CN1630090A - 具有光导管的影像感测装置及其制造方法 - Google Patents

具有光导管的影像感测装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1630090A
CN1630090A CN200410097031.XA CN200410097031A CN1630090A CN 1630090 A CN1630090 A CN 1630090A CN 200410097031 A CN200410097031 A CN 200410097031A CN 1630090 A CN1630090 A CN 1630090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric layer
image sensor
photoconductive tube
sensor apparatus
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200410097031.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN100364102C (zh
Inventor
杨敦年
喻中一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of CN1630090A publication Critical patent/CN1630090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100364102C publication Critical patent/CN100364102C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14623Optical shielding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device

Abstract

本发明提供一种具有光导管的影像感测装置及其制造方法。形成一影像感测数组于基底上,该影像感测数组包括多个光传感器,且相邻的光传感器之间具有一空间。形成具有第一折射系数的第一介电层于上述空间上方,但并不在光传感器上。形成具有第二折射系数的顺应的第二介电层于第一介电层侧壁上。形成具有第三折射系数的第三介电层于光传感器上方,但并不在上述空间上。第三折射系数大于第二折射系数。其中,一光导管是由形成于每一光传感器上方的第二、第三介电层所构成,其能避免入射光照到其它光传感器。

Description

具有光导管的影像感测装置及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种影像感测装置(image sensor)及其制造方法,特别是有关于一种具有光导管(light guide)的影像感测装置及其制造方法。
背景技术
光影像数组组件(light imaging array devices)已经被应用于非常多方面。这些组件运用包含有光二极管组件(photodiode elements)的主动像素数组或影像感测胞来收集光子能量,然后将影像转换成一串数字数据。
图1A是显示现有影像感测装置的剖面示意图。现有影像感测装置包含一半导体基底10,且具有一光二极管数组形成于其中。每一光二极管例如包含有位于一p型区域20中的一n型区域15。还有藉由一隔离结构25的数组将所述的光二极管互相绝缘隔离,该隔离结构25例如是浅沟槽绝缘隔离(STI)结构。如此,则得到了一像素数组。所述的像素是藉由所述的光二极管,而把从光(或影像)来源38来的入射光30与34转换成数字信号。
为了要达到组件缩小化的目的,像素是被缩小且使用多层的内联机结构(multievel interconnect structure)。例如,该基底10上是被覆盖有一系列的介电层,例如一层间介电层(interlevel dielectric layer,ILD层)40与内金属介电层(intermetal dielectric layers,IMD层)50和55。更者,一内联机图案(未图式)与金属线60和62是形成于所述的IMD层50和55上。
入射光30和34会照射在最上层的介电层55。然后,这光会穿透下方的介电层55,50和40而被传送至下方的像素。一般而言,入射线30和34会以各种不同的角度照射组件表面。例如在图1A中,光30是以接近垂直的角度照射组件的表面,而光34是以非垂直的角度照射组件的表面。
在图1A中,以接近垂直的角度照射组件表面的光30会被传送至位于照射区域正下方的一光二极管70(即一像素70)的表面,这情形对于影像感测性能来说是最理想的状况。然而,光34却以非垂直的角度来照射组件表面,因而使得光34可能会被传送至位于照射区域下方的像素70附近的光二极管72,这情形会对影像感测产生一种串扰(crosstalk)现象。在串扰事件中,由于光散射(light scattering)而使光34没有照射于想要的光二极管70上,而照射于不正确的光二极管70上。这光散射问题造成影像分辨率的降低,还有使色彩校正复杂化。
在许多影像数组中,如图1A所示,多层的金属层60和62是被用来当做金属遮蔽层。这些金属遮蔽层是被设计用来抑制相邻像素之间的光散射。然而,这些金属层60和62必须需要空间隔离,因而增加了像素尺寸而不利于组件缩小化。
请参阅图1B,台湾集成电路公司(TSMC)最近提出一种具有光导管的影像感测装置。具有低折射系数(R.I.)的第一介电层80是形成于基底10上。定义一孔洞90于该第一介电层80中,该孔洞90是位于光二极管70的上方。然后,将具有较高折射系数(R.I.)的第二介电层92填入该孔洞90中,因而形成一光导管95于光二极管70的上方。这光导管95是根据全反射的理论(total reflection theorem),因而避免光散射的发生。
然而,这种需要不同折射系数的第一介电层80与第二介电层92,却限制了介电材料的选择性。更者,当使用具有多层介电层(multi-dielectric films,例如SiON,FSG和SiN)的IMD层时,上述介电材料的选择性则显得更困难。因此,本发明的目的就是要提供一种解决方法,使得在形成光导管时不必考虑第一介电层80与第二介电层92之间的关联性,而使扩大上述介电材料的选择性。
在美国专利第6130422号中,Edward等人有揭示一种提升影像感测装置中量子效率(quantum efficiency)的方法。该影像感测装置包括一光二极管与一介电结构。该光二极管会对一入射光的总量产生反应。该介电结构是位于该光二极管的上方,而且位在该光二极管与一ILD层之间。该介电结构包含一氮化物材料,而该ILD层是由氧化物所组成且具有一厚度。然而,该专利却没有揭示或教导形成光导管于介电层中。
在美国专利第6482669号中,Fan等人有揭示一种增进影像感测装置的光收集效率(light correction efficiency)的方法。该方法是形成具有平坦表面的高穿透率覆盖层(overcoat layer)于彩色滤光片上,其中该覆盖层的折射系数是相近于彩色滤光片的折射系数。然而,该专利却没有揭示或教导形成光导管于介电层中。
在美国专利第6001540号中,Huang等人有揭示一种电荷耦合组件(ChargeCoupled Device,CCD)为基础的影像数组。该方法使用区域氧化法(LOCOS)制程来形成微镜(microlens)。该数组包含有由WSi层所构成的一遮光结构,是覆盖于包围光二极管的该CCD结构上。然而,该专利却没有揭示或教导形成光导管于介电层中。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种影像感测装置(image sensor)及其制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种形成具有光导管(light guides)的影像感测装置的方法。
