TWI548075B - 影像感測器及其製作方法 - Google Patents
影像感測器及其製作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI548075B TWI548075B TW104117152A TW104117152A TWI548075B TW I548075 B TWI548075 B TW I548075B TW 104117152 A TW104117152 A TW 104117152A TW 104117152 A TW104117152 A TW 104117152A TW I548075 B TWI548075 B TW I548075B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- region
- image sensor
- light guiding
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 122
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 87
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- SCCCLDWUZODEKG-UHFFFAOYSA-N germanide Chemical compound [GeH3-] SCCCLDWUZODEKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
- H10F39/014—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of CMOS image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/199—Back-illuminated image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/807—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/805—Coatings
- H10F39/8053—Colour filters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
- H10F39/8063—Microlenses
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
本發明是有關於一種半導體元件及其製作方法，且特別是有關於一種影像感測器及其製作方法。
互補式金屬氧化半導體(CMOS)影像感測器具有簡便的驅動方式且可實現多種掃描方式，因此被廣泛地應用於如安全監控、數位相機、玩具、手機、影像電話等影像產品中。一般來說，影像感測器包括由多個像素排列而成的像素陣列，各像素於接收光時被啟動。在目前影像感測器小型化的趨勢下，像素彼此之間的間距隨之縮小。如此一來，入射於影像感測器中的光會在像素之間產生嚴重的光繞射雜訊(optical scattering noise)，也就是原本應被第一顏色像素接收的光可能因光繞射效應而被第二顏色像素接收，導致各像素的量子效率(Q.E.)與光敏度變差，以及像素之間的光干涉(optical crosstalk)變嚴重。因此，影像感測器的空間解析度與整體靈敏度會降低，且產生混色效應(color mixing)，進而導
致影像雜訊(image noise)的產生。
由此可知，在目前元件小型化的趨勢下，如何在縮減的尺寸下提高像素的靈敏度，將是各界研究的重點之一。
本發明提供一種影像感測器及其製作方法，能降低像素之間的光干涉，以提升像素的靈敏度與量子效率。
本發明的影像感測器的製作方法包括以下步驟。提供基底，基底包括像素陣列區。於像素陣列區的基底中形成多個開口。於各開口周圍的基底中形成導光區，其中導光區與開口之間配置有基底，導光區於基底中的深度大於其所環繞之開口於基底中的深度。於開口中形成隔離結構，以於像素陣列區中定義出分別位於兩相鄰隔離結構之間的多個像素區。於各像素區的基底中形成光感測區。於各像素區的基底上形成導線層。
在本發明的一實施例中，上述的植入製程包括氧離子佈植隔離法。
在本發明的一實施例中，上述的導光區形成於隔離結構的側壁與底部周圍的基底中。
在本發明的一實施例中，上述的導光區形成於隔離結構的側壁周圍的基底中。
在本發明的一實施例中，更包括於各像素區的基底的底部上形成濾光層，其中濾光層與導線層位於基底的相對兩側。
在本發明的一實施例中，更包括於各像素區的導線層上形成一濾光層，其中濾光層與基底位於導線層的相對兩側。
在本發明的一實施例中，上述的基底更包括周邊區，對像素陣列區進行植入製程時，更包括遮蔽周邊區。
在本發明的一實施例中，上述的光感測區位於兩相鄰的導線層之間。
在本發明的一實施例中，上述的導光區的折射率小於基底的折射率。
本發明的影像感測器包括基底、多個隔離結構、多個像素以及多個導光區。基底包括像素陣列區。隔離結構位於基底中，於像素陣列區中定義出分別位於兩相鄰隔離結構之間的多個像素區。像素位於像素區中。像素包括光感測區以及導線層。導光區位於基底中，導光區位於隔離結構周圍的基底中且與隔離結構之間配置有基底，導光區於基底中的深度大於其所環繞之隔離結構於基底中的深度，以及導光區的折射率小於基底的折射率。
在本發明的一實施例中，上述的導光區的材料包括氧化矽。
在本發明的一實施例中，上述的導光區位於隔離結構的側壁與底部周圍。
在本發明的一實施例中，上述的導光區位於隔離結構的側壁周圍。
在本發明的一實施例中，更包括位於各像素區的基底的底部上的濾光層，其中濾光層與導線層位於基底的相對兩側。
在本發明的一實施例中，更包括位於像素區的導線層上的濾光層，其中濾光層與基底位於導線層的相對兩側。
在本發明的一實施例中，上述的基底更包括周邊區，周邊區包括多個隔離結構。
