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TWI520319B - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI520319B
TWI520319B TW102113235A TW102113235A TWI520319B TW I520319 B TWI520319 B TW I520319B TW 102113235 A TW102113235 A TW 102113235A TW 102113235 A TW102113235 A TW 102113235A TW I520319 B TWI520319 B TW I520319B
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photodiode
semiconductor device
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林政賢
楊敦年
劉人誠
洪豐基
蔡雙吉
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Description

半導體裝置及其製造方法
本發明係有關於一種半導體裝置及其製造方法，特別係有關於一種背側照射型互補式金氧半導體影像感測器及其製造方法。
互補式金氧半導體(CMOS)影像感測器通常使用一列二極體，形成於一半導體基板的一畫素區陣列中，用以感測撞擊光二極體的光。一轉換電晶體，會形成於每一個畫素區中且相鄰每一個光二極體，用以轉換在一想要時刻之光二極體中的感測光產生的訊號。這種光二極體和轉換電晶體係允許藉由在一想要時刻操作轉換電晶體來補捉一想要時刻之影像。
CMOS影像感測器通常會形成為一前側照射(FSI)型CMOS影像感測器或一背側照射(BSI)型CMOS影像感測器。在前側照射(FSI)型CMOS影像感測器中，光會從影像感測器的”前”側，轉換電晶體形成之處，穿過而到達光二極體。然而，前側照射(FSI)型CMOS影像感測器中，會迫使光在到達光二極體之前穿過金屬層、介電層且穿過轉換電晶體。會因為金屬層、介電層和轉換電晶體不需為透明而阻擋要到達光二極體的光，而產生製程及/或操作問題。
在背側照射(BSI)型CMOS影像感測器中，轉換電晶體、金屬層和介電層係形成於基板的前側上，而光係允許從基板的”背”側，使光在到達轉換電晶體、介電層或金屬層之前到達光二極體。這種結構可降低影像感測器的製程和操作複雜度。
然而，彼此相鄰的畫素區會在操作時彼此干擾，即為習知的串音現象(crosstalk)。這種會降低影像感測器的精確度和效率。
因此，在此技術領域中，有需要一種背側照射型互補式金氧半導體影像感測器及其製造方法，以克服習知技術的缺點。
有鑑於此，本發明一實施例係揭露一種半導體裝置，包括一影像感測器，包括位於一基板中的一第一畫素區和一第二畫素區，上述第一畫素區相鄰上述第二畫素區。一第一彩色濾光片，位於上述第一畫素區的上方。一第二彩色濾光片，位於上述第二畫素區的上方。一間隔，位於上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片之間。
本發明另一實施例係揭露一種半導體裝置，包括一基板，具有一第一側和一第二側，上述基板包括一第一感光二極體和一第二感光二極體，位於上述第一側中。一反射栅狀物，位於上述基板的上述第二側的上方，且位於上述第一感光二極體和上述第二感光二極體之間。一第一彩色濾光片和一第二彩色濾光片，位於上述基板之與反射栅狀物的相對側上。一 間隔，位於上述反射栅狀物的上方，且位於上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片之間。
本發明又一實施例係揭露一種影像感測裝置的製造方法，包括於一基板中形成一第一感光二極體和一第二感光二極體，其中上述第一感光二極體和上述第二感光二極體位於相鄰畫素區中。於上述基板上方形成一第一彩色濾光片毯覆層，移除上述第一彩色濾光片毯覆層的一第一部分以於上述第一感光二極體上方形成一第一彩色濾光片。於上述基板上方形成一第二彩色濾光片毯覆層，移除上述第二彩色濾光片毯覆層的一第二部分以於上述第二感光二極體上方形成一第二彩色濾光片，其中移除上述第一部分和上述第二部分係形成相鄰上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片兩者的一開口。
