图像感测装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种图像感测装置及其制造方法。该图像感测装置包含一具有一前端及一背端的装置基材。装置基材具有一辐射感测区域，其可感测具有一相对应波长的辐射。图像传感器也包含一形成于装置基材的前端上的第一层。第一层具有一第一折射系数及一第一厚度，第一厚度为第一折射系数的函数。图像传感器具有一形成于第一层上的第二层。第二层不同于第一层并具有一第二折射系数及一第二厚度，第二厚度为第二折射系数的函数。本发明专利技术可以将像素对于辐射的吸收最佳化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像感测装置，尤其涉及一种提高量子效率的图像感测装置。
技术介绍
半导体图像传感器可用于感测光。互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感 器(CIS)及电荷耦合器(charge-coupled device ;CCD)已普遍使用于各种应用中，例 如数字相机或手机相机的应用。这些装置利用在基材中的像素阵列，例如光电二极管 (photodiodes)及晶体管，吸收朝向基材投射的辐射并将其感测到的辐射转换成电子信号。 因此，图像传感器的感测效率决定于像素可吸收多少辐射。然而，以目前技术来制造图像传 感器并不能将像素对于辐射的吸收最佳化。因此，尽管现有制造图像传感器的方法一般可 满足其原本的目的，但却不能广泛地应用于所有情况。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种图像感测装置，包含；一具有一前端 及一背端的装置基材，该装置基材具有一辐射感测区域以感测具有一相对应波长的辐射； 一第一层，形成于该装置基材的该前端上，该第一层具有一第一折射系数及一第一厚度，该 第一厚度为该第一折射系数的函数；以及一第二层，形成于该第一层上，该第二层不同于该 第一层且具有一第二折射系数及一第二厚度，该第二厚度为该第二折射系数的函数。在所述的图像感测装置中，该第一厚度为该波长的函数，及该第二厚度为该波长 的函数。在所述的图像感测装置中，该第一厚度的值近似于(1/4) * (波长/第一折射系数) 及该第二厚度的值近似于(1/4) * (波长/第二折射系数)。在所述的图像感测装置中，该第一层包含氧化硅及该第二层包含氮化硅或氮氧化娃。所述的图像感测装置还包含一第三层，形成于该第二层上，该第三层具有一近似 于该第一折射系数的第三折射系数及一近似于该第一厚度的第三厚度；及一第四层，形成 于该第三层上，该第四层具有一近似于该第二折射系数的第四折射系数及一近似于该第二 厚度的第四厚度。所述的图像感测装置中还包含一内连线结构，形成于该第二层上，该内连线结构 具有一对齐于辐射感测区域的金属层，用以反射该辐射朝向该辐射感测区域；一载板，由该 前端连结至该基材；及一彩色滤光片及一微透镜，形成于该装置基材的背端上。在所述的图像感测装置中，该金属层为虚置金属层、尺寸重调的金属层(resized metal film)及再配置的金属层其中之一。本专利技术也提供一种图像感测装置的制造方法，包含提供一具有一前端及一背端 的装置基材；形成一辐射感测区域于该装置基材中，以感测具有一相对应波长的辐射；形 成一第一层于该装置基材的该前端上，该第一层具有一第一折射系数及一第一厚度，该第一厚度为该第一折射系数的函数；以及形成一第二层于该第一层上，该第二层不同于该第 一层且具有一第二折射系数及一第二厚度，该第二厚度为该第二折射系数的函数。本专利技术的图像传感器可以将像素对于辐射的吸收最佳化。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施 例，并配合附图，作详细说明如下附图说明图1为依照本专利技术实施例所示出的半导体装置的制造方法的流程图。图2 图9为依照图1的方法制造半导体装置的一系列部分剖面图。其中，附图标记说明如下30 图像传感器32 装置基材34 前端36 后端38 初始厚度40 像素44 注入处理46、48 隔离结构50 入射光50A 经布式布拉格反射镜反射的光50B 穿透分布式布拉格反射镜的光50C 经虚置导线反射的光60、70、80、90 膜层65、75、85、95 膜层厚度100 内连线结构105、110、110A、110B、115 导线120 内层介电层 125 金属间介电层130 介电层140 导孔150 虚置导线160 内层介电层厚度165 介电层厚度 170 载板180 薄化工艺185 装置基材薄化后的厚度190 彩色滤光片 200 微透镜具体实施例方式本专利技术接下来将会提供许多不同的实施例以实施本专利技术中不同的特征。