TWI752159B - 影像感測裝置與其形成方法 - Google Patents
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Abstract
提供影像感測裝置的形成方法，包括形成第一溝槽於半導體基板中。半導體基板具有正面與背面，且第一溝槽自正面延伸至半導體基板中。方法包括形成第一隔離結構於第一溝槽中。方法包括形成光感測區於半導體基板中。第一隔離結構圍繞光感測區。方法包括形成第二溝槽於半導體基板中。第二溝槽自背面延伸至半導體基板中，並露出第一隔離結構。方法包括形成第二隔離結構於第二溝槽中。第二隔離結構包括光阻擋結構以吸收或反射入射光。
Description
本發明實施例關於影像感測裝置，更特別關於其隔離結構的光阻擋結構。
半導體積體電路產業已經歷快速成長。積體電路材料與設計的技術進步，使每一代的積體電路比前一代的積體電路更小且電路更複雜。新一代的積體電路具有較大的功能密度(比如固定晶片面積中的內連線元件數目)，與較小的尺寸(比如製程形成的最小構件)。這些進展會增加積體電路製程的複雜度。為達成上述進展，積體電路製程需類似發展。
除了減少幾何尺寸以達上述優點之外，可直接改進積體電路裝置。這種積體電路裝置之一為影像感測裝置。影像感測裝置包含畫素陣列(或格狀物)，其用於偵測光並記錄偵測到的光強度(亮度)。畫素陣列可累積電荷以對應光強度。光強度越高，則畫素陣列中累積的電荷越多。接著以累積電荷提供影像資訊(其提供方式可經由其他電路)，以用於適當應用(如數位相機)。
然而結構尺寸持續縮小，因此越來越難進行製程。如此一來，如何形成可信且越來越小的影像感測裝置為一
大挑戰。
本發明一實施例提供之影像感測裝置的形成方法，包括：形成第一溝槽於基板中，其中基板具有正面與背面，且第一溝槽自正面延伸至基板中；形成第一隔離結構於第一溝槽中；形成光感測區於基板中，其中第一隔離結構圍繞光感測區；形成第二溝槽於基板中，其中第二溝槽自背面延伸至基板中，並露出第一隔離結構；以及形成第二隔離結構於第二溝槽中，其中第二隔離結構包括光阻擋結構以吸收或反射入射光。
D1、D2:深度
D3:距離
E1:第一末端
E2:第二末端
I-I’:剖線
L、L1、L2:入射光
S、120:隔離結構
S1、120a:末端表面
T1、T2、T3、T4、T5:厚度
V1、V2:方向
W1、W2:寬度
W1m、W2m:最小寬度
W1x、W2x:最大寬度
100、300、400、500、600、700、800、900、1000:影像感測裝置
110:半導體基板
112:正面
114:背面
116、119:溝槽
116a、119a:下表面
116b、119b:內側壁
118:光感測區
120b:側壁
122:蝕刻停止層
122a、124a、150a、160a、164a:上表面
124、150:絕緣層
130:內連線結構
132:層間介電層
134:多層內連線結構
134a:導線
134b:通孔
140:承載基板
160:光阻擋結構
162:光反射結構
164:光吸收結構
170:抗反射塗層
180:緩衝層
190:反射格
192:反射單元
210:介電層
212R、212G、212B:凹陷
220R、220G、220B:彩色濾光片
230:透鏡
第1A至1E圖係一些實施例中，用於形成影像感測裝置的製程其多種階段的剖視圖。
第2A圖係一些實施例中，第1B圖的半導體基板、蝕刻停止層、與絕緣層的上視圖。
第2B圖係一些實施例中，第1D圖的光阻擋結構與絕緣層的上視圖。
第3圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第4圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第5圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第6圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第7圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第8圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第9圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
第10圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。