100‧‧‧影像感測器
101‧‧‧畫素區
103‧‧‧邏輯區
201‧‧‧基板
202‧‧‧前側
204‧‧‧背側
205‧‧‧隔絕區
207‧‧‧感光二極體
209‧‧‧n型摻雜區
211‧‧‧p型摻雜區
213‧‧‧第一電晶體
215‧‧‧第二電晶體
217‧‧‧閘極介電質
219‧‧‧閘極
221‧‧‧間隙壁
223‧‧‧源/汲極區
225‧‧‧輕摻雜源/汲極區
227‧‧‧重摻雜源/汲極區
228‧‧‧第一層間介電層
229‧‧‧接觸插塞
231‧‧‧導電和介電層
233‧‧‧保護層
301‧‧‧反射栅狀物
303‧‧‧支撐層
305‧‧‧覆蓋層
307‧‧‧承載晶圓
401‧‧‧第一彩色濾光片
403‧‧‧第二彩色濾光片
407‧‧‧間隔
501‧‧‧覆蓋層
601‧‧‧微透鏡
w1‧‧‧第一寬度
w2‧‧‧第二寬度
h1‧‧‧第一高度
第1圖為本發明一實施例之具一畫素區陣列的影像感測器。
第2圖為第1圖之相鄰畫素區沿之A-A’切線的簡化剖面圖，其顯示本發明一實施例之位於一基板中的一第一感光二極體和一第二感光二極體。
第3圖為本發明一實施例之位於基板上方的一反射栅狀物的形成方式。
第4圖為本發明一實施例之具一間隔的第一彩色濾光片和第二彩色濾光片的形成方式。
第5圖顯示本發明一實施例之位於第一彩色濾光片和第二 彩色濾光片上的一材料的沉積方式。
第6圖為本發明一實施例之位於第一彩色濾光片和第二彩色濾光片上方的一微透鏡的形成方式。
以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在不脫離本發明之精神和範圍內，任何熟悉此項技藝者，可依據此項技藝，以清楚地形成本發明其他的實施例。而本發明之保護範圍僅為申請專利範圍所限制。
本發明實施例係說明一前側照射(FSI)型互補式金氧半導體(CMOS)影像感測器。然而，本發明其他實施例也可應用於其他影像感測器或其他半導體裝置。
請參考第1圖，其顯示一影像感測器100，其包括一背側照射型的畫素區101構成的栅或陣列。也影像感測器100可包括鄰接畫素區101的陣列的一邏輯區103。邏輯區103可具有用於畫素區101之輸入和輸出連接的額外的電路和接觸。邏輯區103係對畫素區101提供一操作環境，以減少畫素區101陣列和其他外部元件(圖未顯示)之間的連接。
第2圖為第1圖之相鄰畫素區沿之A-A’切線的簡化剖面圖，其顯示一基板201，其具有以隔絕區205隔開之兩個畫素區101。基板201可包括一前側202和一背側204，且基板201可為例如矽、鍺、鑽石或類似材料的一半導體材料，其具有晶向(110)。在本發明其他實施例中，例如鍺化矽(silicon germanium)、碳化矽(silicon carbide)、砷化鎵(gallium arsenic)、砷化銦(indium arsenic)、磷化銦(indium phosphide)、碳鍺化矽(silicon germanium carbide)、磷砷化鎵(gallium arsenic phosphide)、磷銦化鎵(gallium indium phosphide)、上述組合或其他類似材料之化合物半導體也可做為基板201。另外，基板201可包括一絶緣層上覆矽(silicon on insulator,SOI)基板。通常來說，絶緣層上覆矽(SOI)基板包括例如鍺化矽(silicon germanium)、絶緣層上覆矽(SOI)、絶緣層上覆鍺化矽(SGOI)或上述組合的一半導體材料層。基板201可摻雜例如硼、鋁、鎵或其他類似材料的p型摻質。然而，在其他實施例中，基板201也可摻雜常見的n型摻質。
隔絕區205可位於基板201中，且位於各別的畫素區101之間，用以分開和隔離畫素區101。隔絕區205可為淺溝槽隔絕物(STI)，上述淺溝槽隔絕物通常利用蝕刻基板201，以形成一溝槽，接著於溝槽中填入一介電材料的常用方式形成。隔絕區205利用常用製程填入一介電材料，舉例來說，氧化物材料、高密度電漿氧化物(HDP)或其他類似的材料。可沿著隔絕區205的側壁選擇性地形成一氧化墊層。
