用于降低背照式圖像傳感器中的串擾的復合柵格結構的制作方法
【專利摘要】本發明的實施例提供了一種用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構。光電二極管布置在半導體襯底內。復合柵格包括：金屬柵格和低折射率(低n)柵格。金屬柵格包括位于半導體襯底上面并且對應于光電二極管中的一個的第一開口。低n柵格包括位于半導體襯底上面并且對應于光電二極管中的一個的第二開口。濾色器布置在相應的光電二極管的第一開口和第二開口中并且濾色器的折射率大于低n柵格的折射率。濾色器的上表面相對于復合柵格的上表面偏移。本發明也提供了一種用于制造BSI像素傳感器的方法。本發明的實施例還涉及用于降低背照式圖像傳感器中的串擾的復合柵格結構。
【專利說明】
用于降低背照式圖像傳感器中的串擾的復合柵格結構
技術領域
[0001]本發明涉及用于降低背照式圖像傳感器中的串擾的復合柵格結構。【背景技術】
[0002]數碼相機和其他光學成像器件采用圖像傳感器。圖像傳感器將光學圖像轉換為數字數據，數字數據可以表示為數字圖像。圖像傳感器包括像素傳感器和支持邏輯的陣列。陣列的像素傳感器是用于測量入射光的單元器件，以及支持邏輯有助于測量的讀出。一種在光學成像器件中常見的類型是背照式(BSI)圖像傳感器。BSI圖像傳感器制造可以集成至傳統的半導體工藝內以用于更低的成本、更小的尺寸和更高的集成度。此外，BSI圖像傳感器具有低操作電壓、低功耗、高量子效率、低讀出噪聲并且允許隨機存取。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中的問題，根據本發明的一些實施例，提供了一種用于背照式 (BSI)像素傳感器的半導體結構，所述半導體結構包括:光電二極管，布置在半導體襯底內；復合柵格，包括:金屬柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的一個的第一開口；低折射率(低n)柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的一個的第二開口；以及濾色器，布置在相應的所述光電二極管的第一開口和第二開口中，并且所述濾色器的折射率大于所述低n柵格的折射率，其中，所述濾色器的上表面相對于所述復合柵格的上表面偏移。
[0004]根據本發明的另一些實施例，提供了一種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:在半導體襯底內形成光電二極管；在所述半導體襯底上方形成按照順序堆疊的金屬層、低n層和硬掩模層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層、所述低n層和所述硬掩模層的區域實施蝕刻以形成具有位于相應的所述光電二極管的一個上面的開口的復合柵格，其中，所述復合柵格包括按照順序堆疊的金屬柵格、 低n柵格和硬掩模柵格；以及在相應的所述光電二極管上方的所述開口中形成濾色器，其中，所述濾色器形成為具有相對于所述復合柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的折射率大于所述低n層的折射率。
[0005]根據本發明的又一些實施例，提供了一種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:提供具有光電二極管的半導體襯底，所述光電二極管布置在所述半導體襯底內；在所述半導體襯底上方形成金屬層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層的區域實施第一蝕刻以形成具有位于相應的所述光電二極管的一個上面的第一開口的金屬柵格；在所述金屬柵格上方形成按照順序堆疊的低n層和硬掩模層， 所述低n層和所述硬掩模層填充所述第一開口；穿過位于所述光電二極管上面的所述低n 層和所述硬掩模層的區域實施第二蝕刻以分別形成低n柵格和硬掩模柵格，所述低n柵格和所述硬掩模柵格共同地限定位于相應的所述光電二極管的一個上面第二開口；以及在相應的所述光電二極管上方的所述第一開口和所述第二開口中形成濾色器，其中，所述濾色器形成為具有相對于所述硬掩模柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的折射率大于所述低n層的折射率。【附圖說明】
[0006]當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各方面。應該注意， 根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0007]圖1A示出了用于對準的背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的一些實施例的截面圖。
[0008]圖1B示出了包括圖1A中的像素傳感器的BSI圖像傳感器封裝件的半導體結構的一些實施例的截面圖。
[0009]圖2示出了用于對準的BSI像素傳感器的半導體結構的其他實施例的截面圖。
[0010]圖3示出了用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構的第一實施例的截面圖。
[0011]圖4示出了用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構的第二實施例的截面圖。
[0012]圖5示出了用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構的其他第二實施例的截面圖。
[0013]圖6示出了用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構的第三實施例的截面圖。
[0014]圖7示出了用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構的其他第三實施例的截面圖。
[0015]圖8示出了用于制造用于BSI像素傳感器的半導體結構的方法的一些實施例的流程圖。
[0016]圖9示出了圖8的方法的更詳細實施例的流程圖，其中，制造用于對準的BSI像素傳感器的半導體結構。
[0017]圖10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B示出了處于各個制造階段的圖 9的半導體結構的一些實施例的一系列的截面圖的。
[0018]圖16示出了圖8的方法的更詳細實施例的流程圖，其中，制造用于偏移的BSI像素傳感器的半導體結構。
[0019]圖17至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B示出了處于各個制造階段的圖 16的半導體結構的一些實施例的一系列的截面圖的。【具體實施方式】
[0020]以下公開內容提供了許多用于實現所提供主題的不同特征的不同實施例或實例。 下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發明。例諸如，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形成為直接接觸的實施例，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施例。此外，本發明可在各個實例中重復參考標號和/或字符。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。
[0021]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”等的空間相對術語，以便于描述諸如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間相對術語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90度或在其他方位上)，以及本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。
[0022]此外，可以在本文中使用“第一”、“第二”、“第三”等以便于描述一個圖或一系列圖的不同元件之間的區別。“第一”、“第二”、“第三”等旨在描述相應的元件。因此，結合第一圖描述的第一介電層不必對應于結合其他圖描述的“第一介電層”。
[0023]隨著BSI圖像傳感器的尺寸的減小，BSI圖像傳感器面臨多種挑戰。BSI圖像傳感器的一個挑戰是相鄰像素傳感器之間的串擾。隨著BSI圖像傳感器變得越來越小，相鄰像素傳感器之間的距離變得越來越小，從而增加了串擾的可能性。串擾降低量子效率，角響應，和實現良好的信噪比(SNR)需要的最小亮度。BSI圖像傳感器的另一個挑戰是光收集。 隨著BSI圖像傳感器變得越來越小，用于光收集的表面面積變得越來越小，從而減少像素傳感器的靈敏度。這對于低光環境而言是有問題的。
[0024]綜上所述，本申請涉及一種在像素傳感器之間具有改進的光學隔離或改進光收集的BSI圖像傳感器的半導體結構。該半導體結構包括半導體襯底和布置在襯底中的光電二極管。此外，半導體結構包括布置在半導體襯底的背側的對應于光電二極管的濾色器。復合柵格進一步布置在濾色器周圍和濾色器之間，并包括金屬柵格和位于金屬柵格上面的低折射率(低n)柵格。低n柵格的折射率小于濾色器的折射率，從而隔離相鄰的濾色器和作為光導以增加濾色器的有效尺寸(例如，通過將濾色器的兩側上的入射光引導至濾色器的中心)。金屬柵格阻擋光，從而隔離相鄰的濾色器和減少串擾。濾色器進一步具有相對于復合柵格的上表面偏移的上表面。
[0025]相對于復合柵格的上表面偏移濾色器的上表面允許緩解BSI圖像傳感器所面臨的一些挑戰。例如，在一些實施例中，濾色器的上表面相對于復合柵格的上表面凹進。凹進濾色器的上表面有利地改進量子效率，這是因為低n柵格是透明的并且更多的光將被低n 柵格收集。這提高了角響應，和在傾斜入射光下實現為10的良好的SNR需要的最小亮度。 在其他實施例中，濾色器的上表面高于，并懸于復合柵格的上表面之上。由于低n柵格用作光導，所以相對于濾色器的上表面凹進復合柵格的上表面減少了串擾。
[0026]參考圖1A，提供了對準的BSI像素傳感器102的半導體結構的一些實施例的截面圖100A。像素傳感器102通常布置在BSI圖像傳感器的像素傳感器陣列內，并且通常布置在像素傳感器陣列的中心。半導體結構包括半導體襯底104,對應于像素傳感器102的光電二極管106布置在半導體襯底104內。光電二極管106在半導體襯底104內布置成行和 /或列，并配置為積累來自入射在光電二極管106上的光子的電荷(例如，電子)。例如，半導體襯底104可能是諸如塊狀硅襯底的塊狀半導體襯底，或絕緣體上硅(SOI)襯底。
[0027]抗反射涂層(ARC) 108和/或第一介電層110沿著半導體襯底104的上表面布置在半導體襯底104上方。在存在ARC 108和第一介電層110二者的實施例中，第一介電層 110通常布置在ARC 108上方。ARC 108和/或第一介電層110將半導體襯底104和位于襯底104上面的復合柵格112間隔開。例如，第一介電層110可以是諸如二氧化硅的氧化物。
[0028]復合柵格112橫向布置在光電二極管106周圍以及光電二極管106之間以限定開口 114,濾色器116、118、120布置在開口 114內。開口 114對應于像素傳感器102并且集中在光電二極管106的中心。復合柵格112可以包括在半導體襯底104上方按照順序堆疊的金屬柵格122、低n柵格124和/或硬掩模柵格126。金屬柵格122阻擋光在相鄰像素傳感器102之間傳輸以幫助減少串擾。例如，金屬柵格122可以是鎢、銅或鋁銅。低n柵格124 是折射率小于濾色器116、118、120的折射率的透明材料。由于低折射率，低n柵格124用作光導以將光引導至濾色器116、118、120。沿著濾色器116、118、120的側邊引導光(除了入射在濾色器116、118、120的頂部上的光)，光導有效地增加了濾色器116、118、120的尺寸。此外，由于低折射率，低n柵格124用于提供相鄰像素傳感器102之間的光隔離。在一些實施例中，低n柵格124是電介質，諸如氧化物(例如，Si02)或氧化鉿(例如，Hf02)，或者折射率小于濾色器的折射率的材料。例如，硬掩模柵格126可以是氮化硅或氮氧化硅。
[0029]濾色器116、118、120布置在ARC 108和/或第一介電層110上方，并被微透鏡128 覆蓋。微透鏡128集中在光電二極管106的中心。此外，濾色器116、118、120布置在復合柵格112的開口 114內的相應的像素傳感器102的光電二極管106上方，并且通過第二介電層130與復合柵格112間隔開，第二介電層130作為復合柵格112的襯墊。例如，第二介電層130可以是氧化物。濾色器116、118、120的上表面132高于復合柵格112的上表面134 并且懸于開口 114周圍的復合柵格112之上。由于低n柵格124收集較少的光，因此這有利于地降低了相鄰像素傳感器102之間的串擾。此外，分配相應顏色或波長的光的濾色器 116、118、120，并且濾色器116、118、120配置為過濾掉除分配的顏色或波長的光以外的所有顏色或波長的光。通常，濾色器分配在紅光、綠光和藍光之間交替，從而使得濾色器116、 118、120包括紅色濾色器116、綠色濾色器118和藍色濾色器120。在一些實施例中，根據拜耳馬賽克，濾色器分配在紅光、綠光和藍光之間交替。
[0030]參考圖1B，提供了 BSI圖像傳感器封裝件136的半導體結構的一些實施例的截面圖100B。BSI圖像傳感器封裝件136包括像素傳感器102的陣列138,像素傳感器102以行和列布置在集成電路140的第一背側上。在一些實施例中，像素傳感器陣列138包括通常布置在像素傳感器陣列138的中心的圖1A的像素傳感器102。此外，在一些實施例中，像素傳感器陣列138包括數百萬的像素傳感器的和/或數百的(如果不是成千上萬的)行和列。例如，像素傳感器陣列138可以包括布置成1536行和2048列的約三百萬的像素傳感器。
[0031]集成電路140包括在半導體襯底104內以行和列布置的光電二極管106的陣列， 并且配置為積累來自入射在光電二極管106上的光子的電荷。諸如晶體管的邏輯器件(未示出)布置為沿著半導體襯底104的下表面并且配置為使光電二極管106能夠讀出。
[0032]BE0L金屬化堆疊件142位于半導體襯底104下方和包括堆疊在層間介電(ILD)層 148內的多個金屬化層144、146。BE0L金屬化堆疊件142的一個或多個接觸件150從金屬化層146延伸至邏輯器件。此外，BE0L金屬化堆疊件142的一個或多個第一通孔152在金屬化層144、146之間延伸以互連金屬化層144、146。例如，ILD層148可以是低k電介質 (即，介電常數小于約3.9的電介質)或氧化物。例如，金屬化層144、146,接觸件150和第一通孔152可以是諸如銅、鎢或鋁的金屬。
[0033]載體襯底154位于集成電路140和球柵陣列(BGA) 156之間。BGA 156包括重分布層(RDL) 158,重分布層(RDL) 158布置為沿著載體襯底154的下表面并且通過一個或多個第二硅穿孔160電連接至BEOL金屬化堆疊件142的金屬化層144、146,第二硅穿孔160延伸穿過載體襯底154。BGA介電層162覆蓋RDL 158,并且凸塊下金屬化(UBM)層164延伸穿過BGA介電層162以將位于UBM層164下面的焊料球166電連接至RDL 158。例如，BGA 介電層162可以是環氧樹脂。例如，RDL 158、UBM層164、第二通孔160和焊料球166可以是諸如銅、鋁、和鎢的金屬。
[0034]參考圖2,提供了用于對準的BSI像素傳感器202的半導體結構的其他實施例的截面圖200。對應于像素傳感器202的濾色器204布置在復合柵格112的開口 114中的光電二極管106上方。開口 114集中在光電二極管106上方。濾色器204部分地填充開口 114， 并且具有相對于復合柵格112的上表面134凹進的上表面206。這與圖1A中的實施例形成對比。由于復合柵格112的低n柵格124用作光導以有效地增加濾色器204的尺寸，因此凹進的上表面206有利地改進了光收集。微透鏡208布置在濾色器204上方并且與濾色器 204以及光電二極管106中心地對準。微透鏡208填充剩余的開口 114并且懸于圍繞開口 114的復合柵格112之上。
[0035]參考圖3,提供了用于偏移的BSI像素傳感器302的半導體結構的第一實施例的截面圖300。像素傳感器302通常布置在BSI圖像傳感器的像素傳感器陣列的邊緣處或者以其他方式從像素傳感器陣列的中心偏移。例如，像素傳感器302可以布置在圖1B的像素傳感器陣列138的邊緣處。像素傳感器302包括相應的濾色器304和相應的微透鏡128。濾色器304布置在復合柵格112的開口 114中的光電二極管106上方。復合柵格112橫向地布置在光電二極管106周圍和之間以限定開口 114。濾色器304的上表面306位于復合柵格112的上表面134之上并且至少在一個方向上懸于復合柵格112的上表面134之上。微透鏡128布置在濾色器304和光電二極管106上方。此外，微透鏡128至少在一個方向上懸于復合柵格112的上表面134之上。
[0036]濾色器304在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量Si，并且微透鏡128在至少一個方向上從光電二極管302橫向偏移或偏離量S2。通常，偏移量S2大于偏移量Si。例如，偏移量SpS2可以在光電二極管106、微透鏡128和濾色器304的中心之間。 此外，偏移量31和52可以正比于從像素傳感器陣列的中心的距離以改進入射光的主光線角度不正常或不垂直處的像素效率。在一些實施例中，取決于偏移量Si，濾色器304可以部分地填充位于第一光電二極管106上面的復合柵格112中的第一開口并且可以部分地填充位于鄰近的第二光電二極管106上面的復合柵格112中的第二開口。此外，在一些實施例中， 取決于偏移量S2，微透鏡128可以部分地位于第一光電二極管上面和可以部分地位于鄰近的第二光電二極管上面。
[0037]參考圖4,提供了用于偏移的BSI像素傳感器402的半導體結構的第二實施例的截面圖400。BSI像素傳感器402通常布置在BSI圖像傳感器的像素傳感器陣列的邊緣處或者以其他方式從像素傳感器陣列的中心偏移。復合柵格404包括金屬柵格122、低n柵格406和硬掩模柵格126。金屬柵格122橫向地布置在對應于像素傳感器402的光電二極管106周圍和之間以限定對應于像素傳感器402的第一開口 408。第一開口 408與光電二極管106中心地對準并且位于光電二極管106上方。低n柵格406與金屬柵格122共享布局，但是在至少一個方向上橫向地偏移，從而低n柵格406鄰近金屬柵格122,其中低n柵格406的側壁鄰接金屬柵格122的側壁。硬掩模柵格126位于低n柵格406上面，并且低n柵格406和硬掩模柵格126限定第二開口 410。第二開口 410與第一開口 408重疊并且部分地位于光電二極管106上面。
[0038]濾色器412布置在光電二極管106上方且布置在第一和第二開口 408、410內。濾色器412通過第二介電層414與復合柵格404間隔開，第二介電層414作為復合柵格404 的襯墊。此外，濾色器412包括位于復合柵格404的上表面418之上并且懸于第二開口 410 周圍的復合柵格404之上的上表面416。由于低n柵格406的偏移，濾色器412在至少一個方向上從光電二極管106橫向地偏移或偏離量Si，并且具有階形輪廓。微透鏡128布置在濾色器412上方，并且在至少一個方向上從光電二極管106橫向地偏移或偏離量S2。
[0039]參考圖5,提供了用于對準的BSI像素傳感器502的半導體結構的其他第二實施例的截面圖500。濾色器504布置在光電二極管106上方且在復合柵格404的第一和第二開口 408、410內。濾色器504包括相對于復合柵格404的上表面418凹進的上表面506。這與圖4的實施例形成對比。此外，濾色器504在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量Si。對應于像素傳感器的微透鏡508布置在濾色器412上方并且在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量S2。
[0040]參考圖6,提供了用于偏移的BSI像素傳感器602的半導體結構的第三實施例的截面圖600。像素傳感器602通常布置在BSI圖像傳感器的像素傳感器陣列的邊緣處或者以其他方式從像素傳感器陣列的中心偏移。復合柵格112布置在開口 114周圍和之間，開口 114對應于相應的像素傳感器602的光電二極管106。此外，復合柵格112和濾色器116、 118、120布置在開口 114中，并且在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量 S1，從而使得開口 114與相應的像素傳感器602的光電二極管106部分重疊。濾色器116、 118、120包括位于復合柵格112的上表面134之上的上表面132并且懸于開口 114周圍的復合柵格112之上。微透鏡128布置在濾色器116、118、120上方，并且在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量S2。
[0041]參考圖7,提供了用于偏移的BSI像素傳感器702的半導體結構的其他第三實施例的截面圖700。對應于像素傳感器702的濾色器204布置光電二極管106上方且在復合柵格 112的開口 114內。濾色器204包括相對于復合柵格112的上表面134凹進的上表面206。 這是與圖6的實施例形成對比。此外，濾色器204在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏離量Si。微透鏡208布置在濾色器204上方，并且在至少一個方向上從光電二極管106橫向偏移或偏尚量S2。
[0042]參考圖8,提供了用于制造用于BSI像素傳感器的半導體結構的方法的一些實施例的流程圖800。
[0043]在802中，提供半導體襯底和BE0L金屬化堆疊件。BE0L金屬化堆疊件沿著襯底的第一正側位于半導體襯底下方，并且光電二極管布置在半導體襯底內的柵格中。
[0044]在804中，在半導體襯底的第二背側上面形成的金屬柵格，半導體襯底的第二背側與襯底的正側相對。金屬柵格布置在對應于光電二極管的第一開口周圍和之間，其中，第一開口至少部分地與相應的光電二極管重疊。
[0045]在806中，在金屬柵格上面和/或鄰近金屬柵格形成按照順序堆疊的低n柵格和硬掩模柵格。此外，低n柵格和硬掩模柵格形成在對應于光電二極管的第二開口周圍和之間。第二開口至少部分地與相應的光電二極管和相應的光電二極管的第一開口重疊。低n柵格的折射率小于在此后形成的濾色器的折射率，并且因此用作光導以增加光收集。此外， 低n柵格提供光學隔離和減少相鄰像素傳感器之間的串擾。
[0046]在808中，形成濾色器，濾色器至少部分地填充相應的光電二極管的一個的第一和第二開口。濾色器形成為具有與硬掩模柵格的上表面垂直地偏移的上表面。在一些實施例中，濾色器懸于低n柵格之上。在這樣的實施例中，有利的減少了通低n柵格收集的光， 從而減少了相鄰像素傳感器之間的串擾。在其他實施例中，濾色器的上表面相對于硬掩模柵格的上表面凹進。在這樣的實施例中，有利地增加了通過低n柵格收集的光，從而增加了濾色器的有效尺寸。
[0047]在810中，位于濾色器上面形成微透鏡。
[0048]雖然通過流程圖800描述的方法在本文中被示出和描述為一系列的行為或事件， 但是應當理解，所示出的這些行為或事件的順序不應解釋為限制意義。例如，一些行為可以以不同的順序發生和/或與除了本文中示出和/或描述的行為或事件外的其他行為或事件同時發生。此外，并非所有示出的行為都是實現本發明的一個或多個方面或本發明的實施例所必須的。此外，可以在一個或多個單獨的行為和/或階段中來執行本文中示出的一個或多個行為。
[0049]參考圖9,提供了圖8的方法的更詳細實施例的流程圖900。通過后文可以看到， 更詳細的實施例涉及對準的BSI像素傳感器。
[0050]在902中，提供具有半導體襯底和BE0L金屬化堆疊件的集成電路。BE0L金屬化堆疊件沿著半導體襯底的第一正側位于半導體襯底下方，并且光電二極管布置在半導體襯底內的柵格中。
[0051]在904中，在集成電路上方形成按照順序堆疊的抗反射涂層、第一介電層、金屬層、低n層和硬掩模層。沿著半導體襯底的第二背側形成堆疊件，半導體襯底的第二背側與襯底的第一側相對，并且低n柵格的折射率小于此后形成的濾色器的折射率。
[0052]在906中，穿過位于光電二極管上面的硬掩模層、低n層和金屬層的區域實施至第一介電層的蝕刻，以形成至少部分地位于光電二極管上面的開口周圍和開口之間的復合柵格。復合柵格包括按照順序堆疊的金屬柵格、低n柵格和硬掩模柵格。
[0053]在908中，形成覆蓋硬掩模柵格和作為開口的襯墊的第二介電層。
[0054]在910中，形成至少部分地填充相應的開口中的一個的濾色器。濾色器的上表面從復合柵格的上表面垂直地偏移。例如，濾色器懸于復合柵格之上或濾色器的上表面相對于復合柵格的上表面凹進。
[0055]在912,在濾色器上面形成微透鏡。
[0056]參考圖10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B，提供了用于處于各個制造階段的BSI像素傳感器的半導體結構的一些實施例的截面圖以示出圖9中的方法。雖然結合該方法來描述圖10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B，但是應當理解，在圖 10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B中公開的結構不限制于該方法，相反，可以代表獨立于該方法的結構。類似地，雖然結合圖10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B來描述該方法，但是應當理解，該方法不限制于在圖10至圖13、圖14A和圖14B以及圖15A和圖15B中所公開的結構，但是相反，可以代表與在圖10至圖13、圖14A和圖14B 以及圖15A和圖15B中所公開的結構相獨立的結構。
[0057]圖10示出了對應于行為902的一些實施例的截面圖1000。如所示，提供了其中布置有光電二極管106的半導體襯底104。光電二極管106對應于像素傳感器并且通常以列和/或行布置在半導體襯底104內。在一些實施例中，半導體襯底104是集成電路的一部分。在這樣的實施例中，集成電路的BE0L金屬化堆疊件(未示出)沿著襯底104的第一正側1002位于半導體襯底104下面。此外，光電二極管106部分地限定電連接至BE0L金屬化堆疊件的集成電路的器件區。例如，半導體襯底104可以是塊狀半導體襯底。
[0058]圖11示出了對應于行為904的一些實施例的截面圖1100。如所示，沿著襯底104 的第二背側在半導體襯底104上方形成按照順序堆疊的ARC108、第一介電層110、金屬層 122’、低n層124’和硬掩模層126’。例如，第一介電層110可以是由諸如二氧化硅的氧化物形成的。例如，金屬層122’可以是由鎢、銅或鋁銅形成。例如，低n層124’可以是由折射率小于此后形成的濾色器的折射率的材料形成。在一些實施例中，低n層124’是由氧化物、氧化鉿或折射率小于硅的折射率的材料形成。例如，硬掩模層126’可以是由氮化硅或氧氮化硅形成。
[0059]圖12示出了對應于行為906的一些實施例的截面圖1200。如所示，穿過位于光電二極管106上面的硬掩模層126’、低n層124’和金屬層122’的區域實施至第一介電層 110的蝕刻。蝕刻生成布置在光電二極管106上面的開口 114周圍的復合柵格。復合柵格 112包括按照順序堆疊在開口 114周圍的金屬柵格122、低n柵格124和硬掩模柵格126。 通常，開口 114和光電二極管106共享大約相同的覆蓋區。此外，該開口 114通常與光電二極管106中心地對準，從而使得復合柵格112布置在光電二極管106周圍和光電二極管106 之間。然而，在其他實施例中，開口 114可以至少在一個方向上從光電二極管106橫向地偏移或偏離，從而使得復合柵格112至少部分地位于光電二極管106上面。
[0060]用于實施蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽對應于復合柵格112的硬掩模層126’的區域的光刻膠層。然后根據光刻膠層的圖案可以將蝕刻劑應用于硬掩模層126’，從而限定硬掩模柵格126。蝕刻劑可以相對于低n層124’對硬掩模層126’具有選擇性。在限定硬掩模柵格126的情況下，可以去除光刻膠層并且可以根據硬掩模柵格126的圖案將一種或多種額外的蝕刻劑1202應用于低n層124’和金屬層122’。
[0061]圖13示出了對應于行為908的一些實施例的截面圖1300。如所示，形成作為復合柵格112的上表面134的襯墊的第二介電層130。通常，第二介電層130是使用共形沉積技術形成的，諸如，例如，化學汽相沉積(CVD)或物理汽相沉積(PVD)。例如，第二介電層130 可以是由諸如二氧化硅的氧化物形成。
[0062]圖14A和圖14B示出了對應于行為910和912的一些實施例的截面圖1400A、 1400B〇
[0063]如圖14A所示，在相應的像素傳感器的開口 114中形成對應于像素傳感器的濾色器116、118、120。此外，濾色器116、118、120形成為具有分配的顏色。通常，濾色器116、 118、120可選地形成為具有紅色、綠色和藍色的分配的顏色。因此，濾色器116、118、120通常包括紅色濾色器116、綠色濾色器118和藍色濾色器120。濾色器116、118、120也形成為具有高于復合柵格112的上表面134并且懸于復合柵格112的上表面134之上的上表面 132。如上所述，這減少了通過低n柵格124的光收集，從而減少了相鄰像素傳感器之間的串擾。
[0064]在一些實施例中，如所示，濾色器116、118、120填充相應的像素傳感器114的開口并且關于垂直軸是對稱的，垂直軸與相應的像素傳感器的光電二極管的中心對準。在這樣的實施例中，濾色器116、118、120通常懸于相應的像素傳感器的開口 114周圍的復合柵格上表面134之上，并且懸垂的相鄰側壁通常鄰接。在其他實施例中，濾色器116、118、120在至少一個方向上從相應的像素傳感器的光電二極管106橫向偏移或偏離。在這樣的實施例中，濾色器116、118、120通常關于與相應的像素傳感器的光電二極管的中心對準的垂直軸是非對稱的。此外，濾色器116、118、120懸于至少部分地位于相應的像素傳感器的開口 114 周圍的復合柵格上表面134之上。取決于偏移或偏離的程度，濾色器116、118、120可以部分地填充相應的像素傳感器的開口，并且可以部分地填充與相應的像素傳感器相鄰的像素傳感器的開口。
[0065]用于形成濾色器116、118、120的工藝可以包括對于顏色分配的每種不同顏色，形成濾色器層以及圖案化濾色器層。形成濾色器層以填充開口 114的暴露區域并且以覆蓋復合柵格上表面134的暴露區域。濾色器層是由允許相應顏色的光傳輸穿過同時阻擋其他顏色的光的材料形成。此外，在一些實施例中，在形成濾色器層之后平坦化濾色器層。可以通過在濾色器層上方形成具有圖案的光刻膠層、根據光刻膠層的圖案將蝕刻劑應用于濾色器層和去除圖案光刻膠層來實施圖案化。
[0066]如圖14B所示，在相應的像素傳感器的濾色器116、118、120上方形成對應于像素傳感器的微透鏡128。在一些實施例中，微透鏡128可以在至少一個方向上從光電二極管 106橫向地偏移或偏離。
[0067]圖15A和圖15B示出了對應于行為910和912的其他實施例的截面圖1500A、 1500B〇
[0068]如圖15A所示，在相應的像素傳感器的開口 114中形成對應于像素傳感器的濾色器204。此外，濾色器204形成為具有相對于復合柵格112的上表面134凹進的上表面206。 這有利地增加了通過低n柵格124的光收集。甚至更多，濾色器204形成為具有分配的顏色。通常，濾色器可選地形成為具有紅色、綠色和藍色的分配的顏色。
[0069]用于形成濾色器204的工藝可以包括:針對顏色分配的每種不同顏色，形成濾色器層和圖案化濾色器層。可以形成濾色器層以填充暴露的開口和以覆蓋復合柵格上表面的暴露區域。然后在圖案化之前，可以平坦化濾色器層和/或回蝕刻濾色器層至大約與復合柵格上表面134平齊處。可以通過在濾色器層上方形成具有圖案的光刻膠層、根據光刻膠層的圖案將蝕刻劑應用于濾色器層和去除圖案光刻膠層來實施圖案化。通過應用蝕刻劑， 濾色器層的上表面相對于復合柵格上表面134凹進。
[0070]如圖15B所示，在相應的像素傳感器的濾色器204上方形成對應于像素傳感器的微透鏡208。此外，微透鏡208形成在開口 114的剩余區域中并且懸于復合柵格112的上表面134之上。在一些實施例中，如所示，微透鏡208填充開口 114的剩余區域并且關于與相應的像素傳感器的光電二極管中心對準的垂直軸對稱。在這樣的實施例中，微透鏡208通常懸于相應的像素傳感器的開口 114周圍的復合柵格上表面134之上，并且懸垂的相鄰側壁通常鄰接。在其他實施例中，微透鏡208在至少一個方向上從相應的像素傳感器的光電二極管106橫向偏移或偏離。在這樣的實施例中，微透鏡208通常關于與相應的像素傳感器的光電二極管的中心對準的垂直軸是非對稱的。此外，微透鏡208懸于至少部分地位于相應的像素傳感器的開口 114周圍的復合柵格上表面134之上。取決于偏移或偏離的程度， 微透鏡208可以部分地填充相應的像素傳感器的開口，并且可以部分地填充與相應的像素傳感器相鄰的像素傳感器的開口。可以根據傳統的方法形成微透鏡208。
[0071]參考圖16,提供了圖8的方法的其他更詳細的實施例的流程圖1600。從后文中可以看出，更詳細的實施例涉及偏移的BSI像素傳感器。
[0072]在1602中，提供具有半導體襯底和BE0L金屬化堆疊件的集成電路。BE0L金屬化堆疊件沿著半導體襯底的第一正側位于半導體襯底下方，并且光電二極管布置在半導體襯底內的柵格中。
[0073]在1604中，在集成電路上方形成按照順序堆疊的抗反射涂層、第一介電層、金屬層。沿著半導體襯底的第二背側形成堆疊件，半導體襯底的第二背側與襯底的第一側相對。
[0074]在1606中，穿過位于光電二極管上面的金屬層的區域實施至第一介電層的蝕刻。 第一蝕刻形成至少部分地位于光電二極管上面的開口周圍和開口之間的金屬柵格。
[0075]在1608中，在金屬柵格上方形成按照順序堆疊的低n層和硬掩模層，并且低n層和硬掩模層填充第一開口。低n柵格的折射率小于此后形成的濾色器的折射率。
[0076]在1610中，穿過位于光電二極管上面的硬掩模層和低n層的區域實施至金屬柵格的第二蝕刻。第二蝕刻形成第二開口周圍和第二開口之間的低n柵格和硬掩模柵格，第二開口至少部分地位于光電二極管和第一開口上面。
[0077]在1612中，形成覆蓋硬掩模柵格并且作為第一和第二開口的襯墊的第二介電層。
[0078]在1614中，形成至少部分地填充第一和第二開口的濾色器。濾色器的上表面從復合柵格的上表面垂直地偏移。例如，濾色器懸于復合柵格之上或濾色器的上表面相對于復合柵格的上表面凹進。
[0079]在1616中，在濾色器上面形成微透鏡。
[0080]參考圖17至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B，提供了用于處于各個制造階段的BSI像素傳感器的半導體結構的一些實施例的截面圖以示出圖16中的方法。雖然結合該方法來描述17至圖22、圖23A和圖23B已經圖24A和圖24B，但是應當理解，在17 至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B中公開的結構不限制于該方法，相反，可以代表獨立于該方法的結構。類似地，雖然結合17至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B 來描述該方法，但是應當理解，該方法不限制于在17至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B中所公開的結構，但是相反，可以代表與在17至圖22、圖23A和圖23B以及圖24A和圖24B中所公開的結構相獨立的結構。
[0081]圖17示出了對應于行為1602的一些實施例的截面圖1700。如所示，提供了其中布置有光電二極管106的半導體襯底104。光電二極管106對應于像素傳感器。在一些實施例中，半導體襯底104是集成電路的一部分。在這樣的實施例中，集成電路的BE0L金屬化堆疊件(未示出)沿著襯底104的第一正側位于半導體襯底104下面。例如，半導體襯底104可以是塊狀半導體襯底。
[0082]圖18示出了對應于行為1604的一些實施例的截面圖1800。如所示，沿著襯底104 的第二背側在半導體襯底104上方形成按照順序堆疊的ARC108、第一介電層110、金屬層 122’。例如，第一介電層110可以是由氧化物形成。例如，金屬層122’可以由鎢、銅或鋁銅形成。
[0083]圖19示出了對應于行為1606的一些實施例的截面圖1900。如所示，穿過位于光電二極管106上面的金屬層122’的區域實施至第一介電層110的第一蝕刻。第一蝕刻生成布置在光電二極管106上面的第一開口 408周圍的金屬柵格122。通常，第一開口 408和光電二極管106共享大約相同的覆蓋區。此外，該第一開口 408通常與光電二極管106中心地對準，從而使得金屬柵格122布置在光電二極管106周圍和光電二極管106之間。然而，在其他實施例中，第一開口 408至少在一個方向上可以從光電二極管106橫向地偏移或偏離，從而使得金屬柵格122至少部分地位于光電二極管106上面。
[0084]用于實施第一蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽對應于金屬柵格122的金屬層122’ 的區域的光刻膠層1902。然后根據光刻膠層1902的圖案可以將蝕刻劑應1904應用于金屬層122’，從而限定金屬柵格122。蝕刻劑1904可以相對于第一介電層110對金屬層122’ 具有選擇性。在限定金屬柵格122的情況下，可以去除光刻膠層1902。
[0085]圖20示出了對應于行為1608的一些實施例的截面圖2000。如圖所示，在第一介電層110和金屬柵格122上方形成按照順序堆疊的低n層406’和硬掩模層126’。此外，低 n層406’形成為填充第一開口 408。在一些實施例中，用于形成低n層406’的工藝包括沉積中間層和使用化學機械拋光(CMP)平坦化中間層。低n層406’由折射率小于此后形成的濾色器的折射率的材料形成。在一些實施例中，低n層406’是由氧化物、氧化鉿或折射率小于硅的折射率的材料形成。例如，硬掩模層126’可以是由氮化硅或氧氮化硅形成。
[0086]圖21示出了對應于行為1610的一些實施例的截面圖2100。如所示，穿過位于光電二極管106上面的硬掩模層126’和低n層406’的區域實施至第一介電層110的第二蝕亥IJ。第二蝕刻生成按照順序堆疊的低n柵格406和硬掩模柵格126,并且低n柵格406和硬掩模柵格126布置在光電二極管106上面的第二開口 410周圍。第二開口 410在至少一個方向上從光電二極管106橫向地偏移或偏離，從而使得低n柵格406的側壁鄰接金屬柵格122的側壁。通常，第二開口 410和光電二極管106大約共享相同的覆蓋區。硬掩模柵格126、低n柵格406和金屬柵格122共同地限定復合柵格404。
[0087]用于實施第二蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽對應于硬掩模柵格126的硬掩模層 126’的區域的光刻膠層。然后根據光刻膠層的圖案可以將蝕刻劑2102應用于硬掩模層 126’，從而限定硬掩模柵格126。蝕刻劑可以相對于低n層406’對硬掩模層126’具有選擇性。在限定硬掩模柵格126的情況下，可以去除光刻膠層并且可以根據硬掩模柵格126的圖案將額外的蝕刻劑2102應用于低n層406’。
[0088]圖22示出了對應于行為1612的一些實施例的截面圖2200。如圖所示，形成作為復合柵格404的上表面418的襯墊的第二介電層414。通常，使用共形沉積技術形成第二介電層414。例如，第二介電層414可以是由諸如二氧化硅的氧化物形成。
[0089]圖23A和圖23B示出了對應于行為1614和1616的一些實施例的截面圖2300A、 2300B〇
[0090]如圖23A所示，在相應的像素傳感器的第一和第二開口 408、410中形成對應于像素傳感器的濾色器412。此外，濾色器412形成為具有分配的顏色。通常，濾色器412可選地形成為具有紅色、綠色和藍色的分配的顏色。濾色器412也形成為具有高于復合柵格404 的上表面418并且懸于復合柵格404的上表面418之上的上表面416。如上所述，這減少了通過低n柵格406的光收集，從而減少了相鄰像素傳感器之間的串擾。
[0091]在一些實施例中，如圖所示，濾色器412填充相應的像素傳感器的第一和第二開口 408、410并且具有階形輪廓。在這樣的實施例中，濾色器412通常懸于相應的像素傳感器的第二開口 410周圍的復合柵格上表面418之上，此外，懸垂的相鄰側壁通常鄰接。在其他實施例中，濾色器412在至少一個方向上從相應的像素傳感器的光電二極管106橫向偏移或偏離。在這樣的實施例中，濾色器412懸于至少部分地位于相應的像素傳感器的第二開口 410周圍的復合柵格上表面418之上。此外，取決于偏移或偏離的程度，濾色器412可以部分地填充相應的像素傳感器的第一和第二開口，并且可以部分地填充與相應的像素傳感器相鄰的像素傳感器的第一和第二開口。
[0092]用于形成濾色器412的工藝可以包括，針對顏色分配的每種不同顏色，形成濾色器層和圖案化濾色器層。可以形成濾色器層以填充第一和第二開口 408、410的暴露區域并且以覆蓋復合柵格上表面418的暴露區域。在一些實施例中，在形成濾色器層之后，平坦化濾色器層。
[0093]如圖23B所示，在相應的像素傳感器的濾色器412上方形成對應于像素傳感器的微透鏡128。可以根據傳統的方法形成微透鏡128。此外，在一些實施例中，微透鏡128可以在至少一個方向上從光電二極管106橫向地偏移或偏離。
[0094]圖24六和圖248示出了對應于行為1614和1616的其他實施例的截面圖2400八、 2400B。
[0095]如圖24A所示，在相應的像素傳感器的第一和第二開口 404、408中形成對應于像素傳感器的濾色器504。此外，濾色器504形成為具有相對于復合柵格404的上表面418凹進的上表面506。甚至更多，濾色器504形成為具有分配的顏色。通常，濾色器可選地形成為具有紅色、綠色和藍色的分配的顏色。
[0096]用于形成濾色器54的工藝可以包括:針對顏色分配的每種不同顏色，形成濾色器層和圖案化濾色器層。可以形成濾色器層以填充第一和第二開口 408、410的暴露區域和以覆蓋復合柵格上表面418的暴露區域。然后在圖案化濾色器層之前，可以平坦化濾色器層和/或回蝕刻濾色器層至大約與復合柵格上表面418平齊處。
[0097]如圖24B所示，在相應的像素傳感器的濾色器504上方形成對應于像素傳感器的微透鏡508。此外，微透鏡508形成在第一和第二開口 408、410的剩余區域中并且懸于復合柵格404的上表面418之上。在一些實施例中，如所不，微透鏡508填充相應的像素傳感器的第一和第二開口 408、410的剩余區域。在這樣的實施例中，微透鏡508通常懸于相應的像素傳感器的第二開口 410周圍的復合柵格上表面418之上。此外，懸垂的相鄰側壁通常鄰接。在其他實施例中，微透鏡508在至少一個方向上從相應的像素傳感器的光電二極管106橫向偏移或偏離。在這樣的實施例中，微透鏡508懸于至少部分地位于相應的像素傳感器的第二開口 410周圍的復合柵格上表面418之上。取決于偏移或偏離的程度，微透鏡508可以部分地填充相應的像素傳感器的第二開口的剩余區域，并且可以部分地填充與相應的像素傳感器相鄰的像素傳感器的第二開口的剩余區域。可以根據傳統的方法形成微透鏡508。
[0098]因此，從上文中可以理解，本發明提供了一種用于BSI像素傳感器的半導體結構。 光電二極管布置在半導體襯底內。復合柵格包括:金屬柵格和低折射率(低n)柵格。金屬柵格包括位于半導體襯底上面并且對應于光電二極管中的一個的第一開口。低n柵格包括位于半導體襯底上面并且對應于光電二極管中的一個的第二開口。濾色器布置在相應的光電二極管的第一開口和第二開口中并且濾色器的折射率大于低n柵格的折射率。濾色器的上表面相對于復合柵格的上表面偏移。
[0099]在其他實施例中，本發明提供了一種用于制造用于BSI像素傳感器的半導體結構的方法。在半導體襯底內形成光電二極管。在半導體襯底上方形成按照順序堆疊的金屬層、 低n層和硬掩模層。穿過位于光電二極管上面的金屬層、低n層和硬掩模層的區域實施蝕刻以形成具有位于相應的光電二極管的一個上面的開口的復合柵格。復合柵格包括按照順序堆疊的金屬柵格、低n柵格和硬掩模柵格。在相應的光電二極管上方的開口中形成濾色器，濾色器形成為具有相對于復合柵格的上表面偏移的上表面，并且濾色器的折射率大于低n層的折射率。
[0100]在又其他的實施例中，本發明提供了一種用于制造用于BSI像素傳感器的半導體結構的方法。提供具有光電二極管的半導體襯底，光電二極管布置在半導體襯底內。在半導體襯底上方形成金屬層。穿過位于光電二極管上面的金屬層的區域實施第一蝕刻以形成具有位于相應的光電二極管的一個上面的第一開口的金屬柵格。在金屬柵格上方形成按照順序堆疊的低n層和硬掩模層，以及低n層和硬掩模層填充第一開口。穿過位于光電二極管上面的低n層和硬掩模層的區域實施第二蝕刻以分別形成低n柵格和硬掩模柵格，低n 柵格和硬掩模柵格共同地限定位于相應的光電二極管的一個上面第二開口。在相應的光電二極管上方的第一開口和第二開口中形成濾色器。濾色器形成為具有相對于硬掩模柵格的上表面偏移的上表面，并且濾色器的折射率大于低n層的折射率。
[0101]上面概述了若干實施例的特征，使得本領域技術人員可以更好地理解本發明的方面。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本發明作為基礎來設計或修改用于實現與本文所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優勢的其他工藝和結構。本領域技術人員也應該意識到，這種等同構造并不背離本發明的精神和范圍，并且在不背離本發明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。[〇1〇2]為了解決現有技術中的問題，根據本發明的一些實施例，提供了一種用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構，所述半導體結構包括:光電二極管，布置在半導體襯底內；復合柵格，包括:金屬柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的一個的第一開口；低折射率(低n)柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的一個的第二開口；以及濾色器，布置在相應的所述光電二極管的第一開口和第二開口中，并且所述濾色器的折射率大于所述低n柵格的折射率，其中，所述濾色器的上表面相對于所述復合柵格的上表面偏移。
[0103]在上述半導體結構中，其中，所述濾色器的上表面懸于所述復合柵格的上表面之上。
[0104]在上述半導體結構中，其中，所述濾色器的上表面相對于所述復合柵格的上表面凹進。
[0105]在上述半導體結構中，還包括:集成電路，包括所述半導體襯底和位于所述半導體襯底下面的后段制程(BE0L)金屬化堆疊件。
[0106]在上述半導體結構中，其中，所述金屬柵格和所述低n柵格共享布局，并且其中， 所述低n柵格位于所述金屬柵格上面。
[0107]在上述半導體結構中，其中，所述第一開口、所述第二開口和所述光電二極管共享覆蓋區，并且其中，所述第一開口和所述第二開口集中在相應的所述光電二極管的中心上。
[0108]在上述半導體結構中，其中，所述第一開口和所述第二開口從所述光電二極管橫向地偏移，從而使得所述金屬柵格和所述低n柵格部分地掩蔽所述光電二極管。
[0109]在上述半導體結構中，其中，所述金屬柵格和所述低n柵格共享布局，并且其中， 所述低n柵格從所述金屬柵格橫向偏移，從而使得所述金屬柵格的側壁和所述低n柵格的側壁鄰接。
[0110]在上述半導體結構中，其中，所述濾色器部分地填充相應的所述光電二極管的所述第一開口和所述第二開口，并且部分地填充與相應的所述光電二極管相鄰的光電二極管的所述第一開口和所述第二開口。
[0111]根據本發明的另一些實施例，提供了一種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:在半導體襯底內形成光電二極管；在所述半導體襯底上方形成按照順序堆疊的金屬層、低n層和硬掩模層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層、所述低n層和所述硬掩模層的區域實施蝕刻以形成具有位于相應的所述光電二極管的一個上面的開口的復合柵格，其中，所述復合柵格包括按照順序堆疊的金屬柵格、 低n柵格和硬掩模柵格；以及在相應的所述光電二極管上方的所述開口中形成濾色器，其中，所述濾色器形成為具有相對于所述復合柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的折射率大于所述低n層的折射率。
[0112]在上述方法中，還包括:形成具有相對于所述復合柵格的上表面升高的上表面的所述濾色器。
[0113]在上述方法中，還包括:形成具有相對于所述復合柵格的上表面升高的上表面的所述濾色器；還包括:形成部分地填充相應的所述光電二極管的所述開口并且部分地填充與相應的所述光電二極管相鄰的光電二極管的相鄰開口的所述濾色器。
[0114]在上述方法中，還包括:形成具有相對于所述復合柵格的上表面凹進的上表面的所述濾色器。
[0115]在上述方法中，還包括:提供集成電路，所述集成電路包括所述半導體襯底和位于所述半導體襯底下面的后段制程(BE0L)金屬化堆疊件。
[0116]在上述方法中，還包括:形成從所述光電二極管橫向地偏移的所述開口，從而使得所述復合柵格部分地掩蔽所述光電二極管。
[0117]根據本發明的又一些實施例，提供了一種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:提供具有光電二極管的半導體襯底，所述光電二極管布置在所述半導體襯底內；在所述半導體襯底上方形成金屬層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層的區域實施第一蝕刻以形成具有位于相應的所述光電二極管的一個上面的第一開口的金屬柵格；在所述金屬柵格上方形成按照順序堆疊的低n層和硬掩模層， 所述低n層和所述硬掩模層填充所述第一開口；穿過位于所述光電二極管上面的所述低n 層和所述硬掩模層的區域實施第二蝕刻以分別形成低n柵格和硬掩模柵格，所述低n柵格和所述硬掩模柵格共同地限定位于相應的所述光電二極管的一個上面第二開口；以及在相應的所述光電二極管上方的所述第一開口和所述第二開口中形成濾色器，其中，所述濾色器形成為具有相對于所述硬掩模柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的折射率大于所述低n層的折射率。
[0118]在上述方法中，還包括:形成具有相對于所述硬掩模柵格的上表面升高的上表面的所述濾色器。
[0119]在上述方法中，還包括:形成具有相對于所述硬掩模柵格的上表面凹進的上表面的所述濾色器。
[0120]在上述方法中，還包括:形成與所述第一開口具有相同的覆蓋區的所述第二開口， 并且所述第二開口從所述第一開口橫向地偏移，從而使得所述金屬柵格的側壁和所述低n 柵格的側壁鄰接。
[0121]在上述方法中，還包括:提供集成電路，所述集成電路包括所述半導體襯底和位于所述半導體襯底下面的后段制程(BE0L)金屬化堆疊件。
【主權項】
1.一種用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構，所述半導體結構包括:光電二極管，布置在半導體襯底內；復合柵格，包括:金屬柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的一個的第一 開口；低折射率(低n)柵格，包括位于所述半導體襯底上面并且對應于所述光電二極管中的 一個的第二開口；以及濾色器，布置在相應的所述光電二極管的第一開口和第二開口中，并且所述濾色器的 折射率大于所述低n柵格的折射率，其中，所述濾色器的上表面相對于所述復合柵格的上 表面偏移。2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述濾色器的上表面懸于所述復合柵格 的上表面之上。3.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述濾色器的上表面相對于所述復合柵 格的上表面凹進。4.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括:集成電路，包括所述半導體襯底和位于所述半導體襯底下面的后段制程(BEOL)金屬 化堆疊件。5.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述金屬柵格和所述低n柵格共享布局， 并且其中，所述低n柵格位于所述金屬柵格上面。6.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述第一開口、所述第二開口和所述光電 二極管共享覆蓋區，并且其中，所述第一開口和所述第二開口集中在相應的所述光電二極 管的中心上。7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述第一開口和所述第二開口從所述光 電二極管橫向地偏移，從而使得所述金屬柵格和所述低n柵格部分地掩蔽所述光電二極管。8.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述金屬柵格和所述低n柵格共享布局， 并且其中，所述低n柵格從所述金屬柵格橫向偏移，從而使得所述金屬柵格的側壁和所述 低n柵格的側壁鄰接。9.一種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:在半導體襯底內形成光電二極管；在所述半導體襯底上方形成按照順序堆疊的金屬層、低n層和硬掩模層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層、所述低n層和所述硬掩模層的區域實施 蝕刻以形成具有位于相應的所述光電二極管的一個上面的開口的復合柵格，其中，所述復 合柵格包括按照順序堆疊的金屬柵格、低n柵格和硬掩模柵格；以及在相應的所述光電二極管上方的所述開口中形成濾色器，其中，所述濾色器形成為具 有相對于所述復合柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的折射率大于所述低n層 的折射率。10.—種用于制造用于背照式(BSI)像素傳感器的半導體結構的方法，所述方法包括:提供具有光電二極管的半導體襯底，所述光電二極管布置在所述半導體襯底內；在所述半導體襯底上方形成金屬層；穿過位于所述光電二極管上面的所述金屬層的區域實施第一蝕刻以形成具有位于相 應的所述光電二極管的一個上面的第一開口的金屬柵格；在所述金屬柵格上方形成按照順序堆疊的低n層和硬掩模層，所述低n層和所述硬掩 模層填充所述第一開口；穿過位于所述光電二極管上面的所述低n層和所述硬掩模層的區域實施第二蝕刻以 分別形成低n柵格和硬掩模柵格，所述低n柵格和所述硬掩模柵格共同地限定位于相應的 所述光電二極管的一個上面第二開口；以及在相應的所述光電二極管上方的所述第一開口和所述第二開口中形成濾色器，其中， 所述濾色器形成為具有相對于所述硬掩模柵格的上表面偏移的上表面，并且所述濾色器的 折射率大于所述低n層的折射率。
【文檔編號】H01L27/146GK105990383SQ201510673820
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年10月16日
【發明人】周耕宇, 莊君豪, 曾建賢, 丁世汎, 江偉杰, 山下雄郎, 山下雄一郎
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司