图像传感器及其制造方法与流程

本发明的实施例一般地设计半导体技术领域，更具体地，图像传感器结构及其制造方法。

背景技术：

半导体集成电路器件应用于各种电子应用中，如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过以下步骤来制造半导体器件：在半导体衬底上方相继沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层；以及使用光刻来图案化该多个材料层，以在其上形成电路组件和元件。

在过去的几十年里，半导体集成电路工业经历了快速发展。半导体材料和设计的技术进步已经生产出更小且更复杂的电路。由于与处理和制造相关联的技术也已经经历了技术进步，所以这些材料和设计的进步已经成为可能。

图像感测领域中出现了许多半导体中的先进的技术。背照式(bsi)图像传感器是用于集成电路中的一种类型的图像传感器。然而，虽然现有的背照式图像传感器对于它们的预期目的通常已经足够，但是随着器件持续按比例缩小，它们不能在所有方面都完全符合要求。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供了一种图像传感器结构，包括：衬底，具有前侧和背侧；感光区域，形成在所述衬底中；前侧隔离结构，形成在所述衬底的前侧处；以及背侧隔离结构，形成在所述衬底的背侧处。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像传感器结构，包括：衬底，具有前侧和背侧；感光区域，形成在所述衬底中；前侧隔离结构，在所述衬底的前侧处形成在所述感光区域周围；以及背侧隔离结构，在所述衬底的背侧处形成在所述感光区域周围。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在衬底中形成感光区域；形成部分地围绕所述感光区域的第一沟槽和围绕所述感光区域的第二沟槽；以及在所述第一沟槽中形成前侧隔离结构并且在所述第二沟槽中形成背侧隔离结构，其中，所述前侧隔离结构形成在所述衬底的前侧处，并且所述背侧隔离结构形成在所述衬底的背侧处。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意地增加或减少。

图1a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图1b是根据一些实施例的从图像传感器结构的背侧示出的像素布局。

图1c是根据一些实施例的沿着图1a中示出的线a-a'所示出的图像传感器结构的截面示图。

图2a至图2e是根据一些实施例的形成图像传感器结构的各个阶段的截面示图。

图3a至图3d是根据一些实施例的形成图像传感器结构的各个阶段的截面示图。

图4a至图4b是根据一些实施例的形成图像传感器结构的各个阶段的截面示图。

图5是根据一些实施例的图像传感器结构100e的截面示图。

图6a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图6b是根据一些实施例的沿着图6a中示出的线b-b'所示出的图像传感器结构的截面示图。

图7a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图7b是根据一些实施例的沿着线c-c'的图像传感器结构的截面示图。

图8a和图8b是根据一些实施例的图像传感器结构的截面示图。

图9a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图9b是根据一些实施例的沿着线d-d'的图像传感器结构的截面示图。

图10是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图11a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图11b是根据一些实施例的图像传感器结构的不同区域中的可能的电势的示图。

图12a是根据一些实施例的从图像传感器结构的前侧示出的像素布局。

图12b是根据一些实施例的沿着图12a中示出的线e-e'的图像传感器结构的截面示图。

图12c是根据一些实施例的图像传感器结构的不同区域中的可能的电势的示图。

具体实施方式

以下公开内容提供了多种不同实施例或实例，以实现本发明的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。而且，本发明在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，本文可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。空间相对术语旨在包括除了附图中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。

提供了图像传感器结构及其形成方法的实施例。图像传感器结构可以是背照式(bsi)图像传感器并且包括形成在其感光区域周围的前侧隔离结构和背侧隔离结构。前侧隔离结构和背侧隔离结构可以防止杂散光(parasiticlight)进入相邻的存储节点，从而可以提高图像传感器结构的性能。

图1a是根据一些实施例的从图像传感器结构100a的前侧示出的像素布局。图1b是根据一些实施例的从图像传感器结构100a的背侧示出的像素布局。图1c是根据一些实施例的沿着图1a中示出的线a-a'所示出的图像传感器结构100a的截面示图。

如图1a至图1c所示，根据一些实施例，图像传感器结构100a包括衬底102，并且衬底102具有前侧104和背侧106。在一些实施例中，衬底102是包括硅的半导体衬底。衬底102可以是诸如硅晶圆的半导体晶圆。可选地或者另外地，衬底102可以包括元素半导体材料、化合物半导体材料和/或合金半导体材料。元素半导体材料的实例可以是(但不限于)晶体硅、多晶硅、非晶硅、锗、和/或金刚石。化合物半导体材料的实例可以是(但不限于)碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、和/或锑化铟。合金半导体材料的实例可以是(但不限于)sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp、和/或gainasp。