下述揭露內容提供許多不同實施例或實例以實施本發明的不同結構。下述特定構件與排列的實施例係用以簡化本發明而非侷限本發明。舉例來說，形成第一構件於第二構件上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外構件而非直接接觸。此外，本發明的多個實例可採用重複標號及/或符號使說明簡化及明確，但這些重複不代表多種實施例中相同標號的元件之間具有相同的對應關係。
此外，空間性的相對用語如「下方」、「其下」、「較下方」、「上方」、「較上方」、或類似用語可用於簡化說明某一元件與另一元件在圖示中的相對關係。空間性的相對用語可延伸至以其他方向使用之元件，而非侷限於圖示方向。元件亦可轉動90°或其他角度，因此方向性用語僅用以說明圖示中的方向。應理解在方法之前、之中、與之後可進行額外步驟，且方法的其他實施例可置換或省略下述的一些步驟。
第1A至1E圖係一些實施例中，影像感測裝置100的製程其多種階段的剖視圖。如第1A圖所示，提供半導體基板110。半導體基板110具有正面112，以及與正面112相對的背面114。在一些實施例中，半導體基板110具有厚度T1。在一些實施例中，厚度T1等於正面112至背面114之間的距離。
半導體基板110可為摻雜p型摻質如硼的矽基板，因此半導體基板110為p型基板。另一方面，半導體基板110可為另一合適的半導體材料。舉例來說，半導體基板110可為摻
雜n型摻質如磷或砷的矽基板，因此半導體基板110為n型基板。半導體基板110可包含其他半導體元素如鍺。
在一些實施例中，如第1A圖所示，移除部份的半導體基板110以形成溝槽116於半導體基板110中。在一些實施例中，溝槽116自正面112延伸至半導體基板110中。在一些實施例中，溝槽116圍繞部份的半導體基板110。
在一些實施例中，溝槽116具有下表面116a與內側壁116b。在一些實施例中，內側壁116b連接至下表面116a(或與下表面116a相鄰)。在一些實施例中，溝槽116具有深度D1。在一些實施例中，深度D1與厚度T1的比例介於約0.02至約0.5之間。
在一些實施例中，如第1A圖所示，蝕刻停止層122形成於半導體基板110上以覆蓋下表面116a、內側壁116b、與正面112。在一些實施例中，覆蓋下表面116a的蝕刻停止層122具有厚度T2。在一些實施例中，覆蓋內側壁116b的蝕刻停止層122具有厚度T3。在一些實施例中，厚度T2大於厚度T3。
在一些實施例中，蝕刻停止層122用於控制在半導體基板110上進行的後續蝕刻製程。在一些實施例中，蝕刻停止層122與半導體基板110可由不同材料組成。在一些實施例中，蝕刻停止層122之組成為絕緣材料。
在一些實施例中，蝕刻停止層122之組成為氮化矽、氮氧化矽、氧化矽、碳化矽、上述之組合、或類似物。蝕刻停止層122的形成方法可採用沉積製程如化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程、原子層沉積製程、或另一合適的沉積
製程。
在一些實施例中，如第1A圖所示，絕緣層124形成於蝕刻停止層122上。在一些實施例中，絕緣層124填入溝槽116。在一些實施例中，蝕刻停止層122、絕緣層124、與半導體基板110由不同材料組成。
絕緣層124的組成為氧化矽、氮化矽、摻雜氟的矽酸鹽玻璃、低介電常數的介電材料、另一合適的絕緣材料、或上述之組合。絕緣層124的形成方法可為沉積製程如化學氣相沉積、物理氣相沉積、或另一合適的沉積製程。
在一些實施例中，如第1B圖所示，移除溝槽116之外的絕緣層124與蝕刻停止層122。在一些實施例中，移除製程之後保留於溝槽116中的絕緣層124與蝕刻停止層122，一起形成隔離結構120。
在一些實施例中，隔離結構120用於定義後續形成於半導體基板110中的光感測區，並使相鄰的裝置如電晶體彼此電性隔離。在一些實施例中，隔離結構120與正面112相鄰(或靠近正面112)。
在一些實施例中，移除製程包含平坦化製程，比如化學機械研磨製程。在一些實施例中，蝕刻停止層122的上表面122a與絕緣層124的上表面124a因此而實質上共平面(或實質上互相對準)。此處的用語「實質上共平面」可包含來自共平面幾何的微小誤差，其可能來自製程。
第2A圖係一些實施例中，第1B圖的半導體基板110、蝕刻停止層122、與絕緣層124之上視圖。在一些實施例
中，如第1B與2A圖所示，光感測區118形成於溝槽116(或隔離結構120)圍繞的部份半導體基板110中。在一些實施例中，光感測區118亦稱作射線感測區。
在一些實施例中，光感測區的形成方法採用一或多道離子佈植製程或擴散製程。光感測區118的摻雜極性與半導體基板110的摻雜極性相反。光感測區118靠近半導體基板110的正面112(即與正面112相鄰，或接近正面112)。
