中，形成高掺杂区578的离子植入所使用的能量高于形成高掺杂区579所使用的能量，因而高掺杂区578的形成更深入至磊晶区51中。在一些实施例中，形成的高掺杂区578的掺杂浓度高于高掺杂区579或光感测区域55的掺杂浓度。所形成的高掺杂区578或579环绕光感测区域55的周围，以避免外部电路的噪声影像以及相邻光二极管(未绘示)的串音干扰(cross-talk)。在一些实施例中，高掺杂区578包含与高掺杂区579相反的传导型。例如，高掺杂区579包含第一传导型的P型掺质。高掺杂区578包含第二传导型的N型掺质。高掺杂区578或579防止负或正电荷载体到达光感测区域55。高掺杂区578与579彼此分呙。
[0128]图18说明图15所示操作之后的操作。在图18中，在前侧SI上方，包含形成隔离的图案的阻层31被覆盖。
[0129]在图19，磊晶区51包含隔离区52，其形成通过在前侧SI上的磊晶区51中蚀刻沟渠，并且以绝缘材料填充该沟渠，该绝缘体材料例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0130]在图20中，栅极介电层561覆盖在前侧SI上方。在一实施例中，栅极介电层561由合适的沉积工艺所形成的薄膜。栅极电极层571覆盖栅极介电层561的顶部。在一实施例中，通过一些工艺，在前侧SI上方，顺序沉积栅极介电层561与栅极电极层571。在一些实施例中，仅在预先定义的区域上方，形成栅极介电层561与栅极电极层571，用于形成晶体管结构。栅极电极层571由任何合适的材料制成，例如多晶硅。通过光微影蚀刻工艺，将栅极介电层561与栅极电极层571图案化。
[0131]在图21中，转移电阻特征，以于前侧SI上与隔离区52之间形成栅极结构58。栅极结构58包含栅极电极57与栅极介电56。
[0132]在图22中，在一些实施例中，通过离子植入或磊晶成长，形成源极区53或漏极区54。离子植入或磊晶成长在源极区53或漏极区54导入掺质。在不同的实施例中，源极区53或漏极区54具有不同的掺杂概况，其由多重工艺植入所形成。
[0133]在图23中，通过任何合适的工艺，在前侧SI上方，覆盖介电层70。介电层70接触栅极结构58。在介电层70的顶部上，形成阻层31。进行蚀刻操作331，以将图案化的电阻特征转移至介电层70。
[0134]在图24中，将图案化的电阻特征转移至介电层70，因而形成沟渠。在一些实施例中，通过任何合适的蚀刻工艺而形成沟渠，例如选择性蚀刻、干式蚀刻和/或其组合。以传导材料填充沟渠而形成接点71。以合适的工艺，例如沉积工艺，填充沟渠而形成接点71。接点71电耦合栅极结构58、源极区53、漏极区54、接点插塞559、接点插塞558以及接点插塞551。调节CVD工艺中的工艺参数而控制接点71的深度。工艺参数包含总压力、反应剂浓度、沉积温度或沉积速度。
[0135]在图25中，将电阻特征转移至传导层，而沉积且图案化传导层。将电阻特征转移至传导层，因而形成凹处与互连72。以介电材料填充凹处而在ILD层75上方形成另一介电层70。互连72在介电层70之间。互连区73形成于前侧，例如传导块511的前侧SI。互连区73包含ILD层75、介电层70以及互连72。在图25中，沉积且蚀刻多层的互连72与介电层70，而形成互连区73。在一些实施例中，形成通路结构25因而耦合不同层中的金属线。
[0136]在图26中，半导体装置，例如光学传感器100，其上下翻转，因而第二侧，例如背侧S2，其位于第一侧上方，如图26所示。在一些实施例中，通过平面化操作32，将半导体基板50平面化。平面化操作21任何合适的操作，例如回蚀刻或是化学机械抛光(CMP)。进行平面化操作32，因而将位于磊晶区51上方的半导体基板50薄化。在一些实施例中，半导体基板50被薄化至暴露接近背侧S2的磊晶区51的程度(未绘示于图26中)。在前述实施例中，上方的光学堆叠，例如滤光层30与介电层(27、28)，其直接位在磊晶区51上。在其他实施例中，将半导体基板50部分薄化至接近背侧S2的磊晶区51未暴露的程度。在前述实施例中，上方的光学堆叠，例如滤光层30与介电层(27、28)，其直接位在磊晶区51上。在另一实施例中，保留半导体基板50而不进行任何薄化操作。
[0137]进行平面化操作32，因而缩小从背侧S2至界面S45的高度H252。在一些实施例中，使用终点侦测将高度H252缩小预定量。例如，以平面化操作32薄化背侧S2时，可使用光87进行终点侦测。在一些实施例中，光87单色光源，其从背侧S的表面反射。反射光88从背侧S2下方的界面78或界面S45上方反射。通过磊晶区51中一些插入的介电层或反射层形成界面78。当平面化操作32暴露界面78时，反射光88的光学性质改变，因而指示达到终点或是再一段预定距离即达到终点。
[0138]在一些其他的实施例中，终点侦测通过量测半导体块511中的一些包埋线(未绘示)的电阻。由于平面化操作32缩小厚度TH8以及任何尺寸，例如包埋线的厚度或长度，因而改变电阻。平面化操作32停止在包埋线的预定电阻。在一些实施例中，包埋线从前侧SI连接至背侧S2。
[0139]在图27中，导波区200形成在第二侧，例如与半导体块511的前侧SI对立的背侧
S2。通过任何合适的工艺，例如沉积，在互连区73上方形成毯状物的滤光层30。在图27中，介电层27形成在滤光层30顶部上的毯状物。
