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TW202410431A - 影像感測器裝置及其製造方法 - Google Patents

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TW202410431A TW112100684A TW112100684A TW202410431A TW 202410431 A TW202410431 A TW 202410431A TW 112100684 A TW112100684 A TW 112100684A TW 112100684 A TW112100684 A TW 112100684A TW 202410431 A TW202410431 A TW 202410431A
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林政賢
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

提供一種影像感測器裝置及其製造方法。影像感測器裝置包括排列於裝置基底內的多個影像感測元件。影像感測器裝置還包括隔離柵格結構，隔離柵格結構延伸到裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成。隔離柵格結構包括鈍化襯墊和與鈍化襯墊接觸的導電材料。導電材料可以是氧化銦錫膜。

Description

影像感測器裝置及其製造方法
數位相機和其他光學成像設備通常採用光學結構，例如半導體影像感測器。光學結構可用於感測輻射並可將光學影像轉換為可表示為數位影像的數位資料。舉例來說，互補金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器（CIS）和電荷耦合元件（CCD）感測器廣泛用於各種應用，例如是數位相機、移動電話、偵測器等。光學結構利用光偵測區域來感測光，其中光偵測區域可以包括畫素陣列、照明影像感測器或其他類型的影像感測器裝置。
以下揭露內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的諸多不同實施例或實例。以下闡述組件及排列的具體實例以簡化本揭露。當然，所述些僅為實例且不旨在進行限制。舉例而言，以下說明中將第一特徵形成於第二特徵上方或第二特徵上可包括其中第一特徵與第二特徵被形成為直接接觸的實施例，且亦可包括其中第一特徵與第二特徵之間可形成有附加特徵進而使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可能在各種實例中重複使用附圖編號及/或字母。此種重複使用是出於簡潔及清晰的目的，而不是自身表示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。
此外，為易於說明，本文中可能使用例如「位於…之下（beneath）」、「位於…下方（below）」、「下部的（lower）」、「位於…上方（above）」、「上部的（upper）」及類似用語等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一（其他）元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的定向外亦囊括裝置在使用或步驟中的不同定向。設備可具有其他定向（旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用的空間相對性描述語可同樣相應地進行解釋。
描述了示例方法和結構的一些變體。本領域普通技術人員將容易理解在其他實施例的範圍內可以進行其他修改。儘管可以按特定順序描述方法實施例，但是可以按任何邏輯順序進行各種其他方法實施例並且可以包括比這裡描述的更少或更多的步驟。在一些圖中，可以省略其中示出的部件或特徵的一些附圖編號以避免混淆其他部件或特徵；這是為了便於描繪這些附圖。
光偵測裝置包括正面照射（frontside illumination，FSI）影像感測器裝置、背面照射（backside illumination，BSI）影像感測器裝置，兩者都具有畫素感測器陣列或其他合適的影像感測器裝置設計。影像感測器設備的一個挑戰是相鄰光偵測區域或相鄰畫素之間的串擾（crosstalk）。當打算由一個光偵測區域接收的光子最終被相鄰的光偵測區域錯誤地接收時，可能會發生光學串擾。光學串擾可能會降低影像感測器設備的性能，例如解析度。隨著影像感測器設備通過開發變得越來越小，串擾的風險顯著增加。
隨著影像感測器設備的發展，量子效率（quantum efficiency，QE）的提高也是一個廣受歡迎的特性。QE是對畫素區域內的影像感測元件產生的電性訊號有貢獻的光子數量與入射在畫素區域上的光子數量的比例。入射光可能無法穿透金屬材料，或者金屬材料對光子不透明。當影像感測器裝置中存在金屬結構時，撞擊在金屬結構上的光子可能不會有助於產生電子，因此影像感測器的QE可能會降低。
影像感測器設備也可能受到暗電流的影響。暗電流是在沒有照明的情況下由畫素產生的不需要的電流。可能有不同的暗電流來源，包括例如矽中的雜質、處理過程中對矽晶格的損壞以及畫素區域中的熱量積聚。過大的暗電流可能會導致影像質量下降和裝置性能變差。非常需要具有高QE、低串擾和低暗電流的影像感測器裝置。
一些影像感測器裝置利用深溝槽隔離（deep trench isolation，DTI）結構來隔離相鄰的主動區，例如，畫素區彼此隔離。這些DTI結構通常填充有氧化物和導電金屬。然而，由於這些DTI結構中所使用的氧化物的厚度，這些DTI結構經常遭受QE退化和電壓偏壓不足的困擾。
各種實施例提供了一種具有包括導電氧化物膜的DTI結構的影像感測器裝置以及形成影像感測器裝置的方法。在一些實施例中，導電氧化物膜直接形成在DTI結構的鈍化襯墊上。導電氧化物膜可以選自導電並且具有與氧化矽相似的折射率（n）的材料。導電氧化物可以選自各種透明導電氧化物（transparent conductive oxide，TCO）。在一些實施例中，透明導電氧化物膜包括氧化銦錫膜。
在一些實施例中，包括導電氧化物膜的DTI結構實現了用於有效電壓偏置（efficient voltage biasing）的可導電DTI，同時實現了入射光全反射而沒有QE退化。DTI結構中的鈍化膜可以通過導電氧化物膜進行偏置，以減少串擾。因此，包括導電氧化物膜的DTI結構減少了串擾並提高了所得影像感測裝置的QE。包括導電氧化物膜的DTI結構可以根據用戶的光學需要容易地嵌入和/或定位在不同的影像感測裝置中。可以使用薄膜技術形成包括導電氧化物膜的DTI結構。此外，包含導電氧化物膜的DTI結構可與目前可用的柵格結構結合使用，以在不犧牲QE的情況下進一步減少串擾，同時還改善暗性能。
圖1A示出了根據一些實施例的包括隔離柵格結構120的影像感測器裝置100，所述隔離柵格結構120包括導電氧化物膜。圖1B示出了根據一些實施例的圖1A的影像感測器裝置100的部分的放大截面圖。圖1C是圖1A的影像感測器裝置的示意性平面圖。特別是，圖1A是沿圖1C中的線A-A的影像感測器裝置100的示意性截面圖。
影像感測器裝置100至少包括裝置基底110、形成於裝置基底110中的一或多個影像感測元件112a至112c、以及形成有導電氧化物膜的隔離柵格結構120。影像感測器裝置100還可以包括導電接合接墊結構150、包括光阻擋柵格部分172和偏置接墊層174的偏置接墊結構170、微透鏡和/或彩色濾光片。
影像感測器裝置100包括裝置基底110。在一些實施例中，裝置基底110是包含矽的p型半導體基底（P-基底）或n型半導體基底（N-基底）。在一些其他替代實施例中，裝置基底110包括其他元素半導體材料，例如鍺；化合物半導體，包括碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦；合金半導體，包括矽鍺（SiGe）、磷化砷化鎵（GaAsP）、砷化鋁銦（AlInAs）、砷化鋁鎵（AlGaAs）、砷化銦鎵（InGaAs）、磷化銦鎵（InGaP）、磷化砷化銦鎵（InGaAsP）、其組合等。在一些其他實施例中，裝置基底110是絕緣體上半導體（SOI）。在一些其他實施例中，裝置基底110可以包括外延層、梯度半導體層和/或覆蓋在另一不同類型的半導體層上的半導體層，例如矽鍺層上的矽層。裝置基底110可以包括或不包括摻雜區，例如p井、n井或其組合。
裝置基底110具有正面110f（也稱為正面）和與正面110f相對的背面110b（也稱為背面）。裝置基底110包括例如影像感測元件112a、112b和112c（統稱為影像感測元件112），其被設置為分別對應於光偵測區域102a至102c。影像感測元件112a至112c被配置為感測從背面110b朝向裝置基底110投射的輻射（或輻射波），例如入射輻射114。入射輻射114將通過背面110b（或背面）進入裝置基底110並被一個或多個影像感測元件112a至112c偵測。影像感測元件112a至112c可以在裝置基底110內以行和/或列設置。在一些實施例中，每個光偵測區域102a至102c包括設置在包括一行或多行或者一列或多列的陣列中的影像感測元件。例如，光偵測區域102a至102c可以包括兩列和兩行（例如，2x2結構）。應當理解，光偵測區域102a至102c可以包括行和列的其他組合，例如，兩列和一行（例如，2x1結構）或一列和一行（例如，1x1結構）。在一些實施例中，影像感測元件112a至112c各自包括光電二極體。在其他實施例中，影像感測元件112a至112c可以包括釘扎層光電二極體、光閘（photogate）、重設電晶體（reset transistor，RST）、源極隨動器（source follower，SF）電晶體和/或轉移電晶體。影像感測元件112a至112c也可以稱為輻射偵測裝置或畫素感測器。