可於各別的畫素區101中形成感光二極體207。可使用感光二極體207產生對應照射於感光二極體207上的光的強度或照度的一訊號。在本發明一實施例中，感光二極體207可包括形成於基板201(在本實施例中為一p型基板)中的n型摻雜區209，也可包括形成於n型摻雜區209的表面上的一重摻雜的p型摻雜區211，以形成一p-n-p接面。
可使用例如微影遮罩和離子植入製程形成n型摻 雜區209。舉例來說，可於基板201上置放一第一光阻(未顯示於第2圖中)。上述第一光阻可包括例如深紫外光(DUV)光阻的常用光阻，且可使用例如旋轉塗佈法，於基板201的表面上沉積第一光阻的方式來置放第一光阻。然而，也可使用任何其他的材料或方式來形成或置放第一光阻。一旦於基板201上置放第一光阻後，上述第一光阻可暴露於通過一圖案化光罩的例如光的能量中，以於暴露於能量中的第一光阻部分產生反應。然後，可顯影第一光阻，且移除部分第一光阻，暴露出感光二極體207形成位置之基板201的一部分。
一旦置放且顯影第一光阻後，可利用植入n型摻質(例如磷、砷、銻或類似材料)的方式來形成重摻雜的n型摻雜區209。在本發明一實施例中，n型摻雜區209的摻雜濃度可約介於1e15原子/公分3(atom/cm3)至1e20原子/公分3(atom/cm3)之間，例如為8e15原子/公分3(atom/cm3)。然而，n型摻雜區209也可使用任何適當的摻雜濃度。
形成n型摻雜區209之後(例如離子植入製程)，可使用第一光阻為一遮罩，利用例如離子植入製程來形成p型摻雜區211。可形成p型摻雜區211延伸於基板201內1μm至4μm之間。另外，p型摻雜區211的摻雜濃度可約介於1e15原子/公分3(atom/cm3)至5e19原子/公分3(atom/cm3)之間，例如為1e16原子/公分3(atom/cm3)。
一旦形成感光二極體207後，可移除第一光阻。在本發明一實施例中，可使用例如灰化製程來移除第一光阻。
並且，熟習此技藝者應了解，上述感光二極體207 僅為可應用於本發明實施例的一種類型的感光二極體207。本發明實施例也可使用任何適當的感光二極體，且所有的感光二極體也會包含於本發明實施例的範圍內。另外，可改變上述的形成方式或步驟順序，例如在形成n型摻雜區209之前先形成p型摻雜區211，仍會包含於本發明實施例的範圍內。
可於各別的畫素區101中形成一第一電晶體213和一第二電晶體215，上述各別的畫素區101係分別相鄰各別的感光二極體207。第一電晶體213和第二電晶體215可為轉換電晶體。然後，第一電晶體213和第二電晶體215也可僅為可使用於畫素區101中的許多類型的功能電晶體的代表。舉例來說，當第2圖顯示的第一電晶體213和第二電晶體215為轉換電晶體時，本發明實施例可額外包括位於畫素區101內的其他電晶體，例如重置電晶體(reset transistor)、源極隨耦器電晶體(source follower transistor)或選擇電晶體(select transistor)。舉例來說，可配置這些電晶體，以形成四電晶體互補式金氧半導體影像感測器(CIS)。可於一中使用所有適當的電晶體和配置，且會完全包含於本發明實施例的範圍內。
第一電晶體213和第二電晶體215可包括形成於基板201上方的閘極堆疊。上述閘極堆疊可各別包括一閘極介電質217和一閘極219。可利用任何適合的常用製程，於基板101上形成且圖案化閘極介電質217和閘極219。閘極介電質217可包括高介電常數(high-k)介電材料，舉例來說，氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化物、含氮氧化物、氧化鋁、氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氮氧化鉿、上述組合或其他類似材料。閘極介電 質217的介電常數可大於4。
在閘極介電質217包括一氧化層之一實施例中，可利用任何氧化製程形成閘極介電質217，舉例來說，在包括氧氣、水、一氧化氮或其組合的環境下進行的濕式或乾式熱氧化製程，或利用四乙氧基矽烷(TEOS)和氧做為前驅物的化學氣相沉積(CVD)製程。在本發明一實施例中，閘極介電質113的厚度介於10Å至150Å之間，例如為100Å。
