TWI809355B - 像素陣列與其製造方法 - Google Patents

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TWI809355B TW110105856A TW110105856A TWI809355B TW I809355 B TWI809355 B TW I809355B TW 110105856 A TW110105856 A TW 110105856A TW 110105856 A TW110105856 A TW 110105856A TW I809355 B TWI809355 B TW I809355B
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吳鎮吉
鍾震桂
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Abstract

一種影像感測器可包含次波長、疏水性、及/或抗反射的聚二甲基矽氧烷(PDMS)層。可製造聚二甲基矽氧烷層以包含具有複數個奈米結構(例如，凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列)之表面。可透過多孔陽極氧化鋁(AAO)模板之使用來形成奈米結構，此多孔陽極氧化鋁模板使用複數個奈米孔來形成凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列。這些奈米結構均具有小於要由影像感測器收集的入射光之波長之各別寬度，以增加影像感測器能夠收集之入射光之入射角來增加光吸收。藉此可提高影像感測器之量子效率且可提高影像感測器之靈敏度。

Description

像素陣列與其製造方法
本揭露實施方式是關於一種像素陣列與其製造方法。
互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)應用已擴展到不僅以成像為目的，且為各種感測應用。互補式金屬氧化物半導體影像感測器應用之擴展已產生了互補式金屬氧化物半導體影像感測器性能改良，例如改良的感測器靈敏度、框速率、動態範圍、及/或類似者。在大多數的這些性能改良中，互補式金屬氧化物半導體影像感測器具有遠超越人眼的能力，並可偵測到人眼無法偵測的物體。智慧型手機攝影機之互補式金屬氧化物半導體影像感測器可嵌設於相位偵測自動對焦像素，以提供攝影機自動對焦功能。一些互補式金屬氧化物半導體影像感測器包含可從場景提取特殊資訊之晶片上偏振濾光器與多頻帶光譜濾光器。
本揭露提供一種像素陣列，包含像素感測器以及聚二甲基矽氧烷(PDMS)層。聚二甲基矽氧烷層位於像素感測器上方。聚二甲基矽氧烷層之表面包含複數個結構，這些結構均具有小於要由此像素感測器感測之入射光之波長之各別寬度。
本揭露提供一種製造方法，包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器的像素陣列上方與使用陽極氧化鋁(AAO)模板來形成複數個結構於聚二甲基矽氧烷層中。這些結構包含複數個凸形結構或複數個凹形結構中之至少一者。
本揭露提供一種像素陣列，包含像素感測器以及聚二甲基矽氧烷抗反射塗層。聚二甲基矽氧烷抗反射塗層位於像素感測器上方且包含具有平坦表面之第一部分以及具有非平坦表面之第二部分，非平坦表面包含複數個結構，這些結構均具有小於要由此像素感測器感測之入射光之波長之寬度。
100:環境
102:工具
104:工具
106:工具
108:工具
110:工具
112:工具
114:晶圓/晶粒輸送工具
200:實施方式
210:參考數字
212:模板
214:模板模具
216:參考數字
218:影像感測器
220:底座
222:聚二甲基矽氧烷層
224:參考數字
226:參考數字
228:結構
300:像素陣列
302:像素區
400:例子
402:像素感測器
404:彩色濾光層
406:平坦化層
408:微透鏡層
410:聚二甲基矽氧烷層
412:上表面
500:例子
502:像素感測器
504:彩色濾光層
506:平坦化層
508:微透鏡層
510:聚二甲基矽氧烷層
512:上表面
514:結構
600:例子
602:像素感測器
604:彩色濾光層
606:平坦化層
608:微透鏡層
610:聚二甲基矽氧烷層
612:上表面
614:結構
700:例子
702:像素感測器
704:彩色濾光層
706:平坦化層
708:微透鏡層
710:聚二甲基矽氧烷層
712:上表面
714:平坦化層
800:例子
802:像素感測器
804:彩色濾光層
806:平坦化層
808:微透鏡層
810:聚二甲基矽氧烷層
812:上表面
814:平坦化層
816:結構
900:例子
902:像素感測器
904:彩色濾光層
906:平坦化層
908:微透鏡層
910:聚二甲基矽氧烷層
912:上表面
914:平坦化層
916:結構
1000:例子
1002:像素感測器
1004:彩色濾光層
1006:平坦化層
1008:微透鏡層
1010:聚二甲基矽氧烷層
1012:上表面
1014:平坦化層
1100:例子
1102:像素感測器
1104:彩色濾光層
1106:平坦化層
1108:微透鏡層
1110:聚二甲基矽氧烷層
1112:上表面
1114:平坦化層
1116:結構
1200:例子
1202:像素感測器
1204:彩色濾光層
1206:平坦化層
1208:微透鏡層
1210:聚二甲基矽氧烷層
1212:上表面
1214:平坦化層
1216:結構
1300:例子
1302:像素感測器
1304:彩色濾光層
1306:平坦化層
1308:微透鏡層
1310:聚二甲基矽氧烷層
1312:上表面
1316:部分
1316a:部分
1316b:部分
1316c:部分
1318:群組
1318a:群組
1318b:群組
1318c:群組
1400:例子
1402:像素感測器
1404:彩色濾光層
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1410:聚二甲基矽氧烷層
1412:上表面
1414:平坦化層
1416a:部分
1416b:部分
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1418:群組
1418a:群組
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1502:像素感測器
1504:彩色濾光層
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1510:聚二甲基矽氧烷層
1512:上表面
1514:平坦化層
1516a:部分
1516b:部分
1516c:部分
1518:群組
1518a:群組
1518b:群組
1518c:群組
1600:裝置
1610:匯流排
1620:處理器
1630:記憶體
1640:儲存組件
1650:輸入組件
1660:輸出組件
1670:通訊組件
1700:製程
1710:方塊
1720:方塊
m:間距
n:寬度
x:間距
y:寬度
下列詳細的描述配合附圖閱讀可使本揭露的各方面獲得最佳的理解。需注意的是，依據業界的標準實務，許多特徵並未按比例繪示。事實上，可任意增加或減少各特徵之尺寸以使討論清楚。
圖1係可實施在此描述之系統及/或方法的例示環境圖。
圖2A至圖2C係在此描述之一或多個例示實施方式圖。
圖3至圖15係在此所描述之像素陣列的例示配置圖。
圖16係圖1之一或多個裝置之例示組件圖。
圖17係有關形成像素陣列之例示製程的流程圖。
以下揭露提供許多不同實施方式或例子，以實施所提供之標的之不同特徵。以下描述部件及排列的特定例子以簡化本揭露。這些當然僅作為例子而非作為限制。舉例而言，在描述中，形成第一特徵於第二特徵之上的製程可包含第一特徵與第二特徵以直接接觸形成的實施方式，亦可包含額外特徵形成於第一特徵與第二特徵之間，而使得第一特徵和第二特徵可非直接接觸。除此之外，本揭露可多個例子中重複參考符號及/或字母。此重複並非本質上規定在所討論之多個實施方式及/或配置之的關係。
此外，可在此使用空間關係的用語，例如「下方(beneath)」、「在…之下(below)」、「低於(lower)」、「在…之上(above)」、「高於(upper)」、以及相似用語，以簡明描述如圖式所繪示之一元件或特徵與另一(另一些)元件或特徵之關係的敘述。空間關係的用語，除了在圖中所描繪的方向外，意欲包含設備在使用上或操作時的不同方向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或其他方向)，而本文使用的關係描述詞也可依此解讀。
