TWI812931B - 積體晶片及其形成方法 - Google Patents

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莊君豪
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陳銘恩
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Abstract

本揭露是關於一種積體晶片。積體晶片包含安置於基底內 的影像感測元件。閘極結構沿著基底的前側安置。基底的背側包含界定安置於影像感測元件上方的中央擴散板的一個或多個第一傾斜表面。基底的背側更包含界定橫向包圍中央擴散板的多個周邊擴散板的第二傾斜表面。多個周邊擴散板的尺寸小於中央擴散板的尺寸。

Description

積體晶片及其形成方法
本揭露實施例是關於一種積體晶片及其形成方法。
具有影像感測器的積體晶片(Integrated circuit；IC)用於廣泛範圍的現代電子裝置。近年來，互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor；CMOS)影像感測器已開始廣泛使用，很大程度上取代了電荷耦合裝置(charge-coupled device；CCD)影像感測器。與CCD影像感測器相比，CMOS影像感測器由於功耗低、尺寸小、資料處理快、資料直接輸出以及製造成本低而愈來愈有利。一些類型的CMOS影像感測器包含前側照明式(front-side illuminated；FSI)影像感測器及背側照明式(back-side illuminated；BSI)影像感測器。
依據本發明實施例，提出一種積體晶片，包括：影像感測元件，安置於基底內；閘極結構，沿著所述基底的前側安置；其中所述基底的背側包括界定安置於所述影像感測元件上方的中央擴散板的一或多個第一傾斜表面；以及其中所述基底的所述背側更 包括界定橫向包圍所述中央擴散板的多個周邊擴散板的第二傾斜表面，所述多個周邊擴散板的尺寸小於所述中央擴散板的尺寸。
依據本發明實施例，提出積體晶片，包括：影像感測元件，安置於半導體基底的畫素區內；多個內連線層，沿著所述半導體基底的前側安置於介電結構內；其中所述半導體基底界定沿著所述半導體基底的背側且在所述畫素區內安置的第一錐形空腔；其中所述半導體基底進一步界定沿著所述半導體基底的所述背側且在所述第一錐形空腔與所述畫素區的周邊之間的多個第二錐形空腔；以及其中所述第一錐形空腔具有比所述多個第二錐形空腔的最大寬度更大的第一最大寬度。
依據本發明實施例，提出一種形成積體晶片的方法，包括：在基底的畫素區內形成影像感測元件；沿著所述基底的前側在介電結構內形成多個內連線層；沿著所述基底的背側形成罩幕層，其中所述罩幕層包括具有第一寬度的第一開口以及具有分別小於所述第一寬度的一或多個第二寬度的多個第二開口；執行蝕刻製程以根據所述罩幕層選擇性地蝕刻所述基底的所述背側，以界定被多個周邊擴散板包圍的中央擴散板；以及其中所述中央擴散板具有比各個所述多個周邊擴散板更大的寬度及深度。
100、400、500、600、700、800:影像感測器IC
101:表面
102:基底
102b:背側
102f:前側
103、103a、103b:傾斜表面
104:畫素區
106:隔離區
107:隔離溝渠
108:影像感測元件
110:閘極結構
112:介電結構
114:導電內連線層
116、802:中央擴散板
118:周邊擴散板
120:抗反射材料
122:介電材料
124:彩色濾光片
126:微透鏡
128、202、208、304、314:入射輻射
200、206、300、310、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800:橫截面圖
203:光軸
204:第一點
205:聚焦平面
210:第二點
212、320:圖
214、216:量子效率
218:線
302:第一微透鏡
306:第一焦點
308:第一區
312:第二微透鏡
316:第二焦點
318:第二區
322:第一入射角範圍
324:第二入射角範圍
402a、402c:堆疊層間介電層
404a、404b:蝕刻終止層
406:第一最大深度
408:第二最大深度
410:第一介電層
412:柵格元件
414:第二介電層
416:長度及寬度
418:高度
420、520、804:俯視圖
422:第一方向
424:第二方向
426:第一最大寬度
428:第二最大寬度
502:摻雜區
504:浮動擴散區
506:導電閘極電極
508:閘極介電質
510:側壁間隙壁
512:電荷載子
514:重設電晶體
516:源極隨耦電晶體
518:列選擇電晶體
522:第一閘極結構
524:第二閘極結構
526:第三閘極結構
528:第四閘極結構
602:第一線
604:第二線
702:第三線
704:第四線
1002:摻雜物質
1004:第一罩幕層
1202:載體基底
1402:第一蝕刻劑
1404:第二罩幕層
1406:第一開口
1408:第二開口
1502:第二蝕刻劑
1504:第三罩幕層
2100:方法
2102、2104、2106、2108、2110、2112、2114、2116、2118、2120、2122、2124、2126:動作
A-A':橫截面圖
t1:第一厚度
t2:第二厚度
VDD:電壓源
w1:第一寬度
w2:第二寬度
α:第一角度
β:第二角度
θ:入射角
θ1:第一入射角
θ2:第二入射角
當結合隨附圖式閱讀以下詳細描述時，將最佳地理解本揭露的態樣。應注意，根據業界中的標準慣例，各種特徵未按比例繪製。事實上，出於論述清楚的目的，可任意地增大或減小各種特徵的大小。
圖1示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器積體晶片(IC)的一些實施例的橫截面圖，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
圖2A至圖2B示出以不同入射角接收入射輻射的所揭露影像感測器IC的一些實施例的橫截面圖。
圖2C示出繪示所揭露影像感測器IC的例示性量子效率隨入射角變化的一些實施例的圖。
圖3A至圖3B示出具有擁有不同f數的微透鏡的所揭露影像感測器IC的一些實施例的橫截面圖。
圖3C示出繪示具有不同f數的微透鏡的例示性量子效率的一些實施例的圖。
圖4A至圖4B示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的一些額外實施例，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
