TWI793647B - 固態影像感測器 - Google Patents

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張育淇
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Abstract

提供一種固態影像感測器。固態影像感測器包含多個光電轉換元件。固態影像感測器也包含第一彩色濾光片層與第二彩色濾光片層，第一彩色濾光片層設置於光電轉換元件的上方，第二彩色濾光片層與第一彩色濾光片層相鄰，其分別具有多個第一彩色濾光片區段與第二彩色濾光片區段。此外，固態影像感測器包含第一金屬網格結構，第一金屬網格結構設置於第一彩色濾光片層與第二彩色濾光片層之間。固態影像感測器也包含第二金屬網格結構，第二金屬網格結構設置於第一彩色濾光片區段之間與第二彩色濾光片區段之間。第一金屬網格結構的底部具有第一網格寬度，第二金屬網格結構的底部具有小於第一網格寬度的第二網格寬度。

Description

固態影像感測器
本揭露實施例是有關於一種影像感測器，且特別是有關於一種包含金屬網格結構的固態影像感測器，金屬網格結構具有不同的網格高度。
固態影像感測器(例如，電荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)影像感測器、互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)影像感測器等)已經廣泛使用於各種影像拍攝設備，例如：數位靜止影像相機、數位攝影機和類似的設備。固態影像感測器中的光感測部分可形成在多個像素中的每個像素處，並且可以根據在光感測部分中所接收的光量產生訊號電荷。此外，可以傳送和放大在光感測部分中產生的訊號電荷，進而獲得影像訊號。
近年來，為了增加像素數量以提供高解析度影像，影像感測器特別是CMOS影像感測器的趨勢是減小像素尺寸。然而，當像素尺寸持續減小的同時，在影像感測器的設計和製造上仍存在各種挑戰。
舉例來說，直接輻射進入固態影像感測器中的傾斜入射光可以分為反射光和透射光。然而，此反射光和透射光進入在 相鄰像素處具有不同顏色的彩色濾光片區段時，將會使得反射光和透射光具有不同的能量。此反射光和透射光的不同能量會在具有相同顏色的相鄰像素處產生不同的訊號強度，此現象稱為通道分離(channel separation)。通道分離將導致影像偵測效果變差。
在本揭露的一些實施例中，固態影像感測器包含具有不同的網格寬度的金屬網格結構，其可改善通道分離，藉此改善來自固態影像感測器的光電轉換元件的影像訊號的品質。
根據本揭露的一些實施例，提供一種固態影像感測器。固態影像感測器包含多個光電轉換元件。固態影像感測器也包含一第一彩色濾光片層，第一彩色濾光片層設置於光電轉換元件的上方並具有多個第一彩色濾光片區段。固態影像感測器更包含一第二彩色濾光片層，第二彩色濾光片層設置於光電轉換元件的上方並與第一彩色濾光片層相鄰，且具有多個第二彩色濾光片區段。此外，固態影像感測器包含一第一金屬網格結構，第一金屬網格結構設置於第一彩色濾光片層與第二彩色濾光片層之間。固態影像感測器也包含一第二金屬網格結構，第二金屬網格結構設置於第一彩色濾光片區段之間與第二彩色濾光片區段之間。第一金屬網格結構的底部具有一第一網格寬度，第二金屬網格結構的底部具有一第二網格寬度，且第二網格寬度小於第一網格寬度。
在一些實施例中，第一彩色濾光片區段包含多個綠色濾光片區段，而第二彩色濾光片區段包含多個藍色/紅色濾光片區段。
在一些實施例中，介於綠色濾光片區段之間的第二金屬網格結構的底部具有一綠色網格寬度，介於藍色/紅色濾光片區段之間的第二金屬網格結構的底部具有一藍色/紅色網格寬度，藍色/紅色網格寬度與綠色網格寬度不同。
在一些實施例中，綠色網格寬度與藍色/紅色網格寬度的差值介於0~50nm。
在一些實施例中，固態影像感測器更包含一分隔網格結構，分隔網格結構設置於第一金屬網格結構及第二金屬網格結構之上。在固態影像感測器的剖面中，分隔網格結構被區分為多個分隔網格區段。
在一些實施例中，分隔網格結構具有一分隔網格寬度，分隔網格寬度大於或等於第一網格寬度。
在一些實施例中，在固態影像感測器的邊緣區域中，第二金屬網格結構相對於對應的分隔網格區段的中心線具有一偏移。
在一些實施例中，偏移是可變的。