在一些實施例中，影像感測器裝置100還可以包括形成在裝置基底110中的隔離柵格結構120。隔離柵格結構120包括隔離柵格段121a、121b和121c（統稱為隔離柵格段121）。在一些實施例中，隔離柵格結構120可以是DTI結構，例如背面深溝槽隔離（BDTI）結構。隔離柵格結構120定義了基底隔離柵格由柵格段組成，例如單獨的矩形、正方形或其他相互鄰接的形狀。此外，在一些實施例中，隔離柵格結構120從上方或與裝置基底110的背面110b大致相同地延伸到裝置基底110中。隔離柵格結構120橫向設置在影像感測元件112a至112c周圍且在影像感測元件112a至112c之間。有利地提供相鄰影像感測元件112a至112c之間的光學隔離。隔離柵格結構120可以包括選自高介電常數（高k）介電材料、透明導電氧化物、介電材料、低折射率（low-n）材料、金屬材料或其多層組合的隔離材料。在一些實施例中，隔離柵格結構120包括鈍化襯墊122和導電材料124。導電材料124可以包括透明導電氧化物，例如具有與氧化矽相當的折射率（n）的導電氧化物膜。在一些實施例中，導電材料124的折射率（n）在約1.35至約1.8的範圍內。在一些實施例中，導電材料124可以是透明導電氧化物膜。在一些實施例中，透明導電氧化物膜包括III族金屬氧化物和IV族金屬氧化物的混合物，例如銦（III）氧化物（In 2O 3）和錫（IV）氧化物（SnO 2）的混合物，或ITO薄膜。在一些實施例中，鈍化襯墊122的折射率（n）在從約1.6到約2.1的範圍內。此外，在一些實施例中，鈍化襯墊122是高k介電質，例如氧化鋁（例如，AlxOy）、氧化鉿（例如，HfO 2）或折射率小於矽的材料。
在一些實施例中，裝置基底110的背面110b是平面的。在其他實施例中，如圖1A和圖1B所示，裝置基底110的背面110b的特徵在於非平面表面，所述非平面表面界定了在多個光偵測區域102a至102c內以周期性圖案排列的多個地形特徵（topographical feature）126。如圖1B所示，多個地形特徵126（例如，倒金字塔形凹陷和/或突起）由裝置基底110的多個內表面126a至126b界定（參照圖5）。多個內表面126a至126b可以包括實質上平坦的或平坦表面分別沿著在第一方向和在垂直於第一方向的第二方向（例如，進入紙面）延伸的平面延伸。多個內表面126a至126b的平坦度是用於形成地形特徵126的濕式蝕刻製程的結果。各個凹陷可具有被配置為包括具有峰的錐形的側壁或可具有被配置為實質上平面的三角形側壁形成一個峰並共同形成金字塔結構，或者可以使用半導體製造技術具有其他容易生產的形狀。例如，金字塔形狀的側面可以是實質上平面的、凸的或凹的。在一些實施例中，多個地形特徵126為在近紅外光（near-infrared，NIR）應用中使用的影像感測器設備提供QE增強。
在一些實施例中，鈍化層130設置在裝置基底110的背面110b上方。存在地形特徵126的一些實施例中，可以在多個內表面126a至126b之間形成鈍化層130。在一些實施例中，鈍化層設置在裝置基底110的背面110b和透光層134之間。在一些實施例中，鈍化層130是共形層。在一些實施例中，鈍化層130可以包括諸如鈦鋁氧化物、鉿鉭氧化物、鋯鑭氧化物等的高k介電材料。透光層134包括背面134b、與背面134b相對的正面134f，透光層134的正面134f與裝置基底110的背面110b相鄰。透光層134可以包括氧化物、氮化物、碳化物等。透光層134可以填充由內表面126a至126b界定的凹陷並且在黑階校正（black level correction，BLC）區域184中沿著裝置基底110的背面110b延伸。透光層134可以在背面110b上方延伸裝置基底的厚度在約100埃到約1500埃的範圍內。多個內表面126a至126b的角度可增加裝置基底110對輻射的吸收（例如，通過減少來自不平坦表面的輻射反射）。例如，對於具有大於臨界角的入射角的入射輻射114（例如，具有在電磁光譜的近紅外部分中的波長的入射輻射），多個內表面126a至126b之一可以起作用以將入射輻射114反射到多個內表面126a至126b中的另一個內表面126a至126b，其中入射輻射114可以隨後被吸收到裝置基底110中。多個內表面126a至126b可以進一步用於將具有陡角（steep angle）的入射輻射114相對於透光層134的背面134b的入射角減小，從而防止入射輻射114從裝置基底110反射。
多個影像感測元件112a至112c，例如光電偵測器，形成在影像感測器裝置100的被稱為畫素陣列區域182（或畫素陣列區域）的區域中。影像感測器裝置100還可以包括橫向圍繞畫素陣列區域182的BLC區域184。此外，影像感測器裝置100還可以包括接合接墊區域186。圖1A和圖1C中的虛線192和虛線194表示區域182、184和186之間的近似邊界，但是應當理解，區域182、184和186在本文中沒有按比例繪製並且可以在影像感測器裝置100的上方和下方垂直延伸。
隔離柵格結構120可以用在圖1A和圖1C中描繪的影像感測器裝置100的畫素陣列區域182中。隔離柵格結構120可以用在除了圖1A的影像感測器裝置100之外的光學裝置中。
BLC區域184通常包括保持光學黑暗的裝置。例如，BLC區域184可以包括數位設備，例如專用積體電路（ASIC）設備、片上系統（SOC）設備和/或邏輯電路。在一些實施例中，BLC區域184包括用於為影像感測器裝置100建立光強度基準的參考畫素（未示出）。
接合接墊區域186包括形成影像感測器裝置100的一個或多個導電接合接墊結構150的區域，從而可以建立影像感測器裝置100和外部裝置之間的電性連接。其中，接合接墊區域186可以包含隔離結構，例如淺溝槽隔離（shallow trench isolation，STI），以幫助將裝置基底110的矽與形成在接合接墊區域186中的一個或多個導電接合接墊結構150電性絕緣。
儘管出於簡單的原因在此未示出，但是應當理解，影像感測器裝置100還可以包括附加區域，例如，緩衝區和/或劃線區域。劃線區包括將一個半導體晶粒（例如，包括接合接墊區域186、BLC區184和畫素陣列區182的半導體晶粒與相鄰的半導體晶粒（未示出））分開的區域。在隨後的製造製程中切割劃線區域以在晶粒被封裝並作為積體電路晶片出售之前分離相鄰的晶粒。劃線區域以不損壞每個晶粒中的半導體裝置的方式切割。
在一些實施例中，影像感測器裝置100更包括形成在裝置基底110的正面110f上方的內連線結構140，從而與影像感測元件112a至112c形成電路。內連線結構140可以包括ILD層142和/或IMD層144，其包含使用任何合適的方法例如鑲嵌、雙鑲嵌等。例如，內連線結構140可以包括如圖1A所示的導線144M。在一些實施例中，如圖1A所示，導線144M形成在接合接墊區域186中。ILD層142和IMD層144可以包括設置在這些導電特徵之間的具有例如低於約4.0或甚至2.0的k值的低k介電材料。在一些實施例中，ILD層142和IMD層144可以由例如磷矽玻璃（PSG）、硼磷矽玻璃（BPSG）、氟矽玻璃（FSG）、SiOxCy、旋塗玻璃、旋塗聚合物、矽碳材料、其化合物、其複合物、其組合等，通過任何合適的方法形成，例如旋塗技術、化學氣相沉積（CVD）、電漿增強CVD（PECVD），或類似的。
在一些實施例中，導電接合接墊結構150形成在接合接墊區域186中的導線144M的暴露表面上。導電接合接墊結構150可以通過一種或多種沉積和圖案化製程形成。在一些實施例中，導電接合接墊結構150包含鋁。在其他實施例中，導電接合接墊結構150可以包含另一種合適的金屬，例如銅。接合線（或另一電性內連線元件）可在後續製程中附接至導電接合接墊結構150，因此導電接合接墊結構150也可稱為接合接墊或導電接墊。此外，由於導電接合接墊結構150形成於導線144M上進而電性耦合至導線144M，以及通過導線144M電性耦合至內連線結構140的其餘部分。換言之，可以至少部分地通過導電接合接墊結構150在外部設備和影像感測器裝置100之間建立電性連接。
在一些實施例中，影像感測器裝置100更包括介電填充材料154。形成介電填充材料154以覆蓋導電接合接墊結構150並隨後填充任何外圍開口。介電填充材料154用於在後續處理步驟期間保護導電接合接墊結構150，並且可以通過覆蓋沉積製程隨後進行平坦化製程來沉積，使得介電填充材料154的頂表面是平坦的或實質上平坦的。
在一些實施例中，影像感測器裝置100更包括緩衝氧化物層160。緩衝氧化物層160可以形成在內連線結構140和導電接合接墊結構150之間。緩衝氧化物層160將導電接合接墊結構150從裝置基底110分開，同時允許導電接合接墊結構150接觸導線144M。
在一些實施例中，影像感測器裝置100更包括偏置接墊結構170。偏置接墊結構170由反射金屬材料組成，例如銅、金、銀、鋁、鎳、鎢、其合金，或其類似物。偏置接墊結構170包括畫素陣列區域182中的光阻擋柵格部分172和BLC區域184中的偏置接墊層174。光阻擋柵格部分172可以防止相鄰影像感測元件112a至112c之間的光學串擾。偏置接墊層174可以覆蓋BLC區域184中存在的任何參考畫素。例如，偏置接墊層174可以覆蓋BLC區域中的透光層134的整個背面134b。此外，偏置接墊層174可以將隔離柵格結構120與導電接合接墊結構150電性耦合，使得可以使用一個或多個導電接合接墊結構150對隔離結構進行偏置（bias），如圖1C所示。如圖1A和1C所示，偏置接墊層174通過導線173電性耦合導電接合接墊結構150，並且偏置接墊層174與隔離柵格段121c電性耦合，這也允許對隔離柵格段121a和121b以及光阻擋柵格部分172進行偏置，光阻擋柵格部分172的光阻擋柵格段172a至172b分別位於隔離柵格段121a和121b上方。
如圖1A所示，在一些實施例中，介電層178形成在裝置基底110的背面110b上方。在一些實施例中，介電層178包括介電材料，例如，諸如氧化矽（SiO 2）的氧化物，儘管可以使用其他合適的介電材料。或者，介電層178可以包括氮化物，例如氮化矽（SiN）。介電層178可以通過化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）或其他合適的技術形成。在一些實施例中，介電層178通過化學機械平坦化（CMP）製程平坦化以形成光滑表面。其中，介電層178在裝置基底110的附加處理期間提供機械強度和支撐。
開口180形成在接合接墊區域186中。開口180從介電層178的頂表面179向導電接合接墊結構150延伸，暴露導電接合接墊結構150。可以進行蝕刻製程以移除導電接合接墊結構150。介電層178的部分和介電填充材料154的部分在接合接墊區域186中，從而在接合接墊區域186中形成開口180。
在圖19C、圖20C和圖21D中，舉例來說，影像感測器裝置100可以進一步包括彩色濾光片和微透鏡。
圖2圖示了根據一些實施例的用於製造影像感測器裝置的方法200的流程圖。方法200可用於形成影像感測器裝置100。方法200可用於形成其它影像感測器裝置。
在步驟202，提供基底。基底可以是如本文所述的裝置基底或半導體基底。基底可以具有已經形成在其中的影像感測元件和/或畫素。
可選地，在步驟204，可以在基底的表面中形成多個地形特徵。多個地形特徵可以形成在基底的背面中。
在步驟206，可以在基底上方形成鈍化層。如果存在多個地形特徵，則鈍化層可以形成在形成於基底背面中的多個地形特徵的上方。
