TWI596746B - 影像感測晶片及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於積體電路製作，且特別是關於一種影像感測晶片及其製造方法。
於包括高架型感光二極體(elevated photodiodes)之影像感測晶片(image sensor chips)中，高架型感光二極體係形成於積體電路的內連結構(interconnect structure)上。內連結構包括設置於多個介電層內之金屬導線(metal lines)與介層物(vias)，而高架型感光二極體並不會受到內連結構的影響。再者，由於光子並不需要穿透內連結構，於金屬導線與介層物的繞線(routing)中不需要保留光通道(paths of light)之空間，因此金屬導線與介層物的繞線情形可較為簡單。
傳統之高架型感光二極體結構包括了數個底電極(bottom electrodes)，於底電極上形成有一連續的光電轉換層(photoelectric conversion film)與位於此光電轉換層上之一連續之頂電極(top electrode)。此傳統結構於相鄰之像素間恐遭遇電性與光學串音(electrical and optical crosstalk)問題。
依據一實施例，本發明提供了一種影像感測晶片，包括：複數個隔離間隔物；複數個底電極，其中相鄰之此
些底電極係分別為該些隔離間隔物之一所隔離；複數個光電轉換區，覆蓋該些底電極，其中相鄰之該些光電轉換區係分別為該些隔離間隔物之一所隔離；以及一頂電極，覆蓋該些光電轉換區與該些隔離間隔物。
依據另一實施例，本發明提供了一種影像感測晶片，包括：一半導體基板；一內連結構，位於該半導體基板上，其中該內連結構包括複數個金屬導線與介層物；複數個底電極，位於該些金屬導線與介層物上並與之電性耦接；複數個隔離間隔物，位於該內連結構上，其中該些隔離間隔物係相互內連而形成一格狀物；複數個光電轉換區，設置於該格狀物之複數個格狀開口內；以及一頂電極，覆蓋該些光電轉換區。
依據又一實施例，本發明提供了一種影像感測晶片之製造方法，包括：形成一連續底電極；形成一犧牲層於該連續底電極上；圖案化該犧牲層與該連續底電極，以形成位於該犧牲層與該連續底電極內之數個開口，其中該連續底電極為該些開口分隔成為數個分離底電極；於該犧牲層之該些開口內填入一隔離層，以形成複數個隔離間隔物；移除該犧牲層，以露出該些分離底電極；形成複數個光電轉換區於該些分離底電極上，其中相鄰之該些光電轉換區係為該些隔離間隔物所分隔；以及形成一頂電極於該些光電轉換區上。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下。
10‧‧‧影像感測晶片
20‧‧‧基板
22‧‧‧電路/讀出電路
24‧‧‧內連結構
25‧‧‧介電層
26‧‧‧高架型感光二極體
27‧‧‧介層物
28‧‧‧金屬導線
41‧‧‧頂介層物
42‧‧‧底電極
44‧‧‧犧牲層
46‧‧‧光阻層
48‧‧‧開口
50‧‧‧隔離膜層
52‧‧‧隔離間隔物
54‧‧‧光電轉換區
56‧‧‧頂電極
58‧‧‧彩色濾光物
60‧‧‧微透鏡
100‧‧‧像素單元
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
Mtop‧‧‧頂金屬層
S1‧‧‧寬度
第1圖顯示了依據本發明一實施例之包括高架型感光二極體之一種影像感測晶片之一部分。
第2-9圖為一系列剖面圖，分別顯示了依據本發明一實施例之包括高架型感光二極體之一種影像感測晶片之製造方法之中間階段。
第10圖顯示了數個高架型感光二極體與相應之隔離結構之一上視圖。
本發明提供了包括高架型感光二極體之一種影像感測晶片及其製造方法。於下文中討論影像感測晶片於製造過程之多個中間階段，並討論了相關操作與實施例之變化情形。於圖示實施例中之多個圖示中，相同標號係代表相同構件。
請參照第1圖，顯示了包括相鄰之三個像素單元100之一影像感測晶片10。影像感測晶片10可為尚未經過切割之一半導體晶圓之一部，而半導體晶圓亦標示為10。基於簡化與方便解說之目的，於圖式中僅繪示了三個像素單元100。本發明亦適用於形成其他數量與其他設置情形(例如一維陣列、二維陣列等)之像素單元。
此些像素單元100分別包括了讀出電路(read out circuits)22、位於內連結構24內之數個金屬導線28與介層物27、位於內連結構24上之高架型感光二極體26、以及位於高架型感光二極體26上之彩色濾光物58、位於彩色濾光物58上之微透鏡60。高架型感光二極體26更包括底電極42、光電
轉換區54與頂電極56。依據部分實施例，頂電極56可包括一連續膜層，雖然於每一像素單元100內之頂電極56亦可為與其他之頂電極56相分隔。每一像素單元100內之光電轉換區54與相鄰之像素單元100內之光電轉換區54係為隔離間隔物(isolation spacer)52所分隔。