閘極219可包括一導電材料，舉例來說，一金屬(例如：鉭、鈦、鉬、鎢、鉑、鋁、鉿、釕)、一金屬氮化物(例如：氮化鈦、氮化鉭)、摻雜多晶矽、其他導電材料或其組合。在一實施例中，沉積非晶矽且使非晶矽再結晶，以產生多晶矽。在閘極219為多晶矽之一實施例中，可利用低壓化學氣相沉積(LPCVD)法之製程沉積摻雜或未摻雜多晶矽的方式形成閘極219，閘極219的厚度可介於100Å至2500Å之間，例如為1200Å。
於閘極介電質217和閘極219側壁上形成間隙壁221。可利用於先前形成的結構上全面性沉積一層或多層間隙壁層(圖未顯示)的方式來形成間隙壁221。上述間隙壁層可包括氮化矽、氮氧化物、碳化矽、氮氧化矽、氧化物或其他類似的材料，且可利用化學氣相沉積(CVD)法、電漿增強型化學氣相沉積(PECVD)法、濺鍍(sputter)法或其他習知的方法等常用的方法形成上述間隙壁層。接著，圖案化上述間隙壁層以形成間隙壁221，例如利用一系列之非等向性蝕刻和等向性蝕刻方式以使上述間隙壁層成形為間隙壁221。
於閘極介電質217之與感光二極體207的相對側的 基板201中形成源/汲極區223。在基板201為一p型基板之一實施例中，可利用植入例如磷、鉮、銻或類似的材料等適當的n型摻質以形成源/汲極區223。係利用閘極219和間隙壁221做為罩幕，以離子植入方式形成上述源/汲極區223、輕摻雜源/汲極區(LDD)225和重摻雜源/汲極區227。
值得注意的是，熟於此技藝的人士了解可以利用許多其他製程、步驟或類似的方式形成上述源/汲極區223。舉例來說，熟於此技藝的人士了解可以利用不同組合的間隙壁和襯墊層，進行多次離子植入，以形成具有一特定形狀或適合一特定要求之特定性質的源/汲極區。上述製程的其中之一可用以形成上述源/汲極區223，且上述製程描述並非用以限定本發明。
一旦形成第一電晶體213和第二電晶體215之後，可於畫素區上方形成一第一層間介電層(ILD)228，且可形成穿過第一層間介電層228的接觸插塞229。第一層間介電層228可包括例如硼磷矽玻璃(BPSG)的一材料。然而，也可使用任何適當的材料形成第一層間介電層228。可使用例如電漿增強型化學氣相沉積(PECVD)法的一製程形成第一層間介電層228。然而，也可使用例如低壓化學氣相沉積(LPCVD)法的其他製程形成第一層間介電層228。第一層間介電層228的厚度可介於100Å至3000Å之間。
可使用適當的微影和蝕刻製程形成穿過第一層間介電層228的接觸插塞229。在本發明一實施例中，可使用一第一光阻材料以形成一圖案化遮罩以定義接觸插塞229。也可使 用例如硬遮罩的額外遮罩來定義接觸插塞229。可進行例如非等向性蝕刻法或等向性蝕刻法的一蝕刻製程以蝕刻第一層間介電層228。
然後，可形成接觸插塞229，以接觸基板201和閘極219。接觸插塞229可包括一阻障/黏著層(未各別顯示於第2圖中)以防止擴散現象及對接觸插塞229提供更好的黏著性。在本發明一實施例中，可由一或多層的鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭或類似的材料來形成上述阻障層。可藉由化學氣相沉積(CVD)法形成上述阻障層。然而，也可使用其他製程形成上述阻障層。上述阻障層的厚度可介於50Å至500Å之間。
可由任何例如高導電金屬、低電阻金屬、元素金屬、過渡金屬或類似材料之適當的導電材料形成接觸插塞229。在本發明一實施例中，可由鎢形成接觸插塞229。然而，也可由例如銅的其他材料形成接觸插塞229。在由鎢形成接觸插塞229的一實施例中，可使用常用的CVD法沉積接觸插塞229。然而，可使用任何適當的製程形成上述接觸插塞229。
形成接觸插塞229之後，進一步對基板201的前側202進行製程。為了形成各別形成的元件之間的內連線，上述製程可包括形成多個導電層和介電層(共同視為第2圖的元件符號231)。可使用任何適當的製程(例如微影和蝕刻製程、鑲嵌製程、雙鑲嵌製程或類似製程)形成這些內連線，且可由例如鋁合金、銅合金或類似材料的適當的導電材料形成這些內連線。
另外，一旦於第一層間介電層228上方形成內連線 之後，可形成一保護層233以避免下方層遭受物理或化學傷害。可由一或多層例如氧化矽、氮化矽、例如摻雜碳的氧化物之低介電常數介電質、例如摻雜多孔碳的二氧化矽之超低介電常數介電質、上述組合或類似的材料。可藉由例如CVD法形成保護層233。然而，可使用任何適當的製程形成上述保護層233。