在步驟208，可以在基底上方形成透光層。如果存在鈍化層，則可以在沿基底的背面形成的鈍化層上方形成透光層。
在步驟210，可以形成一個或多個導電接合接墊結構。
在步驟212，可以形成圍繞影像感測元件的隔離結構。隔離結構可以是DTI結構，例如BDTI結構。隔離結構可以定義基底隔離柵格由柵格段組成，例如單獨的矩形、正方形或其他相互鄰接的形狀。隔離結構包括導電氧化物膜。隔離結構還可以包括鈍化襯墊。
在步驟214，在基底上方形成偏置接墊結構。偏置接墊結構可以包括偏置接墊層和光阻擋柵格部分。光阻擋柵格部分可以形成在隔離結構上方。光阻擋柵格部分可以界定其中設置有彩色濾光片的開口。
在步驟216，可選地，可以在基底上方形成毯覆式（blanket）介電層。如果存在光阻擋柵格部分，則毯覆式介電層可以填充由光阻擋柵格部分界定的開口。
在步驟218，可以在基底上方形成上部柵格。如果存在光阻擋柵格部分，則上部柵格可以形成在光阻擋柵格部分上方，使得由光阻擋柵格部分界定的開口與由上部柵格界定的開口對準。
在步驟220，可以暴露導電接合接墊結構。
在步驟222，在由上部柵格結構界定的開口中形成彩色濾光片。
在步驟224，在彩色濾光片上形成微透鏡。
參考圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D，提供了在不同製造階段的用於影像感測器的裝置結構的一些實施例的截面圖以說明圖2的方法。儘管圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D描述了關於方法200的內容，但是應當理解，圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D中公開的結構可以用於描述方法200，但不限於方法200，可以獨立於方法200的結構。參考圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D，可以理解，方法200不限於圖1和圖2中公開的結構。可以與圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D的結構不同，但也可以獨立於圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D中公開的結構而獨立存在。
圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D示出了根據一些實施例的包括具有導電氧化物膜的隔離柵格結構120的影像感測器裝置100的各個製造階段的截面側視圖。
圖3圖示了根據一些實施例的在對應於步驟202的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖300。裝置基底110具有正面110f和與正面110f相對的背面110b。在一些實施例中，如圖3所示，裝置基底110具有在從約1微米（μm）到約10μm的範圍內的初始厚度311。在特定實施例中，裝置基底110的初始厚度311在從約2μm到約7μm的範圍內。
裝置基底110例如包括分別對應於光偵測區域102a至102c的影像感測元件112a至112c。影像感測元件112a至112c可以彼此不同以具有不同的接面深度、厚度、寬度等。簡潔起見，圖1中僅示出了三個影像感測元件112a至112c。如圖3所示，可以理解的是，可以在裝置基底110中實現任意數量的影像感測元件。影像感測元件112a至112c可以通過任何合適的方法形成。在一些實施例中，影像感測元件112a至112c是通過從正面110f在裝置基底110上進行植入製程來形成的。植入製程可以包括用諸如硼的p型摻質劑摻雜裝置基底110。在替代實施例中，植入製程可以包括用諸如磷或砷的n型摻質劑摻雜裝置基底110。在其他實施例中，影像感測元件112a至112c也可以通過擴散製程形成。
影像感測元件112a至112c由裝置基底110中的多個間隙彼此分開。例如，間隙316a將影像感測元件112a和112b分開，間隙316b將影像感測元件112b和112c分開，並且間隙（未示出）將影像感測元件112a與其左側的相鄰畫素（如果存在的話）（未示出）分開。當然，可以理解的是，間隙316a-間隙316b不是裝置基底110中的空隙（void）或開放空間，但其可以是裝置基底110的區域（半導體材料或介電隔離元件），其位於相鄰的影像感測元件112a至112c之間。在一些實施例中，相鄰影像感測元件112a至112c之間的距離313或「畫素間距」是單數位（digit）或亞微米（例如，小於0.75微米）。
在一些實施例中，淺溝槽隔離（STI）層320可以在接合接墊區域186中的裝置基底110的正面110f處形成。STI層320可以通過將裝置基底110的正面110f圖案化為在裝置基底110中形成溝槽並用合適的介電材料填充溝槽以形成STI層320。介電材料可以包括氧化矽。
在一些實施例中，內連線結構140形成在裝置基底110的正面110f上方，從而形成具有影像感測元件112a至112c的電路。內連線結構140可以包括ILD層142和/或IMD層144，其包含使用任何合適的方法例如鑲嵌、雙鑲嵌等。例如，內連線結構140可以包括如圖1所示的導線144M。在一些實施例中，如圖3所示，導線144M形成在接合接墊區域186中。ILD層142和IMD層144可以包括設置在這些導電特徵之間的具有例如低於約4.0或甚至2.0的k值的低k介電材料。在一些實施例中，ILD層142和IMD層144可以由例如磷矽玻璃（PSG）、硼磷矽玻璃（BPSG）、氟矽玻璃（FSG）、SiOxCy、旋塗玻璃、旋塗聚合物、矽碳材料、其化合物、其複合物、其組合等製成。ILD層142和IMD層144可以通過任何合適的方法形成，例如旋塗技術、化學氣相沉積（CVD）、電漿增強CVD（PECVD）等。
圖4圖示了根據一些實施例的在對應於步驟204的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖400。可選地，在步驟204，可以在基底的表面中形成多個地形特徵，例如地形特徵126，例如裝置基底110的背面110b。請參照圖4，根據圖4的第一圖案化罩幕層402在裝置基底110的背面110b上進行第一蝕刻製程。通過將裝置基底110暴露於一種或多種蝕刻劑經由第一圖案化罩幕層402的定位來進行第一蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除裝置基底110的部分，以界定設置在從裝置基底110向外延伸的多個突起406或「凸形（mesas）」之間的多個凹槽404。如圖4所示，多個突起406是具有由裝置基底110的背面110b界定的平坦頂表面的平坦突起。多個突起406和多個凹槽404界定了地形特徵126。多個突起406和多個凹槽404的部分通過內表面126a、126b連接在一起。在一些實施例中，多個內表面126a至126b包括實質上平坦或平坦的表面，其分別沿著在第一方向和在垂直於第一方向的第二方向（例如，進入紙平面）延伸的平面延伸。多個內表面126a至126b的平坦度是用於形成地形特徵126的濕式蝕刻製程的結果。多個突起406形成單個突起406形狀的重複週期性圖案，並且具有限制的外邊界在畫素陣列區域182的投影區域內。如圖4所示，多個地形特徵126以由多個光偵測區域102a至102c中的每一個界定的周期性圖案排列。在一些實施例中，第一蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。例如，第一蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第一蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在一些實施例中，濕式蝕刻製程可以包括一種或多種濕式蝕刻劑，例如氫氟酸（HF）、四甲基氫氧化銨（TMAH）、氫氧化鉀（KOH）等。在第一蝕刻製程之後，可以移除第一圖案化罩幕層402。
雖然圖1中描繪的地形特徵126儘管圖4的圖具有倒金字塔形狀，但應當理解，可以根據所需的光學條件使用其他形狀。在一些實施例中，地形特徵126可以具有被配置為包括具有峰的錐形的側壁，或者可以具有被配置為形成峰並共同形成金字塔結構的實質上平坦的三角形側壁，或者可以具有使用半導體製造技術容易產生的其他形狀。例如，金字塔形狀的側面可以是實質上平面的、凸的或凹的。在一些實施例中，多個地形特徵126將光反射回影像感測器裝置，所述光反射通常可以變成入射光入射到缺少多個地形特徵126的相鄰感測器上，來提供改進的QE。因此，可以減少串擾，並且可以增加QE。
在裝置基底110的背面110b未被圖案化使得背面110b保持平坦的其他實施例中，跳過步驟204並且方法200從步驟202進行到步驟206。
圖5圖示了根據一些實施例的在對應於步驟206的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖500。可選地，在步驟206，鈍化層（例如，鈍化層130）可以形成在基底的表面（例如，裝置基底110的背面110b）上。鈍化層130可以分離裝置基底110與隨後沉積的層（例如透光層134，如圖6所示）。此外，鈍化層130可以幫助減少相鄰光偵測區域102a至102c之間的串擾。在一些實施例中，如圖5所示，鈍化層130設置在裝置基底110的背面110b上方。在一些存在地形特徵126的實施例中，鈍化層130可以形成在多個內表面126a至126b之間。在一些實施例中，鈍化層130設置在裝置基底110的背面110b和透光層134的正面134f之間。在一些實施例中，鈍化層130是共形層。在一些實施例中，鈍化層130包括高k介電材料、介電材料或其多層組合。在一些實施例中，鈍化層130可以包括諸如氧化鋁、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉿矽、氧化鉿鋁、氧化鉿鉭、氧化鈦鋁、氧化鋯鑭等的高k介電材料。鈍化層130可以通過任何合適的製程來沉積，例如，鈍化層130可以通過氣相沉積來沉積，例如CVD、PVD、PECVD、ALD，或者通過熱氧化來生長。在一些實施例中，鈍化層130包括多個層。例如，鈍化層130包括第一高k介電層和設置在第一高k介電層下方的第二高k介電層。鈍化層130可以是共形層。在一些實施例中，鈍化層130可以沉積到從約10埃到約100埃範圍內的厚度。在一些實施例中，如圖5所示，鈍化層130還塗覆在BLC區域184和/或接合接墊區域186中的裝置基底背面110b的側表面。