第2-9圖顯示了如第1圖所示結構之製造方法。請參照第2圖，提供影像感測晶片10之初始結構，其包括一基板20。於部分實施例中，基板20為一矽基板。或者，基板20係由如矽鍺、碳化矽、III-V族半導體材料或相似物所形成。於基板20之表面上形成有數個電路22。此些電路22可包括如圖所示之讀出電路(read out circuit)，其中每一像素單元100(見於第1圖)可包括此些讀出電路之一。此讀出電路可包括一個或多個之電晶體，而電晶體可包括如轉移閘(transfer gate)電晶體、列選擇(row select)電晶體、隨源(source follower)電晶體、及/或重置(reset)電晶體等電晶體。再者，電路22可包括影像訊號處理電路，其可包括類比-數位轉換器(analog-to-digital converter)、相關二次取樣電路(correlated double sampling circuit)、列解碼器(row decoder)及/或相似物。
於電路22形成有內連結構24。內連結構24包括了數個介電層25，其可包括具有低於如3.0之低介電常數之低介電常數介電材料。於此些介電層25內可形成有如金屬導線28與介層物27之多個金屬內連物，且其可電性連結於電路22內之讀出電路與上方之高架型感光二極體26(見於第1圖)。金屬內連物及其形成方法為習知的，且基於簡化目的，故不在此
詳細描述。
此些金屬層包括了頂金屬層Mtop，其為金屬內連物24內之最頂部的金屬層。如第2圖所示，於內連結構24上形成有連續之一底金屬層24。此連續之底金屬層24係透過顯示為頂介層物41之介層物、接觸插栓或其他內連結構而電性耦接於位於頂金屬層Mtop內之金屬導線28。
可採用如鋁、鎢、銅、氮化鈦、鉻或相似物之金屬或金屬化合物以形成底電極42。其形成方法包括如化學氣相沉積、物理氣象沉積、電漿加強型化學氣相沉積、金屬有機化學氣相沉積、濺鍍及相似方法。於部分實施例中，底電極層42可形成有介於約0.05-3微米之一厚度T1。
第3圖顯示了形成犧牲層44於連續之底電極層42上。於部分實施例中，犧牲層44具有包括如氧化矽之氧化物、如氮化矽之氮化物、或其他適當之介電材料。於部分實施例中，犧牲層44之厚度T2可介於約0.3-0.5微米。犧牲層44可藉由化學氣相沉積、電漿加強型化學氣相沉積、金屬氧化化學氣相沉積、濺鍍、旋轉塗佈、或相似方法所形成。於其他實施例中，犧牲層44亦可包括一感光材料，其可為一聚合物(如聚亞醯胺)或相似物。光阻層46可形成於犧牲層44上。接著採用已知微影製程圖案化光阻層46，以形成對應於自對準之隔離間隔物52(請參照第1圖)之數個開口48。於圖示之實施例中，所形成之開口48之寬度S1可約為0.25微米或更少，其係對應於大於1.1微米尺寸之一像素之60%之一填入因子(filling factor)。
第4圖顯示了上述結構於採用光阻層46作為一蝕刻罩幕而蝕刻部分之犧牲層44與部分之底電極42後之情形。因此形成了向下延伸並穿透連續之底電極層42之數個開口48。此些開口48之底部可水平於或低於底電極層42之底部。可於此步驟中採用如電漿蝕刻之一乾蝕刻。此蝕刻步驟可為非等向性蝕刻，其於開口48內極佳地定義出近乎垂直之側壁。當蝕刻底電極層42時可較佳地使用相對於蝕刻犧牲層44之蝕刻化學品之不同蝕刻化學品或蝕刻參數。值得注意的是，此蝕刻步驟的結果為，底電極層42不再為連續的膜層，且在此包括了數個分離之底電極層，其亦標示為底電極42。於第4圖結構之上視圖中，此些開口48可形成了一露出的格狀物，以分隔此些分離之底電極層42。此些開口48的圖案大體相同於隔離間隔物52之圖案，如第10圖所示。
請參照第5圖，接著於如第4圖所示之結構上以及開口48內形成由一介電材料之介電膜層所構成之一隔離膜層(isolation film)50。適用於隔離膜層之眾多材料包括了氧化物、氮化物、矽之氮氧化物與相似物。雖然隔離膜層50與犧牲層44可為相同材料，但隔離膜層50與犧牲層44係由不同材料所形成，以於後續犧牲層44的移除中表現出高度之蝕刻選擇比。隔離膜層50之可能沉積方法包括旋轉塗佈製程、化學氣相沉積製程、電漿加強型化學氣相沉積製程、或相同之其他沉積製程。此特定製程並不重要，所施行之製程需具有開口48內之良好填入情形。
第6圖顯示了施行一平坦化步驟後之結果，例如
為施行一化學機械研磨步驟。其移除了覆蓋於犧牲層44上之隔離膜層50的數個部分，留下位於開口48內之隔離膜層50之數個部分。於部分實施例中，由於一過度研磨的結果，犧牲層44之一頂部亦於化學機械研磨製程中被移除。於本文中，隔離膜層50之剩餘部分係稱隔離間隔物(isolation spacer)52。雖然第6圖繪示了此些隔離間隔物52為分離之間隔物，如圖所示之隔離間隔物52可為形成了一格狀物之連續隔離間隔物52之數個部分，如第10圖所示。第10圖顯示了此些隔離間隔物52之一上視圖。如第5-6圖之製程所示，隔離間隔物52係為一體成形的。
請參照第7圖，移除犧牲層44，留下此些隔離間隔物52。犧牲層44可採用如一濕蝕刻或一乾蝕刻之蝕刻製程而移除。較佳地，可選擇用於犧牲層44與隔離間隔物52之適當材料，以於蝕刻犧牲層44時於犧牲層44與隔離間隔物52之間存在有高蝕刻選擇比。如此，可移除犧牲層44而不會顯著地移除任何之隔離間隔物52。
