集成芯片与影像感测器及其形成方法与流程

本发明实施例关于背照式互补金属氧化物半导体影像感测器与其形成方法，其弧形反射器设置以提供高量子效率与低串音。

背景技术：

许多现今的电子装置包含影像感测器，其可将光学影像转为表示光学影像的数字数据。一般用于电子装置中的影像感测器种类的一，为背照式影像感测器。背照式影像感测器包含内连线结构上的光二极管阵列，其设置为接收来自内连线结构的相反侧上的影像。此设置可让射线撞击至光二极管而不会被内连线结构中的导电结构阻挡，因此背照式影像感测器对入射光具有高敏感度。

技术实现要素：

本发明一实施例提供的集成芯片，包括：层间介电结构，沿着基板的第一表面延伸，且基板具有光检测器；蚀刻停止层，位于层间介电结构上；反射器，具有弧形表面面对基板且直接位于光检测器上，且蚀刻停止层与层间介电结构围绕反射器，其中弧形表面耦接于反射器的第一侧壁与第二侧壁之间；以及其中反射器沿着第一侧壁与第二侧壁的厚度，大于反射器的中心的厚度，且反射器的中心位于第一侧壁与第二侧壁之间。

本发明一实施例提供的影像感测器的形成方法，包括：形成光检测器于基板中；形成栅极于基板的第一表面上；形成层间介电结构于基板的第一表面及栅极上；形成反射器凹陷，且反射器凹陷延伸至层间介电结构中，并由层间介电结构其横向延伸的非平面下表面与层间介电结构的侧壁定义反射器凹陷；形成反射材料于反射器凹陷中；以及进行平坦化工艺自层间介电结构的最上侧表面上移除反射材料，以形成反射器。

本发明一实施例提供的影像感测器，包括：光检测器，位于基板中；多个导电内连线层，配置于介电结构中，且介电结构沿着基板的第一表面；反射器，直接配置于光检测器上并与基板之间隔有介电结构，其中垂直于基板的第一表面的直线对分反射器；以及其中反射器的厚度在直线与反射器的外侧侧壁之间递增。

附图说明

图1是一些实施例中，具有弧状表面的反射器的背照式影像感测器的剖视图。

图2a至图2d是一些其他实施例中，图1的反射器的剖视图。

图3是一实施例中，图1的背照式影像感测器的细节剖视图。

图4是一些实施例中，背照式影像感测器中的像素感测器的电路图。

图5是一些实施例中，图1的背照式影像感测器的俯视图。

图6至图15是多种实施例中，形成具有弧状表面的反射器的背照式影像感测器的方法其一是列的剖视图。

图16是依据图6至图15形成具有弧状表面的反射器的背照式影像感测器的方法。

附图标记说明：

c中心轴

t厚度

t1第一厚度

t2第二厚度

w宽度

100互补式金属氧化物半导体影像感测器

102、512、514反射器

104、508、510光检测器

106、504、506像素感测器

108射线

110基板

110a第一表面

110b第二表面

112内连线结构

114介电结构

116、322a、322b、322c导电内连线线路

118导电接点

120间隙

122、212、222上表面

124、214、224下表面

128浮置扩散节点

130转移晶体管

132栅极

134栅极介电层

136通道区

200a、200b、200c、200d、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500剖视图

202第一部件

204第二部件

206第一侧

208第二侧

210、302隔离区

226中心区

228第一凸起

230第二凸起

232水平面

234凸起角度

236外侧侧壁角度

238、240垂直位置

300背照式影像感测器

304侧壁间隔物

306四乙氧基硅烷的氧化物层

308阻挡保护氧化物层

310接点蚀刻停止层

312层间介电结构

314第一层间介电层

316第二层间介电层

318a、318b、318c蚀刻停止层

320a、320b、320c金属间介电层

324a、324b导电通孔

326支撑装置

328钝化层

330彩色滤光片

332微透镜

400电路图

402电源

404重置晶体管

406源极随耦晶体管

408列选择晶体管

410输出端

500俯视图

502逻辑区

602下侧的蚀刻停止层

604硬遮罩层

702遮罩层

706开口

802蚀刻剂

804反射器凹陷

806距离

808角度

902反射材料

1102上侧的蚀刻停止层

1302沟槽

1600流程图

1602、1604、1606、1608、1610、1612、1614、1616、1618步骤

具体实施方式

本发明实施例提供的不同实施例或实例可实施本发明的不同结构。特定构件与排列的实施例是用以简化本发明而非局限本发明。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本公开的多种例子中可重复标号，但这些重复仅用以简化与清楚说明，不代表不同实施例及/或设置之间具有相同标号的单元之间具有相同的对应关系。

此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“下侧”、“上方”、“上侧”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。此外，用语“组成为”的意义可为“包括”或“由…组成”。