[0140]在图27中，通过合适的沉积工艺，形成介电层27。介电层27由比介电层28的第二折射率更高的第一折射率的材料组成。
[0141]在一些其他的实施例中，在滤光层30的顶部上，形成第一覆盖层(未绘示)。而后，在第一覆盖层的顶部上，形成核心层，例如介电层27。而后，在介电层27上方，形成第二覆盖层毯状物，例如介电层28，如图28所示。
[0142]在图28中，通过任何合适的方法，例如光微影蚀刻操作中的蚀刻操作33，以样品放置部23的凹处，将介电层27上方的介电层28图案化。在一些实施例中，蚀刻操作33选择性蚀刻。
[0143]在一些实施例中，在介电层27上，沉积介电层28。而后，将介电层28图案化以于介电层27上方形成开口。通过任何合适的图案化工艺，在该开口下方与介电层27中，形成光栅结构21。
[0144]在一些实施例中，通过蚀刻操作，可形成介电层28作为图案化的上覆盖层，以形成样品放置部23，例如纳米槽。
[0145]图29说明前侧光学传感器800。在一些实施例中，取代如图26所示的上下翻转中间产物以及在背侧上形成导波区200，图29说明在半导体块511的前侧SI上，形成互连区73与导波区200。相较于使用例如光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)或电荷耦合器件(Charge Couple Device，(XD)的外部感测装置的光学传感器，此处所描述的前侧光学传感器800为整块结构(monolithic structure)，并且提供发射萤光的样品与光感测区域之间较短的距离。可预期得到较佳的灵敏度。
[0146]在互连区73的顶部上，形成导波区200，因而互连区73在光感测区域55的顶部上。在互连区73的顶部上，形成滤光层30。通过任何合适的沉积操作，在滤光层30的顶部上形成核心层27。核心层27可为介电层，其包含任何合适的介电材料。介电层可导引入射光通过样品放置部23的下方。
[0147]在图29中，将核心层27图案化以形成光栅结构21。在核心层27的顶部上，覆盖覆盖层281。通过在核心层27的顶部上沉积任何合适的传导材料或是金属氧化物，可形成覆盖层281。在一些实施例中，传导材料由铝制成，以及金属氧化物由二氧化铝制成。
[0148]在一些实施例中，覆盖层281为介电材料制成的包覆层。通过任何合适的光微影蚀刻操作，例如类似于图29中所示的蚀刻操作331的蚀刻操作，将覆盖层281图案化。将覆盖层281图案化以暴露光栅结构21并且形成样品放置部23。可将样品放置部23图案化以于开口顶部具有宽度W231以及在开口的底部具有宽度W23。宽度W23小于入射光的波长，例如光8。在一些实施例中，样品放置部23为纳米槽。
[0149]在图30中，在一些实施例中，互连区73在半导体块511的前侧SI上方。互连区73电耦合光感测区域55的多接合光二极管。光接合二极管在半导体块511中。多接合光二极管于前侧SI邻接互连区73。互连区73位于多接合光二极管与导波区200之间。
[0150]导波区200包含核心层27。核心层27可为介电层，用以将入射光8从光栅结构21引导至样品放置部23。核心层27包含光栅结构21以引导入射光，例如光8，至核心层27中。核心层27的介电层包含预定厚度TH27，其约150纳米加上约5至10个百分比。样品放置部23可为纳米槽23。来自样品231的萤光，例如光81、82或83从纳米槽23移动经由互连区73中的介电层70而到达光感测区域55。
[0151]覆盖层281可为包含样品放置部23的包覆层，用以接收样品231，例如单分子。该单分子可吸收入射光8并且发出萤光光81、82或83。在一些实施例中，覆盖层281可为核心层27的顶部上的传导层。该传导层包含样品放置部23，以暴露核心层27。覆盖层281包含开口，其暴露导波区200的核心层27。该开口包含小于光8的波长的宽度。
[0152]与前侧SI邻接的多接合光二极管可感测来自导波区200的萤光光81、82或83。多接合光二极管包含接合S522，其可侦测发射光，例如萤光光81、82或83。接合S522接触前侧SI。
[0153]参阅图31，图31说明光学传感器100，其具有接近半导体块511的背侧S2的导波区200。在一些实施例中，光学传感器100可侦测萤光，例如从单分子样品231所发出的光81。单分子样品231的即时调度可为平行的单分子DNA调度。相较于图30所示的前侧光学传感器800，光学传感器100可侦测从单分子样品231所发出的较弱的光。关于单分子侦测，可能需要防止激发光到达光感测区域55，该激发光例如光8，以促进信号与噪声的比例。在平面波导中，例如在导波区200中，核心层27包含小于约0.3nm的表面粗糙度，以减少来自于核心层27内增加的激发光的表面散射。样品放置部23可接收单分子以进行分析。
[0154]在一些实施例中，至少在上包覆层28中，可形成至少一样品放置部23。样品放置部23的上开口可大于样品放置部23的底部。在本文中，样品放置部23的形状不受限制。例如，样品放置部23的水平剖面可为圆形、椭圆形、矩形、正方形或是菱形。
[0155]参阅图31，样品放置部23的底部尺寸是可改变的。例如，宽度W23样品放置部23的底部尺寸。宽度W23可小于约激发光的波长，例如光8。在一些实施例中，宽度W23可小于激发光长的约一半、约四分之一或约八分之一。如本文中所述，宽度W23可指样品放置部23的直径获最大尺寸，该样品