在一些實施例中，在固態影像感測器的邊緣區域中，介於綠色濾光片區段之間的第二金屬網格結構相對於每個分隔網格區段的中心線具有一第一偏移，而介於藍色/紅色濾光片區段之間的第二金屬網格結構相對於每個分隔網格區段的中心線具有一第二偏移，且第一偏移與第二偏移不同。
在一些實施例中，第一偏移與第二偏移的差值介於0~50nm。
在一些實施例中，在水平方向中，第二金屬網格結 構朝向遠離入射光的一側偏移。
在一些實施例中，第一彩色濾光片層或第二彩色濾光片層覆蓋第二金屬網格結構的一部分。
在一些實施例中，光電轉換元件排列以對應於多個相位檢測自動對焦像素、多個圍繞相位檢測自動對焦像素的第一正規像素及多個圍繞第一正規像素的第二正規像素。
在一些實施例中，第一金屬網格結構對應設置於相位檢測自動對焦像素與第一正規像素之間的區域，而第二金屬網格結構對應設置於第一正規像素與第二正規像素之間的區域。
在一些實施例中，第一金屬網格結構具有一第一網格高度，第二金屬網格結構具有一第二網格高度，且第二網格高度低於第一網格高度。
在一些實施例中，在固態影像感測器的剖面圖中，第一金屬網格結構與第二金屬網格結構形成為梯形、三角形或矩形。
在一些實施例中，固態影像感測器更包含多個聚光結構，聚光結構設置於第一彩色濾光片層與第二彩色濾光片層之上。
在一些實施例中，聚光結構的厚度不同。
在一些實施例中，第二網格寬度與第一網格寬度的比值介於0.25~0.9。
10,12,14,16,18,20,22:固態影像感測器
101:半導體基板
101F:前側表面
101B:背側表面
103:光電轉換元件
105:佈線層
107:高介電常數膜
109:緩衝層
111,111’,111”:第一金屬網格
113,113’,113”,,113B,113B’,113G,113G’,113R:第二金屬網格結構
115B:藍色濾光片層
115BS:藍色濾光片區段
115G:綠色濾光片層
115GS:綠色濾光片區段
115R:紅色濾光片層
115RS:紅色濾光片區段
117:透明層
119:聚光結構
119-1:第一聚光結構
119-2:第二聚光結構
121:分隔網格結構
121S:分隔網格區段
121W:分隔網格寬度
D:水平方向
dB,dB’,dG,dG’,dR:偏移
L:入射光
MH1:第一網格高度
MHR,MHG:第二網格高度
ML1:第一厚度
ML2:第二厚度
MW1:第一網格寬度
MW2:第二網格寬度
MWB:藍色網格寬度
MWG:綠色網格寬度
MWR:紅色網格寬度
P1:第一正規像素
P2:第二正規像素
PDAF:相位檢測自動對焦像素
A-A’:剖面線
B-B’:剖面線
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技 術特徵。
第1圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器的上視圖。
第2圖是顯示沿著第1圖中的剖面線A-A’所切之固態影像感測器的剖面圖。
第3圖是顯示沿著第1圖中的剖面線B-B’所切之固態影像感測器的剖面圖。
第4圖是對應於第2圖的固態影像感測器的另一剖面圖。
第5圖是對應於第3圖的固態影像感測器的另一剖面圖。
第6圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
第7圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
第8圖是對應於第7圖的固態影像感測器的另一剖面圖。
第9圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
第10圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
第11圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
第12圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器的剖面圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部 件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在...下方」、「下方」、「較低的」、「在...上方」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
