，在n型輕摻雜的區域124中的摻雜劑的種類與在高摻雜的n型區域126中的種類為相同的種類。在一些實施方式中，在n型輕摻雜的區域124中的摻雜劑的種類不同於在高摻雜的n型區域126中的種類。n型輕摻雜的區域124直接地接觸氧化物層152。n型輕摻雜的區域124在轉移閘極128下方延伸。n型輕摻雜的區域124直接地接觸n型固定的光電二極體142。在一些實施方式中，n型輕摻雜的區域124與n型固定的光電二極體142分隔。在一些實施方式中，使用離子佈植製程來形成n型輕摻雜的區域124。在一些實施方式中，經由沉積一層的摻雜劑材料並且使用退火製程將摻雜劑驅動到基板112中來形成n型輕摻雜的區域124。
高摻雜的n型區域126用作源極/汲極(S/D)區域，用於基於轉移閘極128的活化而選擇性地從部分固定的光電二極體122接收電信號。在一些實施方式中，高摻雜的n型區域126直接地接觸淺溝槽隔離130。在一些實施方式中，高摻雜的n型區域126與淺溝槽隔離130分隔。高摻雜的n型區域126直接地接觸氧化物層152。最靠近互連件160的高摻雜的n型區域126的表面與最靠近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面共平面。在一些實施方式中，高摻雜的n型區域126配置為將由部分固定的光電二極體122所收集的電信號傳達到多個外部的組件，例如，電晶體180。在一些實施方式中，使用離子佈植製程來形成高摻雜的n型區域126。在一些實施方式中，經由沉積一層的摻雜劑材料並且使用退火製程將摻雜劑驅動到基板112中來形成高摻雜的n型區域126。
轉移閘極128配置為選擇性地將部分固定的光電二極體122連接到n型輕摻雜的區域124和高摻雜的n型區域126。在一些實施方式中，轉移閘極128包括平面型閘極結構。在一些實施方式中，轉移閘極128是鰭式場效應電晶體(FinFET)型閘極結構的一部分。在一些實施方式中，轉移閘極128是閘極全環(GSS)型閘極結構的部分。轉移閘極128延伸空隙150中，超出氧化物層152。轉移閘極128包括導電性材料，例如多晶矽或金屬，配置為接收用於選擇性活化轉移閘極128的信號，以電性連接部分固定的光電二極體122和高摻雜的n型區域126。在一些實施方式中，轉移閘極128包括在介於導電性材料和基板112之間的閘極介電層。在一些實施方式中，閘極介電層包括高介電常數(high-k)介電層。在一些實施方式中，轉移閘極128還包括在介於閘極介電質和基板112之間的界面層。在一些實施方式中，轉移閘極128包括與導電性材料鄰近的間隔物。轉移閘極128與n型輕摻雜的區域124重疊。在一些實施方式中，氧化物層152在介於轉移閘極128和n型輕摻雜的區域124之間。在一些實施方式中，氧化物層152可用作閘極介電層。轉移閘極128與n型固定的光電二極體142重疊。在一些實施方式中，轉移閘極128與部分固定的光電二極體122重疊。在一些實施方式中，使用一系列的沉積和蝕刻製程來形成轉移閘極128。在一些實施方式中，使用替換閘極製程來形成轉移閘極128。
淺溝槽隔離130配置為將像素110與半導體影像感測器100的鄰近的多個像素或其他多個組件電性隔離。在一些實施方式中，淺溝槽隔離130包括矽氧化物。在一些實施方式中，淺溝槽隔離130包括不同於矽氧化物的另一種介電質材料。在一些實施方式中，經由蝕刻在基板112中的溝槽並用介電質材料填充溝槽來形成淺溝槽隔離130。在一些實施方式中，使用局部氧化(LOCOS)製程來形成淺溝槽隔離130。在一些實施方式中，最接近互連件160的淺溝槽隔離130的表面與最接近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面共平面。在基板112中的淺溝槽隔離130的深度大於在基板112中的部分固定的光電二極體122的深度。
第一p阱132和第二p阱134用於減少在半導體影像感測器100中的像素110和鄰近的像素之間的噪聲和串擾。第一p阱132與淺溝槽隔離130相鄰。在一些實施方式中，最接近互連件160的第一p阱132的表面與最接近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面共平面。在一些實施方式中，第一p阱132直接地接觸部分固定的光電二極體122和/或高摻雜的n型區域126。在一些實施方式中，使用離子佈植製程來形成第一p阱132。
第二p阱134在介於第一p阱132和深溝槽隔離136之間。在一些實施方式中，第二p阱134在平行於基板112的頂表面的第一方向上的尺寸大於第一p阱132在第一方向上的尺寸。在一些實施方式中，在第一p阱132中的摻雜劑的種類與在第二p阱134中的摻雜劑的種類相同。在一些實施方式中，在第一p阱132中的摻雜劑的種類不同於在第二p阱134中的摻雜劑的種類。在一些實施方式中，第一p阱132的摻雜劑濃度等於第二p阱134的摻雜劑濃度。在一些實施方式中，第一p阱132的摻雜劑濃度不同於第二p阱134的摻雜劑濃度。在一些實施方式中，使用離子佈植製程來形成第二p阱134。在一些實施方式中，在形成第一p阱132之前形成第二p阱134。在一些實施方式中，在形成第一p阱132之後形成第二p阱134。
深溝槽隔離136有助於在半導體影像感測器100的介於多個鄰近的像素之間提供電性隔離和光隔離。深溝槽隔離136從基板112的光入射表面延伸到第二p阱134。在一些實施方式中，深溝槽隔離136包括矽氧化物。在一些實施方式中，深溝槽隔離136包括不同的介電質材料。在一些實施方式中，經由將溝槽蝕刻到基板112中並用介電質材料填充溝槽來形成深溝槽隔離136。