本发明的又一目的在于提供一种形成具有光导管与一介电层的影像感测装置的方法,其中该介电层是一多层介电结构(multi-dielectricstructure)。
为达上述目的,本发明提供一种具有光导管的影像感测装置。具有一影像感测数组的一基底,其中该影像感测数组包含多个传感器,且相邻传感器之间具有一空间。一第一介电层,形成于该空间上方而不位于所述的传感器上方。具有一第二折射系数的一顺应的第二介电层,形成于该第一介电层的侧壁上。具有一第三折射系数的一第三介电层,形成于所述的传感器上方而不位于该空间上方。其中,该第三折射系数大于该第二折射系数。
更者,本发明亦提供一种具有光导管的影像感测装置的制造方法,包括下列步骤:形成一影像感测数组于一基底中,其中该影像感测数组包含多个传感器,且相邻传感器之间具有一空间。形成一第一介电层于所述的传感器与该空间上方,其中该第一介电层具有一多层介电结构。对该第一介电层进行一图案化程序,去除部分该第一介电层而形成一开口于每一光传感器上方,并保留该第一介电层于该空间上方。形成一介电层于该第一介电层以及该开口的内部表面上。非等向性地回蚀部分该介电层而形成一顺应的第二介电层于该开口的侧壁上,其中该第二介电层具有一第二折射系数。形成一第三介电层于该第一介电层、该第二介电层与该开口上,其中该第三介电层具有一第三折射系数。去除部分该第三介电层至该第一介电层表面,并保留该第三介电层于该开口中。其中,该第三折射系数大于该第二折射系数。其中,该第二介电层与该第三介电层是构成一光导管于每一光感应器上方,因而能避免入射光照射到其它光感应器。
根据本发明方法,由于在每一光传感器上方形成有由该第二介电层与该第三介电层是构成的光导管,因此能避免入射光照射到其它光感应器。除此之外,由于该第一介电层与该第三介电层之间没有关联性,所以本发明使得内金属介电层(IMD层)的材料选择几乎没有限制。由于本发明的光导管可以避免光散射产生于相邻像素之间,因此能够降低串扰(crosstalk)问题以及解决了现有技术的缺点。
附图说明
图1A是显示现有影像感测装置的剖面图,用以说明发生于影像感测数组中的相邻像素之间的光散射问题;
图1B是显示由台湾集成电路公司(TSMC)所提出的现有具有光导管的影像感测装置的剖面图;
图2~图9是显示本发明所改良的具有光导管的影像感测装置的制程剖面图;以及
图10是用来说明本发明的具有光导管的影像感测装置所具有的优良性能。
符号说明:
10~基底;15~n型区域;20~p型区域;25~隔离结构;30~入射光;34~入射光;38~光源;40~层间介电层(ILD层);50、55~内金属介电层(IMD层);60、62~金属层;70~一光二极管(即一像素);72~附近的光二极管;80~第一介电层;90~孔洞;92~第一介电层;95~光导管。
100~基底;104~隔离结构;108~p井区域;112~光阻层;114~开口;116~离子植入程序;120~n井区域(即:感应区域);30~入射光;34~入射光;38~光源;124~层间介电层(ILD层);126~内金属介电层(IMD层);127~SiON膜;128~FSG膜;129~SiN膜;130~第一介电层;136~开口;138~介电层;138’~第二介电层;140~第三介电层;150~光导管;160~发光源;164~入射光;168~反射光;172~界面。
具体实施方式
以下配合图式以及较佳实施例,以更详细地说明本发明。
本发明提出一种影像感测装置及其制造方法。本发明的影像感测装置是适合用于CCD(电荷耦合组件)或CMOS(互补式金氧半导体)影像感测装置。为了简化说明,在本发明的最佳实施例中是以一代表性的光二极管数组(photodiode array)来当作是一光传感器数组,且未描述影像感测装置的周边区域(peripheral regions)。
图2~图9是显示本发明所改良的具有光导管的影像感测装置的制程剖面图。图10是用来说明本发明的具有光导管的影像感测装置所具有的优良性能。这里要提醒的是,本发明实施例虽然是应用于形成于半导体基底中的影像传感器数组,然而并非限定本发明,亦即本发明可以应用于任何型式的影像感测数组。
请参阅图2,提供一半导体基底100,该半导体基底100可以是一单晶硅基底或具有<100>结晶方向的由单晶硅所组成的p型基底。该基底100是被分成像素数组区(未标号)与隔离区104,其中任一隔离区104是位于相邻像素区之间。该隔离区104例如是由现有制程所形成的浅沟槽隔离(STI)结构104。接着,藉由硼或BF2离子的离子植入程序,形成当作是二极管井(diode wells)的p井(p well)区域108于像素区中的基底100的顶部。其中,该离子植入程序的条件例如是:70~120keV的功率以及1E12~1E13atoms/cm2的剂量。
请参阅图3,一图案化的光阻层112是形成于部分该基底100上。该光阻层112具有开口114而露出p井区域108的部分顶部表面。接着,以该光阻层112为掩膜,进行使用砷(As)或磷(P)离子的一离子植入程序116,而形成n井区域120于部分p井区域108中,其中该n井区域120是当作是光二极管(或像素)的感应区域120。上述离子植入程序116的操作条件例如是:50~180keV的功率以及1E13~5E15atoms/cm2的剂量。然后,利用氧电浆灰化(plasma oxygen ashing)程序以及小心的湿式洗净,而去除该光阻层112。该离子植入程序116加上任何的退火或活化处理,即完成了由p井区域108与n井区域120所构成的光二极管数组。由于该隔离区104是已经形成于每一光二极管之间,因此,该光二极管数组是包含多个光二极管,且相邻的光二极管之间具有一空间104(即:隔离区)。
请参阅图4,依序地形成至少一层间介电层(interlevel dielectriclayer,ILD层)124与至少一内金属介电层(intermetal dielectric layers,IMD层)126于该光二极管数组(108+120)与该空间104上,其中该IMD层126是一多层介电结构(multi-dielectric structure)。该ILD层124例如是经由LPCVD(低压化学气相沉积法)或PECVD(电将加强化学气相沉积法)所形成的氧化硅层或硼磷硅玻璃(BPSG)层,其厚度大约是6000~14000。而该IMD层126的多层介电结构可以是包含多层介电膜(multiple dielectric films),如图4所示。例如,该IMD层126包含SiON膜127(R.I.约1.6~1.7)、FSG(氟掺杂二氧化硅)层膜128(R.I.约1.435)以及当作是蚀刻阻挡层和扩散阻障层等的一SiN隔层膜129(R.I.约1.9~2.0)。这里要特别注意的是,具有多层介电膜的IMD层126是已经广泛应用于内联机(interconnect)和镶嵌(damascene)制程,用以隔离IC组件中的多个的金属层。因为这些多层介电膜127、128和129具有不同的折射系数,因此全反射效应(total reflectioneffect)不容易彻底发生于图1B所示的现有光导管95中。因此,本发明的目的就是要提供一种互不影响的光导管与IMD层的影像传感器制程。
为了要简化本发明的说明,在本实施例中,是将该ILD层124和该IMD层126统称为一具有第一折射系数的第一介电层130。在形成该第一介电层130之后,可藉由一平坦化制程(例如化学机械研磨,CMP)而使该第一介电层130具有平坦的表面。这里要提醒的是,该第一介电层130可以包含很多层。例如,如果该组件是使用三层金属层的制程来制造的话,则用来隔离的该IMD层126就存在于这三层金属层的每一层之间。因为金属层存在于该IMD层126中,所以穿透该IMD层126的从上方来的光的路径(passage)便会被限制住。为了要简化本发明的说明,图4~图10中是仅显示一层IMD层126,但并非限定本发明。