互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器 (CIS)可包含複數個像素感測器、位於像素感測器上方之彩色濾光層、以及微透鏡。在一些例子中，這種配置提供入射光相對小的角度、為非抗反射的、以及限制光線透射。
在此描述之一些實施方式提供一種影像感測器(例如，互補式金屬氧化物半導體影像感測器)，此影像感測器包含次波長、疏水性、及/或抗反射的聚二甲基矽氧烷(PDMS)層。在一些實施方式中，此聚二甲基矽氧烷層可製造以包含具有複數個奈米結構(例如，凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列)之表面。可透過多孔陽極氧化鋁(AAO)模板之使用來形成奈米結構，此多孔陽極氧化鋁模板使用複數個奈米孔來形成凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列。這些奈米結構可均具有小於要由影像感測器收集之入射光波長的各別寬度，透過增加影像感測器能夠收集之入射光的入射角來增加光吸收。藉此可提高影像感測器之量子效率並可提高影像感測器之靈敏度。
圖1係可實施在此描述之系統及/或方法的例示環境100圖。如圖1所示，環境100可包含複數個半導體處理工具102至112與晶圓/晶粒輸送工具114。複數個半導體處理工具102至112可包含沉積工具102、曝光工具104、顯影工具106、蝕刻工具108、平坦化工具110、抗反射塗佈工具112、及/或另一種類型的半導體處理工具。例示環境100中所包含的工具可包含於半導體無塵室、半導體代工廠、半導體處理及/或製造設施、及/或類似者中。
沉積工具102為半導體處理工具，包含半導體處 理腔室以及能夠沉積各種類型的材料於基板上之一或多個裝置。在一些實施方式中，沉積工具102包含能夠沉積光阻層於例如晶圓的基板上之旋轉塗佈工具。在一些實施方式中，沉積工具102包含化學氣相沉積(CVD)工具，例如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)工具、高密度電漿化學氣相沉積(HDP-CVD)工具、次大氣壓化學氣相沉積(SACVD)工具、原子層沉積(ALD)工具、電漿增強原子層沉積(PEALD)工具、或另一種類型的化學氣相沉積工具。在一些實施方式中，沉積工具102包含物理氣相沉積(PVD)工具，例如濺鍍工具或另一種類型的物理氣相沉積工具。在一些實施方式中，例示環境100包含複數個類型的沉積工具102。
曝光工具104為能夠將光阻層曝光於輻射源的半導體處理工具，此輻射源例如紫外線(UV)光源(例如，深紫外線光源、極紫外線光源、及/或類似者)、x射線源、及/或類似者。曝光工具104可將光阻層曝光於輻射源，而將圖案從光罩轉移至光阻層。此圖案可包含形成一或多個半導體元件之一或多個半導體元件層圖案、可包含形成半導體元件之一或多個結構的圖案、可包含蝕刻半導體元件之各個部分的圖案、及/或類似者。在一些實施方式中，曝光工具104包含掃描器、步進器、或相似類型的曝光工具。
顯影工具106為半導體處理工具，此半導體處理工具能夠對已曝光於輻射源的光阻層進行顯影，以顯影從曝光工具104轉移至光阻層的圖案。在一些實施方式中， 顯影工具106藉由移除光阻層之未曝光的部分來顯影圖案。在一些實施方式中，顯影工具106藉由移除光阻層之已曝光的部分來顯影圖案。在一些實施方式中，顯影工具106透過使用化學顯影劑溶解光阻層之已曝光或未曝光的部分來顯影圖案。
蝕刻工具108為能夠蝕刻基板、晶圓、或半導體元件之各種類型材料的半導體處理工具。舉例而言，蝕刻工具108可包含濕式蝕刻工具、乾式蝕刻工具、及/或類似者。在一些實施方式中，蝕刻工具108包含為蝕刻劑填充之腔室，並放置基板於此腔室中達特定時間以去除基板之一或多個部分的特定量。在一些實施方式中，蝕刻工具108可使用電漿蝕刻或電漿輔助蝕刻來蝕刻基板之一或多個部分，此蝕刻可包含使用電離氣體等向性地或指向地蝕刻一或多個部分。
平坦化工具110為能夠研磨或平坦化晶圓或半導體元件之各個層的半導體處理工具。舉例而言，研磨裝置可包含化學機械研磨(CMP)裝置及/或另一種類型的研磨裝置。在一些實施方式中，研磨裝置可研磨或平坦化一層沉積材料或鍍覆材料。
抗反射塗佈工具112為能夠形成抗反射塗層於基板上的半導體處理工具。舉例而言，抗反射塗層工具112可包含下述參照圖2A至圖2C之一或多個構件及/或可形成如下述參照圖2A至圖2C之影像感測器的抗反射塗層。
晶圓/晶粒輸送工具114包含移動式機器人、機器 手臂、電車或軌道車、及/或另一種類型的裝置，這些裝置可於半導體處理工具102至112之間及/或向和從例如晶圓架、儲存室、及/或類似者的其他位置輸送晶圓及/或晶粒。在一些實施方式中，晶圓/晶粒輸送工具114可為沿特定路徑行進之程式化裝置及/或可半自動或自動操作。
圖1所示之裝置的數目與配置提供為一或多個例子。在實務中，較圖1所示之裝置可存在額外的裝置、更少的裝置、不同的裝置、或不同配置的裝置。此外，圖1所示之二或多個裝置可於單一設備內實施，或圖1所示之單一裝置可作為多重分散式裝置實施。另外地或替代地，環境100之一組裝置(例如，一或多個裝置)可執行環境100之另一組裝置所執行的一或多個功能。
圖2A至圖2C係在此描述之一或多個例示實施方式200之圖。例示實施方式200可例示形成抗反射塗層於影像感測器上之一或多個例子。影像感測器可為互補式金屬氧化物半導體影像感測器或另一種類型之影像感測器。在一些實施方式中，影像感測器可為背照式(BSI)互補式金屬氧化物半導體影像感測器或另一種類型的互補式金屬氧化物半導體影像感測器。
如圖2A以及參考數字210所示，可使用模板模具214來形成抗反射塗層模板212。模板212可由多孔性陽極氧化鋁材料形成，此多孔性陽極氧化鋁材料可包含自組織形式的氧化鋁，此氧化鋁具有由均勻且平行的孔之高密度陣列所形成的蜂窩狀結構。這些孔可為奈米結構，因 為這些孔之寬度或直徑可為約幾十至幾百奈米之數量級。
在一些實施方式中，藉由複合式脈衝陽極氧化而從鋁形成多孔性陽極氧化鋁材料中的孔。在這些例子中，模板模具214可為鋁所填充，且鋁可曝露於酸液(例如，鉻酸、硫酸、及/或另一種類型的酸液)中。脈衝輸入電壓通過酸液，使鋁之表面氧化。輸入電壓可包含正電壓與相對較小的負電壓之組合。舉例而言，輸入電壓可包含正40伏特(+40V)輸入電壓與負2伏特(-2V)輸入電壓。舉另一個例子，輸入電壓可包含正100伏特(+100V)輸入電壓與負4伏特(-4V)輸入電壓。酸液與輸入電壓之組合使孔形成於氧化鋁中，藉以形成模板212。在一些實施方式中，使用另一種技術，例如直流電流陽極氧化或脈衝陽極氧化，來形成孔於氧化鋁材料中。
如圖2A及參考數字216進一步所示，影像感測器218可放置於抗反射塗層工具112之底座220上。底座220在形成抗反射塗層之製程期間可配置以固定晶圓或半導體元件。在一些實施方式中，底座220配置以固定單一影像感測器218。在一些實施方式中，底座220配置以固定其上形成有複數個影像感測器218之晶圓，而可在單一製程中形成複數個影像感測器218之抗反射塗層。如參考數字216所示，可沉積聚二甲基矽氧烷層222於影像感測器218上。特定而言，可沉積聚二甲基矽氧烷層222於影像感測器218之將形成影像感測器218之一或多個像素陣列之一或多個部分上方。在一些實施方式中，抗反射塗 佈工具112沉積聚二甲基矽氧烷層222於影像感測器218上。在一些實施方式中，當影像感測器218位於抗反射塗佈工具112中時，沉積工具102沉積聚二甲基矽氧烷層222於影像感測器218上。
聚二甲基矽氧烷層222可包含聚二甲基矽氧烷材料(亦稱為二甲基聚矽氧烷或二甲聚矽氧烷)，此聚二甲基矽氧烷材料為屬於稱為矽氧烷之聚合有機矽化合物族之矽基有機聚合物。聚二甲基矽氧烷材料為光學透明黏彈性材料，此光學透明黏彈性材料在高溫與長流動時間下為黏性液體，而在低溫與短流動時間下為彈性固體。可在聚二甲基矽氧烷材料為液相期間沉積聚二甲基矽氧烷層222於影像感測器218上，使得聚二甲基矽氧烷層222帶有影像感測器之表面的外形。
如圖2A及參考數字224進一步所示，當聚二甲基矽氧烷材料為液相時，可將多孔性陽極氧化鋁模板212壓入聚二甲基矽氧烷層222中。固定多孔性陽極氧化鋁模板212達一定時間週期，直至聚二甲基矽氧烷層222硬化或凝固。接著可從聚二甲基矽氧烷層222移除多孔性陽極氧化鋁模板212。
