固态成像元件制造技术

本发明专利技术提供固态成像元件，包含具有多个图像感测器的半导体基底，含有多个彩色滤光片区块的彩色滤光片设置于半导体基底之上，每一个彩色滤光片区块各自对应至一个图像感测器，此外，还包含多个分隔物设置于这些彩色滤光片区块之间，每一个分隔物设置于任两个相邻的彩色滤光片区块之间，分隔物的高度低于彩色滤光片区块的高度，其中分隔物的高度是从彩色滤光片区块的底部至分隔物的顶部，并且彩色滤光片区块的高度是从彩色滤光片区块的底部至彩色滤光片区块的顶部。本发明专利技术公开的固态成像元件提升成像元件对于光线灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
固态成像元件
本专利技术涉及固态成像元件，特别涉及具有分隔物设置在彩色滤光片中的固态成像元件及其形成方法。
技术介绍
一般而言，固态成像元件具有将光线转换成电荷的光电转换器，例如为电荷耦合元件(chargecoupleddevice；CCD)、金属氧化半导体(metaloxidesemiconductor；MOS)元件等，固态成像元件已经被广泛使用在各种图像拍摄设备中，例如摄影机、数码相机等。固态成像元件可以是彩色的固态成像元件，其具有彩色滤光片，在传统的彩色固态成像元件中，由多个红色、蓝色和绿色的彩色滤光片部件所组成的三原色彩色滤光片设置在半导体基底上所提供的以二维方式排列的光电转换器的光接收表面上方，此三原色彩色滤光片的每一个彩色滤光片部件各自对应至一个光电转换器。在传统的彩色滤光片中，红色、蓝色和绿色的彩色滤光片部件邻接在一起，并且在这些彩色滤光片部件之间不具有空隙存在。然而，进入彩色固态成像元件的光线可能不会垂直于这些以二维方式排列的光电转换器的光接收表面，如果光线倾斜地进入光接收表面，并且通过一个彩色滤光片部件，则此光线将会倾斜地到达一个光电转换器，此接收到光线的光电转换器对应至相邻于上述具有光线通过的彩色滤光片部件的另一个彩色滤光片部件，因此，采用传统彩色滤光片的固态成像元件会发生混色问题。为了避免混色问题发生，在美国专利第8139131B2号所公开的固态成像元件中提供了多个彩色滤光片区块，这些彩色滤光片区块之间以空隙隔开，且此空隙中含有气体。另外，为了避免混色问题发生，在美国专利第8049805B2号所公开的彩色固态成像元件中则提供了彩色滤光片，此彩色滤光片包含多层彩色层，每一个彩色层包含侧向表面，其垂直于半导体基底的表面，此外，彩色层还包含倾斜的表面，此倾斜的表面从与半导体基底相对的侧向表面的末端连续地朝向与半导体基底相对的彩色层的末端部分发展，这些彩色层以侧向表面互相接触且不具有空隙在这些彩色层之间的方式排列，而且这些彩色层的末端部分具有弧形表面。近年来，成像元件的像素已经达到数百万像素，随着像素的增加，在每一个像素中，操作像素需要的各种导线和电子电路所占据的面积百分比也随之增加，因此，在每一个像素中，实际上可以被光电转换器使用来接收光线的面积百分比也随之降低，这表示成像元件对于光线的灵敏度将降低。上述的成像元件虽然提供了避免混色问题发生的彩色滤光片，但是这些成像元件并未提供提升成像元件对于光线灵敏度的方法，特别是针对含有白色的彩色滤光片区块的彩色滤光片而言，这些成像元件更未提供如何提升成像元件对于光线灵敏度。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，在一示范的实施例中，提供固态成像元件，此固态成像元件包括：第一彩色滤光片区块，其具有从第一彩色滤光片区块的底部表面至第一彩色滤光片区块的顶部表面测量的第一高度；第二彩色滤光片区块，其具有从第二彩色滤光片区块的底部表面至第二彩色滤光片区块的顶部表面测量的第二高度；以及设置于第一彩色滤光片区块与第二彩色滤光片区块之间的分隔物，其具有从分隔物的底部表面至分隔物的顶部表面测量的第三高度，此分隔物的折射率低于第一彩色滤光片区块和第二彩色滤光片区块的折射率，并且分隔物的第三高度低于第一彩色滤光片区块的第一高度和第二彩色滤光片区块的第二高度。在一示范的实施例中，提供固态成像元件，此固态成像元件包括：半导体基底，其包含多个图像感测器形成于上；彩色滤光片设置于半导体基底之上，其包含多个彩色滤光片区块，每一个彩色滤光片区块包含侧向表面以及设置于侧向表面上方的上方部分。另外，固态成像元件还包括多个分隔物设置于这些彩色滤光片区块之间，每一个分隔物设置于任两个相邻的彩色滤光片区块之间，分隔物的折射率低于这些彩色滤光片区块的折射率。此外，彩色滤光片区块的上方部分包含从分隔物的顶部朝向彩色滤光片区块的顶部延伸的倾斜表面。依据本公开的实施例，可以提升固态成像元件对于光线照射的灵敏度，此外，还可以进一步提升固态成像元件的白色像素对于光线照射的灵敏度，其中固态成像元件的白色像素对应至彩色滤光片的白色彩色滤光片区块。另外，当本公开的固态成像元件在低照度的环境中使用时，也可以改善固态成像元件对于光线照射的灵敏度。附图说明为了让本公开的各种实施例的目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合所附图式作详细说明如下：图1显示依据本公开的一实施例，固态成像元件的局部剖面示意图；图2A-2D显示依据本公开的各种实施例，图1的固态成像元件的一区域P的放大剖面示意图；图3A-3C显示依据本公开的一实施例，形成固态成像元件的方法的中间阶段的局部剖面示意图；图4显示依据本公开的各种实施例，固态成像元件的白色像素对于光线照射的灵敏度和其SNR10值相对于分隔物的各种宽度的曲线图；以及图5显示依据本公开的各种实施例，固态成像元件的白色像素对于光线照射的灵敏度和其SNR10值相对于分隔物的高度与彩色滤光片区块的高度的各种比率的曲线图，这些高度的测量以彩色滤光片区块的底部为基准。