请参阅图5,形成一图案化的光阻层132于该第一介电层130上。以该光阻层132为掩膜,去除部分该第一介电层130而形成位于每一n井区域120上的一开口136,并保留该第一介电层130于该空间104上方(还有也可覆盖于部分的p井108上)。另外,本步骤的图案化该第一介电层132所使用的掩膜,可使用相同于用来定义该光二极管中的n井区域120所使用的掩膜。在本实施例中,该开口136是曝露n井区域120的上部表面。接着,利用氧电浆灰化(plasma oxygen ashing)程序以及小心的湿式洗净,而去除该光阻层132。
请参阅图6,是说明本发明的一重要特征。例如经由沉积法(deposition)或涂布法(coating),形成顺应的一介电层138于该第一介电层130以及该开口136的内部表面上。该介电层138是由具有低介电常数(low-k)与低折射系数(low-R.I.,约小于等于1.35)的介电材料所组成,其材质例如是FLARE(掺氟的聚对二甲苯醚)、SiLK(芳香族碳氢化合物)、FLAC(掺氟的非晶型碳)、氟高分子(fluoro polymer)、多孔硅土(porous silica)或其它类似的材料。
请参阅图7,接着非等向性地回蚀(anisotropically etching back)部分该介电层138而形成一顺应的第二介电层138’于该开口136的侧壁上,其中该第二介电层138’具有一第二折射系数。该非等向性地蚀刻例如是干蚀刻(dry etching)。该第二介电层138’的厚度例如是200~2000。在本例子中,该第一折射系数大于该第二折射系数。
请参阅图8,形成一第三介电层140于该第一介电层130、该第二介电层138’与该开口136上,其中该第三介电层140具有一第三折射系数。也就是说,该开口136是充满该第三介电层140。这里要特别注意的是,该第三折射系数大于该第二折射系数,而且该第三折射系数与该第一折射系数之间没有任何的关联。因此,本发明中的IMD层材料的选择是比现有技术更方便。该第三介电层140是由具有高折射系数的介电材料所组成,例如由电浆加强化学气相沉积法(PECVD)所形成的TEOS(四乙烷基氧硅甲烷)-SiO2层(R.I.约1.46)。一般来说,该第三介电层140的第三折射系数最好比该第二介电层138’的第二折射系数至少大0.1。
请参阅图9,藉由一平坦化程序去除部分该第三介电层140直到该第一介电层130与该第二介电层138’的顶部表面。亦即,在该平坦化程序之后,该第一介电层130、该第二介电层138’与该第三介电层140的顶部表面是共平面(coplanar)。这平坦化步骤可以使用任何的现有平坦化制程,例如化学机械研磨(CMP)程序。如此,即完成了形成独特的一光导管150于每一光二极管的n井区域(或感应区域)120上,该光导管150是包含该第二介电层138,与该第三介电层140。
根据本发明的方法,便得到了一种改良的影像感测装置。请参阅图9,一影像感测数组是被形成于一基底100中,其中该影像感测数组包含多个感应区域120(或光二极管),且相邻感应区域120之间具有一空间104。一第一介电层130是被形成于所述的感应区域120与该空间104上方,其中该第一介电层130具有第一折射系数。一顺应的第二介电层138’是形成于该第一介电层130的侧壁上,其中该第二介电层138’具有一第二折射系数。一第三介电层140是形成于所述的感应区域120上,而不位于该空间104上,其中该第三介电层141具有第三折射系数。其中,该第三折射系数大于该第二折射系数,还有该第二介电层138’与该第三介电层140是构成一光导管150于每一感应区域120上方。
图10是用来说明本发明的具有光导管150的影像感测装置所具有的优良性能。一发光源160是发射出入射光164。该入射光164照射位于一像素上的光导管150。更者,该入射光164是以非垂直的角度照射光导管150而到达该第二介电层138’与该第三介电层140之间的界面172。在此界面172,该入射光164会有一转变(transition)产生于高R.I.材料(即:第三介电层140)与低R.I.材料(即:第二介电层138’)之间。
在光学技艺中,光的传播穿越这界面172是由Snell方程式n1sinθ1=n2sinθ2来控制。在此例子中,n1是表示第二介电层138’的折射系数,n2是表示第三介电层140的折射系数。θ2是表示光164照射界面172的入射角,θ1是表示光被传播至第二介电层138’的角度。更者,如果入射光164并没有以90度的角度照射界面172的话,则部分的光将会被反射回第三介电层140。然而,由于在本发明的例子中,入射光164不可能以90度的角度照射界面172,因此一定会有反射光168的成分。
本发明的一显著特征如下述。因为第三介电层140的折射系数大于第二介电层138’的折射系数,所以存在一入射临界角θc。当入射角度θ2大于等于临界角θc时,所有的入射光164就会全部反射回第三介电层140中,而不会传播至第二介电层138’和第一介电层130中。临界角θc的数值是在将光被传播的角度设定成90度时的状况下来计算,根据sinθc=n1/n2的方程式来计算。基于本实施例中的该第二介电层138’与该第三介电层140所采用的最适当材料的折射系数,在相对于界面172表面的垂直角度的状况下,如果入射角度θ2约大于67度时,入射光164可以全部反射回第三介电层140中。如此,该反射光168就会照射位于光导管150下方的感应区域120,而不会照射到其它(或相邻)的感应区域,因而能避免串扰(crosstalk)。
本发明的另一重要特征如下述。根据本发明,使得该第一介电层130与该第三介电层140之间并没有任何的关联。也就是说,可以方便地使用具有多层介电膜的IMD层126,而不需要考虑与第三介电层140之间的配合(coordination,或搭配)性。
更者,可藉由现有技艺将微镜(microlens,未图示)和彩色率光片(colorfilters,未图示)形成于该光导管150上方。上述形成微镜的制程例如已经揭示于美国专利第6495813号中,在此为避免混淆本案特征,故不予讨论。
本发明特征及效果
根据本发明方法,由于本发明的影像感测装置具有由第二介电层138’与第三介电层140所构成的光导管150于每一光传感器上方,其中第三介电层140的折射系数大于第二介电层138’的折射系数。因此,本发明的光导管150便能够防止入射光照射到别的光传感器。除此之外,由于第一介电层130与该第三介电层140之间并没有任何的关联,所以在内联机的IMD层制程中,可以方便地使用各种多层介电材料,而不需要考虑与第三介电层140之间的配合(coordination)性。
总之,本发明的光导管150便能够避免光散射发生于相邻的光传感器之间,所以能降低串扰(crosstalk)以及改善现有的缺点。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种具有光导管的影像感测装置的制造方法,包括下列步骤:
形成一影像感测数组于一基底中,其中该影像感测数组包含多个传感器,且相邻传感器之间具有一空间;
形成一第一介电层于该空间上方,而不位于所述的传感器上方;
形成具有一第二折射系数的一顺应的第二介电层于该第一介电层的侧壁上,以及
形成具有一第三折射系数的一第三介电层于所述的传感器上方,而不位于该空间上方;
其中,该第三折射系数大于该第二折射系数。
2.根据权利要求1所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中形成该第一介电层、该第二介电层与该第三介电层的方法包括下列步骤:
形成该第一介电层于所述的光传感器与该空间上方;
对该第一介电层进行一图案化程序,去除部分该第一介电层而形成一开口于每一光传感器上方,并保留该第一介电层于该空间上方;
形成一介电层于该第一介电层以及该开口的内部表面上;
非等向性地回蚀部分该介电层而形成该第二介电层于该开口的侧壁上;
形成该第三介电层于该第一介电层、该第二介电层与该开口上;以及
去除部分该第三介电层至该第一介电层表面,并保留该第三介电层于该开口中。
3.根据权利要求2所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中图案化该第一介电层所使用的掩膜,是相同于用来定义该光传感器中的离子植入区域所使用的掩膜。
4.根据权利要求1所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中该第三折射系数比该第二折射系数至少大0.1。
5.一种具有光导管的影像感测装置的制造方法,包括下列步骤:
形成一影像感测数组于一基底中,其中该影像感测数组包含多个传感器,且相邻传感器之间具有一空间;
形成一第一介电层于所述的传感器与该空间上方,其中该第一介电层具有一多层介电结构;
对该第一介电层进行一图案化程序,去除部分该第一介电层而形成一开口于每一光传感器上方,并保留该第一介电层于该空间上方;
形成一介电层于该第一介电层以及该开口的内部表面上;
非等向性地回蚀部分该介电层而形成一顺应的第二介电层于该开口的侧壁上,其中该第二介电层具有一第二折射系数;
形成一第三介电层于该第一介电层、该第二介电层与该开口上,其中该第三介电层具有一第三折射系数;以及
去除部分该第三介电层至该第一介电层表面,并保留该第三介电层于该开口中;
其中,该第三折射系数大于该第二折射系数;
其中,该第二介电层与该第三介电层是构成一光导管于每一光感应器上方,因而能避免入射光照射到其它光感应器。
6.根据权利要求5所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中所述的光传感器是光二极管。
7.根据权利要求6所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中该光二极管包含位于p型区域中的n型区域。
8.根据权利要求5所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,更包括下列步骤:
进行一平坦化程序而使该第一介电层、该第二介电层与该第三介电层的顶部表面是共平面。
9.根据权利要求5所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中该多层介电结构包括SiON,SiN以及氟掺杂二氧化硅膜。
10.根据权利要求9所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中该第二介电层是一低介电常数层,该低介电常数层的材质是掺氟的聚对二甲苯醚、芳香族碳氢化合物、掺氟的非晶型碳、氟高分子或多孔硅土。
11.根据权利要求10所述的具有光导管的影像感测装置的制造方法,其中该第三介电层是由电浆加强化学气相沉积法所形成的四乙烷基氧硅甲烷-SiO2层。
12.一种具有光导管的影像感测装置,包括:
具有一影像感测数组的一基底,其中该影像感测数组包含多个传感器,且相邻传感器之间具有一空间;
一第一介电层,形成于该空间上方而不位于所述的传感器上方;
具有一第二折射系数的一顺应的第二介电层,形成于该第一介电层的侧壁上,以及
具有一第三折射系数的一第三介电层,形成于所述的传感器上方而不位于该空间上方;
其中,该第三折射系数大于该第二折射系数。
13.根据权利要求12所述的具有光导管的影像感测装置,其中所述的光传感器是光二极管。
14.根据权利要求13所述的具有光导管的影像感测装置,其中该光二极管包含位于p型区域中的n型区域。
15.根据权利要求12所述的具有光导管的影像感测装置,其中该第一介电层包含至少一层间介电层。
16.根据权利要求15所述的具有光导管的影像感测装置,其中该第一介电层更包含至少一内金属介电层。
17.根据权利要求16所述的具有光导管的影像感测装置,其中该内金属介电层具有多层介电膜。
18.根据权利要求17所述的具有光导管的影像感测装置,其中所述的多层介电膜包括SiON,SiN以及氟掺杂二氧化硅层。
19.根据权利要求18所述的具有光导管的影像感测装置,其中该第二介电层是一低介电常数层,该低介电常数层的材质是掺氟的聚对二甲苯醚、芳香族碳氢化合物、掺氟的非晶型碳、氟高分子或多孔硅土。
20.根据权利要求19所述的具有光导管的影像感测装置,其中该第三介电层是由电浆加强化学气相沉积法所形成的四乙烷基氧硅甲烷-SiO2层。
CNB200410097031XA 2003-12-08 2004-12-08 具有光导管的影像感测装置及其制造方法 Active CN100364102C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/728,757 2003-12-08
US10/728,757 US6969899B2 (en) 2003-12-08 2003-12-08 Image sensor with light guides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1630090A true CN1630090A (zh) 2005-06-22
CN100364102C CN100364102C (zh) 2008-01-23

Family

ID=34652699

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200420116221.7U Expired - Lifetime CN2786788Y (zh) 2003-12-08 2004-12-08 具有光导管的影像感测装置
CNB200410097031XA Active CN100364102C (zh) 2003-12-08 2004-12-08 具有光导管的影像感测装置及其制造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200420116221.7U Expired - Lifetime CN2786788Y (zh) 2003-12-08 2004-12-08 具有光导管的影像感测装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US6969899B2 (zh)
CN (2) CN2786788Y (zh)
TW (1) TWI228752B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461440C (zh) * 2005-08-31 2009-02-11 台湾积体电路制造股份有限公司 图像感测装置
CN100463204C (zh) * 2005-09-08 2009-02-18 东部电子株式会社 Cmos图像传感器及其制造方法
US7524690B2 (en) 2006-08-10 2009-04-28 United Microelectronics Corp. Image sensor with a waveguide tube and a related fabrication method
CN101740589A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 三星电子株式会社 图像传感器及其制造方法
CN101814519B (zh) * 2009-02-24 2012-01-25 台湾积体电路制造股份有限公司 背照式图像感测器及其制造方法