請參照第8圖，藉由一沉積製程、一旋轉塗佈製程或一相似方法以形成一光電轉換層54。光電轉換層54可包括非晶矽、一原子摻雜層、一有機材料、或相似物。光電轉換層54可沉積至高於自對準之隔離間隔物52以上之一厚度/高度。接著藉由如第9圖所示之一化學機械研磨製程以平坦化此光電轉換層54至自對準之隔離間隔物52之厚度/高度。其結果為，連續之光電轉換層54便分隔成為數個分離之光電轉換區，其亦標示為54。高於隔離間隔物52的頂面之光電轉換區
54之數個部分經過移除，而剩餘之光電轉換區54之頂面大體水平於隔離間隔物52之頂面。底電極42之邊緣垂直對準於光電轉換區54之各邊緣。光電轉換區54具有相應於光子刺激而產生電子與電洞之功能，且因此作為光電二極體之部分。如第8圖所示，隔離間隔物52於鄰近光電轉換區54與底電極42之界面處不具有一可分辨界面。
請參照第1圖，於一後續步驟中，形成如氧化銦錫(ITO)材質之透明導電材料所形成之透明頂電極56於光電轉換區54與隔離間隔物52上。透明頂電極56之底面可接觸於光電轉換區54與隔離間隔物52之頂面。於後續製程中，可形成如彩色濾光物58、微透鏡60、保護層(未顯示)或相似物之上方結構。
如第1圖所示，影像感測晶片10的數個像素為分離之一像素單元100。可以理解的是像素單元100可包括數個像素，例如為於一像素單元中相應於紅光之一像素(藉由採用傳統的彩色濾光物)、相應於綠光之一像素綠光與相應於藍光之一像素。雖然如圖所示為一連續的頂電極56，於部分實施例中亦可採用一個或多個之分離的頂電極。
如第1圖所示，由於隔離間隔物52的形成，格離間隔物52的頂面可能水平於光電轉換區54之頂面。隔離間隔物52之底面可大體水平於或低於底電極42之底面。再者，隔離間隔物52定義了光電轉換區54之上視尺寸以及底電極42之上視尺寸。
第10圖繪示了如第1圖所示結構之數個部分的上
視圖，其中如圖所示之此些隔離間隔物52形成了一格狀物(grid)，其包括了延伸於X與Y方向上之相互垂直之內連的隔離間隔物52之條狀物。底電極42與光電轉換區54則形成於此格狀物之內，且為隔離間隔物52所相互分隔。底電極42與光電轉換區54可填入於此些隔離間隔物42之格狀開口內。底電極42的邊緣與光電轉換區54之邊緣係接觸於隔離間隔物52的邊緣。彩色濾光物58與微透鏡60亦形成了一陣列物(array)，其中介於相鄰之彩色濾光物58與微透鏡60之間的介面可覆蓋隔離間隔物52。
本發明之優點在於可藉由自對準之隔離間隔物製程。其特徵在於由於底電極42朝向隔離間隔物52的邊緣而延伸，因而提供了較大的填入因子(filling factor)。由於隔離間隔物52的形成(第1圖)而分隔了連續的光電轉換區54，因而再也不會存在有傳統連續光電轉換區的光學串音問題。再者，由於一像素單元100內之一分離光電轉換區54內所產生的電子與電洞並不會為鄰近之像素單元100之底電極42所接收，因此隔離間隔物52亦減少或消除了電子串音問題。
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，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，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。
10‧‧‧影像感測晶片
20‧‧‧基板
22‧‧‧讀出電路
24‧‧‧內連結構
26‧‧‧高架型感光二極體
27‧‧‧介層物
28‧‧‧金屬導線
41‧‧‧頂介層物
42‧‧‧底電極
52‧‧‧隔離間隔物
54‧‧‧光電轉換區
56‧‧‧頂電極
58‧‧‧彩色濾光物
60‧‧‧微透鏡
100‧‧‧像素單元
Claims (10)
- 一種影像感測晶片，包括：複數個隔離間隔物，其中該些隔離間隔物為一體成形的；複數個底電極，其中相鄰之此些底電極係分別為該些隔離間隔物之一所隔離；複數個光電轉換區，覆蓋該些底電極，其中相鄰之該些光電轉換區係分別為該些隔離間隔物之一所隔離，其中該些隔離間隔物於鄰近該些光電轉換區與該些底電極之界面處不具有一可分辨界面；以及一頂電極，覆蓋該些光電轉換區與該些隔離間隔物，其中該些隔離間隔物之一上表面與該頂電極之一下表面齊平。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測晶片，更包括：一半導體基板，位於該些底電極下；複數個讀出電路，位於該半導體基板之一頂面上；以及一內連結構，電性耦接於該些讀出電路之一以及其上方之該些底電極之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測晶片，更包括：複數個彩色濾光物，分別位於該些光電轉換區之一之上並與之對準；以及複數個微透鏡，分別位於該些彩色濾光物之一上並與之對準。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測晶片，其中該些隔離間隔物係位於連續之一隔離格狀物內，且其中該些光電轉換區與該些底電極係設置於該隔離格狀物內之數個格狀 開口內。
- 一種影像感測晶片，包括：一半導體基板；一內連結構，位於該半導體基板上，其中該內連結構包括複數個金屬導線與介層物；複數個底電極，位於該些金屬導線與介層物上並與之電性耦接；複數個隔離間隔物，位於該內連結構上，其中該些隔離間隔物係相互內連而形成一格狀物且為一體成形的；複數個光電轉換區，設置於該格狀物之複數個格狀開口內並位於該些底電極上，其中該些隔離間隔物於鄰近該些光電轉換區與該些底電極之界面處不具有一可分辨界面；以及一頂電極，覆蓋該些光電轉換區，其中該些隔離間隔物之一上表面與該頂電極之一下表面齊平。
