包含图像感测元件的装置及图像感测元件的制造方法

专利名称：包含图像感测元件的装置及图像感测元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体元件，尤其涉及半导体图像感测元件(semiconductorimage sensor device)。
背景技术：
半导体图像传感器(semiconductor image sensor)用以感测辐射，例如光线。 互补式金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器(CIQ及电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)传感器广泛地用于许多应用，例如静态数字相机(digital still camera)或移动电话相机(mobile phone camara)的应用。这些装置利用基底中的像素阵列(array of pixels)，包括光电二极管(photodiodes)及晶体管，其可吸收朝基底投射的光线 (radiation)，并将所感测的光线转换为电性信号(electrical signals)。背照式(back side illuminated，BSI)图像感测元件为图像感测元件的一种类型。一些现存的背照式图像感测元件工艺遭遇高程度的光学干扰噪声(optical cross-talk noise)。光学干扰噪声降低背照式图像感测元件的效能，因而是不受欢迎的。 其他现存的背照式图像感测元件工艺可具有稍微可接受的光学干扰噪声，但可能取而代之地造成低程度的量子效率(quantumefficiency)。低量子效率与背照式图像感测元件的低信号噪声比(signal-to-noise ratio)有关。低信号噪声比本身显示背照式图像感测元件的敏感度(sensitivity)低落，这也是不受欢迎的。因此，虽然现存制作背照式图像感测元件的方法一般对于它们的预期的目的而言已足够，但尚未在所有的方面完全满足。

发明内容
为了解决上述问题，本发明一实施例提供一种包含图像感测元件的装置，包括一基底，具有一前侧及一背侧；一第一光线感测元件及一第二光线感测元件，设置于该基底之中，该第一及第二光线感测元件用以检测透过该背侧进入该基底的光波；以及一抗反射涂布层，具有一第一折射系数，且设置于该基底的该背侧上，该抗反射涂布层具有一第一脊状结构及一第二脊状结构，分别设置于该第一及第二光线感测元件之上；其中该第一及第二脊状结构由一物质所分离，该物质具有一第二折射系数，该第二折射系数小于该第一折射系数。本发明一实施例提供一种包含图像感测元件的装置，包括一基底，具有一前表面及一背表面；多个图像感测区，形成于该基底之中，每一所述多个图像感测区用以感测透过该背表面朝所述多个图像感测区投射的光线；以及多个抗反射结构，形成于该基底的该背表面之上，每一所述多个抗反射结构对齐其中一所述多个光线感测区，每一所述多个抗反射结构借由一材料而与相邻的其他所述多个抗反射结构分离，该材料具有一折射系数，低于每一所述多个抗反射结构的折射系数。本发明一实施例提供一种制造图像感测元件的方法，包括提供一基底，具有一前表面及一背表面；于该基底中形成多个光线感测区，每一所述多个光线感测区用以感测穿过该背表面朝所述多个光线感测区投射的光线；于该基底的该前表面上形成一内连线结构；自该背表面薄化该基底；以及于该基底的该背表面上形成多个抗反射结构，每一所述多个抗反射结构对齐其中一所述多个光线感测区，所述多个抗反射结构由一材料所分离， 该材料具有一折射系数，小于每一所述多个抗反射结构的折射系数。相较于公知的背照式图像感测元件，本发明所揭示的实施例提供许多优点。其中一优点为缩减的光学交互干扰。如上所述，在公知的背照式图像感测元件中，入射光线可能不预期地由邻近像素所吸收，其导致不希望发生的光学交互干扰。在此，抗反射结构 210A-210C相较于邻近材质(例如，物质)具有较高的折射系数，其导致入射光线可能发生全反射。因此，预期中入射至一像素的光线仍会由所预期的像素吸收。在此情形下，光学交互干扰可实质缩减。此外，物质非反射材料。因此，即使当光线入射于物质的背表面上时(例如，光波)，光线将仍可穿过物质而被预期的像素所吸收，不会朝远离图像传感器的方向反射。若入射光被反射远离该图像传感器，将造成量子效率的损失。因此，本发明所揭示的实施例所提供的另一优点为增进的量子效率，因大抵无不希望的反射所造成的光线损失。