圖5A至5B示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的一些更詳細的實施例，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
圖6至圖7示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的一些額外實施例的俯視圖，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
圖8A至圖8B示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的一些額外實施例，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
圖9至圖20示出形成具有不同尺寸的擴散板的影像感測器 IC的方法的一些實施例的橫截面圖。
圖21示出形成具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的方法的一些實施例的流程圖。
以下揭露提供用於實施所提供主題的不同特徵的許多不同的實施例或實例。下文描述組件及配置的具體實例以簡化本揭露。當然，所述組件及配置僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在以下描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包含第一特徵與第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可包含可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵，使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複參考標號及/或字母。此重複是出於簡單及清晰的目的，且本身並不指示所論述的各種實施例及/或組態之間的關係。
此外，為易於描述，本文中可使用諸如「在......之下」、「在......下方」、「下部」、「在......上方」、「上部」以及類似術語的空間相對術語來描述如圖式中所示出的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用的空間相對描述詞可同樣相應地進行解釋。
近年來，具有偵測近紅外線輻射(near-infrared radiation；NIR)(例如，具有約900奈米至約2,500奈米之間的波長的輻射)的能力的影像感測器積體晶片(IC)已愈來愈常見。對於此現象， 其中的一個原因是能夠偵測NIR的影像感測器IC能夠在幾乎沒有可見光的情況下有效地操作，因而使得此類影像感測器IC成為機器及/或夜視攝影機的理想選擇。此外，由於夜空含有比可見光子更多的NIR光子，影像感測器IC偵測NIR輻射的能力允許在不使用額外照明(例如，LED)的情況下實現良好的影像捕獲，從而降低功耗且增加影像感測器IC的電池壽命。
影像感測器IC通常包括安置於矽基底內的影像感測元件(例如，光二極體)。然而，矽的吸收係數隨著輻射波長的增加而減小。因此，影像感測器IC通常能夠以相對較低的量子效率(例如，影響電子信號的光子數目與入射於畫素區上的光子數目的比率，所述電子信號由畫素區內的影像感測元件產生)來偵測NIR輻射。
已理解，可藉由蝕刻矽基底以形成沿著矽基底的背側界定一或多個擴散板的傾斜表面來改良背側照明式(BSI)影像感測器的量子效率。擴散板的傾斜表面經組態以減少遠離矽基底背側的入射輻射的反射，且亦經組態以改變進入矽基底的入射輻射的角度。藉由改變進入矽基底的入射輻射的角度，輻射將在矽基底內行進較長路徑且因此增加吸收及量子效率。
亦已理解，與小型擴散板相比，大型擴散板將更大程度地提高影像感測器的量子效率。舉例而言，在畫素區的中心處置放大型擴散板(例如，具有與NIR輻射波長類似的寬度的擴散板)將比置放覆蓋相同面積的多個小型擴散板(例如，具有實質上小於NIR輻射波長的寬度的擴散板)提供更佳的量子效率。然而，由於畫素區的尺寸通常相對較小(例如，約2微米至約3微米之間)，可在其上置放大型擴散板的畫素區的面積受到限制。舉例而言，在 畫素區的中心上方置放大型擴散板通常不會在畫素區內為額外的大型擴散板保留空間。此外，儘管置放於畫素區中心處的大型擴散板將在小入射角上提供良好的量子效率，但大型擴散板將無法在較大入射角上提供良好的量子效率。此是因為隨著入射輻射的角度增加，入射輻射的焦點遠離集中式大型擴散板且向畫素區的周邊移動。
在一些實施例中，本揭露是關於一種包括基底的影像感測器積體晶片(IC)，所述基底具有包含在畫素區內的傾斜表面的背側。傾斜表面界定由多個周邊擴散板包圍的中央擴散板。中央擴散板具有比多個周邊擴散板更大的尺寸(例如，深度及/或寬度)，使得中央擴散板能夠在小入射角(例如，約-10°至約10°之間)下為影像感測器IC提供良好的量子效率。此外，多個周邊擴散板能夠在較大入射角(例如，小於約-10°及大於約10°)下為影像感測器IC提供良好的量子效率。因此，中央擴散板與多個周邊擴散板的組合在廣泛範圍的入射角內共同地為影像感測器IC提供良好的量子效率。
圖1A示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器積體晶片(IC)100的一些實施例，所述擴散板經組態以向影像感測器提供良好的量子效率。
影像感測器IC 100包括具有由一或多個隔離區106包圍的畫素區104的基底102。在一些實施例中，基底102可包括矽、鍺、砷化鎵或另一半導體材料。影像感測元件108安置於畫素區104內的基底102中。影像感測元件108經組態以將入射輻射(例如，光子)轉換為電信號(即，經組態以自入射輻射產生電子-電 洞對)。在各種實施例中，影像感測元件108可包括光二極體、光偵測器或類似者。
基底102具有前側102f及背側102b。在一些實施例中，一或多個閘極結構110可沿著基底102的前側102f安置且安置於畫素區104內。在一些實施例中，一或多個閘極結構110可對應於轉移電晶體、源極隨耦電晶體、列選擇電晶體及/或重設電晶體。在一些實施例中，介電結構112亦沿著基底102的前側102f配置且配置於一或多個閘極結構110上。介電結構112包圍多個導電內連線層114。
基底102的背側102b包括在畫素區104內的多個傾斜表面103a、103b。在一些實施例中，一或多個隔離區106可包括配置於基底102的背側102b內且橫向包圍畫素區104的一或多個隔離溝渠107。抗反射材料120沿著基底102的背側102b安置。抗反射材料120襯於多個傾斜表面103a、103b且延伸至一或多個隔離溝渠107內。一或多個介電材料122安置於抗反射材料120上。一或多個介電材料122亦可延伸至一或多個隔離溝渠107內且直接在多個傾斜表面103a、103b之間延伸。
