TWI839615B - 固態影像感測器 - Google Patents
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Abstract
固態影像感測器包含具有第一及第二光電轉換元件的一半導體基板、一隔離結構、一彩色濾光片層以及一混合層。隔離結構設置於第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間。彩色濾光片層設置於半導體基板的上方。混合層設置於半導體基板與彩色濾光片之間。混合層包含一第一分隔結構、一第二分隔結構及一透明層。第一分隔結構被設置以與隔離結構對應。第二分隔結構被第一分隔結構所圍繞。透明層設置於第一分隔結構與第二分隔結構之間。第一分隔結構的折射率與第二分隔結構的折射率低於透明層的折射率。
Description
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混合層的固態影像感測器。
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。固態影像感測器中的光感測部分可形成在每個像素中，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。
在固態影像感測器中，具有不同波長的光可在半導體基板的不同深度之處被吸收。然而，當傾斜的入射光進入固態影像感測器時，此行為可能會導致形成用於吸收相同顏色的兩個相鄰的光電轉換元件中的能量失衡。因此，在固態影像感測器的設計和製造上仍存在各種挑戰。
在本揭露的一些實施例中，固態影像感測器包含設置於半導體基板與彩色濾光片層之間的一混合層，其有助於從彩色濾光片層(彩色濾光片區段)分離光，從而改善光電轉換元件的靈敏度的均勻性，以增強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一半導體基板，半導體基板具有多個第一光電轉換元件及至少一第二光電轉換元件。固態影像感測器也包含一隔離結構，隔離結構設置於第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間。固態影像感測器更包含一彩色濾光片層，彩色濾光片層設置於半導體基板的上方並具有對應於第一光電轉換元件的一第一彩色濾光片區段及對應於第二光電轉換元件的一第二彩色濾光片區段。此外，固態影像感測器包含一混合層，混合層設置於半導體基板與彩色濾光片之間。混合層包含一第一分隔結構，第一分隔結構被設置以使其與隔離結構對應。混合層也包含一第二分隔結構，第二分隔結構被第一分隔結構所圍繞。混合層更包含一透明層，透明層設置於第一分隔結構與第二分隔結構之間。第一分隔結構的折射率與第二分隔結構的折射率低於透明層的折射率。
在一些實施例中，第二分隔結構的高度低於第一分隔結構的高度。
在一些實施例中，在固態影像感測器的剖面圖中，第一分隔結構包含多個第一分隔區段，第二分隔結構包含多個第二分隔區段，且每個第一分隔區段和每個’第二分隔區段具有不同的形狀。
在一些實施例中，每個第一分隔區段形成為矩形，且每個第二分隔區段形成為三角形或半圓形。
在一些實施例中，在固態影像感測器的俯視圖中，第二分隔結構形成為正方形、矩形或兩個交叉的矩形。
在一些實施例中，第二分隔結構與第一分隔結構直接接觸。
在一些實施例中，第二分隔結構的高度高於第一分隔結構的高度。
在一些實施例中，第二分隔結構的一部分設置於第一彩色濾光片區段內。
在一些實施例中，半導體基板具有多個第二光電轉換元件，且第二分隔結構對應於第一光電轉換元件或第二光電轉換元件。
在一些實施例中，第一彩色濾光片區段與第二彩色濾光片區段包含紅色濾光片區段、綠色濾光片區段、藍色濾光片區段、黃色濾光片區段、白色濾光片區段、青色濾光片區段、洋紅色濾光片區段或紅外光/近紅外光濾光片區段。
在一些實施例中，第一分隔結構的高度是固定的，而第二分隔結構的高度是可變的。
在一些實施例中，第二分隔結構對應於第一彩色濾光片區段的高度與第二分隔結構對應於第二彩色濾光片區段的高度不同。
在一些實施例中，固態影像感測器更包含一聚光結構，聚光結構設置於彩色濾光片層之上。聚光結構包含對應於第一光電轉換元件的第一微透鏡及對應於第二光電轉換元件的第二微透鏡。
在一些實施例中，第一微透鏡對應於m×n個第一光電轉換元件，且m和n為正整數。
在一些實施例中，第二微透鏡對應於一個第二光電轉換元件。
在一些實施例中，在固態影像感測器的邊緣區域中，第一分隔結構相對於隔離結構具有一偏移。
在一些實施例中，固態影像感測器更包含一金屬網格，金屬網格設置於第一分隔結構的底部。
在一些實施例中，透明層的折射率大於1.0。
在一些實施例中，第一分隔結構的折射率與第二分隔結構的折射率不同。
在一些實施例中，混合層的厚度在0.01 μm至2.0 μm的範圍內。
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。