第3圖顯示於一承載晶圓307上置放基板201，以及對基板201的前側202進行製程之後，進一步對基板201的背側204進行製程。當基板201的背側204進一步進行製程時，可使用承載晶圓307對位於基板201的前側202的結構提供支撐和保護，且承載晶圓307可包括例如玻璃、矽、玻璃陶瓷、上述組合或類似的材料。可使用例如黏著劑(未顯示於第3圖中)將基板201貼附至承載晶圓307。然而，可使用任何適當的方式將基板201貼附至承載晶圓307。
在本發明其他實施例中，基板201可為晶圓，且可基板201貼附至另一晶圓來代替貼附至承載晶圓307。在本實施例中，可藉由導電和介電層231，將基板201物理性或電性連接至另一晶圓，以於基板201和另一晶圓之間提供訊號及/或電源。在本發明其他實施例中，可使用此方法和任何適當的方式保護基板201的前側202，且所有的方式係包含於本發明實施例之範圍內。
一旦將基板201置放於一承載晶圓307上後，可進一步對基板201的背側204。在本發明一實施例中，可降低或薄化基板201的背側204的厚度。上述薄化係降低光在到達感光二極體207之前通過基板201的背側204的距離。可用例如化學機 械研磨(CMP)法之移除製程來薄化基板201的背側204。在一化學機械研磨製程中，係置放蝕刻材料和研磨材料的化合物以接觸基板201的背側204，且使用一研磨墊(圖未顯示)以研磨基板201的背側204，直到達到一理想厚度為止。然而，可使用任何適當的方式，例如蝕刻法或CMP法和蝕刻法的組合，來薄化基板201的背側204。可薄化基板201的背側204，使基板201的厚度約介於2μm至2.3μm之間。
第3圖也顯示位於基板201的背側204(薄化後)上方的一反射栅狀物301的形成方式。在本發明一實施例中，可使用反射栅狀物301以確保光在撞擊感光二極體207之前，會進入畫素區101上方的影像感測器100，而不會進入另一個畫素區101。因此，反射栅狀物301可形成於影像感測器100中的隔絕區205上方之各別的畫素區101之間。
在本發明一實施例中，反射栅狀物301的形成方式包括先形成一支撐層303以支持反射栅狀物301。在本發明一實施例中，支撐層303可包括例如一氧化物的一透明材料，係允許光通過支撐層303。舉例來說，支撐層303可為例如氧化矽的一材料。然而，可使用任何適當的材料做為上述支撐層303。可藉由例如CVD法、PECVD法、熱氧化法或上述組合形成上述支撐層303。支撐層303的厚度可大於反射栅狀物301的理想厚度(會與第3圖詳細說明於後述)。
一旦置放支撐層303之後，可藉由先於支撐層303形成開口的方式形成反射栅狀物301。可使用例如一適當的微影遮罩和蝕刻製程形成開口。在此製程中，可於支撐層303上 置放一第二光阻(未顯示於第3圖中)。上述第二光阻可包括例如深紫外光(DUV)光阻的常用光阻，且可使用例如旋轉塗佈法，於支撐層303的表面上沉積第一光阻的方式來置放第二光阻。然而，也可使用任何其他的材料或方式來形成或置放第二光阻。一旦於支撐層303上置放第二光阻後，上述第二光阻可暴露於通過一圖案化光罩的例如光的能量中，以於暴露於能量中的第二光阻部分產生反應。然後，可顯影第二光阻，且移除部分第二光阻，暴露出反射栅狀物301欲形成位置之支撐層303的一部分。
一旦置放第二光阻後，可移除部分支撐層303，以形成開口且形成反射栅狀物301的位置。在支撐層303為氧化矽的一實施例中，可使用一適當的蝕刻製程，例如使用例如氟化銨(ammonium fluoride)/氟化氫(hydrogen fluoride)或氟化銨(ammonium fluoride)/乙酸(acetic acid)為蝕刻劑的非等向性蝕刻製程來移除部分支撐層303。然而，也可使用任何其他適當的移除製程來移除部分支撐層303。上述形成的開口可具有大於後續形成的間隔407(未顯示於第3圖中，但會說明於第4圖中)的一第一寬度w1。在間隔407具有0.1μm之第二寬度w2之一實施例中，上述形成的開口可具有大於0.1μm的第一寬度w1，例如為0.15μm。