彩色濾光片124安置於一或多個介電材料122上。彩色濾光片124經組態以傳輸特定波長的入射輻射。舉例而言，彩色濾光片124可經組態以傳輸波長在第一範圍(例如，對應於綠光)內的輻射，同時反射波長在與第一範圍不同的第二範圍(例如，對應於紅光)內的輻射等。微透鏡126安置於彩色濾光片124上。在一些實施例中，微透鏡可橫向與彩色濾光片124對準且在畫素區104上方實質上居中。
多個傾斜表面103a、103b界定具有不同尺寸的多個錐形空腔。多個錐形空腔可經組態以充當光學擴散板及/或諧振腔。在一些實施例中，一或多個第一傾斜表面103a形成界定中央擴散板116的第一錐形空腔，而第二傾斜表面103b形成界定橫向包圍中央擴散板116的多個周邊擴散板118的第二錐形空腔。中央擴散板116比各個周邊擴散板118具有更大的尺寸(例如，深度及/或寬度)。在一些實施例中，中央擴散板116可直接配置於影像感測元件108上方。在一些實施例中，中央擴散板116比各個周邊擴散板118更接近微透鏡126的中心。在一些實施例中，中央擴散板116直接安置於微透鏡126的中心下方。
在操作期間，微透鏡126經組態以將入射輻射128(例如，近紅外線輻射)聚焦至影像感測元件108。由於入射輻射128以大於臨界角的角度照在基底102上，多個傾斜表面103a、103b可用於將入射輻射128反射至中央擴散板116內或反射至多個周邊擴散板118內，其中入射輻射128的一部分可照在基底102的另一表面上且隨後進入基底102中。由於入射輻射128自基底102的多個傾斜表面反射出來，入射輻射128將以不同角度進入基底102(例如，入射輻射128將被擴散)。不同的角度可允許一些入射輻射128沿著增加在基底102中的入射輻射128的路徑長度的角度進入基底102。藉由增加在基底102中的入射輻射128的路徑長度，可增加基底102對入射輻射128的吸收。
入射輻射128的焦點將根據入射輻射128的入射角θ改變(例如，橫向移動)。舉例而言，在小入射角θ處，微透鏡126將入射輻射128聚焦至中央擴散板116，而在較大入射角θ處，微 透鏡126可將入射輻射128聚焦至多個周邊擴散板118中的一或多者。中央擴散板116允許基底102有效地吸收小入射角的入射輻射128，而與中央擴散板116相比，多個周邊擴散板118允許基底102有效地吸收較大入射角的輻射。因此，用多個周邊擴散板118包圍中央擴散板116在廣泛範圍的入射角內為影像感測元件108提供良好的量子效率。
圖2A至圖2C示出接收在入射角範圍內的入射輻射的所揭露影像感測器IC的例示性操作的一些實施例。應瞭解，繪示於圖2A至圖2B中的入射輻射示出為簡化的光線圖，且意欲表示微透鏡對以不同角定向的入射輻射的影響。入射輻射並未示出可在入射輻射中出現的其他變化(例如，入射輻射在基底102處反射、入射輻射在基底102處折射等)。
圖2A示出以第一入射角接收入射輻射的所揭露影像感測器IC的一些實施例的橫截面圖200。
如橫截面圖200中所繪示，影像感測器IC包括安置於基底102的畫素區104內的影像感測元件108。中央擴散板116及多個周邊擴散板118沿著基底102的背側102b安置。微透鏡126亦安置於基底102的背側102b上。
微透鏡126以第一入射角θ1(相對於光軸203量測)接收入射輻射202，且將入射輻射202聚焦至畫素區104的中心部分內的第一點204。若第一入射角θ1大於0°(即，若入射輻射202不平行於光軸203)，則第一點204將安置於在聚焦平面205上與光軸203橫向分離的一點處。由於第一點204在畫素區104的中心部分內，大量入射輻射202被中央擴散板116接收。因此，中 央擴散板116能夠在以第一入射角θ1接收入射輻射202時為影像感測元件108提供良好的量子效率。
圖2B示出以大於第一入射角的第二入射角接收入射輻射的所揭露影像感測器IC的一些實施例的橫截面圖206。
如橫截面圖206中所繪示，微透鏡126以大於第一入射角(圖2A的θ1)的第二入射角θ2接收入射輻射208。微透鏡126將入射輻射208聚焦至第二點210。由於第二入射角θ2大於第一入射角θ1，第二點210在比第一點(圖2A的204)離光軸203的距離更遠的距離處安置於聚焦平面205上，藉此使得第二點210比第一點(圖2A的204)更接近畫素區104的邊緣。由於第二點210比第一點(圖2A的204)更接近畫素區104的邊緣，因此被多個周邊擴散板118接收的入射輻射208多於由中央擴散板116接收的入射輻射208。因此，多個周邊擴散板118能夠在以大於第一入射角θ1的第二入射角θ2接收入射輻射208時為影像感測元件108提供良好的量子效率。
圖2C示出繪示所揭露影像感測器IC的例示性量子效率隨入射輻射的入射角變化的一些實施例的圖212。
如圖212中所繪示，在畫素區中心處具有大型中央擴散板的影像感測器IC將具有由第一線繪示的量子效率214，而在畫素區上方具有較小擴散板陣列的影像感測器IC將具有由第二線繪示的量子效率216。在入射角在約-10°至約10°之間的情況下，由大型中央擴散板提供的量子效率214大於由較小擴散板陣列提供的量子效率216，而在入射角大於約10°及小於約-10°的情況下，由較小擴散板陣列提供的量子效率216大於由大型中央擴散板提 供的量子效率214。
線218繪示具有擁有大型中央擴散板的畫素區的影像感測器IC的量子效率，所述大型中央擴散板由多個周邊擴散板包圍(例如，如圖2A中所繪示)。大型中央擴散板允許影像感測器IC以良好的量子效率吸收小入射角的入射輻射。在一些實施例中，影像感測器IC的量子效率在約-10°至約10°之間的範圍內的入射角處具有大於約50%的最大值。此外，多個周邊擴散板亦允許影像感測器IC以良好的量子效率吸收大入射角的入射輻射。舉例而言，如線218中所繪示，對於具有在約-20°至約20°之間的入射角的入射輻射，影像感測器IC可具有大於約45%的量子效率。因此，所揭露影像感測器IC能夠在廣泛範圍的入射角內提供良好的量子效率。
應瞭解，除在廣泛範圍的入射角內提供良好的量子效率之外，所揭露的不同尺寸的擴散板亦能夠向具有擁有不同f數(即，微透鏡的焦距與微透鏡的直徑的比率)的微透鏡及/或擁有可調整f數的微透鏡的影像感測器IC提供良好的量子效率。此是由於微透鏡的f數將影響入射輻射聚焦至半導體結構的畫素區上的程度。
圖3A至圖3B示出具有擁有不同f數(即，f比率)的微透鏡的所揭露影像感測器IC的一些實施例的橫截面圖。應瞭解，繪示於圖3A至圖3B中的入射輻射示出為簡化的光線圖，且意欲表示具有不同f數的微透鏡對入射輻射的影響。入射輻射並不示出可在入射輻射中出現的其他變化(例如，入射輻射在基底102處反射、入射輻射在基底102處折射等)。