在本發明的一實施例中，更包括位於各像素區的基底上的閘極結構，以及光感測區與浮置汲極區位於閘極結構的兩側的基底中。
在本發明的一實施例中，上述的光感測區位於兩相鄰的導線層之間。
在本發明的一實施例中，上述的導線層包括至少一導體層與至少一介電層。
基於上述，本發明是於隔離結構周圍的基底中形成導光區，導光區能阻擋入射於一像素中的光線進入另一像素中，以降低像素之間的光干涉。如此一來，可提升像素的靈敏度與量子效率，使得感測器具有較佳的空間解析度與整體靈敏度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、100a‧‧‧影像感測器
102‧‧‧基底
104‧‧‧像素陣列區
106a、106b、106c‧‧‧像素區
108‧‧‧周邊區
110‧‧‧圖案化罩幕層
110a‧‧‧第一層
110b‧‧‧第二層
112‧‧‧開口
114‧‧‧遮罩
120‧‧‧導光區
130‧‧‧隔離結構
140、150‧‧‧閘極結構
142、152‧‧‧介電層
144、154‧‧‧導體層
145、155‧‧‧間隙壁
146‧‧‧光感測區
146a‧‧‧第一導電型摻雜區
146b‧‧‧第二導電型摻雜區
148‧‧‧浮置汲極區
156‧‧‧源極區
158‧‧‧汲極區
159‧‧‧接觸窗蝕刻終止層
160‧‧‧導線層
162‧‧‧導體層
164‧‧‧介電層
170‧‧‧濾光層
180‧‧‧微透鏡
IP‧‧‧植入製程
Li‧‧‧入射光
Pa、Pb、Pc‧‧‧像素
圖1A至圖1F為依照本發明實施例所繪示之影像感測器的製作流程的剖面示意圖。
圖2為依照本發明實施例所繪示之影像感測器的剖面示意圖。
圖1A至圖1F為依照本發明實施例所繪示之影像感測器的製作流程的剖面示意圖。請參照圖1A，首先，提供基底102，基底102包括像素陣列區104與周邊區108。基底102例如為矽基底，基底102的折射率(n)約為4.5。
接著，於像素陣列區104與周邊區108的基底102中形成多個開口112。詳細地說，於基底102上形成圖案化罩幕層110，接著以圖案化罩幕層110為罩幕對基底102進行圖案化，以於基底102中形成多個開口112。圖案化罩幕層110可為單層或多層結構。在本實施例中，圖案化罩幕層110例如是包括第一層110a與第二層110b，其中第一層110a與第二層110b的材料例如是氧化矽、氮化矽或其他合適的材料。圖案化罩幕層110的形成方法例如是化學氣相沈積製程或物理氣相沈積製程。對基底102進行圖案化的方法可包括微影製程與蝕刻製程。
請參照圖1B，然後，於像素陣列區104的各開口112周圍的基底102中形成導光區120，其中導光區120與開口112之間配置有基底102。在本實施例中，形成導光區120的方法例如是先於基底102上形成遮蔽周邊區108的遮罩114，再藉由植入製程IP，於像素陣列區104的基底102中形成導光區120。植入製程IP可為氧離子佈植隔離法(Separation by Implantation of Oxygen,SIMOX)，但不以此為限。在本實施例中，植入製程IP會在與開口112相距一段距離的基底
102中形成摻雜區(即導光區120)，因此導光區120形成於開口112的周圍，且導光區120與開口112之間仍保有未經摻雜的基底102。導光區120於基底102中的深度會大於其所環繞之開口112於基底102中的深度。在本實施例中，是以導光區120的輪廓實質上與開口112的輪廓為共形為例，但不以此為限。
請參照圖1C，而後，在形成開口112後，移除遮罩114。接著，於開口112中形成隔離結構130，以於像素陣列區104中定義出分別位於兩相鄰隔離結構130之間的多個像素區106a、106b、106c。隔離結構130的形成方法例如是先於基底102上形成諸如高密度電漿(high density plasma,HDP)氧化物等材料層，再以圖案化罩幕層110的表面為研磨終止層以對材料層進行平坦化製程，但本發明不限於此。在本實施例中，在進行平坦化製程之後，更包括進行退火製程，使得高密度電漿氧化物更加緻密。此外，退火製程會同時活化植入導光區120中的離子。必須說明的是，在本實施例中，為了減少製程步驟，是在形成隔離結構後才對導光區120進行退火，但本發明不以此為限，在其他實施例中，也可以是在進行植入製程IP後，就先對導光區120進行退火，而後再製作隔離結構130。在本實施例中，形成多個隔離結構130之後，更包括移除圖案化罩幕層110。
在本實施例中，基底102包括折射率(n)約為4.5的矽，在進行退火製程後，導光區120形成折射率(n)約為1.5的氧化矽。因此，導光區120的折射率會小於其周圍的基底102的折射率，且與基底102之間具有較大的折射率差異。在本實施例中，導光區120例如是形成
於隔離結構130的側壁與底部周圍的基底102中，且導光區120例如是連續地環繞隔離結構130，但本發明不以此為限。在另一實施例中，導光區120也可以形成於隔離結構130的側壁周圍的基底102中，而未形成於隔離結構130的底部。也就說，導光區120可以不連續地形成於隔離結構130周圍，只要導光區120於基底102中的深度超過隔離結構130於基底102中的深度即可。由於導光區120能延伸至隔離結構130側壁下方，因此可以避免入射光進入隔離結構130所未能阻擋到的部分，進而避免入射光進入鄰近像素區106a、106b、106c中。
請參照圖1D，接著，分別於像素區106a、106b、106c與周邊區108的基底102上形成閘極結構140、150。然後，於閘極結構140兩側的基底102中形成光感測區146與浮置汲極區148，以及於閘極結構150兩側的基底102中形成源極區156與汲極區158。在本實施例中，閘極結構140、150例如是同時形成。閘極結構140、150例如是包括介電層142、152與導體層144、154。介電層142、152的材料例如是氧化矽。導體層144、154的材料例如是單晶矽、未摻雜多晶矽、摻雜多晶矽、非晶矽、金屬矽化物或其組合。在本實施例中，閘極結構140、150的側壁上更形成有間隙壁145、155。間隙壁145、155的材料例如是氧化矽或氮化矽或兩者的組合。光感測區146為二極體摻雜區，包括第一導電型摻雜區146a與第二導電型摻雜區146b，其中第一導電型與第二導電型為相反導電型。以基底102為p型為例，第一導電型摻雜區146a例如是n型摻雜區，第二導電型摻雜區146b例如是p型摻雜區，浮置汲極區148以及源極區156與汲極區158例如