如圖2A及參考數字226進一步所示，最後聚二甲基矽氧烷層222可包含由多孔性陽極氧化鋁模板212之孔形成的複數個結構228(例如，奈米結構)。聚二甲基矽氧烷層222可作為影像感測器218之抗反射塗層，藉以增加至影像感測器中之一或多個像素陣列中之入射光的透射。 由於聚二甲基矽氧烷材料之疏水性質，聚二甲基矽氧烷層222亦可減少影像感測器218中之水分累積。此外，可設定結構228之大小及/或位置，以實現影像感測器218之折射率，藉以提高影像感測器218收集及/或吸收較影像感測器之微透鏡層大之入射角之入射光的能力。
圖2B在參考數字224處繪示形成結構228於聚二甲基矽氧烷層222中之例示製程。特定而言，圖2B繪示形成結構228為凹形或凹陷結構之例示製程。在圖2B之例示製程中，可使用具有形成複數個凸形結構(或突起)之複數個孔的多孔性陽極氧化鋁模板212。可將多孔性陽極氧化鋁模板212之凸形結構壓入聚二甲基矽氧烷層222中，使得凸形結構形成凹形或凹陷結構於聚二甲基矽氧烷層222中。如圖2B進一步所示，可配置多孔性陽極氧化鋁模板212之凸形結構，使得影像感測器218形成以具有一或多個參數，例如特定折射率及/或特定焦距。特定而言，可配置凸形結構之間距(x)與寬度(y)(或直徑)，使得形成於聚二甲基矽氧烷層222中的凹形或凹陷結構呈現出相同的間距與寬度。在一些實施方式中，可形成多孔性陽極氧化鋁模板212之凸形結構之間距(x)(以及因此形成於聚二甲基矽氧烷層222中之凹形或凹陷結構之間距)為約85奈米至約180奈米。
凸形結構之寬度(y)(以及因此形成的每個各別凹形或凹陷結構中之寬度)可小於影像感測器218要感測或收集之入射光波長。藉此，聚二甲基矽氧烷層222可以相 對高的入射角聚焦及/或折射入射光，而減少影像感測器218之反射及/或眩光。舉個例子，若影像感測器218要感測或收集可見光譜(對應約380奈米至約740奈米之波長)中的入射光，則凸形結構之寬度(y)(以及因此形成的每個各別凹形或凹陷結構之寬度)可小於約380奈米。在一些實施方式中，凸形結構之寬度(y)(以及因此形成的每個各別凹形或凹陷結構之寬度)可為約30奈米至約200奈米。
圖2C繪示在參考數字224處形成結構228於聚二甲基矽氧烷層222中之另一例示製程。特定而言，圖2C繪示形成結構228為凸形結構或突起之例示製程。在圖2C之例示製程中，可使用具有形成複數個凹形或凹陷結構之複數個孔的多孔性陽極氧化鋁模板212。可將多孔性陽極氧化鋁模板212之凹形或凹陷結構壓入聚二甲基矽氧烷層222中，使得凹形或凹陷結構形成凸形結構或突起於聚二甲基矽氧烷層222中。如圖2C進一步所示，可配置多孔性陽極氧化鋁模板212之凹形或凹陷結構，使得影像感測器218形成以具有一或多個參數，例如特定折射率及/或特定焦距。特定而言，可設置凹形或凹陷結構之間距(m)與寬度(n)(或直徑)，使得形成於聚二甲基矽氧烷層222中之凸形結構或突起呈現相同的間距與寬度。在一些實施方式中，可形成多孔性陽極氧化鋁模板212之凹形或凹陷結構之間距(m)(以及因此形成於聚二甲基矽氧烷層222中之凸形結構或突起之間距)為約85奈米至約180奈米。
凹形或凹陷結構之寬度(n)(以及因此形成的每個各別凸形結構或突起之寬度)可小於影像感測器218要感測或收集之入射光波長。藉此，聚二甲基矽氧烷層222可以相對高的入射角聚焦及/或折射入射光，而減少影像感測器218之反射及/或眩光。舉個例子，若感測器218要感測或收集可見光譜(對應約380奈米至約740奈米之波長)中之入射光，則凹形或凹陷結構之寬度(n)(以及因此形成的每個各別凸形結構或突起之寬度)可小於約380奈米。在一些實施方式中，凹形或凹陷結構之寬度(n)(以及因此形成的每個各別凸形結構或突起之寬度)可為約30奈米至約200奈米。
如上所示，圖2A至圖2C提供作為一或多個例子。其他例子可不同於關於圖2A至圖2C所描述者。
圖3至圖15係在此描述之像素陣列300的例示配置圖。在一些實施方式中，像素陣列300可包含於影像感測器，例如影像感測器218中。影像感測器可為互補式金屬氧化物半導體影像感測器、背照式互補式金屬氧化物半導體影像感測器、或另一種類型的影像感測器。雖然圖3至圖15繪示層及/或元件之配置的各種例子，但可配置像素陣列以包含層及/或組件之其他排列、更大數量的層及/或元件、更少的層及/或元件、及/或不同的層及/或元件。
圖3係繪示像素陣列300由上而下之視圖。如圖3所示，像素陣列300可包含複數個像素區302。在一些實施方式中，像素區302可為正方形或長方形且配置成網 格。在一些實施方式中，像素區302包含其他形狀，例如圓形、八邊形、菱形、及/或其他形狀。
像素陣列300可電性連接至影像感測器之後段製程(BEOL)金屬化堆疊(未繪示)。後段製程金屬化堆疊可將像素陣列300電性連接至控制電路，可使用此控制電路來測量像素區302中之入射光的積聚並轉換測量結果為電子信號。
圖4至圖15繪示沿著圖3中的切線AA之部分像素陣列300的多個例示剖面視圖。如圖4所示，在一例子400中，每個像素區302可包含各別之像素感測器402。每個像素感測器402可包含配置以收集及/或吸收入射光之多個層及/或半導體結構。舉例而言，像素感測器402可包含基板(例如，矽基板、包含矽之材料形成之基板、III-V族化合物半導體基板，例如砷化鎵(GaAs)基板、絕緣體上矽(SOI)基板、或能夠從入射光之光子產生電荷的另一種類型的基板)。
可透過擴散或離子佈植，對基板摻雜複數種類型之離子，以形成p-n接面或PIN接面(例如，位於p型部分、本質(或無摻雜)型部分、以及n型部分之間的接面)，來形成光電二極體。舉例而言，可對基板摻雜n型摻質以形成光電二極體之第一部分(例如，n型部分)，以及摻雜p型摻質以形成光電二極體之第二部分(例如，p型部分)。光電二極體可配置以吸收入射光的光子。由於光電效應，光子的吸收致使光電二極體累積電荷(稱為光電流)。在此，光 子撞擊光電二極體，以引起光電二極體的電子之放射。電子的放射造成電子-電洞對之形成，其中電子朝光電二極體之陰極遷移而電洞朝陽極遷移，以產生光電流。
在一些實施方式中，深溝渠隔離(DTI)結構形成於基板中光電二極體之每一側上，以提供相鄰像素區302之間的光學隔離，並減少相鄰像素區302之間的光學串擾。可以光阻塗佈基板(例如，使用沉積工具102)，曝光光阻於輻射源(例如，使用曝光工具104)以在光阻中形成圖案，移除光阻中之已曝光部分或未曝光部分(例如，使用顯影工具106)，以及基於光阻中的圖案蝕刻深溝渠隔離結構於基板中(例如，使用蝕刻工具108)來形成深溝渠隔離結構。在一些實施方式中，可以氧化物，例如氧化矽(SiOx)，或另一種介電材料填充深溝渠隔離結構(例如，使用沉積工具102)，並予以平坦化(例如，使用平坦化工具110)。
如圖4進一步所示，像素陣列300可包含彩色濾光層404。在圖4所繪示之例子400中，彩色濾光層404形成於像素陣列300之像素感測器402上方及/或上。彩色濾光層404可包含彩色濾光區之陣列，其中每個彩色濾光區過濾入射光，以允許入射光之各別波長通過而到達相關像素區302之對應光電二極體。舉例而言，第一彩色濾光區可過濾第一像素區之入射光，第二彩色濾光區可過濾第二像素區之入射光(例如，相同波長範圍或不同波長範圍)，第三彩色濾光區可過濾第三像素區之入射光(例如，與第一及/或第二彩色濾光區相同的波長範圍或不同的波 長範圍)，等等。彩色濾光區可為例如藍色彩色濾光區，此藍色彩色濾光區允許入射光接近450奈米波長的部分穿過彩色濾光層404並阻止其他波長通過。另一彩色濾光區可為例如綠色濾色器區，此綠色彩色濾光區允許入射光接近550奈米波長的部分穿過彩色濾光層404並阻止其他波長通過。另一彩色濾光區可為例如紅色彩色濾光區，此紅色彩色濾光區允許入射光接近650奈米波長的部分穿過彩色濾光層404並阻止其他波長通過。
在一些實施方式中，半導體處理工具(例如，沉積工具102)可使用化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、原子層沉積技術、或另一種類型的沉積技術來沉積彩色濾光層404。在一些實施方式中，像素陣列300中之一或多個像素區302省略彩色濾光層404。舉例而言，白色像素區302省略彩色濾光層404，以允許所有光線之波長通過而進入相關的光電二極體中(例如，為了判定整體亮度以提高影像感測器之光靈敏度)。舉另一個例子，近紅外線(NIR)像素區302省略彩色濾光層404，以允許近紅外光通過而進入相關的光電二極體中。
