TWI580019B

TWI580019B - 無佈植損傷的影像感測器及其製備方法

Info

Publication number: TWI580019B
Application number: TW104129609A
Authority: TW
Inventors: 亞歷山大克爾尼斯基; 施俊吉; 楊敦年; 王銓中; 黃益民; 山下雄一郎
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-04-21
Also published as: KR101738248B1; DE102015109641A1; CN106206629B; US10177187B2; KR20160140296A; US10692914B2; DE102015109641B4; US20160351604A1; US20200303431A1; US20190139999A1; US11063080B2; TW201642456A; CN106206629A

Description

無佈植損傷的影像感測器及其製備方法

本揭露係關於影像感測器。

半導體影像感測器可用於感應輻射，譬如光。互補金屬氧化物半導體(Complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS)影像感測器(CIS)以及電荷耦合元件(charge-coupled device；CCD)感測器已廣泛用於各種應用，如數位照相機或行動電話相機應用。這些元件使用基板中的像素陣列，包含光二極體與電晶體，因而能夠吸收射向基板的輻射，並將所感應到的輻射轉換為電子信號。

近年來，半導體積體電路(integrated circuit；IC)產業快速發展。IC材料與設計領域的技術進步，導致IC產品不斷推陳出新，而每一代的IC產品，其體積都比前一代更小、電路也比前一代更複雜。在半導體影像感測器的IC進化過程中，也逐漸地縮小了用以感應輻射的像素的體積。隨著像素的尺寸以及相鄰像素之間的間隔持續縮小，某些問題也變得更難以控制，譬如過多的暗電流以及重影(cross-talk)。習知用以解決暗電流與重影的方法，譬如深渠道隔離(deep trench isolation；DTI)，需要進行佈植作業，此一作業可能對影像感測器造成損傷，且會受限於佈植深度的限制。因此，反而會引發額外的缺陷與干擾。有鑑於此，需要提出一種能夠擷取影響的改良的影像感測器。

本概念性的揭露提出一種新穎的影像感測器結構，在形成DTI的過程中排除了使用離子佈植。因此，能夠改善離子佈植所導致的諸多問題。

本揭露的一些實施例提供了一種影像感測器。所述的影像感測器包含一磊晶層、複數個栓塞結構以及一導線結構。其中該些栓塞結構係形成於磊晶層中，且每一栓塞結構有複數個摻雜側壁，上述磊晶層與這些摻雜側壁形成複數個光二極體，該些栓塞結構用以分離相鄰的光二極體，且所述磊晶層與摻雜側壁透過栓塞結構而與該導線結構耦接。

在本揭露的一些實施例中，上述磊晶層的摻雜極性和摻雜側壁的摻雜極性不同。

在本揭露的一些實施例中，上述摻雜側壁係以原位磊晶成長所形成。

在本揭露的一些實施例中，上述摻雜側壁係以固相摻雜所形成。

在本揭露的一些實施例中，上述摻雜側壁係以氣相摻雜所形成。

在本揭露的一些實施例中，該些摻雜側壁為共形之形式。

在本揭露的一些實施例中，上述影像感測器包括一背照式影像感測器。

在本揭露的一些實施例中，該些栓塞結構係藉由沈積金屬而填滿。

本揭露的一些實施例提供了一種影像感測器。上述影像感測器包含一第一型摻雜磊晶層、一栓塞結構、一導線結構以及一微透鏡。其中上述栓塞結構係穿透該第一型摻雜磊晶層而形成，該栓塞結構被金屬所填滿並具有複數個第二型摻雜側壁，所述導線結構耦接至第一型摻雜磊晶層之一側，所述微透鏡形成於第一型摻雜磊晶層之另一側上，所述的第一型與第二型為不同極性，且第一型摻雜磊晶層和栓塞結構的第二型摻雜側壁的一邊界共同形成一光二極體的p-n接面。

