專利名稱：用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)及圖像感測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電裝置，特別涉及一種具有次波長(zhǎng)(subwavelength) 抗反射結(jié)構(gòu)的圖像感測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著光電產(chǎn)品諸如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字圖像記錄器、具有圖像拍攝功能的手 機(jī)、以及監(jiān)視器逐漸普及化，圖像感測(cè)裝置的需求也與日俱增。圖像感測(cè)裝 置用于記錄來自圖像的光學(xué)信號(hào)的變化并且將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。在 記錄及處理上述電子信號(hào)之后，便可產(chǎn)生一數(shù)字圖像。而圖像感測(cè)裝置一般 可分為兩種主要類型 一者為電荷耦合裝置(charge-coupled device, CCD)， 而另一者為互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(complementaiy metal oxide semiconductor ， CMOS )裝置。
圖像感測(cè)裝置通常包括用以感測(cè)光線及聚積光電荷的光敏性 (photosensitivity)部件，例如光感測(cè)器；以及將光電荷轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)并 產(chǎn)生數(shù)據(jù)的控制電路部件。為了增加圖像感測(cè)器的光敏性，總是試著增加單 元像素中光敏性部件的填充因素(fill factor)。然而，由于無法完全排除控 制電路的使用面積，因而使光敏性部件的使用面積受到限制。再者，若借由 增加單元像素的尺寸來改善光敏性，分辨率勢(shì)必因像素?cái)?shù)量的減少而降低。
因此，有必要尋求一種新的圖像感測(cè)裝置結(jié)構(gòu)，其能夠有效提升圖像感 測(cè)裝置的光敏性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)及圖 像感測(cè)裝置。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，包括一 第一介電層及一第二介電層。第一介電層具有第一折射率且具有多個(gè)突出鄰
4任意排列于第一介電層的上表面上，其中突出部以及其間的間距的平均尺寸 小于光線的波長(zhǎng)。第二介電層具有不同于第一折射率的第二折射率，且第二 介電層的下表面順應(yīng)性地貼附于第一介電層的上表面。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第一折射率可大于該第 二折射率。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第一介電層由氮化硅所 構(gòu)成而該第二介電層由氧化硅所構(gòu)成。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二折射率可大于該第 一折射率。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二介電層由氮化硅所 構(gòu)成而該第一介電層由氧化硅所構(gòu)成。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二介電層具有多個(gè)突 出部任意排列于該第二介電層的上表面上，所述多個(gè)突出部以及其間的間距 的平均尺寸小于該光線的波長(zhǎng)。
根據(jù)上述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中還包括材料層，具有不同 于該第二折射率的第三折射率，且該材料層的下表面順應(yīng)性地貼附于該第二 介電層的該上表面。
又根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種圖像感測(cè)裝置，包括 一基板及一設(shè) 置于其上的抗反射結(jié)構(gòu)?；寰哂兄辽僖还飧袦y(cè)器，用以感測(cè)光線?？狗瓷?結(jié)構(gòu)包括 一第一介電層及一第二介電層。第一介電層具有第一折射率且具 有多個(gè)突出部任意排列于第一介電層的上表面上，其中突出部以及其間的間 距的平均尺寸小于光線的波長(zhǎng)。第二介電層具有不同于第一折射率的第二折 射率，且第二介電層的下表面順應(yīng)性地貼附于第一介電層的上表面。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中該第一折射率可大于該第二折射率。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中該第一介電層由氮化硅所構(gòu)成而該第二 介電層由氧化硅所構(gòu)成。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二折射率可大于該第一折射率。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二介電層由氮化硅所構(gòu)成而該第一 介電層由氧化硅所構(gòu)成。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二介電層具有多個(gè)突出部任意排列
5于該第二介電層的上表面上，所述多個(gè)突出部以及其間的間距的平均尺寸小 于該光線的波長(zhǎng)。
根據(jù)上述的圖像感測(cè)裝置，其中還包括材料層，具有不同于該第二折射 率的第三折射率，且該材料層的下表面順應(yīng)性地貼附于該第二介電層的該上 表面。
利用本發(fā)明，由于多重結(jié)構(gòu)的穿透率可借由在兩相鄰且具有不同折射率 的膜層之間的界面處形成次波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)而增加，因此可在不增加像素尺寸或填 充因素的情形下聚積更多的光電荷。亦即，圖像感測(cè)裝置可在不增加像素尺 寸或填充因素的情形下提升光敏性，同時(shí)維持圖像感測(cè)裝置的分辨率。


圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像感測(cè)裝置剖面示意圖。