如圖4進一步所示，像素陣列300可包含平坦化層406。在圖4所繪示之例子400中，平坦化層406形成於彩色濾光層404上方及/或上。平坦化層406可作為像素陣列300之鈍化層。在一些實施方式中，平坦化層406由氮化矽(SiNx)，碳化矽(SiCx)，或其混合物，例如碳氮化矽(SiCN)、氮氧化矽(SiON)、或另一種介電材料形 成。在一些實施方式中，半導體處理工具(例如，沉積工具102)可使用適合的沉積技術，例如化學氣相沉積技術、物理氣相沉積技術、原子層沉積技術、及/或另一種沉積技術，來沉積平坦化層406。
如圖4進一步所示，像素陣列300可包含微透鏡層408。在圖4所繪示之例子400中，微透鏡層408形成於平坦化層406上方及/或上。微透鏡層408可包含每個像素區302之各別的微透鏡。舉例而言，可形成第一微透鏡以朝第一像素區之光電二極體聚焦入射光，可形成第二微透鏡以朝第二像素區之光電二極體聚焦入射光，可形成第三微透鏡以朝第三像素區之光電二極體聚焦入射光，等等。
如圖4進一步所示，像素陣列300可包含聚二甲基矽氧烷層410。在圖4所繪示之例子400中，聚二甲基矽氧烷層410形成於微透鏡層408上方及/或上。此外，可形成聚二甲基矽氧烷層410以具有實質平坦的、平面的、及/或光滑的上表面412。在一些實施方式中，使用一或多個半導體處理工具(例如，沉積工具102、抗反射塗佈工具112、及/或另一半導體處理工具)，並使用上述參照圖2A至圖2C之一或多個技術及/或製程，來形成聚二甲基矽氧烷層410。
如圖5所示，在一例子500中，每個像素區302可包含各別的像素感測器502(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層504(類似上述彩色濾光層404)、平坦化層 506(類似上述平坦化層406)、微透鏡層508(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層510(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖5進一步所示，彩色濾光層504可形成於像素感測器502上方及/或上。平坦化層506可形成於彩色濾光層504上方及/或上。微透鏡層508可形成於平坦化層506上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層510可形成於微透鏡層508之上及/或上。在圖5所繪示之例子500中，聚二甲基矽氧烷層510可形成以包含具有複數個結構514之上表面512。特定而言，結構514可為凸形結構或突起(類似參照圖2C所描述之凸形結構或突起)。
如圖6所示，在一例子600中，每個像素區302可包含各別的像素感測器602(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層604(類似上述彩色濾光層404)、平坦化層606(類似上述平坦化層406)、微透鏡層608(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層610(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖6進一步所示，彩色濾光層604可形成於像素感測器602上方及/或上。平坦化層606可形成於彩色濾光層604上方及/或上。微透鏡層608可形成於平坦化層606上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層610可形成於微透鏡層608之上及/或上。在圖6所繪示之例子600中，聚二甲基矽氧烷層610可形成以包含具有複數個結構614之上表面612。特定而言，結構614可為凹形結構或凹陷 結構(類似參照圖2B所描述之凹形結構或凹陷結構)。
如圖7所示，在一例子700中，每個像素區302可包含各別的像素感測器702(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層704(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層706與714(類似上述平坦化層406)、微透鏡層708(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層710(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖7進一步所示，聚二甲基矽氧烷層710可形成於像素感測器702上方及/或上。平坦化層706可形成於聚二甲基矽氧烷層710上方及/或上。彩色濾光層704可形成於平坦化層706之上及/或上。平坦化層714可形成於彩色濾光層704上方及/或上。微透鏡層708可形成於平坦化層714上方及/或上。在圖7所繪示之例子700中，聚二甲基矽氧烷層710可形成以包含實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面712。
如圖8所示，在一例子800中，每個像素區302可包含各別的像素感測器802(類於上述像素感測器402)、彩色濾光層804(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層806與814(類似上述平坦化層406)、微透鏡層808(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層810(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖8進一步所示，聚二甲基矽氧烷層810可形成於像素感測器802上方及/或上。平坦化層806可形成於聚二甲基矽氧烷層810上方及/或上。彩色濾光層804 可形成於平坦化層806之上及/或上。平坦化層814可形成於彩色濾光層804上方及/或上。微透鏡層808可形成於平坦化層814上方及/或上。在圖8所繪示之例子800中，聚二甲基矽氧烷層810可形成以包含具有複數個結構816之上表面812。特定而言，結構816可為凸形結構或突起(類似參考圖2C所描述之凸形結構或突起)。
如圖9所示，在一例子900中，每個像素區302可包含各別的像素感測器902(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層904(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層906與914(類似上述平坦化層406)、微透鏡層908(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層910(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖9進一步所示，聚二甲基矽氧烷層910可形成於像素感測器902上方及/或上。平坦化層906可形成於聚二甲基矽氧烷層910上方及/或上。彩色濾光層904可形成於平坦化層906之上及/或上。平坦化層914可形成於彩色濾光層904上方及/或上。微透鏡層908可形成於平坦化層914上方及/或上。在圖9所繪示之例子900中，聚二甲基矽氧烷層910可形成以包含具有複數個結構916之頂表面912。特定而言，結構916可為凹形結構或凹陷結構(類似參照圖2B所描述之凹形結構或凹陷結構)。
如圖10所示，在一例子1000中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1002(類似上述像素感測器 402)、彩色濾光層1004(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層1006與1014(類似上述平坦化層406)、微透鏡層1008(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1010(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖10進一步所示，彩色濾光層1004可形成於像素感測器1002上方及/或上。平坦化層1006可形成於彩色濾光層1004上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層1010可形成於平坦化層1006之上及/或上。平坦化層1014可形成於聚二甲基矽氧烷層1010上方及/或上。微透鏡層1008可形成於平坦化層1014上方及/或上。在圖10所繪示之例子1000中，聚二甲基矽氧烷層1010可形成以包含實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑之上表面1012。