在本揭露的一些實施例中，上述影像感測器進一步具有另一栓塞結構，其係穿透該第一型摻雜磊晶層而形成，該另一栓塞結構被金屬所填滿並具有複數個第二型摻雜側壁，且該影像感測器的一影像像素係形成於該栓塞結構與該另一栓塞結構之間。

在本揭露的一些實施例中，上述影像感測器包含一背照式(BSI)影像感測器。

本揭露的一些實施例提供了一種方法。所述方法包括：提供一基板，其具有位於一第二型摻雜磊晶基板層上的一第一型摻雜磊晶基板層；於該第一型摻雜磊晶基板層中形成複數個隔離渠道；沿著該些隔離渠道的側壁與底部形成一第二型摻雜區；以及藉由沈積金屬而填滿該些隔離渠道。

在本揭露的一些實施例中，上述第一型摻雜磊晶基板層的摻雜極性和第二型摻雜區的摻雜極性不同。

在本揭露的一些實施例中，沿著該些隔離渠道的側壁形成該第二型摻雜區包括沿著該些隔離渠道的該些側壁與底部進行原位第二型摻雜磊晶成長。

在本揭露的一些實施例中，沿著該些隔離渠道的側壁形成該第二型摻雜區包括進行固相第二型摻雜。

在本揭露的一些實施例中，沿著該些隔離渠道的側壁形成該第二型摻雜區包括進行氣相第二型摻雜。

在本揭露的一些實施例中，上述方法進一步包括形成一導線結構，其係耦接至該第一型摻雜磊晶基板層與該些隔離渠道。

10‧‧‧前側

12‧‧‧後側

102‧‧‧基板

104‧‧‧輕度摻雜的p-型磊晶層

106‧‧‧重度摻雜的p-epi層

108‧‧‧n-型磊晶層

302‧‧‧熱氧化層

3022‧‧‧熱氧化層

402‧‧‧光阻圖樣

502‧‧‧開口

602‧‧‧n-epi層

6022‧‧‧選擇性的原位摻雜n-型磊晶

6023‧‧‧非選擇性的原位摻雜n-epi層

6024‧‧‧n-型磊晶區

6026‧‧‧n-型多晶矽區

802‧‧‧氧化膜

804‧‧‧渠道

806‧‧‧p-n接面

902‧‧‧摻雜層

1002‧‧‧介電區

1202‧‧‧接點矽化物

1302‧‧‧介電材料

1304‧‧‧前側

1402‧‧‧深渠道

1404‧‧‧淺渠道

1502、1504‧‧‧金屬區

1602‧‧‧導線結構

1604‧‧‧層間介電層

1606‧‧‧多層導線結構

1608‧‧‧緩衝層

1610‧‧‧載體基板

1802‧‧‧彩色濾波層

1804‧‧‧微透鏡層

在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭露的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。

圖1至18為根據本揭露一較佳實施例之背照式(BSI)影像感測器在不同製備過程中的部分剖面圖式。

以下揭示內容提供了多種實施方式或例示，其能用以實現本揭示內容的不同特徵。下文所述之元件與配置的具體例子係用以簡化本揭示內容。當可想見，這些敘述僅為例示，其本意並非用於限制本揭示內容。舉例來說，在下文度描述中，將一第一特徵形成於一第二特徵上或之上，可能包含某些實施例其中所述的第一與第二特徵彼此直接接觸；且也可能包含某些實施例其中還有而外的元件形成於上述第一與第二特徵之間，而使得第一與第二特徵可能沒有直接接觸。此外，本揭示內容可能會在多個實施例中重複使用元件符號和/ 或標號。此種重複使用乃是基於簡潔與清楚的目的，且其本身不代表所討論的不同實施例和/或組態之間的關係。

再者，在此處使用空間上相對的詞彙，譬如「之下」、「下方」、「低於」、「之上」、「上方」及與其相似者，可能是為了方便說明圖中所繪示的一元件或特徵相對於另一或多個元件或特徵之間的關係。這些空間上相對的詞彙其本意除了圖中所繪示的方位之外，還涵蓋了裝置在使用或操作中所處的多種不同方位。可能將所述設備放置於其他方位(如，旋轉90度或處於其他方位)，而這些空間上相對的描述詞彙就應該做相應的解釋。

雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數界是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施方式的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。此外，在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準差之內，視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了操作例/實驗例之外，或除非另有明確的說明，當可理解此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比(例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者)均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本說明書與附隨申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。在此處，將數值範圍表示成由一端點至另一段點或介於二端點之間；除非另有說明，此處所述的數值範圍皆包含端點。

第1至17圖為根據本揭露一較佳實施例之背照式(back side illuminated；BSI)影像感測器在不同製備過程中的部分剖面圖式。所述的BSI影像感測器包括一像素陣列或格網，其可用以感應並紀錄導向該BSI影像感測器背面之輻射(如光線)的強度。在一些實施例中，BSI影像感測器可包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS)、主動像素感測器(active-pixel sensor；APS)或被動像素感測器(passive-pixel sensor)。BSI影像感測器進一步包括額外的電路與輸入/輸出，其配置於鄰近該像素格網處，以提供該像素一操作環境且可支援該像素的外部通訊。當可理解，第1至17圖經過簡化，以利瞭解本揭示內容的發明概念，且可能並未依比例繪製。

參照第1圖，提供基板102。基板102是經過p-型摻雜劑(如，硼)所摻雜的矽基板，且因而可作為一p-型基板。或者是，基板102可包括另一種適當的半導體材料。舉例來說，基板102可以是經過n-型摻雜劑(如，磷或砷)所摻雜的矽基板，且因而可作為一n-型基板。更有甚者，基板102可包括其他元素半導體，譬如鍺與鑽石。基板102可任選地包括一化合物半導體和/或一合金半導體。再本實施例中，在基板102的前側上連續形成一輕度摻雜的p-型磊晶層(p-epi層)104以及一重度摻雜的p-epi層106。在重度摻雜的p-epi層106上，形成一n-型磊晶層(n-epi層)108。

應注意到，在102至108層的旁邊，以線圖繪示出每一層的摻雜劑濃度，其中摻雜劑濃度係以10為底的對數值來表示。舉例而言，基板102和重度摻雜的p-epi層106的p-型摻雜劑濃度大於約10¹⁸cm^-3；輕度摻雜的p-epi層104之p-型摻雜劑濃度小於約10¹⁶cm^-3；而n-epi層108的n-型摻雜劑濃度介於約10¹⁴cm^-3至約10¹⁷cm^-3。

n-epi層108有一前側(亦稱為前表面)10與一後側(亦稱為一後表面)12。對於一BSI影像感測器，譬如本實施例之影像感測器，輻射由經過薄化之後側12射出並經由後表面12進入其餘的epi層。在一實施例中，基板102的初始厚度介於約800微米(um)至約1000um之間；輕度摻雜的p-epi層104的初始厚度介於約0.1um至約0.3um之間；重度摻雜的p-epi層106的初始厚度介於約0.1um至約0.2um之間；而n-epi層108的初始厚度介於約2.5um至約15um之間。以上所述的尺寸僅為例示，且所述層102至108不限於此處所揭示者。使用於其他應用中的類似結構亦屬於本揭示內容所欲保護的範圍。

參照第2圖，利用熱氧化製程，於約800℃到約1050℃的溫度下利用氧氣(O₂)或是水蒸氣(H₂O)其中之一，在n-epi層108的前側10上形成熱氧化層302。熱氧化層302的厚度可以是約100至1000埃之間。然而，這並非本揭示內容的限制。

接著，如第3圖所示，於熱氧化層302上形成一光阻圖樣402。光阻圖樣402可作為後續蝕刻步驟中的蝕刻遮罩。更明確地說，光阻圖樣402使得熱氧化層302的一部分暴露出來。