一旦形成開口後，可以反射材料填充開口以形成反射栅狀物301。在本發明一實施例中，反射材料可為例如鋁、鉭、氮化鈦或上述組合之一材料。然而，可使用任何適當的反射材料做為上述反射材料。在本發明一實施例中，可藉由使用 例如CMP法、PECVD法、原子層沉積(ALD)法、電鍍法、無電電鍍法上述組合或類以方法之適當的沉積製程，先以反射材料填充或過填充開口的方式，將反射材料置於開口中。一旦將反射材料填充或過填充開口後，可移除位於開口外的過量反射材料，且可反射材料將與支撐層303平坦化。在本發明一實施例中，可使用例如CMP法的平坦化技術來移除和平坦化反射材料。可形成具有第一高度h1的反射栅狀物301，第一高度h1可介於100Å至10000Å之間，例如為4000Å。
於支撐層303的開口形成反射栅狀物301後，可於反射栅狀物301上方形成一覆蓋層305以包圍支撐層303內的反射栅狀物301。在本發明一實施例中，覆蓋層305可為類似於支撐層303的材料(例如一氧化物的一透明材料)。可藉由例如CVD法、PECVD法、熱氧化法或上述組合形成上述覆蓋層305。覆蓋層305的厚度可介於100Å至10000Å之間，例如為6000Å。
第4圖為本發明一實施例之位於基板201的背側204上，且位於反射栅狀物301上方的第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403的形成方式。第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403可包括三原色(例如紅、綠、藍)其中之一的濾光片，且可於將彩色濾光片過濾要撞擊感光二極體207的光。第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403可為濾光片的一陣列圖案的部分，且每一個彩色濾光片會位於各別的一個畫素區101上方。舉例來說，第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403可為拜爾紅綠藍圖案(Bayer RGB pattern)、四葉青紅綠藍圖案(Yotsuba CRGB pattern)或用於影像感測器100上方彩色濾光片 位置之任何適當的圖案的部分。
第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403可包括例如高分子聚合物的聚合材料或樹脂，其包括彩色顏料。在使用高分子聚合物形成第一彩色濾光片401一實施例中，可使用旋轉塗佈法的一製程，於感光二極體207上方形成高分子聚合物的第一毯覆層。然而，也可使用任何其他適當的方式形成第一彩色濾光片401。
形成高分子聚合物的第一毯覆層之後，可圖案化第一毯覆層以於想要的畫素區101上方形成第一彩色濾光片401。在本發明一實施例中，可使用一適當的微影遮罩和蝕刻製程方式圖案化第一毯覆層，其中於第一毯覆層想要的位置上置放、曝光和顯影第三光阻(未顯示於第4圖中)。第三光阻係類似於上述第二光阻。一旦保護想要的部分之後，可使用例如一非等向性蝕刻法移除暴露出來的部分第一毯覆層。
可形成第二彩色濾光片403以過濾來自除了第一彩色濾光片401之外之其他的畫素區101的光(例如第4圖顯示的相鄰畫素區101)。在本發明一實施例中，可先使用旋轉塗佈法或置放由用於第二彩色濾光片403之材料構成的一第二毯覆層(未顯示於第4圖中)。形成第二毯覆層之後，可圖案化第二毯覆層以於想要的畫素區101上方形成第二彩色濾光片403。在本發明一實施例中，可使用一適當的微影遮罩和蝕刻製程方式圖案化第二毯覆層，其中於第二毯覆層想要的位置上置放、曝光和顯影第四光阻(未顯示於第4圖中)。第四光阻係類似於上述第二光阻。一旦保護想要的部分之後，可使用例如一非等向性蝕 刻法移除暴露出來的部分第二毯覆層。
第4圖也顯示形成於第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403之間的一間隔407的形成方式。在圖案化第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403期間，可藉由調整第二光阻和第三光阻的方式，移除位於間隔407形成位置的部分第一毯覆層和第二毯覆層，以於第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403之間留下間隔407(可以例如空氣的環境氣體填充間隔)。舉例來說，在本發明一實施例中，間隔407可具有一第二寬度w2，其值介於0.01μm至1μm之間，例如為0.1μm。而第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403各別的寬度係於每一側邊各減少0.05μm，第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403之間的寬度總共為1μm，因而當圖案化第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403後，會形成間隔407。