CN102969326A (zh) * 2012-12-05 2013-03-13 上海中科高等研究院 图像传感器及其制备方法
CN103137639A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 全视科技有限公司 包含光导的背侧照明式(bsi)像素
CN110265439A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 有机发光二极管显示面板及电子设备
CN113380837A (zh) * 2020-03-10 2021-09-10 力晶积成电子制造股份有限公司 具有表面微柱体结构的固态影像传感器暨其制作方法

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7305483B2 (en) * 2002-04-25 2007-12-04 Yahoo! Inc. Method for the real-time distribution of streaming data on a network
US7126638B2 (en) * 2002-05-09 2006-10-24 Eastman Kodak Company Image sensor having multiple layers of dielectrics adjacent the photosensitive area for improved quantum efficiency
US20050051781A1 (en) * 2003-09-08 2005-03-10 United Epitaxy Company, Ltd. Light emitting diode and method of making the same
US6969899B2 (en) * 2003-12-08 2005-11-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with light guides
TWI237905B (en) * 2004-04-08 2005-08-11 Powerchip Semiconductor Corp Manufacturing method of photodiode
US7235833B2 (en) * 2004-05-04 2007-06-26 United Microelectronics Corp. Image sensor device and manufacturing method thereof
US20050274871A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Jin Li Method and apparatus for collecting photons in a solid state imaging sensor
US7193289B2 (en) * 2004-11-30 2007-03-20 International Business Machines Corporation Damascene copper wiring image sensor
US7592645B2 (en) * 2004-12-08 2009-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device and method for producing photoelectric conversion device
US20070010042A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Sheng-Chin Li Method of manufacturing a cmos image sensor
KR100710210B1 (ko) * 2005-09-28 2007-04-20 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
FR2894072A1 (fr) * 2005-11-30 2007-06-01 St Microelectronics Sa Circuit integre muni d'au moins une cellule photosensible comprenant un guide de lumiere a plusieurs niveaux et procede de fabrication correspondant
US7262400B2 (en) * 2005-12-02 2007-08-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device having an active layer overlying a substrate and an isolating region in the active layer
FR2897472B1 (fr) * 2006-02-14 2008-09-05 St Microelectronics Sa Photodetecteur monolithique
US8110787B1 (en) * 2006-08-23 2012-02-07 ON Semiconductor Trading, Ltd Image sensor with a reflective waveguide
US20090041391A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Mediatek Inc. Image sensing device
KR100875178B1 (ko) * 2007-09-07 2008-12-22 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조 방법
US7816641B2 (en) * 2007-12-28 2010-10-19 Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. Light guide array for an image sensor
US20090189055A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Visera Technologies Company Limited Image sensor and fabrication method thereof
US8106363B2 (en) * 2008-04-17 2012-01-31 Carestream Health, Inc. Digital radiography panel with pressure-sensitive adhesive for optical coupling between scintillator screen and detector and method of manufacture
JP4697258B2 (ja) * 2008-05-09 2011-06-08 ソニー株式会社 固体撮像装置と電子機器
US9000353B2 (en) 2010-06-22 2015-04-07 President And Fellows Of Harvard College Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