图1显示根据本发明一实施例，制作半导体元件的方法的流程图2-图7显示根据图1的方法所制作的一实施例，制作半导体元件的一系列工艺局部剖面图8显示根据图1的方法所制作的另一实施例的半导体元件局部剖面图9显示根据图1的方法的又一实施例的半导体元件局部剖面图。
上述附图中的附图标记说明如下
11 --方法；
13、15、17 步骤；
30 --图像感测元件；
32 --基底；
34 --前侧；
36 --背侧；
38 -厚度；
50、51、52 像素；
60、61、62、63 隔离结构；
90、91、92 光线感测区；
100 离子注入工艺；
140 内连线结构；
150 缓冲层；
160 承载基板；
170 薄化工艺；
180 厚度；
200 介电层；210 抗反射涂布层；210A、210B、210C 抗反射结构；220 厚度；230、231、232、233 开口；240 宽度；250 物质；260AJ60BJ65AJ65B 光波；270 入射角；280 物质；290、291、292 彩色滤光层；300、301、302 微透镜；320,350 背照式图像感测元件。
具体实施例方式以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定类型实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及 /或结构之间具有任何关连性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时， 包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。为了简单与清楚化，许多结构可能会绘成不同的尺寸。显示于图1的是用以根据本发明一实施例制作背照式图像感测元件的方法11的流程图。请参照图1，方法11开始于步骤13，提供具有前表面及背表面的基底。方法11继续进行至步骤15，于基底中形成多个光线感测区(radiation sensing region)。每一光线感测区可用以感测自背表面朝光线感测区投射的光线。方法11继续进行至步骤17，于基底的背表面上形成多个抗反射结构(anti-reflective features)。每一抗反射结构近乎对齐于其中一光线感测区。每一抗反射结构借由一材料而与相邻的抗反射结构分离，该材料具有较每一抗反射结构的折射系数(refractive index)还低的折射系数。图2-图7显示根据图1的方法11的一实施例，制作背照式图像感测元件30的一系列工艺局部剖面图。应了解的是，图2-7已简化以更佳地了解本说明书的发明。请参照图2，背照式图像感测元件30包括基底32，其也称为元件基底(device substrate)。基底32为掺杂有P型掺质(p-type dopant)的硅基底(例如掺杂硼)，在此情形下，基底32为P型基底(p-type substrate)。或者，基底32可为其他适合的半导体材料。例如，基底32可为掺杂有N型掺质(例如，磷或砷)的硅基底，在此情形下，基底32为 N型基底。基底32可包括其他的元素半导体，例如锗。基底32可选择性包括化合物半导体 (compoundsemiconductor)及 / 或合金半导体(alloy semiconductor)。再者，基底 32 可包括外延层(印itaxial layer, epi layer)、可受应变以增进效能、及可包括绝缘层上覆硅 (SOI)结构。