是n型摻雜區，反之亦然。其中，第一導電型摻雜區146a例如是淺摻雜區，浮置汲極區148以及源極區156與汲極區158例如是重摻雜區。
請參照圖1E，而後，分別於各像素區106a、106b、106c與周邊區104的基底102上形成導線層160。導線層160例如是包括至少一導體層162與至少一介電層164，其中介電層164填滿導體層162之間的空隙。光感測區146例如是位於兩相鄰的導線層160之間。在本實施例中，形成導線層160之前，更包括於基底102上形成接觸窗蝕刻終止層(contact etching stop layer,CESL)159，但本發明不以此為限。接觸窗蝕刻終止層159的材料例如是氮化矽。
請參照圖1F，然後，於各像素區106a、106b、106c的導線層160上形成一濾光層170，以形成像素Pa、Pb、Pc。在本實施例中，影像感測器100為背發光型(Backside illuminated,BSI)影像感測器，因此於各像素區106a、106b、106c的基底102的底部上形成濾光層170，使得濾光層170與導線層160位於基底102的相對兩側。濾光層170為第一顏色濾光層、第二顏色濾光層或第三顏色濾光層，以分別形成第一像素Pa、第二像素Pb或第三像素Pc。在本實施例中，第一顏色濾光層、第二顏色濾光層或第三顏色濾光層分別為紅色濾光層、綠色濾光層或藍色濾光層，但不以此為限。在本實施例中，更包括於各像素區106a、106b、106c的濾光層170上形成微透鏡180，使得入射光Li能被更直接地導向至像素Pa、Pb、Pc中。在另一實施例中，如圖2所示，影像感測器100a也可以是前發光型(Frontside illuminated,FSI)影像感測器，因此濾光層170與基底102例如是位於導線層160
的相對兩側。
在上述的實施例中，影像感測器100、100a例如為互補金氧半導體影像感測器(CMOS Image Sensor)。影像感測器100、100a包括基底102、多個隔離結構130、多個像素Pa、Pb、Pc以及多個導光區120。基底102包括像素陣列區104。隔離結構130位於基底102中，於像素陣列區104中定義出分別位於兩相鄰隔離結構130之間的多個像素區106a、106b、106c。像素Pa、Pb、Pc位於像素區106a、106b、106c中。像素Pa、Pb、Pc包括光感測區146以及導線層160。導光區120位於基底102中，導光區120位於隔離結構130周圍的基底102中且與隔離結構130之間配置有基底102，導光區120於基底102中的深度大於其所環繞之隔離結構130於基底102中的深度，以及導光區120的折射率小於基底102的折射率。如圖1F所示，在背發光型影像感測器100中，濾光層170與導線層160位於基底102的相對兩側。如圖2所示，在前發光型影像感測器100a中，濾光層170與基底102例如是位於導線層160的相對兩側。
在上述的實施例中，在形成用於隔離結構的開口112後，藉由對基底102進行植入製程IP，使得導光區120環繞隔離結構130周圍。如圖1F與圖2所示，由於導光區120相較於隔離結構130具有更深的深度，因此能阻擋進入隔離結構130下方的入射光Li。再者，基底102的折射率大於導光區120的折射率且兩者之間具有較大的折射率差異，因此當入射光Li由基底102進入導光區120時，入射光Li很容易在導光區120與基底102之間的介面處發生全反射。也就是說，
導光區120可以作為反射鏡面，將入射至一像素Pa、Pb、Pc中的入射光Li導回其所入射的像素Pa、Pb、Pc中，以避免入射光Li經由隔離結構130下方的基底102進入相鄰像素Pa、Pb、Pc。因此，導光區120能使入射光Li在其所入射的像素Pa、Pb、Pc中傳輸而被所對應的光感測區146接收，使得光感測區146感測光源而獲得感測訊號。也就是說，導光區可用於隔離與導光，以降低像素之間的光干涉，進而提升像素的靈敏度與量子效率，使得感測器具有較佳的空間解析度與整體靈敏度。
綜上所述，本發明是於隔離結構周圍的基底中形成導光區，導光區位於像素之間且延伸至深於隔離結構的基底中。由於導光區與基底之間具有折射率差異，因此入射光很容易在導光區與基底之間的介面處發生全反射。如此一來，能避免入射至一像素中的光線由隔離結構下方的基底進入鄰近像素中，以降低像素之間的光干涉。也就是說，導光區有利於將入射光維持在其所入射的像素中，並使其進入對應的光感測區中，使光感測區感測光源而獲得感測訊號。因此，導光區的設置可降低像素之間的光干涉，以提升像素的靈敏度與量子效率，使得感測器具有較佳的空間解析度與整體靈敏度。此外，除了需額外進行植入步驟(諸如氧離子佈植隔離法)以外，導光區的形成步驟可利用隔離結構製程中的開口結構與退火製程，因此導光區的製作與目前的影像感測器的製作流程相容，而不會造成製作成本或製作時間的大幅增加。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本
發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧影像感測器
102‧‧‧基底
104‧‧‧像素陣列區
106a、106b、106c‧‧‧像素區
108‧‧‧周邊區
120‧‧‧導光區
130‧‧‧隔離結構
140、150‧‧‧閘極結構
142、152‧‧‧介電層
144、154‧‧‧導體層
145、155‧‧‧間隙壁
146‧‧‧光感測區
146a‧‧‧第一導電型摻雜區
146b‧‧‧第二導電型摻雜區
148‧‧‧浮置汲極區