背照式影像感测器通常包含光二极管的阵列配置于基板中。内连线结构沿着基板的第一侧配置。内连线结构包含多个导电内连线结构，而具有一或多个层间介电层的介电结构围绕导电内连线结构。光二极管设置以接收来自基板第二侧的射线(如光子)，且第二侧相对于第一侧。由于内连线结构未覆盖基板接收射线的一侧，内连线结构不会阻挡射线入射背照式影像感测器上的路径。因此背照式影像感测器可提供良好的量子效率。

为了进一步增加背照式影像感测器的量子效率，平面的导电结构可形成于光二极管的阵列下的内连线结构中。平面的导电结构设置为使穿过光二极管的射线反射回光二极管，以增加光二极管的量子效率，进而使光二极管有两次吸收射线的机会。然而入射光沿着实质上直线的方向移动，因此角落的射线可能因光二极管之间的间隙与下方的平面导电结构而自上方的光二极管散失。举例来说，具有小入射角的射线可能会撞击平面导电结构，并经由相邻的像素感测器之间的间隙散失而导致串音。

本发明一些实施例关于背照式互补金属氧化物半导体影像感测器与其形成方法，其弧形反射器设置以提供高量子效率与低串音。在一些实施例中，背照式互补金属氧化物半导体影像感测器包括光检测器于基板中。内连线结构沿着基板的第一侧配置于介电结构中。内连线结构包括接点通孔，其自内连线线路层延伸至耦接到光检测器的晶体管。凹面的反射器配置于介电结构中。凹面的反射器具有弧形轮廓，且弧形轮廓的边缘比中心靠近基板。弧形轮廓设置为使入射射线朝焦点反射，且焦点位于光检测器之中或之上，以避免入射射线反射至相邻的光检测器。

图1是一些实施例中，具有互补式金属氧化物半导体影像感测器100的集成芯片其剖视图，其包含反射器102。此处所示的互补式金属氧化物半导体影像感测器100为背照式影像感测器。如图所示，反射器102配置于基板110中的光检测器104下。在一些实施例中，光检测器104可包含像素感测器106的光二极管。光检测器104设置以吸收撞击其上的射线108。在一些实施例中，射线108穿过光检测器104并接触反射器102。反射器102包含反射材料如金属。反射器102设置为使穿过光检测器104的射线108，反射回光检测器104。

基板110具有第一表面110a与第二表面110b。射线108进入第二表面110b以到达光检测器104。在一些实施例中，光检测器104自第一表面110a延伸至基板110中。内连线结构112沿着基板110的第一表面110a配置。内连线结构112包含介电结构114，其围绕导电内连线线路116、导电接点118、与反射器102。导电内连线线路116经由导电接点118，电性耦接至像素感测器106。反射器102与基板110的第二表面110b之间隔有间隙120。

反射器102具有面对基板110的上表面122。上表面122为凹面。在一些实施例中，以连续函数定义上表面122，即沿着上表面122的每一点的函数均可微分。在其他实施例中，以不连续函数定义上表面122，比如沿着上表面122的每一点的函数均不可微分。在一些实施例中，反射器102亦可具有实质上平坦的下表面124。上表面122与下表面124横向地延伸于光检测器104的相对两侧之间并具有相同的引脚(footprint)。引脚为上表面122或下表面124投影至水平平面上的二维投影。

在一些实施例中，反射器102实质上依中心轴c对称，而中心轴c配置于反射器102的宽度w其中央处。此外，一些实施例的反射器102其厚度t，可自中心轴c横向地朝反射器102的边缘递增。在一些实施例中，反射器102的厚度t，可自中心轴c横向地朝反射器102的边缘单调地递增。

通过直接配置于光检测器104下的反射器102，穿过光检测器104的射线108可反射回光检测器104。此外，通过将反射器102的上表面122设置为凹面轮廓，射线108将聚焦于直接在光检测器104之上或在光检测器104之中的焦点，以避免射线因间隙120而自光检测器104散失。举例来说，反射器102的凹面轮廓将反射撞击反射器102的射线108，并以小角度朝光检测器104射回，以减少自间隙120逸失的射线量。在一些实施例中，焦点可位于中心轴c与横向延伸穿过光检测器104的对焦平面的交会处。

在一些实施例中，像素感测器106还包含浮置扩散节点128与转移晶体管130。浮置扩散节点128设置以存储自光检测器104转移至浮置扩散节点128的电荷，且转移晶体管130设置以选择性地转移电荷至浮置扩散节点128。浮置扩散节点128配置于基板110中。浮置扩散节点128包含掺杂半导体区，其掺杂形态与基板110中围绕掺杂半导体区的围绕区其掺杂形态相反。转移晶体管130包含配置于基板110上的栅极132，其与光检测器104横向地相邻，并与基板110之间隔有栅极介电层134。此外，转移晶体管130包含配置于基板110中的源极/漏极区，其各自位于栅极132的两侧上，以定义通道区136于栅极132上。在一些实施例中，源极/漏极区的一为光检测器104，及/或源极/漏极区的一为浮置扩散节点128。在一些实施例中，导电接点118延伸至转移晶体管130的栅极132。