在說明書中，「約」、「大約」、「大抵」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「大抵」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大抵」之含義。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定 所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
依照光線入射在光接收單元上的方向分類，固態影像感測器大致可分為兩種類型，一種是前照式(front-side illuminated,FSI)影像感測器，其接收入射在半導體基板的正面上的光，在半導體基板的正面上形成有讀取電路的佈線層。另一種是背照式(back-side illuminated,BSI)影像感測器，其接收入射在半導體基板的背面上的光，在半導體基板的背面上沒有形成佈線層。為了彩色影像的成像，在FSI和BSI影像感測器中提供彩色濾光片層。
第1圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器10的上視圖。第2圖是顯示沿著第1圖中的剖面線A-A’所切之固態影像感測器10的剖面圖。第3圖是顯示沿著第1圖中的剖面線B-B’所切之固態影像感測器10的剖面圖。應注意的是，為了簡潔起見，第1圖至第3圖中可能省略影像感測器10的部分部件。
在一些實施例中，固態影像感測器10可為互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器或電荷耦合元件(CCD)影像感測器，但本揭露實施例並非以此為限。如第2圖與第3圖所示，固態影像感測器10包含半導體基板101，其例如可為晶圓或晶片，但本揭露實施例並非以此為限。半導體基板101具有前側表面101F以及與前側表面101F為相反側的背側表面101B。多個光電轉換元件103(例如，光電二極體)可形成在半導體基板101中。
在一些實施例中，半導體基板101中的光電轉換元件103經由隔離結構(未繪示)彼此隔離，隔離結構例如為淺溝槽隔離(shallow trench isolation,STI)區或深溝槽隔離(deep trench isolation,DTI)區。可使用蝕刻製程在半導體基板101中形成溝槽，並用絕緣或介電材料填充溝槽而形成隔離結構。
在一些實施例中，光電轉換元件103形成在半導體基板101的背側表面101B之上，佈線層105則形成在半導體基板101的前側表面101F之上，但本揭露實施例並非以此為限。佈線層105可為包含多條導線和導通孔(vias)埋置在多個介電層中的內連線結構，並且佈線層105可進一步包含固態影像感測器10需要的各種電路。入射光可照射到背側表面101B的那一側並且被光電轉換元件103所接收。
第2圖與第3圖所示的固態影像感測器10可稱為背照式(BSI)影像感測器，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他實施例中，固態影像感測器可為前照式(FSI)影像感測器。對於FSI影像感測器而言，第2圖與第3圖所示的半導體基板101和佈線層105可被上下翻轉。在FSI影像感測器中，入射光照射到前側表面101F的那一側，穿過佈線層105，接著被形成在半導體基板101的背側表面101B之上的光電轉換元件103所接收。
如第2圖與第3圖所示，在一些實施例中，固態影像感測器10也可包含形成在半導體基板101的背側表面101B之上並覆蓋光電轉換元件103的高介電常數(high-κ)膜107。高介電常數膜107的材料可包含氧化鉿(HfO2)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化鉿鋯(HfZrO)、五氧化二鉭(Ta2O5)或其他合適的高介電常數(high-κ)材料，但本揭露實施例並非以此為限。高介電常數膜107可由沉積製程所形成。沉積製程例如是化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)、電漿增強化學氣相沉積 (plasma enhanced CVD,PECVD)、原子層沉積(atomic layer deposition,ALD)或其他沉積技術。高介電常數膜107可具有高折射率和光吸收能力。