如圖3A的橫截面圖300中所繪示，具有第一f數的第一 微透鏡302沿著具有影像感測元件108的基底102的背側102b安置。第一f數由第一微透鏡302的第一焦距及第一直徑界定。第一微透鏡302接收入射輻射304且將入射輻射304聚焦至畫素區104的中心部分的第一焦點306。
微透鏡126的曲形表面將使入射輻射304的方向變為與微透鏡126的中心的橫向距離成比例的角度。因此，具有第一f數的第一微透鏡302將使得入射輻射304在第一角度範圍內聚焦，從而使入射輻射304聚集至第一區308，進而使大量入射輻射202由中央擴散板116接收。因此，中央擴散板116能夠在第一微透鏡302具有第一f數時為影像感測元件108提供良好的量子效率。
如圖3B的橫截面圖310中所繪示，第二微透鏡312具有小於第一f數的第二f數。第二微透鏡312接收入射輻射314且將入射輻射314聚焦至畫素區104的中心部分內的第二焦點316。由於第二f數小於第一f數，入射輻射314將在第二範圍角度內聚焦，從而使入射輻射314聚集至大於第一區(圖3A的308)的第二區318。由於第二區318大於第一區，大量入射輻射202由多個周邊擴散板118接收。因此，多個周邊擴散板118能夠在第二微透鏡312具有小於第一f數的第二f數時為影像感測元件108提供良好的量子效率。
圖3C示出繪示量子效率隨入射角變化的圖320。如圖320中所繪示，在畫素區中心處具有大型中央擴散板的影像感測器IC將具有由第一線繪示的量子效率214，而在畫素區上方具有較小擴散板陣列的影像感測器IC將具有由第二線繪示的量子效率216。線218繪示具有擁有大型中央擴散板的畫素區的影像感測器IC的 量子效率，所述大型中央擴散板被多個周邊擴散板包圍(例如，如圖3A中所繪示)。
如亦藉由圖320所繪示，由第一微透鏡(例如，第一微透鏡302)聚焦至第一區(例如，第一區308)內的入射輻射將橫跨第一入射角範圍322，而由第二微透鏡(例如，第二微透鏡312)聚焦至第二區(例如，第二區318)內的入射輻射將橫跨大於第一入射角範圍322的第二入射角範圍324。在一些實施例中，第一入射角範圍322可在約-10°至約10°之間，而第二入射角範圍324可在約-30°至約30°之間。由於中央擴散板能夠在約-10°至約10°之間的入射角處提供良好的量子效率，所揭露影像感測器IC能夠為具有大f數(例如，約f/3或以上的f數)的微透鏡提供良好的量子效率。此外，由於多個周邊擴散板118能夠在較大入射角處提供良好的量子效率，所揭露影像感測器IC亦能夠為具有較小f數(例如，約f/0.9或以上的f數)的微透鏡提供良好的量子效率。舉例而言，在一些實施例中，在微透鏡具有大於約f/0.9的f數的情況下，不同尺寸的擴散板可為近紅外線輻射提供大於約35%的影像感測器IC量子效率。
圖4A示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC 400的一些額外實施例的橫截面圖。
影像感測器IC 400包括安置於基底102的畫素區104內的影像感測元件108。多個導電內連線層114安置於沿著基底102的前側102f配置的介電結構112內。在一些實施例中，介電結構112包括多個堆疊層間介電(inter-level dielectric；ILD)層402a至堆疊層間介電層402c。多個導電互內連線層114包括導通孔及 導電線的交替層，所述交替層配置於多個堆疊ILD層402a至堆疊ILD層402c內且電耦合至多個閘極結構110。在一些實施例中，蝕刻終止層404a、404b可配置於多個堆疊ILD層402a至堆疊ILD層402c中的相鄰堆疊ILD層之間。在各種實施例中，多個堆疊ILD層402a至堆疊ILD層402c可包括二氧化矽、經摻雜二氧化矽(例如，摻碳二氧化矽)、氮氧化矽、硼矽玻璃(borosilicate glass；BSG)、磷矽玻璃(phosphoric silicate glass；PSG)、硼磷矽玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)、氟矽玻璃(fluorinated silicate glass；FSG)或類似者中的一或多者。在一些實施例中，蝕刻停止層404a至蝕刻終止層404b可包括碳化矽、氮化矽、氮化鈦、氮化鉭或類似者。在一些實施例中，多個導電內連線層114可包括鎢、銅、鋁或類似者。
基底102的背側102b包括畫素區104內的傾斜表面103。傾斜表面103界定由多個周邊擴散板118包圍的中央擴散板116。在一些實施例中，中央擴散板116具有第一最大深度406且多個周邊擴散板118具有小於第一最大深度406的一或多個第二最大深度408。在一些實施例中，基底102在中央擴散板116與多個周邊擴散板118之間包括實質上平坦的表面101。在其他實施例中，中央擴散板116可直接接觸多個周邊擴散板118，使得中央擴散板116與多個周邊擴散板118並未分隔開。
在一些實施例中，第一最大深度406可在至約一或多個第二最大深度408的約100%至約250%之間。在一些實施例中，第一最大深度406可在約0.5微米至約0.7微米之間、約0.7微米至約1.2微米之間或其他適合的值的範圍內。在一些實施例中，一 或多個第二最大深度408可在約0.3微米至約0.5微米之間、約0.5微米至約1微米之間或其他適合的值的範圍內。
在一些實施例中，界定中央擴散板116的基底102的傾斜表面103可相對於基底102的背側102b形成第一角度α。在一些實施例中，界定多個周邊擴散板118的基底102的傾斜表面103可相對於基底102的背側102b形成第二角度β。在一些實施例中，第一角度α實質上等於第二角度β。在一些實施例中，第一角度α及第二角度β可在約135°至約145°之間的範圍內。在其他實施例中，第一角度α可與第二角度β不同。
一或多個隔離溝渠107自基底102的背側102b延伸至基底102內。一或多個隔離溝渠107延伸至基底102內，達到大於第一最大深度406及一或多個第二最大深度408兩者的第三最大深度。在一些實施例中，一或多個隔離溝渠107可完全延伸穿過基底102。在一些實施例中，一或多個隔離溝渠107具有在比傾斜表面103相對於基底102的背側102b的更小側壁角處傾斜的側壁。在一些此類實施例中，如沿著橫截面圖所見，一或多個隔離溝渠107可具有梯形形狀。在一些實施例中，實質上平坦的表面可在多個周邊擴散板118與一或多個隔離溝渠107之間延伸。