如图2a至图2d的剖视图200a至200d图所示，提供图1中反射器102的一些其他实施例。如图2a的剖视图200a所示，反射器102可包含沿着光检测器104(如光二极管)配置的第一部件202与第二部件204。在一些实施例中，第一部件202与第二部件204之间可隔有介电结构114。在其他实施例中(未图示)，第一部件202与第二部件204之间的反射器102为连续。举例来说，第一部件202与第二部件204可包含铜、钛、铬、铌、铅、钯、金、银、铝、铝铜、钨、或一些其他反射性材料。在一些实施例中，第一部件202与第二部件204可包含不同材料。在其他实施例中，第一部件202与第二部件204可包含相同材料。

第一部件202配置于内连线结构112中的光检测器104下。在一些实施例中，第一部件202自光检测器104的第一侧朝光检测器104的第二侧(与第一侧相对)横向延伸。在一些实施例中，第一部件202的上表面为凹面，而下表面为平面。第二部件204具有与光检测器104相邻的第一侧206，以及与第一侧206相对的第二侧208。隔离区210自基板110的第二表面110b延伸至基板110中。隔离区210中的第二部件204，配置于第一部件202上或与第一部件202相邻。

通过配置于光检测器104下的第一部件202，穿过光检测器104的射线108可反射回光检测器104。此外，通过配置与光检测器104横向相邻的第二部件204，可避免射线108朝相邻的像素感测器(未图示)反射。举例来说，自第一部件202反射并朝相邻的像素感测器(未图示)的射线108，将被第二部件204反射并朝向光检测器104。

如图2b的剖视图200b所示，反射器102可具有凹面的上表面212与凸面的下表面214。在一些实施例中，上表面212与下表面214横向延伸于光检测器104的相对两侧之间，并具有相同引脚。

如图2c的剖视图200c所示，反射器102可具有上表面222与相对的下表面224，且下表面224为平坦的。上表面222具有中心区226，其位于第一侧的第一凸起228与第二侧的第二凸起230之间。中心区226具有第一曲率，且第一曲率的斜率小于互相面对的第一凸起228与第二凸起230的侧壁斜率。在一些实施例中，中心区226的弯曲表面自第一凸起228延伸至第二凸起230。在其他实施例中，中心区226可具有自第一凸起228延伸至第二凸起230的大致平坦表面。第一凸起228和第二凸起230相对于中心区226，可以凸起角度234向上延伸。凸起角度234可为钝角，其介于近似100°至近似125°之间。在一些实施例中，第一凸起228与第二凸起230沿着反射器102的上表面222上的水平面232延伸至顶点。

如图2d的剖视图200d所示，反射器102可具有外侧侧壁，其与反射器102的平面下表面124之间具有外侧侧壁角度236。外侧侧壁角度236可介于近似60°至近似85°之间。在一些实施例中，反射器102的外侧侧壁具有角度，因此反射器102其远离基板110的下表面124的宽度，大于反射器102面对基板110的上表面122的宽度。

在一些实施例中，反射器102的上表面122与下表面124可包含凹面表面。在一些实施例中，反射器102的上表面122可具有第一曲率，其由反射器102的外侧边缘与中心之间的垂直位置238的第一变化所定义。反射器102的下表面124可具有第二曲率，其由反射器102的外侧边缘与中心之间的垂直位置240的第二变化所定义。在一些实施例中，垂直位置238中的第一变化大于垂直位置240中的第二变化。

图3是一些实施例中，图1的背照式影像感测器300的细节剖视图。如图所示，隔离区302配置于基板110的第一表面110a中。隔离区302配置于像素感测器106的两侧上。隔离区302设置以电性及/或光学隔离像素感测器106与相邻的像素感测器(未图示)。举例来说，隔离区302可为浅沟槽隔离区、布植隔离区、及/或深沟槽隔离区。

像素感测器106包含光检测器104与晶体管的栅极堆叠。在一些实施例中，晶体管的栅极堆叠位于光检测器104与浮置扩散节点128之间。光检测器104与浮置扩散节点128配置于基板110中，其可为掺杂的半导体区，且其掺杂形态(如n型或p型)可与基板110中围绕上述掺杂的半导体区的个别区的掺杂形态相反。光检测器104设置以在回应射线时产生并存储电荷，而浮置扩散节点128设置以存储自光检测器104转移至浮置扩散节点128的电荷。在一些实施例中，光检测器104及/或浮置扩散节点128具有深度及/或浓度减少的横向延伸，以作为光检测器104(如光二极管)及/或浮置扩散节点128的个别基体。

