TWI717603B - 半導體影像感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例揭露一種背照式(BSI)影像感測器，其包含：一基板，其包含一正面及與該正面對置之一背面；及複數個像素感測器，其等配置成一陣列。該等像素感測器之各者包含：一感光裝置，其位於該基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該感光裝置上方；及一光學結構，其位於該背面上之該彩色濾光器上方。該光學結構包含一第一側壁，且該第一側壁及實質上與該基板之一前表面平行之一平面形成大於0°之一夾角。

Description

半導體影像感測器
本發明實施例係關於半導體影像感測器。
數位攝影機及其他成像裝置採用影像感測器。影像感測器將光學影像轉換為可表示為數位影像之數位資料。一影像感測器包含一像素感測器陣列及支援邏輯電路。陣列之像素感測器係用於量測入射光之單位裝置，且支援邏輯電路促進量測讀出。常用於光學成像裝置中之一影像感測器類型係背照式(BSI)影像感測器。BSI影像感測器製造可整合至習知半導體程序中以降低成本、減小尺寸及提高整合度。此外，BSI影像感測器具有低操作電壓、低電力消耗、高量子效率、低讀出雜訊且允許隨機存取。
本發明的一實施例揭露一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；一像素感測器，其位於該基板中；一絕緣結構，其安置於該背面上之該基板上方，該絕緣結構包括面向該正面之一第一表面及面向該背面之一第二表面，且該第二表面包括朝向該正面彎曲之一彎曲表面；一彩色濾光器，其位於該背面上之該基板上方；及一微透鏡，其位於該背面上之該彩色濾光器上方。
本發明的一實施例揭露一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；及複數個像素感測器，其等配置成一陣列，且該等像素感測器之各者包括：一感光裝置，其位於該基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該感光裝置上方；及一光學結構，其位於該彩色濾光器上方，其中該光學結構包括一第一側壁，且該第一側壁及實質上與該基板之一前表面平行之一平面形成大於0°之一夾角。
本發明的一實施例揭露一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；一像素感測器，其位於該基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該基板上方；及複數個微透鏡，其等位於該彩色濾光器上方，其中該等微透鏡之各者之一底面積小於該彩色濾光器之一頂面積，且該複數個微透鏡之該等底面積之一總和大於該彩色濾光器之該頂面積。
以下揭露提供用於實施所提供之標的之不同特徵之諸多不同實施例或實例。下文將描述元件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不意欲具限制性。例如，在以下描述中，「使一第一構件形成於一第二構件上方或一第二構件上」可包含其中形成直接接觸之該第一構件及該第二構件之實施例，且亦可包含其中可形成介於該第一構件與該第二構件之間的額外構件使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。此外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係為了簡化及清楚且其本身不指示所討論之各種實施例及/或組態之間的一關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及其類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中所繪示。空間相對術語除涵蓋圖中所描繪之定向之外，亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。設備可依其他方式定向(旋轉90度或依其他定向)且亦可相應地解譯本文所使用之空間相對描述詞。
如本文所使用，諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，此等元件、組件、區域、層及/或區段應不受限於此等術語。此等術語可僅用於區分一元件、組件、區域、層或區段與另一元件、組件、區域、層或區段。除非內文明確指示，否則本文所使用之諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語不隱含一序列或順序。
如本文所使用，術語「近似」、「實質上」、「實質」及「約」用於描述及解釋小變動。當該等術語與一事件或狀況一起使用時，該等術語可涉及其中該事件或狀況精確發生的例項以及其中該事件或狀況非常近似發生的例項。例如，當該等術語與一數值一起使用時，該等術語可涉及小於或等於該數值之±10%的一變動範圍，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%。例如，若兩個數值之間之一差值小於或等於該等值之一平均值之±10% (諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%)，則該等值可被視為「實質上」相同或相等。例如，「實質上」平行可涉及小於或等於±10°之相對於0°之一角變動範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°或小於或等於±0.05°。例如，「實質上」垂直可涉及小於或等於±10°之相對於90°之一角變動範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°或小於或等於±0.05°。
如本文所使用，「微結構」係指形成基板或彩色濾光器之一不均勻或粗糙表面之凹陷或突出結構。如本文所使用，一「凹槽」係自另一結構之一周邊或一邊緣凹陷之一結構，而一「突起」係自另一結構之一周邊或一邊緣突出之一結構。
BSI影像感測器包含一像素感測器陣列。通常，BSI影像感測器包含：一積體電路，其具有一半導體基板及對應於配置於該基板內之該等像素感測器之光二極體；積體電路之一後段製程(BEOL)金屬化層，其安置於該基板之一正面上方；及一光學堆疊，其包含對應於安置於該基板之一背面上方之像素感測器之彩色濾光器及微透鏡。隨著BSI影像感測器之大小減小，BSI影像感測器面臨諸多挑戰。BSI影像感測器之一挑戰係相鄰像素感測器之間的串擾，而BSI影像感測器之另一挑戰係光收集。隨著BSI影像感測器變得越來越小，用於光收集之表面積變得越來越小，藉此降低像素感測器之敏感度。此對於弱光環境而言是個問題。因此，需要增加像素感測器之吸收效率及角回應以提高BSI影像感測器之敏感度。
因此，本揭露提供一BSI影像感測器之一像素感測器，該BSI影像感測器包含具有朝向該BSI感測器之一正面突出之一彎曲表面之一絕緣結構，因此在一些實施例中進一步聚集光。本揭露進一步提供包含一光學結構之一BSI影像感測器，該光學結構包含相同於彩色濾光器或微透鏡之一材料。該光學結構充當一光導，且在一些實施例中，由該光學結構產生較長光行進距離。因此，吸收更多光子。此外，本揭露進一步提供包含位於一個彩色濾光器上方之複數個微透鏡之一BSI影像感測器，且在一些實施例中，由該複數個微透鏡產生較長光行進距離。換言之，由於光在像素感測器中依大角度行進，所以敏感度及角回應被提高。