基底32具有前侧(front side) 34及背侧(back side) 36。为了促进接下来的讨论，基底32显示成垂直翻转上侧在下的类型。换言之，于图2中，基底32系显示成背侧36 显示于前侧34之上。前侧34也可称作前表面，而背侧36也可称作背表面。基底32具有初始厚度38，其介于近乎100 μ m及近乎3000 μ m之间。在一实施例中，初始厚度38近乎为 700 μ m0基底32包括许多区域，其可包括像素阵列区(pixel-array region)、周边区 (periphery region)、接垫区(bonding pad region)、及切害Ij道区(scribe lineregion)。 像素阵列区包含光线感测像素的阵列(arrayS of radiation-sensingpixels)。每一像素可包括光线感测元件(radiation-sensing device)，其可感测或检测具有特定波长的光线，其可相应于不同颜色的光线。周边区包括需被保持光学上黑暗的元件。这些元件可为数字元件，例如是特定应用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC) 或单芯片系统(system-on-chip，S0C)元件。周边区中的元件也可为参考像素(reference pixel)，其用以建立图像感测元件30的光线强度的基线(baseline)。接垫区为图像感测元件30的一个或多个接垫将被形成的位置。接垫允许电性连接建立于图像感测元件30与外部装置(external devices)之间。切割道区包括包含介于许多相邻半导体裸片(dies)之间的边界(boundaries)的区域。在之后的工艺中，切割道区被切穿以在裸片被封装并以集成电路芯片作贩卖之前，物理上地分离这些相邻的裸片。 为了简化的目的，不显示周边区、接垫区、及切割道区，而仅于图2中显示像素阵列区的一部分。特别是，图2显示像素阵列区的三个范例像素50、51、及52。然而，可了解的是，任何数量的像素可能于像素阵列区中形成，且这些其他像素可能以不同于像素50-52的方式实施。具有这些像素50-52的部分的像素阵列区的概略边界(approximate boundaries)以虚线(broken curved lines)显示于图2中。于基底32中形成隔离结构(isolation structures)60、61、62、及63以定义出每一像素50-52的概略边界。例如，隔离结构60及61定义出像素50的概略边界。隔离结构 60-63包括浅沟槽绝缘结构(STI features) 0或者，隔离结构60-63可包括深沟槽绝缘结构(deep trench isolation features)或 参杂绝缘结构(doped isolation features)。 也可了解的是，隔离结构60-63可包括浅沟槽绝缘结构、深沟槽绝缘结构、及掺杂绝缘结构的适当组合。在一实施例中，其中的隔离结构60-63为浅沟槽绝缘结构或深沟槽绝缘结构，它们借由自基底32的前侧34蚀刻出开口(或沟槽)，并接着于开口中填充介电材料(例如是氧化物材料、氮化物材料或前述的组合)而形成。虽然为了简化的目的而未显示于图中，但隔离结构60-63可由掺杂井(doped well)所围绕，其可皆具有与基底32相同的掺杂极性 (doping polarity)。换言之，若基底32掺杂以P型掺质，那么掺杂井也掺杂以P型掺质， 反之亦然。在其他实施例中，隔离结构60-63包括掺杂绝缘结构，这些掺杂绝缘结构可借由使用具有与基底32相反的掺杂极性的掺质，自前侧34掺杂基底而形成。因此，若基底32 为P型基底，用以形成掺杂绝缘结构的掺质便为N型掺质。接着，分别于像素50、51、及52中形成光线感测区(或元件)90、91、及92。光线感测区90-92分别形成于隔离结构60-61、61-62、及62-63之间。光线感测区90-92可借由自前侧；34于基底32上进行离子注入工艺(ionimplantation process) 100而形成。离子注入工艺100可包括多重注入步骤，且可使用不同的掺质、剂量、及注入能量。离子注入工艺100的每一掺质包括多种离子，例如硼离子(P型)、砷离子(N型)或磷离子(N型)。在一实施例中，离子注入工艺100包括对基底32注入具有与基底32相反的掺杂极性的掺质。 例如，若基底32为P型基底，光线感测区90则掺杂以N型掺质。若基底32为N型基底，光线感测区90可掺杂以P型掺质。