光感測區118可操作以感測進入光感測區118的入射光(或入射射線)。入射光可為可見光。另一方面，入射光可為紅外線、紫外線、X光、微波、其他合適種類的光、或上述之組合。
在一些實施例中，影像感測單元形成於光感測區118上。為簡化說明，本發明並未圖示影像感測單元的完整結構。在一些實施例中，影像感測單元包含釘扎層、光二極體閘、重置電晶體、源極隨耦電晶體、與轉換電晶體。
在一些實施例中，轉換電晶體電性連接至光感測區118，以收集入射光(入射射線)到達光感測區118所產生的電子，並將電子轉換為電壓訊號。
在一些實施例中，如第1B圖所示，內連線結構130形成於正面112上。內連線結構130包含數個圖案化的介電層與導電層，且導電層耦接至多種摻雜結構、電路、光二極體閘、重置電晶體、源極隨耦電晶體、與轉換電晶體。舉例來說，內連線結構130包含層間介電層132，以及層間介電層中的多層內連線結構134。
多層內連線結構134包含導線134a，與連接導線134a的通孔(或接點)134b。應理解的是，導線134a與通孔134b僅用以舉例。導線134a與通孔134b的實際位置及設置，端視設計需求與製程考量而定。
在一些實施例中，之後將承載基板140接合至內連線結構130。承載基板140包含矽基板、玻璃基板、或另一合適基板。如第1B與1C圖所示，之後進行薄化製程，以自背面114薄化半導體基板110。薄化製程可包含化學機械研磨製程。
在一些實施例中，之後如第1C圖所示，翻轉半導體基板110，並形成溝槽119於半導體基板110中。在一些實施例中，溝槽119自背面114延伸至半導體基板110中。在一些實施例中，溝槽119位於每兩個相鄰的光感測區118之間。在一些實施例中，溝槽119圍繞每一光感測區118。
在一些實施例中，溝槽119位於隔離結構120上。在一些實施例中，溝槽119露出隔離結構120。在一些實施例中，隔離結構120的末端表面120a面對背面114。在一些實施例中，溝槽119露出末端表面120a。在一些實施例中，溝槽119露出蝕刻停止層122。
在一些實施例中，溝槽119具有深度D2。在一些實施例中，溝槽119的深度D2與半導體基板110的厚度T1之間的比例介於約0.2至約0.98之間。在一些實施例中，溝槽119的深度D2與半導體基板110的厚度T1之間的比例介於約0.5至約0.98之間。在一些實施例中，深度D2大於深度D1。
在一些實施例中，之後如第1D圖所示，形成絕緣
層150於背面114及溝槽119上。在一些實施例中，絕緣層150持續且順應性地覆蓋背面114，以及溝槽119的下表面119a(如末端表面120a)與內側壁119b。
在一些實施例中，絕緣層150亦稱作襯墊層。在一些實施例中，絕緣層150直接接觸隔離結構120與半導體基板110。在一些實施例中，絕緣層150直接接觸蝕刻停止層122。
在一些實施例中，絕緣層150用以鈍化背面114、下表面119a、與內側壁119b。在一些實施例中，絕緣層150亦用於使光感測區118彼此電性隔離，以減少光感測區118之間的電串音。
在一些實施例中，絕緣層150包含氧化矽。絕緣層150包含高介電常數材料、介電材料、或其他合適的絕緣材料。高介電常數材料可包含氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、氧化鋁、其他合適材料、或上述之組合。
舉例來說，介電材料包含氮化矽、氮氧化矽、其他合適材料、或上述之組合。舉例來說，絕緣層150之形成方法可為熱氧化製程或沉積製程(如化學氣相沉積製程或物理氣相沉積製程)。
在一些實施例中，接著如第1D圖所示，形成光阻擋結構160於溝槽119中。在一些實施例中，光阻擋結構160形成於絕緣層150上。在一些實施例中，絕緣層150的上表面150a與光阻擋結構160的上表面160a實質上共平面。
第2B圖係一些實施例中，第1D圖的光阻擋結構160與絕緣層150的上視圖。第1D圖係一些實施例中，影像感測裝
置的中間結構沿著第2B圖中剖線I-I’的剖視圖。在一些實施例中，如第1D與2B圖所示，溝槽119與其中的光阻擋結構160圍繞每一光感測區118。
在一些實施例中，絕緣層150位於光阻擋結構160與半導體基板110之間，以分隔光阻擋結構160與半導體基板110。在一些實施例中，絕緣層150可電性絕緣光阻擋結構160與半導體基板110。
在一些實施例中，絕緣層150與光阻擋結構160填入溝槽119。在一些實施例中，光阻擋結構160位於每兩個相鄰的光感測區118之間。在一些實施例中，光阻擋結構160用於阻擋入射光，以避免入射光穿透不同的光感測區118。
在一些實施例中，光阻擋結構160包含光反射結構。在一些實施例中，光反射結構的折射率低於半導體基板110的折射率，因此可反射到達光反射結構的部份入射光(即所謂的完全內反射現象)。光反射結構可包含介電材料，比如氧化矽、氮化矽、或碳化矽。