如圖11所示，在一例子1100中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1102(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層1104(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層1106與1114(類似上述平坦化層406)、微透鏡層1108(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1110(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖11進一步所示，彩色濾光層1104可形成於像素感測器1102上方及/或上。平坦化層1106可形成於彩色濾光層1104上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層1110可形成於平坦化層1106之上及/或上。平坦化層1114可形成於聚二甲基矽氧烷層1110上方及/或上。微透鏡層 1108可形成於平坦化層1114上方及/或上。在圖11所繪示之例子1100中，聚二甲基矽氧烷層1110可形成以包含具有複數個結構1116之頂表面1112。特定而言，結構1116可為凸形結構或突起(類似參照圖2C所描述之凸形結構或突起)。
如圖12所示，在一例子1200中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1202(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層1204(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層1206與1214(類似上述平坦化層406)、微透鏡層1208(類似於上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1210(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖12進一步所示，彩色濾光層1204可形成於像素感測器1202上方及/或上。平坦化層1206可形成於彩色濾光層1204上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層1210可形成於平坦化層1206之上及/或上。平坦化層1214可形成於聚二甲基矽氧烷層1210上方及/或上。微透鏡層1208可形成於平坦化層1214上方及/或上。在圖12所繪示之例子1200中，聚二甲基矽氧烷層1210可形成以包含具有複數個結構1216之頂表面1212。特定而言，結構1216可以為凹形結構或凹陷結構(類似參照圖2B所描述之凹形結構或凹陷結構)。
如圖13所示，在一例子1300中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1302(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層1304(類似上述彩色濾光層404)、平 坦化層1306(類似於上平坦化層406)、微透鏡層1308(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1310(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖13進一步所示，彩色濾光層1304可形成於像素感測器1302上方及/或上。平坦化層1306可形成於彩色濾光層1304上方及/或上。微透鏡層1308可形成於平坦化層1306上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層1310可形成於微透鏡層1308之上及/或上。此外，在圖13所繪示之例子1300中，聚二甲基矽氧烷層1310可具有複數個部分1316，這些部分1316對於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312具有不同配置。在這些例子中，聚二甲基矽氧烷層1310可包含形成於上表面1312中的複數個結構，其中這些結構之複數個子集合具有不同的配置。舉例而言，部分1316a可配置有聚二甲基矽氧烷層1310之實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312，部分1316b可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起，部分1316c可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構，等等。每個部分1316可形成於一或多個像素區302的群組1318之上。舉例而言，部分1316a可形成於一或多個像素區302的群組1318a之上，部分1316b可形成於一或多個像素區302的群組1318b之上，部分1316c可形成於一或多個像素區302的群組1318c之上，等等。
聚二甲基矽氧烷層1310之部分1316可以各種組合及/或次序安排。舉例而言，具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑之上表面1312的部分1316可安排與具有實質上平坦的、實質上平面的、及/或實質上光滑的頂表面1312之另一部分1316相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312之部分1316相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之另一部分1316相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316可安排與具有實質上平坦的、實質上平面的、及/或實質上光滑的上表面1312之部分1316相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構 之另一部分1316相鄰。
舉另一個例子，具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312之部分1316可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312之另一部分1316不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316不相鄰，或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312之部分1316不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之另一部分1316不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1316可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1312之部分1316不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凸形結構或突起之部分1316不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1310之上表面1312中的複數個凹形結構或凹陷結構之 另一部分1316不相鄰。
在一些實施方式中，可配置聚二甲基矽氧烷層1310之二或更多個部分1316，使得像素區302之相關之二或多個群組1318具有相同的折射率及/或相同的焦距。在一些實施方式中，可配置聚二甲基矽氧烷層1310之二或更多個部分1316，使得像素區302之相關之二或多個群組1318具有不同的折射率及/或不同的焦距。