转移晶体管130设置以将光检测器104中累积的电荷转移至浮置扩散节点128。转移晶体管130包含栅极132配置于基板110上，与门极132与光检测器104横向地相邻。栅极132与基板110之间隔有栅极介电层134，且一些实施例中的栅极132其侧壁表面衬垫有侧壁间隔物304。举例来说，栅极132可为金属、掺杂的多晶硅、或一些其他导电材料。举例来说，栅极介电层134可为氧化硅、高介电常数的介电物(即介电常数高于约3.9的介电物)、或一些其他介电材料。举例来说，侧壁间隔物304可为氮化硅、氮氧化硅、或一些其他介电材料。

转移晶体管130亦包含源极/漏极区配置于基板110中，且分别位于栅极132的两侧上以定义栅极132上的通道区136。可选择性地导通通道区136，端视施加至栅极132的偏压而定。源极/漏极区可为掺杂的半导体区，其掺杂形态可与基板110中围绕上述掺杂的半导体区的个别区域的掺杂形态相反。在一些实施例中，源极/漏极区的一为光检测器104，及/或源极/漏极区的一为浮置扩散节点128。

内连线结构112沿着基板110的第一表面110a配置。内连线结构112包含层间介电结构312。在一些实施例中，层间介电结构312包含第一层间介电层314与第二层间介电层316，且第二层间介电层316直接接触第一层间介电层314的水平延伸表面。在一些实施例中，层间介电结构312与基板110之间可隔有一或多个四乙氧基硅烷的氧化物层306、阻挡保护氧化物层308、及/或接点蚀刻停止层310。内连线结构112亦包含交错的蚀刻停止层318a至318c与金属间介电层320a与320c，且这些层状物与基板110之间隔有层间介电结构312。在一些实施例中，金属间介电层320a至320c可为氧化硅、低介电常数的介电物(比如介电常数小于约3.9的介电物)、磷硅酸盐玻璃、一些其他介电物、或上述的组合。在一些实施例中，蚀刻停止层318a至318c可包含氮化物、碳化物、或类似物。

多个导电内连线层配置于内连线结构112中。多个导电内连线层包括导电内连线线路322a至322c与导电通孔324a与234b的交替层状物。在一些实施例中，导电内连线线路322a至322c的厚度，随着与基板110之间的距离增加而加大。举例来说，导电内连线线路322b的第一厚度t1可小于导电内连线线路322c的第二厚度t2。此外，最靠近基板110的导电内连线线路322a经由导电接点118，电性耦接至像素感测器106。在多种实施例中，导电接点118、导电内连线线路322a至322c、以及导电通孔324a与324b可包含金属如铜、钛、铬、铌、铅、钯、金、银、铝、钨、或一些其他导电材料。

反射器102亦设置于内连线结构112中。反射器102自蚀刻停止层318a中垂直地延伸至层间介电结构312中，因此反射器102与导电接点118之间横向地隔有层间介电结构312。在一些实施例中，反射器102可沿着多个表面接触蚀刻停止层318a。举例来说，反射器102可具有接触蚀刻停止层318a的侧壁的侧壁，以及接触蚀刻停止层318a的横向延伸下表面(远离基板110)。在一些实施例中(未图示)，反射器102具有最靠近基板110的一点，其与第一层间介电层314之间隔有第二层间介电层316。在其他实施例中，反射器102延伸穿过第二层间介电层316至第一层间介电层314中。在一些实施例中，与基板110的第二表面110b平行的第一水平线路，延伸穿过反射器102与导电接点118。在一些实施例中，与基板110的第二表面110b平行的第二水平线路，延伸穿过反射器102与导电内连线线路322a。

在一些实施例中，支撑装置326经由内连线结构112固定至基板110。举例来说，支撑装置326可为基体基板或集成芯片。在一些实施例中，集成芯片经由内连线结构112电性耦接至像素感测器106。举例来说，集成芯片可包含额外半导体基板(未图示)，与配置于额外半导体基板上的额外内连线结构(未图示)。

钝化层328沿着基板110的第二表面110b配置。钝化层328包含井区，其填有彩色滤光片330并被微透镜332覆盖。举例来说，钝化层328可为多层堆叠的介电层，比如氮化物层堆叠于一对氧化物层之间。彩色滤光片330设置使射线的指定颜色或波长选择性地穿过以至像素感测器106，而微透镜332设置为聚焦入射射线至彩色滤光片330及/或像素感测器106。