也可了解的是，离子注入工艺100可使用不同的掩模，其具有不同的掩模图案及掩模开口尺寸。在显示于图2的实施例中，光线感测区90-92形成于邻接或靠近基底32的前侧 34。在另一实施例中，取决于所需设计及制作需求，光线感测区90-92可形成于离前侧34 更远的较深处。光线感测区90-92的方位或位置可借由调节离子注入工艺100的注入能量位阶(implantation energy level)而调整。例如，较高的注入能量位阶造成较深的注入， 其指光线感测区90形成于离前侧34更远的较深处。相似地，较低的注入能量位阶造成光线感测区90形成在较接近前侧34处。光线感测区90-92可用于感测或检测透过基底32的背侧36而朝光线感测区 90-92投射的光波(radiation wave)。光线感测区90_92可设计成感测具有不同波长的光波，其对应至具有不同颜色的光线。例如，光线感测区90可用以感测蓝光、光线感测区91 可用以感测绿光、而光线感测区92可用以感测红光。在一实施例中，每一光线感测区90-92包括标准光电二极管 (standardphotodiode)。在其他实施例中，每一光线感测区90-92包括固定式光电二极管 (pinned photodiodes) 0在其他实施例中，每一光线感测区90-92可包括其他类型的光电二极管、光栅(photogates)、复位晶体管(reset transistors)、源极随耦极晶体管(source follower transistors)或转换晶体管(transfer transistors)。为了简化的目的,光线感测区90-92的结构细节未于附图中绘出。在图像感测元件30运行期间，可能发生噪声，例如是交互干扰(cross-talk)。例如，光学交互干扰(optical cross-talk)发生于当本来预计由像素51所接收的来自光波的光子(photons)最终由像素50或52所接收。这样的运行是不希望发生的。若放任不使光学交互干扰减弱，光学交互干扰将降低图像感测元件30的效能。在此，隔离结构60-63 用以使像素50-52彼此隔离，因而某种程度地减轻光学交互干扰。然而，由隔离结构60-63 所达成的光学交互干扰的减轻程度可能不足，尤其当元件的几何构造持续变小时。在此所揭示的实施例以有效的方式解决光学交互干扰的问题，以下将更详细地说明之。现请参照图3，于基底32的前侧34上形成内连线结构 (interconnectstructure) 140。内连线结构140包括多个图案化介电层及图案化导电层， 其于图像感测元件30的许多掺杂结构(doped features)、电路(circuitry)、及输出/输入(inout/output)之间提供内连线(interconnections)，例如是线路(wiring)。内连线结构140包括层间介电层(ILD)及多层内连线(multilayer interconnect, MLI)结构，其形成一种结构，例如是层间介电层分离并隔绝每一多层内连线结构与其他的多层内连线结构。多层内连线结构包括接点(contacts)、导电插塞(vias)、及形成于基底32上的金属线路(metal lines)。在一实施例中，多层内连线结构可包括导电材料，例如是铝、铝/硅/铜合金、钛、 氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物、或前述的组合，其可称作铝内连线。铝内连线可借由包含物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或前述的组合的工艺而形成。其他形成铝内连线的制造技术可包括光刻工艺及蚀刻工艺以将导电材料图案化，以用作垂直连接(导电插塞via及接点contact)及水平连接(导电线路conductive line)。或者，可使用铜多层内连线来形成金属图案。铜内连线结构可包括铜、铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、多晶硅、 金属硅化物、或前述的组合。铜内连线可借由包含化学气相沉积、溅镀(sputtering)、电镀 (plating)、或其他适合工艺的技术而形成。