參照第4圖，將熱氧化層302等向性地蝕刻以形成一開口502。舉例來說，可利用以氫氟酸(HF)為基礎的蝕刻劑，對熱氧化層302進行濕式蝕刻來完成所述等向性蝕刻。在這個例子中，蝕刻劑具有選擇性，而使得光阻圖樣402不會受到攻擊。可以控制蝕刻劑的蝕刻時間與蝕刻速率，以使凹性達到所欲的曲率半徑，且因此，這些因素僅為設計參數的選擇。在蝕刻之後，移除光阻圖樣402，而得到圖樣化的熱氧化層3022。

其後，沈積一重度摻雜的n-epi層。此處的沈積可利用兩個連續的步驟來達成，包含一選擇性的原位摻雜步驟，接著是非選擇性的原位摻雜步驟。第5圖顯示在沈積選擇性的原位摻雜n-epi層6022之後，BSI影像感測器的結構。詳言之，將n-型磊晶選擇性地形成於n-epi層108上的開口502中。當開口502實質上被n-型磊晶填滿後，進行非選擇性的原位摻雜步驟，以利用n-型多晶矽以及具有一定厚度的n-型磊晶來覆蓋圖樣化的熱氧化層3022以及選擇性的原位摻雜 n-型磊晶6022，以完成n-epi層之形成。第6圖繪示出BSI影像感測器在沈積了非選擇性的原位摻雜n-epi層6023之後的結構。非選擇性的原位摻雜n-epi層6023包括多個n-型多晶矽區6026以及一n-型磊晶區6024。為求簡潔，將選擇性的原位摻雜n-型磊晶6022以及非選擇性的原位摻雜n-epi層6023統稱為一n-epi層602。在一些實施例中，可以使用其他方式來形成所述n-epi層602，譬如可利用分裂多晶方式之後進行離子佈植步驟。接著，如第7圖所示，利用蝕刻步驟，基於施加於其上的光阻圖樣，蝕刻移除n-epi層602的一部分，特別是位於圖樣化的熱氧化層3022上的多晶矽部分。

參照第8圖，沈積具有一定厚度的氧化膜802，以覆蓋n-epi層602，此處可使用熱氧化、化學氣相沈積(chemical vapor deposition；CVD)製程或電漿輔助化學氣相沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)製程來進行。可進行一蝕刻步驟，以得到深達輕度摻雜的p-epi層104的前側深渠道隔離(DTI)結構804，藉以隔離每一個別畫素的光二極體。於此一實施例中，蝕刻製程包括乾式蝕刻製程。可在進行蝕刻製程前先形成一蝕刻遮罩(譬如一硬式遮罩；圖中未繪示)，以定義DTI結構804的大小與位置。

為了說明的目的，在第8圖中繪示了兩個上述DTI結構，以作為渠道804。可將渠道804形成為矩形或某種程度上像梯形，或其他適當的形狀。渠道804穿過圖樣化的熱氧化層3022、n-epi層108、重度摻雜的p-epi層106並延伸進入輕度摻雜的p-epi層104中。

現在參照第9圖，可對位在暴露之表面上(包括渠道804的側壁與底部)的磊晶成長進行佈植，譬如利用矽烷(SiH₄)氣體以及進一步利用另一或多種氣體，在適當的壓力下引入摻雜劑。根據本揭示內容一實施例，可沿著渠道804以共形的方式形成一p+-epi層902。p+-epi層902和n-epi層108之間的界線或介面即為p-n接面 806，其可形成一影像像素的光二極體結構。所述p+-epi層902的共形之形狀代表p+-epi層902的起伏情況依循或採用與其相應之渠道804的起伏情況。利用原位磊晶成長將摻雜劑引入p+-epi層902中。具體來說，在本揭示內容採用了選擇性的磊晶製程。此一選擇性的磊晶製程包含兩個反應：沈積與蝕刻。這兩個反應在矽與介電(氧化物)表面上會同時但以不同的反應速率進行。在一磊晶製程中，可藉由改變氣體中蝕刻劑的濃度，使得僅在Si表面上發生沈積，但在介電質區域不會有成長。