抗反射材料120沿著基底102的背側102b安置，且可進一步延伸至一或多個隔離溝渠107內。在一些實施例中，抗反射材料120可包括高k介電材料。第一介電層410配置於抗反射材料120上方。第一介電層410在一或多個隔離溝渠107內延伸以界定畫素區104的相對側上的隔離結構(例如，背側的深溝渠隔離結構)。在一些實施例中，第一介電層410可包含氧化物(例如， 氧化矽)、氮化物(例如，氮化矽)或類似者。
在一些實施例中，一或多個柵格元件412安置於第一介電層410上方。一或多個柵格元件412經組態以藉由阻擋輻射的橫向傳播來降低相鄰畫素區之間的串音。在一些實施例中，一或多個柵格元件412可包括金屬(例如，鋁、鈷、銅、銀、金、鎢等)及/或介電材料(例如，SiO2、SiN等)。
第二介電層414安置於第一介電層410及一或多個柵格元件412上方。在一些實施例中，第二介電層414可包括氧化物(例如，氧化矽)、氮化物(例如，氮化矽)或類似者。在一些實施例中，第一介電層410與第二介電層414為相同材料。在其他實施例中，第一介電層410及第二介電層414可包括不同材料。彩色濾光片124安置於第二介電層414上，且微透鏡126安置於彩色濾光片124上。在一些實施例中，微透鏡126可具有在約2微米至約3微米之間、約1.5微米至約2微米之間或其他適合的值的範圍內的長度及寬度416。在一些實施例中，微透鏡126可具有在約1微米至約1.5微米之間、約0.5微米至約1微米之間或其他適合的值的範圍內的高度418。
圖4B說明圖4A的影像感測器IC 400的俯視圖420。圖4A的橫截面圖沿著圖4B的橫截面圖A-A'截取。
如俯視圖420中所繪示，多個周邊擴散板118配置於中央擴散板116與畫素區104的周邊之間，使得中央擴散板116比多個中央擴散板116更接近畫素區104的中心。在一些實施例中，多個周邊擴散板118可沿著第一方向422及/或沿著垂直於第一方向422的第二方向424而沿著中央擴散板116的相對側配置。在 一些實施例中，多個周邊擴散板118可關於中央擴散板116的中心實質上對稱。在其他實施例中(未繪示)，多個周邊擴散板118可關於中央擴散板116的中心非對稱。在一些實施例中，中央擴散板116沿著第一方向422橫向延伸超過多個周邊擴散板118中的第一者的相對側，且沿著第二方向424橫向延伸超過多個周邊擴散板118中的第二者的相對側。
在一些實施例中，中央擴散板116配置於畫素區104的中心上方。在一些額外實施例中，中央擴散板116可在畫素區104上方實質上居中。在一些實施例中，中央擴散板116及多個周邊擴散板118可包括錐形空腔(例如，方形金字塔、矩形金字塔、三角形金字塔)。在其他實施例中(未繪示)，中央擴散板116及多個周邊擴散板118可包括圓錐形空腔、碗形空腔或類似者。在一些實施例中，中央擴散板116是由與中央擴散板116的底部處的點相交的一或多個第一傾斜表面界定，而多個周邊擴散板118是由與多個周邊擴散板118之一的底部處的點相交的一或多個第二傾斜表面界定。
中央擴散板116具有第一最大寬度426。多個周邊擴散板118具有小於第一最大寬度426的第二最大寬度428。在一些實施例中，第一最大寬度426可在第二最大寬度428的100%至約250%之間。舉例而言，在一些實施例中，第一最大寬度426可在約1微米至約1.5微米之間、約1.5微米至約2.5微米之間或其他適合的值的範圍內。在一些實施例中，第二最大寬度428可具有在約0.5微米至約1微米之間、約1微米至約2微米之間或其他適合的值的範圍內的深度。
儘管圖4A至圖4B示出單個畫素區，但應瞭解，繪示於圖4A至圖4B中的畫素區可為包括多個畫素區的陣列的部分。在一些實施例中，此類像素陣列可具有擁有相同f數的微透鏡。在其他實施例中，此類像素陣列可具有擁有不同f數的微透鏡。
圖5A示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC 500的橫截面圖的一些額外實施例。
影像感測器IC 500包括安置於基底102內的影像感測元件108。在一些實施例中，基底102可具有第一摻雜類型(例如，p型摻雜)。在一些實施例中，影像感測元件108包括具有擁有第二摻雜類型(例如，n型摻雜)的摻雜區502的光二極體。影像感測元件108與配置於基底102內的浮動擴散區504橫向分離。在一些實施例中，浮動擴散區504可具有第二摻雜類型(例如，n型摻雜)。
閘極結構110安置於影像感測元件108與浮動擴散區504之間的位置處的基底102上方。閘極結構110包括藉由閘極介電質508與基底102分離的導電閘極電極506。在一些實施例中，一或多個側壁間隙壁510沿著導電閘極電極506的相對側配置。
在一些實施例中，導電閘極電極506包括多晶矽。在此類實施例中，閘極介電質508可包含介電材料，諸如氧化物(例如，二氧化矽)、氮化物(例如，氮化矽)或類似者。在其他實施例中，導電閘極電極506可包括金屬，諸如鋁、銅、鈦、鉭、鎢、鉬、鈷或類似者。在此類實施例中，閘極介電質508可包括高k介電材料，諸如氧化鉿、氧化鉿矽(hafnium silicon oxide)、氧化鉿鉭(hafnium tantalum oxide)、氧化鋁、氧化鋯或類似者。在一些 實施例中，一或多個側壁間隙壁510可包括氧化物、氮化物、碳化物或類似者。
在操作期間，照在影像感測元件108上的電磁輻射(例如，光子)產生的電荷載子512被收集在摻雜區502中。當閘極結構110(其經組態以充當轉移電晶體)導通時，摻雜區502中的電荷載子512由於摻雜區502與浮動擴散區504之間存在的電位差而轉移至浮動擴散區504。電荷藉由源極隨耦電晶體516轉換成電壓信號。列選擇電晶體518用於定址。在電荷轉移之前，浮動擴散區504藉由接通重設電晶體514來設置成預定低電荷狀態，其使得浮動擴散區504中的電子流入電壓源(VDD)中。儘管圖5A的畫素區描述為具有安置於基底102內的轉移電晶體，但應瞭解，重設電晶體514、源極隨耦電晶體516以及列選擇電晶體518亦可配置於基底102內。
圖5B示出圖5A的影像感測器IC 500的一些實施例的俯視圖520。應瞭解，俯視圖520繪示影像感測器IC 500的所選組件而不包含其他組件以說明圖式。
如俯視圖520中所繪示，隔離區106作為連續結構延伸圍繞畫素區104。畫素區104包括與轉移電晶體相關聯的第一閘極結構522、與重設電晶體相關聯的第二閘極結構524、與源極隨耦電晶體相關聯的第三閘極結構526、以及與列選擇電晶體相關聯的第四閘極結構528。影像感測元件108延伸至畫素區104的中心上方。中央擴散板116安置於影像感測元件108上方。多個周邊擴散板118中的一或多者亦配置於影像感測元件108上方。
圖6示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC 600的 一些額外實施例的俯視圖。