US9343490B2 (en) 2013-08-09 2016-05-17 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured color filter arrays and fabrication method of the same
US8384007B2 (en) 2009-10-07 2013-02-26 Zena Technologies, Inc. Nano wire based passive pixel image sensor
US8299472B2 (en) 2009-12-08 2012-10-30 Young-June Yu Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors
US8507840B2 (en) 2010-12-21 2013-08-13 Zena Technologies, Inc. Vertically structured passive pixel arrays and methods for fabricating the same
US8274039B2 (en) 2008-11-13 2012-09-25 Zena Technologies, Inc. Vertical waveguides with various functionality on integrated circuits
US8889455B2 (en) 2009-12-08 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Manufacturing nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US7646943B1 (en) * 2008-09-04 2010-01-12 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US9478685B2 (en) 2014-06-23 2016-10-25 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same
US8791470B2 (en) 2009-10-05 2014-07-29 Zena Technologies, Inc. Nano structured LEDs
US9515218B2 (en) 2008-09-04 2016-12-06 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings
US9082673B2 (en) 2009-10-05 2015-07-14 Zena Technologies, Inc. Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same
US8748799B2 (en) 2010-12-14 2014-06-10 Zena Technologies, Inc. Full color single pixel including doublet or quadruplet si nanowires for image sensors
US8866065B2 (en) 2010-12-13 2014-10-21 Zena Technologies, Inc. Nanowire arrays comprising fluorescent nanowires
US8735797B2 (en) 2009-12-08 2014-05-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US8546742B2 (en) 2009-06-04 2013-10-01 Zena Technologies, Inc. Array of nanowires in a single cavity with anti-reflective coating on substrate
US8835831B2 (en) 2010-06-22 2014-09-16 Zena Technologies, Inc. Polarized light detecting device and fabrication methods of the same
US9406709B2 (en) 2010-06-22 2016-08-02 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating and using nanowires
US8229255B2 (en) 2008-09-04 2012-07-24 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US8519379B2 (en) 2009-12-08 2013-08-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured photodiode with a surrounding epitaxially grown P or N layer
US9299866B2 (en) 2010-12-30 2016-03-29 Zena Technologies, Inc. Nanowire array based solar energy harvesting device
US8890271B2 (en) 2010-06-30 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Silicon nitride light pipes for image sensors
US8269985B2 (en) 2009-05-26 2012-09-18 Zena Technologies, Inc. Determination of optimal diameters for nanowires
JP5521302B2 (ja) * 2008-09-29 2014-06-11 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
US20100144084A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Doan Hung Q Optical waveguide structures for an image sensor
JP2010177391A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Sony Corp 固体撮像装置、電子機器、固体撮像装置の製造方法
KR20100101461A (ko) * 2009-03-09 2010-09-17 삼성전자주식회사 절연층들의 경계면이 길어진 반도체 소자
US7923799B2 (en) * 2009-06-09 2011-04-12 Aptina Imaging Corporation Image sensors with light guides
US8330840B2 (en) * 2009-08-06 2012-12-11 Aptina Imaging Corporation Image sensor with multilayer interference filters
US8729581B2 (en) * 2010-01-13 2014-05-20 Apple Inc. Light guide for LED source
US20120051378A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 Aravinda Kar Photodetection