根據本實施例，p+-epi層902為硼摻雜磊晶層。然而，這並非本揭示內容的限制。使用於其他應用中的適當材料亦屬於本揭示內容所欲保護的範圍。可在靠近渠道804的側壁與底部處，形成濃度高於約10¹⁷cm^-3的硼摻雜epi層902。相較於既有的製程，在不使用高能佈植的情形下形成DTI能夠減少在釘扎(pinned)光二極體結構中引入缺陷的機會，且所形成的P-N接面，相較於利用離子佈植所形成者，深了許多。非常深的接面對於近紅外線(near infrared；NIR)感測器非常有力。

在一些實施例中，可利用固態材料來進行摻雜劑擴散，進而形成上述共形的摻雜層902。當使用固態材料來進行摻雜劑擴散時，稱之為固相摻雜法。舉例來說，先在渠道804之暴露的表面(包括側壁)上形成含有摻雜劑的層(第9圖中未繪示)。上述含有摻雜劑的層包括硼矽玻璃(Boron-Silicate Glass；BSG)。BSG材料的形成可利用正四酸四乙酯(Tetraethyl Orthosilicate；TEOS)作為前驅物。BSG材料的形成過程中可能用到臭氧(O₃)氣體。對於使用臭氧TEOS、BSG(Ozone TEOS BSG)摻雜的實施例，可進行摻雜劑導入過程，以利摻雜劑由含有摻雜劑的層擴散進入渠道804的鄰近區域中，因為此處使用了不含氬氣或氦氣轟擊的熱製程。在一些實施例中，摻雜劑的導入過程包括熱製程，譬如快速熱退火製程(Rapid Thermal Annealing Process；RTA)。可在高於攝氏約1000度的製程溫度下進行RTA製程，製程時間約約5至15秒。因為摻雜劑導入過程，摻雜劑材料(如，此處例示為硼)由含摻雜劑的層擴散進入渠道804的鄰近區中，因而形成p+-型摻雜層902。

在一些實施例中，可利用氣相摻雜法來形成上述共形的摻雜層902。為了達到此一目的，不需在渠道804上形成含摻雜劑的層。使用含摻雜劑的氣體，以將一摻雜劑擴散至鄰近渠道804的矽區域中。類似於上述含摻雜劑的層，含摻雜劑的氣體亦包括具有p-型摻雜極性的摻雜劑材料。因此，在所述的實施例中，含摻雜劑的氣體含有硼。在一些實施例中，含摻雜劑的氣體包括三乙硼烷(Triethylborane；TEB)。摻雜劑由含摻雜劑的氣體中擴散至鄰近渠道804的矽區域中也會導致形成與渠道804共形的摻雜區902。由於摻雜劑擴散是利用氣體材料而非固態材料，上述實施例可稱為氣相摻雜法。

接著參照第10圖，在利用選擇性原位製程、固相摻雜法或氣相摻雜法任一者形成高濃度硼摻雜epi層902之後，沈積一介電材料以填滿渠道804並覆蓋圖樣化的熱氧化層3022，因而得到幾乎和氧化膜802齊平的一介電區1002。然而，這並非本揭示內容的限制。在一些實施例中，介電區1002可以不和氧化層802齊平。更有甚者，上文所述的介電材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化、低-k介電材料或其他適合的介電材料。

接著，利用平坦化製程(如，化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP))或蝕刻製程(如，濕式蝕刻並使用稀釋的HF水溶液或緩衝HF，或利用氟碳蝕刻劑進行選擇性乾式蝕刻)，使得n-epi層602暴露出來，如第11圖所示。為達此一目的，將氧化膜802與介電區1002的上方部位研磨移除或蝕刻移除。n-epi層602包括約略位於圖樣化的熱氧化層3022上的多晶矽部分以及直接形成於n-epi層108上的n-型磊晶部分。