在一些實施例中，光反射結構的光反射率介於約60%至約100%之間。在一些實施例中，光反射結構包含今屬材料或合金材料。光反射結構可包含鋁、鎢、銅、鈦、上述之合金、上述之組合、或另一合適的反射材料。
在一些其他實施例中，光阻擋結構160包含光吸收結構。在一些實施例中，光吸收結構的光吸收率介於約60%至約100%之間。在一些實施例中，光吸收結構用於吸收到達光吸收結構的入射光，以避免入射光穿透不同的光感測區118。
在一些實施例中，光吸收結構包含黑矽材料、能隙小於1.5eV的半導體材料(如鍺、銻化銦、或砷化銦)、或聚合物材料(不透明的聚合物材料)。在一些實施例中，光吸收結構包含不可見光濾光片(如紅外線濾光片或紫外線濾光片)，其可用以阻擋可見光並讓不可見光穿透。
在一些實施例中，形成光阻擋結構160的方法包括沉積光阻擋材料層於半導體基板110上以填入溝槽119中；以及移除溝槽119之外的光阻擋材料層。
用於沉積光阻擋材料層的方法可包含化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程、塗佈製程、或另一合適製程。溝槽119之外的光阻擋材料層其移除方法，包含化學機械研磨製程或另一合適製程。
在一些實施例中，光阻擋結構160與絕緣層150一起形成隔離結構S。在一些實施例中，隔離結構S用於使光感測區118彼此分開，並使相鄰裝置(如電晶體)彼此電性隔離。
在一些實施例中，隔離結構S自背面114延伸至半導體基板110中。在一些實施例中，隔離結構S圍繞每一光感測區118。在一些實施例中，隔離結構S實質上對準隔離結構120。
在一些實施例中，隔離結構S直接接觸隔離結構120。在一些實施例中，隔離結構120的末端表面120a與隔離結構S的末端表面S1之間沒有間隙(或半導體基板110)。如此一來，隔離結構120與隔離結構S可減少相鄰的光感測區118之間的光學串音與電串音。
在一些實施例中，接著如第1E圖所示，依序形成
抗反射塗層170與緩衝層180於半導體基板110的背面114上。抗反射塗層170用於降低半導體基板110之背面114的光學反射，以確保主要的入射光進入光感測區118並被光感測區118所感測。
抗反射塗層170之組成可為高介電常數材料、介電材料、其他可行材料、或上述之組合。高介電常數材料可包含氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、氧化鋁、其他合適材料、或上述之組合。舉例來說，介電材料包含氮化矽、氮氧化矽、其他合適材料、或上述之組合。
緩衝層180作為抗反射塗層170與後續形成之上方層之間的緩衝。緩衝層180之組成可為介電材料或其他合適材料。舉例來說，緩衝層180之組成可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其他可行材料、或上述之組合。
在一些實施例中，接著如第1E圖所示，形成反射格190於緩衝層180上。反射格190可包含反射單元(reflective element)192。在一些實施例中，反射單元192對準光阻擋結構160。在一些實施例中，反射單元192正位於光阻擋結構160上。在一些其他實施例中，反射單元192並非正位於光阻擋結構160上。每一反射單元192用於避免入射光進入相鄰的光感測區118，因此可避免或減少光感測區118之間的串音問題。
在一些實施例中，反射格190之組成為反射材料如金屬材料。反射格190之組成可為鋁、銀、銅、鈦、鉑、鎢、鉭、氮化鉭、其他合適材料、或上述之組合。在一些實施例中，以合適製程形成反射格190於緩衝層180上。舉例來說，合適製
程包含物理氣相沉積、電鍍製程、化學氣相沉積、其他可行製程、或上述之組合。
在一些實施例中，之後形成介電層210於緩衝層180上以覆蓋反射格190。介電層210之組成可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其他合適材料。介電層210的形成方法可為化學氣相沉積或另一合適製程。介電層210具有多個凹陷212R、212G、與212B。
之後分別形成可見光濾光片(如彩色濾光片220R、220G、與220B)於凹陷212R、212G、與212B中。在一些實施例中，可見光濾光片可用以濾光並使可見光穿過。彩色濾光片220R、220G、與220B可濾光，以各自讓紅波長波段、綠波長波段、及藍波長波段的光通過。在一些實施例中，光阻擋結構160包含非可見光濾光片(如紅外線濾光片或紫外線濾光片)，其可用以阻擋穿過可見光濾光片的可見光。