圖1係根據一些實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器100之一像素感測器110之一剖面圖，且圖2A至圖2E係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器之像素感測器之一系列剖面圖。應易於瞭解，圖1及圖2A至圖2E中之相同元件由相同元件符號標示。如圖1中所展示，BSI影像感測器100包含一基板102，且基板102包含(例如)(但不限於)諸如一塊矽(Si)基板或一絕緣體上覆矽(SOI)基板之一塊狀半導體基板。基板102具有一正面102F及與正面102F對置之一背面102B。BSI影像感測器100包含通常配置成一陣列之複數個像素感測器110，且像素感測器110之各者包含諸如安置於基板102中之一光二極體112之一感光裝置。換言之，BSI影像感測器100包含對應於像素感測器110之複數個光二極體112。光二極體112在基板102中配置成列及行且經組態以自入射於其上之光子累積電荷(例如電子)。此外，邏輯裝置(諸如電晶體114)可安置於正面102F上之基板102上方且經組態以實現光二極體112之讀出。像素感測器110經安置以接收具有一預定波長之光。因此，在一些實施例中，光二極體112可經操作以感測入射光中之可見光。或在一些實施例中，光二極體112可經操作以感測入射光中之紅外光(IR)及/或近紅外光(NIR)。
諸如一深溝槽隔離(DTI)結構之一隔離結構120安置於基板102中，如圖1中所展示。在一些實施例中，DTI結構120可藉由以下操作形成。例如，自基板102之背面102B執行一第一蝕刻。第一蝕刻導致包圍光二極體112且介於光二極體112之間的複數個深溝槽(圖中未展示)。接著，形成諸如氧化矽(SiO)之一絕緣材料以使用諸如化學氣相沈積(CVD)之任何適合沈積技術填充深溝槽。在一些實施例中，將一塗層122加襯於深溝槽之至少側壁上且接著由一絕緣材料124填滿深溝槽。塗層122可包含諸如鎢(W)、銅(Cu)或鋁銅(AlCu)之一金屬或具有小於矽之一折射率(n)之一低n材料。低n材料可包含SiO或氧化鉿(HfO)，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，填充深溝槽之絕緣材料124可包含低n絕緣材料。接著，執行一平坦化以移除多餘絕緣材料，因此暴露背面102B上之基板102之表面，且獲得包圍光二極體112且介於光二極體112之間的DTI結構120，如圖1中所展示。DTI結構120提供相鄰像素感測器110之間的光學隔離，藉此充當一基板隔離格柵且減少串擾。
一後段製程(BEOL)金屬化堆疊130安置於基板102之正面102F上方。BEOL金屬化堆疊130包含堆疊於一層間介電(ILD)層134中之複數個金屬化層132。BEOL金屬化堆疊130之一或多個接點電連接至邏輯裝置114。在一些實施例中，ILD層134可包含一低介電係數材料(即，具有小於3.9之一介電係數之一介電材料)或氧化物，但本揭露不受限於此。複數個金屬化層132可包含諸如銅(Cu)、鎢(W)或鋁(Al)之一金屬，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，另一基板(圖中未展示)可安置於金屬化結構130與諸如一球柵陣列(BGA)之外部連接器(圖中未展示)之間。且BSI影像感測器100透過外部連接器電連接至其他裝置或電路，但本揭露不受限於此。
參考圖1，在一些實施例中，對應於像素感測器110之複數個彩色濾光器150安置於基板102之背面102B上之像素感測器110上方。換言之，像素感測器110之各者包含位於背面102B上之感光裝置112上方之一彩色濾光器150。此外，在一些實施例中，一低n結構140安置於彩色濾光器150之間。在一些實施例中，低n結構140包含一格柵結構且彩色濾光器150位於格柵內。因此，低n結構140包圍各彩色濾光器150且使彩色濾光器150彼此分離，如圖1中所展示。低n結構140可為包含具有小於彩色濾光器150之折射率之一折射率之層之一複合結構。在一些實施例中，低n結構140可包含具有至少一金屬層142及安置於金屬層142上方之一介電層144之一複合堆疊。在一些實施例中，金屬層142可包含W、Cu或AlCu。介電層144包含具有小於彩色濾光器150之折射率之一折射率之一材料或具有小於Si之折射率之一折射率之一材料，但本揭露不受限於此。歸因於低折射率，低n結構140充當一光導以將光導引或反射至彩色濾光器150。因此，低n結構140有效增加入射至彩色濾光器150中之光量。此外，歸因於低折射率，低n結構140提供相鄰彩色濾光器150之間的光學隔離。
各彩色濾光器150安置於對應光二極體112之各者上方。彩色濾光器150指派給光之對應色彩或波長，且經組態以濾除除光之指派色彩或波長之外之所有色彩或波長。通常，彩色濾光器150指派交替於紅光、綠光及藍光之間，使得彩色濾光器150包含紅色彩色濾光器、綠色彩色濾光器及藍色彩色濾光器。在一些實施例中，紅色彩色濾光器、綠色彩色濾光器及藍色彩色濾光器配置成一拜耳(Bayer)馬賽克圖案，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，對應於各像素感測器110之一微透鏡160安置於彩色濾光器150上方。應易於瞭解，各微透鏡160之位置及面積對應於彩色濾光器150之位置及面積或像素感測器110之位置及面積，如圖1中所展示。
在一些實施例中，像素感測器110之各者包含安置於基板102之背面102B上方之複數個微結構116，如圖1中所展示。在一些實施例中，微結構116可藉由以下操作形成。將一遮罩層(圖中未展示)安置於背面102B上之基板102之表面上方，且接著使一圖案化光阻劑(圖中未展示)形成於遮罩層上方。接著，自背面102B透過圖案化光阻劑及遮罩層蝕刻基板102，且因此使複數個微結構116形成於像素感測器110之各者內之基板102之背面102B上方。接著，移除圖案化光阻劑及遮罩層。在一些實施例中，可採用諸如一濕式蝕刻之進一步操作。因此，微結構116之上部分及下部分經漸縮或圓化以獲得圖1中所展示之一波形圖案。在一些實施例中，微結構116之一側壁及一方向或一平面DH 形成一夾角θ1。在一些實施例中，平面DH 實質上與基板102之一前表面102s平行。在一些實施例中，夾角θ1介於約48°至約58°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微結構116可為連續結構且包含圖1中所展示之一波形輪廓。在一些實施例中，微結構116可包含藉由基板102彼此隔開之離散結構。
在一些實施例中，一抗反射塗層(ARC) 118安置於背面102B上之基板102上方。且將經保形形成之ARC 118加襯於微結構116之表面上。在一些實施例中，一絕緣結構170安置於基板102之背面102B上之ARC 118上方，絕緣材料170包含面向正面102F之一第一表面170a及面向背面102B之一第二表面170b。絕緣結構170之第一表面170a包含相同於微結構116之一輪廓。更重要的是，第二表面170b包含朝向正面102F凹進或彎曲之一彎曲表面。