共同地稱為n型固定的光電二極體142-146的第一n型固定的光電二極體142、第二n型固定的光電二極體144和第三n型固定的光電二極體146全部用於幫助將光子轉換成電信號。與只有包括部分固定的光電二極體(例如，部分固定的光電二極體122)的感測器相比，n型固定的光電二極體142-146有助於改善用於半導體影像感測器100的整體量子效率。在一些實施方式中，所有的n型固定的光電二極體142-146都包括相同的摻雜劑種類。在一些實施方式中，n型固定的光電二極體142-146中的至少一者包括與n型固定的光電二極體142-146中的另一者不同的摻雜劑。在一些實施方式中，經由離子佈植來形成n型固定的光電二極體142-146中的各者。在一些實施方式中，在n型固定的光電二極體142-146的各者中的摻雜劑濃度基本上相等。在一些實施方式中，在n型固定的光電二極體142-146的一者中的摻雜劑濃度不同於在n型固定的光電二極體142-146的另一者中的摻雜劑濃度。
n型固定的光電二極體142直接地接觸部分固定的光電二極體122。n型固定的光電二極體142在轉移閘極128下方延伸。最接近互連件160的n型固定的光電二極體142的表面與最接近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面共平面。在一些實施方式中，最接近互連件160的n型固定的光電二極體142的表面與最接近互連件160的部分固定的光電二極體122的表面不是共平面。
n型固定的光電二極體144比n型固定的光電二極體142離互連件160更遠。n型固定的光電二極體144直接地接觸n型固定的光電二極體142。n型固定的光電二極體144直接地接觸第一p阱132和第二p阱134兩者。在一些實施方式中，n型固定的光電二極體144與第一p阱132或第二p阱134中的至少一者分隔。
n型固定的光電二極體146比n型固定的光電二極體144離互連件160更遠。n型固定的光電二極體144直接地接觸n型固定的光電二極體146。n型固定的光電二極體146直接地接觸第二p阱134。在一些實施方式中，n型固定的光電二極體146與第二p阱134分隔。
空隙150被提供為鄰近於部分固定的光電二極體122的低折射指數材料，以增加在靠近透鏡118的空隙150的界面處的反射。與不包括增加的反射的裝置相比，在空隙150的界面處增加的反射有助於將入射光再定向返回到部分固定的光電二極體122，以增加半導體影像感測器100的量子效率。在一些實施方式中，空隙150是氣隙，其具有1的折射指數。在一些實施方式中，空隙150包括另一種氣體，例如氦氣或氮氣。經由包含非反應性氣體(例如氦氣或氮氣)，可以減少由於暴露於空氣而可能產生的氧化；但是，增加了製造成本。在一些實施方式中，空隙150以低折射指數材料填充。在一些實施方式中，低折射指數材料具有小於2.4的折射指數。在一些實施方式中，低折射指數材料具有小於2的折射指數。如果低折射指數材料的折射指數太高，則與不包括空隙150的裝置相比，在界面處的反射會減少，並且半導體影像感測器100的量子效率不會顯著地增加。
空隙150由在基板112中的凹陷處所定義。在一些實施方式中，每個像素110包括一空隙150，空隙150與在半導體影像感測器100中的鄰近的多個像素不連續。在一些實施方式中，空隙150是連續的跨過半導體影像感測器100的多個像素。在一些實施方式中，經由蝕刻基板112以定義一凹陷處而形成空隙150。然後以犧牲材料填充凹陷處。然後在犧牲材料上方形成互連件160，並且使用在互連件160中的溝槽166以引入蝕刻劑而移除犧牲材料，以定義空隙150。在一些實施方式中，用低折射指數材料代替犧牲材料來填充凹陷處，並且不移除低折射指數材料。在使用低折射指數材料的一些實施方式中，互連件160沒有溝槽166。
在一些實施方式中，在垂直於基板112的頂表面的方向上空隙150的高度大約等於轉移閘極128的高度。在一些實施方式中，空隙150的高度在從約25奈米(nm)至約50奈米的範圍。如果空隙150的高度太小，則在某些情況下，空隙150增加在界面處的反射的能力降低。如果空隙150的高度太大，則在某些情況下，半導體影像感測器100的尺寸增加而在性能上沒有明顯的改善。
氧化物層152用於幫助保護基板112和像素110的多個組件免受在空隙150中的例如空氣的材料的氧化。在一些實施方式中，在基板112中形成凹陷處以定義空隙150之後，經由熱氧化製程而形成氧化物層152。
互連件160用於將像素110電性連接到在半導體影像感測器100中的其他多個組件，例如電晶體180。互連件160在平行於基板112的頂表面的方向上延伸超過空隙150。互連件160包括被介電質材料162所圍繞的複數個導電元件164。溝槽166延伸穿過互連件160，並提供與空隙150的流體連接。在一些實施方式中，其中以低折射指數材料填充空隙150，省略了溝槽166。在一些實施方式中，互連件160包括多個金屬層。金屬層是在垂直於基板112的頂表面的方向上延伸的導電通孔的層和/或在平行於基板112的頂表面的方向上延伸的導電線的層。例如，在一些實施方式中，最接近像素110的互連件結構的金屬層級被稱為零金屬層級或M0。在一些實施方式中，零金屬層級的與像素110相對側上的金屬層級被稱為第一金屬層級或M1。