圖6圖示了根據一些實施例的在對應於步驟208的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖600。可選地，在步驟208，一個或多個介電層（例如，透光層134）可以形成在基底的表面（例如，裝置基底110的背面110b）上。透光層134可以是形成在鈍化層130上或上方（如果鈍化層130存在）。透光層134可以包括氧化物、氮化物、碳化物等。透光層134可以填充由內表面126a至126b界定的凹陷並且沿著裝置基底110的背面110b延伸到BLC區域184和/或接合接墊區域186中。透光層134可以在上方延伸裝置基底的背面110b的厚度在從約100埃到約1500埃的範圍內。透光層134可以通過任何合適的製程來沉積，例如，透光層134可以通過氣相沉積例如CVD、PVD、PECVD、ALD等來沉積。在一些實施例中，透光層134可以沉積到從約1000埃到約2000埃的範圍內的厚度。透光層134可以是毯覆層。此外，多個內表面126a至126b的角度與透光層134結合可增加裝置基底110對輻射的吸收（例如，通過減少來自不平坦表面的輻射反射）。例如，對於具有大於臨界角的入射角的入射輻射114（例如，具有在電磁光譜的近紅外光部分中的波長的入射輻射），多個內表面126a至126b可以用於反射入射輻射114到多個內表面126a至126b中的另一個內表面126a至126b，其中入射輻射114可以隨後被吸收到裝置基底110中。多個內表面126a至126b可以進一步用於將具有陡角的入射輻射114相對於透光層134的頂部的入射角減小，從而防止入射輻射114從裝置基底110反射。
圖7圖示了根據一些實施例的在對應於步驟210的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖700。在步驟210，可以在內連線結構（例如內連線結構140）上方形成導電接合接墊結構（例如導電接合接墊結構150）。如圖7所示，根據圖7的第二圖案化罩幕層702，沿裝置基底110的背面110b對透光層134進行第二蝕刻製程。通過將透光層134和下層暴露於一種或多種蝕刻劑經由第二圖案化罩幕層702的定位來進行第二蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除透光層134的部分、鈍化層130的部分以及接合接墊區域186中的裝置基底110的部分以界定第一開口710。第一開口710從透光層134的背面134b穿過STI層320朝向內連線結構140（例如，第一開口710可以朝向IMD層144延伸）。第一開口710由側壁710s和底表面710b界定。在一些實施例中，如圖7所示，開口710的側壁710s由透光層134、鈍化層130和裝置基底110界定。在一些實施例中，如圖7所示，第一開口710的底表面710b由裝置基底110和STI層320界定。在一些實施例中，在不存在STI層320的情況下，第一開口710的底表面710b可以由裝置基底110或內連線結構140界定。在一些實施例中，第二蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。例如，第二蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第二蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在第二蝕刻製程之後，可以移除第二圖案化罩幕層702。
圖8圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟210的影像感測器裝置的截面圖800。隨著步驟210的繼續，可以在透光層134上方形成緩衝氧化物層，例如緩衝氧化物層160。在一些實施例中，如圖8所示，緩衝氧化物層160形成在畫素陣列區182中的透光層134的剩餘部分、BLC區184和接合接墊區域186的上方，並延伸到第一開口710中的側壁710s、底表面710b上方。緩衝氧化物層160形成在內連線結構140或STI層320（如果STI層320存在）和導電接合接墊結構150之間。如圖9所示，緩衝氧化物層160將導電接合接墊結構150與裝置基底110分開，同時允許導電接合接墊結構150接觸導線144M。在一些實施例中，緩衝氧化物層160可以由氧化矽形成，儘管可以使用其他合適的介電材料。在一些實施例中，可以使用ALD、CVD、PECVD等或其組合來形成緩衝氧化物層160。在一些實施例中，緩衝氧化物層160可以沉積到從約1000埃到約2000埃的範圍內的厚度。
圖9圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟210的影像感測器裝置的截面圖900。隨著步驟210繼續，可以在第一開口710中形成導電接合接墊結構，例如導電接合接墊結構150。導電接合接墊結構150以使得導電接合接墊結構150形成在內連線結構140上的方式形成。導電接合接墊結構150電性耦合到導線144M並通過緩衝氧化物層160與裝置基底110的側壁隔開。導電接合接墊結構150可用於形成電性連接，例如引線接合，以電性耦合到電路和影像感測元件112a至112c。例如，導電接合接墊結構150可以通過內連線結構140耦合到影像感測元件112a至112c。導電接合接墊結構150可以通過一種或多種沉積和圖案化製程形成。在一些實施例中，導電接合接墊結構150包含鋁。在其他實施例中，導電接合接墊結構150可以包含另一種合適的金屬，例如銅。接合線（或另一電性內連線元件）可在後續製程中附接至導電接合接墊結構150，因此導電接合接墊結構150也可稱為接合接墊或導電接墊。
圖10示出了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟210的影像感測器裝置的截面圖1000。隨著步驟210繼續，可沉積介電填充材料，例如介電填充材料154，以填充第一開口710的剩餘部分。形成介電填充材料154以覆蓋導電接合接墊結構150並隨後覆蓋填充任何外圍開口。介電填充材料154用於在後續處理步驟期間保護導電接合接墊結構150，並且可以通過覆蓋沉積製程隨後進行平坦化製程來沉積，使得介電填充材料154的頂表面是平坦的或實質上平坦的。
圖11圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟210的影像感測器裝置的截面圖1100。隨著步驟210的繼續，介電填充材料154和緩衝氧化物層160可經受平坦化製程，例如化學機械平坦化（CMP）製程，以形成平坦表面。在一些實施例中，如圖11所示，移除透光層134上方的介電填充材料154和緩衝氧化物層160，使得透光層134的平坦化頂表面或背面134b、緩衝氧化物層160的平坦化頂表面161和介電填充材料154的平坦化頂表面155共面或實質上共面。在其他實施例中，移除透光層134上方的緩衝氧化物層160的部分以平坦化緩衝氧化物層160，使得平坦化緩衝氧化物層160的部分保留在透光層134上方。在替代實施例中，緩衝氧化物層160、透光層134和鈍化層130被移除，使得透光層134的頂表面和鈍化層130均與裝置基底110的背面110b共面或實質上共面。
圖12圖示了根據一些實施例的在對應於步驟212的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖1200。在步驟212，隔離結構（例如隔離柵格結構120）形成在基底中，例如裝置基底110。在一些實施例中，隔離柵格結構120圍繞形成在基底中的影像感測元件，例如是用於影像感測元件112a至112c形成在裝置基底110中。隔離柵格結構120包括導電氧化物膜。如圖12所示，各自在相鄰影像感測元件112a和112b之間、在相鄰影像感測元件112b和112c之間、在影像感測元件112c和BLC區域184之間的裝置基底110的背面110b內進行圖案化製程以形成溝槽1202a、1202b和1202c（統稱為溝槽1202）。溝槽1202包括由裝置基底110界定的側壁1203s和在側壁1203s之間延伸的底表面1203b。在一些實施例中，溝槽1202從透光層134的背面134b延伸穿過鈍化層130和裝置基底110，使得側壁1203s由透光層134、鈍化層130和裝置基底110界定。在一些實施例中，底表面1203b由裝置基底110界定。在其他實施例中，溝槽1202延伸到形成在裝置基底110的正面110f上的附加層中，底表面1203b由附加層（例如ILD層142）界定。在一些實施例中，一個或多個側壁1203s可以是錐形。在一些實施例中，可以通過蝕刻製程（濕式蝕刻或乾式蝕刻）或微影圖案化隨後反應離子蝕刻（RIE）來形成溝槽1202。在一些實施例中，可以通過在裝置基底110的背面110b上形成第三圖案化罩幕層1204來圖案化裝置基底110。然後在未被第三圖案化罩幕層1204覆蓋的區域中將裝置基底110暴露於蝕刻劑。蝕刻劑蝕刻裝置基底110以形成溝槽1202。在一些實施例中，溝槽1202從基底的背面110b延伸到裝置基底110內的部分深度。在其他實施例中，溝槽1202從基底的背面110b延伸到裝置基底110內的初始厚度311的全部深度。在一些實施例中，溝槽1202從裝置基底110的背面110b延伸到裝置基底110內的第一深度1206。在一些實施例中，溝槽1202第一深度1206在從約2μm到約10μm的範圍內，例如從約2μm到約6μm。在一些實施例中，溝槽1202的寬度在從約0.1μm到約0.4μm的範圍內。在圖案化製程之後，可以移除第三圖案化罩幕層1204。在一些實施例中，溝槽1202形成在從影像感測元件112a至112c橫向經移除的位置處。在一些實施例中，溝槽1202橫向圍繞影像感測元件112a至112c中的每一者。
圖13圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟212的影像感測器裝置的截面圖1300。如圖13所示，在一些實施例中，鈍化襯墊122沉積在裝置基底110上方。鈍化襯墊122襯在溝槽1202的側壁1203s和底表面1203b上。在一些實施例中，如圖13的橫截面圖1300所示，鈍化襯墊122也形成在畫素陣列區182和BLC區184中的透光層134的剩餘部分的上方，並進一步延伸到接合接墊區域186中。鈍化襯墊122可以起到鈍化作用通過將裝置基底110與隨後沉積的導電材料124分離（參見圖14）。此外，鈍化襯墊122可以幫助減少相鄰光偵測區域102a至102c之間的串擾。在一些實施例中，鈍化襯墊122包括高k介電材料、介電材料或其多層組合。在一些實施例中，鈍化襯墊122可以包括高k介電材料，例如氧化鋁、氧化鉭、氧化鉿、氧化鉿矽、氧化鉿鋁、氧化鉿鉭、氧化鈦鋁、氧化鋯鑭等.在一些實施例中，鈍化襯墊122包括與鈍化層130相同的材料。在其他實施例中，鈍化襯墊122包括與鈍化層130不同的材料。鈍化襯墊122可以通過氣相沉積來沉積，例如CVD或PVD，或通過熱氧化生長。在一些實施例中，鈍化襯墊122包括多個層。例如鈍化襯墊122包括第一高k介電層和設置在第一高k介電層下方的第二高k介電層。在一些實施例中，鈍化襯墊122可以沉積到從約10埃到約100埃範圍內的厚度。鈍化襯墊122可以是共形層。在一些實施例中，如圖13所示，鈍化襯墊122可以從溝槽1202向上延伸到裝置基底110的背面110b上方並且沿著裝置基底110的背面110b橫向設置。在其他實施例中，鈍化襯墊122具有與裝置基底110的背面110b的側表面共面的頂表面。