如第2圖與第3圖所示，在一些實施例中，固態影像感測器10可進一步包含形成在高介電常數膜107之上的緩衝層109。緩衝層109的材料可包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其他合適的絕緣材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。緩衝層109可由沉積製程所形成。沉積製程例如為旋轉塗佈、化學氣相沉積、可流動化學氣相沉積(flowable CVD,FCVD)、電漿增強化學氣相沉積、物理氣相沉積(physical vapor deposition,PVD)或其他沉積技術。
參照第1圖至第3圖，固態影像感測器10包含綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B及紅色濾光片層115R，綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B及紅色濾光片層115R設置於光電轉換元件103的上方。更詳細而言，綠色濾光片層115G具有多個綠色濾光片區段115GS，藍色濾光片層115B具有多個藍色濾光片區段115BS，而紅色濾光片層115R具有多個紅色濾光片區段115RS。
在一些實施例中，藍色濾光片層115B如第1圖與第2圖所示設置於與綠色濾光片層115G相鄰，而紅色濾光片層115R如第1圖與第3圖所示設置於與綠色濾光片層115G相鄰，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，固態影像感測器10也可包含白色濾光片層或黃色濾光片層。
參照第1圖至第3圖，固態影像感測器10包含第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113。更詳細而言，第一金屬網 格結構111如第1圖與第2圖所示設置於綠色濾光片層115G與藍色濾光片層115B之間，且如1圖與第3圖所示設置於綠色濾光片層115G與紅色濾光片層115R之間；第二金屬網格結構113如第1圖至第3圖所示設置於綠色濾光片區段115GS之間、藍色濾光片區段115BS之間與紅色濾光片區段115RS之間，但本揭露實施例並非以此為限。
如第2圖與第3圖所示，在固態影像感測器10的剖面圖中，第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113形成為梯形，但本揭露實施例並非以此為限。在本揭露的實施例中，第一金屬網格結構111的底部具有一第一網格寬度MW1，第二金屬網格結構113的底部具有一第二網格寬度MW2，且第二網格寬度MW2小於第一網格寬度MW1。在一些實施例中，第二網格寬度MW2與第一網格寬度MW1的比值可介於約0.25至約0.9(即，MW2/MW1=0.25至0.9)，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113的材料可包含鎢(W)、鋁(Al)、金屬氮化物(例如，氮化鈦(TiN))、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113可透過在緩衝層109上沉積金屬層，接著使用光微影和蝕刻製程對此金屬層進行圖案化以形成第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，介於綠色濾光片區段115GS之間的第二金屬網格結構113可如第1圖至第3圖所示稱為第二金屬網格結構113G，介於藍色濾光片區段115BS之間的第二金屬網格結構 113可如第1圖與第2圖所示稱為第二金屬網格結構113B，而介於紅色濾光片區段115RS之間的第二金屬網格結構113可如第1圖與第3圖所示稱為第二金屬網格結構113R。此外，介於綠色濾光片區段115GS之間的第二金屬網格結構113G的底部具有綠色網格寬度MWG，介於藍色濾光片區段115BS之間的第二金屬網格結構113B的底部具有藍色網格寬度MWB，而介於紅色濾光片區段115RS之間的第二金屬網格結構113R的底部具有紅色網格寬度MWR。
在一些實施例中，第二網格寬度MW2是可變的(variable)。舉例來說，如第1圖與第2圖所示，藍色網格寬度MWB可與綠色網格寬度MWG不同，如第1圖與第3圖所示，紅色網格寬度MWR可與綠色網格寬度MWG不同，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，綠色網格寬度MWG與藍色網格寬度MWB的差值或者綠色網格寬度MWG與紅色網格寬度MWR的差值可介於約0~50nm(即，MWB-MWG=0±50nm或者MWR-MWG=0±50)，但本揭露實施例並非以此為限。