參考圖2A至圖2E，絕緣結構170可藉由以下操作形成。例如，將一絕緣材料172安置於基板102之背面102B上之微結構116及ARC 118 (圖2A至圖2E中未展示)上方。如圖2A中所展示，絕緣材料172填充微結構116之間的空間，且可對絕緣材料172操作諸如CMP之一平坦化程序以在基板102之背面102B上方提供一實質上平整或平坦表面。在一些實施例中，絕緣材料172可包含(例如)諸如二氧化矽之氧化物，但本揭露不受限於此。
接著，參考圖2B，將低n結構140安置於絕緣材料172上方。如上文所提及，低n結構140包含一格柵結構，使得彩色濾光器150將定位於格柵內。參考圖2C，對絕緣材料172執行一蝕刻，且因此形成朝向正面102F凹進或彎曲之一彎曲表面。因此，獲得絕緣結構170。在一剖面圖中，絕緣結構170包含覆蓋微結構116且具有相同於微結構116之一波形圖案之第一表面170a。絕緣結構170進一步包含具有朝向正面102F彎曲之彎曲表面之第二表面170b，如圖2C中所展示。其後，將彩色濾光器150安置於低n結構140內(如圖2D中所展示)，且接著將微透鏡160安置於彩色濾光器150之各者上方，如圖2E中所展示。因此，將絕緣結構170夾置於基板102與光學結構(其包含彩色濾光器150及微透鏡160)之間。且絕緣結構170之第一表面170a面基向板102，而第二表面170b面向光學結構150/160。另外，安置於第二表面170b上方之彩色濾光器150包含面向微透鏡160之一平整表面及面向絕緣結構170之一彎曲表面。
返回參考圖1，入射光L由各彩色濾光器150上方之微透鏡160聚集且接著會聚至彩色濾光器150。然而，穿過絕緣結構170之入射光L歸因於彎曲第二表面170b而進一步聚集。換言之，更多光可由光學結構(其包含微透鏡160及彩色濾光器150)及絕緣結構170收集。此外，聚集光由微結構116散射或漫射，因此，直接入射光在進入光二極體112時因微結構116而斜射或傾斜。因此，在光二極體112中產生較長光行進距離。此外，光可由DTI結構120回射至光二極體112。換言之，將光攔截於光二極體112中且因此提高像素感測器110之敏感度。另外，由於延長光行進距離，所以可減小光二極體112或基板102之一厚度且因此進一步簡化及改良程序。
圖3係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器200之一像素感測器210之一剖面圖，且圖4A至圖4B係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器200之像素感測器210之一系列剖面圖。應易於瞭解，圖3及圖4A至圖4B中之相同元件由相同元件符號標示。且BSI影像感測器100及BSI影像感測器200中之相同元件可包含相同材料及/或藉由相同操作形成，因此，為簡潔起見，省略該等細節。如圖3中所展示，BSI影像感測器200包含一基板202，且基板202具有一正面202F及與正面202F對置之一背面202B。BSI影像感測器200包含通常配置成一陣列之複數個像素感測器210。諸如對應於像素感測器210之光二極體212之複數個感光裝置安置於基板202中。光二極體112在基板202中配置成列及行。換言之，像素感測器210之各者包含諸如光二極體112之一感光裝置。此外，諸如電晶體214之邏輯裝置安置於基板202之正面202F上方且經組態以實現光二極體212之讀出。
諸如一DTI結構之一隔離結構220安置於基板202中，如圖3中所展示。在一些實施例中，將一塗層222加襯於深溝槽之至少側壁上且由一絕緣材料224填滿深溝槽。DTI結構220提供相鄰像素感測器210之間的光學隔離，藉此充當一基板隔離格柵且減少串擾。一BEOL金屬化堆疊230安置於基板202之正面202F上方。BEOL金屬化堆疊230包含堆疊於一ILD層234中之複數個金屬化層232。BEOL金屬化堆疊230之一或多個接點電連接至邏輯裝置214。在一些實施例中，另一基板(圖中未展示)可安置於金屬化結構230與諸如一球柵陣列(BGA)之外部連接器(圖中未展示)之間。且BSI影像感測器200透過外部連接器電連接至其他裝置或電路，但本揭露不受限於此。
參考圖3，在一些實施例中，對應於像素感測器210之複數個彩色濾光器250安置於基板202之背面202B上之像素感測器210上方。換言之，像素感測器210之各者包含位於背面202B上之感光裝置212上方之一彩色濾光器250。此外，在一些實施例中，一低n結構240安置於彩色濾光器250之間。如上文所提及，低n結構240包含一格柵結構且彩色濾光器250定位於格柵內。因此，低n結構240包圍各彩色濾光器250且使彩色濾光器250彼此分離，如圖3中所展示。低n結構240可為包含具有小於彩色濾光器250之折射率之一折射率之層之一複合結構。在一些實施例中，低n結構240可包含具有至少一金屬層242及安置於金屬層242上方之一介電層244之一複合堆疊。歸因於低折射率，低n結構240充當一光導以將光導引或反射至彩色濾光器250。因此，低n結構240有效增加入射至彩色濾光器250中之光量。此外，歸因於低折射率，低n結構240提供相鄰彩色濾光器250之間的光學隔離。彩色濾光器150之各者安置於對應光二極體212之各者上方。彩色濾光器250指派給光之對應色彩或波長且經組態以濾除除光之指派色彩或波長之外之所有色彩或波長。
在一些實施例中，像素感測器210之各者包含安置於基板202之背面202B上方之複數個微結構216，如圖3中所展示。在一些實施例中，微結構216經漸縮或圓化以獲得圖3中所展示之一波形圖案。如上文所提及，微結構216之一側壁及一方向或一平面DH 形成一夾角θ1。在一些實施例中，平面DH 實質上與基板202之一前表面202s平行。在一些實施例中，夾角θ1可介於約48°至約58°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微結構216可為連續結構且包含圖3中所展示之一波形輪廓。在一些實施例中，微結構216可包含藉由基板202彼此隔開之離散結構。
在一些實施例中，一ARC 218安置於背面202B上之基板202上方。且將經保形形成之ARC 218加襯於微結構216之表面上。在一些實施例中，一絕緣結構270安置於基板202之背面202B上之ARC 218上方，絕緣結構270包含面向正面202F之一第一表面270a及面向背面202B之一第二表面270b。絕緣結構270可藉由圖2A至圖2E中所提及及描繪之操作獲得，因此，為簡潔起見，省略該等細節。在一些實施例中，第一表面270a在剖面圖中包含相同於微結構216之波形圖案。在一些實施例中，第二表面270b包含具有圖3中所展示之一實質上平坦或平整表面，但本揭露不受限於此。例如，在一些實施例中，第二表面270b可包含圖1中所展示之一彎曲表面。
在一些實施例中，像素感測器210之各者包含位於背面202B上之彩色濾光器250上方之一光學結構252。在一些實施例中，光學結構252包含一第一側壁252a，且第一側壁252a及實質上與基板202之前表面202s平行之平面DH 形成大於0°之一夾角θ2。例如(但不限於)，夾角θ2可介於約35°至約55°之間。在一些實施例中，光學結構252及彩色濾光器250包含一相同材料，且光學結構252朝向背面202B突出，如圖3中所展示。