介電質材料162用於使多個導電元件164彼此電性隔離，以減少短路。在一些實施方式，介電質材料162包括低介電常數介電質材料。在一些實施方式中，介電質材料162包括一層間介電質(ILD)層和/或複數個金屬間介電質(IMD)層。在一些實施方式中，介電質材料162包括矽氧化物、矽氮化物、矽氧氮化物、或其他合適的介電質材料中的至少一者。介電質材料162具有與被移除以定義空隙150的犧牲材料不同的蝕刻選擇性。在一些實施方式中，介電質材料162經由化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、或另一種合適的沉積製程而形成。
導電元件164用於將電信號從像素110傳送到在半導體影像感測器100中的其他多個組件。在一些實施方式中，導電元件164包括銅、鋁、鎢、或另一種合適的導電性材料。導電元件164延伸穿過空隙150以電性連接到像素110。在一些實施方式中，延伸到空隙中的導電元件164在導電材料上方具有襯裡材料，以在移除犧牲材料期間保護導電性材料。在一些實施方式中，所有的導電元件164都包括襯裡材料。在一些實施方式中，只有延伸到空隙150中的導電元件164包括襯裡材料。在一些實施方式中，使用鑲嵌製程來形成多個導電元件164。在一些實施方式中，使用鍍覆、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積、或另一種合適的沉積製程來形成多個導電元件164。
溝槽166延伸穿過互連件160，以提供到空隙150的流體連接。在一些實施方式中，溝槽166的寬度等於導電元件164的通孔的寬度，以避免增加的生產成本。在一些實施方式中，溝槽166延伸穿過互連件160的整體。在一些實施方式中，溝槽166延伸穿過少於全部的互連件160。在一些實施方式中，溝槽166延伸穿過互連件的兩個或更少的金屬層級，例如，M0和M1。在一些實施方式中，在形成溝槽166之後所添加的後續金屬層級的形成期間，最遠離像素110的溝槽166的一部分被介電質材料162部分地填充。在一些實施方式中，溝槽166的一部分被氧化物層174部分地填充。在一些實施方式中，經由蝕刻介電質材料162來形成溝槽166。在一些實施方式中，蝕刻是濕式蝕刻製程或乾式蝕刻製程。在一些實施方式中，在形成整個互連件160之後，執行蝕刻。在一些實施方式中，在形成整個互連件160之前執行蝕刻。半導體影像感測器100包括兩個溝槽166。在一些實施方式中，半導體影像感測器100包括兩個或更多的溝槽166。隨著溝槽的數目的增加，用於移除犧牲材料的移除製程的持續時間減少，這減少了對於鄰近於溝槽166的介電質材料162的損壞的量。然而，隨著溝槽的數目的增加，用於多個導電元件164的路由選擇減少，因為在互連件160中的更多空間被溝槽佔據。在一些實施方式中，減少的路由選擇導致半導體影像感測器100的尺寸增加。在一些實施方式中，溝槽166襯有襯裡材料，以在移除犧牲材料期間保護介電質材料162。在一些實施方式中，用於保護介電質材料162的襯裡材料與用於保護導電元件164的襯裡材料是相同的材料。在一些實施方式中，用於保護介電質材料162的襯裡材料不同於用於保護導電元件164的襯裡材料。
第二組件170接合到像素110，並用於形成例如邏輯裝置的裝置，以基於由像素110檢測到的光子來產生影像。第二組件包括基板172和在基板上方的氧化物層174。在基板172中形成電晶體180的通道。
在一些實施方式中，基板172包括：元素半導體其包括呈晶體、多晶體、或非晶質結構中的矽或鍺；化合物半導體其包括碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、和銻化銦；合金半導體其包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、和GaInAsP；任何其他合適的材料；或其組合。在一些實施方式中，合金半導體基板具有梯度SiGe特徵，其中Si和Ge組成分從梯度SiGe特徵的一個位置處的一個比率改變為另一個位置處的另一個比率。在一些實施方式中，合金SiGe形成在矽基板上方。在一些實施方式中，基板172是應變的SiGe基板。在一些實施方式中，半導體基板具有絕緣體上半導體結構，例如絕緣體上矽(SOI)結構。在一些實施方式中，半導體基板包括摻雜的磊晶層或埋入層。在一些實施方式中，化合物半導體基板具有多層結構，或者基板包括多層化合物半導體結構。在一些實施方式中，基板172包括與基板112相同的材料。在一些實施方式中，基板172包括與基板112不同的材料。
氧化物層174用於在接合到像素110和/或互連件160期間幫助保護基板172和第二組件170的多個組件免於氧化。在一些實施方式中，經由熱氧化製程來形成氧化物層174。
電晶體180用於對由像素110產生的電信號執行邏輯功能，以基於檢測到的光子產生影像。在一些實施方式中，電晶體180是金屬氧化物半導體電晶體。在一些實施方式中，電晶體180是鰭式場效電晶體(FinFET)。在一些實施方式中，電晶體180是閘極全環(GAA)電晶體。
淺溝槽隔離182配置為將電晶體180與半導體影像感測器100的鄰近的多個電晶體或其他多個組件電性隔離。在一些實施方式中，淺溝槽隔離182包括矽氧化物。在一些實施方式中，淺溝槽隔離182包括不同於矽氧化物的另一種介電質材料。在一些實施方式中，經由蝕刻在基板172中的溝槽並用介電質材料填充溝槽來形成淺溝槽隔離182。在一些實施方式中，使用局部氧化(LOCOS)來形成淺溝槽隔離182。