如第2圖與第3圖所示，固態影像感測器10可包含分隔網格結構121，分隔網格結構121設置於第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113之上。如第2圖與第3圖所示，在固態影像感測器10的剖面中，分隔網格結構121被區分為多個分隔網格區段121S。
在一些實施例中，分隔網格結構121的材料可包含透明介電材料，其具有約1.0至約1.99的低折射率。此外，在本揭露的實施例中，分隔網格結構121的折射率低於綠色濾光片層115G的折射率、藍色濾光片層115B的折射率及紅色濾光片層115R的折射 率。
如第2圖所示，分隔網格結構121(分隔網格區段121S)具有一分隔網格寬度121W。在一些實施例中，分隔網格寬度121W可大於或等於第一金屬網格結構111的底部的第一網格寬度MW1。亦即，分隔網格結構121可覆蓋第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113，但本揭露實施例並非以此為限。
在相同顏色的不同像素(即，不同的彩色濾光片區段)處的靈敏度的測量結果中，在根據本揭露實施例的固態影像感測器10中，Gr像素(例如，對應於第3圖的綠色濾光片區段115GS)的靈敏度差約為12.4%(標準化靈敏度)，Gb像素(例如，對應於第2圖的綠色濾光片區段115GS)的靈敏度差約為9.9%。然而，在沒有具有不同網格寬度的金屬網格結構的傳統固態影像感測器中，Gr像素的靈敏度差為約為16.1%(標準化靈敏度)，且Gb像素的靈敏度差為約為13%。前述結果證明，根據本揭露實施例的固態影像感測器10可以使相同顏色在不同像素處的靈敏度更加一致。因此，可改善通道分離的問題，從而改善來自固態影像感測器的光電轉換元件的影像訊號的品質。
如第2圖與第3圖所示，在一些實施例中，固態影像感測器10可包含透明層117，透明層117設置於彩色濾光片層(例如，綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B或紅色濾光片層115R)及分隔網格結構121之上。在一些實施例中，透明層117的材料可包含玻璃、環氧樹脂、矽氧樹脂、聚氨酯、其他適當之材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
如第2圖與第3圖所示，在一些實施例中，固態影像 感測器10可包含多個聚光結構119，聚光結構119設置於彩色濾光片層(例如，綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B或紅色濾光片層115R)之上，用以會聚入射光。尤其，聚光結構119可設置於透明層117之上，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，聚光結構119的材料可與透明層117的材料相同或類似，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，聚光結構119可為微透鏡(micro-lens)結構，例如，半凸透鏡或凸透鏡，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，聚光結構119可為微角錐(micro-pyramid)結構(例如，圓錐、四角錐等)或微梯形(micro-trapezoidal)結構(例如，平頂圓錐、平頂四角錐等)。或者，聚光結構119可為一折射率漸變(gradient-index)結構。
在第2圖與第3圖所示的實施例中，每個聚光結構119對應於綠色濾光片區段115GS中的一個、藍色濾光片區段115BS中的一個或紅色濾光片區段115RS中的一個，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，每個聚光結構119可對應於綠色濾光片區段115GS中的至少兩個、藍色濾光片區段115BS中的至少兩個或紅色濾光片區段115RS中的至少兩個。
第4圖是對應於第2圖的固態影像感測器10的另一剖面圖。第5圖是對應於第3圖的固態影像感測器10的另一剖面圖。舉例來說，第2圖與第3圖是對應於固態影像感測器10的中心區域的剖面圖，而第4圖與第5圖是對應於固態影像感測器10的邊緣(或周邊)區域(其在中心區域的外部)的剖面圖。