參考圖4A，光學結構252可藉由以下操作形成。例如，將絕緣結構270安置於背面202B上之基板202上方且接著安置低n結構240。另外，在一些實施例中，可在安置低n結構240之後執行一蝕刻操作以形成一彎曲第二表面。接著，將彩色濾光器材料安置於低n結構240內。在一些實施例中，彩色濾光器材料覆蓋低n結構240。隨後，對彩色濾光器材料執行一塑形操作。塑形操作可包含諸如遮罩及微影操作之任何適合操作，因此，為簡潔起見，省略該等細節。在執行塑形操作之後，獲得定位於低n結構240內之彩色濾光器250且獲得分別位於彩色濾光器250及低n結構240兩者上方之光學結構252。換言之，形成光學結構252之各者以覆蓋彩色濾光器250之一者及低n結構240之一頂面之一部分。此外，光學結構252之各者包含相同於其下方彩色濾光器250之材料。
返回參考圖3，歸因於彩色濾光器250上方之光學結構252而漫射進入光學結構252及彩色濾光器250之光L且因此獲得較長光行進距離。更重要的是，歸因於光學結構252，BSI影像感測器200中不再需要微透鏡。因此，減小光學堆疊之高度且改良角回應。仍參考圖3，光L在進入光二極體212時不僅由光學結構252漫射，且亦因光學結構252及微結構216而斜射或傾斜，且因此獲得較長光行進距離。因此，增加光二極體212之吸收。此外，由於光可由DTI結構220回射至光二極體212，所以可認為光被攔截於光二極體212內，如圖3中所展示。因此，吸收更多光子且提高BSI影像感測器200之敏感度。另外，由於延長光行進距離，所以可減小光二極體212或基板202之一厚度且因此進一步簡化及改良程序。
圖5係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器300之一像素感測器310之一剖面圖，且圖6A至圖6B係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器300之像素感測器310之一系列剖面圖。應易於瞭解，圖5及圖6A至圖6B中之相同元件由相同元件符號標示。且BSI影像感測器300及BSI影像感測器100/200中之相同元件可包含相同材料及/或藉由相同操作形成，因此，為簡潔起見，省略該等細節。如圖5中所展示，BSI影像感測器300包含一基板302，且基板302具有一正面302F及與正面302F對置之一背面302B。BSI影像感測器300包含通常配置成一陣列之複數個像素感測器310。諸如對應於像素感測器310之光二極體312之複數個感光裝置安置於基板302中。光二極體312在基板302中配置成列及行。換言之，像素感測器310之各者包含諸如光二極體312之一感光裝置。此外，諸如電晶體314之邏輯裝置安置於基板302之正面302F上方且經組態以實現光二極體312之讀出。
諸如一DTI結構之一隔離結構320安置於基板302中，如圖5中所展示。在一些實施例中，將一塗層322加襯於深溝槽之至少側壁上且由一絕緣材料324填滿深溝槽。DTI結構320提供相鄰像素感測器310之間的光學隔離，藉此充當一基板隔離格柵且減少串擾。一BEOL金屬化堆疊330安置於基板302之正面302F上方。BEOL金屬化堆疊330包含堆疊於一ILD層334中之複數個金屬化層332。BEOL金屬化堆疊330之一或多個接點電連接至邏輯裝置314。在一些實施例中，另一基板(圖中未展示)可安置於金屬化結構330與諸如一球柵陣列(BGA)之外部連接器(圖中未展示)之間。且BSI影像感測器300透過外部連接器電連接至其他裝置或電路，但本揭露不受限於此。
在一些實施例中，像素感測器310之各者包含安置於基板302之背面302B上方之複數個微結構316，如圖5中所展示。在一些實施例中，微結構316經漸縮或圓化以獲得圖5中所展示之一波形圖案。如上文所提及，微結構316之一側壁及一方向或一平面DH 形成一夾角θ1 (如圖1中所展示)。在一些實施例中，平面DH 實質上與基板302之一前表面302s平行。在一些實施例中，夾角θ1可介於約48°至約58°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微結構316可為連續結構且包含圖5中所展示之一波形輪廓。在一些實施例中，微結構316可包含藉由基板302彼此隔開之離散結構。
在一些實施例中，一ARC 318安置於背面302B上之基板302上方。且將經保形形成之ARC 318加襯於微結構316之表面上。在一些實施例中，一絕緣結構370安置於基板302之背面302B上之ARC 318上方。絕緣結構370包含面向正面302F之一第一表面370a及面向背面302B之一第二表面370b。絕緣結構370可藉由圖2A至圖2E中所提及及描繪之操作獲得，因此，為簡潔起見，省略該等細節。在一些實施例中，第一表面370a在剖面圖中包含相同於微結構316之波形圖案。在一些實施例中，第二表面370b包含具有圖5中所展示之一實質上平坦或平整表面，但本揭露不受限於此。例如，在一些實施例中，第二表面370b可包含圖1中所展示之一彎曲表面。
參考圖5，在一些實施例中，對應於像素感測器310之複數個彩色濾光器350安置於基板302之背面302B上之像素感測器310上方。換言之，像素感測器310之各者包含位於背面302B上之感光裝置312上方之一彩色濾光器350。此外，在一些實施例中，一低n結構340安置於彩色濾光器350之間。在一些實施例中，低n結構340包含一格柵結構且彩色濾光器350定位於格柵內。因此，低n結構340包圍各彩色濾光器350且使彩色濾光器350彼此分離，如圖5中所展示。低n結構340可為包含具有小於彩色濾光器350之折射率之一折射率之層之一複合結構。在一些實施例中，低n結構340可包含具有至少一金屬層342及安置於金屬層342上方之一介電層344之一複合堆疊。歸因於低折射率，低n結構340充當一光導以將光導引或反射至彩色濾光器350。因此，低n結構340有效增加入射至彩色濾光器350中之光量。此外，歸因於低折射率，低n結構340提供相鄰彩色濾光器350之間的光學隔離。
彩色濾光器350之各者安置於對應光二極體312之各者上方。彩色濾光器350指派給光之對應色彩或波長且經組態以濾除除光之指派色彩或波長之外之所有色彩或波長。在一些實施例中，對應於各像素感測器310之一微透鏡360安置於彩色濾光器350上方。應易於瞭解，各微透鏡360之位置及面積對應於彩色濾光器350或像素感測器310之位置及面積，如圖5中所展示。
在一些實施例中，像素感測器310之各者包含夾置於背面302B上之彩色濾光器350與微透鏡360之間的一光學結構362。在一些實施例中，光學結構362包含一第一側壁362a，且第一側壁362a及平面DH 形成大於0°之一夾角θ3。例如(但不限於)，夾角θ3可介於約35°至約55°之間。在一些實施例中，光學結構362及微透鏡360可包含一相同材料，且光學結構362之各者朝向正面302F突出，如圖5中所展示。
參考圖6A，光學結構362可藉由以下操作形成。例如，將絕緣結構370安置於背面302B上之基板302上方且接著安置低n結構340。另外，在一些實施例中，可在安置低n結構340之後執行一蝕刻操作以形成一彎曲第二表面。接著，將彩色濾光器350安置於低n結構340內。隨後，可執行一蝕刻操作以在彩色濾光器350之各者中形成一凹槽354，如圖6B中所展示。換言之，彩色濾光器350之各者包含朝向正面302F凹陷或凹進之一凹槽354。在形成凹槽354之後，安置微透鏡360及光學結構362。因此，安置光學結構362以填充凹槽354，同時將微透鏡360安置於光學結構362、彩色濾光器350及低n結構340上方，如圖5中所展示。