其中，附图标记说明如下：100～半导体基底；100A～半导体基底的顶部表面；102～图像感测器；104～分隔物；105～分隔物的顶部表面；105E～分隔物的顶部表面的边缘；106～抗漏电流层；108、116～抗反射层；108A～抗反射层的顶部表面；109～彩色滤光片区块的底部；110～彩色滤光片；110R、110G、110B、110W～彩色滤光片区块；110L～彩色滤光片区块的下方部分；110U～彩色滤光片区块的上方部分；110UI～倾斜表面；110S～侧表面；111～彩色滤光片区块的顶部；112～微透镜下方层；114～微透镜；120～彩色滤光片下方层；130～彩色滤光片涂层；130A～彩色滤光片涂布部分的平坦表面；130R、130G、130B、130W～彩色滤光片涂布部分；200～半调式掩模；210～曝光工艺；H～彩色滤光片区块的底部以下的分隔物的高度；C～彩色滤光片区块的底部以上的分隔物的高度；P～固态成像元件的一部分；D～彩色滤光片区块的高度；W～分隔物的宽度；θ～彩色滤光片区块的倾斜表面与分隔物的顶部表面之间的夹角。具体实施方式参阅图1，其显示依据本公开的一实施例，固态成像元件的局部剖面示意图，此固态成像元件包含半导体基底100，半导体基底100含有多个图像感测器102形成于其上，图像感测器102可以是互补式金属氧化半导体(complementarymetaloxidesemiconductor；CMOS)元件或电荷耦合元件(CCD)，此外，用于操作每一个图像感测器102所需的各种导线与电子电路也形成在半导体基底100上，半导体基底100可以是晶圆或晶片。多个分隔物(partitions)104设置在半导体基底100上，以定义对应至每一个图像感测器102的每一个像素(pixel)，在一实施例中，分隔物104的底部形成在半导体基底100的顶部表面100A上。彩色滤光片100包含多个彩色滤光片区块(colorfiltersegments)，并且设置在半导体基底100之上，每一个彩色滤光片区块具有一种颜色，例如为红色、绿色、蓝色或白色，彩色滤光片100可由红色的彩色滤光片区块110R、绿色的彩色滤光片区块110G、蓝色的彩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像元件，包括：一第一彩色滤光片区块，具有从该第一彩色滤光片区块的一底部表面至该第一彩色滤光片区块的一顶部表面测量的一第一高度；一第二彩色滤光片区块，具有从该第二彩色滤光片区块的一底部表面至该第二彩色滤光片区块的一顶部表面测量的一第二高度；以及一分隔物，设置于该第一彩色滤光片区块与该第二彩色滤光片区块之间，且具有从该分隔物的一底部表面至该分隔物的一顶部表面测量的一第三高度，其中该分隔物的折射率低于该第一彩色滤光片区块的折射率，并且该分隔物的折射率也低于该第二彩色滤光片区块的折射率，该第三高度小于该第一高度，并且该第三高度也小于该第二高度。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 13/829,1261.一种固态成像元件，包括：一第一彩色滤光片区块，具有从该第一彩色滤光片区块的一底部表面至该第一彩色滤光片区块的一顶部表面测量的一第一高度；一第二彩色滤光片区块，具有从该第二彩色滤光片区块的一底部表面至该第二彩色滤光片区块的一顶部表面测量的一第二高度，其中该第一彩色滤光片区块或该第二彩色滤光片区块为位于白色像素的白色彩色滤光片区块，且该第一彩色滤光片区块和该第二彩色滤光片区块各自包含一上方部分，且所述多个上方部分的剖面形状包括凸面的半圆形、锥形或梯形；以及一分隔物，设置于该第一彩色滤光片区块与该第二彩色滤光片区块之间，且具有从该分隔物的一底部表面至该分隔物的一顶部表面测量的一第三高度，其中该分隔物的折射率低于该第一彩色滤光片区块的折射率，并且该分隔物的折射率也低于该第二彩色滤光片区块的折射率，该第三高度小于该第一高度，并且该第三高度也小于该第二高度。2.如权利要求1所述的固态成像元件，其中该第三高度为该第一高度的40-80％，并且该第三高度也为该第二高度的40-80％。3.如权利要求1所述的固态成像元件，其中该分隔物具有一宽度范围为0.08-0.2μm。4.如权利要求1所述的固态成像元件，其中该第一彩色滤光片区块和该第二彩色滤光片区块各自包含一与该分隔物接触的侧向表面以及该上方部分位于该侧向表面上方，而且该第一彩色滤光片区块的该上方部分包含一倾斜表面，从该分隔物的该顶部表面朝向该第一彩色滤光片区块的该顶部表面延伸，该第二彩色滤光片区块的该上方部分包含一倾斜表面，从该分隔物的该顶部表面朝向该第二彩色滤光片区块的该顶部表面延伸。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂宗儒，林宗澔，萧玉焜，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71