如圖14所示，在一例子1400中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1402(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層1404(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層1406與1414(類似上述平坦化層406)、微透鏡層1408(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1410(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖14進一步所示，聚二甲基矽氧烷層1410可形成於像素感測器1402上方及/或上。平坦化層1406可形成於聚二甲基矽氧烷層1410上方及/或上。彩色濾光層1404可形成於平坦化層1406之上及/或上。平坦化層1414可形成於彩色濾光層1404上方及/或上。微透鏡層1408可形成於平坦化層1414上方及/或上。此外，在圖14所繪示之例子1400中，聚二甲基矽氧烷層1410可具有複數個部分1416，這些部分1416對於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412具有不同配置。在這些例子中，聚二甲基矽氧烷層1410可包含形成於上表面1412中的複數個結構，其中這些結構之複數個子集合具有不同的配 置。舉例而言，部分1416a可配置有聚二甲基矽氧烷層1410之實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412，部分1416b可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凸形結構或突起，部分1416c可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構，等等。每個部分1416可形成於一或多個像素區302之群組1418之上。舉例而言，部分1416a可形成於一或多個像素區302之群組1418a之上，部分1416b可形成於一或多個像素區302之群組1418b之上，部分1416c可形成於一或多個像素區302之群組1418c之上，等等。
聚二甲基矽氧烷層1410之部分1416可以各種組合及/或次序安排。舉例而言，具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑之上表面1412的部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑之上表面1412的另一部分1416相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中之複數個凸形結構或突起的部分1416相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中之複數個凹形結構或凹陷結構的部分1416相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中之複數個凸形結構或突起的部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑之上表面1412的部分1416相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之 上表面1412中的複數個凸形結構或突起之另一部分1416相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1416相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412之部分1416相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凸形結構或突起之部分1416相鄰，及/或可安排置與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之另一部分1416相鄰。
舉另一個例子，具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412之部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412之另一部分1416不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凸形結構或突起之部分1416不相鄰，或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1416不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凸形結構或突起之部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412之部分1416不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410 之上表面1412中的複數個凸形結構或突起之另一部分1416不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1416不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1416可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1412之部分1416不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凸形結構或突起之部分1416不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1410之上表面1412中的複數個凹形結構或凹陷結構之另一部分1416不相鄰。
在一些實施方式中，可配置聚二甲基矽氧烷層1410之二或多個部分1416，使得像素區302之相關之二或多個群組1418具有相同的折射率及/或相同的焦距。在一些實施方式中，可配置聚二甲基矽氧烷層1410之二或多個部分1416，使得像素區302之相關之二或多個群組1418具有不同的折射率及/或不同的焦距。
如圖15所示，在一例子1500中，每個像素區302可包含各別的像素感測器1502(類似上述像素感測器402)、彩色濾光層1504(類似上述彩色濾光層404)、複數個平坦化層1506與1514(類似上述平坦化層406)、微透鏡層1508(類似上述微透鏡層408)、以及聚二甲基矽氧烷層1510(類似上述聚二甲基矽氧烷層410)。
如圖15進一步所示，彩色濾光層1504可形成於像素感測器1502上方及/或上。平坦化層1506可形成於彩色濾光層1504上方及/或上。聚二甲基矽氧烷層1510可形成於平坦化層1506之上及/或上。平坦化層1514可形成於聚二甲基矽氧烷層1510上方及/或上。微透鏡層1508可形成於平坦化層1514上方及/或上。此外，在圖15所繪示之例子1500中，聚二甲基矽氧烷層1510可具有複數個部分1516，這些部分1516對於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512具有不同配置。在這些例子中，聚二甲基矽氧烷層1510可包含形成於上表面1512中的複數個結構，其中這些結構之複數個子集合具有不同的配置。舉例而言，部分1516a可配置有聚二甲基矽氧烷層1510之實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512，部分1516b可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起，部分1516c可配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構，等等。每個部分1516可形成於一或多個像素區302之群組1518之上。舉例而言，部分1516a可形成於一或多個像素區302之群組1518a之上，部分1516b可形成於一或多個像素區302之群組1518b之上，部分1516c可形成於一或多個像素區302之群組1518c之上，等等。
聚二甲基矽氧烷層1510之部分1516可以各種組合及/或次序安排。舉例而言，具有實質平坦的、實質平面 的、及/或實質光滑的上表面1512之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的頂表面1512之另一部分1516相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512之部分1516相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之另一部分1516相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512之部分1516相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之另一部分1516相鄰。