圖2顯示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像感測(cè)裝置剖面示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
10~光線； 100~基板； 102 光感測(cè)器；
104 第一介電層；104a、 106a 突出部；104b、 106b 間距；
106 第二介電層；108 材料層； 206 介電層；
206a 第一光柵部;206b 第二光柵部；Sl、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6 尺寸。
具體實(shí)施例方式
以下說明本發(fā)明的實(shí)施例。此說明的目的在于提供本發(fā)明的總體概念而 并非用以局限本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定 者為準(zhǔn)。
圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像感測(cè)裝置剖面示意圖。圖像感測(cè) 裝置包括一基板IOO，例如一半導(dǎo)體基板，具有多個(gè)光感測(cè)器102形成于內(nèi)， 用以感測(cè)具有單一、多重、或?qū)挿秶ㄩL(zhǎng)的光線IO。光感測(cè)器102可包括 光電二極管、光敏晶體管、或其它公知的光感測(cè)器?；?00中可形成隔離 區(qū)(未顯示)，以定義出用以排置多個(gè)光感測(cè)器102的有源區(qū)。每一光感測(cè) 器102對(duì)應(yīng)于一控制集成電路(未顯示)，例如一CMOS電路，用以將來自
于光線10的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。 j一反射結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板100上。反射結(jié)構(gòu)可包括一多層結(jié)構(gòu)。舉例而言， 多層結(jié)構(gòu)包括具有第一折射率的一第一介電層104、具有不同于第一折射 率的第二折射率的一第二介電層106、以及具有不同于第二折射率的第三折 射率的一材料層108，且依序設(shè)置于基板100上。在本實(shí)施例中，第一折射 率可大于第二折射率。舉例而言，第一介電層104可由氮化硅(例如，SiN 或Si3N4)所構(gòu)成，其作為一密封層或是擴(kuò)散阻障層。再者，第二介電層106 可由氧化硅或低介電常數(shù)(lowk)材料所構(gòu)成，例如氟硅玻璃(FSG)、摻 雜碳的氧化物、甲基硅酸鹽類(methyl sils叫uioxane，MSQ)、含氫硅酸鹽類 (hydrogen silsequioxane, HSQ )、 或氟四乙基硅酸鹽 (fluorine tetra-ethyl誦orthosilicate， FTEOS)， 其作為一內(nèi)層介電(interlayer dielectric, ILD)層。第一介電層104及第二介電層106可借由化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(low pressure CVD, LPCVD)、 等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced CVD，PECVD)、高密度等離 子體化學(xué)氣相沉積(high density plasma CVD，HDPCVD)、或其它公知沉積 技術(shù)形成。另外，在其它實(shí)施例中，第二折射率可大于第一折射率。舉例而 言，第二介電層106可由氮化硅所構(gòu)成，其作為一鈍化層或是平坦層。再者， 第一介電層104可由氧化硅或低介電常數(shù)(lowk)材料所構(gòu)成，用以作為ILD 層或金屬層間介電(intermetal dielectric, IMD)層。
特別的是第一介電層104具有多個(gè)突出部104a任意排列于其上表面上。 第二介電層106的下表面則順應(yīng)性貼附于第一介電層104的上表面。在本實(shí) 施例中，突出部104a可具有相同或不同的尺寸Sl，且平均尺寸小于光線IO 的波長(zhǎng)。再者，突出部104a之間的間距104b同樣可具有相同或不同的尺寸 S2，且平均尺寸小于光線10的波長(zhǎng)。如此一來，第一介電層104及第二介 電層106之間便形成一次波長(zhǎng)界面。當(dāng)光線10穿過次波長(zhǎng)界面而進(jìn)入光感 測(cè)器102，位于次波長(zhǎng)界面的反射便會(huì)降低，借以提升多層結(jié)構(gòu)的穿透率。 即，次波長(zhǎng)界面具有抗反射的特性。再者，相較于具有特定波長(zhǎng)的光線而言， 具有任意排列的突出部104a的次波長(zhǎng)界面，對(duì)于寬范圍波長(zhǎng)的光線能夠提 供更佳的抗反射效果。在本實(shí)施例中，可借由離子轟擊第一介電層104上表 面而形成任意排列的突出部104a。在其它實(shí)施例中，可借由在第一介電層 104上表面進(jìn)行公知光刻及蝕刻工藝而形成任意排列的突出部104a。
7另外，當(dāng)具有不同于第二折射率的第三折射率的材料層108形成于第二 介電層106上時(shí)，第二介電層106具有多個(gè)突出部106a任意排列于其上表 面上。亦即，材料層108的下表面則順應(yīng)性貼附于第一介電層104的上表面。 在本實(shí)施例中，突出部106a可具有相同或不同的尺寸S3，且平均尺寸小于 光線10的波長(zhǎng)。再者，突出部106a之間的間距106b同樣可具有相同或不 同的尺寸S4，且平均尺寸小于光線10的波長(zhǎng)。如此一來，第二介電層106 及材料層108之間便形成一次波長(zhǎng)界面。突出部106a可借由相似于突出部 104a的形成方法而形成。材料層108可由樹脂所構(gòu)成，用以提供形成微透鏡 陣列、彩色濾光片、或其組合之用。在其它實(shí)施例中，當(dāng)材料層108下方的 第二介電層106由氮化硅所構(gòu)成時(shí)，材料層108可由氧化硅所構(gòu)成。當(dāng)光線 10穿過材料層108與第二介電層106之間的次波長(zhǎng)界面而進(jìn)入光感測(cè)器102 時(shí)，多重結(jié)構(gòu)的穿透率得以增加。