第1A圖與第1B圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器100的剖面圖。第2圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器100的另一部分的剖面圖。舉例來說，第1A圖與第1B圖繪示固態影像感測器100在中央區域內的剖面圖，而第2圖繪示固態影像感測器100在圍繞中央區域的邊緣區域內的剖面圖，但本揭露實施例並非以此為限。應注意的是，為了簡便起見，第1A圖、第1B圖與第2圖中可能省略固態影像感測器100的一些部件。
在一些實施例中，固態影像感測器100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。
參照第1A圖、第1B圖與第2圖，固態影像感測器100包含一半導體基板10。在一些實施例中，半導體基板10可為晶圓或晶片。舉例來說，半導體基板10可包含矽，但本揭露實施例並非以此為限。如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，半導體基板10可具有多個第一光電轉換元件11及多個第二光電轉換元件13。在一些實施例中，第一光電轉換元件11及第二光電轉換元件13可為用於接收不同色光的光電二極體。舉例來說，第一光電轉換元件11可用於接收綠光，而第二光電轉換元件13可用於接收紅光，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第一光電轉換元件11及第二光電轉換元件13可為用於接收相同色光的光電二極體。舉例來說，第一光電轉換元件11及第二光電轉換元件13兩者可用於接收綠光以用於相位檢測自動對焦(phase detection auto focus, PDAF)功能。
參照第1A圖、第1B圖與第2圖，固態影像感測器100包含一隔離結構15，隔離結構15設置於第一光電轉換元件11與第二光電轉換元件13之間。在一些實施例中，隔離結構15可包含淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)或深溝槽隔離(deep trench isolation, DTI)。舉例來說，可使用蝕刻製程形成溝槽，並用絕緣或介電材料填充溝槽以在半導體基板10中形成隔離結構15，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1A圖與第2圖所示，隔離結構15可將第一光電轉換元件11及第二光電轉換元件13分開。亦即，半導體基板10中的第一光電轉換元件11及第二光電轉換元件13可透過隔離結構15彼此隔離，但本揭露實施例並非以此為限。
如第1B圖所示，隔離結構15也可設置於多個第一光電轉換元件11之間。亦即，隔離結構15可將多個第一光電轉換元件11彼此分開。或者，隔離結構15也可設置於多個第二光電轉換元件13之間。亦即，隔離結構15可將多個第二光電轉換元件13彼此分開。
參照第1A圖、第1B圖與第2圖，固態影像感測器100包含一彩色濾光片層20，彩色濾光片層20設置於半導體基板10的上方。在一些實施例中，如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，彩色濾光片層20具有對應於第一光電轉換元件11的綠色濾光片區段20SG及對應於第二光電轉換元件13的紅色濾光片區段20SR，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，彩色濾光片層20可具有對應於第一光電轉換元件11或第二光電轉換元件13的藍色濾光片區段、黃色濾光片區段、白色濾光片區段、青色(cyan)濾光片區段、洋紅色(magenta)濾光片區段、紅外線(IR)/近紅外線(NIR)濾光片區段、或其他合適的彩色濾光片區段。舉例來說，彩色濾光片層20的一些彩色濾光片區段可對應於紅色、綠色和藍色的其中之一，而彩色濾光片層20的其他彩色濾光片區段可對應於紅色、綠色和藍色的其中之另一，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第1A圖、第1B圖與第2圖，固態影像感測器100包含一混合層30，混合層30設置於半導體基板10與彩色濾光片20之間。尤其，混合層30包含一第一分隔結構31、一第二分隔結構33及一透明層32。如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，第一分隔結構31可設置為與隔離結構15對應，第二分隔結構33可對應於第一光電轉換元件11或第二光電轉換元件13，而透明層32可設置於第一分隔結構31與第二分隔結構33之間，但本揭露實施例並非以此為限。
在本揭露的實施例中，第一分隔結構31的折射率與第二分隔結構33的折射率低於透明層32的折射率。舉例來說，第一分隔結構31的折射率與第二分隔結構33的折射率可在約1.0至1.99的範圍內，而透明層32的折射率可大於約1.0(例如，約3.0)，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一分隔結構31和/或第二分隔結構33可透過將介電層沉積於半導體基板10之上，接著使用光微影與蝕刻製程將此介電層圖案化，以形成第一分隔結構31和/或第二分隔結構33，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，第一分隔結構31和第二分隔結構33的材料可為相同的，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第一分隔結構31和第二分隔結構33的材料可為不同的。亦即，第一分隔結構31的折射率與第二分隔結構33的折射率可不同。