在一些實施例中，接著分別形成透鏡230於彩色濾光片220R、220G、與220B上。透鏡230用於導向並聚焦入射光。透鏡230可包含微透鏡陣列。透鏡230之組成可為高透光率材料。舉例來說，高透光率材料可包含透明的聚合物材料如聚甲基丙烯酸甲酯、透明的陶瓷材料如玻璃、其他可行材料、或上述之組合。在一些實施例中，此步驟已大致形成影像感測裝置100。
如第1E圖所示，光阻擋結構160可吸收或反射穿過彩色濾光片220R並到達光阻擋結構160的入射光L。如此一來，光阻擋結構160可減少相鄰的光感測區118之間的光學串音。
在一些實施例中，由於隔離結構120直接接觸隔離結構S，隔離結構120與隔離結構S一起使光感測區118彼此完全分隔。如此一來，隔離結構120與隔離結構S可進一步減少光學串音。
在一些實施例中，影像感測裝置100中的隔離結構120自正面112延伸至半導體基板110中。在一些實施例中，隔離結構120圍繞光感測區118。
在一些實施例中，絕緣層124自正面112延伸至半導體基板110中。在一些實施例中，蝕刻停止層122位於絕緣層124與隔離結構S之間。在一些實施例中，光阻擋結構160自背面114延伸至半導體基板110中。
在一些實施例中，溝槽119中的隔離結構S其最小寬度W1m，小於隔離結構120的最小寬度W2m。在一些實施例中，溝槽119中的隔離結構S其寬度W1，自背面114朝其下的隔離結構120持續縮小。在一些實施例中，溝槽119中的隔離結構S其寬度W1朝著正面112的方向V1持續縮小。
在一些實施例中，隔離結構120的寬度W2自正面112朝其上的隔離結構S持續縮小。在一些實施例中，隔離結構120的寬度W2朝著背面114的方向V2持續縮小。
第3圖係一些實施例中，影像感測裝置300的剖視圖。在一些實施例中，第3圖所示的影像感測裝置300與第1E圖的影像感測裝置100類似，除了影像感測裝置300的蝕刻停止層122只覆蓋與溝槽116之下表面116a相鄰的部份內側壁116b。
在一些實施例中，影像感測裝置300的蝕刻停止層
122，並未覆蓋與正面112相鄰之內側壁116b。如此一來，可降低溝槽116的深寬比，並改善絕緣層124填入溝槽116之製程良率。
第4圖係一些實施例中，影像感測裝置400的剖視圖。在一些實施例中，第4圖所示的影像感測裝置400與第1E圖的影像感測裝置100類似，除了溝槽116其深度D1與影像感測裝置400之半導體基板110其厚度T1之間的比例，大於溝槽116其深度D1與影像感測裝置100之半導體基板110其厚度T1之間的比例。如此一來，可降低溝槽119的深寬比。
如此一來，可改善光阻擋結構160填入溝槽119的製程良率。溝槽116其深度D1，與影像感測裝置400的半導體基板110其厚度T1之間的比例可介於約0.3至約0.5之間。
第5圖係一些實施例中，影像感測裝置500的剖視圖。在一些實施例中，第5圖所示的影像感測裝置500與第1E圖的影像感測裝置100類似，除了隔離結構S延伸至影像感測裝置500的隔離結構120中。
在一些實施例中，溝槽119延伸至隔離結構120中。在一些實施例中，溝槽119中的隔離結構S部份地形成於隔離結構120中。在一些實施例中，溝槽119延伸至蝕刻停止層122。在一些實施例中，溝槽119不會穿過蝕刻停止層122。在一些實施例中，位於絕緣層124與隔離結構S之間的部份蝕刻停止層122，可將絕緣層124分為隔離結構S。
在一些實施例中，隔離結構S具有第一末端E1與第二末端E2。在一些實施例中，第一末端E1位於第二末端E2與隔
離結構120之間。在一些實施例中，第一末端E1部份地延伸至隔離結構120中。在一些實施例中，第一末端E1不會穿過蝕刻停止層122。
在一些實施例中，背面114與溝槽116的下表面116a之間具有距離D3。在一些實施例中，溝槽119的深度D2大於距離D3。在一些實施例中，深度D1與深度D2的總合大於半導體基板110的厚度T1。
第6圖係一些實施例中，影像感測裝置600的剖視圖。在一些實施例中，如第6圖所示的影像感測裝置600與第1E圖的影像感測裝置100類似，除了溝槽119中的隔離結構S其最小寬度W1m大於隔離結構120其最小寬度W2m。在一些實施例中，溝槽119中的隔離結構S其最大寬度W1x大於隔離結構120其最大寬度W2x。
第7圖係一些實施例中，影像感測裝置700的剖視圖。在一些實施例中，第7圖所示的影像感測裝置700與第6圖的影像感測裝置600類似，除了隔離結構120部份地延伸至隔離結構S中。在一些實施例中，蝕刻停止層122部份地延伸至隔離結構S(或絕緣層150)中。
在一些實施例中，背面114與溝槽116的下表面116a之間具有距離D3。在一些實施例中，溝槽119的深度D2大於距離D3。在一些實施例中，形成隔離結構S之前，溝槽119露出隔離結構120的末端表面120a與側壁120b。