圖14圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟212的影像感測器裝置的截面圖1400。如圖14所示，在一些實施例中，隔離材料層124'沉積在裝置基底110上方。隔離材料層124'用導電材料124填充溝槽1202以形成隔離柵格結構120。在一些實施例中，在圖14的截面圖1400中，隔離材料層124'也形成在畫素陣列區182、BLC區184和接墊區域186中的鈍化襯墊122上方。如圖15所示，隔離柵格結構120包括隔離柵格段121a至121c。在一些實施例中，隔離柵格結構120可以是深溝槽隔離（DTI）結構，例如背面深溝槽隔離（BDTI）結構。在存在鈍化襯墊122的一些實施例中，隔離柵格結構120包括鈍化襯墊122和導電材料124。沉積導電材料124以填充溝槽1202中（如果存在的）未被鈍化襯墊122填充的區域。導電材料124可以包括透明導電氧化物，例如導電氧化物膜。在一些實施例中，導電材料124的折射率（n）在約1.35至約1.8的範圍內。導電材料124的沉積可涉及多種技術，例如化學氣相沉積（CVD）、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）、大氣壓化學氣相沉積（APCVD）、低壓CVD（LPCVD）、高壓密度電漿CVD（HDPCVD）、原子層CVD（ALCVD）、亞大氣壓CVD（SACVD）、PVD、原子層沉積（ALD）、濺射和/或其他合適的步驟。在一些實施例中，導電材料124包括一種或多種透明導電氧化物（TCO），直接沉積在鈍化襯墊122上。在一些實施例中，導電材料124包括ITO膜，所述ITO膜包括氧化銦（III）（In 2O 3）和氧化錫（IV）（SnO 2）的混合物。ITO膜可以通過CVD或PVD形成。
圖15圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟212的影像感測器裝置的截面圖1500。如圖15所示，在一些實施例中，隔離材料層124'進行例如是CMP製程的平坦化製程，以形成平坦表面。在一些實施例中，如圖15所示，移除一個或多個鈍化層130上方的隔離材料層124'和鈍化襯墊122，使得導電材料124的頂表面125與鈍化襯墊122的頂表面123及透光層134的背面134b共面或實質上共面，所述鈍化襯墊122沿溝槽1202的側壁1203s形成，所述透光層134沿裝置基底110的背面110b的側表面形成。在其他實施例中，移除鈍化襯墊122上方的隔離材料層124'的部分以平坦化導電材料124的頂表面，使得導電材料124的部分保留在鈍化襯墊122的頂表面上方。在替代實施例中，移除隔離材料層124'、鈍化襯墊122、透光層134和鈍化層130，使得導電材料124的頂表面125和鈍化襯墊122的頂表面123均與裝置基底110的背面110b共面或實質上共面。
圖16圖示了根據一些實施例的在對應於步驟214的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖1600。在步驟214，偏置接墊層（例如是偏置接墊層174（見圖18））可以形成在基底（例如，裝置基底110）上方。如圖16的截面圖1600所示，根據圖16的第四圖案化罩幕層1602，對介電填充材料154進行第四蝕刻製程以暴露導電接合接墊結構150。通過將介電填充材料154暴露於一種或多種蝕刻劑經由第四圖案化罩幕層1602的定位來進行第四蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除接合接墊區域186中的介電填充材料154的部分以界定第二開口1610。第二開口1610從介電填充材料154的頂表面155延伸到導電接合接墊結構150。第二開口1610由側壁1610s和底表面1610b界定。在一些實施例中，如圖16所示，第二開口1610的側壁1610s由介電填充材料154界定。如圖16所示，第二開口1610的底表面1610b由導電接合接墊結構150界定。在一些實施例中，第二開口1610的寬度在約0.3μm至約5μm的範圍內。在一些實施例中，第四蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。舉例來說，第四蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如是電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第四蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在第四蝕刻製程之後，可以移除第四圖案化罩幕層1602。在一些實施例中，第二開口1610選擇性地形成在導電接合接墊結構150上方，所述導電接合接墊結構150被設計為向隔離柵格結構120施加偏壓。
圖17圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟214的影像感測器裝置的截面圖1700。如17圖所示，在裝置基底110上沉積導電層1702。在一些實施例中，如圖17所示，導電層1702延伸穿過畫素陣列區182、BLC區184和接墊區域186。在一些實施例中，導電層1702填充第二開口1610，從而形成偏置接墊連接件1704，偏置接墊連接件1704通過導電層1702電性耦合至導電接合接墊結構150與隔離柵格結構120。導電層1702可以是金屬層。在一些實施例中，導電層1702由反射金屬材料或光吸收材料製成。例如導電層1702可以包括鎢、銅、金、銀、鋁、鎳、其合金等，並且可以使用PVD、電鍍等形成。在一些實施例中，導電層1702可以沉積到從約1000埃到約3000埃範圍內的厚度1710。
圖18圖示了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟214的影像感測器裝置的截面圖1800。如圖18的截面圖1800所示，圖案化導電層1702以形成偏置接墊結構170。偏置接墊結構170包括畫素陣列區182中的光阻擋柵格部分172和BLC區184中的偏置接墊層174。在一些實施例中，對導電層1702進行第五蝕刻製程，以根據圖18的第五圖案化罩幕層1802圖案化導電層1702。通過將導電層1702暴露於一種或多種蝕刻劑經由第五圖案化罩幕層1802的定位來進行第五蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除導電層1702暴露下面的材料的暴露部分。在一些實施例中，第五蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。舉例來說，第五蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第五蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在第五蝕刻製程之後，可以移除第五圖案化罩幕層1802。
在一些實施例中，導電層1702被圖案化以界定畫素陣列區域182中的光阻擋柵格部分172。光阻擋柵格部分172包括光阻擋柵格段172a和光阻擋柵格段172b。在一些實施例中，光阻擋柵格段172a、172b具有在從約1000埃到約3000埃的範圍內的厚度和在從約0.1微米到約0.3微米的範圍內的寬度。在一些實施例中，光阻擋柵格部分172形成在隔離柵格結構120上方。如圖18所示，光阻擋柵格段172a形成在隔離柵格段121a上方，光阻擋柵格段172b形成在隔離柵格段121b上方。在一些實施例中，導電層1702進行圖案化以暴露介電填充材料154的頂表面155、緩衝氧化物層160的頂表面161以及接合接墊區域186中的透光層134的頂表面1804。在一些實施例中，導電層1702未在BLC區184中進行圖案化。偏置接墊層174從畫素陣列區182延伸穿過BLC區184並進入接合接墊區域186。
偏置接墊結構170包括畫素陣列區182中的光阻擋柵格部分172和BLC區域184中的偏置接墊層174。光阻擋柵格部分172可以防止相鄰影像感測元件112a至112c之間的光學串擾。偏置接墊層174可以覆蓋BLC區184中存在的任何參考畫素。例如，偏置接墊層174可以覆蓋BLC區184中的透光層134的整個背面134b。此外，偏置接墊層174可以將隔離柵格結構120與導電接合接墊結構150進行電性耦合，使得可以使用導電接合接墊結構150來偏置隔離結構。如圖18所示，偏置接墊層174將導電接合接墊結構150與隔離柵格段121c進行電性耦合，這也允許進行隔離柵格段121a和121b的偏置，並且光阻擋柵格部分172的光阻擋柵格段172a至172b位於分別在隔離柵格段121a和121b上。光阻擋柵格段172a、172b圍繞多個影像感測元件112a至112c的外周邊，使得由光阻擋柵格段172a、172b界定的多個開口1806a、1806b和1806c覆蓋多個影像感測元件112a至112c。
圖19A圖示了根據一些實施例的在對應於步驟216的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖1900。如圖19A的截面圖1900所示，介電平坦化層1902可以形成在基底上方（例如在透光層134上方）。介電平坦化層1902可以具有平坦或實質上平坦的上表面1902u。介電平坦化層1902可以包括一個或多個堆疊的介電層。介電平坦化層1902可以包括氧化物、氮化物、碳化物等。在特定實施例中，介電平坦化層1902包括氧化物（例如，SiO 2）。介電平坦化層1902可以形成在畫素陣列區域182中的透光層134和光阻擋柵格部分172上方。如圖19A所示，介電平坦化層1902可以沿著偏置接墊層174延伸到BLC區域184和/或延伸到接墊區域186。介電平坦化層1902可以通過任何合適的製程來沉積，例如，介電平坦化層1902可以通過氣相沉積諸如是CVD、PVD、PECVD、ALD等來沉積。在一些實施例中，介電平坦化層1902可以沉積到從約4000埃到約6000埃範圍內的厚度1903。介電平坦化層1902可以沉積為毯覆（blanket）層。