- 如申請專利範圍第5項所述之影像感測晶片，其中該些底電極係設置於該些格狀開口內，且其中該些底電極之邊緣係對準於該些光電轉換區之邊緣。
- 如申請專利範圍第5項所述之影像感測晶片，更包括：複數個彩色濾光物，分別位於該些光電轉換區之一上並與之對準；以及複數個微透鏡，分別位於該些彩色濾光物之一上並與之對準。
- 一種影像感測晶片之製造方法，包括： 形成一連續底電極；形成一犧牲層於該連續底電極上；圖案化該犧牲層與該連續底電極，以形成位於該犧牲層與該連續底電極內之數個開口，其中該連續底電極為該些開口分隔成為數個分離底電極；於該犧牲層之該些開口內填入一隔離層，以形成複數個隔離間隔物；移除該犧牲層，以露出該些分離底電極；形成複數個光電轉換區於該些分離底電極上，其中相鄰之該些光電轉換區係為該些隔離間隔物所分隔；以及形成一頂電極於該些光電轉換區上。
- 如申請專利範圍第8項所述之影像感測晶片之製造方法，更包括：於該些開口內填入該隔離層後，施行一平坦化以移除該隔離層之過量部分，其中該隔離層之剩餘部分形成了該些隔離間隔物。
- 如申請專利範圍第8項所述之影像感測晶片之製造方法，其中形成該些光電轉換區之步驟包括：於移除該犧牲層所留下之空間內填入一光電轉換層；以及施行一平坦化以移除該光電轉換層之過量部分，其中該些過量部分係位於該些隔離間隔物上，且其中該光電轉換層之剩餘部分形成了該些光電轉換區。
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| US10038019B2 (en) | 2015-12-29 | 2018-07-31 | Industrial Technology Research Institute | Image sensor and manufacturing method thereof |
| US9806117B2 (en) * | 2016-03-15 | 2017-10-31 | Omnivision Technologies, Inc. | Biased deep trench isolation |
| JP7026336B2 (ja) * | 2017-06-06 | 2022-02-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置、および、カメラシステム |
| TWI649865B (zh) * | 2017-09-06 | 2019-02-01 | 財團法人工業技術研究院 | 影像感測器及其製造方法 |
| US10665627B2 (en) | 2017-11-15 | 2020-05-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor device and method for forming the image sensor device having a first lens and a second lens over the first lens |
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| CN109904182A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-18 | 德淮半导体有限公司 | 形成图像传感器的方法 |
| CN110085611B (zh) * | 2019-04-23 | 2021-08-10 | Oppo广东移动通信有限公司 | 像素单元、图像传感器以及图像处理方法和存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252984A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Canon Inc | 光電変換装置、撮像システム、設計方法、及び光電変換装置の製造方法 |
| US20100060769A1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-11 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
| US20110032376A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device, method for manufacturing the same, and image pickup apparatus |
| JP2011171646A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Rohm Co Ltd | カラー用固体撮像装置 |
| JP2011187544A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