在一些實施例中，透明層32可為一有機層，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，透明層32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。透明層32可透過一沉積製程所形成。
在第1A圖、第1B圖與第2圖所示的實施例中，第一分隔結構31和第二分隔結構33可具有相同的高度，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，如第1A圖與第1B圖所示，混合層30的厚度T可在約0.01 μm至約2.0 μm的範圍內。亦即，第一分隔結構31的高度和第二分隔結構33的高度可在約0.01 μm至約2.0 μm的範圍內，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，在固態影像感測器100的邊緣區域中，固態影像感測器100的結構可具有一偏移。舉例來說，如第2圖所示，第一分隔結構31在固態影像感測器100的邊緣區域中相對於隔離結構15可具有一偏移S。換言之，在第2圖所示的剖面圖中，第一分隔結構31的中心軸C2與隔離結構15的中心軸C1的距離可為偏移S，但本揭露實施例並非以此為限。
此外，如第2圖所示，第二分隔結構33在固態影像感測器100的邊緣區域中相對於綠色濾光片區段20SG的中心軸CG具有一偏移S1，相對於紅色濾光片區段20SR的中心軸CR具有一偏移S2。換言之，在第2圖所示的剖面圖中，第二分隔結構33的中心軸C3與綠色濾光片區段20SG的中心軸CG的距離可為偏移S1，而第二分隔結構33的中心軸C3與紅色濾光片區段20SR的中心軸CR的距離可為偏移S2，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，偏移S1與偏移S2可與偏移S不同，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，如第2圖所示，彩色濾光片層20在固態影像感測器100的邊緣區域中相對於隔離結構15具有一偏移S。然而，彩色濾光片層20相對於隔離結構15的偏移可與偏移S不同，其可依據實際需求調整。
如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，在入射光L進入固態影像感測器100並穿越通過綠色濾光片區段20SG或紅色濾光片區段20SR後，其可被第二分隔結構33所分離，從而改善第一光電轉換元件11和第二光電轉換元件13的靈敏度的均勻性，以增強來自固態影像感測器100的第一光電轉換元件11和第二光電轉換元件13的影像訊號的品質。
在一些實施例中，如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，固態影像感測器100可包含一金屬網格50，金屬網格50設置於半導體基板10之上。尤其。金屬網格50設置於第一分隔結構31的底部。在一些實施例中，金屬網格50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。金屬網格50可透過在半導體基板10之上沉積金屬層，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金屬網格50，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，固態影像感測器100可進一步包含一聚光結構40，聚光結構40設置於彩色濾光片層20之上。在一些實施例中，聚光結構40可用於會聚入射光L。在一些實施例中，聚光結構40的材料可與透明層32的材料相同或類似。舉例來說，聚光結構40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。在一些實施例中，聚光結構40可透過光阻熱回流法(photoresist reflow method)、熱壓成型法(hot embossing method)、其他合適的方法或其組合所形成，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，形成聚光結構40的步驟可包含旋轉塗佈製程、微影製程、蝕刻製程、其他合適的製程或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第1A圖、第1B圖與第2圖所示，聚光結構40可包含對應於第一光電轉換元件11和第二光電轉換元件13的微透鏡40m。舉例來說，每個微透鏡40m可對應於四(2×2)個第一光電轉換元件11或四(2×2)個第二光電轉換元件13，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，微透鏡40m可對應於(m×n)個第一光電轉換元件11或(m×n)個第二光電轉換元件13，其中m與n為正整數，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，微透鏡40m可對應於一個第二光電轉換元件13。