藉由於第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403之間置放間隔407，間隔407可用做為一導光物以反射穿過第一彩色濾光片401或第二彩色濾光片403的光。當各自獨立的濾光片可具有類似的折射係數(這種大的入射角會使光在濾光片之間的路徑上)時，間隔407的內含物會阻礙折射係數的相似性且會幫助反射入射光。藉由反射穿過間隔407的入射光的方式，可降低相鄰畫素區101的串音現象。因此，會改善影像感測器100的總效能。
第5圖顯示位於第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403上方且部分位於間隔407內的一間隔覆蓋層501的形成方式。在本發明一實施例中，間隔覆蓋層501可為一透明材料， 係允許光通過間隔覆蓋層501，且可為例如氧化矽。然而，可使用任何適當的材料做為上述間隔覆蓋層501。可藉由例如CVD法、PECVD法、或類似方式形成上述間隔覆蓋層501。間隔覆蓋層501的厚度可大於第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403，其值可介於50Å至5000Å之間，例如為500Å。
藉由控制用於在第一彩色濾光片401和第二彩色濾光片403上方形成間隔覆蓋層501的沉積製程，間隔覆蓋層501的材料(例如氧化矽)會不順應性地沉積於間隔407內，且間隔覆蓋層501於間隔407的角落的沉積速度會快於間隔407的側壁和底部的沉積速度。這種沉積製程會導致形成突出物，且持續進行沉積製程時，上述突出物會合併在一起，因而封住間隔407，且環境氣體仍位於一部分的間隔407內。舉例來說，在間隔覆蓋層501為CVD法沉積的氧化矽的一實施例中，可以例如的矽烷和氧氣的前驅物，在溫度介於50℃和500℃之間，例如為200℃，且壓力介於0.1托爾(torr)和100托爾(torr)之間，例如為10托爾(torr)的條件下來進行CVD法。
第6圖為本發明一實施例之位於間隔覆蓋層501上方的微透鏡601的形成方式。微透鏡601係形成於間隔覆蓋層501上且相對於基板201，且微透鏡601可用於對焦撞擊感光二極體207的光至更加位於感光二極體207的正上方。可先於間隔覆蓋層501上方塗佈和圖案化一正光阻(圖未顯示)的方式形成微透鏡601。形成微透鏡601之後，可烘烤上述圖案化光阻，以將光阻變圓成為硬化微透鏡601。
藉由於影像感測器100中的畫素區101之間形成空 隙407，撞擊空隙407上的光會朝適當的感光二極體207反射回去，使影像感測器100補捉光的效率更好，且降低或消除不同畫素區101之間的串音現象。藉由增加反射栅狀物301，反射栅狀物301和空隙407會一起作用，將更多的光反射至正確的感光二極體207。藉由確保光會撞擊正確的感光二極體207，全體的影像感測器100會更有效率。
本發明一實施例的半導體裝置包括一影像感測器，包括位於一基板中的一第一畫素區和一第二畫素區，上述第一畫素區相鄰上述第二畫素區。一第一彩色濾光片，位於上述第一畫素區的上方。一第二彩色濾光片，位於上述第二畫素區的上方。一間隔，位於上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片之間。
本發明另一實施例的半導體裝置包括一基板，具有一第一側和一第二側，上述基板包括一第一感光二極體和一第二感光二極體，位於上述第一側中。一反射栅狀物，位於上述基板的上述第二側的上方，且位於上述第一感光二極體和上述第二感光二極體之間。一第一彩色濾光片和一第二彩色濾光片，位於上述基板之與反射栅狀物的相對側上。一間隔，位於上述反射栅狀物的上方，且位於上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片之間。