可再次進行RTA製程，以驅使n-型摻雜劑由p+-型摻雜層902擴散至n-epi層108的鄰近區域中，並驅使p-型摻雜劑由n-epi層602擴散至n-epi層108的鄰近區域中。如此一來，能夠形成由p-型摻雜到n-型摻雜的梯度過渡；而重度摻雜的n-epi層602以及n-epi層108整體而言，因而成為了一梯度磊晶層。n-epi層602的功能之一是對p-n接面806的一端點提供一接點。為達此一目的，可將n-epi層602的上表面進一步矽化，以形成接點矽化物1202。因此，可進一步增加n-epi層602的導電性，這有助於影像感測作業。加入矽化物1202也有助於吸收主動CMOS電路在光二極體畫素下發出的光線。第12圖繪示根據本揭示內容一實施例之接點矽化物1202的組態。在形成接點矽化物1202之後，將另一介電材料1302沈積於光二極體結構的前側，以便覆蓋n-epi層602，如第13圖所示。

參照第14圖。在前側1304的一部分上進行蝕刻製程，以便移除不需要的介電材料，進而形成多個深渠道1402以及一淺渠道1404。因此，在深渠道1402的側壁和底部，暴露出p+-epi層902。接點矽化物1202的一部分也在淺渠道1404的底部暴露出來。在形成了深渠道1402與淺渠道1404之後，可在深渠道1402與淺渠道1404的底部與側壁施加一襯墊層。接著，藉由沈積金屬(如鎢)，來填滿深渠道1402與淺渠道1404，以形成第15圖所示的金屬區1502與1504。淺渠道1404可作為一栓塞，其可將p-n接面806的p端點耦接至外部電路；且深渠道1402可作為栓塞，以將p-n接面806的n端點耦接至參考電壓，譬如接地電壓。當注意到，經蝕刻的渠道1402亦可延伸至剛好碰到n-epi層108上部的位置。在此一情形中，大多數的DTI結構804仍然被氧化物所填滿，而p+-epi層902僅形成於渠道804之側壁的上方。

在金屬沈積之後，進行蝕刻(如乾式蝕刻)或CMP，以移除在前側1304的上表面上殘餘之金屬。可以進行額外的製程步驟，以完成BSI影像感測器的製備，如下文所述。參照第16圖，在前側1304上形成一導線結構1602。導線結構1602包括複數個圖樣化的介電層與導電層，其為BSI影像感測器各種摻雜的元件、電路和/或輸入/輸出提供了相導線接(如，引線)。導線結構1602包括一層間介電層(interlayer dielectric；ILD)1604以及一多層導線(multilayer interconnect；MLI)結構1606。MLI結構1606包括接點、通孔與金屬線。當可理解，第16圖所示的MLI結構僅為例示，且導線與通孔/接點的實際位置與配置可隨著設計與製程上的考量而改變。

MLI結構1606可包括傳導性材料，譬如鋁、鋁/矽/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶矽、金屬矽化物或其組合，其可稱為鋁導線。可利用物理氣相沈積(physical vapor deposition；PVD)(或濺鍍)、CVD、原子層沈積(atomic layer deposition；ALD)或其組合來形成鋁導線。可用以形成鋁導線的其他製程技術包括利用光刻製程以及蝕刻以將導電材料圖樣化，而形成垂直連接與水平連接。或者是，可利用銅多層導線來形成金屬圖樣。銅導線結構可包括銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶矽、金屬矽化物或其組合。可利用包括CVD、濺鍍、電鍍等技術或其他適當技術，來形成上述銅導線結構。

同樣參照第16圖，在導線結構1602上形成緩衝層1608。於本實施例中，緩衝層1608包括一介電材料，如氧化矽。或者是，緩衝層1608可非必要地包括氮化矽。緩衝層1608可利用CVD、PVD或其他適當技術來形成。利用CMP製程將緩衝層1608平坦化以形成平化的表面。

之後，將一載體基板1610接合至緩衝層1608，以利進行BSI影像感測器之後側的製備。本實施例中的載體基板1610包括矽材料。或者是，載體基板1610可包括一玻璃基板或其他適當材料。可利用分子力將載體基板1610接合至緩衝層1608(此一技術稱為直接接合或光學融合接合)，或可利用本領域已知的其他接合技術，譬如金屬擴散或陽極接合。