舉另一個例子，具有實質平坦的、實質平面的、及 /或實質光滑的上表面1512之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512之另一部分1516不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516不相鄰，或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512之部分1516不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中複數個凸形結構或突起之另一部分1516不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516不相鄰。舉另一個例子，配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凹形結構或凹陷結構之部分1516可安排與具有實質平坦的、實質平面的、及/或實質光滑的上表面1512之部分1516不相鄰，可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的複數個凸形結構或突起之部分1516不相鄰，及/或可安排與配置有形成於聚二甲基矽氧烷層1510之上表面1512中的設置有複數個凹形結構或凹陷結構之另一部分1516不相鄰。
在一些實施方式中，可設置聚二甲基矽氧烷層 1510之二或多個部分1516，使得像素區302之相關之二或多個群組1518具有相同的折射率及/或相同的焦距。在一些實施方式中，可設置聚二甲基矽氧烷層1510之二或多個部分1516，使得像素區302之相關之二或多個群組1518具有不同的折射率及/或不同的焦距。
如上所示，圖3至圖15提供作為例子。其他例子可不同於圖3至圖15所描述者。可依據上述例子及/或依據其他例子安排在圖3至圖15中描述之像素陣列300的各種層及/或元件，以實現像素陣列300之一特定焦距(或一組特定焦距)、實現像素陣列300之一特定折射率(或一組特定折射率)、及/或實現像素陣列300之其他參數。
圖16係裝置1600之例示元件之圖。在一些實施方式中，半導體處理工具102至112中之一或多者、及/或晶圓/晶粒輸送工具114可包含一或多個裝置1600、及/或裝置1600之一或多個元件。如圖16所示，裝置1600可包含匯流排1610、處理器1620、記憶體1630、儲存組件1640、輸入組件1650、輸出組件1660、以及通訊組件1670。
匯流排1610包含能夠於裝置1600之組件之間進行有線及/或無線通訊的組件。處理器1620包含中央處理單元、圖形處理單元、微處理器、控制器、微控制器、數位信號處理器、場域可編程邏輯閘陣列、特殊應用積體電路、及/或另一種類型的處理元件。透過硬體、韌體、或硬體與軟體之組合來實施處理器1620。在一些實施方式中， 處理器1620包含能夠程式化執行功能之一或多個處理器。記憶體1630包含隨機存取記憶體、唯讀記憶體、及/或另一種類型的記憶體(例如，快閃記憶體、磁記憶體、及/或光記憶體)。
儲存組件1640儲存與裝置1600之操作有關的資訊及/或軟體。舉例而言，儲存組件1640可包含硬磁碟驅動機、磁碟驅動機、光碟驅動機、固態磁碟驅動機、光碟、多樣化數位光碟、及/或另一種類型的非過渡性電腦可讀媒體。輸入組件1650使裝置1600能夠接收輸入，例如使用者輸入及/或所感測之輸入。舉例而言，輸入組件1650可包含觸控螢幕、鍵盤、小鍵盤、滑鼠、按鈕、麥克風、開關、感測器、全球定位系統元件、加速計、陀螺儀、致動器、及/或類似者。輸出組件1660使裝置1600能夠提供輸出，例如經由顯示器、揚聲器、及/或一或多個發光二極體提供輸出。通訊組件1670使裝置1600能夠與其他裝置通訊，例如經由有線連接及/或無線連接與其他裝置通訊。舉例而言，通訊組件1670可包含接收器、發射器、收發器、數據機、網路介面卡、天線、及/或類似者。
裝置1600可執行在此所描述之一或多個製程。舉例而言，非過渡性電腦可讀媒體(例如，記憶體1630及/或儲存元件1640)可儲存由處理器1620執行的指令集(例如，一或多個指令、代碼、軟體碼、程式碼、及/或類似者)。處理器1620可執行指令集，以進行在此所描述之一或多個製程。在一些實施方式中，由一或多個處理器 1620執行指令集，而使一或多個處理器1620及/或裝置1600進行在此所描述之一或多個製程。在一些實施方式中，固線式電路可替代或結合指令來進行在此所描述之一或多個製程。因此，在此所描述之實施方式不限於硬體電路與軟體之任何特定組合。
圖16所示之組件之數目與配置提供作為一例子。裝置1600可包含與圖16所示之額外的組件、更少的組件、不同的組件、或不同安排的組件。另外地或替代地，裝置1600之一組組件(例如，一或多個組件)可執行描述為裝置1600之另一組組件所執行的一或多個功能。
圖17係與形成像素陣列相關的例示製程1700之流程圖。在一些實施方式中，半導體處理工具(例如，半導體處理工具102至112中之一或多者)可執行圖17之一或多個製程方塊。另外地或替代地，可由裝置1600之一或多個組件，例如處理器1620、記憶體1630、儲存組件1640、輸入組件1650、輸出組件1660、及/或通訊組件1670，來執行圖17之一或多個製程方塊。
如圖17所示，製程1700可包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之像素陣列上方(方塊1710)。舉例而言，半導體處理工具(例如，沉積工具102、抗反射塗佈工具112、及/或另一半導體處理工具)可沉積(參考數字216)聚二甲基矽氧烷層(聚二甲基矽氧烷層222、410、510、610、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510)於影像感測器(影像感測器218)之像素陣列 (像素陣列300)上方，如上所述。
如圖17進一步所示，製程1700可包含參考數字224之步驟，使用陽極氧化鋁模板來形成複數個結構於聚二甲基矽氧烷層中，其中這些結構包含至少一個：複數個凸形結構或複數個凹形結構中(方塊1720)。舉例而言，半導體處理工具可使用陽極氧化鋁模板(模板212)來形成(參考數字224)複數個結構(結構228、514、614、816、916、1116、1216、1316b、1316c、1416b、1416c、1516b、1516c)於聚二甲基矽氧烷層中，如上所述。在一些實施方式中，複數個結構包含複數個凸形結構(結構514、816、1116、1316b、1416b、1516b)或複數個凹形結構(結構614、916、1216、1316c、1416c、1516c)中之至少一者。
製程1700可包含額外的實施方式，例如任何單一實施方式、或下文及/或結合在此其他處所描述之一或多個其他製程所描述的實施方式之任何組合。
在第一實施方式中，複數個結構包含複數個凸形結構，其中這些凸形結構中之至少一者之寬度(n)為約30奈米至約200奈米，且其中這些凸形結構中之兩個凸形結構之間的間距(m)為約85奈米至約180奈米。在第二實施方式中，不論單獨地或與第一實施方式組合，複數個結構包含複數個凹形結構，其中這些凹形結構中之至少一者之寬度(y)為約30奈米至約200奈米，且其中這些凹形結構中之兩個凹形結構之間的間距(x)為約85奈米至約180奈 米。
在第三實施方式中，不論單獨地或與第一及第二實施方式中之一或多者組合，沉積聚二甲基矽氧烷層包含以液相沉積聚二甲基矽氧烷層，其中形成複數個結構包含當聚二甲基矽氧烷層為液相時將陽極氧化鋁模板壓入聚二甲基矽氧烷層中。在第四實施方式中，不論單獨地或與第一至第三實施方式中之一或多者組合，沉積聚二甲基矽氧烷層包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之彩色濾光層(彩色濾光層404、504、604、704、804、904、1004、1104、1204、1304、1404、1504)上方。