參照第4圖與第5圖，在固態影像感測器10的邊緣區 域中，第二金屬網格結構113相對於對應的分隔網格區段121S的中心線具有一偏移。舉例來說，介於綠色濾光片區段115GS之間的第二金屬網格結構113(即，第二金屬網格結構113G)如第4圖與第5圖所示相對於對應的分隔網格區段121S的中心線具有一偏移dG，介於藍色濾光片區段115BS之間的第二金屬網格結構113(即，第二金屬網格結構113B)如第4圖所示相對於對應的分隔網格區段121S的中心線具有一偏移dB，而介於紅色濾光片區段115RS之間的第二金屬網格結構113(即，第二金屬網格結構113R)如第5圖所示相對於對應的分隔網格區段121S的中心線具有一偏移dR。
在一些實施例中，第二金屬網格結構113相對於對應的分隔網格區段121S的中心線的偏移是可變的。亦即，在第4圖與第5圖中所示的偏移dG、偏移dB及偏移dR可相同，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，偏移dG與偏移dB的差值或者偏移dG與偏移dR的差值可介於約0~50nm(即dG-dB=0±50nm或者dG-dR=0±50nm)，但本揭露實施例並非以此為限。
此外，在一些實施例中，在水平方向中，第二金屬網格結構113朝向遠離入射光L的一側偏移。舉例來說，如第4圖與第5圖所示，水平方向D可為平行於綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B及紅色濾光片層115R的頂表面的方向，入射光L來自於左側，而第二金屬網格結構113(例如，第二金屬網格結構113G、第二金屬網格結構113B、第二金屬網格結構113R)朝向右側偏移，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第4圖與第5圖所示，聚光結構119在固態影像感測器10的邊緣區域中相對於彩色濾光片層(例 如，綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B、紅色濾光片層115R)也具有一偏移，但本揭露實施例並非以此為限。
在前述的實施例中，分隔網格結構121完全地覆蓋第二金屬網格結構113。亦即，第二金屬網格結構113可設置於分隔網格結構121的內部，但本揭露實施例並非以此為限。
第6圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器12的剖面圖。第6圖所示的固態影像感測器12具有與第4圖所示的固態影像感測器10類似的結構。此外，第6圖是對應於固態影像感測器12的邊緣區域的剖面圖。
參照第6圖，與第4圖所示的固態影像感測器10的不同之處在於，第6圖所示的固態影像感測器12的彩色濾光片層可覆蓋第二金屬網格結構113的一部分。更詳細而言，如第6圖所示，藍色濾光片層115B(藍色濾光片區段115BS)可覆蓋第二金屬網格結構113B’的一部分，而綠色濾光片層115G(綠色濾光片區段115GS)可覆蓋第二金屬網格結構113G’的一部分。亦即，相較於第4圖所示的固態影像感測器10，偏移dB’可大於偏移dB且偏移dG’可大於偏移dG，使得第二金屬網格結構113的一部分可超出對應地分隔網格結構121，但本揭露實施例並非以此為限。
第7圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器14的剖面圖。第8圖是對應於第7圖的固態影像感測器14的另一剖面圖。舉例來說，第7圖是對應於固態影像感測器14的中心區域的剖面圖，而第8圖是對應於固態影像感測器14的邊緣(或周邊)區域(其在中心區域的外部)的剖面圖。
參照第7圖與第8圖，光電轉換元件103可排列以對 應於多個相位檢測自動對焦像素(phase detection auto focus pixels)PDAF、多個圍繞相位檢測自動對焦像素PDAF的第一正規像素P1及多個圍繞第一正規像素P1的第二正規像素P2。