图4是一些实施例中，图1的背照式影像感测器中的像素感测器106其电路图400。如图所示，浮置扩散节点128经由转移晶体管130可选择性地耦接至光检测器104，并经由重置晶体管404可选择性地耦接至电源402。举例来说，光检测器104可为光二极管，及/或电源402可为直流电源。转移晶体管130设置以将光检测器104中累积的电荷转移至浮置扩散节点128，而重置晶体管404设置以清除存储在浮置扩散节点128的电荷。浮置扩散节点128可闸控源极随耦晶体管406，而源极随耦晶体管406可选择性地耦接电源402至列选择晶体管408。列选择晶体管408可选择性地耦接源极随耦晶体管406至输出端410。源极随耦晶体管406设置以非破坏性地读取及放大存储于浮置扩散节点128中的电荷，而列选择晶体管408设置以选择用于读出的像素感测器106。

虽然图1的背照式影像感测器中的像素感测器106可为图4所示的5t(五晶体管)aps，但应理解像素感测器106的其他实施例可包含更多或更少晶体管，举例来说，像素感测器106的其他实施例可包含两个、三个、或六个晶体管。

图5是一些实施例中，图1的背照式影像感测器的俯视图500。如图所示，背照式影像感测器的逻辑区502横向地围绕隔离区210，且像素感测器106、504、与506的阵列配置于隔离区210中。举例来说，逻辑区502包含逻辑装置及/或存储装置(未图示)，其设置以读取及/或存储像素感测器106、504、与506回应入射射线所产生的数据。举例来说，隔离区210设置以隔离像素感测器106、504、与506，且其可为浅沟槽隔离区。

像素感测器106、504、与506指定波长的个别射线。在一些实施例中，像素感测器106、504、与506交替地指定射线的红色波长(比如介于约620nm至约750nm之间)、绿色波长(比如介于约495nm至570nm之间)、与蓝色波长(比如介于约450nm至约495nm之间)。举例来说，像素感测器506标示为r并指定射线的红色波长，像素感测器504标示为b并指定射线的蓝色波长，而像素感测器106标示为g并指定射线的绿色波长。此外依据bayer滤光片的设计，一些实施例中的像素感测器106、504、与506在红色、绿色、与蓝色波长之间交替指定。

像素感测器106、504、与506独立地依图1、图2a至图2d、或图3的像素感测器106设置，并包含独立的彩色滤光片(未图示)，且彩色滤光片设置为依据射线的指定波长滤除入射射线。以图3为例，像素感测器106包含彩色滤光片(如图3的彩色滤光片330)配置其上。此外，像素感测器106、504、与506包含独立的光检测器104、508、与510，以及光检测器104、508、与510下的独立的反射器102、512、与514(以虚线标示)。

在一些实施例中，反射器102、512、与514的材料不同，端视用于个别像素感测器106、504、与506的射线的指定波长而定。举例来说，可选择反射器102、512、与514的材料以最大化对射线的指定波长的反射性。举例来说，反射器102的第一材料可对射线的指定的绿色波长具有最高反射性(相对于蓝色波长与红色波长)；反射器512的第二材料可对射线的指定的蓝色波长具有最高反射性(相对于绿色波长与红色波长)；而反射器514的第三材料可对射线的指定的红色波长具有最高反射性(相对于绿色波长与蓝色波长)。

此外，一些实施例中的反射器102、512、与514可横向偏离个别的光检测器104、508、与510，而偏离与阵列中心的距离成正比，及/或朝远离阵列中心的方向。举例来说，横向偏离可相对于光检测器104、508、与510以及反射器102、512、与514的边缘及/或中心。在一些实施例中，光检测器104、508、与510；反射器102、512、与514；以及阵列的中心为个别引脚的质心。引脚为水平平面上的二维投影。

图6至图15是一些实施例中，形成具有反射器102的背照式影像感测器的方法的是列剖视图600至1500。虽然图6至图15所示的剖视图600至1500搭配方法说明，但应理解图6至图15所示的结构并不限于此方法，而可独立存在于方法之外。

如图6的剖视图600所示，提供基板110。在多种实施例中，基板110可为任何形态的半导体主体(如硅、硅锗、绝缘层上硅、或类似物)，或与其相关的任何其他形态的半导体、外延层、介电层、或金属层。光检测器104(如光二极管)与浮置扩散节点128形成于栅极介电层134与上方的栅极132两侧上的基板110的像素感测器106中，以形成转移晶体管130。在一些实施例中，转移晶体管130包含衬垫栅极132的侧壁表面的侧壁间隔物304。一或多个隔离区210延伸至像素感测器106的两侧上的基板110中。

层间介电结构312形成于基板110的第一表面110a上。在一些实施例中，层间介电结构312的形成方法可为气相沉积工艺(如化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺)，或热氧化成长。在一些实施例中，层间介电结构312可包含第一层间介电层314，其包含硼磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、或类似物。在一些实施例中，层间介电结构312亦可包含第二层间介电层316，其接触第一层间介电层314。在一些实施例中，第二层间介电层316可包含未掺杂的硅酸盐玻璃。

