半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：襯底，襯底包括第一側(cè)和第二側(cè)，第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)設(shè)置的并且配置為接收電磁輻射；阻擋層，設(shè)置在襯底的第二側(cè)上方；濾色鏡，設(shè)置在阻擋層上方；以及柵格，圍繞濾色鏡并且設(shè)置在阻擋層上方，其中，阻擋層配置為吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光，并且阻擋層設(shè)置在柵格和襯底之間。本發(fā)明涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【專利說(shuō)明】
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備對(duì)于許多現(xiàn)代應(yīng)用是必要的。半導(dǎo)體圖像傳感器通常包括在用于感測(cè)光的電子設(shè)備中。互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)廣泛用于各種應(yīng)用(諸如數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)攝像頭)中。CMOS圖像傳感器通常包括像元(像素)的陣列。每個(gè)像素包括光電二極管、晶體管或電容器。當(dāng)暴露于光時(shí)，在光電二極管中誘導(dǎo)電能。每個(gè)像素生成的電子與落在像素上的光的量成正比。電子在像素中轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并且進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0003]取決于光路的不同，CMOS圖像傳感器分類為前側(cè)照明(FSI)圖像傳感器和背側(cè)照明(BSI)圖像傳感器。BSI圖像傳感器正在變得日益流行。響應(yīng)于入射光，BSI圖像傳感器中的像素生成電信號(hào)。電信號(hào)的振幅取決于由相應(yīng)的像素接收的入射光的強(qiáng)度。光入射在BSI圖像傳感器的襯底的背側(cè)上并且直接撞擊光電二極管而沒(méi)有受到形成在襯底的前側(cè)上的介電層和互連層的阻礙。這種直接入射使得BSI圖像傳感器對(duì)光更加敏感。
[0004]然而，隨著技術(shù)演化，圖像傳感器的尺寸正在變得越來(lái)越小，同時(shí)具有更強(qiáng)大的功能和更多數(shù)量的集成電路。BSI圖像傳感器的制造涉及許多復(fù)雜步驟和操作。由于涉及具有不同材料的更加不同的組件，所以增加了 BSI圖像傳感器的制造和集成操作的復(fù)雜性。BSI圖像傳感器的制造的復(fù)雜性的增加可以引起缺陷，諸如較差的量子效率(QE)、暗電流、較低的滿阱容量(FWC)、較高的產(chǎn)量損失等。BSI圖像傳感器產(chǎn)生為不期望的配置，不期望的配置將進(jìn)一步加劇材料損耗并且增加制造成本。
[0005]因此，對(duì)修改BSI圖像傳感器器件的結(jié)構(gòu)和制造方法存在持續(xù)的需求，以改進(jìn)BSI圖像傳感器器件的性能以及減少處理BSI圖像傳感器的成本和時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射；阻擋層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方；濾色鏡，設(shè)置在所述阻擋層上方；以及柵格，圍繞所述濾色鏡并且設(shè)置在所述阻擋層上方，其中，所述阻擋層配置為吸收或反射所述電磁輻射中的非可見(jiàn)光，并且所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射；第一介電層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方；第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層和所述襯底的所述第二側(cè)上方；第一濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)；以及第二濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)；柵格，將所述第一濾色鏡與所述第二濾色鏡分隔開(kāi)并且設(shè)置在所述第一介電層和所述第二介電層上方，其中，所述第一介電層和所述第二介電層圍繞所述第二濾色鏡。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括:接收襯底，所述襯底包括第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；在所述襯底的所述第二側(cè)上方設(shè)置阻擋層；在所述阻擋層上方設(shè)置柵格；去除所述柵格的第一部分以形成第一凹槽；以及在所述第一凹槽內(nèi)設(shè)置第一濾色鏡，并且所述第一濾色鏡與所述阻擋層交界，其中，所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。在上述的方法中，設(shè)置所述阻擋層包括設(shè)置第一介電層和第二介電層。在上述的方法中，其中，設(shè)置所述阻擋層包括交替地設(shè)置多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層。在上述的方法中，還包括:去除所述柵格的第二部分和所述阻擋層的部分以形成第二凹槽；以及在所述第二凹槽內(nèi)設(shè)置第二濾色鏡。
【附圖說(shuō)明】
[0009]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖1中的AA’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖3中的BB’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖5中的CC’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0016]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0017]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖7中的DD’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0018]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖9中的EE’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0020]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0021]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖11中的FF’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0022]圖13是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖11中的GG’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0023]圖14是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖像感測(cè)器件的立體圖。
[0024]圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的沿著圖14中的HH’的圖像感測(cè)器件的截面圖。
[0025]圖16是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0026]圖16A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0027]圖16B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底和阻擋層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0028]圖16C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、第一介電層和第二介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0029]圖16D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、若干第一介電層和若干第二介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0030]圖16E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層和柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0031]圖16F