于内连线结构140上形成缓冲层(buffer layer) 150。在一实施例中，缓冲层150 包括介电材料，例如氧化硅。或者，缓冲层150可选择性包括氮化硅。缓冲层150借由CVD、 PVD或其他适合的技术而形成。借由化学机械研磨(CMP)工艺以将缓冲层150平坦化而形成平滑表面。接着，将承载基板(carrier substrate) 160接合至缓冲层150，使得基底32的背侧36的工艺得以进行。承载基板160借着分子力(molecular forces)而接合至缓冲层 150。承载基板160可类似于基底32而包括硅材料。或者，承载基板160可选择性包括玻璃材料。承载基板160对形成于基底32的前侧34上的许多结构提供保护。承载基板160 还对基底32的背侧36的工艺提供机械强度(mechanical strength)及支持(support)，其将在以下作讨论。可了解的是，可选择性进行退火工艺以加强接合强度。缓冲层150提供基底32与承载基板160之间的电性绝缘。之后，进行薄化工艺(thinning process 或 thin down process) 170 以自背侧 36 将基底32薄化至适合的厚度。在一实施例中，薄化工艺170包括化学机械研磨工艺。薄化工艺170也可包括钻石擦洗工艺(diamond scrubbingprocess)、研磨工艺(grinding process)或其他适合的技术。大量的材料可借由薄化工艺170而自基底32移除。在进行薄化工艺170之后，基底32具有厚度180，其介于近乎Iym与近乎6 ym之间。现请参照图4，选择性于基底32的背侧36上形成介电层200。在此实施例中，介电层200包括氧化硅材料，但在其他实施例中，介电层200可包括其他透明材料。接着，于介电层200上形成抗反射涂布(anti-reflective coating,ARC)层210。 或者，于基底32的背侧36上形成抗反射涂布层210，若未形成介电层200的话。在此实施例中，抗反射涂布层210可使用CVD工艺而形成，但在其他实施例中，可使用其他适合的工艺。抗反射涂布层210具有折射系数(refractive index value) (η)，其介于约1. 4与约3 之间。在其他实施例中，抗反射涂布层210可具有介于约1. 8与约2. 6之间的折射系数。一般，一介质(medium)的折射系数为度量当一波动(如光波或声波)于该介质中传播或行进时的速度的减低程度(相较于在真空中的波传播速度)。例如，若一介质对于光线的折射系数为2，那么该光线在介质中的传播速度为在真空中传播速度的1/2或0. 5倍。 特定介质的折射系数也取决于波的波长或频率。对于本实施例的讨论而言，在此所讨论的折射系数指可见光对相应的介质的折射系数。然可了解的是，在实际运行中，背照式图像感测元件30可用以感测非可见光，包含红外光或紫外光。抗反射涂布层210也具有低消光系数(extinction coefficient, k)。在一实施例中，消光系数小于约0. 2，且可能小至0. 001。消光系数为量度一材料(如抗反射涂布层 210)吸收一特定波长范围的程度。在此，特定波长约略落于可见光的范围内。基于小的消光系数，抗反射涂布层210对于光线有高度吸收而不反射太多光线。
为了满足折射系数与消光系数的需求，抗反射涂布层210可包括以下所列的其中一材料紫外光氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮碳化硅、氧化钛、及氧化铪。抗反射涂布层210 也可具有厚度220，其介于约IOOA与约1500人之间。可了解的是，在其他实施例中，抗反射涂布层210可包括其他符合上述折射系数与消光系数需求的适合材料。在其他实施例中， 抗反射涂布层210也可具有不同的厚度。现请参照图5，于抗反射涂布层210中形成开口 230、231、232、及233。开口 230-233可借由适当的蚀刻工艺而形成。每一开口 230-233包括宽度M0，其定义于水平方向。在一实施例中，宽度240介于约0. 05微米与约0. 8微米之间。