导电接点118自层间介电结构312的上表面延伸至转移晶体管130的栅极132。举例来说，导电接点118包含导电材料如铜、铝、钨、金、或一些其他导电材料。在一些实施例中，导电接点118的形成方法可为选择性地蚀刻层间介电结构312以形成接点孔洞，接着沉积导电材料至接点孔洞中。在沉积导电材料至接点孔洞中之后，可进行平坦化工艺如化学机械研磨工艺，以自层间介电结构312上移除多余的导电材料。

下侧的蚀刻停止层602形成于层间介电结构312上与导电接点118上。在一些实施例中，下侧的蚀刻停止层602可包含氮化物(如氮化硅)、碳化物(如碳化硅)、或类似物。在一些实施例中，下侧的蚀刻停止层602的沉积方法可为气相沉积工艺，比如化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。

硬遮罩层604形成于下侧的蚀刻停止层602上。在一些实施例中，硬遮罩层604包含氮化物(如氮氧化硅、氮化钛、或类似物)、碳化物(如碳化硅)、或类似物。在一些实施例中，硬遮罩层604的沉积方法可为气相沉积工艺，比如化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。

如图7的剖视图700所示，形成遮罩层702于硬遮罩层604上。遮罩层702的形成方法可为沉积光敏感材料层(如正型或负型光刻胶)于硬遮罩层604上。依据掩模，以电磁射线选择性地曝光光敏感材料层。电时射线可调整光敏感材料中的曝光区域溶解度，以定义可溶区域。接着显影光敏感材料以移除可容区域，可定义开口706于光敏感材料中。

如图8的剖视图800所示，在硬遮罩层604下的层状物上进行第一蚀刻工艺。第一蚀刻工艺依据硬遮罩层604，可选择性地将硬遮罩层604下的层状物暴露至一或多种蚀刻剂802。第一蚀刻工艺形成反射器凹陷804，其延伸穿过下侧的蚀刻停止层602至层间介电结构312中。在一些实施例中，第一蚀刻工艺可设置为过蚀刻下侧的蚀刻停止层602一段非零的距离806，且距离806介于近似至之间。

第一蚀刻工艺设置以形成反射器凹陷804，其由水平延伸的非平面下表面所定义，且非平面下表面于层间介电结构中沿着反射器凹陷804边缘的延伸深度(较靠近基板110)，大于沿着反射器凹陷804中心的延伸深度。在一些实施例中，第一蚀刻工艺设置以形成反射器凹陷804，其具有弧形的下表面。在一些实施例中(未图示)，第一蚀刻工艺设置以形成反射器凹陷804，其下表面具有沿着下表面的外侧边缘的凸块(divot)。在一些实施例中，第一蚀刻工艺可能导致反射器凹陷804的侧壁角落具有角度808。角度808可介于近似60°至近似80°之间。

在一些实施例中，第一蚀刻工艺可包含微沟槽蚀刻工艺(如干蚀刻工艺)，其与反应性离子蚀刻相比，具有较大的离子与中性自由基之间的通量比例。上述微沟槽蚀刻工艺在硬遮罩层604的侧壁底部具有较大的蚀刻速率。微沟槽蚀刻工艺导致越过反射器凹陷804的下表面的蚀刻轮廓，在硬遮罩层604的侧壁底部为凹面及/或具有凸块(如垂直凸起)。

微沟槽蚀刻工艺可采用多种蚀刻化学剂。举例来说，一些实施例的微沟槽蚀刻工艺可包含干蚀刻工艺，其蚀刻化学剂包含氯与氩。在其他实施例中，微沟槽蚀刻工艺可包含干蚀刻工艺，其蚀刻化学剂包含氟物种(如六氟化物)与氧。在一些实施例中，干蚀刻工艺所用的蚀刻气体比例，可选择性地控制反射器凹陷804其下表面的锥形轮廓。举例来说，下表面的锥形轮廓取决于第一蚀刻气体(如氧)与第二蚀刻气体(如氟物种)之间的比例。

如图9的剖视图900所示，形成反射材料902于反射器凹陷804中。在一些实施例中，反射材料包含铝、银、金、铝铜、铜、及/或一些其他金属。此外，一些实施例中形成反射材料902的工艺包含沉积或成长反射材料902，以覆盖下侧的蚀刻停止层602并超填反射器凹陷804。

如图10的剖视图1000所示，进行平坦化工艺以自下侧的蚀刻停止层602上移除多余的反射材料902，即形成反射器102。在一些实施例中，平坦化工艺可包含化学机械研磨工艺。在其他实施例中，硬遮罩层(如图9的硬遮罩层604)上的反射材料902其移除方法可为回蚀刻工艺。