返回參考圖5，歸因於微透鏡360與彩色濾光器350之間的光學結構362而聚集進入微透鏡360之光L，但光L接著由光學結構362漫射，且因此獲得較長光行進距離。接著，如圖5中所展示，由光學結構362漫射之光L在進入光二極體312時因微結構316而斜射或傾斜，且因此獲得較長光行進距離。因此，增加光二極體312之吸收。此外，由於光可由DTI結構320回射至光二極體312，所以可認為光被攔截於光二極體312內，如圖5中所展示。因此，吸收更多光子且提高BSI影像感測器300之敏感度。另外，由於延長光行進距離，所以可減小光二極體312或基板302之一厚度且因此進一步簡化及改良程序。
圖7係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器400之一像素感測器410之一剖面圖。應注意，BSI影像感測器400及BSI影像感測器100/200/300中之相同元件可包含相同材料及/或藉由相同操作形成，因此，為簡潔起見，省略該等細節。如圖7中所展示，BSI影像感測器400包含一基板402，且基板402具有一正面402F及與正面402F對置之一背面402B。BSI影像感測器400包含通常配置成一陣列之複數個像素感測器410。諸如對應於像素感測器410之光二極體412之複數個感光裝置安置於基板402中。光二極體412在基板402中配置成列及行。換言之，像素感測器410之各者包含諸如光二極體412之一感光裝置。此外，諸如電晶體414之邏輯裝置安置於基板402之正面402F上方且經組態以實現光二極體412之讀出。
諸如一DTI結構之一隔離結構420安置於基板402中，如圖7中所展示。在一些實施例中，將一塗層422加襯於深溝槽之至少側壁上且由一絕緣材料424填滿深溝槽。DTI結構420提供相鄰像素感測器410之間的光學隔離，藉此充當一基板隔離格柵且減少串擾。一BEOL金屬化堆疊430安置於基板402之正面402F上方。BEOL金屬化堆疊430包含堆疊於一ILD層434中之複數個金屬化層432。BEOL金屬化堆疊430之一或多個接點電連接至邏輯裝置414。在一些實施例中，另一基板(圖中未展示)可安置於金屬化結構430與諸如一球柵陣列(BGA)之外部連接器(圖中未展示)之間。且BSI影像感測器400透過外部連接器電連接至其他裝置或電路，但本揭露不受限於此。
在一些實施例中，像素感測器410之各者包含安置於基板402之背面402B上方之複數個微結構416，如圖7中所展示。在一些實施例中，微結構416經漸縮或圓化以獲得圖7中所展示之一波形圖案。如上文所提及，微結構416之一側壁及一方向或一平面DH 形成一夾角θ1。在一些實施例中，平面DH 實質上與基板402之一前表面402s平行。在一些實施例中，夾角θ1可介於約48°至約58°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微結構416可為連續結構且包含圖7中所展示之一波形輪廓。在一些實施例中，微結構416可包含藉由基板402彼此隔開之離散結構。
在一些實施例中，一ARC 418安置於背面402B上之基板402上方。且將經保形形成之ARC 418加襯於微結構416之表面上。在一些實施例中，一絕緣結構470安置於基板402之背面402B上之ARC 418上方，絕緣結構470包含面向正面402F之一第一表面470a及面向背面402B之一第二表面470b。絕緣結構470可藉由圖2A至圖2E中所提及及描繪之操作獲得，因此，為簡潔起見，省略該等細節。在一些實施例中，第一表面470a在剖面圖中包含相同於微結構416之波形圖案。在一些實施例中，第二表面470b包含具有圖7中所展示之一實質上平坦表面，但本揭露不受限於此。例如，在一些實施例中，第二表面470b可包含圖1中所展示之一彎曲表面。
參考圖7，在一些實施例中，對應於像素感測器410之複數個彩色濾光器450安置於基板402之背面402B上之像素感測器410上方。換言之，像素感測器410之各者包含位於背面402B上之感光裝置412上方之一彩色濾光器450。此外，在一些實施例中，一低n結構440安置於彩色濾光器450之間。在一些實施例中，低n結構440包含一格柵結構且彩色濾光器450定位於格柵內。因此，低n結構440包圍各彩色濾光器450且使彩色濾光器450彼此分離，如圖7中所展示。低n結構440可為包含具有小於彩色濾光器450之折射率之一折射率之層之一複合結構。在一些實施例中，低n結構440可包含具有至少一金屬層442及安置於金屬層442上方之一介電層444之一複合堆疊。歸因於低折射率，低n結構440充當一光導以將光導引或反射至彩色濾光器450。因此，低n結構440有效增加入射至彩色濾光器450中之光量。此外，歸因於低折射率，低n結構440提供相鄰彩色濾光器450之間的光學隔離。彩色濾光器450之各者安置於對應光二極體412之各者上方。彩色濾光器450指派給光之對應色彩或波長且經組態以濾除除光之指派色彩或波長之外之所有色彩或波長。
在一些實施例中，像素感測器410之各者包含安置於彩色濾光器450及低n結構440上方之一光學結構460。在一些實施例中，光學結構460包含用於形成微透鏡之材料。換言之，光學結構460可包含一微透鏡。在一些實施例中，光學結構460包含一第一側壁460a，且第一側壁460a及平面DH 形成大於0°之一夾角θ4。在一些實施例中，第一側壁460a及彩色濾光器450形成夾角θ4。在一些實施例中，夾角θ4可介於約35°至約55°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，光學結構460朝向背面402B突出，如圖7中所展示。
如圖7中所展示，歸因於安置於彩色濾光器450上方之光學結構460，進入微透鏡460之光L因光學結構460而斜射或傾斜。此外，光L接著在進入光二極體412時因微結構416而斜射或傾斜且因此獲得較長光行進距離。因此，增加光二極體412之吸收。此外，由於光可由DTI結構420回射至光二極體412，所以可認為光被攔截於光二極體412內，如圖7中所展示。因此，吸收更多光子且提高BSI影像感測器400之敏感度。另外，由於延長光行進距離，所以可減小光二極體412或基板402之一厚度且因此進一步簡化及改良程序。
參考圖7及圖8，其係根據一些實施例中之本揭露之態樣之BSI影像感測器400之一像素感測器410之一剖面圖。應注意，在一些實施例中，光學結構460之所有側壁及平面DH (或彩色濾光器450)可形成相同夾角θ4，如圖7中所展示，且因此將所有側壁指稱第一側壁460a。另外，第一側壁460a接觸以形成一頂點460c1，如圖7中所展示。然而，在一些實施例中，光學結構460可包含一第一側壁460a及一第二側壁460b。第一側壁460a及平面DH (或彩色濾光器450)形成夾角θ4，第二側壁460b及平面DH (或彩色濾光器450)形成一夾角θ5，且夾角θ5不同於夾角θ4。在一些實施例中，夾角θ5大於夾角θ4。此外，第一側壁460a及第二側壁460b接觸以形成一頂點460c2，如圖8中所展示。