US8542311B2 (en) 2011-01-20 2013-09-24 Aptina Imaging Corporation Multisection light guides for image sensor pixels
DE102011004936A1 (de) * 2011-03-02 2012-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor und medizinisches Röntgengerät
WO2013001809A1 (ja) * 2011-06-30 2013-01-03 パナソニック株式会社 固体撮像装置
US10325947B2 (en) * 2013-01-17 2019-06-18 Semiconductor Components Industries, Llc Global shutter image sensors with light guide and light shield structures
KR102056141B1 (ko) 2013-02-25 2019-12-16 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 컴퓨팅 시스템
US9064986B2 (en) * 2013-09-13 2015-06-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Photo diode and method of forming the same
FR3011381B1 (fr) * 2013-09-30 2017-12-08 Aledia Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes
CN104157663A (zh) * 2014-08-27 2014-11-19 上海集成电路研发中心有限公司 一种可提高入射光效率的cmos图像像素阵列
KR102313989B1 (ko) 2014-09-30 2021-10-15 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
TW201616552A (zh) * 2014-10-24 2016-05-01 力晶科技股份有限公司 半導體製程方法
JP6079840B2 (ja) * 2015-08-31 2017-02-15 セイコーエプソン株式会社 分光センサー及び角度制限フィルター
CN106778642A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 无锡吉迈微电子有限公司 三维微光通道识别系统
US10790323B2 (en) * 2018-02-27 2020-09-29 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages and methods of manufacturing the same
ES2895071T3 (es) * 2018-05-30 2022-02-17 Depixus Dispositivo de formación de imágenes de primer plano multicanal
TWI664450B (zh) * 2018-09-14 2019-07-01 世界先進積體電路股份有限公司 光學感應器及其形成方法
US10935805B2 (en) 2019-01-31 2021-03-02 Vanguard International Semiconductor Corporation Optical sensor and method for forming the same

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4914301A (en) * 1987-04-21 1990-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray detector
US4982096A (en) * 1988-01-06 1991-01-01 Hitachi Medical Corporation Multi-element radiation detector
JPH05335531A (ja) * 1992-05-27 1993-12-17 Sharp Corp 固体撮像装置
US5430298A (en) * 1994-06-21 1995-07-04 General Electric Company CT array with improved photosensor linearity and reduced crosstalk
JP3405620B2 (ja) * 1995-05-22 2003-05-12 松下電器産業株式会社 固体撮像装置
DE19528573A1 (de) * 1995-08-03 1997-02-06 Siemens Ag Photodiode und Verfahren zu deren Herstellung
JP3695082B2 (ja) * 1997-07-11 2005-09-14 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置
US6001540A (en) * 1998-06-03 1999-12-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Microlens process
US6130422A (en) * 1998-06-29 2000-10-10 Intel Corporation Embedded dielectric film for quantum efficiency enhancement in a CMOS imaging device
US6362513B2 (en) * 1999-07-08 2002-03-26 Intel Corporation Conformal color filter layer above microlens structures in an image sensor die
DE19934768A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Philips Corp Intellectual Pty Detektor zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung
EP1458028B1 (en) * 1999-12-02 2011-05-11 Nikon Corporation Solid-state image sensor and production method of the same
KR100477789B1 (ko) * 1999-12-28 2005-03-22 매그나칩 반도체 유한회사 이미지센서의 제조 방법
US6482669B1 (en) * 2001-05-30 2002-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Colors only process to reduce package yield loss
US6800838B2 (en) * 2002-10-25 2004-10-05 Omnivision International Holding Ltd Image sensor having reduced stress color filters and method of making