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層和帶有第一凹槽的柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0032]圖16G是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層、柵格和第一濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0033]圖16H是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、第一介電層、第二介電層、柵格和第一濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0034]圖161是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、若干第一介電層、若干第二介電層、柵格和第一濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0035]圖17是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0036]圖17A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0037]圖17B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底和阻擋層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0038]圖17C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、第一介電層和第二介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0039]圖17D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、若干第一介電層和若干第二介電層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0040]圖17E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層和柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0041]圖17F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層和帶有第一凹槽的柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0042]圖17G是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層以及帶有第一凹槽與第二凹槽的柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0043]圖17H是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、若干第一介電層、若干第二介電層以及帶有第一凹槽與第二凹槽的柵格的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0044]圖171是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層、柵格和第一濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0045]圖17J是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、阻擋層、柵格、第一濾色鏡和第二濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0046]圖17K是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、第一介電層、第二介電層、柵格、第一濾色鏡和第二濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0047]圖17L是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有襯底、若干第一介電層、若干第二介電層、柵格、第一濾色鏡和第二濾色鏡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0049]而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0050]背側(cè)照明(BSI)圖像感測(cè)器件用于感測(cè)圖像的電磁輻射和重新分析圖像。BSI圖像感測(cè)器件包括制造的襯底以用于感測(cè)投射至器件內(nèi)的圖像的電磁輻射以及根據(jù)電磁輻射生成信號(hào)以重新分析圖像。襯底的背側(cè)配置為接收入射電磁輻射。圖像的電磁輻射直接撞擊襯底中的光敏二極管，并且因此檢測(cè)電磁輻射的強(qiáng)度。
[0051]除了強(qiáng)度之外，也檢測(cè)圖像的電磁輻射所包含的顏色或波長(zhǎng)。電磁輻射通常由可見(jiàn)光(諸如具有顏色的光)和非可見(jiàn)光(諸如紅外IR、紫外UV等)組成。BSI圖像感測(cè)器件通常檢測(cè)圖像的電磁輻射中的可見(jiàn)光的顏色。通過(guò)濾色鏡識(shí)別和獲得電磁輻射中的可見(jiàn)光的顏色。設(shè)置在襯底的背側(cè)上方的濾色鏡允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)并且撞擊在襯底中的光敏二極管上。每個(gè)濾色鏡允許可見(jiàn)光的一種原色(紅、綠和藍(lán))穿過(guò)，而其他顏色將被濾色鏡阻擋。因此，電磁輻射中的可見(jiàn)光的僅一種原色將撞擊在設(shè)置在相應(yīng)的濾色鏡下方的相應(yīng)的光敏二極管上。
[0052]另一方面，電磁輻射中的非可見(jiàn)光將由設(shè)置在濾色鏡上方的光學(xué)透鏡截?cái)?。非可?jiàn)光將由光學(xué)透鏡阻擋并且因此不能撞擊在濾色鏡和襯底上。然而，基于BSI圖像感測(cè)器件的這樣配置，僅獲得入射電磁輻射中的可見(jiàn)光。BSI圖像感測(cè)器件不能感測(cè)非可見(jiàn)光。除了圖像的顏色之外，諸如距離的其他因素對(duì)于重新分析圖像是必要的。例如，圖像的距離不能通過(guò)圖像的電磁輻射的顏色或強(qiáng)度精確地導(dǎo)出。因此，僅基于可見(jiàn)光不足以重新分析圖像。
[0053]在本發(fā)明中，公開(kāi)了具有改進(jìn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的圖像感測(cè)器件。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底和若干濾色鏡。襯底包括用于感測(cè)圖像的電磁輻射的若干光敏二極管。用于感測(cè)電磁輻射中的非可見(jiàn)光的非可見(jiàn)光像素限定在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中。濾色鏡允許非可見(jiàn)光穿過(guò)并且撞擊在相應(yīng)的光敏二極管上，從而使得可以獲得非可見(jiàn)光以用于隨后的圖像處理。
[0054]此外，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)限定有鄰近非可見(jiàn)光像素的可見(jiàn)光像素。阻擋層包括在可見(jiàn)光像素中并且設(shè)置在襯底和濾色鏡之間。阻擋層配置為吸收或反射諸如IR的非可見(jiàn)光。阻擋層包括諸如氮化物、氧化物或碳化物的若干介電層。阻擋層阻擋非可見(jiàn)光入射在可見(jiàn)光像素內(nèi)的光敏二極管上。因此，僅可見(jiàn)光撞擊在可見(jiàn)光像素中的襯底上。
[0055]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的立體圖。圖2是沿著圖1的AA’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括襯底101、阻擋層102、濾色鏡103和柵格104。
[0056]在一些實(shí)施例中，襯底101是硅襯底。在一些實(shí)施例中，襯底101包括硅、鍺、砷化鎵或其他合適的半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施例中，襯底101是以絕緣體上硅(SOI)、藍(lán)寶石上硅(SOS)、摻雜和未摻雜的半導(dǎo)體、由基底半導(dǎo)體底座支撐的硅的外延層或其他半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形式。在一些實(shí)施例中，襯底101是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器襯底。
[0057]在一些實(shí)施例中，襯底101的厚度Tl基本上大于約3 μπι。在一些實(shí)施例中，厚度Tl基本上大于約I μπι。在一些實(shí)施例中，襯底101由載體襯底支撐。在一些實(shí)施例中，載體襯底臨時(shí)地附接至襯底101。在若干操作之后將去除載體襯底。