在一些實施例中，末端表面120a面對背面114，而側壁120b與末端表面120a相鄰。在一些實施例中，絕緣層150
覆蓋隔離結構120的末端表面120a與側壁120b。
第8圖係一些實施例中，影像感測裝置800的剖視圖。在一些實施例中，第8圖所示的影像感測裝置800與第1E圖的影像感測裝置100類似，除了影像感測裝置800的光阻擋結構160包含光反射結構162與光吸收結構164。
在一些實施例中，光反射結構162與光吸收結構164依序形成於溝槽119中。在一些實施例中，光吸收結構164形成於光反射結構162上。在一些實施例中，光吸收結構164具有上表面164a。在一些實施例中，上表面164a與絕緣層150的上表面150a實質上共平面。在一些實施例中，光吸收結構164與光反射結構162由不同材料組成。
在一些實施例中，光反射結構162的折射率低於半導體基板110的折射率，因此光反射結構162可反射到達光反射結構162的部份入射光。光反射結構162包含介電材料，比如二氧化矽、氮化矽、或碳化矽。
在一些實施例中，光反射結構162的光反射率介於約60%至約100%之間。在一些實施例中，光反射結構162包含金屬材料或合金材料。光反射結構162包含鋁、鎢、銅、鈦、上述之合金、上述之組合、或另一合適的反射材料。
在一些實施例中，光吸收結構164的光吸收率介於約60%至約100%之間。在一些實施例中，光吸收結構164用於吸收到達光吸收結構164的入射光，以避免入射光穿過不同的光感測區118。
在一些實施例中，光吸收結構164包含黑矽材料、
能隙小於1.5eV的半導體材料(如鍺、銻化銦、或砷化銦)、或聚合物材料(不透明的聚合物材料)。在一些實施例中，光吸收結構164包含不可見光濾光片(如紅外線濾光片或紫外線濾光片)，其可用以阻擋可見光並讓不可見光穿透。
在一些實施例中，光吸收結構164所在的位置較靠近背面114而非正面112。在一些實施例中，光反射結構162位於光吸收結構164與隔離結構120之間。在一些實施例中，光吸收結構164的厚度T4小於光反射結構162的厚度T5。
在一些實施例中，第8圖所示的光反射結構162可反射穿過彩色濾光片220R並到達光反射結構162的入射光L1。光吸收結構164可吸收穿過彩色濾光片220R並到達光吸收結構164的入射光L2，以避免入射光L2反射至相鄰的光感測區118。如此一來，光反射結構162與光吸收結構164組成的光阻擋結構160可減少光學串音。
第9圖係一些實施例中，影像感測裝置900的剖視圖。在一些實施例中，第9圖所示的影像感測裝置900與第1E圖所示的影像感測裝置100類似，除了影像感測裝置900不含第1E圖之影像感測裝置100的絕緣層150。在一些實施例中，光阻擋結構160之組成為絕緣材料。
在一些實施例中，光阻擋結構160直接接觸隔離結構120。在一些實施例中，光阻擋結構160直接接觸蝕刻停止層122。
第10圖係一些實施例中，影像感測裝置的剖視圖。在一些實施例中，第10圖所示的影像感測裝置1000與第9
圖的影像感測裝置900類似，除了影像感測裝置1000不含第9圖之影像感測裝置900的蝕刻停止層122。在一些實施例中，光阻擋結構160直接接觸絕緣層124。
在一些實施例中，提供影像感測裝置與其形成方法。用以形成影像感測裝置的方法形成第一隔離結構與第二隔離結構於半導體基板中，以及半導體基板其相鄰的光感測區之間。半導體基板具有正面與背面。第一隔離結構與第二隔離結構各自由正面與背面延伸，並彼此相會於半導體基板中。第一隔離結構與第二隔離結構使光感測區彼此完全分隔。如此一來，第一隔離結構與第二隔離結構可阻擋到達第一隔離結構與第二隔離結構的入射光，以避免入射光穿透相鄰的光感測區。因此可減少光感測區之間的光學串音。第一隔離結構與第二隔離結構可使光感測區彼此電性隔離，以減少光感測區之間的電串音。
在一些實施例中，提供影像感測裝置的形成方法。方法包括形成第一溝槽於基板中。基板具有正面與背面，且第一溝槽自正面延伸至基板中。方法包括形成第一隔離結構於第一溝槽中。方法包括形成光感測區於基板中。第一隔離結構圍繞光感測區。方法包括形成第二溝槽於基板中。第二溝槽自背面延伸至基板中，並露出第一隔離結構。方法包括形成第二隔離結構於第二溝槽中。第二隔離結構包括光阻擋結構以吸收或反射入射光。
在一些實施例中，上述方法形成第一隔離結構之步驟包括：形成蝕刻停止層於第一溝槽的下表面上，其中第二
溝槽露出蝕刻停止層；以及形成第一絕緣層於第一溝槽中及蝕刻停止層上，其中蝕刻停止層、第一絕緣層、與基板由不同材料組成。
在一些實施例中，上述方法形成第二隔離結構之步驟包括：形成第二絕緣層於第二溝槽中；以及形成光阻擋結構於第二溝槽中及第二絕緣層上，其中第二絕緣層位於光阻擋結構與基板之間以分隔光阻擋結構與基板，且光阻擋結構圍繞光感測區。