在一些實施例中，在光阻擋柵格部分172上沒有形成額外的柵格層，步驟218被跳過並且方法200從步驟216進行到步驟220。
圖19B示出了根據一些實施例的在對應於步驟220的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖1910。在步驟220，可以暴露接合接墊結構，例如導電接合接墊結構150。如圖19的截面圖1910所示。參照圖19B，根據圖19B的第六圖案化罩幕層1912，在介電平坦化層1902和介電填充材料154上進行第六蝕刻製程以暴露導電接合接墊結構150。通過將介電平坦化層1902和介電填充材料154暴露於一種或多種蝕刻劑藉由第六圖案化罩幕層1912的定位來進行第六蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除介電平坦化層1902的部分和接合接墊區域186中的介電填充材料154以界定第三開口1914。第三開口1914從介電平坦化層1902的上表面1902u延伸至導電接合接墊結構150。第三開口1914由側壁1914s和底表面1914b界定。在一些實施例中，如圖19B所示，第三開口1914的側壁1914s由介電平坦化層1902和介電填充材料154界定。如圖19B所示，第三開口1914的底表面1914b由導電接合接墊結構150界定。在一些實施例中，第三開口1914的寬度在約0.3μm至約5μm的範圍內。在一些實施例中，第六蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。舉例來說，第六蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第六蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在第六蝕刻製程之後，可以移除第六圖案化罩幕層1912。
圖19C示出了根據一些實施例的在對應於步驟222和步驟224的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖1920。在步驟222，可以在畫素陣列區域182中的介電平坦化層1902上方形成彩色濾光片層1930。在一些實施例中，彩色濾光片層1930包括與相應的光偵測區域102a至102c對準的多個彩色濾光片1930a至1930c。彩色濾光片1930a至1930c可用於允許特定波長的光通過而反射其他波長，從而允許影像感測器裝置確定由光偵測區域102a至102c接收的光的顏色。例如，彩色濾光片1930a至1930c可以是如在拜耳圖案（Bayer pattern）中使用的紅色、綠色和藍色彩色濾光片。也可以使用其他組合，例如青色、黃色和品紅色。彩色濾光片1930a至1930c的不同顏色的數量也可以變化。彩色濾光片1930a至1930c可以包括聚合材料或樹脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）或包括有色顏料的類似物。
參照圖19C，在步驟224，在一些實施例中，微透鏡1940a至1940c的陣列形成在彩色濾光片層1930上方並且與相應的彩色濾光片1930a至1930c和相應的光偵測區域102a至102c對準。微透鏡1940a至1940c可以由可以被圖案化並由形成透鏡的任何材料形成，例如高透射率丙烯酸聚合物。在一些實施例中，可以使用液態材料通過例如旋塗技術形成微透鏡層。也可以使用其他方法，例如CVD、PVD等。可以使用合適的微影和蝕刻方法來圖案化用於微透鏡層的平面材料，以在對應於光偵測區域102a至102c的陣列的陣列中圖案化平面材料。然後可以回流平面材料以形成用於微透鏡1940a至1940c的適當曲面。隨後，可以使用例如UV處理來固化微透鏡1940a至1940c。在一些實施例中，在形成微透鏡1940a至1940c之後，影像感測器裝置可以進行進一步的處理，例如封裝。
圖20A-圖20C示出了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置。在步驟218中，在一些實施例中，上部柵格結構2010（參見圖20B）形成在隔離柵格結構120上方。在一些實施例中，上部柵格結構2010是複合柵格結構。上部柵格結構2010可以包括金屬柵格部分、第一介電部分和/或第二介電部分。在一些實施例中，上部柵格結構2010在俯視圖中可以具有四邊形形狀或圓形形狀。在一些實施例中，圖20A-圖20C，上部柵格結構2010與隔離柵格結構120垂直對準。在一些實施例中，上部柵格結構2010與隔離柵格結構120垂直對準，並且上部柵格結構2010的寬度或直徑可以與影像感測元件112a至112c的寬度或直徑相同或實質上相同。在其他實施例中，上部柵格結構2010相對於隔離柵格結構120橫向移動或偏移（例如，沿X軸（垂直於Z軸））。
圖20A示出了根據一些實施例的在對應於步驟218的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖2000。在一些實施例中，當要形成複合柵格時，可以在導電層1702上方形成第一介電層2002'。在一些實施例中，第一介電層2002'是氧化物，例如氧化矽（例如，SiO 2）或氧化鉿（HfO 2），或折射率小於矽的材料。在其他實施例中，第一介電層2002'可以是氮化物或氮氧化物，例如氮化矽或氮氧化矽。在一些實施例中，第一介電層2002'包括與透光層134相同的材料。在其他實施例中，第一介電層2002'包括與透光層134的材料不同的材料。第一介電層2002'可以通過多種技術形成，例如CVD、PVD、原子層沉積（ALD）、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）、大氣壓化學氣相沉積（APCVD）、低壓CVD（LPCVD）、高密度電漿CVD（HDPCVD）、原子層CVD（ALCVD）、亞大氣壓CVD（SACVD）和/或其他合適的步驟。第一介電層2002'的厚度可以在從約100埃到約1000埃的範圍內，例如在從約300埃到約800埃的範圍內。
可以在第一介電層2002'上方形成第二介電層2004'。在一些實施例中，第二介電層2004'是氧化物，例如氧化矽（例如，SiO 2）或氧化鉿（HfO 2），或折射率小於矽的材料。在其他實施例中，第二介電層2004'可以是氮化物或氮氧化物，例如氮化矽或氮氧化矽。在特定實施例中，第二介電層2004'是氮氧化矽層。可以使用參考第一介電層2002'描述的任何技術來形成第二介電層2004'。在一些實施例中，第二介電層2004'包括與第一介電層2002'的材料不同的材料。在一些實施例中，第二介電層2004'包括與透光層134相同的材料。在其他實施例中，第二介電層2004'包括與透光層134的材料不同的材料。在一些實施例中，第二介電層2004'的厚度大於第一介電層2002'的厚度。第二介電層2004'的厚度可以在從約1000埃到約3000埃的範圍內，例如從約1500埃到約2000埃。
圖20B示出了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟218的影像感測器裝置的截面圖2008。參考圖20A和圖20B，隨後進行一個或多個圖案化步驟，其中通過一個或多個罩幕層2006來圖案化導電層1702、第一介電層2002'和第二介電層2004'，以形成上部柵格結構2010。接著，圖案化導電層1702以形成偏置接墊層174和包括光阻擋柵格段172a及光阻擋柵格段172b的光阻擋柵格部分172，圖案化第一介電層2002'以形成第一毯覆式介電層2002和第一介電柵格部分2022和第二介電層2004'被圖案化為第二毯覆式介電層2004和第二介電柵格部分2024。應當注意，光阻擋柵格部分172、第一介電柵格部分2022和第二介質柵格部分2024從俯視角度可以具有圓形或四邊形。在一些實施例中，如圖所示。如圖20B所示，光阻擋柵格部分172、第一介電柵格部分2022和第二介電柵格部分2024（形成上部柵格結構2010）與隔離柵格結構120垂直對準，以提高每個排列之間的對準。在一些實施例中，上部柵格結構2010界定開口2028a至2028c，隨後在開口2028a至2028c中形成彩色濾光片1930a至1930c（參見圖20C）。隨後移除罩幕層2006。
如圖20B所示，在一些實施例中，介電頂蓋層2030形成在影像感測器裝置和上部柵格結構2010的暴露表面的上方。如圖20B所示，介電頂蓋層2030排列在上部柵格結構2010上，將隨後形成的彩色濾光片1930a至1930c與上部柵格結構2010隔開。由此，上部柵格結構2010在介電頂蓋層2030內部並且被介電頂蓋層2030包圍，介電頂蓋層2030可以是與第一介電柵格部分2022和/或第二介電柵格部分2024相同或不同的材料。介電頂蓋層2030可以包括氧化物，例如氧化矽（SiO 2）、鉿氧化物（HfO 2）等。在其他實施例中，介電頂蓋層2030可以是氮化物或氮氧化物，例如氮化矽或氮氧化矽。在一些實施例中，介電頂蓋層2030可以包括或者是氮化矽、氮氧化矽、碳氧化矽、碳氮化矽、碳氧化矽、碳氮化矽、氮化碳、氧化矽、氧化鉿、其組合等。在一些實施例中，介電頂蓋層2030可以是共形層。在一些實施例中，介電頂蓋層2030的厚度小於第二介電層2004'的厚度。在一些實施例中，介電頂蓋層2030的厚度小於第一介電層2002'的厚度。介電頂蓋層2030的厚度可以在從約1000埃到約2000埃的範圍內，例如從約1500埃至約1800埃。
圖20C示出了根據一些實施例的在對應於步驟220的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖2040。在步驟220，可以暴露接合接墊結構，例如導電接合接墊結構150。如圖20C的截面圖2040所示，在介電頂蓋層2030和介電填充材料154上進行第七蝕刻製程以暴露導電接合接墊結構150。第七蝕刻製程可以使用如本文先前討論的圖案化罩幕層來進行。第七蝕刻製程是通過將介電頂蓋層2030和介電填充材料154暴露於一種或多種蝕刻劑經由圖案化罩幕層的定位來進行。一種或多種蝕刻劑移除介電頂蓋層2030的部分和接合接墊區域186中的介電填充材料154以界定第四開口2044。第四開口2044從介電頂蓋層2030的頂表面2031延伸至導電接合接墊結構150。第四開口2044由側壁2044s和底表面2044B界定。在一些實施例中，如圖20C所示，第四開口2044的側壁2044s由介電頂蓋層2030和介電填充材料154界定。如圖20C所示，第四開口2044的底表面2044B由導電接合接墊結構150定義。在一些實施例中，第四開口2044的寬度在約0.3μm至約5μm的範圍內。