圖2顯示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像感測(cè)裝置剖面示意圖，其中相 同于圖1中的部件使用相同的標(biāo)號(hào)并省略其相關(guān)說明。在本實(shí)施例中，介電 層104的折射率相似于材料層108，而具有次波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)的介電層206設(shè) 置于其間，取代圖1中具有次波長(zhǎng)突出部106a的介電層106。介電層106由 交替排列的第一光柵部206a及第二光柵部206b所構(gòu)成。在本實(shí)施例中，第 一光柵部206a的材質(zhì)可相同于圖1中介電層106，而第二光柵部206b的材 質(zhì)可相同于圖1中介電層104或其上方材料層108。再者，第一光柵部206a 可具有相同或不同的尺寸S5，且平均尺寸小于光線10的波長(zhǎng)。第二光柵部 206b可具有相同或不同的尺寸S6，且平均尺寸小于光線10的波長(zhǎng)。如此一 來，介電層104與206之間以及介電層206與材料層108之間便可形成次波 長(zhǎng)界面。因此，當(dāng)光線10穿過這些次波長(zhǎng)界面而進(jìn)入光感測(cè)器102時(shí)，位 于次波長(zhǎng)界面處的反射便會(huì)降低，因而提升多重結(jié)構(gòu)的穿透率。
根據(jù)上述實(shí)施例，由于多重結(jié)構(gòu)的穿透率可借由在兩相鄰且具有不同折 射率的膜層之間的界面處形成次波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)而增加，因此可在不增加像素尺寸 或填充因素的情形下聚積更多的光電荷。亦即，圖像感測(cè)裝置可在不增加像 素尺寸或填充因素的情形下提升光敏性，同時(shí)維持圖像感測(cè)裝置的分辨率。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，一當(dāng)可作 更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
1. 一種用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，包括第一介電層，具有第一折射率且具有多個(gè)突出部任意排列于該第一介電層的上表面上，其中所述多個(gè)突出部以及其間的間距的平均尺寸小于該光線的波長(zhǎng)；以及第二介電層，具有不同于該第一折射率的第二折射率，且該第二介電層的下表面順應(yīng)性地貼附于該第一介電層的該上表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第一折射率 大于該第二折射率。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第一介電層 由氮化硅所構(gòu)成而該第二介電層由氧化硅所構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二折射率 大于該第一折射率。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二介電層 由氮化硅所構(gòu)成而該第一介電層由氧化硅所構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中該第二介電層 具有多個(gè)突出部任意排列于該第二介電層的上表面上，所述多個(gè)突出部以及 其間的間距的平均尺寸小于該光線的波長(zhǎng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)，其中還包括材料 層，具有不同于該第二折射率的第三折射率，且該材料層的下表面順應(yīng)性地 貼附于該第二介電層的該上表面。
8. —種圖像感測(cè)裝置，包括基板，其內(nèi)具有至少一光感測(cè)器，用以感測(cè)光線；以及 抗反射結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該基板上，包括第一介電層，具有第一折射率且具有多個(gè)突出部任意排列于該第一 介電層的上表面上，其中所述多個(gè)突出部以及其間的間距的平均尺寸小 于該光線的波長(zhǎng)；以及第二介電層，具有不同于該第一折射率的第二折射率，且該第二介 電層的下表面順應(yīng)性地貼附于該第一介電層的該上表面。
9. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其中該第一折射率大于該第二折 射率。
10. 如權(quán)利要求9所述的圖像感測(cè)裝置，其中該第一介電層由氮化硅所 構(gòu)成而該第二介電層由氧化硅所構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二折射率大于該第一 折射率。
12. 如權(quán)利要求11所述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二介電層由氮化硅所 構(gòu)成而該第一介電層由氧化硅所構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其中該第二介電層具有多個(gè)突 出部任意排列于該第二介電層的上表面上，所述多個(gè)突出部以及其間的間距 的平均尺寸小于該光線的波長(zhǎng)。
14. 如權(quán)利要求8所述的圖像感測(cè)裝置，其中還包括材料層，具有不同 于該第二折射率的第三折射率，且該材料層的下表面順應(yīng)性地貼附于該第二 介電層的該上表面。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于光線傳導(dǎo)的抗反射結(jié)構(gòu)?？狗瓷浣Y(jié)構(gòu)包括具有第一折射率的第一介電層以及具有第二折射率的第二介電層，第二折射率不同于第一折射率。第一介電層具有多個(gè)突出部任意排列于其上表面，其中這些突出部以及其間的間距的平均尺寸小于光線的波長(zhǎng)。第二介電層的下表面順應(yīng)性地貼附于第一介電層的上表面。本發(fā)明還揭示一種具有上述抗反射結(jié)構(gòu)的圖像感測(cè)裝置。利用本發(fā)明，可借由形成次波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)而增加多重結(jié)構(gòu)的穿透率，因此可在不增加像素尺寸或填充因素的情形下聚積更多的光電荷，從而提高圖像感測(cè)裝置的光敏性，同時(shí)維持圖像感測(cè)裝置的分辨率。
文檔編號(hào)H01L27/144GK101488508SQ20081010004
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者劉宇杰, 彭進(jìn)寶 申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司