影像感測器IC 600包括由多個周邊擴散板118橫向包圍的中央擴散板116。在一些實施例中，中央擴散板116在畫素區104內實質上居中。在一些實施例中，多個周邊擴散板118中的一或多者沿著平分中央擴散板116的第一線602配置，且多個周邊擴散板118中的一或多者沿著垂直於第一線602且平分中央擴散板116的第二線604配置。在一些實施例中，第一線602平分中央擴散板116的第一對相對側，而第二線604平分中央擴散板116的第二對相對側，所述第二對相對側與中央擴散板116的第一對相對側不同。
圖7示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC 700的一些額外實施例的俯視圖。
影像感測器IC 700包括由多個周邊擴散板118橫向包圍的中央擴散板116。在一些實施例中，中央擴散板116在畫素區104內實質上居中。在一些實施例中，多個周邊擴散板118中的一或多者沿著平分中央擴散板116的第三線702配置，且多個周邊擴散板118中的一或多者沿著垂直於第三線702且平分中央擴散板116的第四線704配置。在一些實施例中，第三線702延伸穿過中央擴散板116的第一對角，且第四線704平分中央擴散板116的第二對角，所述第二對隅角與中央擴散板116第一對角不同。
儘管圖6至圖7示出在畫素區內具有單一個大空腔的半導體結構，但應瞭解，在一些替代實施例中，所揭露半導體結構可在畫素區內具有多個大空腔。舉例而言，圖8A示出具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC 800的一些額外實施例的橫截面圖。
影像感測器IC 800包括由隔離區106包圍的畫素區104。多個中央擴散板802安置於畫素區104的中心區段內。多個中央擴散板802由安置於畫素區104的周邊區段內的多個周邊擴散板118包圍。多個中央擴散板802分別具有第一最大深度及第一最大寬度。多個周邊擴散板118分別具有小於第一最大深度的第二最大深度及小於第一最大寬度的第二最大寬度。
圖8B示出圖8A的影像感測器IC 800的俯視圖804的一些實施例。圖8A的橫截面圖沿著圖8B的橫截面圖A-A'截取。
圖9至圖20示出根據本揭露的實例實施例的形成影像感測器IC的方法的一些實施例的橫截面圖900至橫截面圖1900。儘管圖9至圖20參考方法來描述，但應瞭解，繪示於圖9至圖20中的結構並不限於所述方法而是可獨立於所述方法。
如圖9的橫截面圖900中所繪示，提供基底102。基底102包括前側102f及背側102b。基底102可為任何類型的半導體本體(例如，矽、SiGe、SOI等)，諸如半導體晶圓及/或晶圓上的一或多個晶粒，以及任何其他類型的半導體及/或與其相關聯的磊晶層。
在畫素區104內沿著基底102的前側102f形成一或多個閘極結構110。在各種實施例中，一或多個閘極結構110可對應於轉移電晶體、源極隨耦電晶體、列選擇電晶體及/或重設電晶體。在一些實施例中，一或多個閘極結構110可藉由將閘極介電膜及閘極電極膜沈積於基底102的前側102f上來形成。隨後閘極介電膜及閘極電極膜經圖案化以形成閘極介電質508及在閘極介電質508上方的導電閘極電極506。沿著導電閘極電極506的相對側壁 可形成一或多個側壁間隙壁510。在一些實施例中，一或多個側壁間隙壁510可藉由將間隙壁層(例如，氮化物、氧化物等)沈積至基底102的前側102f上以及選擇性地蝕刻間隙壁層以形成一或多個側壁間隙壁510來形成。
如圖10的橫截面圖1000中所繪示，於基底102的畫素區104內形成影像感測元件108。在一些實施例中，影像感測元件108可包括藉由將一或多個摻雜物質1002選擇性地植入基底102的前側102f內所形成的光二極體。舉例而言，光二極體可藉由執行第一植入製程來形成，所述第一植入製程根據第一罩幕層1004將一或多個摻雜物質1002植入基底102內以形成具有第一摻雜類型(例如，n型)的第一區。在一些實施例中，可隨後執行第二植入製程以形成毗鄰第一區且具有與第一摻雜類型不同的第二摻雜類型(例如，p型)的第二區。在一些實施例中，浮動擴散孔(未繪示)亦可使用第一植入製程或第二植入製程中的一者來形成。
如圖11的截面圖1100中所繪示，將多個導電內連線層114形成於沿著基底102的前側102f形成的介電結構112內。在一些實施例中，介電結構112可包括由蝕刻終止層404a至蝕刻終止層404b彼此豎直分離的多個堆疊ILD層402a至堆疊ILD層402c。在一些實施例中，多個導電內連線層114可使用金屬鑲嵌製程(例如，單金屬鑲嵌製程或雙金屬鑲嵌製程)分別形成。金屬鑲嵌製程藉由在基底102上形成多個堆疊ILD層402a至堆疊ILD層402c中的一者、蝕刻ILD層以形成介層窗孔及/或金屬溝渠以及用導電材料來填充介層窗孔及/或金屬溝渠來執行。在一些實施例中，ILD層可藉由物理氣相沈積技術(例如，PVD、CVD、PE-CVD、 ALD等)沈積，且導電材料(例如，鎢、銅、鋁或類似者)可使用沈積製程及/或電鍍製程(例如，電鍍、無電極電鍍等)來形成。
如圖12的橫截面圖1200中所繪示，將介電結構112接合至載體基底1202。在一些實施例中，接合製程可使用配置於介電結構112與載體基底1202之間的中間接合氧化物層(未繪示)。在一些實施例中，接合製程可包括熔融接合製程。在一些實施例中，載體基底1202可包括矽基底。
如圖13的橫截面圖1300中所繪示，基底102可經薄化以減小基底102的厚度。在各種實施例中，基底102可藉由蝕刻及/或機械性研磨基底102的背側102b薄化以將基底102的厚度自第一厚度t1減小至第二厚度t2。在一些實施例中，第一厚度t1可在約700微米至約800微米之間的範圍內。在一些實施例中，第二厚度t2可在約20微米至約80微米之間的範圍內。
如圖14的橫截面圖1400中所繪示，沿著基底102的背側102b形成中央擴散板116及多個周邊擴散板118。多個周邊擴散板118形成為橫向包圍中央擴散板116。中央擴散板116具有第一尺寸(例如，第一寬度及第一深度)。多個周邊擴散板118分別具有大於第一尺寸的第二尺寸(例如，第二寬度及第二深度)。
在一些實施例中，中央擴散板116及多個周邊擴散板118可藉由根據第二罩幕層1404而選擇性地將基底102的背側102b暴露至第一蝕刻劑1402來形成。第二罩幕層1404包括具有第一寬度w1的第一開口1406以及分別具有小於第一寬度w1的第二寬度w2的多個第二開口1408。第一蝕刻劑1402移除基底102的未遮蔽部分以形成同時界定中央擴散板116及多個周邊擴散板118 的傾斜表面103。在一些實施例中，第一蝕刻劑1402可包括濕式蝕刻劑(例如，氫氟酸、氫氧化鉀或類似者)。由於第一開口1406的第一寬度w1大於多個第二開口1408的第二寬度w2，能夠蝕刻基底102的第一蝕刻劑1402在第一開口1406中比在第二開口1408中多。因而導致中央擴散板116形成第一最大深度406，其大於多個周邊擴散板118的一或多個第二最大深度408。在其他實施例中，第一蝕刻劑1402可包括乾式蝕刻劑。在某些替代實施例中(未繪示)，中央擴散板116可藉由與多個周邊擴散板118不同的蝕刻製程形成。