156‧‧‧源極區
158‧‧‧汲極區
159‧‧‧接觸窗蝕刻終止層
160‧‧‧導線層
162‧‧‧導體層
164‧‧‧介電層
170‧‧‧濾光層
180‧‧‧微透鏡
Li‧‧‧入射光
Pa、Pb、Pc‧‧‧像素
Claims (20)
- 一種影像感測器的製作方法，包括：提供一基底，該基底包括一像素陣列區；於該像素陣列區的該基底中形成多個開口；於各該開口周圍的該基底中形成一導光區，其中該導光區與該開口之間配置有該基底，各該導光區於該基底中的深度大於其所環繞之該開口於該基底中的深度；於該些開口中形成多個隔離結構，以於該像素陣列區中定義出分別位於兩相鄰隔離結構之間的多個像素區；於各該像素區的該基底中形成一光感測區；以及於各該像素區的該基底上形成一導線層。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中形成該導光區的方法包括氧離子佈植隔離法。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中該導光區形成於該隔離結構的側壁與底部周圍的該基底中。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中該導光區形成於該隔離結構的側壁周圍的該基底中。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，更包括於各該像素區的該基底的底部上形成一濾光層，其中該濾光層與該導線層位於該基底的相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，更包括於各該像素區的該導線層上形成一濾光層，其中該濾光層與該基底位 於該導線層的相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中該基底更包括一周邊區，對該像素陣列區進行該植入製程時，更包括遮蔽該周邊區。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，更包括於各該像素區的該基底上形成一閘極結構，以及於該閘極結構的兩側的該基底中形成該光感測區與一浮置汲極區。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中該光感測區位於兩相鄰的導線層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的影像感測器的製作方法，其中該導光區的折射率小於該基底的折射率。
- 一種影像感測器，包括：一基底，包括一像素陣列區；多個隔離結構，位於該基底中，於該像素陣列區中定義出分別位於兩相鄰隔離結構之間的多個像素區；多個像素，分別位於該些像素區中，其中各該像素包括：一光感測區，位於該基底中；以及一導線層，位於該基底上；以及多個導光區，各該導光區位於該隔離結構周圍的該基底中，其中各該導光區與該隔離結構之間配置有該基底，各該導光區於該基底中的深度大於其所環繞之該隔離結構於該基底中的深度，以及各該導光區的折射率小於該基底的折射率。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該導光區的材料包括氧化矽。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該導光區位於該隔離結構的側壁與底部周圍。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該導光區位於該隔離結構的側壁周圍。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，更包括位於各該像素區的該基底的底部上的一濾光層，其中該濾光層與該導線層位於該基底的相對兩側。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，更包括位於各該像素區的該導線層上的一濾光層，其中該濾光層與該基底位於該導線層的相對兩側。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該基底更包括一周邊區，該周邊區包括多個隔離結構。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，更包括位於各該像素區的該基底上的一閘極結構，以及該光感測區與一浮置汲極區位於該閘極結構的兩側的該基底中。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該光感測區位於兩相鄰的導線層之間。
- 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器，其中該導線層包括至少一導體層與至少一介電層。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104117152A TWI548075B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 影像感測器及其製作方法 |
| CN201510308445.0A CN106298820B (zh) | 2015-05-28 | 2015-06-08 | 影像感测器及其制作方法 |
| US14/807,905 US9276026B1 (en) | 2015-05-28 | 2015-07-24 | Image sensor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104117152A TWI548075B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 影像感測器及其製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI548075B true TWI548075B (zh) | 2016-09-01 |