在一些實施例中，微透鏡40m可為半凸透鏡結構或凸透鏡，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40可為微角錐(micro-pyramid)結構(例如，圓錐、四角錐等)，或者其可為微梯形(micro-trapezoidal)結構(例如，平頂圓錐、平頂四角錐等)。或者，聚光結構40可為折射率漸變(gradient-index)結構。
類似地，如第2圖所示，聚光結構40在固態影像感測器100的邊緣區域中相對於彩色濾光片層20可具有一偏移。然而，聚光結構40相對於彩色濾光片層20的偏移可與偏移S不同，其可依據實際需求調整。
第3A圖繪示根據本揭露一實施例的混合層30的部分俯視圖。第3B圖繪示根據本揭露另一實施例的混合層30的部分俯視圖。第3C圖繪示根據本揭露又一實施例的混合層30的部分俯視圖。舉例來說，第1A圖、第1B圖與第2圖可包含沿著第3A圖、第3B圖與第3C圖中的線A-A’所切的部分剖面圖，但本揭露實施例並非以此為限。
參照第3A圖至第3C圖，第二分隔結構33被第一分隔結構31所圍繞。在一些實施例中，如第3A圖所示，在混合層30的俯視圖中，第二分隔結構33可形成為與第一分隔結構31分離的正方形，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第3B圖所示，在混合層30的俯視圖中，第二分隔結構33可形成為與第一分隔結構31連接的矩形。亦即，第二分隔結構33可與第一分隔結構31直接接觸，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第3C圖所示，在混合層30的俯視圖中，第二分隔結構33可形成為與第一分隔結構31直接接觸的兩個交叉的矩形，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些其他的實施例中，在混合層30的俯視圖中，第二分隔結構33可形成為可與第一分隔結構31分離或連接的其他多邊形。
第4圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器102的一部分的剖面圖。第5圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器102的另一部分的剖面圖。舉例來說，第4圖繪示固態影像感測器102在中心區域的剖面圖，而第5圖繪示固態影像感測器102在圍繞中心區域的邊緣區域的剖面圖，但本揭露實施例並非以此為限。應注意的是，為了簡便起見，第4圖和第5圖中可能省略固態影像感測器102的一些部件。
第4圖和第5圖所示的固態影像感測器102具有與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100類似的結構。與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100的不同之處的其中之一可包含，第4圖和第5圖所示的固態影像感測器102的第一分隔結構31與第二分隔結構34可具有不同的高度。尤其，第二分隔結構34的高度T2可低於第一分隔結構31的高度T1，但本揭露實施例並非以此為限。
類似地，如第5圖所示，第一分隔結構31在固態影像感測器102的邊緣區域中相對於隔離結構15可具有一偏移S。換言之，在第5圖所示的剖面圖中，第一分隔結構31的中心軸C2與隔離結構15的中心軸C1的距離可為偏移S，但本揭露實施例並非以此為限。
此外，如第5圖所示，第二分隔結構34在固態影像感測器102的邊緣區域中相對於綠色濾光片區段20SG的中心軸CG具有一偏移S1，相對於紅色濾光片區段20SR的中心軸CR具有一偏移S2。換言之，在第5圖所示的剖面圖中，第二分隔結構34的中心軸C3與綠色濾光片區段20SG的中心軸CG的距離可為偏移S1，而第二分隔結構34的中心軸C3與紅色濾光片區段20SR的中心軸CR的距離可為偏移S2，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，偏移S1與偏移S2可與偏移S不同，但本揭露實施例並非以此為限。
在前述的實施例中，例如第1A圖與第2圖所示的實施例中，在固態影像感測器100的剖面圖中，第一分隔結構31可被分為多個第一分隔區段31S，第二分隔結構33可被分為多個第二分隔區段33S，且每個第一分隔區段31S和每個第二分隔區段33S可具有相同的形狀(例如，矩形)，但本揭露實施例並非以此為限。