抗反射涂布层210借由开口 230-233而划分成抗反射结构 (anti-reflectivefeatures)210A、210B、及210C (或可称为脊状结构)。在一实施例中，抗反射结构210A-210C大抵分别垂直对齐于光线感测区90-92。现请参照图6，于背侧36上形成物质(substance) 250以填充开口 230-233 (显示于图5)。物质250具有折射系数，其小于抗反射结构210A-210C的折射系数。在一实施例中，物质250的折射系数介于约1与1. 5之间。例如，物质250可包括氧化硅，其具有约1. 46 的折射系数。以下几个段落的讨论有关于光学上的相关法则，其将有助于促进对本说明书所包含的发明的了解。假设一波(称作入射波)自第一介质传播至第二介质。在两介质的结 (或界面)处，一部分的波(称为反射波)一般会朝第一介质反射回去，而另一部分的波(称为折射波)会折射进入第二介质中。入射波相对于垂直结的一轴形成入射角。折射波相对于垂直结的该轴形成折射角。若两介质具有不同的折射系数，那么入射角将不等于折射角。 对于观察者而言，波将看起来像是被弯折，当其继续传播于第二介质时。相应介质的折射系数与入射角和折射角之间的关系为由司乃尔折射定律 (Sneir s law ofrefraction)所界定。其所界定的关系如下第一介质的折射系数χ Sin (入射角)=第二介质的折射系数χ Sin(折射角)。当第一介质光学上较第二介质密实(即第一介质具较高的折射系数)，且当入射角超出一临界角度时，便会发生全反射(total internal reflection)。全反射是指所有的入射波将于两介质间的结处反射。换言之，100%的入射波反射回第一介质中，而没有折射进入第二介质的部分。为了说明，图6显示自背侧36朝背照式图像感测元件30投射的光波^OA及光波 ^5A。光波^OA自抗反射结构210A进入背照式图像感测元件30。当光波^OA传播至抗反射结构210A与物质250之间的结(或界面)时，形成了入射角270。如前所述，物质250 具有较抗反射结构210A还小的折射系数。因此，根据司乃尔折射定律，当入射角270大于临界角度θ。时，会发生全反射。意指100%的光波^OA将被反射成光波沈(《。临界角度 θ。可使用下列的方程式作计算θ。= arcsin (物质250的折射系数/抗反射结构210A的折射系数)。反射光波^OB最终由适当的光线感测区90所吸收，此为所希望的运行。同时，光波自物质250进入背照式图像感测元件30。当光波传播至物质250与抗反射结构210C之间的结时，其不会全反射回去。这是因为物质250的折射系数小于抗反射结构210C的折射系数。取而代之地，光波将折射进入抗反射结构210C中而成为光波265B。光波最终由适当的光线感测区92所吸收。相较于公知的背照式图像感测元件，在此所揭示的实施例提供许多优点。其中一优点为缩减的光学交互干扰。如上所述，在公知的背照式图像感测元件中，入射光线可能不预期地由邻近像素所吸收，其导致不希望发生的光学交互干扰。在此，抗反射结构 210A-210C相较于邻近材质(例如，物质250)具有较高的折射系数，其导致入射光线可能发生全反射。因此，预期中入射至一像素的光线仍会由所预期的像素吸收。在此情形下，光学交互干扰可实质缩减。此外，物质250非反射材料。因此，即使当光线入射于物质250的背表面上时(例如，光波沈5幻，光线将仍可穿过物质而被预期的像素所吸收，不会朝远离图像传感器的方向反射。若入射光被反射远离该图像传感器，将造成量子效率的损失。因此，在此所揭示的实施例所提供的另一优点为增进的量子效率，因大抵无不希望的反射所造成的光线损失。 然应注意的是，以上所指出的优点并非用以限制。其他实施例可能提供不同的优点，且无特定的优点需存在于任何实施例中。现请参照图7，物质280形成于背侧36上的抗反射结构210A-210C与物质250之上。物质280大抵相似于物质250，因而也具有较抗反射结构210A-210C还低的折射系数。 在一些实施例中，物质250及280为相同的材料而可使用单一的沉积工艺而一起形成。之后，于物质280上形成彩色滤光层(color filter)四0、四1、及四2。