參考圖9，其係根據一些實施例中之本揭露之態樣之BSI影像感測器400之複數個像素感測器410之一剖面圖。如熟習技術者所熟知，像素感測器410配置成一陣列之列及行，因此，存在定位於陣列之中心區域中之像素感測器410及亦存在定位於陣列之周邊及邊緣區域中之像素感測器410。更重要的是，進入像素感測器410之光可包含取決於像素感測器410之位置之不同入射角。因此，在一些實施例中，由第二側壁460b及平面DH (或彩色濾光器450)形成之夾角θ5係可調諧的。在一些實施例中，定位於陣列之中心區域中之(若干)像素感測器410c可僅包含第一側壁460a及夾角θ4，且定位於中心區域周圍之(若干)像素感測器410p1可包含第一側壁460a及第二側壁460b。更重要的是，當像素感測器410定位成越來越遠離中心區域時，像素感測器410之夾角θ5變得越來越大。如圖9中所展示，定位於陣列之周邊或邊緣區域處之像素感測器410p2之夾角θ5大於定位於像素感測器410c與像素感測器410p2之間的像素感測器410p1之夾角θ5。在一些實施例中，定位於陣列之邊緣區域處之像素感測器410p2之夾角θ5可為90°，但本揭露不受限於此。另外，頂點460c亦可根據本揭露之一些實施例來調諧。例如，定位於陣列之中心區域中之像素感測器410c之頂點460c1亦定位於光學結構460之中心中，但當像素感測器410定位成越來越遠離中心區域時，頂點460c2變得越來越遠離中心區域。如上文所提及，由於進入像素感測器410之光可包含取決於像素感測器410之位置之不同入射角，所以夾角θ5可調諧使得第一側壁460a提供足夠大表面來導引入射光。因此，光L接著在進入光二極體412時因微結構416而斜射或傾斜且因此獲得較長光行進距離。
圖10至圖12係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器500之一像素感測器510之剖面圖。應注意，BSI影像感測器500及BSI影像感測器100/200/300/400中之相同元件可包含相同材料及/或藉由相同操作形成，因此，為簡潔起見，省略該等細節。如圖10至圖12中所展示，BSI影像感測器500包含一基板502，且基板502具有一正面502F及與正面502F對置之一背面502B。BSI影像感測器500包含通常配置成一陣列之複數個像素感測器510。對應於像素感測器510之複數個光二極體512安置於基板502中。光二極體512在基板502中配置成列及行。此外，諸如電晶體514之邏輯裝置安置於基板502之正面502F上方且經組態以實現光二極體512之讀出。
諸如一DTI結構之一隔離結構520安置於基板502中，如圖10至圖12中所展示。在一些實施例中，將一塗層522加襯於深溝槽之至少側壁上且由一絕緣材料524填滿深溝槽。DTI結構520提供相鄰像素感測器510之間的光學隔離，藉此充當一基板隔離格柵且減少串擾。一BEOL金屬化堆疊530安置於基板502之正面502F上方。BEOL金屬化堆疊530包含堆疊於一ILD層534中之複數個金屬化層532。BEOL金屬化堆疊530之一或多個接點電連接至邏輯裝置514。在一些實施例中，另一基板(圖中未展示)可安置於金屬化結構530與諸如一球柵陣列(BGA)之外部連接器(圖中未展示)之間。且BSI影像感測器500透過外部連接器電連接至其他裝置或電路，但本揭露不受限於此。
在一些實施例中，像素感測器510之各者包含安置於基板502之背面502B上方之複數個微結構516，如圖10至圖12中所展示。在一些實施例中，微結構516經漸縮或圓化以獲得圖10中所展示之一波形圖案。如上文所提及，微結構516之一側壁及實質上與基板502之一前表面502s平行之一方向或一平面DH 形成圖1中所展示之一夾角θ1，且夾角θ1可介於約48°至約58°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微結構516可為連續結構且包含圖10至圖12中所展示之一波形輪廓。在一些實施例中，微結構516可包含藉由基板502彼此隔開之離散結構。
在一些實施例中，一ARC 518安置於背面502B上之基板502上方。且將經保形形成之ARC 518加襯於微結構516之表面上。在一些實施例中，一絕緣結構570安置於基板502之背面502B上之ARC 518上方，絕緣結構570包含面向正面502F之一第一表面570a及面向背面502B之一第二表面570b。絕緣結構570可藉由圖2A至圖2E中所提及及描繪之操作獲得，因此，為簡潔起見，省略該等細節。在一些實施例中，第一表面570a包在剖面圖中含相同於微結構516之波形圖案。在一些實施例中，第二表面570b包含具有圖10至圖12中所展示之一實質上平坦表面，但本揭露不受限於此。例如，在一些實施例中，第二表面570b可包含圖1中所展示之一彎曲表面。
參考圖10至圖12，在一些實施例中，對應於像素感測器510之複數個彩色濾光器550安置於基板502之背面502B上之像素感測器510上方。此外，在一些實施例中，一低n結構540安置於彩色濾光器550之間。在一些實施例中，低n結構540包含一格柵結構且彩色濾光器550定位於格柵內。因此，低n結構540包圍各彩色濾光器550且使彩色濾光器550彼此分離，如圖10中所展示。低n結構540可為包含具有小於彩色濾光器550之折射率之一折射率之層之一複合結構。在一些實施例中，低n結構540可包含具有至少一金屬層542及安置於金屬層542上方之一介電層544之一複合堆疊。歸因於低折射率，低n結構540充當一光導以將光導引或反射至彩色濾光器550。因此，低n結構540有效增加入射至彩色濾光器550中之光量。此外，歸因於低折射率，低n結構540提供相鄰彩色濾光器550之間的光學隔離。彩色濾光器550之各者安置於對應光二極體512之各者上方。彩色濾光器550指派給光之對應色彩或波長且經組態以濾除除光之指派色彩或波長之外之所有色彩或波長。
在一些實施例中，各像素感測器510包含安置於背面502B上之彩色濾光器550上方之複數個光學結構560。在一些實施例中，光學結構560包含用於形成微透鏡之材料。換言之，光學結構560可包含微透鏡560。應易於瞭解，一個像素感測器510之複數個微透鏡560之數量、位置及面積對應於下方彩色濾光器550，如圖10至圖12中所展示。例如，複數個微透鏡560之各者之一底面積小於其下方彩色濾光器550之一頂面積。在一些實施例中，複數個微透鏡560之各者之一寬度實質上等於像素感測器510之一寬度之一半，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，複數個微透鏡560之底面積之總和大於複數個微透鏡560下方之彩色濾光器550之頂面積。在一些實施例中，複數個微透鏡560a之至少一者覆蓋低n結構540之一部分，如圖10至圖12中所展示。
在一些實施例中，微透鏡560之各者包含一稜鏡形狀，如圖10中所展示。稜鏡形微透鏡560a分別包含一第一側壁562a，且第一側壁562a及實質上與基板502之前表面502s平行之平面DH 形成大於0°之一夾角θ6。在一些實施例中，第一側壁562a及彩色濾光器550形成夾角θ6。在一些實施例中，夾角θ6可介於約35°至約55°之間，但本揭露不受限於此。在一些實施例中，微透鏡560a朝向背面502B突出，如圖10中所展示。另外，微透鏡560a之一高度取決於像素大小及夾角θ6。