p阱184用於幫助減少在向電晶體180的信號或來自電晶體180的信號中的噪聲，並且減少電流洩漏。在一些實施方式中，省略了p阱184。在一些實施方式中，經由離子佈植來形成p阱184。
深N阱186用於減少在向電晶體180的信號或來自電晶體180的信號中的噪聲，並減少電流洩漏。在一些實施方式中，省略深N阱186。在一些實施方式中，經由離子佈植來形成深N阱186。
半導體影像感測器100的以上描述使用p型摻雜和n型摻雜的特定的實施例，用於各個組件。本領域普通技術人員將認識到，將摻雜劑類型反轉會在本領域普通技術人員的技術範圍之內。
第2圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器200的截面視圖。與半導體影像感測器100相比，半導體影像感測器200是二維的(2D)積體電路(2DIC)。亦即，電晶體280與像素110在互連件260的相同側上。像素110類似於關於半導體影像感測器100(第1圖)描述的像素110，並且為簡潔起見，省略了像素110的描述。
互連件260類似於在半導體影像感測器100中的互連件160(第1圖)。與互連件160相對而言，互連件260將像素110電性連接到在互連件260的相同側上的電晶體280。
電晶體280用於對由像素110所產生的電信號執行邏輯功能，以基於所檢測到的光子產生影像。在一些實施方式中，電晶體280是金屬氧化物半導體電晶體。在一些實施方式中，電晶體280是鰭式場效電晶體。在一些實施方式中，電晶體280是閘極全環電晶體。最接近互連件260的像素110的表面相對於最接近互連件260的電晶體280的表面偏移。此偏移歸因於空隙150的存在。
第3A圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器300A的截面視圖。與半導體影像感測器100相比，半導體影像感測器300A包括代替空隙150的交替的多層350。半導體影像感測器300A包括離互連件360較遠的低N矽氮化物層354。高N矽氮化物層356在介於低N矽氮化物層354和互連件360之間。高N矽氮化物層356具有比低N矽氮化物層354較高的氮濃度。隨著在矽氮化物中氮濃度的變化，材料的折射指數也變化。高氮含量導致較低的折射指數。例如，具有1.33的N/Si比率的矽氮化物的折射指數小於2.05。相比之下，具有0.6的N/Si比率的矽氮化物的折射指數大於2.7。半導體影像感測器300A的功能性類似於半導體影像感測器100。然而，反射發生在介於低N矽氮化物層354和高N矽氮化物層356之間的界面處。與不包括矽氮化物層或空隙150(第1圖)的裝置相比，在介於兩個矽氮化物層之間的界面處的反射提高了半導體影像感測器300A的量子效率。半導體影像感測器300A包括一單對的交替的矽氮化物多層。在一些實施方式中，半導體影像感測器300A包括多對的交替的矽氮化物多層，以增加用於將光反射回像素110的界面的數目。隨著層的數目的增加，增加了像素110的量子效率。然而，隨著層的數目的增加，也增加了半導體影像感測器300A的尺寸。在一些實施方式中，低N矽氮化物層354和高N矽氮化物層356中的各者獨立地具有在從約15奈米至約50奈米範圍內的厚度。如果厚度太小，則在界面處的反射會減少，這在某些情況下會降低量子效率。如果厚度太大，則在某些情況下，半導體影像感測器300A的尺寸增加，而在性能上沒有明顯的增加。
在一些實施方式中，半導體影像感測器300A可用在三維的積體電路(3DIC)中，類似於半導體影像感測器100(第1圖)。在一些實施方式中，半導體影像感測器300A可用在二維的積體電路(2DIC)中，類似於半導體影像感測器200(第2圖)。
第3B圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器300B的截面視圖。與半導體影像感測器300A相比，半導體影像感測器300B包括以與交替的多層350不同的順序的交替的多層350’。在交替的多層350’中，高N矽氮化物層356’較靠近像素110；低N矽氮化物層354’較靠近互連件360。半導體影像感測器300B包括一單對的交替的矽氮化物多層。在一些實施方式中，半導體影像感測器300B包括多對的交替的矽氮化物多層，以增加用於將光反射回像素110的界面的數量。隨著層的數目的增加，增加了像素110的量子效率。然而，隨著層的數目的增加，也增加了半導體影像感測器300B的尺寸。
在一些實施方式中，半導體影像感測器300B可用在三維的積體電路，類似於半導體影像感測器100(第1圖)。在一些實施方式中，半導體影像感測器300B可用在二維的積體電路中，類似於半導體影像感測器200(第2圖)。
第4圖是根據一些實施方式的用於半導體影像感測器的像素陣列400的俯視圖。像素陣列400可使用半導體影像感測器100(第1圖)、半導體影像感測器200(第2圖)、半導體影像感測器300A(第3A圖)、半導體影像感測器300B(第3B圖)中的任何一者、或另一種合適的半導體影像感測器。像素陣列400的多個像素在二維的陣列中。多個像素被分群為多個像素群組410。多個像素群組410中的各者包括一紅色像素410r、一藍色像素410b、和兩個綠色像素410g。在一些實施方式中，像素群組410也包括白色像素(圖未示)。紅色像素410r包括紅色濾光器，例如濾光器116(第1圖)，並且配置為捕獲紅色可見光。藍色像素410b包括藍色濾光器，例如濾光器116(第1圖)，並且配置為捕獲藍色可見光。綠色像素410g包括綠色濾光器，例如濾光器116(第1圖)，並且配置為捕獲綠色可見光。像素群組410包括比紅色或藍色像素更多的綠色像素，這是因為與紅光或藍光相比，人眼對綠光更靈敏。
