影像感测元件及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种影像感测元件及其制作方法。该影像感测元件包含光学像素与电子电路，其中该光学像素包含：基板；影像感测区，形成于该基板内部；屏蔽层，该屏蔽层位于该影像感测区上方，且该屏蔽层是于该影像感测元件的电子电路制造过程中所形成；以及光通道结构，该光通道结构位于该屏蔽层上方，用以增加该影像感测区的感测能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种影像感测元件，也涉及此种影像感测元件的制作方法。
技术介绍
影像感测元件的结构如图1所示，其中包含光学像素与电子电路；电子电路目前 多采用CMOS制程来制作。形成光学像素的制作步骤剖面图大致如图2A至图2D所示(一)如图2A所示，在基板11内部，形成影像感测区12，其上方分别为氧化层13a、 复晶硅层13b、以及多层介电层14 ；氧化层13a、复晶硅层13b的材质配合电子电路的CMOS 制程而选用与栅极介电层和栅极导电层相同的材质。(二)如图2B所示，以复晶硅层13b作为蚀刻阻挡层(etch stop)，蚀刻影像感测 区12上方的介电层14以形成光通道15(light passage)，以使光能更充分地穿透介电层 14到达影像感测区12，使影像感测区12能接收更多的光。(三)如图2C所示，因复晶硅层13b不透光，因此必须移除复晶硅层13b，以增加 影像感测区12的光感测能力。但此蚀刻制程会损害该影像感测区12表面，使影像感测能 力受到限制。(四)如图2D所示，在完成蚀刻该复晶硅层13b后，在最上层介电层14的上方以 钝化层(passivation layer) 19遮蔽，钝化层19之上为滤色层(colorf ilter) 20，滤色层 20之上为微透镜(micro-lens) 21。有关光通道及CMOS影像传感器，在美国专利第6861686，7205623，7400003, 7462507，7193289，7342268 号，及公开案第 2007/0262366 号中均有论及。上述各现有技术中，多重的蚀刻制程会损伤影像感测区12的表面，使该表面粗 糙，因此其影像感测的效果较弱，是其缺点。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种影像感测元件，其能 保护影像感测区的表面，增加该影像感测元件的影像感测能力。本专利技术的另一目的在于，提出一种影像感测元件的制作方法。为达上述目的，就本专利技术的其中一个观点而言，提供了一种影像感测元件，包含光 学像素与电子电路，其中该光学像素包含基板；影像感测区，形成于该基板内部；屏蔽层， 该屏蔽层位于该影像感测区上方，且该屏蔽层是于该影像感测元件的电子电路制造过程中 所形成；以及光通道结构，该光通道结构位于该屏蔽层上方，用以增加该影像感测区的感测 能力。上述影像感测元件可更包含钝化层，形成于该光通道结构上；滤色层，形成于该 钝化层上；以及微透镜，形成于该滤色层上。就本专利技术的另一个观点而言，提供了一种影像感测元件的制作方法，包含下列步 骤提供一基板；于该基板内部，形成一影像感测区；于该影像感测区上，形成一屏蔽层；于该屏蔽层上沉积介电层；蚀刻该介电层，停止于该屏蔽层，以于该屏蔽层上方形成一光通道 结构；以及保留而不完全移除该屏蔽层。上述影像感测元件与制作方法中，该影像感测区可为一光电二极管、或为一光栅 极。上述影像感测元件与制作方法中，该屏蔽层可由下列材质的至少一材质形成氧 化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、硅酸物、铝酸物、复晶硅、或金属。上述影像感测元件与制作方法中，影像感测区与该屏蔽层之间，可具有一中间层， 该中间层由下列材质的至少一材质形成氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、或硅酸物。上述影像感测元件与制作方法中，影像感测元件可进一步包含一光谐振结构， 形成于该屏蔽层上方光通道结构内部，该光谐振结构例如为一法布立-拍若谐振镜 (Fabry-Perot resonator)0在其中一个实施例中，该光谐振结构包含上方反射层与下方反射层，该下方反射 层由前述屏蔽层构成，该上方反射层为一金属层。