第6圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器104的一部分的剖面圖。第7圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器106的一部分的剖面圖。
如第6圖所示，在固態影像感測器104的剖面圖中，第一分隔結構31的每個第一分隔區段31S可形成為矩形，而第二分隔結構35的每個第二分隔區段35S可形成為三角形，但本揭露實施例並非以此為限。
如第7圖所示，在固態影像感測器106的剖面圖中，第一分隔結構31的每個第一分隔區段31S可形成為矩形，而第二分隔結構36的每個第二分隔區段36S可形成為半圓形，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，第一分隔區段的形狀或第二分隔區段的形狀也可為其他合適的形狀，可依據實際需求調整。
第8圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器108的一部分的剖面圖。第8圖所示的固態影像感測器108具有與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100類似的結構。與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100的不同之處的其中之一可包含，第8圖所示的固態影像感測器108的第一分隔結構31和第二分隔結構37可具有不同的高度。尤其，第二分隔結構37的高度T2’可高於第一分隔結構31的高度T1，但本揭露實施例並非以此為限。
在一些實施例中，如第8圖所示，第二分隔結構37的一部分可設置於彩色濾光片層20內。更詳細而言，第二分隔結構37的一部分可設置於綠色濾光片區段20SG內，且可設置於紅色濾光片區段20SR內，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，第二分隔結構37的一部分可設置於彩色濾光片層20的其他彩色濾光片區段內。
第9圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器110的一部分的剖面圖。第9圖所示的固態影像感測器110具有與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100類似的結構。與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100的不同之處的其中之一可包含，彩色濾光片層20可進一步具有藍色濾光片區段20SB。
此外，在本實施例中，第一分隔結構31的高度的為固定的(constant)，而第二分隔結構38的高度是可變的(variable)。舉例來說，如第9圖所示，第一分隔結構31的第一分隔區段31S的高度T1可與第二分隔結構38的第二分隔區段38-1S的高度T2-1相同；第二分隔結構38的第二分隔區段38-1S的高度T2-1(其對應於綠色濾光片區段20SG)可低於第二分隔結構38的第二分隔區段38-2S的高度T2-2(其對應於紅色濾光片區段20SR)且高於第二分隔結構38的第二分隔區段38-3S的高度T2-3(其對應於藍色濾光片區段20SB)，但本揭露實施例並非以此為限。
第10圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器112的一部分的剖面圖。第10圖所示的固態影像感測器112具有與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100類似的結構。與第1A圖和第2圖所示的固態影像感測器100的不同之處的其中之一可包含，聚光結構40’可包含對應於多個第一光電轉換元件11的一第一微透鏡40m及對應於多個第二光電轉換元件13的多個第二微透鏡40m’。
如第10圖所示，第一微透鏡40m對應於至少兩個(即，兩個或更多)第一光電轉換元件11，而每個第二微透鏡40m’對應於一個第二光電轉換元件13，但本揭露實施例並非以此為限。第一微透鏡40m的數量或第二微透鏡40m’的數量並未限定於第10圖所示的實施例，其可依實際需求調整。
綜上所述，根據本揭露實施例的固態影像感測器包含設置於半導體基板與彩色濾光片層之間的混合層，其有助於從彩色濾光片層(彩色濾光片區段)分離光，從而改善光電轉換元件的靈敏度的均勻性，以增強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。
100,102,104,106,108,110,112:固態影像感測器
10:半導體基板
11:第一光電轉換元件
13:第二光電轉換元件
15:隔離結構
20:彩色濾光片層
20SB:藍色濾光片區段
20SG:綠色濾光片區段
20SR:紅色濾光片區段
30:混合層
31:第一分隔結構
31S:第一分隔區段
32:透明層
33,34,35,36,37,38:第二分隔結構
33S,35S,36S,38-1S,38-2S,38-3S:第二分隔區段
40:聚光結構
40m,40m’:微透鏡
50:金屬網格
A-A’:線
C1,C2,CG,CR:中心軸