[0058]在一些實(shí)施例中，襯底101包括第一側(cè)1la和與第一側(cè)1la相對(duì)的第二側(cè)101b。在一些實(shí)施例中，第一側(cè)1la稱為襯底101的前側(cè)，并且第二側(cè)1lb稱為襯底101的背側(cè)。在一些實(shí)施例中，襯底101的第一側(cè)1la配置為與金屬間介電(Hffi)層中的電路系統(tǒng)或互連結(jié)構(gòu)電連接。在一些實(shí)施例中，襯底101的第二側(cè)1lb配置為接收諸如可見(jiàn)光、非可見(jiàn)光等的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，襯底101的第一側(cè)1la附接有載體襯底。在一些實(shí)施例中，載體襯底臨時(shí)地附接至第一側(cè)101a，并且然后在若干操作之后從第一側(cè)1la去除載體襯底。
[0059]在一些實(shí)施例中，襯底101包括光敏二極管。光敏二極管設(shè)置在襯底101中。在一些實(shí)施例中，光敏二極管配置為檢測(cè)入射在襯底101的第二側(cè)1lb上的電磁輻射。入射在襯底101的第二側(cè)1lb上的電磁輻射誘導(dǎo)光敏二極管在光敏二極管的耗盡區(qū)中生成電子空穴對(duì)。光敏二極管配置為根據(jù)撞擊在光敏二極管上的電磁輻射的強(qiáng)度或亮度而生成電信號(hào)。在一些實(shí)施例中，光敏二極管作為固定層光電二極管實(shí)現(xiàn)，固定層光電二極管包括形成在襯底101中的η型摻雜區(qū)和形成在η型摻雜區(qū)的表面上的重?fù)诫s的P型區(qū)以形成ρ_η_ρ結(jié)。
[0060]在一些實(shí)施例中，阻擋層102設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，襯底101設(shè)置在阻擋層102下方。在一些實(shí)施例中，阻擋層102配置為吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光。阻擋層102阻擋非可見(jiàn)光進(jìn)入襯底101。在一些實(shí)施例中，非可見(jiàn)光包括紅外(IR)，并且IR由阻擋層102吸收或反射。因此，電磁輻射中的IR不能進(jìn)入設(shè)置在阻擋層102下方的襯底101。
[0061]在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括介電材料。在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括諸如氮化硅的氮化物。在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括諸如氧化硅和碳化硅的氧化物或碳化物。在一些實(shí)施例中，阻擋層102的厚度Τ2基本上大于0.1 μπι。
[0062]在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括第一介電層和第二介電層。在一些實(shí)施例中，第一介電層包括與第二介電層不同的材料。在一些實(shí)施例中，第一介電層和第二介電層在彼此上方堆疊。在一些實(shí)施例中，第一介電層和第二介電層沿著襯底101的第二側(cè)1lb延伸。在一些實(shí)施例中，第一介電層包括氧化物或碳化物，而第二介電層包括氮化物。
[0063]在一些實(shí)施例中，濾色鏡103設(shè)置在阻擋層102上方。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103與阻擋層102接觸。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103配置為過(guò)濾特定顏色或波長(zhǎng)的電磁輻射，諸如包括紅光、綠光、藍(lán)光等的可見(jiàn)光。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103配置為過(guò)濾可見(jiàn)光。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103與襯底101中的光敏二極管對(duì)準(zhǔn)。因此，光敏二極管僅接收特定顏色中的電磁輻射。
[0064]在一些實(shí)施例中，濾色鏡103配置為允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103允許一種原色(紅、綠和藍(lán))穿過(guò)。例如，濾色鏡103是僅允許電磁輻射中的紅光穿過(guò)的紅色濾色鏡，從而使得相應(yīng)的光敏二極管僅接收電磁輻射中的紅光。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103將不過(guò)濾諸如紅外(IR)的非可見(jiàn)光，并且因此電磁輻射中的非可見(jiàn)光可以穿過(guò)濾色鏡103。
[0065]在一些實(shí)施例中，濾色鏡103包括基于染料或基于顏料的聚合物。在一些實(shí)施例中，濾色鏡103包括具有彩色顏料的樹(shù)脂或其他有機(jī)基材料。在一些實(shí)施例中，通過(guò)光學(xué)鄰近修正(OPC)可選擇地優(yōu)化濾色鏡103。
[0066]在一些實(shí)施例中，柵格104設(shè)置在阻擋層102和襯底101的第二側(cè)1lb上方。阻擋層102設(shè)置在柵格104和襯底101之間。在一些實(shí)施例中，柵格104與阻擋層102接觸。在一些實(shí)施例中，柵格104圍繞濾色鏡103。在一些實(shí)施例中，柵格104配置為吸收電磁輻射的散射光或反射電磁輻射以聚焦在襯底101的相應(yīng)的光敏二極管上。由此，電磁輻射將不從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100逃離，并且可以減小或消除光學(xué)串?dāng)_。
[0067]在一些實(shí)施例中，柵格104是包括諸如鋁、銅等的金屬材料的金屬柵格。在一些實(shí)施例中，柵格104是包括氧化物材料的氧化物柵格。在一些實(shí)施例中，柵格104具有基本上大于濾色鏡103的高度的高度。
[0068]在一些實(shí)施例中，在濾色鏡103上方設(shè)置微透鏡。在一些實(shí)施例中，微透鏡配置為將電磁輻射導(dǎo)向并且聚焦為朝著襯底101中的光敏二極管入射。在一些實(shí)施例中，取決于用于微透鏡的材料的折射率以及微透鏡與光敏二極管的距離，微透鏡設(shè)置成各種布置和各種形狀。
[0069]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的立體圖。圖4是沿著圖3的BB’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200包括襯底101、阻擋層102、濾色鏡103和柵格104，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的配置與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的類似。
[0070]在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括若干第一介電層102a和若干第二介電層102b。為了易于說(shuō)明，圖3和圖4僅示出，阻擋層102包括兩個(gè)第一介電層102a和三個(gè)第二介電層102b。然而，它不旨在限制第一介電層102a和第二介電層102b的層的數(shù)量。
[0071]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b堆疊在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，柵格104設(shè)置在第一介電層102a和第二介電層102b上方。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b設(shè)置在柵格104和襯底101之間。
[0072]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b交替地設(shè)置。第一介電層102a的一個(gè)插入在第二介電層102b的兩個(gè)之間，或者第二介電層102b的一個(gè)插入在第一介電層102a的兩個(gè)之間。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a與第二介電層102b共形。
[0073]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a包括氧化物或碳化物，而第二介電層102b包括氮化物。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a是氧化硅或碳化硅，并且第二介電層102b是氮化硅。在一些實(shí)施例中，阻擋層102具有包括氮化物的至少一個(gè)第二介電層102b，從而使得阻擋層102可以吸收或反射入射在襯底101的第二側(cè)1lb上的電磁輻射中的非可見(jiàn)光(諸如IR)。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b協(xié)作以吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光。