緩衝層1608對形成於BSI影像感測器前側的多種元件提供了電性隔離與保護。對於下文所述的BSI影像感測器後側的製程，載體基板1610亦提供了機械強度與支撐。在接合了載體基板1610之後，進行薄化製程，以使得BSI影像感測器由後側變薄，請見第17圖。薄化製程可包括機械研磨製程與化學薄化製程。在機械研磨製程中，可先由基板102移除大量的基板材料。其後，在化學薄化製程中，可在影像感測器的後側施加一蝕刻化學藥劑，以進一步移除基板102的剩餘部分、輕度摻雜的p-epi層104、重度摻雜的p-epi層106以及n-epi層108的一部份。

參照第18圖，可在BSI影像感測器的後側形成一彩色濾波層1802。於此一實施例中，彩色濾波層1802含有複數個彩色濾波器，其經配置得入射的輻射能夠導向至其上並穿透其中。所述的彩色濾波器包括以染料為基礎(或以色素為基礎)的聚合物或樹脂，其可用以過濾入射輻射之特定波長帶，所述波長帶對應於一彩色光譜(如，紅色、綠色與藍色)。其後，在彩色濾波層1802上形成含有複數個微透鏡的微透鏡層1804。這些微透鏡可將入射輻射導向並聚焦至BSI影像感測器中的特定輻射感測區，如光二極體。可隨著用以形成微透鏡之材料的折射係數以及其和感測器表面之間的距離，將上述微透鏡配置成特定排列，以及使其具有不同的形狀。

當可理解，上文所述的製程順序並非用以限制本揭示內容。在與此處所述不同的其他實施例中，可利用不同的製程順序來形成某些層或元件。更有甚者，為求簡潔，還可以形成此處未指明的其他層。舉例來說，可在形成彩色濾波層1802和/或微透鏡層1804之前，在BSI影像感測器的後側上形成抗反射塗層(anti-reflection coating；ARC)。

當可理解，上文的討論主要是針對BSI影像感測器的像素區域。除了該像素區域之外，影像感測器還包括周邊區域、接合墊區域與分割線區域。周邊區域可包括用以保持光學上黑暗所需的元件。這些元件可包括數位元件，譬如特定應用積體電路(application-specific integrated circuit；ASIC)元件或系統整合晶片(system-on-chip；SOC)元件，或用來建立BSI影像感測器之光線強度之基線的參考像素。接合墊區域是保留以供形成接合墊的區域，以供建立BSI影像感測器和外部元件之間的電性連接。分割線區域包括用以將一搬導體晶粒和一相鄰半導體晶粒分離開來的區域。在後續的製程中，可切開分割線區域，以分離相鄰的晶粒，而後再將其封裝成積體電路晶片以供銷售。為求簡潔，BSI影像感測器的這些其他區域此處並未繪示或詳述。

上述討論亦涉及一BSI影像感測器。然而，當可想見，本揭示內容的各種態樣亦可運用於一前照式(front side illuminated；FSI)影像感測器。舉例來說，FSI影像感測器亦可利用與此處所述之像素相似的像素來偵測光線，只不過光線是從前側發出(並進入基板)，而不是從後側。FSI影像感測器不會涉及晶圓的後側薄化製程，且其彩色濾波器與微透鏡會形成在前側上。在實作導線結構，應避免妨礙或影響由前側發出的入射光線之路徑。當可明白，可使摻雜隔離區與相鄰像素之間的介電渠道共形，譬如利用此處所述的固相或氣相摻雜劑擴散法。如同在BSI影像感測器的情形中，共形的摻雜隔離區亦可提升FSI影像感測器之暗電流與重影方面的效能。為求簡潔，此處不再詳述FSI影像感測器的製程。

上文的敘述簡要地提出了本發明某些實施例之特徵，而使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本揭示內容的多種態樣。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本揭示內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處所述之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本發明所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本揭示內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本揭示內容之精神與範圍。