繼續參考圖20C，圖20C還示出了根據一些實施例的在對應於步驟222和步驟224的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置。在步驟222，可以在畫素陣列區域182中的介電頂蓋層2030上方形成彩色濾光片層1930。在圖20C中，彩色濾光片1930a至1930c形成在由上部柵格結構2010界定的開口2028a至2028c（參照圖20B）中。在步驟224，微透鏡1940a至1940c的陣列可以形成在彩色濾光片層1930上方以及相應的彩色濾光片1930a至1930c和相應的光偵測區域102a至102c對準。在一些實施例中，在形成微透鏡1940a至1940c之後，影像感測器裝置可以進行進一步的處理，例如封裝。
圖21A-圖21D示出了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置。圖21A-圖21D描繪了另一個實施例，其中上部柵格結構2110（參見圖21C）形成在隔離柵格結構120上方。上部柵格結構2110包括低折射率材料或低n材料。低n材料的折射率小於彩色濾光片1930a至1930c的折射率。由於低折射率，低n材料隔離相鄰的彩色濾光片1930a至1930c並將光引導至彩色濾光片以增加彩色濾光片1930a至1930c的有效尺寸。在一些實施例中，上部柵格結構2110從頂視圖可以具有四邊形形狀或圓形形狀。在一些實施例中，如圖21C-圖21D，上部柵格結構2110與隔離柵格結構120垂直對準。在一些實施例中，上部柵格結構2110與隔離柵格結構120垂直對準，並且上部柵格結構2110的寬度或直徑可以與影像感測元件112a至112c的寬度或直徑相同或實質上相同。在其他實施例中，上部柵格結構2110相對於隔離柵格結構120橫向移動或偏移（例如，沿X軸）。
圖21A圖示了根據一些實施例的在對應於步驟214的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖2100。如圖21A的截面圖2100所示，圖案化導電層1702以形成偏置接墊結構170。偏置接墊結構170包括位於BLC區184中的偏置接墊層174。在一些實施例中，根據圖21的第八圖案化罩幕層2102，對導電層1702進行第八蝕刻製程以圖案化導電層1702。通過將導電層1702暴露於一種或多種蝕刻劑藉由第八圖案化罩幕層2102的定位來進行第八蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除導電層1702暴露下面的材料的暴露部分。在一些實施例中，第八蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程。例如，第八蝕刻製程可以包括耦合電漿蝕刻製程，例如電感耦合電漿（ICP）蝕刻製程或電容耦合電漿（CCP）蝕刻製程。在其他實施例中，第八蝕刻製程可以包括濕式蝕刻製程。在第八蝕刻製程之後，可以移除第八圖案化罩幕層2102。
在一些實施例中，如圖21A所示，導電層1702被圖案化以暴露透光層134的背面134b、鈍化襯墊122的頂表面123和畫素陣列區182中的導電材料124的頂表面125。在一些實施例中，在圖案化製程中，將導電層1702從畫素陣列區182移除。在一些實施例中，如圖21A所示，導電層1702被圖案化以暴露介電填充材料154的頂表面155、緩衝氧化物層160的頂表面161、以及接合接墊區域186中的透光層134的頂表面1804。在一些實施例中，導電層1702未在BLC區184中圖案化。因此，偏置接墊層174從畫素陣列區182延伸，通過BLC區184，並進入接合接墊區域186。
圖21B示出了根據一些實施例的在對應於步驟218的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖2120。如21B圖所示，低n材料層2106'形成在隔離柵格結構120和透光層134上方。在一些實施例中，低n材料層2106'是折射率小於彩色濾光片1930a至1930c材料的折射率的透明材料。在一些實施例中，低n材料層2106'是介電質，例如氧化物（例如，SiO 2）或氧化鉿（例如，HfO 2），或者是折射率小於矽的材料。在一些實施例中，低n材料層2106'包括不同於透光層134的材料的材料。低n材料層2106'可以通過多種技術形成，例如CVD、PVD、原子層沉積（ALD）、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）、大氣壓化學氣相沉積（APCVD）、低壓CVD（LPCVD）、高密度電漿CVD（HDPCVD）、原子層CVD（ALCVD）、亞大氣CVD（SACVD）和/或其他合適的步驟。在一些實施例中，低n材料層2106'具有在從約1000埃到約3000埃的範圍內的厚度。
圖21C示出了根據一些實施例的在製造步驟的中間階段期間也對應於步驟218的影像感測器裝置的截面圖2130。參考圖21B和圖21C，隨後進行微影步驟，其中低n材料層2106'通過罩幕層2108進行圖案化以形成上部柵格結構2110的低n柵格部分2106。具體地，低n材料層2106'被圖案化成具有低n柵格段2106a、2106b的低n柵格部分2106。由於低n柵格部分2106的低折射率，上部柵格結構2110用作光導以將光引導至彩色濾光片1930a至1930c並有效地增加彩色濾光片1930a至1930c的尺寸。此外，由於低n柵格部分2106的低折射率，低n柵格部分2106用於在相鄰影像感測元件112a至112c之間提供光學隔離。彩色濾光片1930a至1930c內的光對低n柵格部分2106的邊界進行撞擊，通常由於折射率而經歷全內反射（total internal reflection）。隨後，移除罩幕層2108。
圖21D示出了根據一些實施例的在對應於步驟220的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置的截面圖2140。在步驟220，可以暴露接合接墊結構，例如導電接合接墊結構150。如圖21D的截面圖2140所示，在介電填充材料154上進行第八蝕刻製程以暴露導電接合接墊結構150。可以使用如本文先前討論的圖案化罩幕層進行第八蝕刻製程。通過將介電填充材料154暴露於一種或多種蝕刻劑經由圖案化罩幕層來進行第八蝕刻製程。一種或多種蝕刻劑移除接合接墊區域186中的介電填充材料154的部分以界定第五開口2144。第五開口2144從介電填充材料154的頂表面155延伸到導電接合接墊結構150。第五開口2144由側壁2144s和底表面2144b界定。在一些實施例中，如圖21D所示，第五開口2144的側壁2144s由介電填充材料154界定。如圖21D所示，第五開口2144的底表面2144b由導電接合接墊結構150定義。在一些實施例中，第四開口2044的寬度在約0.3μm至約5μm的範圍內。
繼續參考圖21D，圖21D還示出了根據一些實施例的在與步驟222和步驟224相對應的製造步驟的中間階段期間的影像感測器裝置。在步驟222，可以在畫素陣列區域182中的上部柵格結構2110上方形成彩色濾光片層1930。在圖20C中，彩色濾光片1930a至1930c形成在由上部柵格結構2110界定的開口2128a至2128c（參考圖21C）中。在步驟224，微透鏡1940a至1940c的陣列可以形成在彩色濾光片層1930上方並與相應的彩色濾光片1930a至1930c和相應的光偵測區域102a至102c對準。在一些實施例中，在形成微透鏡1940a至1940c之後，影像感測器裝置可以進行進一步的處理，例如封裝。
根據實施例，提供了一種影像感測器裝置，包括：裝置基底，具有正面和與所述正面相對的背面；多個影像感測元件，排列於所述裝置基底內；透光層，形成於所述多個影像感測元件的上方，其中所述透光層包含背面與所述背面相對的正面，所述透光層的正面鄰近所述裝置基底的背面；光阻擋柵格，上覆於所述裝置基底，由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個金屬柵格段組成，其中所述多個金屬柵格段上覆於所述多個影像感測元件；以及隔離柵格結構，延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成，其中所述隔離柵格結構包括：鈍化襯墊；和導電層，與所述鈍化襯墊接觸。
根據另一實施例，提供了一種影像感測器裝置，包括：畫素陣列區域，包括：裝置基底，具有正面和與所述正面相對的背面；多個影像感測元件，排列於所述裝置基底內；以及隔離柵格結構，延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成，其中所述隔離柵格結構包括氧化銦錫材料；黑階校正區域，相鄰於所述畫素陣列區域；接墊區域，相鄰於所述黑階校正區域，包括：導電接墊，設置在所述裝置基底內；以及偏置接墊層，從所述導電接墊延伸穿過所述黑階校正區域並接觸所述隔離柵格結構，其中所述偏置接墊層將所述導電接墊與所述隔離柵格結構進行電性耦合。
根據又一實施例，提供了一種製造影像感測器裝置的方法，包括：接收裝置基底，所述裝置基底具有正面和與所述正面相對的背面以及設置在所述裝置基底內的多個影像感測元件；形成從所述背面延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成的隔離柵格結構，其中形成所述隔離柵格結構包括：在所述裝置基底中形成溝槽；沿所述溝槽表面沉積鈍化襯墊；且在所述鈍化襯墊上沉積氧化銦錫填充材料；在所述裝置基底的所述背面形成導電層；以及對所述導電層進行圖案化以在所述隔離柵格結構和偏置接墊層上方形成光阻擋柵格，其中所述偏置接墊層從形成在所述裝置基底中的導電接合接墊延伸到所述隔離柵格結構，所述偏置接墊層對所述隔離柵格結構與所述導電接合接墊進行電性耦合，並且所述光阻擋柵格由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個金屬柵格段組成，其中所述多個金屬柵格段上覆於所述多個影像感測元件上。
上文概述了若干實施例的特徵，以使熟習此項技術者可更佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應理解，他們可容易地使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構的基礎來施行與本文中所介紹的實施例相同的目的及/或達成與本文中所介紹的實施例相同的優點。熟習此項技術者亦應認識到，此種等效構造並不背離本揭露的精神及範圍，而且他們可在不背離本揭露的精神及範圍的條件下對其作出各種改變、取代及變更。