[0074]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b的厚度T2基本上大于
0.21μπι。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a的總厚度Τ3基本上大于0.06 μ m。在一些實(shí)施例中，第二介電層102b的總厚度T4基本上大于0.15 μπι。在一些實(shí)施例中，每個(gè)第一介電層102a的厚度(T3-1、T3-2等)基本上大于0.03 μ m。在一些實(shí)施例中，每個(gè)第二介電層102b的厚度(T4-1或T4-2或T4-3)基本上大于0.05 μπι。
[0075]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的立體圖。圖6是沿著圖5的CC’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300包括襯底101、阻擋層102和柵格104，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的配置與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的類似。
[0076]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300包括第一濾色鏡103和第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103具有與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的濾色鏡103類似的配置。第一濾色鏡103和第二濾色鏡105設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。
[0077]第一濾色鏡103配置為允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103允許一種原色(紅、綠和藍(lán))穿過(guò)。例如，第一濾色鏡103是僅允許電磁輻射中的紅光穿過(guò)的紅色濾色鏡，從而使得相應(yīng)的光敏二極管僅接收電磁輻射中的紅光。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103將不過(guò)濾諸如紅外(IR)的非可見(jiàn)光，并且因此電磁輻射中的非可見(jiàn)光可以穿過(guò)第一濾色鏡103。
[0078]在一些實(shí)施例中，鄰近第一濾色鏡103設(shè)置第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105由柵格104和阻擋層102圍繞。阻擋層102不存在于襯底101和第二濾色鏡105之間。
[0079]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105配置為過(guò)濾諸如非可見(jiàn)光、紅外(IR)等的特定波長(zhǎng)中的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105與襯底101中的光敏二極管對(duì)準(zhǔn)。因此，光敏二極管僅接收特定波長(zhǎng)中的電磁輻射。
[0080]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105配置為允許電磁輻射中的非可見(jiàn)光穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105僅允許IR穿過(guò)。第二濾色鏡105是僅允許電磁輻射中的IR穿過(guò)的IR濾色鏡，從而使得相應(yīng)的光敏二極管僅接收電磁輻射中的IR。由于用于阻擋非可見(jiàn)光或IR的阻擋層102不存在于第二濾色鏡105下方，所以電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR可以撞擊在襯底101中的光敏二極管上。
[0081]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105包括基于染料或基于顏料的聚合物。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105包括具有彩色顏料的樹(shù)脂或其他有機(jī)基材料。在一些實(shí)施例中，通過(guò)光學(xué)鄰近修正(OPC)可選擇地優(yōu)化第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，微透鏡設(shè)置在第二濾色鏡105上方以將電磁福射導(dǎo)向和聚焦為朝著襯底101中的光敏二極管入射。
[0082]在一些實(shí)施例中，在襯底101的第二側(cè)1lb上方設(shè)置高介電常數(shù)(高k)介電層106。在一些實(shí)施例中，高k介電層106的部分設(shè)置在襯底101和阻擋層102之間。在一些實(shí)施例中，高k介電層106的部分設(shè)置在第二濾色鏡105和襯底101之間。在一些實(shí)施例中，高k介電層106包括氧化鉿(IV) (HfO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)等。
[0083]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400的立體圖。圖8是沿著圖7的DD’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400包括襯底101、阻擋層
102、第一濾色鏡103、第二濾色鏡105和柵格104，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400的配置與圖5和圖6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300中的類似。
[0084]在一些實(shí)施例中，襯底101包括第一側(cè)1la和與第一側(cè)1la相對(duì)設(shè)置的第二側(cè)1lbo第二側(cè)1lb配置為接收電磁輻射。在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括第一介電層102a和第二介電層102b。第一介電層102a和第二介電層102b設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，第二介電層102b設(shè)置在第一介電層102a上方。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a設(shè)置在第二介電層102b上方。
[0085]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a包括氧化物或碳化物，并且第二介電層102b包括氮化物。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a的厚度T3基本上大于約0.06 μ m0在一些實(shí)施例中，第二介電層102b的厚度T4基本上大于約0.15 μπι。
[0086]在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方并且配置為允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103將不過(guò)濾諸如紅外(IR)的非可見(jiàn)光，并且因此電磁輻射中的非可見(jiàn)光可以穿過(guò)第一濾色鏡103。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b設(shè)置在第一濾色鏡103和襯底101之間。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b配置為吸收或反射穿過(guò)第一濾色鏡103的電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR。
[0087]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方并且配置為允許電磁輻射中的非可見(jiàn)光或紅外(IR)穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR穿過(guò)第二濾色鏡105并且撞擊在襯底101上。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105由第一介電層102a和第二介電層102b圍繞。由于第一介電層102a和第二介電層102b不存在于第二濾色鏡105下方，所以非可見(jiàn)光或IR可以穿過(guò)第二濾色鏡105并且撞擊襯底101。
[0088]在一些實(shí)施例中，柵格104設(shè)置在第一介電層102a和第二介電層102b上方。在一些實(shí)施例中，柵格104將第一濾色鏡103與第二濾色鏡105分隔開(kāi)。柵格104圍繞第一濾色鏡103和第二濾色鏡105。
[0089]在一些實(shí)施例中，在襯底101的第二側(cè)1lb上方設(shè)置高介電常數(shù)(高k)介電層106。在一些實(shí)施例中，高k介電層106的部分設(shè)置在襯底101和第一介電層102a或第二介電層102b之間。在一些實(shí)施例中，高k介電層106的部分設(shè)置在第二濾色鏡105和襯底101之間。