如圖15的橫截面圖1500中所繪示，將一或多個隔離溝渠107形成於沿著畫素區104的相對側安置的隔離區106內。一或多個隔離溝渠107延伸至基底102的背側102b達到第三最大深度，所述第三最大深度大於中央擴散板116的第一最大深度406以及多個周邊擴散板118的一或多個第二最大深度408兩者。在一些實施例中，一或多個隔離溝渠107可藉由根據第三罩幕層1504而選擇性地將基底102的背側102b暴露至第二蝕刻劑1502來形成。第二蝕刻劑1502移除基底102未被遮蔽部分以界定一或多個隔離溝渠107。在一些實施例中，第二蝕刻劑1502可包括乾式蝕刻劑。
如圖16的橫截面圖1600中所繪示，將抗反射材料120沿著基底102的背側102b形成。抗反射材料120襯於界定中央擴散板116及多個周邊擴散板118的傾斜表面103。在一些實施例中，抗反射材料120亦可延伸至一或多個隔離溝渠107內。在一些實施例中，抗反射材料120可包括高k介電材料，所述高k介 電材料包含氧化鉿、氧化鈦、氧化鉿鋯(hafnium zirconium oxide)、氧化鉭、氧化鉿矽、氧化鋯、氧化鋯矽(zirconium silicon oxide)等。在一些實施例中，抗反射材料120可藉由沈積技術(例如，PVD、CVD、PE-CVD、ALD等)來沈積。
如圖17的橫截面圖1700中所繪示，將第一介電層410形成於抗反射材料120上。第一介電層410填充中央擴散板116及多個周邊擴散板118。在一些實施例中，第一介電層410可進一步填充一或多個隔離溝渠107。在一些實施例中，第一介電層410可包含氧化物(例如，氧化矽)、氮化物(例如，氮化矽)或類似者。第一介電層410可經歷後續平坦化製程(例如，化學機械平坦化製程)以形成實質上平坦的表面。
如圖18的橫截面圖1800中所繪示，將一或多個柵格元件412形成於第一介電層410上方。一或多個柵格元件412可包含金屬(例如，鋁、鈷、銅、銀、金、鎢等)及/或介電材料(例如，氧化矽、氮化矽等)。在一些實施例中，一或多個柵格元件412可藉由使用沈積技術(例如，PVD、CVD、PE-CVD、ALD等)及/或電鍍技術將金屬沈積於第一介電層410上方來形成。隨後金屬經圖案化以界定一或多個柵格元件412。
如圖19的橫截面圖1900中所繪示，第二介電層414形成於第一介電層410及一或多個柵格元件412上方。在一些實施例中，第二介電層414可包含氧化物(例如，氧化矽)、氮化物或類似者。在一些實施例中，第二介電層414可經歷後續平坦化製程(例如，化學機械平坦化製程)以形成實質上平坦的表面。
如圖20的橫截面圖2000中所繪示，將彩色濾光片124 形成於第二介電層414上方。隨後可將微透鏡126形成於彩色濾光片124上方。
在一些實施例中，彩色濾光片124由允許傳輸具有特定範圍的波長的輻射(例如，光)的同時阻擋在特定範圍之外的波長的光的材料形成。在一些實施例中，微透鏡126可藉由將微透鏡材料沈積於彩色濾光片124上方(例如，藉由旋塗方法或沈積製程)來形成。在微透鏡材料上方將具有曲形上表面的微透鏡樣板(未繪示)圖案化。在一些實施例中，微透鏡樣板可包括使用分佈曝光劑量來曝光(例如，對於負型光阻，較多光在曲率底部處暴露且較少光在曲率頂部處暴露)、顯影以及烘烤以形成圓形的光阻材料。微透鏡126可隨後藉由根據微透鏡樣板而選擇性地蝕刻微透鏡材料來形成。
圖21示出形成具有不同尺寸的擴散板的影像感測器IC的方法2100的一些實施例的流程圖。
儘管方法2100在本文中示出及描述為一系列動作或事件，但應瞭解，不應以限制性意義來解譯此類動作或事件的所示出次序。舉例而言，除本文中所示出及/或所描述的動作或事件之外，一些動作可與其他動作或事件以不同次序及/或同時發生。另外，可能並非需要所有的所示出動作來實施本文中所描述的一或多個態樣或實施例。另外，本文中所描繪的動作中的一或多者可以一或多個單獨動作及/或階段進行。
在2102處，沿著基底的前側在基底的畫素區內形成一或多個閘極結構。圖9示出對應於動作2102的一些實施例的橫截面圖900。
在2104處，在基底的畫素區內形成影像感測元件。圖10示出對應於動作2104的一些實施例的橫截面圖1000。
在2106處，沿著基底的前側在介電結構內形成多個導電內連線層。圖11示出對應於動作2106的一些實施例的橫截面圖1100。
在2108處，將介電結構接合至載體基底。圖12示出對應於動作2108的一些實施例的橫截面圖1200。
在2110處，將基底薄化以減小基底的厚度。圖13示出對應於動作2110的一些實施例的橫截面圖1300。
在2112處，在基底的畫素區內沿著基底的背側形成具有第一尺寸的中央擴散板。圖14示出對應於動作2112的一些實施例的橫截面圖1400。
在2114處，沿著基底的背側在中央擴散板與畫素區的周邊之間形成具有小於第一尺寸的一或多個第二尺寸的多個周邊擴散板。圖15示出對應於動作2114的一些實施例的橫截面圖1500。
在2116處，在基底的背側內沿著畫素區的相對側形成一或多個隔離溝渠。圖16示出對應於動作2116的一些實施例的橫截面圖1600。
在2118處，沿著基底的背側在一或多個隔離溝渠內形成第一介電層。圖17示出對應於動作2118的一些實施例的橫截面圖1700。
在2120處，在第一介電層上形成一或多個柵格元件。圖18示出對應於動作2120的一些實施例的橫截面圖1800。
在2122處，在一或多個柵格元件及第一介電層上形成第 二介電層。圖19示出對應於動作2122的一些實施例的橫截面圖1900。
在2124處，在第二介電層上形成彩色濾光片。圖20示出對應於動作2124的一些實施例的橫截面圖2000。
在2126處，在彩色濾光片上形成微透鏡。圖20示出對應於動作2126的一些實施例的橫截面圖2000。
因此，本揭露是關於具有不同尺寸的擴散板(例如，由多個較小周邊擴散板包圍的大型中央擴散板)的影像感測器積體晶片，所述擴散板沿著基底的背側安置且經組態以改良影像感測器的量子效率。