在一些實施例中，微透鏡560之各者包含一半圓形形狀，如圖11中所展示。半圓形微透鏡560b分別包含朝向背面502B之一彎曲表面。在一些實施例中，微透鏡560之各者包含一半液滴形狀或一半橢圓形形狀，如圖12中所展示。半液滴形或半橢圓形微透鏡560c分別包含朝向背面502B之一彎曲表面。此外，微透鏡560c之各者包含一半長軸，半長軸及彩色濾光器550之一法向向量形成一夾角θ7，且夾角θ7介於約0°至約45°之間。另外，微透鏡560b或560c之一高度取決於像素大小及夾角θ7。
如圖10至圖12中所展示，歸因於安置於一個彩色濾光器550上方之複數個微透鏡560而斜射或傾斜進入微透鏡560之光L。此外，光L接著在進入光二極體512時因微結構516而斜射或傾斜且因此獲得較長光行進距離。因此，增加光二極體512之吸收。此外，由於光可由DTI結構520回射至光二極體512，所以可認為光被攔截於光二極體512內，如圖10至圖12中所展示。因此，吸收更多光子且提高BSI影像感測器500之敏感度。另外，由於延長光行進距離，所以可減小光二極體512或基板502之一厚度且因此進一步簡化及改良程序。
因此，本揭露提供一BSI影像感測器之一像素感測器，該BSI影像感測器包含具有朝向該BSI感測器之一正面突出之一彎曲表面之一絕緣結構，因此在一些實施例中進一步聚集光。本揭露進一步提供包含一光學結構之一BSI影像感測器，該光學結構包含相同於彩色濾光器或微透鏡之一材料。該光學結構充當光導，且在一些實施例中，因該光學結構而在光二極體中產生較長光行進距離。因此，吸收更多光子。此外，本揭露因此進一步提供包含位於一個彩色濾光器上方之複數個微透鏡之一BSI影像感測器，且在一些實施例中，因該複數個微透鏡而在光二極體中產生較長光行進距離。換言之，由於光在像素感測器中依大角度行進，所以改良敏感度及角回應。
在一些實施例中，提供一種BSI影像感測器。該BSI影像感測器包含：一基板，其包含一正面及與該正面對置之一背面；一像素感測器，其位於該基板中；一絕緣結構，其安置於該背面上之該基板上方；一彩色濾光器，其位於該背面上之該基板上方；及一微透鏡，其位於該背面上之該彩色濾光器上方。該結緣結構包含面向該正面之一第一表面及面向該背面之一第二表面，且該第二表面包含朝向該正面彎曲之一彎曲表面。
在一些實施例中，提供一種BSI影像感測器。該BSI影像感測器包含：一基板，其包含一正面及與該正面對置之一背面；及複數個像素感測器，其等配置成一陣列。該等像素感測器之各者包含：一感光裝置，其位於該基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該感光裝置上方；及一光學結構，其位於該彩色濾光器上方。該光學結構包含一第一側壁，且該第一側壁及實質上與該基板之一前表面平行之一平面形成大於0°之一夾角。
在一些實施例中，提供一種BSI影像感測器。該BSI影像感測器包含：一基板，其包含一正面及與該正面對置之一背面；一像素感測器，其位於該基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該基板上方；及複數個微透鏡，其等位於該彩色濾光器上方。該複數個微透鏡之各者之一底面積小於該彩色濾光器之一頂面積，且該複數個微透鏡之該等底面積之一總和大於該彩色濾光器之該頂面積。
上文已概述若干實施例之結構，使得熟習技術者可較佳理解本揭露之態樣。熟習技術者應瞭解，其可容易地使用本揭露作為設計或修改用於實施相同目的及/或達成本文所引入之實施例之相同優點之其他程序及結構的一基礎。熟習技術者亦應認識到，此等等效構造不應背離本揭露之精神及範疇，且其可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下對本文作出各種改變、取代及更改。
100‧‧‧背照式(BSI)影像感測器102‧‧‧基板102B‧‧‧背面102F‧‧‧正面102s‧‧‧前表面110‧‧‧像素感測器112‧‧‧光二極體/感光裝置114‧‧‧電晶體/邏輯裝置116‧‧‧微結構118‧‧‧抗反射塗層(ARC)120‧‧‧深溝槽隔離(DTI)結構122‧‧‧塗層124‧‧‧絕緣材料130‧‧‧後段製程(BEOL)金屬化堆疊/金屬化結構132‧‧‧金屬化層134‧‧‧層間介電(ILD)層140‧‧‧低n結構142‧‧‧金屬層144‧‧‧介電層150‧‧‧彩色濾光器160‧‧‧微透鏡170‧‧‧絕緣結構170a‧‧‧第一表面170b‧‧‧第二表面172‧‧‧絕緣材料200‧‧‧BSI影像感測器202‧‧‧基板202B‧‧‧背面202F‧‧‧正面202s‧‧‧前表面210‧‧‧像素感測器212‧‧‧光二極體/感光裝置214‧‧‧電晶體/邏輯裝置216‧‧‧微結構218‧‧‧ARC220‧‧‧DTI結構222‧‧‧塗層224‧‧‧絕緣材料230‧‧‧BEOL金屬化堆疊/金屬化結構232‧‧‧金屬化層234‧‧‧ILD層240‧‧‧低n結構242‧‧‧金屬層244‧‧‧介電層250‧‧‧彩色濾光器252‧‧‧光學結構252a‧‧‧第一側壁270‧‧‧絕緣結構270a‧‧‧第一表面270b‧‧‧第二表面300‧‧‧BSI影像感測器302‧‧‧基板302B‧‧‧背面302F‧‧‧正面302s‧‧‧前表面310‧‧‧像素感測器312‧‧‧光二極體/感光裝置314‧‧‧電晶體/邏輯裝置316‧‧‧微結構318‧‧‧ARC320‧‧‧DTI結構322‧‧‧塗層324‧‧‧絕緣材料330‧‧‧BEOL金屬化堆疊/金屬化結構332‧‧‧金屬化層334‧‧‧ILD層340‧‧‧低n結構342‧‧‧金屬層344‧‧‧介電層350‧‧‧彩色濾光器354‧‧‧凹槽360‧‧‧微透鏡362‧‧‧光學結構362a‧‧‧第一側壁370‧‧‧絕緣結構370a‧‧‧第一表面370b‧‧‧第二表面400‧‧‧BSI影像感測器402‧‧‧基板402B‧‧‧背面402F‧‧‧正面402s‧‧‧前表面410‧‧‧像素感測器410c‧‧‧像素感測器410p1‧‧‧像素感測器410p2‧‧‧像素感測器412‧‧‧光二極體/感光裝置414‧‧‧電晶體/邏輯裝置416‧‧‧微結構418‧‧‧ARC420‧‧‧DTI結構422‧‧‧塗層424‧‧‧絕緣材料430‧‧‧BEOL金屬化堆疊/金屬化結構432‧‧‧金屬化層434‧‧‧ILD層440‧‧‧低n結構442‧‧‧金屬層444‧‧‧介電層450‧‧‧彩色濾光器460‧‧‧光學結構/微透鏡460a‧‧‧第一側壁460b‧‧‧第二側壁460c‧‧‧頂點460c1‧‧‧頂點460c2‧‧‧頂點470‧‧‧絕緣結構470a‧‧‧第一表面470b‧‧‧第二表面500‧‧‧BSI影像感測器502‧‧‧基板502B‧‧‧背面502F‧‧‧正面502s‧‧‧前表面510‧‧‧像素感測器512‧‧‧光二極體514‧‧‧電晶體/邏輯裝置516‧‧‧微結構518‧‧‧ARC520‧‧‧DTI結構522‧‧‧塗層524‧‧‧絕緣材料530‧‧‧BEOL金屬化堆疊/金屬化結構532‧‧‧金屬化層534‧‧‧ILD層540‧‧‧低n結構542‧‧‧金屬層544‧‧‧介電層550‧‧‧彩色濾光器560‧‧‧光學結構/微透鏡560a‧‧‧微透鏡560b‧‧‧微透鏡560c‧‧‧微透鏡562a‧‧‧第一側壁570‧‧‧絕緣結構570a‧‧‧第一表面570b‧‧‧第二表面DH‧‧‧平面L‧‧‧入射光θ1‧‧‧夾角θ2‧‧‧夾角θ3‧‧‧夾角θ4‧‧‧夾角θ5‧‧‧夾角θ6‧‧‧夾角θ7‧‧‧夾角