100:影像感測器裝置 102a、102b、102c:光偵測區域 110:裝置基底 110b、134b:背面 110f、134f:正面 112、112a、112b、112c:影像感測元件 114:入射輻射 120:隔離柵格結構 121、121a、121b、121c:隔離柵格段 122:鈍化襯墊 123、125、155、161、179、1804、2031:頂表面 124:導電材料 124':隔離材料層 126:地形特徵 126a、126b:內表面 130:鈍化層 134:透光層 140:內連線結構 142:ILD層 144:IMD層 144M、173:導線 150:導電接合接墊結構 154:介電填充材料 160:緩衝氧化物層 170:偏置接墊結構 172:光阻擋柵格部分 172a、172b:光阻擋柵格段 174:偏置接墊層 178:介電層 180、710、1610、1806a、1806b、1806c、1914、2028a、2028b、2028c、2044、2128a、2128b、2128c、2144:開口 182、184、186:區域 192、194:虛線 200:方法 202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224:步驟 300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、1910、1920、2000、2008、2040、2100、2120、2130、2140:圖 311、1710、1903:厚度 313:距離 316a、316b:間隙 320:淺溝槽隔離層/STI層 402、702、1204、1602、1802、1912、2102:圖案化罩幕層 404:凹槽 406:突起 710b、1203b、1610b、1914b、2044B、2144b:底表面 710s、1203s、1610s、1914s、2044s、2144s:側壁 1202、1202a、1202b、1202c:溝槽 1206:第一深度 1702:導電層 1704:偏置接墊連接件 1902:介電平坦化層 1902u:上表面 1930:彩色濾光片層 1930a、1930b、1930c:彩色濾光片 1940a、1940b、1940c:微透鏡 2002、2002'、2004、2004':介電層 2006、2108:罩幕層 2010、2110:上部柵格結構 2022:第一介電柵格部分 2024:第二介電柵格部分 2030:介電頂蓋層 2106:低n柵格部分 2106a、2106b:低n柵格段 2106':低n材料層 A-A:線 X、Z:軸
藉由結合附圖閱讀以下詳細說明，會最佳地理解本揭露的態樣。應注意，根據行業中的標準慣例，各種特徵並非按比例繪製。事實上，為使論述清晰起見，可任意增大或減小各種特徵的尺寸。 圖1A示出了根據一些實施例的包括隔離柵格結構的影像感測器裝置的截面圖。 圖1B示出了根據一些實施例的圖1A的影像感測器裝置的部分的放大截面圖。 圖1C是圖1A的影像感測器裝置的示意性平面圖。 圖2圖示了根據一些實施例的用於製造影像感測器的方法的流程圖。 圖3-圖18、圖19A-圖19C、圖20A-圖20C和圖21A-圖21D示出了根據一些實施例的製造影像感測器裝置的各個階段的視圖。
100:影像感測器裝置
102a、102b、102c:光偵測區域
110:裝置基底
110b:背面
110f:正面
112、112a、112b、112c:影像感測元件
114:入射輻射
120:隔離柵格結構
121、121a、121b、121c:隔離柵格段
122:鈍化襯墊
124:導電材料
126:地形特徵
130:鈍化層
134:透光層
140:內連線結構
142:ILD層
144:IMD層
144M、173:導線
150:導電接合接墊結構
154:介電填充材料
160:緩衝氧化物層
170:偏置接墊結構
172:光阻擋柵格部分
172a、172b:光阻擋柵格段
174:偏置接墊層
178:介電層
179:頂表面
180:開口
182、184、186:區域
192、194:虛線
X、Z:軸

Claims (20)

  1. 一種影像感測器裝置，包括： 裝置基底，具有正面和與所述正面相對的背面； 多個影像感測元件，排列於所述裝置基底內； 透光層，形成於所述多個影像感測元件的上方，其中所述透光層包含背面與所述背面相對的正面，所述透光層的正面鄰近所述裝置基底的背面； 光阻擋柵格，上覆於所述裝置基底，由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個金屬柵格段組成，其中所述多個金屬柵格段上覆於所述多個影像感測元件；以及 隔離柵格結構，延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成，其中所述隔離柵格結構包括： 鈍化襯墊；和 導電層，與所述鈍化襯墊接觸。
  2. 如請求項1所述的影像感測器裝置，其中所述導電層包括氧化銦錫材料。
  3. 如請求項2所述的影像感測器裝置，其中所述氧化銦錫材料的頂表面、所述鈍化襯墊的頂表面和所述透光層的背面實質上共面。
  4. 如請求項2所述的影像感測器裝置，其中所述氧化銦錫材料和所述鈍化襯墊在所述裝置基底的背面上方延伸。
  5. 如請求項1所述的影像感測器裝置，更包括： 多個地形特徵，形成在所述裝置基底的背面中，其中所述地形特徵包括設置在多個突起之間的多個凹槽，所述多個凹槽和所述多個突起藉由所述裝置基底的內表面隔開；以及 鈍化層，形成在所述裝置基底的背面的上方，位於多個所述地形特徵和所述透光層之間。
  6. 如請求項5所述的影像感測器裝置，其中所述透光層填充由所述裝置基底的內表面界定的所述多個凹槽，並且所述透光層在所述裝置基底的背面上方延伸。
  7. 如請求項1所述的影像感測器裝置，更包括： 氧化物材料，填充由所述光阻擋柵格界定的多個第一開口； 多個彩色濾光片，形成在所述氧化物材料上，其中每個所述彩色濾光片形成在對應的影像感測元件上；以及 微透鏡的陣列，形成在多個所述彩色濾光片上方，所述微透鏡的陣列的每個所述微透鏡與所述彩色濾光片對準，其中所述光阻擋柵格的底表面接觸所述隔離柵格結構的頂表面。
  8. 如請求項1所述的影像感測器裝置，更包括： 彩色濾光片層，形成在由所述光阻擋柵格界定的多個第一開口中；以及 微透鏡的陣列，形成在所述彩色濾光片層上方，其中所述光阻擋柵格的底表面接觸所述隔離柵格結構的頂表面。
  9. 一種影像感測器裝置，包括： 畫素陣列區域，包括： 裝置基底，具有正面和與所述正面相對的背面； 多個影像感測元件，排列於所述裝置基底內；以及 隔離柵格結構，延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成，其中所述隔離柵格結構包括氧化銦錫材料； 黑階校正區域，相鄰於所述畫素陣列區域； 接墊區域，相鄰於所述黑階校正區域，包括： 導電接墊，設置在所述裝置基底內；以及 偏置接墊層，從所述導電接墊延伸穿過所述黑階校正區域並接觸所述隔離柵格結構，其中所述偏置接墊層將所述導電接墊與所述隔離柵格結構進行電性耦合。
  10. 如請求項9所述的影像感測器裝置，更包括： 光阻擋柵格，上覆於所述裝置基底並圍繞所述多個影像感測元件的外周邊，使得由多個金屬柵格段界定的多個第一開口上覆於所述多個影像感測元件，其中所述偏置接墊層與所述光阻擋柵格包括相同的金屬材料。
  11. 如請求項9所述的影像感測器裝置，其中所述偏置接墊層與所述接墊區域中的緩衝氧化物層和介電填充材料接觸。
  12. 如請求項9所述的影像感測器裝置，其中所述隔離柵格結構更包括鈍化襯墊，且其中所述氧化銦錫材料的頂表面和所述鈍化襯墊的頂表面實質上共面。
  13. 如請求項9所述的影像感測器裝置，其中所述隔離柵格結構更包括鈍化襯墊，所述氧化銦錫材料與所述鈍化襯墊接觸。
  14. 如請求項10所述的影像感測器裝置，更包括： 氧化物材料，填充由所述光阻擋柵格界定的所述多個第一開口； 多個彩色濾光片，形成在所述氧化物材料上，其中每個所述彩色濾光片形成在對應的影像感測元件上；以及 微透鏡的陣列，形成在多個所述彩色濾光片上方，所述微透鏡的陣列的每個所述微透鏡與所述彩色濾光片對準，其中所述光阻擋柵格的底表面接觸所述隔離柵格結構的頂表面。
  15. 如請求項10所述的影像感測器裝置，更包括： 彩色濾光片層，形成於由所述光阻擋柵格界定的所述多個第一開口中；和 微透鏡的陣列，形成在所述彩色濾光片層上方，其中所述光阻擋柵格的底表面接觸所述隔離柵格結構的頂表面。
  16. 一種製造影像感測器裝置的方法，包括： 接收裝置基底，所述裝置基底具有正面和與所述正面相對的背面以及設置在所述裝置基底內的多個影像感測元件； 形成從所述背面延伸到所述裝置基底中並且由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個隔離柵格段組成的隔離柵格結構，其中形成所述隔離柵格結構包括： 在所述裝置基底中形成溝槽； 沿所述溝槽表面沉積鈍化襯墊；且 在所述鈍化襯墊上沉積氧化銦錫填充材料； 在所述裝置基底的所述背面形成導電層；以及 對所述導電層進行圖案化以在所述隔離柵格結構和偏置接墊層上方形成光阻擋柵格，其中所述偏置接墊層從形成在所述裝置基底中的導電接合接墊延伸到所述隔離柵格結構，所述偏置接墊層對所述隔離柵格結構與所述導電接合接墊進行電性耦合，並且所述光阻擋柵格由圍繞所述多個影像感測元件的外周邊的多個金屬柵格段組成，其中所述多個金屬柵格段上覆於所述多個影像感測元件上。
  17. 如請求項16所述的方法，更包括： 以氧化物材料填充多個第一開口； 在所述氧化物材料上形成多個彩色濾光片，其中每個所述彩色濾光片形成在對應的影像感測元件上；以及 在多個所述彩色濾光片上形成微透鏡的陣列，其中所述微透鏡的陣列的每個所述微透鏡與所述彩色濾光片對準。
  18. 如請求項16所述的方法，更包括： 在所述多個第一開口中形成彩色濾光片，其中每個所述彩色濾光片形成在對應的影像感測元件上；以及 在所述彩色濾光片上形成多個所述微透鏡，每個所述微透鏡與所述彩色濾光片對準。
  19. 如請求項16所述的方法，其中所述光阻擋柵格的底表面接觸所述隔離柵格結構的頂表面。
  20. 如請求項16所述的方法，更包括在形成所述隔離柵格結構之前，將所述裝置基底的所述背面暴露於蝕刻製程以在所述裝置基底的所述背面中形成多個地形特徵。
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