在一些實施方式中，在像素陣列400中的多個像素中的各者具有與像素110相類似的結構，並且包括空隙150(第1圖或第2圖)。在一些實施方式中，在像素陣列400中的多個像素中的各者具有類似於像素110的結構，並且包括交替的多層350(第3A圖)或交替的多層350’(第3B圖)。在一些實施方式中，在像素陣列400中只有綠色像素具有類似於像素110的結構並且包括空隙150(第1圖或第2圖)。在一些實施方式中，在像素陣列400中只有綠色像素具有類似於像素110的結構，並且包括交替的多層350(第3A圖)或交替的多層350’(第3B圖)。
在一些實施方式中，在像素陣列400中的中央區域420或中央區域430中只有綠色像素具有類似於像素110的結構並且包括空隙150(第1圖或第2圖)；在中央區域420或430之外的所有像素(包括紅色和藍色像素)具有與像素110相類似的結構並且包括空隙150(第1圖或第2圖)。在一些實施方式中，在像素陣列400內的中央區域420或中央區域430中只有綠色像素具有類似於像素110的結構並且包括空隙150(第1圖或第2圖)；並且在中央區域420或430外側的所有像素(包括紅色和藍色像素)具有與像素110相類似的結構並且包括交替的多層350(第3A圖)或交替的多層350’(第3B圖)。
中央區域420包括完整的多個像素群組410，其具有應用於整個像素群組的相同設計規則。設計規則包括，例如，只有綠色像素包括空隙150(第1圖或第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)；或所有像素都包括空隙150(第1圖或2圖)、交替的多層350第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)。儘管將單個像素群組410示出為中央區域420，但是本領域的普通技術人員將認識到，在一些實施方式中，多個完整的像素群組410被包括在中央區域420內。
中央區域430包括至少一個部分的像素群組410。例如，標記的像素410b在中央區域430之內，但是在標記的像素群組410之內的其他像素不在中央區域430之內。因此，在一些實施方式中，標記的像素410r和410g各者將包括空隙150(第1圖和第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)；然而，標記的像素410b將不包括空隙150(第1圖或第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)。
包括空隙150(第1圖或第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)增加了製造複雜性。使具有增加的製造複雜性的像素的數量最小化提高了生產效率。然而，如上所述，空隙150(第1圖或第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)增加了像素的量子效率。由於人眼對綠光較靈敏，因此增加綠色像素的量子效率有助於提供使用人眼所見的更高品質的影像。另外，製造變異在靠近裝置的邊緣處增加。結果，在裝置的邊緣附近製造任何顏色的低量子效率像素的風險增加。因此，對於靠近像素陣列400的邊緣的所有像素而言，具有空隙150(第1圖或第2圖)、交替的多層350(第3A圖)、或交替的多層350’(第3B圖)也將改善半導體影像感測器的影像品質。
第5圖是根據一些實施方式的製造半導體影像感測器的方法500的流程圖。方法500包括操作505，用於在基板中形成多個成像元件。在一些實施方式中，使用一系列的佈植製程來形成多個成像元件。在一些實施方式中，經由將濾光器和/或透鏡附接到基板的表面來形成多個成像元件。在一些實施方式中，形成成像元件包括在基板中像素110的結構的形成(第1圖)。
方法500還包括操作510，其中對基板的表面進行研磨製程。研磨製程將基板的厚度減小到預定厚度。研磨製程不會使形成在基板中的成像元件曝露。在一些實施方式中，基於介於基板的表面與成像元件之間的距離來確定預定厚度。在一些實施方式中，此距離在從大約25奈米到大約50奈米的範圍內。如果此距離太小，則在某些情況下將減少反射並且減小半導體影像感測器的量子效率。如果距離太大，則在某些情況下，半導體影像感測器的尺寸增加而在性能上沒有明顯的改善。
方法500還包括操作515，其中在基板中定義開口以暴露多個成像元件。在一些實施方式中，使用蝕刻製程以移除基板的一部分來定義開口。在一些實施方式中，蝕刻製程包括濕式蝕刻製程或乾式蝕刻製程。在一些實施方式中，如以上所描述，對於設計為包括空隙或交替的多層的每個像素形成分隔的多個開口。在一些實施方式中，開口形成為連續的跨過半導體影像感測器的多個像素。
方法500進一步包括操作520，其中沿著開口的表面形成氧化物層。在一些實施方式中，經由化學氣相沉積或另一種合適的沉積製程來形成氧化物層。在一些實施方式中，經由在含氧的環境中加熱基板來形成氧化物層。
方法500還包括操作525，其中在開口中形成轉移閘極。形成轉移閘極包括一系列的沉積和蝕刻製程，以定義閘極結構。在一些實施方式中，轉移閘極形成為與在操作505中形成的不同的成像元件交疊。在一些實施方式中，轉移閘極包括金屬氧化物閘極。在一些實施方式中，轉移閘極包括鰭式場效電晶體閘極。在一些實施方式中，轉移閘極包括閘極全環閘極。