每一彩色滤光层290-292可帮助具有特定范围的波长的光波的过滤，其可相应于不同的光色，例如红色、绿色或蓝色(原色，primary colors)，或黄色、紫色、及品红色(magenta)(互补色 complementary colors) 0因此，每一彩色滤光层四0_292可用来仅允许具有特定颜色的光线到达其下的光线感测区90-92。例如，彩色滤光层290可仅允许蓝光穿过并由光线感测区90所感测。彩色滤光层291可仅允许绿光穿过并由光线感测区91所感测。彩色滤光层 292可仅允许红光穿过并由光线感测区92所感测。为了达成特定波长范围的过滤，每一彩色滤光层四0_292可都包括染料基(dye-based)(或颜料基(pigment-based))的高分子或树脂。之后，分别于彩色滤光层四0_四2上形成微透镜300、301、及302。每一微透镜300、 301、及302帮助将所投射的光线导引至其下的适当的光线感测区90-92。每一微透镜300、 301、及302可以许多排列方式放置，且具有许多形状，其取决于微透镜所采用的材质的折射系数(refractive index)及与背照式图像感测元件30的表面间的距离。再者，虽然为了简化的目的而未显示于图中，可了解的是，背照式图像感测元件 30可包括电荷耦合元件(CXD)、互补式金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器(CIS)、有源像素传感器(active-pixel sensor)或无源像素传感器(passive-pixel sensor)。背照式图像感测元件30可还包括附加的电路及输出/输入，其邻接像素(例如，图2的像素50、51或5 而提供，用以提供像素的可操作环境及支援对像素的外部通信(external communication)。图8显示背照式图像感测元件320的局部剖面图，其根据图1的方法的另一实施例制作。为了一致与清楚化，与图2-图7相似的元件或结构于图8中也以相同标号标示。 背照式图像感测元件320与背照式图像感测元件30之间的其中一区别在于，有别于于开口 230-233 (显示于图5)中填充物质250 (显示于图6)，背照式图像感测元件320中的这些开口填充以空气。换言之，开口 230-233于顶部封闭，而本存在于开口 230-233中的空气被 “捕捉”在开口之中。这点可借由调整形成物质观0的沉积工艺的工艺参数而完成。空气具有的折射系数为1，其小于抗反射结构210A-210C的折射系数。因此，背照式图像感测元件 320也可达到与所讨论的背照式图像感测元件30(显示于图2-图7中)相同的优点。图9显示背照式图像感测元件350的局部剖面图，其根据图1的方法的又一实施例制作。再次，为了一致与清楚化，与图2-图7相似的元件或结构于图9中也以相同标号标示。背照式图像感测元件350与背照式图像感测元件30之间的其中一区别在于，抗反射结构210A-210C被形成作具有大抵圆滑(rounded)或弯曲(curved)的轮廓。特别是，抗反射结构210A-210C邻近基底32的底表面大抵平坦，但抗反射结构210A-210C的较远离基底32的顶表面大抵圆滑或弯曲。抗反射结构210A-210C的圆滑轮廓可借由调整形成开口 230-233(显示于图5图)的蚀刻工艺中所使用的蚀刻方法(etching recipe)而达成。背照式图像感测元件350达到与所讨论的背照式图像感测元件30相同的优点。此外，每一抗反射结构210A-210C的圆滑或弯曲轮廓可有助于入射光的聚焦，并将这样的光线导引至其下所预期的光线感测区90-92。换言之，抗反射结构210A-210C的圆滑轮廓使它们产生某种程度相似于微透镜300-302的功效。如此，入射光可更有效率地被感测，因而增进量子效率。也可了解的是，在其他实施例中，背照式图像感测元件320及背照式图像感测元件350的特征可结合在一起。换言之，其他实施例的背照式图像感测元件可具有圆滑的抗反射结构，且也可由填充以空气的开口所分离(有别于填充以氧化硅)。为了简化，未显示此另一实施例。虽然本发明已以数个优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者的范围为准。