各特定实 施例中的组成及配置将会在以下作描述以简化本专利技术。这些仅为了简化表示的实施例而非 用于限定本专利技术。此外，一第一元件形成于一第二元件“上”可包含实施例中的该第一元件 与第二元件直接接触，或也可包含该第一元件与第二元件之间还有其他额外元件使该第一 元件与第二元件无直接接触。各种元件可能以任意不同比例显示以使图示清晰简洁。图1示出为依照本专利技术各种实施例的制造增加量子效率的背部发光(back-side illuminated ；BSI)图像传感器的方法11的流程图。参见图1，方法11起始于方框13，其 为提供一具有前端(front side)及背端(back side)的装置基材。接着进行方框15，其为在装置基材中形成辐射感测区域。此辐射感测区域可以感测具有相对应波长的辐射。接 着进行方框17，其为在装置基材的前端上形成第一层。此第一层具有第一折射系数及第一 厚度，且此第一厚度为第一折射系数的函数。接着进行方框19，其为在第一层上形成第二 层。此第二层不同于第一层，并具有第二折射系数及第二厚度，且此第二厚度为第二折射系 数的函数。接着，继续进行方框21，其为在第二层上形成内连线结构。此内连线结构具有与 辐射感测区域对齐的金属层，且此金属层可反射辐射朝向辐射感测区域。接着，继续进行方 框23，其为由背端薄化装置基材。接着，继续进行方框25，其为在装置基材的背端形成彩色 滤光片及微透镜。图2至图9示出为依照图1方法11所制造的BSI图像感测装置30的各种实施 例于各个阶段的部分剖面图。图像感测装置30包含用以感测及记录射向图像感测装置 30背端的辐射(例如光)强度的像素阵列或网格。图像感测装置30可包含电荷耦合装置 (charge-coupled device ;CCD)、互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)及有 源像素传感器(active-pixelsensor ；APS)或无源像素传感器。图像感测装置30还包含提 供邻近像素网格的额外电路及输入/输出，以提供像素可操作的环境及支援像素的对外传 输。可了解的是，图2至图9为已作简化以使本专利技术的概念易于明了。参见图2，图像传感器30包含装置基材32。装置基材32为掺杂P型杂质(例如 硼)的硅基材(例如P型基材)。或者，装置基材32可为另一种合适的半导体基材。例 如，装置基材32可为掺杂N型杂质(例如磷或砷)的硅基材(例如N型基材)。装置基材 32可包含其他元素半导体，例如锗及钻石。装置基材32可选择性地包含化合物半导体及/ 或合金半导体。此外，装置基材32已可选择性地包含外延层、应变以增进性能(strained forperformance enhancement)及可包含绝缘层上覆硅(S0I)结构。装置基材32具有前 端32及背端36。装置基材32的初始厚度38约为100 y m至3000 u m。在本实施例中，其 初始厚度约为700 iim。图像传感器包含辐射感测区域，例如形成在装置基材中的像素40。在本实施例中， 像素40包含光电二极管(photodiode)。在其他实施例中，像素40可包含钉扎层光电二极 管(pinned layer photodiode)、光H极(photogate)、重设晶体管(reset tr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器装置，包含：一具有一前端及一背端的装置基材，该装置基材具有一辐射感测区域以感测具有一相对应波长的辐射；一第一层，形成于该装置基材的该前端上，该第一层具有一第一折射系数及一第一厚度，该第一厚度为该第一折射系数的函数；以及一第二层，形成于该第一层上，该第二层不同于该第一层且具有一第二折射系数及一第二厚度，该第二厚度为该第二折射系数的函数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林政贤，杨敦年，刘人诚，刘汉琦，王文德，庄俊杰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]