在其中一个实施例中，该光谐振结构包含一第一金属层，形成于该屏蔽层上方； 一第一非金属层，形成于该第一金属层上方；一第二金属层，形成于该第一非金属层上方； 以及一第二非金属层，形成于该第二金属层上方。在其中一个实施例中，屏蔽层与第一金属 层之间尚可再包含一第三非金属层。上述实施例中，各金属层可由下列材质的至少一材质形成金、银、钛、钽、铜、铝、 或以上金属的碳化物、氧化物、氮化物。上述影像感测元件与制作方法中，各非金属层可由下列材质的至少一材质形成 氧化物、氮氧化物、或碳化物。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其 所达成的功效。附图说明图1与2A-2D显示现有技术； 图3A-3C示出本专利技术的第一实施例 图4A-4D示出本专利技术的第二实施例 图5A-5D示出本专利技术的第三实施例 图6A-6D示出本专利技术的第四实施例。 图中符号说明11基板12影像感测区13a栅极介电层13b栅极导电层13c屏蔽层14介电层15光通道16钝化层17滤色层18微透镜19a第--透光层19b反射层19c第二二透光层20a第--金属层20b第--非金属层20c第二二金属层20d第二二非金属层20e第三三非金属层具体实施例方式本专利技术中的图式均属示意，主要意在表示制程步骤以及各层之间的上下次序关 系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。本专利技术的特点之一为在影像感测区表面上形成一屏蔽层，且在最终所形成的影 像感测元件中，保留该屏蔽层而不完全移除，以节省蚀刻步骤，并可避免多重的蚀刻制程损 伤影像感测元件的表面。该屏蔽层宜为电子电路制造过程中所需要的一层，例如为栅极介 电层、栅极导电层、介电层、金属层、牺牲层、或蚀刻阻挡层，因此形成该屏蔽层并不需要额 外增加沉积或蚀刻步骤。本专利技术的另一特点为可在影像感测区上方形成一光谐振结构，例如为法布 立-拍若谐振镜(Fabry-Perot resonator)，以过滤特定频率的光波。该法布立-拍若谐振 镜可利用前述屏蔽层做为其下方反射层，或在屏蔽层上方另行形成下方反射层与上方反射层。以下举数个实施例说明本专利技术的结构与制程。参阅实施例之后，本领域技术人员 当可作各种类推应用。请参照图3A至图3C，首先说明本专利技术的第一实施例。在本实施例中，以电子电路 的栅极介电层13a作为光学像素的屏蔽层。首先如图3A所示，提供一基板11作为影像感 测区12与电子电路(例如为CMOS元件)的基板，在基板11上，形成影像感测区12，其上方 分别形成栅极介电层13a以及多层介电层14，介电层14例如为氧化硅(SiO2)或低介电常 数材料。栅极介电层13a则可为高介电常数材料，例如为氧化物如氧化铝(Al2O3)、氧化铪 (HfO2)、氧化锆(&02)、氧化镧(La2O3)、氧化钽(Ta2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铈(CeO2)；氮化 物如氮化硅(Si3N4)；、氮氧化物如氮氧化硅(SiOxNy)；碳化物如碳化硅(SiC)；硅酸物如硅 酸锆(ZrSixOy)、硅酸铪(HfSixOy)、硅酸铝(AlSixOy)；及铝酸物如铝酸锆(ZrAlxOy)、铝酸铪 (HfAlxOy)等、或以上材料的复合层。如图3B所示，高介电常数材料相较于氧化硅(SiO2)或 低介电常数材料较不易蚀刻，因此可以栅极介电层13a作为蚀刻阻挡层，蚀刻影像感测区 12上方的介电层14以形成光通道15 (Iightpassage)，以使光能充分穿透介电层14到达影 像感测区12，使影像感测区12能接收更多的光。蚀刻介电层14时可以混用时间控制方式 (time-mode本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像感测元件，包含光学像素与电子电路，其特征在于，该光学像素包含：基板；影像感测区，形成于该基板内部；一屏蔽层，该屏蔽层位于该影像感测区的一表面上，该屏蔽层是于该影像感测元件的电子电路制造过程中所形成；以及光通道结构，该光通道结构位于该屏蔽层上方，用以增加该影像感测区的感测能力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞康，曾乙峰，曾建贤，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]