本發明又一實施例的影像感測裝置的製造方法，包括於一基板中形成一第一感光二極體和一第二感光二極體，其中上述第一感光二極體和上述第二感光二極體位於相鄰畫素區中。於上述基板上方形成一第一彩色濾光片毯覆層，移 除上述第一彩色濾光片毯覆層的一第一部分以於上述第一感光二極體上方形成一第一彩色濾光片。於上述基板上方形成一第二彩色濾光片毯覆層，移除上述第二彩色濾光片毯覆層的一第二部分以於上述第二感光二極體上方形成一第二彩色濾光片，其中移除上述第一部分和上述第二部分係形成相鄰上述第一彩色濾光片和上述第二彩色濾光片兩者的一開口。
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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來說，影像感測器的CMOS元件可用電荷耦合元件(CCD)取代，且影像感測器可以一前側照射型影像感測器取代一背側照射型影像感測器。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
201‧‧‧基板
202‧‧‧前側
204‧‧‧背側
205‧‧‧隔絕區
207‧‧‧感光二極體
209‧‧‧n型摻雜區
211‧‧‧p型摻雜區
213‧‧‧第一電晶體
215‧‧‧第二電晶體
217‧‧‧閘極介電質
219‧‧‧閘極
221‧‧‧間隙壁
223‧‧‧源/汲極區
225‧‧‧輕摻雜源/汲極區
227‧‧‧重摻雜源/汲極區
228‧‧‧第一層間介電層
229‧‧‧接觸插塞
231‧‧‧導電和介電層
233‧‧‧保護層
301‧‧‧反射栅狀物
303‧‧‧支撐層
307‧‧‧承載晶圓
401‧‧‧第一彩色濾光片
403‧‧‧第二彩色濾光片
407‧‧‧間隔
501‧‧‧覆蓋層
601‧‧‧微透鏡

Claims (7)

  1. 一種半導體裝置，包括：一影像感測器，包括位於一基板中的一第一畫素區和一第二畫素區，該第一畫素區相鄰該第二畫素區；一第一彩色濾光片，位於該第一畫素區的上方；一第二彩色濾光片，位於該第二畫素區的上方；以及一間隔，位於該第一彩色濾光片和該第二彩色濾光片之間，其中該間隔為一實心材料的一孔洞。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該實心材料亦位於該間隔和該第一彩色濾光片之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，更包括一反射栅狀物，位於該間隔和該基板之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，更包括一微透鏡，位於該第一彩色濾光片的上方。
  5. 一種半導體裝置的製造方法，包括下列步驟：於一基板中形成一第一感光二極體和一第二感光二極體，其中該第一感光二極體和該第二感光二極體位於相鄰畫素區中；於該基板上方形成一第一彩色濾光片毯覆層；移除該第一彩色濾光片毯覆層的一第一部分以於該第一感光二極體上方形成一第一彩色濾光片；於該基板上方形成一第二彩色濾光片毯覆層；移除該第二彩色濾光片毯覆層的一第二部分以於該第二感光二極體上方形成一第二彩色濾光片，其中移除該第一部 分和該第二部分係形成相鄰該第一彩色濾光片和該第二彩色濾光片兩者的一開口；以及於該第一彩色濾光片和該第二彩色濾光片上方沉積一氧化層，其中沉積該氧化層係包圍該開口內的一孔洞。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體裝置的製造方法，在形成該第一彩色濾光片毯覆層之前，更包括於該基板上方形成一反射栅狀物，其中形成該反射栅狀物包括：於該基板上方形成一半透明材料；圖案化該半透明材料，以於該半透明材料內形成開口；以及以一反射材料填充該些開口。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之半導體裝置的製造方法，其中移除該第一彩色濾光片毯覆層的該第一部分包括：於該第一彩色濾光片毯覆層上方置於一第一光阻；圖案化該第一光阻，以暴露該第一彩色濾光片毯覆層的該第一部分；以及移除該第一彩色濾光片毯覆層的該第一部分。
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