在一些實施例中，上述方法的第二絕緣層直接接觸蝕刻停止層。
在一些實施例中，上述方法的蝕刻停止層覆蓋第一溝槽的下表面與內側壁，且覆蓋下表面的蝕刻停止層比覆蓋內側壁的蝕刻停止層厚。
在一些實施例中，上述方法之光阻擋結構包括光反射結構，其折射率低於基板的折射率。
在一些實施例中，上述方法之光阻擋結構包括光反射結構，且光反射結構之組成為金屬材料或合金材料。
在一些實施例中，上述方法之光阻擋結構包括光吸收結構，其光吸收率介於約60%至約100%之間。
在一些實施例中，提供影像感測裝置的形成方法。方法包括：形成第一溝槽於基板中。基板具有正面與背面。第一溝槽自正面延伸至基板中。第一溝槽的下表面與背面之間具有距離。方法包括形成第一隔離結構於第一溝槽中。方法包括形成光感測區於基板中。第一隔離結構圍繞光感測區。方法
包括形成第二溝槽於基板中。第二溝槽自背面延伸至基板中並露出第一隔離結構，且第二溝槽的深度大於距離。方法包括形成第二隔離結構於第二溝槽中。第二隔離結構包括光阻擋結構以吸收或反射入射光。
在一些實施例中，上述方法的第二溝槽更延伸至第一隔離結構中。
在一些實施例中，上述方法的第二溝槽中的第二隔離結構部份地形成於第一隔離結構中。
在一些實施例中，上述方法形成第一隔離結構的步驟包括：形成蝕刻停止層於第一溝槽的下表面上；以及形成第一絕緣層於第一溝槽中及蝕刻停止層上；其中蝕刻停止層、第一絕緣層、與基板由不同材料組成，第二溝槽延伸至蝕刻停止層中，且部份的蝕刻停止層位於第一絕緣層與第二隔離結構之間。
在一些實施例中，上述方法的第二溝槽露出第一隔離結構的表面與側壁，第一隔離結構的表面面對背面，且側壁與表面相鄰。
在一些實施例中，上述方法形成第二隔離結構之步驟包括：形成絕緣層於第二溝槽中，其中絕緣層覆蓋第一隔離結構的表面與側壁；以及形成光阻擋結構於第二溝槽中及絕緣層上，其中絕緣層位於光阻擋結構與基板之間，以分隔光阻擋結構與基板。
在一些實施例中，上述方法形成第二隔離結構的步驟包括：形成光反射結構於第二溝槽中，其中光反射結構的
光反射率介於約60%至約100%之間；以及形成光吸收結構於第二溝槽中及光反射結構上，其中光吸收結構的光吸收率介於約60%至約100%之間，且光反射結構與光吸收結構一起形成光阻擋結構。
在一些實施例中，提供影像感測裝置。影像感測裝置包括基板，其具有正面、背面、及光感測區。影像感測裝置包括第一隔離結構，其自正面延伸至基板中。第一隔離結構圍繞光感測區。影像感測裝置包括第二隔離結構，其自背面延伸至基板中。第二隔離結構直接接觸第一隔離結構。第二隔離結構圍繞光感測區。第二隔離結構包含光阻擋結構。
在一些實施例中，上述影像感測裝置的第一隔離結構包括：第一絕緣層，自正面延伸至基板中；以及蝕刻停止層，位於第一絕緣層與第二隔離結構之間，其中蝕刻停止層、第一絕緣層、與基板由不同材料組成。
在一些實施例中，上述影像感測裝置的光阻擋結構自背面延伸至基板中，且第二隔離結構更包括：第二絕緣層，位於光阻擋結構與基板之間，使光阻擋結構與基板電性絕緣，其中第二絕緣層直接接觸蝕刻停止層。
在一些實施例中，上述影像感測裝置的第二隔離結構具有第一末端部份與第二末端部份，第一末端部份位於第二末端部份與第一隔離結構之間，且第一末端部份部份地延伸至第一隔離結構中。
在一些實施例中，上述影像感測裝置的第一隔離結構部份地延伸至第二隔離結構中。
本發明已以數個實施例揭露如上，以利本技術領域中具有通常知識者理解本發明。本技術領域中具有通常知識者可採用本發明為基礎，設計或調整其他製程與結構，用以實施實施例的相同目的，及/或達到實施例的相同優點。本技術領域中具有通常知識者應理解上述等效置換並未偏離本發明之精神與範疇，並可在未偏離本發明之精神與範疇下進行這些不同的改變、置換、與調整。
L:入射光
S、120:隔離結構
V1、V2:方向
W1、W2:寬度
W1m、W2m:最小寬度
100:影像感測裝置
110:半導體基板
112:正面
114:背面
116、119:溝槽
118:光感測區
122:蝕刻停止層
124、150:絕緣層
130:內連線結構
140:承載基板
160:光阻擋結構
170:抗反射塗層
180:緩衝層
190:反射格
192:反射單元
210:介電層
212R、212G、212B:凹陷
220R、220G、220B:彩色濾光片
230:透鏡
Claims (9)