| TW201642451A TW201642451A (zh) | 2016-12-01 |
Family
ID=55360060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104117152A TWI548075B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 影像感測器及其製作方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9276026B1 (zh) |
| CN (1) | CN106298820B (zh) |
| TW (1) | TWI548075B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10043841B1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-08-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor device and method for forming the same |
| CN107634077A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-01-26 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器 |
| US11172142B2 (en) | 2018-09-25 | 2021-11-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor for sensing LED light with reduced flickering |
| KR20220045831A (ko) | 2020-10-06 | 2022-04-13 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
| CN113363271B (zh) * | 2021-05-31 | 2023-12-22 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 感光阵列及成像设备 |
| CN117293156B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-20 | 合肥晶合集成电路股份有限公司 | 深沟槽的制备方法及图像传感器 |
| CN117991431A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 南京九川科学技术有限公司 | 滤波器件、成像系统及其滤波器件的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040180461A1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Light guide for image sensor |
| US20060038252A1 (en) * | 2004-02-20 | 2006-02-23 | Chandra Mouli | Reduced crosstalk sensor and method of formation |
| US20060255372A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Micron Technology, Inc. | Color pixels with anti-blooming isolation and method of formation |
| US20090200625A1 (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated image sensor having deep light reflective trenches |
| US20110241152A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Sensor element isolation in a backside illuminated image sensor |
| US20130113061A1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor trench isolation with conformal doping |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102299160A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 英属开曼群岛商恒景科技股份有限公司 | 影像感测元件及其制造方法 |
| FR2969385A1 (fr) * | 2010-12-21 | 2012-06-22 | St Microelectronics Crolles 2 | Capteur d'images a taux d'intermodulation réduit |
| CN102231384B (zh) * | 2011-06-22 | 2013-05-01 | 格科微电子（上海）有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN102280464A (zh) * | 2011-09-01 | 2011-12-14 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 像素隔离结构以及像素隔离结构制造方法 |