第6A圖是根據一些實施方式的在操作525之後的半導體影像感測器600A的截面視圖。像素110類似於在半導體影像感測器100(第1圖)中的像素，並且為簡潔起見，省略了像素110的描述。開口650存在於基板的底表面中。開口650相對於用於其他的像素的開口是不連續的。在一些實施方式中，開口650為連續的跨過半導體影像感測器600A的多個像素。
返回到方法500，在一些實施方式中，方法500進行到操作530。在一些實施方式中，方法500進行到操作560。在一些實施方式中，進行到操作530的方法500產生半導體影像感測器100(第1圖)或半導體影像感測器200(第2圖)。在一些實施方式中，進行到操作560的方法500產生半導體影像感測器300A(第3A圖)或半導體影像感測器300B(第3B圖)。
在操作530，以犧牲材料填充開口。相對於在操作520中所形成的矽氧化物，犧牲材料具有高蝕刻選擇性。在一些實施方式中，犧牲材料包括矽氮化物、矽氮氧化物、或另一種合適的犧牲材料。在一些實施方式中，使用化學氣相沉積或另一種合適的沉積製程來沉積犧牲材料。
圖6B是根據一些實施方式的在操作530之後的半導體影像感測器600B的截面視圖。與半導體影像感測器600A相比，半導體影像感測器600B包括填充開口的犧牲材料654。硬遮罩690和光阻層692在基板和犧牲材料654的表面上以用於進一步處理。
返回到方法500，方法500包括操作535，其中蝕刻犧牲材料，以為像素定義多個接觸件開口。在一些實施方式中，使用微影和蝕刻來定義接觸件開口。接觸件開口暴露像素多個部分其要電性連接到半導體影像感測器的其他多個組件。
第6C圖是根據一些實施方式的在操作535之後的半導體影像感測器600C的截面視圖。與半導體影像感測器600B相比，半導體影像感測器600C包括延伸穿過犧牲材料654，硬遮罩690和光阻層692的多個接觸件開口656。
返回到方法500，方法500包括操作540，其中在犧牲材料上形成互連件層。形成互連件層包括在犧牲材料的多個接觸件開口中形成多個導電元件。在一些實施方式中，在接觸件開口中形成導電元件之前，在接觸件開口中形成襯層。在一些實施方式中，在操作540中形成多個互連件層。在一些實施方式中，在操作540中形成互連件的整體。形成互連件層包括用於形成介電質材料的層的一系列的沉積製程；蝕刻介電質材料的層以定義多個開口並用導電性材料填充這些開口。
圖6D是根據一些實施方式的在操作540之後的半導體影像感測器600D的截面視圖。與半導體影像感測器600C相比，半導體影像感測器600D包括互連件160。在形成互連件160之前，移除硬遮罩690和光阻層692。導電元件延伸穿過犧牲材料654以電性連接到像素110。
返回方法500，方法500包括操作545，其中在互連件層中蝕刻多個溝槽以暴露犧牲材料的一部分。在一些實施方式中，使用濕式蝕刻製程或乾式蝕刻製程來蝕刻溝槽。在一些實施方式中，在互連件層中蝕刻兩個溝槽。在一些實施方式中，在互連件層中蝕刻多於兩個的溝槽。在一些實施方式中，在完成整個互連件的形成之前執行操作545。在一些實施方式中，在完成整個互連件的形成之後執行操作545。在一些實施方式中，溝槽襯有襯裡層，以在後續處理期間保護互連件結構。
圖6E是根據一些實施方式的在操作545之後的半導體影像感測器600E的截面視圖。與半導體影像感測器600D相比，半導體影像感測器600E包括穿過互連件160的多個溝槽166。光阻層694在互連件160的表面上，以幫助定義多個溝槽166的位置。
返回到方法500，方法500包括操作550，其中經由使蝕刻劑穿過溝槽來移除犧牲材料。在一些實施方式中，蝕刻劑穿過多個溝槽中的各者。在一些實施方式中，通過少於所有的多個溝槽而引入蝕刻，並且使用這些溝槽中的至少一者來允許從半導體影像感測器移除蝕刻劑和犧牲材料。
第6F圖是根據一些實施方式的在操作550之後的半導體影像感測器600F的截面視圖。與半導體影像感測器600E相比，半導體影像感測器600F沒有犧牲材料。光阻層694也已被移除。
返回到方法500，其中方法500從操作525進行到操作560，在開口中形成高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層。在一些實施方式中，高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層包括具有不同的N/Si比率組成分的矽氮化物的多層。在一些實施方式中，高和低折射指數材料的交替的多層經由調節氮前驅物進入沉積室的流速而形成。在一些實施方式中，形成高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層包括形成單對的交替的多層。在一些實施方式中，形成高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層包括形成多對的交替的多層。
在操作565中，在高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層上形成互連件結構。形成互連件結構包括形成延伸穿過高折射指數材料和低折射指數材料的交替的多層的接觸件，以將互連件電性連接到像素。形成互連件層包括用於形成介電質材料的層的一系列的沉積製程；蝕刻介電質材料的層以定義開口並用導電性材料填充開口。