在第五實施方式中，不論單獨地或與第一至第四實施方式中之一或多者組合，沉積聚二甲基矽氧烷層包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之彩色濾光層(彩色濾光層404、504、604、704、804、904、1004、1104、1204、1304、1404、1504)下方。在第六實施方式中，不論單獨地或與第一至第五實施方式中之一或多者組合，形成複數個結構於聚二甲基矽氧烷層中包含形成複數個凸形結構於聚二甲基矽氧烷層之第一部分(部分1316b、1416b、1516b)中、以及形成複數個凹形結構於聚二甲基矽氧烷層中與第一部分相鄰之第二部分(部分1316c、1416c、1516c)中，其中此方法更包含形成平坦表面於聚二甲基矽氧烷層中與第一部分或第二部分相鄰之第三部分(部分1316a、1416a、1516a)中。
雖然圖17顯示製程1700之例示方塊，但在一些 實施方式中，較圖17中所描繪之方塊，製程1700可包含額外的方塊、較少的方塊、不同的方塊或不同安排的方塊。另外地或替代地，可並行進行製程1700方塊中之二或多者。
藉此，影像感測器(例如，互補式金屬氧化物半導體影像感測器)可包含次波長、疏水性、及/或抗反射的聚二甲基矽氧烷層。可製造此聚二甲基矽氧烷層以包含具有複數個奈米結構(例如，凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列)之表面。可透過使用多孔陽極氧化鋁模板形成奈米結構，此陽極氧化鋁模板使用複數個奈米孔形成凸形突起之陣列及/或凹形凹陷之陣列。這些奈米結構可均具有小於要由影像感測器收集的入射光波長之各別寬度，以增加影像感測器能夠收集的入射光之入射角，來增加光吸收。藉此可提高影像感測器之量子效率並可提高影像感測器之靈敏度。
如上更詳細描述，在此所描述之一些實施方式提供一種像素陣列。此像素陣列包含像素感測器與位於此像素感測器上方之聚二甲基矽氧烷層。此聚二甲基矽氧烷層之表面包含複數個結構，這些結構均具有小於要由此像素感測器感測之入射光之波長的各別寬度。
依照一些實施例，這些結構可包含數個凸形結構。依照一些實施例，這些結構可包含數個凹形結構。依照一些實施例，這些結構之第一子集合包含一或多個凸形結構，而這些結構之第二子集合包含一或多個凹形結構。依照一 些實施例，像素陣列更包含微透鏡層位於像素感測器上方，其中聚二甲基矽氧烷層位於微透鏡層上方。依照一些實施例，像素陣列更包含微透鏡層位於像素感測器上方，其中聚二甲基矽氧烷層位於微透鏡層下方。依照一些實施例，像素陣列更包含彩色濾光層位於像素感測器上方，以及微透鏡層位於彩色濾光層上方，其中聚二甲基矽氧烷層位於微透鏡層下方且位於彩色濾光層下方。依照一些實施例，像素陣列更包含彩色濾光層位於像素感測器上方，以及微透鏡層位此彩色濾光層上方，其中聚二甲基矽氧烷層位於微透鏡層下方且位於彩色濾光層上方。
如上更詳細描述，在此所描述之一些實施方式提供一種像素陣列的製造方法。此方法包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之像素陣列上方。此方法包含使用陽極氧化鋁模板來形成複數個結構於此聚二甲基矽氧烷層中，其中這些結構包含複數個凸形結構或複數個凹形結構中之至少一者。
依照一些實施例，這些結構包含數個凸形結構，其中這些凸形結構中之至少一者之寬度為約30奈米至約200奈米，且這些凸形結構之二凸形結構之間的間距為約85奈米至約180奈米。依照一些實施例，這些結構包含數個凹形結構，其中這些凹形結構中之至少一者之寬度為約30奈米至約200奈米，且這些凹形結構中之二凹形結構之間的間距為約85奈米至約180奈米。依照一些實施例，沉積聚二甲基矽氧烷層包含沉積處於液相之聚二甲基矽氧 烷層，其中形成這些結構包含當聚二甲基矽氧烷層處於液相時將陽極氧化鋁模板壓入聚二甲基矽氧烷層。依照一些實施例，沉積聚二甲基矽氧烷層包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之彩色濾光層上方。依照一些實施例，沉積聚二甲基矽氧烷層包含沉積聚二甲基矽氧烷層於影像感測器之彩色濾光層下方。依照一些實施例，形成這些結構於聚二甲基矽氧烷層中包含形成數個凸形結構於聚二甲基矽氧烷層之第一部分中，以及形成數個凹形結構於與第一部分相鄰之聚二甲基矽氧烷層中之第二部分中，其中更包含形成平坦表面於與第一部分或第二部方相鄰之聚二甲基矽氧烷層之第三部分中。
如上更詳細描述，在此所描述之一些實施方式提供一種像素陣列。此像素陣列包含像素感測器以及位於此像素感測器上方之聚二甲基矽氧烷抗反射塗層。此聚二甲基矽氧烷抗反射塗層包含具有平坦表面之第一部分。此聚二甲基矽氧烷抗反射塗層包含具有非平坦表面之第二部分，此非平坦表面包含複數個結構，這些結構均具有小於要由此像素感測器感測之入射光波長之寬度。
依照一些實施例，第一部分之焦距與第二部分之焦距為不同之焦距。依照一些實施例，像素陣列更包含第三部分，第三部分具有另一非平坦表面，非平坦表面包含另一些結構均具有小於要由像素感測器感測之入射光之波長之寬度，其中第一部分之焦距、第二部分之焦距、以及第三部分之焦距為不同之焦距。依照一些實施例，這些結構 包含數個凸形結構，其中其他這些結構包含數個凹形結構，其中第一部分與第二部分為相鄰部分而第一部分與第三部分為不相鄰部分。依照一些實施例，這些結構包含數個凸形結構，其中其他這些結構包含數個凹形結構，其中第一部分與第二部分為不相鄰部分而第一部分與第三部分為相鄰部分。
上述揭露概述數個實施方式的特徵，以使熟習此技藝者可更好地了解本揭露的態樣。熟習此技藝術者應理解他們可輕易地利用本揭露作基礎來設計或修飾其他製程與結構，以實現在此所介紹之實施方式的相同的目的及/或達成相同優勢。熟習此技藝者也應了解這種均等的架構並未偏離本揭露之精神與範圍，且他們可在不偏離本揭露之精神與範圍下在此做出各種改變、替換、以及變動。
200:實施方式
210:參考數字
212:模板
214:模板模具
216:參考數字
218:影像感測器
220:底座
222:聚二甲基矽氧烷層
224:參考數字
226:參考數字
228:結構

Claims (10)

  1. 一種像素陣列，包含：一像素感測器；一微透鏡層，位於該像素感測器上方；以及一聚二甲基矽氧烷(PDMS)層，位於該像素感測器上方，且垂直重疊該微透鏡層，其中該聚二甲基矽氧烷層之一表面包含複數個結構，每一該些結構具有小於要由該像素感測器感測之一入射光之一波長之一各別寬度。
  2. 如請求項1所述之像素陣列，其中該些結構包含複數個凸形結構。
  3. 如請求項1所述之像素陣列，其中該些結構包含複數個凹形結構。
  4. 如請求項1所述之像素陣列，更包含：一彩色濾光層，位於該像素感測器上方，其中該微透鏡層位於該彩色濾光層上方，其中該聚二甲基矽氧烷層位於該微透鏡層下方，且其中該聚二甲基矽氧烷層位於該彩色濾光層下方。
  5. 如請求項1所述之像素陣列，更包含：一彩色濾光層，位於該像素感測器上方，其中 該微透鏡層位於該彩色濾光層上方，其中該聚二甲基矽氧烷層位於該微透鏡層下方，且其中該聚二甲基矽氧烷層位於該彩色濾光層上方。
  6. 一種像素陣列的製造方法，包含：沉積一聚二甲基矽氧烷(PDMS)層於一影像感測器之一像素陣列上方，其中該影像感測器包含一微透鏡層，位於該像素陣列上方，且該聚二甲基矽氧烷層垂直重疊該影像感測器之該微透鏡層；以及使用一陽極氧化鋁(AAO)模板形成複數個結構於該聚二甲基矽氧烷層中，其中該些結構包含至少一個：複數個凸形結構，或複數個凹形結構。
  7. 如請求項6所述之方法，其中沉積該聚二甲基矽氧烷層包含：沉積處於一液相之該聚二甲基矽氧烷層；且其中形成該些結構包含：當該聚二甲基矽氧烷層處於該液相時將該陽極氧化鋁模板壓入該聚二甲基矽氧烷層中。
  8. 如請求項6所述之方法，其中形成該些結構於該聚二甲基矽氧烷層中包含： 形成該些凸形結構於該聚二甲基矽氧烷層之一第一部分中；以及形成該些凹形結構於與該第一部分相鄰之該聚二甲基矽氧烷層之一第二部分中；且其中該方法更包含：形成一平坦表面於與該第一部分或該第二部分相鄰之該聚二甲基矽氧烷層之一第三部分中。
  9. 一種像素陣列，包含：一像素感測器；一微透鏡層，位於該像素感測器上方；以及一聚二甲基矽氧烷(PDMS)抗反射塗層，位於該像素感測器上方且垂直重疊該微透鏡層，包含：一第一部分，具有一平坦表面；以及一第二部分，具有一非平坦表面，該非平坦表面包含複數個結構，每一該些結構具有小於要由該像素感測器感測之一入射光之一波長的一寬度。
  10. 如請求項9所述之像素陣列，更包含：一第三部分，具有另一非平坦表面，該非平坦表面包含複數個另一結構，每一該些另一結構具有小於要由該像素感測器感測之該入射光之該波長之另一寬度，其中該第一部分之一焦距、該第二部分之一焦距、以及該第三部分之一焦距為不同之焦距。
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