在本實施例中，在對應於相位檢測自動對焦像素PDAF的區域中，每個彩色濾光片區段(例如，綠色濾光片區段115GS)可對應於至少兩個光電轉換元件103；在對應於第一正規像素P1或第二正規像素P2的區域中，每個彩色濾光片區段(例如，綠色濾光片區段115GS)可對應於一個光電轉換元件103，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第7圖與第8圖所示，第一金屬網格結構111可對應設置於相位檢測自動對焦像素PDAF與第一正規像素P1之間的區域，而第二金屬網格結構113可對應設置於第一正規像素P1與第二正規像素P2之間的區域，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，在本實施例中，第一金屬網格結構111的底部具有一第一網格寬度MW1，第二金屬網格結構113的底部具有一第二網格寬度MW2，且第二網格寬度MW2小於第一網格寬度MW1。在一些實施例中，第二網格寬度MW2與第一網格寬度MW1的比值可介於約0.25至約0.9(即，MW2/MW1=0.25至0.9)，但本揭露實施例並非以此為限。此外，在固態影像感測器14的邊緣區域中，第二金屬網格結構113相對於對應的分隔網格區段121S的中心線具有一偏移(例如，偏移dG)。
第9圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器16的剖面圖。參照第9圖，固態影像感測器16可具有與第3圖所示 的固態影像感測器10類似的結構。與第3圖所示的固態影像感測器10的不同之處在於，在第9圖所示的固態影像感測器16中，第一金屬網格結構111可具有一第一網格高度MH1，而第二金屬網格結構113可具有一第二網格高度MHR(或MHG)。在本實施例中，第二網格高度MHR(或MHG)可低於第一網格高度MH1(即，MHR<MH1或者MHG<MH1)。
此外，在一些實施例中，第二金屬網格結構113的第二網格高度是可變的。舉例來說，如第9圖所示，第二網格高度MHR可高於第二網格高度MHG，但本揭露實施例並非以此為限。
在前述的實施例中，第一金屬網格結構111與第二金屬網格結構113被繪示為在固態影像感測器的剖面圖中形成為梯形，但本揭露實施例並非以此為限。
第10圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器18的剖面圖。第11圖是顯示根據本揭露另一實施例之固態影像感測器20的剖面圖。參照第10圖，在固態影像感測器18的剖面圖中，第一金屬網格結構111’與第二金屬網格結構113’形成為三角形，但本揭露實施例並非以此為限。參照第11圖，在固態影像感測器20的剖面圖中，第一金屬網格結構111”與第二金屬網格結構113”形成為矩形，但本揭露實施例並非以此為限。
第12圖是顯示根據本揭露一實施例之固態影像感測器22的剖面圖。參照第12圖，固態影像感測器22可具有與第3圖所示的固態影像感測器10類似的結構。與第3圖所示的固態影像感測器10的不同之處在於，固態影像感測器22的聚光結構(119-1、119-2)的厚度可不同。更詳細而言，如第12圖所示，固態影像感測 器22可包含多個設置於第一聚光結構119-1與多個第二聚光結構119-2，第一聚光結構119-1與第二聚光結構119-2設置於彩色濾光片層(例如，綠色濾光片層115G、藍色濾光片層115B或紅色濾光片層115R)之上。在本實施例中，第一聚光結構119-1可具有一第一厚度ML1，第二聚光結構119-2可具有一第二厚度ML2，且第一厚度ML1可大於第二厚度ML2，但本揭露實施例並非以此為限。
綜上所述，相較於具有固定的金屬網格寬度的傳統網格結構，本揭露實施例的固態影像感測器包含具有不同寬度的第一金屬網格結構及第二金屬網格結構，其可改善通道分離，藉此改善來自固態影像感測器的光電轉換元件的影像訊號的品質。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露 的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
10:固態影像感測器
101:半導體基板
101F:前側表面
101B:背側表面
103:光電轉換元件
105:佈線層
107:高介電常數膜
109:緩衝層
111:第一金屬網格
113,113B,113G:第二金屬網格結構
115B:藍色濾光片層
115BS:藍色濾光片區段
115G:綠色濾光片層
115GS:綠色濾光片區段
117:透明層
119:聚光結構
121:分隔網格結構
121S:分隔網格區段
121W:分隔網格寬度
MW1:第一網格寬度
MW2:第二網格寬度
MWB:藍色網格寬度
MWG:綠色網格寬度

Claims (10)