权利要求
1.一种包含图像感测元件的装置，包括 一基底，具有一前侧及一背侧；一第一光线感测元件及一第二光线感测元件，设置于该基底之中，该第一及第二光线感测元件用以检测透过该背侧进入该基底的光波；以及一抗反射涂布层，具有一第一折射系数，且设置于该基底的该背侧上，该抗反射涂布层具有一第一脊状结构及一第二脊状结构，分别设置于该第一及第二光线感测元件之上；其中该第一及第二脊状结构由一物质所分离，该物质具有一第二折射系数，该第二折射系数小于该第一折射系数。
2.如权利要求1所述的包含图像感测元件的装置，其中该图像感测元件包括一彩色滤光层，设置于该基底的该背侧上，其中该抗反射涂布层设置于该彩色滤光层与该基底之间。
3.如权利要求1所述的包含图像感测元件的装置，其中该第一脊状结构具有一第一表面及一第二表面，该第一表面与该第二表面相反设置，其中该第一表面具有弯曲轮廓，且较该第二表面还远离该基底。
4.如权利要求1所述的包含图像感测元件的装置，其中该物质包括氧化硅或空气。
5.如权利要求1所述的包含图像感测元件的装置，其中 该第一折射系数介于1. 4与3之间；以及该第二折射系数介于1与1. 5之间。
6.如权利要求1所述的包含图像感测元件的装置，其中该物质具有一宽度，介于0.05 微米与0. 8微米之间，该宽度为量测该第一与第二脊状结构所分离的水平方向距离，且其中该第一及第二脊状结构分别在一垂直方向上对齐该第一及第二光线感测元件，该垂直方向垂直于该水平方向。
7.一种包含图像感测元件的装置，包括 一基底，具有一前表面及一背表面；多个图像感测区，形成于该基底之中，每一所述多个图像感测区用以感测透过该背表面朝所述多个图像感测区投射的光线；以及多个抗反射结构，形成于该基底的该背表面之上，每一所述多个抗反射结构对齐其中一所述多个光线感测区，每一所述多个抗反射结构借由一材料而与相邻的其他所述多个抗反射结构分离，该材料具有一折射系数，低于每一所述多个抗反射结构的折射系数。
8.如权利要求7所述的包含图像感测元件的装置，其中每一所述多个抗反射结构具有一消光系数及一第一折射系数，该消光系数小于0. 2，而该第一折射系数介于1. 4与3之间；以及该材料具有一第二折射系数，介于1与1. 5之间。
9.一种制造图像感测元件的方法，包括提供一基底，具有一前表面及一背表面；于该基底中形成多个光线感测区，每一所述多个光线感测区用以感测穿过该背表面朝所述多个光线感测区投射的光线；于该基底的该前表面上形成一内连线结构； 自该背表面薄化该基底；以及于该基底的该背表面上形成多个抗反射结构，每一所述多个抗反射结构对齐其中一所述多个光线感测区，所述多个抗反射结构由一材料所分离，该材料具有一折射系数，小于每一所述多个抗反射结构的折射系数。
10.如权利要求9所述的制造图像感测元件的方法，其中所述多个抗反射结构的形成包括于该基底的该背表面上形成一抗反射涂布层；于该抗反射涂布层中形成多个开口，所述多个开口将该抗反射涂布层划分成所述多个抗反射结构；以及于所述多个开口中填充具有较低的该折射系数的该材料。
全文摘要
本发明公开了一种包含图像感测元件的装置及图像感测元件的制造方法，该装置包括一基底，具有一前侧及一背侧；一第一光线感测元件及一第二光线感测元件，设置于该基底之中，该第一及第二光线感测元件用以检测透过该背侧进入该基底的光波；以及一抗反射涂布层，具有一第一折射系数，且设置于该基底的该背侧上，该抗反射涂布层具有一第一脊状结构及一第二脊状结构，分别设置于该第一光线感测元件及第二光线感测元件之上；其中该第一脊状结构及第二脊状结构由一物质所分离，该物质具有一第二折射系数，该第二折射系数小于该第一折射系数。本发明能够缩减光学干扰并增进量子效率。
文档编号H01L27/146GK102270648SQ20101052829
公开日2011年12月7日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年6月4日
发明者刘人诚, 周耕宇, 庄俊杰, 杨敦年, 王文德, 陈保同 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司