在一些實施方式中，方法500包括附加的多個操作。例如，在一些實施方式中，第二組件接合到互連件的與成像元件相對的表面，以形成三維的積體電路，類似於半導體影像感測器100(第1圖)。在一些實施方式中，省略方法500的至少一個操作。例如，在一些實施方式中，省略了操作510，並且在基板之內的預定深度處形成多個成像元件。在一些實施方式中，組合在方法500之內的多個操作。例如，在一些實施方式中，組合操作535和540。在一些實施方式中，以不同的順序執行方法500的多個操作。例如，在一些實施方式中，在操作550之後執行操作540的一部分；並且結果填充在互連件中的溝槽的一部分。
本描述的一個方面涉及半導體影像感測器。半導體影像感測器包括像素。像素包括第一基板；以及在第一基板中的光電二極體。半導體影像感測器還包括電性連接到像素的互連件結構。半導體影像感測器還包括在介於互連件和光電二極體之間的反射結構，其中反射結構配置為將穿過光電二極體的光反射回朝向光電二極體。在一些實施方式中，反射結構包括氣隙。在一些實施方式中，反射結構包括高折射指數和低折射指數的交替多層。在一些實施方式中，高折射指數和低折射指數的交替的多層包括具有第一N/Si比率的第一矽氮化物層和具有第二N/Si比率的第二矽氮化物層，其中第一N/Si比率不同於第二N/Si比率。在一些實施方式中，第一矽氮化物層在介於第二矽氮物層和互連件結構之間。在一些實施方式中，半導體影像感測器還包括經由互連件結構而電性連接至光電二極體的電晶體。在一些實施方式中，電晶體在互連件結構的與光電二極體相對側上。在一些實施方式中，電晶體與光電二極體在互連件結構的相同側上。在一些實施方式中，互連件結構定義複數個溝槽其與反射結構流體接觸。在一些實施方式中，互連件結構包括導電元件，此導電元件延伸穿過反射結構以電性連接到光電二極體。在一些實施方式中，像素還包括轉移閘極，此轉移閘極用於將光電二極體選擇性地電性連接到在第一基板中的高摻雜區域。在一些實施方式中，轉移閘極在反射結構中。
本描述的一個方面涉及半導體影像感測器。半導體影像感測器包括像素陣列。像素陣列包括：第一像素其配置為檢測綠光；以及第二像素其配置為檢測除綠光以外的光。半導體影像感測器還包括互連件結構其電性連接到第一像素和第二像素中的各者。半導體影像感測器還包括：第一反射結構，其在介於互連件結構和第一像素之間，其中，反射結構配置為將穿過第一像素的光反射回朝向第一像素，並且在介於互連件結構和第二像素之間的空間沒有反射結構。在一些實施方式中，半導體影像感測器還包括第二反射結構，其中像素陣列還包括第三像素，第三像素配置為檢測除綠光之外的光，第二反射結構配置為將穿過第三像素的光反射回朝向第三像素。在一些實施方式中，第三像素比第二像素更靠近像素陣列的邊緣。在一些實施方式中，第三像素配置為檢測與第二像素相同顏色的光。在一些實施方式中，半導體影像感測器還包括電晶體，此電晶體經由互連件結構而電性連接到第一像素。在一些實施方式中，電晶體在互連件結構的與第一像素相對側上。在一些實施方式中，電晶體在互連件結構的與第一像素相同側上。
本描述的一個方面涉及製造半導體影像感測器的方法。方法包括在基板中形成光電二極體。方法還包括在基板中形成凹陷處。方法還包括在凹陷處中沉積犧牲材料。方法還包括在犧牲材料上方形成互連件結構。方法還包括蝕刻在互連件結構中的多個溝槽。方法還包括通經由使蝕刻劑穿過複數個溝槽來移除犧牲材料。
以上概述了數個實施方式，以便本領域技術人員可較佳地理解本揭示內容的多個態樣。本領域的技術人員應理解，他們可能容易地使用本揭示內容，作為其他製程和結構之設計和修改的基礎，以實現與在此介紹的實施方式的相同的目的，或是達到相同的優點。本領域技術人員亦應理解，與這些均等的建構不脫離本揭示內容的精神和範圍，並且他們可進行各種改變、替換、和變更，而不脫離本揭示內容的精神和範圍。
100:半導體影像感測器 110:像素 112:基板 114:阻擋層 116:濾光器 118:透鏡 122:光電二極體 124:n型輕摻雜的區域 126:高摻雜的n型區域 128:轉移閘極 130:淺溝槽隔離 132:第一p阱 134:第二p阱 136:深溝槽隔離 142:第一n型固定的光電二極體 144:第二n型固定的光電二極體 146:第三n型固定的光電二極體 150:空隙 152:氧化物層 160:互連件(互連件結構) 162:介電質材料 164:導電元件 166:開口(溝槽) 170:第二組件 172:基板 174:氧化物層 180:電晶體 182:淺溝槽隔離 184:p阱 186:深N阱 200:半導體影像感測器 260:互連件 280:電晶體 300A:半導體影像感測器 300B:半導體影像感測器 350:交替的多層 350’:交替的多層 354:低N矽氮化物層 354’:低N矽氮化物層 356:高N矽氮化物層 356’:高N矽氮化物層 360:互連件 400:像素陣列 410:像素群組 410b:藍色像素 410g:綠色像素 410r:紅色像素 420:中央區域 430:中央區域 500:方法 505:操作 510:操作 515:操作 520:操作 525:操作 530:操作 535:操作 540:操作 545:操作 550:操作 560:操作 565:操作 600A:半導體影像感測器 600B:半導體影像感測器 600C:半導體影像感測器 600D:半導體影像感測器 600E:半導體影像感測器 600F:半導體影像感測器 650:開口 654:犧牲材料 656:接觸件開口 690:硬遮罩 692:光阻層 694:光阻層