| US20120146173A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | Sony Corporation | Method of manufacturing solid-state imaging device, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5936261A (en) | 1998-11-18 | 1999-08-10 | Hewlett-Packard Company | Elevated image sensor array which includes isolation between the image sensors and a unique interconnection |
| US6809358B2 (en) * | 2002-02-05 | 2004-10-26 | E-Phocus, Inc. | Photoconductor on active pixel image sensor |
| TWI306307B (en) * | 2006-09-28 | 2009-02-11 | Powerchip Semiconductor Corp | Image sensor structure and method of fabricating the same |
| KR100850289B1 (ko) * | 2007-06-08 | 2008-08-04 | (주)실리콘화일 | 적층 구조의 이미지센서 및 그 제조방법 |
| JP5171178B2 (ja) * | 2007-09-13 | 2013-03-27 | 富士フイルム株式会社 | イメージセンサ及びその製造方法 |
| KR100935771B1 (ko) | 2007-11-28 | 2010-01-06 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2009206356A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Toshiba Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP4987917B2 (ja) * | 2009-08-19 | 2012-08-01 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置の製造方法 |
| US8598567B2 (en) * | 2010-05-17 | 2013-12-03 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Color-selective quantum dot photodetectors |
| JP2012023207A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toshiba Corp | 裏面照射型固体撮像装置 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252984A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Canon Inc | 光電変換装置、撮像システム、設計方法、及び光電変換装置の製造方法 |
| US20100060769A1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-11 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device and imaging apparatus |
| US20110032376A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device, method for manufacturing the same, and image pickup apparatus |
| JP2011171646A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Rohm Co Ltd | カラー用固体撮像装置 |
| JP2011187544A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
| US20120146173A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | Sony Corporation | Method of manufacturing solid-state imaging device, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
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