  1. 一種固態影像感測器，包括：複數個光電轉換元件；一第一彩色濾光片層，設置於該些光電轉換元件的上方並具有複數個第一彩色濾光片區段；一第二彩色濾光片層，設置於該些光電轉換元件的上方並與該第一彩色濾光片層相鄰，且具有複數個第二彩色濾光片區段；一第一金屬網格結構，設置於該第一彩色濾光片層與該第二彩色濾光片層之間；以及一第二金屬網格結構，設置於該些第一彩色濾光片區段之間與該些第二彩色濾光片區段之間，其中該第一金屬網格結構的底部具有一第一網格寬度，該第二金屬網格結構的底部具有一第二網格寬度，且該第二網格寬度小於該第一網格寬度。
  2. 如請求項1之固態影像感測器，其中該些第一彩色濾光片區段包括複數個綠色濾光片區段，而該些第二彩色濾光片區段包括複數個藍色/紅色濾光片區段，介於該些綠色濾光片區段之間的該第二金屬網格結構的底部具有一綠色網格寬度，介於該些藍色/紅色濾光片區段之間的該第二金屬網格結構的底部具有一藍色/紅色網格寬度，該藍色/紅色網格寬度與該綠色網格寬度不同，且該綠色網格寬度與該藍色/紅色網格寬度的差值介於0~50nm。
  3. 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一分隔網格結構，設置於該第一金屬網格結構及該第二金屬網格結構之上， 其中在該固態影像感測器的一剖面中，該分隔網格結構被區分為複數個分隔網格區段，該分隔網格結構具有一分隔網格寬度，該分隔網格寬度大於或等於該第一網格寬度。
  4. 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一分隔網格結構，設置於該第一金屬網格結構及該第二金屬網格結構之上，其中在該固態影像感測器的一剖面中，該分隔網格結構被區分為複數個分隔網格區段，在該固態影像感測器的一邊緣區域中，該第二金屬網格結構相對於每該分隔網格區段的中心線具有一偏移，該些第一彩色濾光片區段包括複數個綠色濾光片區段，而該些第二彩色濾光片區段包括複數個藍色/紅色濾光片區段。
  5. 如請求項4之固態影像感測器，其中在該固態影像感測器的該邊緣區域中，介於該些綠色濾光片區段之間的該第二金屬網格結構相對於每該分隔網格區段的中心線具有一第一偏移，而介於該些藍色/紅色濾光片區段之間的該第二金屬網格結構相對於每該分隔網格區段的中心線具有一第二偏移，該第一偏移與該第二偏移不同，且該第一偏移與該第二偏移的差值介於0~50nm。
  6. 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一分隔網格結構，設置於該第一金屬網格結構及該第二金屬網格結構之上，其中在該固態影像感測器的一剖面中，該分隔網格結構被區分為複數個分隔網格區段，在該固態影像感測器的一邊緣區域中，該第二金屬網格結構相對於每該分隔網格區段的中心線具有一偏移，且在一水平方向中，該第二金屬網格結構朝向遠離入射光的一側偏 移。
  7. 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一分隔網格結構，設置於該第一金屬網格結構及該第二金屬網格結構之上，其中在該固態影像感測器的一剖面中，該分隔網格結構被區分為複數個分隔網格區段，在該固態影像感測器的一邊緣區域中，該第二金屬網格結構相對於每該分隔網格區段的中心線具有一偏移，且該第一彩色濾光片層或該第二彩色濾光片層覆蓋該第二金屬網格結構的一部分。
  8. 如請求項1之固態影像感測器，其中該些光電轉換元件排列以對應於複數個相位檢測自動對焦像素、複數個圍繞該些相位檢測自動對焦像素的第一正規像素及複數個圍繞該些第一正規像素的第二正規像素，該第一金屬網格結構對應設置於該些相位檢測自動對焦像素與該些第一正規像素之間的區域，而該第二金屬網格結構對應設置於該些第一正規像素與該些第二正規像素之間的區域。
  9. 如請求項1之固態影像感測器，其中該第一金屬網格結構具有一第一網格高度，該第二金屬網格結構具有一第二網格高度，該第二網格高度低於該第一網格高度，在該固態影像感測器的一剖面圖中，該第一金屬網格結構與該第二金屬網格結構形成為梯形、三角形或矩形，且該第二網格寬度與該第一網格寬度的比值介於0.25~0.9。
  10. 如請求項1之固態影像感測器，更包括：複數個聚光結構，設置於該第一彩色濾光片層與該第二彩色濾 光片層之上，其中該些聚光結構的厚度不同。
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