本揭示內容的多個態樣可由以下的詳細描述並且與所附圖式一起閱讀，得到最佳的理解。注意的是，根據產業界的標準慣例，各個特徵並未按比例繪製。事實上，為了討論的清楚性起見，各個特徵的尺寸可任意地增加或減小。 第1圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器的截面視圖。 第2圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器的截面視圖。 第3A圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器的截面視圖。 第3B圖是根據一些實施方式的半導體影像感測器的截面視圖。 第4圖是根據一些實施方式的用於半導體影像感測器的像素陣列的俯視圖。 第5圖是根據一些實施方式的製造半導體影像感測器的方法的流程圖。 第6A圖至第6F圖是根據一些實施方式的在製造的各個階段時的半導體影像感測器的截面視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:半導體影像感測器
110:像素
112:基板
114:阻擋層
116:濾光器
118:透鏡
122:光電二極體
124:n型輕摻雜的區域
126:高摻雜的n型區域
128:轉移閘極
130:淺溝槽隔離
132:第一p阱
134:第二p阱
136:深溝槽隔離
142:第一n型固定的光電二極體
144:第二n型固定的光電二極體
146:第三n型固定的光電二極體
150:空隙
152:氧化物層
160:互連件(互連件結構)
162:介電質材料
164:導電元件
166:開口(溝槽)
170:第二組件
172:基板
174:氧化物層
180:電晶體
182:淺溝槽隔離
184:p阱
186:深N阱

Claims (20)

  1. 一種半導體影像感測器，包含： 一像素，其中該像素包含： 一第一基板；和 一光電二極體，在該第一基板中； 一互連件結構，電性連接到該像素；以及 一反射結構，在介於該互連件結構和該光電二極體之間，其中該反射結構配置為將通過該光電二極體的光反射回朝向該光電二極體。
  2. 如請求項1所述之半導體影像感測器，其中該反射結構包含一氣隙。
  3. 如請求項1所述之半導體影像感測器，其中該反射結構包含高折射指數和低折射指數的交替的多層。
  4. 如請求項3所述之半導體影像感測器，其中所述高折射指數和低折射指數的交替的多層包含： 一第一矽氮化物層，具有一第一N/Si比率，以及 一第二矽氮化物層，具有一第二N/Si比率，其中該第一N/Si比率不同於該第二N/Si比率。
  5. 如請求項4所述之半導體影像感測器，其中該第一矽氮化物層在介於該第二矽氮化物層和該互連件結構之間。
  6. 如請求項1所述之半導體影像感測器，還包含一電晶體，該電晶體經由該互連件結構而電性連接到該光電二極體。
  7. 如請求項6所述之半導體影像感測器，其中該電晶體在該互連件結構的與該光電二極體的一相對側上。
  8. 如請求項6所述之半導體影像感測器，其中該電晶體在該互連件結構的與該光電二極體的一相同側上。
  9. 如請求項1所述之半導體影像感測器，其中該互連件結構定義複數個溝槽其與該反射結構流體接觸。
  10. 如請求項1所述之半導體影像感測器，其中該互連件結構包含一導電元件，該導電元件延伸穿過該反射結構以電性連接到該光電二極體。
  11. 如請求項1所述之半導體影像感測器，其中該像素還包含一轉移閘極，該轉移閘極用於將該光電二極體電性連接到在該第一基板中的一高摻雜的區域。
  12. 如請求項11所述之半導體影像感測器，其中該轉移閘極在該反射結構中。
  13. 一種半導體影像感測器，包含： 一像素陣列，其中該像素陣列包含： 一第一像素，配置為檢測綠光；和 一第二像素，配置為檢測除綠光以外的光； 一互連件結構，電性連接到該第一像素和該第二像素中的各者；以及 一第一反射結構，在介於該互連件結構和該第一像素之間，其中該第一互連件結構配置為將穿過該第一像素的光反射回朝向該第一像素，並且介於該互連件結構和該第二像素之間的一空間沒有該第一反射結構。
  14. 如請求項13所述之半導體影像感測器，還包含一第二反射結構，其中該像素陣列還包含一第三像素其配置為檢測除綠光之外的光，該第二反射結構配置為將穿過該第三像素的光反射回朝向該第三像素。
  15. 如請求項14所述之半導體影像感測器，其中該第三像素比該第二像素更靠近該像素陣列的一邊緣。
  16. 如請求項14所述之半導體影像感測器，其中該第三像素配置為檢測與該第二像素一相同顏色的光。
  17. 如請求項13所述之半導體影像感測器，還包含一電晶體，該電晶體經由該互連件結構而電性連接到該第一像素。
  18. 如請求項17所述之半導體影像感測器，其中該電晶體在該互連件結構的與該第一像素一相對側上。
  19. 如請求項17所述之半導體影像感測器，其中該電晶體在該互連件結構的與該第一像素一相同側上。
  20. 一種製造半導體影像感測器的方法，該方法包含： 在一基板中形成一光電二極體； 在該基板中形成一凹陷處； 在該凹陷處中沉積一犧牲材料； 在該犧牲材料上方形成一互連件結構； 在該互連件結構中蝕刻複數個溝槽；以及 經由使蝕刻劑穿過所述複數個溝槽而移除該犧牲材料。
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