自結合附圖來解讀之以下詳細描述最佳地理解本揭露之態樣。應注意，根據業界標準做法，各種構件未按比例繪製。事實上，為使討論清楚，可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖2A至圖2E係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器之像素感測器之一系列剖面圖。 圖3係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖4A至圖4B係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器之像素感測器之一系列剖面圖。 圖5係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖6A至圖6B係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣所構造之各種製造階段中之一BSI影像感測器之像素感測器之一系列剖面圖。 圖7係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖8係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖9係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之像素感測器之一剖面圖。 圖10係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖11係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。 圖12係根據一或多個實施例中之本揭露之態樣之一BSI影像感測器之一像素感測器之一剖面圖。
100‧‧‧背照式(BSI)影像感測器
102‧‧‧基板
102B‧‧‧背面
102F‧‧‧正面
102s‧‧‧前表面
110‧‧‧像素感測器
112‧‧‧光二極體/感光裝置
114‧‧‧電晶體/邏輯裝置
116‧‧‧微結構
118‧‧‧抗反射塗層(ARC)
120‧‧‧深溝槽隔離(DTI)結構
122‧‧‧塗層
124‧‧‧絕緣材料
130‧‧‧後段製程(BEOL)金屬化堆疊/金屬化結構
132‧‧‧金屬化層
134‧‧‧層間介電(ILD)層
140‧‧‧低n結構
142‧‧‧金屬層
144‧‧‧介電層
150‧‧‧彩色濾光器
160‧‧‧微透鏡
170‧‧‧絕緣結構
170a‧‧‧第一表面
170b‧‧‧第二表面
DH‧‧‧平面
L‧‧‧入射光
θ1‧‧‧夾角

Claims (10)

  1. 一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一半導體基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；一感光裝置，其位於該半導體基板中；一隔離結構，其安置於該半導體基板中；一絕緣結構，其安置於該半導體基板之該背面上方；一彩色濾光器，其位於該背面上之該半導體基板上方；一低n結構，其位於該半導體基板之該背面上方並接觸該彩色濾光器，其中該低n結構包括一金屬層和及安置於該金屬層上方之一介電層；一微透鏡，其位於該背面上之該彩色濾光器上方；及複數個微結構，其安置於該半導體基板之該背面上方，其中該彩色濾光器直接設置在該等微結構上方，該絕緣結構和該等微結構設置在該彩色濾光器和該半導體基板之間，該絕緣結構耦合該隔離結構，各該微結構正上方的該彩色濾光器的各部分分別具有一第一厚度，該彩色濾光器與該低n結構之間的一界面具有一第二厚度，且該第一厚度大於該第二厚度，其中該絕緣結構包括彼此連接的一第一部分和一第二部分，該第一部分與該低n結構的該金屬層和該介電層直接接觸，該第二部分與該彩色濾光器直接接觸並與該感光裝置完全重疊，該第二部分包括面向該正面的一第一表面和面向該背面的一第二表面，該第一部分包括與該第二部分的該第二表面相連的一第三表面，該絕緣結構的該第二表面與該彩色濾光器接觸，該第二部分的該第二表面包括朝著正面彎曲的一曲面，且該等微結 構形成在該第二部分的該第一表面上，其中該第二部分的該第一表面、該第二部分的該第二表面和該等微結構與該感光裝置完全重疊，且該第一部分的該第三表面直接重疊該隔離結構。
  2. 如請求項1之BSI影像感測器，其中該等微結構之一側壁及實質上與該半導體基板之一前表面平行之一平面形成一夾角。
  3. 一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一半導體基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；及複數個像素感測器，其等配置成一陣列，且該等像素感測器之各者包括：一感光裝置，其位於該半導體基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該感光裝置上方；一低n結構，其位於該半導體基板之該背面上方；一隔離結構，其安置於該半導體基板中；一絕緣結構，其安置於該半導體基板之該背面上方，其中該絕緣結構包括複數個微結構完全重疊該感光裝置；及一光學結構，其位於該彩色濾光器上方，其中該光學結構包括一第一側壁，且該第一側壁及實質上與該半導體基板之一前表面平行之一平面形成大於0°之一夾角，該光學結構包括直接設置在該感光裝置上方的頂點，該絕緣結構和該等微結構設置在該彩色濾光器和該半導體基板之間，該絕緣結構耦合該隔離結構，且該絕緣結構的一表面接觸該彩色濾光器， 其中該光學結構及該彩色濾光器包括一相同材料，且該低n結構的一頂面接觸該光學結構。
  4. 如請求項3之BSI影像感測器，其中該光學結構朝向該背面突出。
  5. 如請求項3之BSI影像感測器，其中該低n結構包圍且分離該等彩色濾光器。
  6. 如請求項3之BSI影像感測器，其中該等光學結構之各者覆蓋該等低n結構之頂面。
  7. 如請求項3之BSI影像感測器，其中該等光學結構之各者進一步包括一第二側壁，該第一側壁及該第二側壁接觸以形成該頂點，且該陣列中之該等光學結構之各者之該頂部之一位置係可調諧的。
  8. 一種背照式(BSI)影像感測器，其包括：一半導體基板，其包括一正面及與該正面對置之一背面；一像素感測器包括一光二極體，其位於該半導體基板中；一彩色濾光器，其位於該背面上之該半導體基板上方；一低n結構，其位於該半導體基板之該背面上方並包圍該彩色濾光器；複數個微透鏡，其等位於該彩色濾光器上方；一隔離結構，其安置於該半導體基板中；及 一絕緣結構，其安置於該半導體基板之該背面上方，其中該絕緣結構包括複數個微結構，該絕緣結構和該等微結構設置在該彩色濾光器和該半導體基板之間，該絕緣結構耦合該隔離結構，且該絕緣結構的一表面接觸該彩色濾光器；其中該等微透鏡之各者之一底面積小於該彩色濾光器之一頂面積，該複數個微透鏡之該等底面積之一總和大於該彩色濾光器之該頂面積，各該微透鏡重疊該彩色濾光器的一部分，且該光二極體重疊各該微透鏡和各該微結構，其中各該微透鏡接觸該低n結構的一部分和該彩色濾光器的一部分，且該彩色濾光器接觸各該微透鏡的一部分。
  9. 如請求項8之BSI影像感測器，其中該等微透鏡之各者包括一稜鏡形狀。
  10. 如請求項8之BSI影像感測器，其中該微透鏡之各者包括一半長軸，且該半長軸及該彩色濾光器之一法向向量形成一夾角，且該夾角介於約0°至約45°之間。
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