在一些實施例中，本揭露是關於一種積體晶片。積體晶片包含安置於基底內的影像感測元件，沿著基底的前側安置的閘極結構；基底的背側包含界定安置於影像感測元件上方的中央擴散板的一或多個第一傾斜表面；以及基底的背側更包含界定橫向包圍中央擴散板的多個周邊擴散板的第二傾斜表面，多個周邊擴散板的尺寸小於中央擴散板的尺寸。在一些實施例中，中央擴散板具有比各個多個周邊擴散板更大的最大寬度。在一些實施例中，中央擴散板具有比各個多個周邊擴散板更大的最大深度。在一些實施例中，多個周邊擴散板沿著第一方向以及沿著垂直於第一方向的第二方向包圍中央擴散板。在一些實施例中，積體晶片更包含由多個周邊擴散板橫向包圍的第二中央擴散板，所述第二中央擴散板大於各個多個周邊擴散板。在一些實施例中，一或多個第一傾斜表面與中央擴散板的底部的第一點處相交；且第二傾斜表面中的一或多者與多個周邊擴散板中的一者的底部的第二點處相交。在一 些實施例中，影像感測元件安置於畫素區內；且中央擴散板比多個周邊擴散板更接近畫素區的中心。在一些實施例中，積體晶片更包含沿著基底的背側安置的微透鏡，中央擴散板比多個周邊擴散板中的各別者更接近微透鏡的中心。在一些實施例中，微透鏡具有大於約f/3的f數在一些實施例中，基底的背側在中央擴散板與多個周邊擴散板之間為實質上平坦的。
在其他實施例中，本揭露是關於一種積體晶片。積體晶片包含安置於半導體基底的畫素區內的影像感測元件，沿著半導體基底的前側安置於介電結構內的多個內連線層；半導體基底界定沿著半導體基底的背側且在畫素區內安置的第一錐形空腔；半導體基底進一步界定沿著半導體基底的背側且在第一錐形空腔與畫素區的周邊之間的多個第二錐形空腔；以及第一錐形空腔具有大於多個第二錐形空腔的最大寬度的第一最大寬度。在一些實施例中，第一錐形空腔經組態以安置於上覆微透鏡的中心的正下方。在一些實施例中，第一錐形空腔被多個第二錐形空腔沿著第一方向且沿著垂直於第一方向的第二方向包圍。在一些實施例中，影像感測元件經組態以具有大於約45%的入射輻射的量子效率，所述入射輻射與垂直於半導體基底的背側的線以約-20°至約20°之間的角度相交。在一些實施例中，影像感測元件的量子效率具有入射輻射的最大值，所述入射輻射與垂直於半導體基底的背側的線以約-10°至約10°之間的角度相交。在一些實施例中，從第一錐形空腔的俯視圖中來看，多個第二錐形空腔對第一錐形空腔的中心實質上對稱。在一些實施例中，積體晶片更包含安置於一或多個隔離溝渠內的一或多個介電材料，所述隔離溝渠沿著畫素區的相對側配置於 半導體基底內，第一錐形空腔及多個第二錐形空腔被一或多個隔離溝渠橫向包圍。在一些實施例中，第一錐形空腔沿著第一方向橫向延伸超過多個第二錐形空腔中的第一者的相對側，且沿著垂直於第一方向的第二方向橫向延伸超過多個第二錐形空腔中的第二者的相對側。
在又其他實施例中，本揭露是關於一種形成積體晶片的方法。方法包含：在基底的畫素區內形成影像感測元件；沿著基底的前側在介電結構內形成多個內連線層；沿著基底的背側形成罩幕層，罩幕層包含具有第一寬度的第一開口以及具有分別小於第一寬度的一或多個第二寬度的多個第二開口；執行蝕刻製程以根據罩幕層選擇性地蝕刻基底的背側，以界定被多個周邊擴散板包圍的中央擴散板；以及中央擴散板具有比各個多個周邊擴散板更大的寬度及深度。在一些實施例中，多個周邊擴散板在中央擴散板與畫素區的周邊之間。
前文概述若干實施例的特徵，使得所屬領域中具通常知識者可更佳地理解本揭露的態樣。所屬領域中具通常知識者應理解，其可容易地使用本揭露作為設計或修改用於實行本文中所引入的實施例的相同目的及/或達成相同優點的其他程序及結構的基礎。所屬領域中具通常知識者亦應認識到，此類等效構造並不脫離本揭露的精神及範疇，且所屬領域中具通常知識者可在不脫離本揭露的精神及範疇的情況下在本文中作出各種改變、替代及更改。
100:影像感測器IC
102:基底
102b:背側
102f:前側
103a、103b:傾斜表面
104:畫素區
106:隔離區
107:隔離溝渠
108:影像感測元件
110:閘極結構
112:介電結構
114:導電內連線層
116:中央擴散板
118:周邊擴散板
120:抗反射材料
122:介電材料
124:彩色濾光片
126:微透鏡
128:入射輻射
θ:入射角

Claims (10)

  1. 一種積體晶片，包括：影像感測元件，安置於基底內；閘極結構，沿著所述基底的前側安置；其中所述基底的背側本身包括界定安置於所述影像感測元件上方的中央擴散板的一或多個第一傾斜表面；以及其中所述基底的所述背側本身更包括界定橫向包圍所述中央擴散板的多個周邊擴散板的第二傾斜表面，所述多個周邊擴散板的尺寸至少在寬度上小於所述中央擴散板的尺寸。
  2. 如請求項1所述的積體晶片，其中所述中央擴散板具有比各個所述多個周邊擴散板更大的最大寬度，且所述中央擴散板具有比各個所述多個周邊擴散板更大的最大深度。
  3. 如請求項1所述的積體晶片，其中所述多個周邊擴散板沿著第一方向以及沿著垂直於所述第一方向的第二方向包圍所述中央擴散板。
  4. 如請求項1所述的積體晶片，更包括：微透鏡，沿著所述基底的所述背側安置，其中所述中央擴散板比各個所述多個周邊擴散板更接近所述微透鏡的中心，且所述微透鏡的f數大於f/3。
  5. 一種積體晶片，包括：影像感測元件，安置於半導體基底的畫素區內；多個內連線層，沿著所述半導體基底的前側安置於介電結構內；其中所述半導體基底界定沿著所述半導體基底的背側且在所 述畫素區內安置的第一錐形空腔；其中所述半導體基底進一步界定沿著所述半導體基底的所述背側且在所述第一錐形空腔與所述畫素區的周邊之間的多個第二錐形空腔；以及其中所述第一錐形空腔具有比所述多個第二錐形空腔的最大寬度更大的第一最大寬度。
  6. 根據請求項5所述的積體晶片，其中所述第一錐形空腔經組態以安置於上覆微透鏡的中心的正下方。
  7. 根據請求項5所述的積體晶片，其中所述影像感測元件經組態以具有大於45%的入射輻射的量子效率，所述入射輻射與垂直於所述半導體基底的所述背側的線以-20°至20°之間的角度相交。
  8. 根據請求項5所述的積體晶片，其中所述影像感測元件的量子效率具有入射輻射的最大值，所述入射輻射與垂直於所述半導體基底的所述背側的線以-10°至10°之間的角度相交。
  9. 一種形成積體晶片的方法，包括：在基底的畫素區內形成影像感測元件；沿著所述基底的前側在介電結構內形成多個內連線層；沿著所述基底的背側形成罩幕層，其中所述罩幕層包括具有第一寬度的第一開口以及具有分別小於所述第一寬度的一或多個第二寬度的多個第二開口；執行蝕刻製程以根據所述罩幕層選擇性地蝕刻所述基底的所述背側，以界定被多個周邊擴散板包圍的中央擴散板，其中所述中央擴散板位於所述畫素區的中央；以及 其中所述中央擴散板具有比各個所述多個周邊擴散板更大的寬度及深度。
  10. 如請求項9所述的形成積體晶片的方法，其中所述多個周邊擴散板位於所述中央擴散板與所述畫素區的周邊之間。
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