根据一些实施例，在衬底102中形成感光区域108。在一些实施例中，如图1c所示，感光区域108形成为穿过衬底102。感光区域108可以配置为感测(检测)入射光。例如，感光区域108可以对应于特定的波长范围，诸如红光、绿光或蓝光。在一些实施例中，感光区域108包括光电二极管结构。

可以通过在衬底102上执行离子注入工艺来形成感光区域108。离子注入工艺可以包括多个注入工艺，并且可以使用各种掺杂剂、注入剂量以及注入能量。在实施例中，感光区域108包括具有与衬底102中的掺杂极性相反的掺杂极性的掺杂剂。

根据一些实施例，图像传感器结构100a还包括形成在感光区域108周围的前侧隔离结构110和背侧隔离结构112。更具体地，如图1c所示，前侧隔离结构110形成在衬底102的前侧处。前侧隔离结构110可以防止相邻像素之间的光串扰。在一些实施例中，如图1a所示，前侧隔离结构110部分地围绕感光区域108的上部。在一些实施例中，前侧隔离结构110具有位于感光区域108的上部的一侧处的开口区域114，从而使得感光区域108的一部分未被前侧隔离结构110围绕。

前侧隔离结构110可以由能够阻挡光通过的材料制成。在一些实施例中，前侧隔离结构110由氮化物或氧化物制成，诸如氧化硅或氮化硅。在一些实施例中，前侧隔离结构110是气隙。在一些实施例中，前侧隔离结构110的宽度w1在约50nm至约0.3μm的范围内。在一些情况下，前侧隔离结构110的宽度w1可以控制为不太大，因此感光区域108可以具有更大的尺寸。另一方面，在一些情况下，前侧隔离结构10的宽度w1可以控制为不太薄，否则前侧隔离结构110的形成会面临挑战。

在一些实施例中，前侧隔离结构110的高度h1在约0.25μm至约1.5μm的范围内。在一些情况下，前侧隔离结构110的高度h1可以不太大，否则前侧隔离结构110的开口区域114也会非常大，并且会损坏图像传感器结构100a的性能。

如图1c所示，背侧隔离结构112形成在衬底102的背侧处。另外，根据一些实施例，与前侧隔离结构110不同，背侧隔离结构112完全围绕感光区域108的底部。在一些实施例中，背侧隔离结构112与前侧隔离结构110直接接触。

背侧隔离结构112可以由能够阻挡光通过的材料制成。在一些实施例中，背侧隔离结构112由氮化物或氧化物制成，诸如氧化硅或氮化硅。在一些实施例中，背侧隔离结构112由诸如钨的金属制成。在一些实施例中，前侧隔离结构110和背侧隔离结构112由不同的材料制成。在一些实施例中，前侧隔离结构110由介电材料制成，并且背侧隔离结构112由金属制成。由金属制成的隔离结构可以具有良好的光隔离能力，但是在高温下会熔化。因此，前侧隔离结构110可以由介电材料制成，其可以承受随后的制造工艺中实施的相对较高的温度，而背侧隔离结构112由金属制成。

在一些实施例中，背侧隔离结构112被制成为具有在约50nm至约0.3μm的范围内的宽度w2。类似地，可以控制背侧隔离结构112的宽度w2，从而使得感光区域108将具有更大的尺寸，但是背侧隔离结构112的形成不会有太大的挑战。在一些实施例中，背侧隔离结构112的高度在约0.25μm至约3μm的范围内。在一些情况下，背侧隔离结构112的高度h2可以不太大，否则背侧隔离结构112会接触存储节点118。在一些实施例中，感光区域108具有在约0.5μm至约5μm的范围内的宽度w3。

如图1a和图1c所示，根据一些实施例，栅极结构116形成在衬底102的前侧104上方，并且存储节点118形成为邻近栅极结构116。栅极结构116可以与感光区域108部分地重叠。在一些实施例中，栅极结构116包括多晶硅。在一些实施例中，栅极结构116是多栅极结构，诸如finfet栅极结构。

存储节点118形成在衬底102的前侧104处并且位于感光区域108的未被前侧隔离结构110完全围绕的侧部处。如图1a所示，存储节点118形成为邻近前侧隔离结构110的开口区域114，从而使得感光区域108未通过前侧隔离结构110与存储节点118隔离。

形成存储节点118，从而使得感光区域108中感应的电子可以转移至存储节点118中并且进一步转移至读取晶体管中。通过使用存储节点118，可以同时执行(如，开始和停止)各个像素的图像采集。因此，可以提高图像传感器结构110a的性能。例如，可以实现全局快门功能。在一些实施例中，通过注入工艺形成存储节点118。