-
2015
- 2015-05-28 TW TW104117152A patent/TWI548075B/zh active
- 2015-06-08 CN CN201510308445.0A patent/CN106298820B/zh active Active
- 2015-07-24 US US14/807,905 patent/US9276026B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040180461A1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Light guide for image sensor |
| US20060038252A1 (en) * | 2004-02-20 | 2006-02-23 | Chandra Mouli | Reduced crosstalk sensor and method of formation |
| US20060255372A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Micron Technology, Inc. | Color pixels with anti-blooming isolation and method of formation |
| US20090200625A1 (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside illuminated image sensor having deep light reflective trenches |
| US20110241152A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Sensor element isolation in a backside illuminated image sensor |
| US20130113061A1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-05-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor trench isolation with conformal doping |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106298820B (zh) | 2019-10-11 |
| TW201642451A (zh) | 2016-12-01 |
| CN106298820A (zh) | 2017-01-04 |
| US9276026B1 (en) | 2016-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI548075B (zh) | 影像感測器及其製作方法 | |
| US20220190022A1 (en) | Image sensors | |
| CN109427832B (zh) | 影像感应器集成芯片 | |
| TWI593290B (zh) | 影像感測器 | |
| KR102384890B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 형성 방법 | |
| TWI608600B (zh) | 影像感測器及其製作方法 | |
| US9030587B2 (en) | Solid-state image sensor with light-guiding portion | |
| JP5058488B2 (ja) | 光の波長に応じて異なる厚さの埋没バリヤ層を具備するイメージセンサ及びその形成方法 | |
| JP5975219B2 (ja) | 色最適化イメージセンサー | |
| CN102637708A (zh) | 固态图像拾取装置、其制造方法和图像拾取系统 | |
| JP2017224741A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| CN101419977B (zh) | 图像传感器及其制造方法 | |
| JP6061544B2 (ja) | 撮像装置の製造方法 | |
| KR101476035B1 (ko) | 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치 | |
| KR20080062052A (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| CN111668243B (zh) | 影像传感器及其制造方法 | |
| KR20240047587A (ko) | 후면조사형 이미지 센서 및 제조방법 | |
| CN120500126A (zh) | 一种图像传感器及其制作方法 | |
| JP2014187067A (ja) | 固体撮像装置及び撮像システム | |
| TWI622165B (zh) | 影像感測器及其製作方法 | |
| KR20240046947A (ko) | 후면조사형 이미지 센서 및 제조방법 | |
| KR20240047586A (ko) | 전면조사형 이미지 센서 및 제조방법 | |
| KR100741920B1 (ko) | 씨모스(ｃｍｏｓ) 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR20100045239A (ko) | 굴절률이 다른 혼색 방지 절연막 구조를 갖는 이미지 센서및 그 제조 방법 | |
| TWI440170B (zh) | 影像感測元件及其製造方法 |