[0090]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的立體圖。圖10是沿著圖9的EE’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500包括襯底101、第一濾色鏡103、第二濾色鏡105和柵格104，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的配置與圖7和圖8的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400中的類似。
[0091]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500包括若干第一介電層102a和若干第二介電層102b。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a包括諸如氧化硅、碳化硅等的氧化物或碳化物。在一些實(shí)施例中，第二介電層102b包括諸如氮化硅等的氮化物。
[0092]在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第一介電層102a設(shè)置在襯底101、第一濾色鏡103和第二濾色鏡105之間。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第二介電層102b設(shè)置在襯底101、第一濾色鏡103和第二濾色鏡105之間。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103與第一介電層102a的一個(gè)或第二介電層102b的一個(gè)接觸。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105與第一介電層102a的一個(gè)或第二介電層102b的一個(gè)接觸。
[0093]在一些實(shí)施例中，設(shè)置在第二濾色鏡105和襯底101之間的多個(gè)第一介電層102a和多個(gè)第二介電層102b不足以吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR。因此，非可見(jiàn)光或IR可以穿過(guò)該多個(gè)第一介電層102a和該多個(gè)第二介電層102b并且可以撞擊在襯底101上。
[0094]在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第一介電層102a和一個(gè)或多個(gè)第二介電層102b配置為阻擋層102并且圍繞第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括足以吸收或反射電磁福射中的非可見(jiàn)光或IR的多個(gè)第一介電層102a和多個(gè)第二介電層102b。由此，非可見(jiàn)光或IR可以由阻擋層102阻擋并且不能進(jìn)入襯底101。在一些實(shí)施例中，多個(gè)第一介電層102a和多個(gè)第二介電層102b (阻擋層102)設(shè)置在第一濾色鏡103和襯底101之間。因此，電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR受到阻擋并且不能進(jìn)入襯底101。
[0095]在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括設(shè)置在第一濾色鏡103和襯底101之間的若干第一介電層102a和若干第二介電層102b。第一介電層102a和第二介電層102b配置為吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b交替地設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。第一介電層102a和第二介電層102b在彼此上方堆疊。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b圍繞第二濾色鏡105。
[0096]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600的立體圖。圖12是沿著圖11的FF’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600的截面圖。圖13是沿著圖11的GG’的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600的截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600配置為感測(cè)入射在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600包括襯底101、阻擋層102和柵格104，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600具有與圖9和圖10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500類似的配置。
[0097]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600包括設(shè)置在阻擋層102上方的若干第一濾色鏡
103。每個(gè)第一濾色鏡103均具有與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的第一濾色鏡103類似的配置。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103配置為過(guò)濾可見(jiàn)光。例如，第一濾色鏡103的一個(gè)是僅允許白色可見(jiàn)光穿過(guò)的白光濾光鏡。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103配置為過(guò)濾一種原色(紅、綠和藍(lán))。例如，第一濾色鏡103的一個(gè)是僅允許紅光穿過(guò)的紅色濾色鏡，或者第一濾色鏡103的一個(gè)是僅允許綠光穿過(guò)的綠色濾色鏡，或者第一濾色鏡103的一個(gè)是僅允許藍(lán)光穿過(guò)的藍(lán)色濾色鏡。
[0098]在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103將不過(guò)濾諸如紅外(IR)的非可見(jiàn)光，并且因此電磁輻射中的非可見(jiàn)光可以穿過(guò)第一濾色鏡103。由于阻擋層102設(shè)置在第一濾色鏡103和襯底101之間，穿過(guò)第一濾色鏡103的電磁輻射中的非可見(jiàn)光或IR被阻擋層102吸收或反射，并且因此不能撞擊在襯底101上。
[0099]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)600包括一個(gè)或多個(gè)第二濾色鏡105。第二濾色鏡105具有與圖5和圖6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300中的第二濾色鏡105類似的配置。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105鄰近第一濾色鏡103的一個(gè)設(shè)置。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103和第二濾色鏡105以陣列的方式設(shè)置。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103和第二濾色鏡105通過(guò)柵格104彼此隔離。
[0100]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105配置為過(guò)濾非可見(jiàn)光或IR。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105僅允許IR穿過(guò)并且撞擊在襯底101上。由于阻擋層102不存在于第二濾色鏡105和襯底101之間，所以穿過(guò)第二濾色鏡105的IR可以撞擊在襯底101上。
[0101]圖14是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖像感測(cè)器件700的立體圖。圖15是沿著圖14的HH’的圖像感測(cè)器件700的截面圖。圖像感測(cè)器件700包括若干半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該若干半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有與如圖1至圖13中的任何一個(gè)圖中的任何一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(100、200、300、400,500或600)類似的配置。圖像感測(cè)器件700配置為感測(cè)入射在圖像感測(cè)器件700的背側(cè)700a上的圖像的電磁輻射。在一些實(shí)施例中，圖像感測(cè)器件700包括襯底101、阻擋層102、若干第一濾色鏡103、若干第二濾色鏡105和柵格104，圖像感測(cè)器件700具有與如圖1至圖13中的任何一幅中的任何一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(100、200、300、400、500或600)類似的配置。
[0102]在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103和第二濾色鏡105以陣列方式布置。第一濾色鏡103配置為過(guò)濾電磁輻射中的可見(jiàn)光，并且第二濾色鏡105配置為過(guò)濾電磁輻射中的非可見(jiàn)光。在一些實(shí)施例中，每個(gè)第一濾色鏡103允許電磁輻射中的一種原色(紅、綠和藍(lán))穿過(guò)并且撞擊在襯底101中的相應(yīng)的光敏二極管上，并且每個(gè)第二濾色鏡允許電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)并且撞擊在襯底101中的相應(yīng)的光敏二極管上。因此，電磁輻射中的可見(jiàn)光和非可見(jiàn)光均可以由圖像感測(cè)器件700的襯底101中的相應(yīng)的光敏二極管接收。在一些實(shí)施例中，通過(guò)圖像感測(cè)器件700接收紅光、綠光、藍(lán)光和IR。由于接收電磁輻射中的可見(jiàn)光和非可見(jiàn)光，所以可以改進(jìn)圖像的重建的精確度。
[0103]在本發(fā)明中，也公開(kāi)了制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。在一些實(shí)施例中，通過(guò)方法800形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。方法800包括多個(gè)操作，并且描述和說(shuō)明不被視為是操作的順序的限制。
[0104]圖16是制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法800的實(shí)施例。方法800包括多個(gè)操作(801、802、803、804 和 805)。
[0105]在操作801中，如圖16A所示，接收或提供襯底101。在一些實(shí)施例中，襯底101是硅襯底。在一些實(shí)施例中，襯底101具有與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的襯底101類似的配置。在一些實(shí)施例中，襯底101包括第一側(cè)1la和與第一側(cè)1la相對(duì)的第二側(cè)101b。在一些實(shí)施例中，在襯底101中形成若干光敏二極管。
[0106]在一些實(shí)施例中，在襯底101的第一側(cè)1la上方設(shè)置金屬間電介質(zhì)(IMD)。在一些實(shí)施例中，在頂D內(nèi)設(shè)置互連結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，在襯底101的第一側(cè)1la上方設(shè)置載體襯底。在一些實(shí)施例中，載體襯底附接至MD或第一側(cè)101a。襯底101的第二側(cè)1lb面向上以用于隨后的操作。在一些實(shí)施例中，載體襯底臨時(shí)地附接至襯底101并且將在之后的操作中被去除。在一些實(shí)施例中，載體襯底是硅襯底、玻璃襯底等。
[0107]在操作802中，如圖16B所示，在襯底101的第二側(cè)1lb上方設(shè)置阻擋層102。在一些實(shí)施例中，阻擋層102具有與圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的阻擋層102類似的配置。如圖16C所示，在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括第一介電層102a和第二介電層102b，并且第一介電層102a和第二介電層102b設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方以形成阻擋層102。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b具有與圖3和圖4中類似的配置。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a設(shè)置在襯底101上方并且然后在第一介電層102a上方設(shè)置第二介電層102b。在一些實(shí)施例中，第二介電層102b設(shè)置在襯底101上方并且然后在第二介電層102b上方設(shè)置第一介電層102a。
[0108]如圖16D所示，在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括若干第一介電層102a和若干第二介電層102b。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a和第二介電層102b交替地設(shè)置在襯底101的第二側(cè)1lb上方。在一些實(shí)施例中，第一介電層102a設(shè)置在襯底101上方并且然后在第一介電層102a上方設(shè)置第二介電層102b。在一些實(shí)施例中，第二介電層102b設(shè)置在襯底101上方并且然后在第二介電層102b上方設(shè)置第一介電層102a。
[0109]在一些實(shí)施例中，第一介電層102a包括氧化物或碳化物，并且第二介電層102b包括氮化物。在一些實(shí)施例中，通過(guò)氧化、化學(xué)汽相沉積(CVD)或任何其他合適的操作形成第一介電層102a或第二介電層102b。
[0110]在操作803中，如圖16E所示，在阻擋層102上方設(shè)置柵格104。在一些實(shí)施例中，通過(guò)諸如CVD、濺射等的任何合適的操作在阻擋層102上方設(shè)置金屬層或氧化物層以形成柵格104。在一些實(shí)施例中，阻擋層102設(shè)置在柵格104和襯底101之間。
[0111]在操作804中，如圖16F所示，去除柵格104的第一部分以形成第一凹槽107。在一些實(shí)施例中，第一凹槽107延伸穿過(guò)柵格104。在一些實(shí)施例中，阻擋層102設(shè)置在第一凹槽107和襯底101之間。
[0112]在一些實(shí)施例中，通過(guò)光刻和蝕刻操作去除柵格104的第一部分。通過(guò)設(shè)置光刻膠并且通過(guò)合適的顯影液顯影光刻膠來(lái)圖案化光掩模。然后根據(jù)將形成的濾色鏡的位置顯影圖案。光掩模僅允許去除柵格104的將形成的濾色鏡的位置處的第一部分。結(jié)果，蝕刻掉柵格104的第一部分，并且形成第一凹槽107。
[0113]在操作805中，如圖16G、圖16H或圖161所示，第一濾色鏡103設(shè)置在第一凹槽107內(nèi)并且與阻擋層102交界。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103由柵格104圍繞。在一些實(shí)施例中，通過(guò)旋涂或任何其他合適的操作設(shè)置第一濾色鏡103。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103配置為過(guò)濾可見(jiàn)光。第一濾色鏡103僅允許一種原色穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，第一濾色鏡103是紅色濾色鏡、綠色濾色鏡或藍(lán)色濾色鏡。在一些實(shí)施例中，在第一濾色鏡103上方設(shè)置微透鏡以用于使電磁福射朝著襯底101中的光敏二極管聚焦和導(dǎo)向。在一些實(shí)施例中，如圖16G、圖16H或圖161所示，形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。圖16G的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖1和圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。圖161的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖3和圖4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300。
[0114]圖17是制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法900的實(shí)施例。方法900包括多個(gè)操作(901、902、903、904、905、906 和 907)。
[0115]在操作901中，如圖17A所示，接收或提供襯底101。在一些實(shí)施例中，操作901類似于操作801。在一些實(shí)施例中，在襯底101的第二側(cè)1lb上方設(shè)置高介電常數(shù)(高k)介電層106。
[0116]在操作902中，如圖17B、圖17C或圖17D所示，在襯底101的第二側(cè)1lb上方設(shè)置阻擋層102。在一些實(shí)施例中，操作902類似于操作802。如圖17C所示，在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括第一介電層102a和第二介電層102b。如圖17D所示，在一些實(shí)施例中，阻擋層102包括若干第一介電層102a和若干第二介電層102b。