- 一種影像感測裝置的形成方法，包括：形成一第一溝槽於一基板中，其中該基板具有一正面與一背面，且該第一溝槽自該正面延伸至該基板中；形成一第一隔離結構於該第一溝槽中，其中形成該第一隔離結構的步驟包括：形成一蝕刻停止層於該第一溝槽的下表面上；以及形成一第一絕緣層於該第一溝槽中及該蝕刻停止層上，其中該蝕刻停止層、該第一絕緣層、與該基板由不同材料組成，且該蝕刻停止層與該第一絕緣層一起形成該第一隔離結構；形成一光感測區於該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區；形成一第二溝槽於該基板中，其中該第二溝槽自該背面延伸至該基板中，並露出該第一隔離結構的該蝕刻停止層；以及形成一第二隔離結構於該第二溝槽中，其中該第二隔離結構包括一光阻擋結構以吸收或反射入射光。
- 如請求項1之影像感測裝置的形成方法，其中形成該第二隔離結構之步驟包括：形成一第二絕緣層於該第二溝槽中；以及形成該光阻擋結構於該第二溝槽中及該第二絕緣層上，其中該第二絕緣層位於該光阻擋結構與該基板之間以分隔該光阻擋結構與該基板，且該光阻擋結構圍繞該光感測區。
- 一種影像感測裝置的形成方法，包括：形成一第一溝槽於基板中，其中該基板具有一正面與一背面，且該第一溝槽自該正面延伸至該基板中；形成一第一隔離結構於該第一溝槽中；形成一光感測區於該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區；形成一第二溝槽於該基板中，其中該第二溝槽自該背面延伸至該基板中並露出該第一隔離結構；以及形成一第二隔離結構於該第二溝槽中，其中該第二隔離結構包括一光阻擋結構以吸收或反射入射光，該第二隔離結構具有一末端部分於該第一隔離結構中，該末端部分具有一末端表面以及與該末端表面相鄰的一側壁，且該第一隔離結構覆蓋該末端表面與該側壁。
- 如請求項3之影像感測裝置的形成方法，其中形成該第一隔離結構的步驟包括：形成一蝕刻停止層於該第一溝槽的下表面上；以及形成一第一絕緣層於該第一溝槽中及該蝕刻停止層上；其中該蝕刻停止層、該第一絕緣層、與該基板由不同材料組成，該第二溝槽延伸至該蝕刻停止層中，且部份的該蝕刻停止層位於該第一絕緣層與該第二隔離結構之間。
- 一種影像感測裝置的形成方法，包括：形成一第一溝槽於一基板中，其中該第一溝槽自該基板的一正面延伸至該基板中； 形成一第一隔離結構於該第一溝槽中；形成一光感測區於該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區；形成一第二溝槽於該基板中，其中該第二溝槽自該基板的一背面延伸至該基板中並露出該第一隔離結構；以及形成一第二隔離結構於該第二溝槽中，其中該第一隔離結構部分地延伸至該第二隔離結構中。
- 如請求項5之影像感測裝置的形成方法，其中該第二溝槽露出該第一隔離結構的一表面與一側壁，該表面面對該基板的背面，且該側壁與該表面相鄰。
- 一種影像感測裝置，包括一基板，其具有一正面、一背面、及一光感測區；一第一隔離結構，其自該正面延伸至該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區，該第一隔離結構包括一第一絕緣層與一蝕刻停止層，該第一絕緣層自該正面延伸至該基板中，該蝕刻停止層位於該第一絕緣層與該基板之間，且該蝕刻停止層、該第一絕緣層、與該基板由不同材料組成；以及一第二隔離結構，其自該背面延伸至該基板中，其中該第二隔離結構直接接觸該蝕刻停止層，該第二隔離結構圍繞該光感測區，該第二隔離結構包含一光阻擋結構，該光阻擋結構自該背面延伸至該基板中，且該第二隔離結構更包括：一第二絕緣層，位於該光阻擋結構與該基板之間，並位於 該光阻擋結構與該蝕刻停止層之間，該蝕刻停止層直接接觸該第一絕緣層、該第二絕緣層、與該基板，該第二絕緣層部份地位於該第一隔離結構中，該第二絕緣層部份地位於該蝕刻停止層中，且該蝕刻停止層位於該第一絕緣層與該第二絕緣層之間。
- 一種影像感測裝置，包括：一基板，其具有一正面、一背面、與一光感測區；一第一隔離結構，自該正面延伸至該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區；以及一第二隔離結構，自該背面延伸至該基板與該第一隔離結構中，其中該第二隔離結構圍繞該光感測區，該第二隔離結構具有一第一末端部分於該第一隔離結構中，該第一末端部分具有一末端表面以及與該末端表面相鄰的一側壁，該第一隔離結構覆蓋該末端表面與該側壁，且該第二隔離結構包括一光阻擋結構。
- 一種影像感測裝置，包括：一基板，其具有一正面、一背面、與一光感測區；一第一隔離結構，自該正面延伸至該基板中，其中該第一隔離結構圍繞該光感測區；以及一第二隔離結構，自該背面延伸至該基板中，其中該第二隔離結構圍繞該光感測區，該第一隔離結構部分地埋置於該第二隔離結構中，該第二隔離結構包括一光阻擋結構，該第一隔離結構的一第一末端部分部分地埋置於該第二隔離結構的一第二末端部分中，且該第二末端部分比該第一 末端部分寬。
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