L:入射光
S,S1,S2:偏移
T:厚度
T1,T2,T2’,T2-1,T2-2,T2-3:高度
X,Y,Z:坐標軸
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1A圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的剖面圖。
第1B圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的剖面圖。
第2圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的另一部分的剖面圖。
第3A圖繪示根據本揭露一實施例的混合層的部分俯視圖。
第3B圖繪示根據本揭露另一實施例的混合層的部分俯視圖。
第3C圖繪示根據本揭露又一實施例的混合層的部分俯視圖。
第4圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
第5圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的另一部分的剖面圖。
第6圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
第7圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
第8圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
第9圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
第10圖繪示根據本揭露一些實施例的固態影像感測器的一部分的剖面圖。
100:固態影像感測器
10:半導體基板
11:第一光電轉換元件
13:第二光電轉換元件
15:隔離結構
20:彩色濾光片層
20SG:綠色濾光片區段
20SR:紅色濾光片區段
30:混合層
31:第一分隔結構
31S:第一分隔區段
32:透明層
33:第二分隔結構
33S:第二分隔區段
40:聚光結構
40m:微透鏡
50:金屬網格
A-A’:線
L:入射光
T:厚度
X,Z:坐標軸
Claims (9)
- 一種固態影像感測器，包括：一半導體基板，具有複數個第一光電轉換元件及至少一第二光電轉換元件；一隔離結構，設置於該些第一光電轉換元件與該至少一第二光電轉換元件之間；一彩色濾光片層，設置於該半導體基板的上方並具有對應於該些第一光電轉換元件的一第一彩色濾光片區段及對應於該至少一第二光電轉換元件的一第二彩色濾光片區段；以及一混合層，設置於該半導體基板與該彩色濾光片之間，且該混合層包括：一第一介電分隔結構，設置為與該隔離結構對應；一第二介電分隔結構，被該第一介電分隔結構所圍繞；及一透明層，設置於該第一介電分隔結構與該第二介電分隔結構之間；其中該第一介電分隔結構的折射率與該第二介電分隔結構的折射率低於該透明層的折射率，該第二介電分隔結構的高度高於該第一介電分隔結構的高度，且該第二介電分隔結構的一部分設置於該第一彩色濾光片區段內。
- 如請求項1之固態影像感測器，其中在該固態影像感測器的一俯視圖中，該第二介電分隔結構形成為兩個交叉的矩形。
- 如請求項2之固態影像感測器，其中在該固態影像感測器的一剖面圖中，該第一介電分隔結構包括複數個第一分隔區段，該第二介電分隔結構包括複數個第二分隔區段，每該第一分隔 區段形成為矩形，且每該第二分隔區段形成為矩形。
- 如請求項1之固態影像感測器，其中該第二介電分隔結構與該第一介電分隔結構直接接觸。
- 如請求項1之固態影像感測器，其中該半導體基板具有複數個第二光電轉換元件，該第二介電分隔結構對應於該些第一光電轉換元件或該些第二光電轉換元件，該第一彩色濾光片區段與該第二彩色濾光片區段各自包括紅色濾光片區段、綠色濾光片區段、藍色濾光片區段、黃色濾光片區段、白色濾光片區段、青色濾光片區段、洋紅色濾光片區段及紅外光/近紅外光濾光片區段中的其中之一，該第一介電分隔結構的高度是固定的，且該第二介電分隔結構對應於該第一彩色濾光片區段的高度與該第二介電分隔結構對應於該第二彩色濾光片區段的高度不同。
- 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一聚光結構，設置於該彩色濾光片層之上，其中該聚光結構包括對應於該些第一光電轉換元件的一第一微透鏡及對應於該至少一第二光電轉換元件的一第二微透鏡，該第一微透鏡對應於m×n個第一光電轉換元件，且m和n為正整數。
- 如請求項1之固態影像感測器，其中在該固態影像感測器的一邊緣區域中，該第一介電分隔結構相對於該隔離結構具有一偏移。
- 如請求項1之固態影像感測器，更包括：一金屬網格，設置於該第一介電分隔結構的底部。
- 如請求項1之固態影像感測器，其中該透明層的折射率大於1.0，該第一介電分隔結構的折射率與該第二介電分隔結構 的折射率不同，且該混合層的厚度在0.01μm至2.0μm的範圍內。
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