如图1b和图1c所示，根据一些实施例，图像传感器结构100a还包括形成在衬底102的背侧106上方的光屏蔽层120。光屏蔽层120配置为阻挡光从衬底102的背侧106直接进入存储节点118。另一方面，感光区域108未被光屏蔽层120覆盖，从而使得光可以从衬底102的背侧106入射并且进入感光区域108。在一些实施例中，光屏蔽层120由诸如铝或钨的金属制成。

另外，如图3b所示，根据一些实施例，图像传感器结构100a还包括形成在衬底的前侧104上方的层间介电层130、互连结构层132以及支撑衬底134。如图1c所示，栅极结构116被层间介电层130覆盖。层间介电层130可以包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅的介电材料和/或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(cvd)、物理汽相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)、旋涂、或其他适用的工艺来形成层间介电层130。

互连结构层132形成在层间介电层130上方并且可以包括形成在介电层中的多个导电部件。在一些实施例中，介电层是金属间介电(imd)层。在一些实施例中，介电层包括多层，由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃(psg)、硼磷硅酸盐玻璃(bpsg)、的介电材料和/或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(cvd)、物理汽相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)、旋涂、或其他适用的工艺来形成介电层。

导电部件可以包括：垂直互连件，诸如通孔或接触件；和/或水平互连件，诸如导线。在一些实施例中，导电部件由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅或金属硅化物。

另外，如图1c所示，根据一些实施例，图像传感器结构100a还包括形成在衬底102的背侧106上方的抗反射层136、滤色器层138以及微透镜层140。在一些实施例中，抗反射层136由氮碳化硅、氧化硅等制成。在形成抗反射涂层136之后，可以在抗反射层136上方形成诸如氮化硅层或氮氧化硅层的钝化层。

滤色器层138可以包括一个以上滤色器。滤色器可以与形成在衬底102中的感光区域108对准。滤色器可以由染料基(或颜料基)聚合物制成以用于滤除特定频带的光。另外，设置在滤色器层138上的微透镜层140可以包括一个以上微透镜。微透镜层140中的微透镜可以与滤色器层138中的滤色器对准。

如图1c所示，根据一些实施例，入射光142可以从衬底背侧106进入衬底102。更具体地，入射光142可以穿过微透镜层140、滤色器层138和抗反射层136并且从衬底102的背侧106进入感光区域108。之后，感光区域108中感应的电子可以通过前侧隔离结构110的开口区域114转移至存储节点118。另外，由于入射光被光屏蔽层120、背侧隔离结构112和前侧隔离结构110阻挡，所以入射光142将不直接到达存储节点118。因此，可以减少杂散光干扰存储节点118的风险。因此，可以提高图像传感器结构100a的性能。

应该注意，为了更好地理解本发明的构思，简化了图像传感器结构100a。例如，图像传感器可以包括附加的元件，诸如复位晶体管、浮置扩散器、源极跟随晶体管、行选择晶体管、电容器等，但是未在图1a至图1c中示出。另外，形成在图像传感器结构100a中的感光区域的数量可以变化，并且不旨在限制本发明的范围。

可以使用各种方法来形成以上描述的前侧隔离结构和背侧隔离结构，并且不旨在限制本发明的范围。图2a至图2e是根据一些实施例的形成图像传感器结构100b的各个阶段的截面示图。图像传感器结构100b可以与先前描述的图像传感器结构100a类似或相同。因此，用于形成图像传感器结构100b的一些材料和工艺与用于形成图像传感器结构100a的材料和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

如图2a所示，根据一些实施例，从衬底102的前侧104形成感光区域108、前侧隔离结构110b和存储节点118。在衬底102的前侧104上方形成栅极结构116。如先前描述的，前侧隔离结构110b形成在感光区域108的上部的周围，但是该前侧隔离结构在感光区域108的一侧处具有开口区域114。因此，感光区域108未被前侧隔离结构110b完全包裹，并且电子可以通过开口区域114从感光区域108转移至存储节点118。

在一些实施例中，可以通过从衬底102的前侧蚀刻衬底102以形成沟槽，并且利用隔离材料填充沟槽来形成前侧隔离结构110b。

接下来，如图2b所示，根据一些实施例，在衬底102的前侧104上方形成层间介电层130、互连结构层132和支撑衬底134，并且可以在衬底102的背侧106上执行抛光工艺。可以在衬底的背侧106上执行抛光工艺直到从衬底的背侧106暴露感光区域108。应该注意，可以在层间介电层130、互连结构层132和支撑衬底134中形成附加的元件，但是未在图2b中示出这些元件。

如图2c所示，根据一些实施例，之后，可以从衬底102的背侧106形成沟槽135b。沟槽135b形成在感光区域108的底部周围。在形成沟槽135b之后，背侧隔离结构112b形成在沟槽135b中，从而使得感光区域108的底部被背侧隔离结构112b围绕。

在形成背侧隔离结构112b之后，在衬底102的背侧106上方形成光屏蔽层120、抗反射层136、滤色器层138和微透镜层140以形成图像传感器结构100b。

图3a至图3d是根据一些实施例的形成半导体结构100c的各个阶段的截面示图。图像传感器结构100c可以与先前描述的图像传感器结构100a类似或相同。因此，用于形成图像传感器结构100c的一些材料和工艺与用于形成图像传感器结构100a的材料和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

如图3a所示，根据一些实施例，在衬底102中形成感光区域108，在感光区域108的一侧处形成存储节点118。另外，根据一些实施例，在衬底的前侧104上方形成栅极结构119、层间介电层130、互连结构层132以及支撑衬底134。如图3b所示，根据一些实施例，接下来，可以从衬底102的背侧106形成第一沟槽135c。另外，第一沟槽135c形成在感光区域108周围，并且在感光区域108的一侧处具有开口区域114c。

如图3c所示，根据一些实施例，在形成第一沟槽135c之后，从衬底102的背侧106形成第二沟槽135c'。更具体地，从开口区域114c的背侧106蚀刻衬底102的一部分以形成第二沟槽135c'。然而，第二沟槽135c'未穿通衬底102。

接下来，如图3c所示，根据一些实施例，利用隔离材料填充第一沟槽135c和第二沟槽135c'以形成前侧隔离结构110c和背侧隔离结构112c。在一些实施例中，前侧隔离结构110c和背侧隔离结构112c由相同的材料制成，并且它们之间没有真实的界面。在形成前侧隔离结构110c和背侧隔离结构112c之后，在衬底102的背侧106上方形成光屏蔽层120、抗反射层136、滤色器层138和微透镜层140以形成图像传感器结构100c。

图4a至图4b是根据一些实施例的形成半导体结构100d的各个阶段的截面示图。图像传感器结构100d可以与先前描述的图像传感器结构100a类似或相同。因此，用于形成图像传感器结构100d的一些材料和工艺与用于形成图像传感器结构100a的材料和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

如图4a所示，根据一些实施例，接收第一衬底102d和第二衬底102d'。根据一些实施例，第一衬底102d包括形成在第一衬底102d中的第一感光区域108d、形成在感光区域108d周围的前侧隔离结构110d以及形成在第一衬底102d中的存储节点118。如图4a所示，前侧隔离结构110d具有开口区域114d，并且存储节点118形成为靠近开口区域114d。另外，在第一衬底102d上方形成栅极结构116、层间介电层130、互连结构层132以及支撑衬底134。

另外，第二衬底102d'包括第二感光区域108d'和形成在第二感光区域108d'周围的背侧隔离结构112d。此外，在第二衬底102d'的背侧上方形成光屏蔽层120、抗反射层136、滤色器层138和微透镜层140。

接下来，如图4b所示，根据一些实施例，第一衬底102d和第二衬底102d'接合在一起以形成图像传感器结构100d。在一些实施例中，第一感光区域108d与第二感光区域108d'对准，并且前侧隔离结构110d与背侧隔离结构112d对准。

图5是根据一些实施例的图像传感器结构100e的截面图。除了图像传感器结构100e的前侧隔离结构和背侧隔离结构未彼此连接之外，图像传感器结构100e与先前描述的诸如图像传感器结构100a的图像传感器结构类似或相同。用于形成图像传感器结构100e的材料和工艺与先前所述的那些类似或相同，并且本文不再重复。

更具体地，图像传感器结构100e还包括具有前侧104和背侧106的衬底102以及形成在衬底102中的感光区域108。另外，前侧隔离结构110e形成在前侧104处并且部分地围绕图像传感器区域108的上部。背侧隔离结构112e形成在衬底102的背侧106处并且完全围绕感光区域108的底部。栅极结构116形成在衬底的前侧104上，并且存储节点118形成为邻近栅极结构116。在衬底102的前侧104上方形成层间介电层130、互连结构层132和支撑衬底134，并且在衬底102的背侧106上方形成抗反射层136、滤色器层138和微透镜层140。如图5所示，前侧隔离结构110e未与背侧隔离结构112e连接。

图6a是根据一些实施例的从图像传感器结构100f的前侧示出的像素布局。图6b是根据一些实施例的沿着图6a中示出的线b-b'所示出的图像传感器结构100f的截面示图。用于形成图像传感器结构100f的一些材料和工艺与先前所述的用于形成图像传感器结构的材料和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

如图6a和图6b所示，根据一些实施例，与图像传感器结构100a类似地，图像传感器结构100c包括衬底102、前侧隔离结构110、背侧隔离结构112、栅极结构116、存储节点118、层间介电层130、互连结构层132、支撑衬底134、光屏蔽层120、抗反射层136、滤色器层138以及微透镜层140。另外，如图6b所示，根据一些实施例，图像传感器结构100f包括感光区域108f，该感光区域具有更小的上部和更大的底部。

另外，如图6a所示，根据一些实施例，栅极结构122形成在衬底102的前侧104上方，并且漏极结构124形成为邻近栅极结构122。栅极结构122和漏极结构124可以视为形成在衬底102的前侧104上方的横向溢出晶体管。横向溢出晶体管可以配置为将剩余的光从感光区域108f转移出。在一些实施例中，栅极结构122与感光区域108f部分地重叠，但是漏极结构124未与感光区域108f直接接触。如以上描述的，感光区域108f可以具有更小的上部，从而使得感光区域108f将不接触漏极结构124。在一些实施例中，栅极结构122是多晶硅栅极结构或金属栅极结构。在一些实施例中，通过注入工艺形成漏极结构124。

在一些实施例中，如图6a所示，根据一些实施例，栅极结构126形成在存储节点118的侧部处，并且浮置节点128形成为邻近栅极结构126。浮置节点128可以配置为与读取放大器连接。在一些实施例中，栅极结构126是多晶硅栅极结构或金属栅极结构。在一些实施例中，通过注入工艺来形成浮置节点128。

图7a是根据一些实施例的从图像传感器结构100g的前侧示出的像素布局。图7b是根据一些实施例的沿着线c-c'的图像传感器结构100g的截面示图。除了覆盖层701g形成在图像传感器结构100g中之外，图像传感器结构100g可以与先前所述的图像传感器结构100a类似。本文不再重复先前描述的元件、材料和工艺。

更具体地，如图7a和图7b所示，根据一些实施例，图像传感器结构100g包括衬底102、前侧隔离结构110、背侧隔离结构112、感光区域108、栅极结构116、存储节点118、层间介电层130、互连结构层132、支撑衬底134、光屏蔽层120、抗反射层136、滤色器层138以及微透镜层140。

另外，图像传感器结构100g包括形成在层间介电层130中的覆盖层701g。如图7a所示，覆盖层701g形成在衬底102的前侧104上方，从而使得感光区域108被覆盖层701g覆盖。覆盖层701g的形成配置为防止入射光由于光衍射或反射而通过形成在感光区域108上方的层(如，层间介电层130)进入存储节点118。在一些实施例中，如图7b所示，覆盖层701g是形成在感光区域108上方的平坦的层并且未与栅极结构116直接接触。在一些实施例中，覆盖层701g由诸如钨、铝或铜的金属制成。

图8a和图8b是根据一些实施例的图像传感器结构100h和100i的截面示图。如图8a所示，根据一些实施例，除了覆盖层701h形成在图像传感器结构100h中的位置与覆盖层701g的形成位置不同之外，图像传感器结构100h与图像传感器结构100g类似。在一些实施例中，覆盖层701h的一部分直接形成在感光区域108上并且因此与感光区域108的顶面直接接触。在一些实施例中，覆盖层701h具有沿着栅极结构116的侧壁和顶面形成的阶梯状的形状，但是覆盖层701h未与栅极结构116直接接触。由于覆盖层701h直接形成在感光区域108上，所以可以减少杂散光。

如图8b所示，根据一些实施例，除了图像传感器结构100i中的覆盖层701i形成在互连结构层132中而不是形成在层间介电层130中之外，图像传感器结构100i与图像传感器结构100g类似。如图8b所示，覆盖层701i形成在互连结构层132中。在一些实施例中，覆盖层701i还用作互连结构层132中的金属线。即，根据一些实施例，互连结构层132中所形成的其他的导电部件电连接至覆盖层701i。

图9a是根据一些实施例的从图像传感器结构100j的前侧示出的像素布局。图9b是根据一些实施例的沿着线d-d'的图像传感器结构100j的截面示图。除了阻挡结构803形成在图像传感器结构100j中之外，图像传感器结构100j可以与先前所述的图像传感器结构100g类似或相同。本文不再重复先前描述的元件、材料和工艺。

如图9b所示，根据一些实施例，图像传感器结构100j包括阻挡结构803，该阻挡结构配置为防止入射光进入附近形成的存储节点(如，形成在相邻像素中的存储节点118')。在一些实施例中，阻挡结构803与覆盖层701g和前侧隔离结构110直接接触。在一些实施例中，阻挡结构803的一部分延伸至前侧隔离结构110中。在一些实施例中，阻挡结构803和覆盖层701由相同的材料制成。在一些实施例中，阻挡结构803、覆盖层701和前侧隔离结构110由相同的材料制成。在一些实施例中，阻挡结构803由诸如钨、铝或铜的金属制成。

图10是根据一些实施例的从图像传感器结构100k的前侧示出的像素布局。图像传感器结构100k的一些部分可以与先前描述的图像传感器结构100f的那些部分类似或相同，并且本文不再重复。另外，先前描述的图1a至图9b中示出的部件也可以形成在图像传感器结构100k中，但是未在图10中示出这些部件。

图像传感器结构100k包括形成在衬底102的前侧上方的存储节点118k。另外，存储节点118k位于其中存储节点118k通过前侧隔离结构110与感光区域108分离的位置处。即，存储节点118k形成在与开口区域114错开的部分处，而不是设置为靠近前侧隔离结构110的开口区域114(如先前描述的存储节点118)。在一些实施例中，存储节点118k放置在与感光区域108成对角的位置处。

如图10所示，从顶视图中看，感光区域108、前侧隔离结构110的开口区域114和存储节点118k未在直线上对准。因此，尽管前侧隔离结构110也具有开口区域114，但是可以减少杂散光穿过开口区域114进入存储节点118k的风险。然而，由于存储节点118k未设置为靠近开口区域114，所以栅极结构1005形成在衬底102的前侧上方以连接感光区域108和存储节点118k。栅极结构1005可以被视为转移栅极结构。感光区域108中感应的电子可以通过栅极结构1005转移至存储节点118k。

在一些实施例中，存储节点118k被附加的隔离结构110k围绕。另外，隔离结构110k也具有开口区域114k，使得存储节点118k的一部分未被隔离结构114k围绕。如图10所示，栅极结构1005的一端与前侧隔离结构110的开口区域114重叠，并且栅极结构1005的另一端与隔离结构110k的开口区域114k重叠。用于形成隔离结构110k的材料和工艺可以与用于形成先前描述的前侧隔离结构110的材料和工艺类似或相同。另外，应该注意，尽管存储节点118k形成在与先前描述的存储节点118的位置不同的位置中，但是用于形成存储节点118k的材料和工艺可以与用于形成先前描述的存储节点118的材料和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

图11a是根据一些实施例的从图像传感器结构100l的前侧示出的像素布局。图像传感器结l00l的一些部分可以与先前描述的图像传感器结构100k的那些部分类似或相同，并且本文不再重复。另外，先前描述的部件也可以形成在图像传感器结构100l中，但是未在图11a中示出这些部件。

如图11a所示，根据一些实施例，与图像传感器结构100k类似，图像传感器结构100l也包括形成在衬底102的前侧处的存储节点118l。另外，存储节点118l位于其中存储节点118l通过前侧隔离结构110与感光区域08分离的位置处。存储节点118l的位置和该存储节点的形成可以与以上描述的存储节点118k的位置和形成类似或相同。

如先前描述的，由于感光区域108、前侧隔离结构110的开口区域114和存储节点118l未在布局中的直线上对准，所以可以减少杂散光穿过开口区域114进入存储节点118l的风险。另外，存储节点118l被附加的隔离结构110l围绕，并且隔离结构110l也具有开口区域114l。在一些实施例中，栅极结构1107形成在前侧隔离结构110的开口区域114上方，并且栅极结构1109形成在隔离结构110l的开口区域114l上方。

如图11a所示，图像传感器结构100l包括中间区域111l。栅极结构1107形成在中间区域111l的一侧处，并且栅极结构1109形成在中间区域111l的另一区域处。在一些实施例中，中间区域111l被隔离结构1101'围绕。

在一些实施例中，中间晶体管结构形成在中间区域111l的另一侧处。在一些实施例中，中间晶体管结构包括中间栅极结构1113和形成为邻近中间栅极结构1113的中间节点1115。当中间晶体管结构导通时，可以通过中间晶体管结构将到达中间区域111l的不需要的电荷引导至远处。另一方面，当中间晶体管结构截止时，由感光区域108感应的信号(如，集成带电的)可以被引导至存储节点118l。应该注意，尽管图11a中示出了中间晶体管，但是在其他实施例中可以不使用该中间晶体管。即，可以根据应用来选择中间晶体管的形成。

图11b是根据一些实施例的图像传感器结构100l的不同区域中的可能的电势的示图。如图11b所示，y轴表示每一个区域中的电势。感光区域108中的电势大于中间区域111l中的电势，并且中间区域111l中的电势大于存储节点118l中的电势。另外，存储节点118l中的电势大于浮置节点128。此外，栅极结构1107、1141和126可以用于控制电子通过。在一些实施例中，可以通过控制每一个区域中的掺杂剂的浓度来调节这些区域的电势。

图12a是根据一些实施例的从图像传感器结构100m的前侧示出的像素布局。图12b是根据一些实施例的沿着图12a中示出的线e-e'的图像传感器结构100m的截面示图。图像传感器结l00m的一些部分可以与先前描述的图像传感器结构100k的那些部分类似或相同，并且本文不再重复。

如图12a所示，根据一些实施例，与图像传感器结构100k类似地，图像传感器结构100m也包括形成在衬底102的前侧处的存储节点118m。另外，存储节点118m位于其中存储节点118m通过前侧隔离结构110与感光区域08分离的位置处。存储节点118m的位置和该存储节点的形成可以与以上描述的存储节点118k的位置和形成类似或相同。在一些实施例中，栅极结构1209形成在隔离结构110m的开口区域114m上方。

如先前描述的，由于感光区域108、前侧隔离结构110的开口区域114和存储节点118m未在布局中的直线上对准，所以可以减少杂散光穿过开口区域114进入存储节点118m的风险。另外，存储节点118m被附加的隔离结构110m围绕，并且隔离结构110m也具有开口区域114m。

此外，如图12a和图12b所示，根据一些实施例，图像传感器结构100m还包括附加的光电二极管区域108m。附加的光电二极管区域108m形成为靠近前侧隔离结构110的开口区域114，从而使得感光区域108中感应的电子可以转移至附加的光电二极管区域108m中。在一些实施例中，感光区域108也包括光电二极管区域，并且两个光电二极管区域形成在前侧隔离结构110的开口区域114的相对侧处。

另外，图像传感器结构100m包括光屏蔽层120m，该光屏蔽层与先前描述的光屏蔽层120类似或相同。如图12b所示，感光区域108未被光屏蔽层120m覆盖，并且因此，入射光可以从衬底102的背侧106进入感光区域108。另一方面，附加的光电二极管区域108m被光屏蔽层120m覆盖，并且因此，入射光不能够从衬底102的背侧106直接进入附加的光电二极管区域108m。然而，由于感光区域108和附加的光电二极管区域108m在开口区域114处彼此未隔离，所以感光区域08中的电子可以存储在附加的光电二极管区域108m中。因此，可以增强图像传感器结构110m的满阱容量。

另外，包括栅极结构122m和漏极结构124m的横向溢出晶体管形成在附加的光电二极管区域108m的侧部处。用于形成栅极结构122m和漏极结构124m的功能和工艺可以与先前描述的栅极结构122和漏极结构124的功能和工艺类似或相同，并且本文不再重复。

图12c是根据一些实施例的图像传感器结构100m的不同的区域中的可能的电势的示图。与图11b类似，图12c中的y轴表示每一个区域中的电势。感光区域108中的电势大于附加的光电二极管区域108m中的电势，并且附加的光电二极管区域108m中的电势大于存储节点118m中的电势。另外，存储节点118m中的电势大于浮置节点128。此外，导电结构114m和126可以用于控制电子通过。在一些实施例中，可以通过控制每一个区域中的掺杂剂的浓度来调节这些区域的电势。

应该注意，以上描述的栅极结构可以是多栅极结构，从而可以增加给定区域中形成的栅极结构的数量。因此，可以最小化图像传感器结构的尺寸。

先前描述的包括图像传感器结构100a至100m的图像传感器结构可以是bsi图像传感器结构。另外，全局快门结构也可以应用于bsi图像传感器结构。如先前描述的，诸如存储节点118的存储节点形成在衬底102的前侧104处并且设置为靠近感光区域108。因此，感光区域108中感应的电子可以转移至存储节点118中，并且因此可以同时执行图像采集。因此，可以提高图像传感器结构的性能。

另外，当在衬底的前侧104形成存储节点118时，也形成光屏蔽层120、前侧隔离结构110和背侧隔离结构120以防止入射光直接进入存储节点118。然而，感光区域108未被前侧隔离结构110完全围绕，从而使得电子可以通过开口区域114转移至存储节点118中。

此外，在一些实施例中，形成覆盖层701g以防止光由于设置在感光区域108上方的层中的衍射或反射而进入存储节点118。在一些实施例中，还形成阻挡结构803以阻挡光进入相邻的存储节点，诸如存储节点118'。因此，可以进一步减少杂散光进入存储节点的风险。

在一些实施例中，诸如存储节点118k、118l或118m的存储节点形成在远离前侧隔离结构110的开口114的位置处。通过未对准暴露感光区域108的开口区域114和存储节点，可以防止杂散光。另外，可以使用诸如栅极结构1005、1107、1109和1209的附加的栅极结构，从而使得感光区域108中感应的电子还可以转移至存储节点中。在一些实施例中，附加的光电二极管区域108m形成为靠近感光区域108，并且可以增强图像传感器结构的满阱容量。

提供了图像传感器结构及其制造方法的实施例。图像传感器结构包括形成在衬底中的感光区域和靠近感光区域的形成的存储节点。另外，图像传感器结构还包括形成在衬底的前侧中的前侧隔离结构和形成在衬底的背侧中的背侧隔离结构。感光区域的上部被前侧隔离结构部分地围绕，并且感光区域的底部被背侧隔离结构完全围绕。前侧隔离结构和背侧隔离结构可以防止光直接进入存储节点，而感光区域中感应的电子可以通过前侧隔离结构的开口区域转移至存储节点。因此，可以提高图像传感器结构的性能。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括具有前侧和背侧的衬底以及形成在衬底中的感光区域。图像传感器结构还包括形成在衬底的前侧处的前侧隔离结构和形成在衬底的背侧处的背侧隔离结构。

在一些实施例中，所述背侧隔离结构与所述前侧隔离结构连接。

在一些实施例中，所述前侧隔离结构和所述背侧隔离结构由不同的材料制成。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：存储节点，形成在所述衬底的前侧处，其中，所述感光区域的一部分未通过所述前侧隔离结构与所述存储节点隔离。

在一些实施例中，图像传感器结构包括：存储节点，形成在所述衬底的前侧处；以及光屏蔽层，形成在所述衬底的背侧处。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：覆盖层，形成在所述衬底的前侧上方以覆盖所述感光区域。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：阻挡结构，与所述覆盖层和所述前侧隔离结构直接接触。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：栅极结构，形成在所述衬底的前侧上；以及存储节点，形成为邻近所述栅极结构，其中，所述栅极结构的一部分与所述感光区域重叠。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括具有前侧和背侧的衬底以及形成在衬底中的感光区域。图像传感器结构还包括在衬底的前侧处形成在感光区域周围的前侧隔离结构和在衬底的背侧处形成在感光区域周围的背侧隔离结构。

在一些实施例中，所述前侧隔离结构具有开口区域，使得所述感光区域的一部分未被所述前侧隔离结构围绕。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：存储节点，形成在所述衬底的前侧处，其中，所述存储节点形成为邻近所述前侧隔离结构的开口区域。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：存储节点，形成在所述衬底的前侧处，其中，所述存储节点未与所述前侧隔离结构的开口区域对准。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：导电结构，形成在所述衬底的前侧上方，其中，所述存储节点和所述感光区域通过所述导电结构连接。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：中间区域，形成在所述衬底中，其中，所述感光区域形成在所述中间区域的一侧处，并且所述存储节点形成在所述中间区域的另一侧处。

在一些实施例中，图像传感器结构还包括：第二光电二极管区域，形成为邻近所述前侧隔离结构的开口区域，其中，所述感光区域包括第一光电二极管区域，并且所述第一光电二极管区域和所述第二光电二极管区域形成在所述前侧隔离结构的开口区域的相对侧处。

在一些实施例中，提供了一种用于制造图像传感器结构的方法。用于制造图像传感器结构的方法包括：在衬底中形成感光区域，并且形成部分地围绕感光区域的第一沟槽以及围绕感光区域的第二沟槽。用于制造图像传感器结构的方法还包括：在第一沟槽中形成前侧隔离结构，并且在第二沟槽中形成背侧隔离结构。另外，在衬底的前侧处形成前侧隔离结构，并且在衬底的背侧处形成背侧隔离结构。

在一些实施例中，在形成所述第二沟槽之前，形成所述前侧隔离结构。

在一些实施例中，形成所述前侧隔离结构和所述背侧隔离结构包括在所述第一沟槽和所述第二沟槽中沉积隔离材料。

在一些实施例中，所述衬底包括第一晶圆和接合至所述第一晶圆的第二晶圆，并且所述前侧隔离结构形成在所述第一晶圆中，以及所述背侧隔离结构形成在所述第二晶圆中。

在一些实施例中，用于制造图像传感器结构的方法还包括：在所述衬底的前侧处形成存储节点，使得所述感光区域中感应的信号转移至所述存储节点中。

以上论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。