如图11的剖视图1100所示，形成上侧的蚀刻停止层1102于下侧的蚀刻停止层602与反射器102上。下侧的蚀刻停止层602与上侧的蚀刻停止层1102可合并包含蚀刻停止层318a。举例来说，上侧的蚀刻停止层1102与下侧的蚀刻停止层602可包含相同或类似的材料，比如碳化硅或氮化硅。

如图12的剖视图1200所示，形成金属间介电层320a于蚀刻停止层318a上。举例来说，金属间介电层320a可为低介电常数的介电物(如碳氧化硅)、氧化硅、磷硅酸盐玻璃、或一些其他介电材料。

如图13的剖视图1300所示，选择性地图案化金属间介电层320a与蚀刻停止层318a，可形成沟槽1302以定义导电内连线线路的位置。在一些实施例中，以光刻工艺选择性地图案化金属间介电层320a与蚀刻停止层318a。

如图14的剖视图1400所示，形成导电材料于沟槽1302中，以形成导电内连线线路116。在多种实施例中，导电材料的形成方法可为沉积工艺及/或电镀工艺。举例来说，一些实施例可形成导电晶种层于沟槽1302中，接着进行电镀工艺以将导电材料填入沟槽1302。在一些实施例中，可在形成导电材料之前，形成阻障层于沟槽1302中。在一些实施例中，导电材料可包含铜及/或铝。在一些实施例中，阻障层可包含氮化钛或氮化钽。在一些实施例中，导电内连线线路116可经由导电接点118，电性耦接至栅极132。

如图15的剖视图1500所示，旋转图14的半导体结构约180度，并形成钝化层328于基板110上。在一些实施例中，钝化层328的组成为氮化硅或氧化硅。此外，一些实施例中钝化层328的形成工艺包含沉积或成长钝化层，比如热氧化或气相沉积。如图15的剖视图1500所示，亦形成彩色滤光片330以埋置于钝化层328中，并形成微透镜332以覆盖彩色滤光片330。

图16是一些实施例中，具有反射器的背照式影像感测器的形成方法的流程图1600。此处以一是列的步骤或事件说明图16的流程图1600所述的方法，但应理解这些步骤或事件的顺序并非用以局限本发明实施例。举例来说，可由不同顺序进行一些步骤，及/或与其他步骤或事件同时进行一些步骤，而与此处所述及/或图示的内容不同。此外，此处所述的一或多个实施例不必实施所有说明的步骤，且可在一或多个分开的步骤及/或阶段中进行此处所述的一或多个步骤。

在步骤1602中，按序形成层间介电结构、下侧的蚀刻停止层、与硬遮罩层于具有光检测器的基板的第一表面上。图6是一些实施例中，对应步骤1602的剖视图600。

在步骤1604中，选择性地图案化硬遮罩层。图7是一些实施例中，对应步骤1604的剖视图700。

在步骤1606中，形成层间介电结构的非平面表面所定义的反射器凹陷，其延伸穿过下侧的蚀刻停止层，直到层间介电结构于基板中的光检测器上的位置。在一些实施例中，反射器凹陷的形成方法可采用微沟槽蚀刻工艺。图8是一些实施例中，对应步骤1606的剖视图800。

在步骤1608中，形成反射材料于反射器凹陷中及下侧的蚀刻停止层上。图9是一些实施例中，对应步骤1608的剖视图900。

在步骤1610中，进行平坦化工艺以自下侧的蚀刻停止层上移除多余的反射材料，即形成反射器。图10是一些实施例中，对应步骤1610的剖视图1000。

在步骤1612中，形成上侧的蚀刻停止层于下侧的蚀刻停止层与反射器上。图11是一些实施例中，对应步骤1612的剖视图1100。

在步骤1614中，形成第一金属间介电层于上侧的蚀刻停止层上。图12是一些实施例中，对应步骤1614的剖视图1300。

在步骤1616中，形成导电内连线线路于第一金属间介电层中。第13与14图是一些实施例中，对应步骤1616的剖视图1300与1400。

在步骤1618中，形成钝化层、彩色滤光片、微透镜、或上述的组合于基板的第二表面上，且第二表面与第一表面相对。图15是一些实施例中，对应步骤1618的剖视图1500。

如此一来，由上述可知本发明一些实施例关于具有弧状反射器的背照式互补金属氧化物半导体影像感测器与相关的形成方法，其设置以提供高量子效率与低串音。

本发明一些实施例关于集成芯片。集成芯片包括：层间介电结构，沿着基板的第一表面延伸，且基板具有光检测器；以及蚀刻停止层，位于层间介电结构上。蚀刻停止层与层间介电结构围绕反射器。反射器具有弧形表面面对基板且直接位于光检测器上。弧形表面耦接于反射器的第一侧壁与第二侧壁之间。反射器沿着第一侧壁与第二侧壁的厚度，大于反射器的中心的厚度，且反射器的中心位于第一侧壁与第二侧壁之间。

在一些实施例中，上述集成芯片包括：栅极，配置于基板上；以及导电接点，自栅极的上表面延伸至第一导电内连线线路，其中第一水平线路平行于基板的第一表面，并延伸穿过反射器与导电接点；以及其中第二水平线路平行于第一水平线路，并延伸穿过反射器与第一导电内连线线路。

在一些实施例中，上述集成芯片的反射器的第一侧壁及第二侧壁，与平行于基板的上表面的水平平面之间具有角度，且角度介于近似65°至近似80°之间。

在一些实施例中，上述集成芯片的层间介电结构包括第一层间介电层，以及第一层间介电层上的第二层间介电层，其中第一层间介电层不同于第二层间介电层。

在一些实施例中，上述集成芯片的反射器最靠近基板的一点，与第一层间介电层之间隔有第二层间介电层。

在一些实施例中，上述集成芯片的反射器具有面对基板的上表面，上表面包含中心区，且中心区被多个凸起围绕；以及其中中心区的表面具有第一斜率，凸起各自具有耦接至表面的侧壁，侧壁具有第二斜率，且第二斜率大于第一斜率。

本发明其他实施例关于影像感测器的形成方法。上述方法包括形成光检测器于基板中；形成栅极于基板的第一表面上；以及形成层间介电结构于基板的第一表面及栅极上。上述方法亦包括形成反射器凹陷，且反射器凹陷延伸至层间介电结构中。由层间介电结构其横向延伸的非平面下表面与层间介电结构的侧壁定义反射器凹陷。上述方法亦包括形成反射材料于反射器凹陷中；以及进行平坦化工艺自层间介电结构的最上侧表面上移除反射材料，以形成反射器。

在一些实施例中，上述方法的一直线垂直于基板的第一表面并对分反射器；且反射器的厚度在直线与反射器的外侧侧壁之间递增。

在一些实施例中，上述方法的反射器的厚度在直线与反射器的外侧侧壁之间单调地递增。

在一些实施例中，上述方法还包括：形成蚀刻停止层于层间介电结构上，其中反射器凹陷延伸穿过蚀刻止层，且由蚀刻停止层的侧壁定义反射器凹陷。

在一些实施例中，上述方法的层间介电结构包括第一层间介电层，以及直接接触第一层间介电层的上表面的第二层间介电层；以及其中反射器凹陷与第一层间介电层之间完全隔有第二层间介电层。

在一些实施例中，上述方法还包括：采用微沟槽蚀刻工艺进行第一蚀刻工艺，以形成反射器凹陷。

在一些实施例中，上述方法的微沟槽蚀刻工艺采用的蚀刻气体化学剂包含氧与氟物种。

在一些实施例中，上述方法的反射器具有上表面面对基板，且由连续函数定义上表面。

本发明其他实施例关于影像感测器。上述影像感测器包括光检测器，位于基板中；以及多个导电内连线层，配置于介电结构中，且介电结构沿着基板的第一表面。反射器，直接配置于光检测器上并与基板之间隔有介电结构。垂直于基板的第一表面的直线对分反射器。反射器的厚度在直线与反射器的外侧侧壁之间递增。

在一些实施历翁，上述影像感测器的介电结构包括：层间介电结构，沿着基板的第一表面配置；以及蚀刻停止层，与基板之间隔有层间介电结构，其中反射器配置于蚀刻停止层与层间介电结构中。

在一些实施例中，上述影像感测器的反射器的横向延伸的下表面耦接至反射器的外侧壁壁并远离基板；以及其中接触蚀刻停止层的侧壁的反射器的侧壁，以及反射器的横向延伸的下表面，接触蚀刻停止层的横向延伸的表面。

在一些实施例中，上述影像感测器的反射器的上表面面对基板，且由不连续函数定义反射器的上表面。

在一些实施例中，上述影像感测器的反射器的上表面面对基板，其包括中心区，且中心区被多个凸起包围；以及其中中心区的表面具有第一斜率，凸起各自具有耦接至表面的侧壁，侧壁具有第二斜率，且第二斜率大于第一斜率。

在一些实施例中，上述影像感测器还包括：栅极，配置于基板上；以及导电接点，自栅极的上表面延伸穿过第一层间介电层与第一层间介电层上的第二层间介电层，其中反射器与导电接点之间横向地隔有第二层间介电层。

上述实施例的特征有利于本技术领域中技术人员理解本发明实施例。本技术领域中技术人员应理解可采用本发明实施例作基础，设计并变化其他工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解，这些等效置换并未脱离本发明构思与范围，并可在未脱离本发明的构思与范围的前提下进行改变、替换、或变动。