US7061028B2 (en) * 2003-03-12 2006-06-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing, Co., Ltd. Image sensor device and method to form image sensor device
US6969899B2 (en) * 2003-12-08 2005-11-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with light guides
US20050274871A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Jin Li Method and apparatus for collecting photons in a solid state imaging sensor

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461440C (zh) * 2005-08-31 2009-02-11 台湾积体电路制造股份有限公司 图像感测装置
CN100463204C (zh) * 2005-09-08 2009-02-18 东部电子株式会社 Cmos图像传感器及其制造方法
US7524690B2 (en) 2006-08-10 2009-04-28 United Microelectronics Corp. Image sensor with a waveguide tube and a related fabrication method
CN101740589A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 三星电子株式会社 图像传感器及其制造方法
CN101814519B (zh) * 2009-02-24 2012-01-25 台湾积体电路制造股份有限公司 背照式图像感测器及其制造方法
CN103137639A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 全视科技有限公司 包含光导的背侧照明式(bsi)像素
CN102969326A (zh) * 2012-12-05 2013-03-13 上海中科高等研究院 图像传感器及其制备方法
CN102969326B (zh) * 2012-12-05 2015-04-01 中国科学院上海高等研究院 图像传感器及其制备方法
CN110265439A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 有机发光二极管显示面板及电子设备
US11374204B2 (en) 2019-06-06 2022-06-28 Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Organic light emitting diode display panel and electronic device
CN113380837A (zh) * 2020-03-10 2021-09-10 力晶积成电子制造股份有限公司 具有表面微柱体结构的固态影像传感器暨其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI228752B (en) 2005-03-01
US20060014314A1 (en) 2006-01-19
US6969899B2 (en) 2005-11-29
TW200520022A (en) 2005-06-16
US7326588B2 (en) 2008-02-05
CN2786788Y (zh) 2006-06-07
US20050127463A1 (en) 2005-06-16
CN100364102C (zh) 2008-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN2786788Y (zh) 具有光导管的影像感测装置
US7332368B2 (en) Light guide for image sensor
US7524690B2 (en) Image sensor with a waveguide tube and a related fabrication method
US7646943B1 (en) Optical waveguides in image sensors
US9429723B2 (en) Optical waveguides in image sensors
US7368701B2 (en) Optical channels for multi-level metal optical imagers and method for manufacturing same
US8716055B2 (en) Photoelectric conversion device and fabrication method therefor
EP1930950B1 (en) Solid-state image pickup device, method for manufacturing solid-state image pickup device, and camera
US8378440B2 (en) Back-lit image sensor and method of manufacture
CN100495715C (zh) 图像感测装置及其制作方法
JP6815448B2 (ja) 固体撮像装置
TW200810100A (en) Image sensor and the method for manufacturing the same
CN1574377A (zh) 固态成像器件及其制造方法
CN101044631A (zh) 镶嵌铜布线图像传感器
US20070052035A1 (en) Method and apparatus for reducing optical crosstalk in CMOS image sensors
TW200933882A (en) Image sensor device and fabrication method thereof
CN100552965C (zh) 图像传感器及其制造方法
US20120199928A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN102637705A (zh) 半导体器件制造方法
EP1073125A2 (en) Integrated semiconductor optic sensor device and corresponding manufacturing process
US20210217792A1 (en) Image sensor structure and manufacturing method thereof
CN107785383A (zh) 影像感测器及其制作方法
KR100730471B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조 방법
KR20080059924A (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조 방법
KR20000044581A (ko) 높은 광감도를 갖는 이미지센서

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant