光管结构、其制造方法及影像感测元件技术

本发明专利技术公开一种光管结构、其制造方法及影像感测元件，该光管结构包括介电层、光管层与气隙。介电层设置于基底上，其中在介电层中具有第一开口。光管层设置于第一开口中。气隙位于光管层与第一开口的侧壁之间。

【技术实现步骤摘要】
光管结构、其制造方法及影像感测元件
本专利技术涉及一种光管结构、其制造方法及影像感测元件，且特别是涉及一种具有气隙的光管结构、其制造方法及影像感测元件。
技术介绍
光管结构可用于捕捉与聚集入射光，常用于提升如影像感测元件等光学元件的感光度。然而，当入射光的入射角度超过光管结构所能产生全反射的临界角度时，光管结构将无法有效地捕捉入射光。因此，如何提高光管结构所能够产生全反射的临界角度，来捕捉与聚集更大量的入射光，以进一步地提高影像感测元件的感光度为目前业界积极发展的目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种光管结构及其制造方法，其可有效地提高光管结构所能够产生全反射的临界角度。本专利技术提供一种影像感测元件，其可具有较佳的感光度。本专利技术提出一种光管结构，包括介电层、光管层与气隙。介电层设置于基底上，其中在介电层中具有第一开口。光管层设置于第一开口中。气隙位于光管层与第一开口的侧壁之间。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构中，光管层的折射率例如是大于气隙的折射率。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构中，还可包括保护层。保护层设置于气隙与介电层之间。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构中，还可包括封口层。封口层覆盖光管层与介电层的顶面，且封住第一开口。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构中，还包括支撑层。支撑层设置封口层与光管层之间以及封口层与介电层的顶面之间，且具有暴露出气隙的多个第二开口。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构中，支撑层的材料例如是光致抗蚀剂材料或硬掩模材料。本专利技术提出一种影像感测元件，包括上述光管结构与感光元件。感光元件设置于光管结构的基底中，且位于光管结构的光管层下方。依照本专利技术的一实施例所述，在上述影像感测元件中，还包括彩色滤光层与微透镜。彩色滤光层设置于光管结构的光管层上方。微透镜设置于彩色滤光层上。本专利技术提出一种光管结构的制造方法，包括以下步骤。提供基底。在基底上形成介电层。在介电层中形成第一开口。在第一开口中形成光管层。在光管层与第一开口的侧壁之间形成气隙。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，第一开口的形成方法例如是对介电层进行图案化制作工艺。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，光管层与气隙的形成方法可包括以下步骤。在第一开口的侧壁上形成牺牲衬层。形成填满第一开口且覆盖牺牲衬层的光管材料层。移除第一开口以外的光管材料层，而形成光管层，且暴露出牺牲衬层。移除牺牲衬层，而形成气隙。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，牺牲衬层的形成方法可包括以下步骤。在第一开口中形成共形的牺牲层。对牺牲层进行回蚀刻制作工艺。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，第一开口以外的光管材料层的移除方法例如是化学机械研磨法。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，牺牲衬层的移除方法例如是湿式蚀刻法。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，还可包括在形成牺牲衬层之前，在第一开口中形成共形的保护层。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，还可包括形成覆盖光管层与介电层的顶面的封口层。封口层封住第一开口。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，还可包括在形成封口层之前，形成覆盖光管层与介电层的顶面的支撑层。支撑层具有暴露出气隙的多个第二开口。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，支撑层的材料例如是光致抗蚀剂材料或硬掩模材料。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，当支撑层的材料为光致抗蚀剂材料时，支撑层的形成方法例如是进行光刻制作工艺。依照本专利技术的一实施例所述，在上述光管结构的制造方法中，当支撑层的材料为硬掩模材料时，支撑层的形成方法例如是组合使用沉积制作工艺、光刻制作工艺与蚀刻制作工艺。基于上述，在本专利技术所提出的光管结构、其制造方法及影像感测元件中，由于气隙位于光管层与第一开口的侧壁之间，所以可有效地提高光管结构所能够产生全反射的临界角度，因此能够捕捉与聚集更大量的入射光，进而使得影像感测元件可具有较佳的感光度。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1A至图1E为本专利技术一实施例的影像感测元件的制造流程剖视图；图2A至图2C为本专利技术另一实施例接续图1D且沿着图4A中的I-I’剖面线的影像感测元件的制造流程剖视图；图3A至图3C为本专利技术另一实施例接续图1D且沿着图4A中的II-II’剖面线的影像感测元件的制造流程剖视图；图4A为图2A与图3A的上视图；图4B为图2B与图3B的上视图。符号说明10、20：影像感测元件12、22：光管结构100：基底102：感光元件104：隔离结构106：浮置扩散区108：转移栅极结构110：栅介电层112：转移栅极114：介电层116：内连线结构118、204：开口120：保护层122：牺牲层122a：牺牲衬层124：光管材料层124a：光管层126、206：气隙128：封口层130：彩色滤光层132：微透镜202：支撑层具体实施方式图1A至图1E为本专利技术一实施例的影像感测元件的制造流程剖视图。首先，请参照图1A，提供基底100。基底100的材料例如是硅等半导体材料。在基底100中可选择性地包括感光元件102、隔离结构104与浮置扩散区106中的至少一者。感光元件102例如是光二极管。隔离结构104位于感光元件102的一侧。隔离结构104例如是浅沟槽隔离结构。浮置扩散区106与感光元件102分离设置，且位于感光元件102的另一侧。接着，可于感光元件102与浮置扩散区106之间的基底100上形成转移栅极结构108。转移栅极结构108可与部分感光元件102重叠。转移栅极结构108包括栅介电层110与设置于栅介电层110上的转移栅极112。栅介电层110的材料例如是氧化硅。栅介电层110的形成方法例如是热氧化法或化学气相沉积法。转移栅极112的材料例如是掺杂多晶硅。转移栅极112的形成方法例如是化学气相沉积法。在其他实施例中，还可选择性地于转移栅极112上形成金属硅化物层。然后，在基底100上形成介电层114。介电层114可为多层结构或单层结构。介电层114的材料例如是氧化硅。介电层114的形成方法例如是化学气相沉积法。此外，在介电层114中可形成有内连线结构116。内连线结构116可电连接至转移栅极结构108。接下来，在介电层114中形成开口118。在此实施例中，开口118是以未完全贯穿介电层114为例来进行说明，但本专利技术并不以此为限。在另一实施例中，开口118也可完全贯穿介电层114。开口118的形成方法例如是对介电层114进行图案化制作工艺。之后，请参照图1B，可于开口118中形成共形的保护层120。保护层120还可延伸至介电层114的顶面S上。保护层120可具有阻隔水气的功能。保护层120的材料包括氮化硅。保护层120的形成方法例如是化学气相沉积法，如等离子体增强型化学气相沉积法(PECVD)。再者，可于开口118中的保护层120上形成共形的牺牲层122。牺牲层122更可延伸至介电层114的顶面S上方。牺牲层122的材料例如是氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光管结构，包括：介电层，设置于基底上，其中在所述介电层中具有第一开口；光管层，设置于所述第一开口中；以及气隙，位于所述光管层与所述第一开口的侧壁之间。