[0117]在操作903中，如圖17E所示，在阻擋層102上方設(shè)置柵格104。在一些實(shí)施例中，操作903類似于操作803。在一些實(shí)施例中，阻擋層102設(shè)置在柵格104和襯底101之間。
[0118]在操作904中，如圖17F所示，去除柵格104的第一部分以形成第一凹槽107。在一些實(shí)施例中，操作904類似于操作804。在一些實(shí)施例中，通過(guò)光刻和蝕刻操作形成第一凹槽107。
[0119]在操作905中，如圖17G或圖17H所示，去除柵格104的第二部分和阻擋層102的部分以形成第二凹槽108。在一些實(shí)施例中，通過(guò)與第一凹槽107的形成類似的光刻和蝕刻操作形成第二凹槽108。在一些實(shí)施例中，第二凹槽108延伸穿過(guò)柵格104和阻擋層102。在一些實(shí)施例中，第二凹槽108延伸穿過(guò)柵格104、第一介電層102a的一個(gè)或多個(gè)和第二介電層102b的一個(gè)或多個(gè)。因此，如圖17H所示，在第一介電層102a的一個(gè)或多個(gè)上方或者第二介電層102b的一個(gè)或多個(gè)上方設(shè)置第二凹槽108。在一些實(shí)施例中，在襯底101上方設(shè)置第二凹槽108。
[0120]在操作906中，如圖171所示，在第一凹槽107內(nèi)設(shè)置第一濾色鏡103。在一些實(shí)施例中，操作906類似于操作805。在一些實(shí)施例中，阻擋層102設(shè)置在第一濾色鏡103和襯底101之間。
[0121]在操作907中，如圖17J所示，在第二凹槽108內(nèi)設(shè)置第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，通過(guò)旋涂或任何其他合適的操作設(shè)置第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，在襯底101上方設(shè)置第二濾色鏡105。在一些實(shí)施例中，在第二濾色鏡105上方設(shè)置微透鏡。在一些實(shí)施例中，同時(shí)形成第二濾色鏡105和第一濾色鏡103。在一些實(shí)施例中，在形成第一濾色鏡103之前形成第二濾色鏡105。
[0122]在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105配置為過(guò)濾非可見(jiàn)光。在一些實(shí)施例中，第二濾色鏡105是僅允許IR穿過(guò)并且撞擊在襯底101上的IR濾色鏡。，在一些實(shí)施例中，如圖17J、圖17K或圖17L所示，形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。圖17J的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖5和圖6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300。圖17K的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖7和圖8的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400。圖17L的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖9和圖10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500。
[0123]在本發(fā)明中，公開(kāi)了一種具有改進(jìn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的圖像感測(cè)器件。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底和若干濾色鏡。限定了用于感測(cè)入射在襯底上的電磁輻射中的非可見(jiàn)光的非可見(jiàn)光像素。濾色鏡允許諸如紅外(IR)的非可見(jiàn)光穿過(guò)并且撞擊在襯底中的相應(yīng)的光敏二極管上，從而可以獲得電磁輻射中的非可見(jiàn)光的信息以用于隨后的圖像處理。此外，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)限定為具有鄰近非可見(jiàn)光像素的可見(jiàn)光像素。阻擋層包括在可見(jiàn)光像素中并且設(shè)置在襯底和濾色鏡之間。阻擋層包括諸如氮化物、氧化物或碳化物的若干介電層。阻擋層防止諸如IR的非可見(jiàn)光入射在可見(jiàn)光像素內(nèi)的光敏二極管上。
[0124]在一些實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:襯底，包括第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)設(shè)置的并且配置為接收電磁輻射的第二側(cè)；阻擋層，設(shè)置在襯底的第二側(cè)上方；濾色鏡，設(shè)置在阻擋層上方；以及柵格，圍繞濾色鏡并且設(shè)置在阻擋層上方，其中，阻擋層配置為吸收或反射電磁輻射中的非可見(jiàn)光，并且阻擋層設(shè)置在柵格和襯底之間。
[0125]在一些實(shí)施例中，非可見(jiàn)光包括紅外(IR)。在一些實(shí)施例中，阻擋層包括氮化物。在一些實(shí)施例中，阻擋層的厚度基本上大于0.31 μ m。在一些實(shí)施例中，阻擋層包括第一介電層和第二介電層。在一些實(shí)施例中，阻擋層包括多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層，并且多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層交替地設(shè)置。在一些實(shí)施例中，濾色鏡配置為允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。在一些實(shí)施例中，襯底的厚度基本上大于約3 μm。在一些實(shí)施例中，襯底包括配置為根據(jù)撞擊在光敏二極管上的電磁輻射的強(qiáng)度或亮度而生成信號(hào)的光敏二極管。
[0126]在一些實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:襯底，包括第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)設(shè)置的并且配置為接收電磁輻射的第二側(cè)；第一介電層，設(shè)置在襯底的第二側(cè)上方；第二介電層，設(shè)置在第一介電層上方和襯底的第二側(cè)上方；第一濾色鏡，設(shè)置在襯底的第二側(cè)上方并且配置為允許電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)；以及第二濾色鏡，設(shè)置在襯底的第二側(cè)上方并且配置為允許電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)；柵格，將第一濾色鏡與第二濾色鏡分隔開(kāi)并且設(shè)置在第一介電層和第二介電層上方，其中，第一介電層和第二介電層圍繞第二濾色鏡。
[0127]在一些實(shí)施例中，第一介電層和第二介電層配置為吸收或反射穿過(guò)第一濾色鏡的電磁輻射中的紅外(IR)。在一些實(shí)施例中，電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)第二濾色鏡并且撞擊在襯底上。在一些實(shí)施例中，第一介電層包括氧化物或碳化物，并且第二介電層包括氮化物。在一些實(shí)施例中，第一介電層的厚度基本上大于0.06 μπι。在一些實(shí)施例中，第二介電層的厚度基本上大于0.15 μ m。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在襯底的第二側(cè)上的高介電常數(shù)(高k)介電層。
[0128]在一些實(shí)施例中，一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括:接收襯底，襯底包括第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，在襯底的第二側(cè)上方設(shè)置阻擋層，在阻擋層上方設(shè)置柵格，去除柵格的第一部分以形成第一凹槽，以及將第一濾色鏡設(shè)置在第一凹槽內(nèi)并且第一濾色鏡與阻擋層交界，其中，阻擋層設(shè)置在柵格和襯底之間。
[0129]在一些實(shí)施例中，設(shè)置阻擋層包括設(shè)置第一介電層和第二介電層。在一些實(shí)施例中，設(shè)置阻擋層包括交替地設(shè)置多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層。在一些實(shí)施例中，該方法還包括去除柵格的第二部分和阻擋層的部分以形成第二凹槽，以及在第二凹槽內(nèi)設(shè)置第二濾色鏡。
[0130]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射；阻擋層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方；濾色鏡，設(shè)置在所述阻擋層上方；以及柵格，圍繞所述濾色鏡并且設(shè)置在所述阻擋層上方，其中，所述阻擋層配置為吸收或反射所述電磁輻射中的非可見(jiàn)光，并且所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。