【技术特征摘要】
2017.09.27 TW 1061330801.一种光管结构，包括：介电层，设置于基底上，其中在所述介电层中具有第一开口；光管层，设置于所述第一开口中；以及气隙，位于所述光管层与所述第一开口的侧壁之间。2.如权利要求1所述的光管结构，其中所述光管层的折射率大于所述气隙的折射率。3.如权利要求1所述的光管结构，还包括保护层，设置于所述气隙与所述介电层之间。4.如权利要求1所述的光管结构，还包括封口层，覆盖所述光管层与所述介电层的顶面，且封住所述第一开口。5.如权利要求4所述的光管结构，还包括支撑层，设置于所述封口层与所述光管层之间以及所述封口层与所述介电层的所述顶面之间，且具有暴露出所述气隙的多个第二开口。6.如权利要求5所述的光管结构，其中所述支撑层的材料包括光致抗蚀剂材料或硬掩模材料。7.一种影像感测元件，包括：如权利要求1至6中任一所述的光管结构；以及感光元件，设置于所述光管结构的所述基底中，且位于所述光管结构的所述光管层下方。8.如权利要求7所述的影像感测元件，还包括：彩色滤光层，设置于所述光管结构的所述光管层上方；以及微透镜，设置于所述彩色滤光层上。9.一种光管结构的制造方法，包括：提供基底；在所述基底上形成介电层；在所述介电层中形成第一开口；在所述第一开口中形成光管层；以及在所述光管层与所述第一开口的侧壁之间形成气隙。10.如权利要求9所述的光管结构的制造方法，其中所述第一开口的形成方法包括对所述介电层进行图案化制作工艺。11.如权利要求9所述的光管结构的制造方法，其中所述光管层与所述气隙的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世平，林昌宗，陈昱安，王美文，
申请(专利权)人：力晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71