[0131]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述非可見(jiàn)光包括紅外(IR)。
[0132]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層包括氮化物。
[0133]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層的厚度基本上大于0.21 μπι。
[0134]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層包括第一介電層和第二介電層。
[0135]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層包括多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層，并且所述多個(gè)第一介電層和所述多個(gè)第二介電層交替地設(shè)置。
[0136]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述濾色鏡配置為允許所述電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。
[0137]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述襯底的厚度基本上大于約3 μπι。
[0138]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述襯底包括光敏二極管，所述光敏二極管配置為根據(jù)撞擊在所述光敏二極管上的所述電磁輻射的強(qiáng)度或亮度而生成信號(hào)。
[0139]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射；第一介電層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方；第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層和所述襯底的所述第二側(cè)上方；第一濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)；以及第二濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)；柵格，將所述第一濾色鏡與所述第二濾色鏡分隔開(kāi)并且設(shè)置在所述第一介電層和所述第二介電層上方，其中，所述第一介電層和所述第二介電層圍繞所述第二濾色鏡。
[0140]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一介電層和所述第二介電層配置為吸收或反射所述電磁輻射中的穿過(guò)所述第一濾色鏡的的所述紅外(IR)。
[0141]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述電磁輻射中的所述紅外(IR)穿過(guò)所述第二濾色鏡并且撞擊在所述襯底上。
[0142]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一介電層包括氧化物或碳化物，并且所述第二介電層包括氮化物。
[0143]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第一介電層的厚度基本上大于0.06 μπι。
[0144]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述第二介電層的厚度基本上大于0.15 μπι。
[0145]在上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括:高介電常數(shù)(高K)介電層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上。
[0146]根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例，還提供了一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括:接收襯底，所述襯底包括第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)；在所述襯底的所述第二側(cè)上方設(shè)置阻擋層；在所述阻擋層上方設(shè)置柵格；去除所述柵格的第一部分以形成第一凹槽；以及在所述第一凹槽內(nèi)設(shè)置第一濾色鏡，并且所述第一濾色鏡與所述阻擋層交界，其中，所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。在上述的方法中，設(shè)置所述阻擋層包括設(shè)置第一介電層和第二介電層。在上述的方法中，其中，設(shè)置所述阻擋層包括交替地設(shè)置多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層。在上述的方法中，還包括:去除所述柵格的第二部分和所述阻擋層的部分以形成第二凹槽；以及在所述第二凹槽內(nèi)設(shè)置第二濾色鏡。
[0147]上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中他們可以做出多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括: 襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射； 阻擋層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方； 濾色鏡，設(shè)置在所述阻擋層上方；以及 柵格，圍繞所述濾色鏡并且設(shè)置在所述阻擋層上方， 其中，所述阻擋層配置為吸收或反射所述電磁輻射中的非可見(jiàn)光，并且所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述非可見(jiàn)光包括紅外(IR)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述阻擋層包括氮化物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述阻擋層的厚度基本上大于0.21 μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述阻擋層包括第一介電層和第二介電層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述阻擋層包括多個(gè)第一介電層和多個(gè)第二介電層，并且所述多個(gè)第一介電層和所述多個(gè)第二介電層交替地設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述濾色鏡配置為允許所述電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底的厚度基本上大于約3μπι。9.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括: 襯底，包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對(duì)設(shè)置并且配置為接收電磁輻射； 第一介電層，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方； 第二介電層，設(shè)置在所述第一介電層和所述襯底的所述第二側(cè)上方； 第一濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的可見(jiàn)光穿過(guò)；以及 第二濾色鏡，設(shè)置在所述襯底的所述第二側(cè)上方并且配置為允許所述電磁輻射中的紅外(IR)穿過(guò)； 柵格，將所述第一濾色鏡與所述第二濾色鏡分隔開(kāi)并且設(shè)置在所述第一介電層和所述第二介電層上方， 其中，所述第一介電層和所述第二介電層圍繞所述第二濾色鏡。10.一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括: 接收襯底，所述襯底包括第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)； 在所述襯底的所述第二側(cè)上方設(shè)置阻擋層； 在所述阻擋層上方設(shè)置柵格； 去除所述柵格的第一部分以形成第一凹槽；以及 在所述第一凹槽內(nèi)設(shè)置第一濾色鏡，并且所述第一濾色鏡與所述阻擋層交界， 其中，所述阻擋層設(shè)置在所述柵格和所述襯底之間。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK106057838SQ201510770209
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日
【發(fā)明人】黃任鋒, 簡(jiǎn)榮亮, 張素華
【申請(qǐng)人】臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司