用于半導(dǎo)體器件的高k介電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種圖像傳感器件及用于制造圖像傳感器件的方法。示例性圖像傳感器件包括具有正面及背面的襯底，設(shè)置在襯底正面處的多個傳感器元件。多個傳感器元件的每個可操作以感測投射向襯底背面的輻射。圖像傳感器也包括設(shè)置在襯底背面上方的高k介電網(wǎng)格。高k介電網(wǎng)格具有高k介電溝槽及側(cè)壁。圖像傳感器也包括設(shè)置在高k介電網(wǎng)格上方的濾色器及微透鏡。本發(fā)明還公開了用于半導(dǎo)體器件的高K介電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
【專利說明】用于半導(dǎo)體器件的高k介電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年3月15日提交的美國專利申請第61/799934號的利益，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。本申請也與2013年3月12日提交的美國專利申請第13/796，576號相關(guān)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及用于半導(dǎo)體器件的高K介電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0004]集成電路(IC)技術(shù)不斷地進行改進。這種改進經(jīng)常涉及器件幾何尺寸的減小以獲得更低的制造成本，更高的器件集成密度，更高的運行速度，以及更好的性能。隨著因縮小幾何尺寸實現(xiàn)的優(yōu)勢，可直接針對IC器件進行改進。這樣的一種IC器件是圖像傳感器件。圖像傳感器件包括像素陣列，像素陣列用于檢測光并記錄檢測到的光的強度(亮度)。像素陣列通過積累電荷而響應(yīng)光線，即光越多產(chǎn)生的電荷越多。然后，電荷可以用于(例如，通過其他電路)提供用于諸如數(shù)碼相機的合適應(yīng)用的顏色及亮度。普通類型的像素網(wǎng)格包括電荷耦合器件(CXD)圖像傳感器或互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器件。
[0005]圖像傳感器件的一種類型是背照式圖像傳感器(BIS)器件。BIS器件用于感測投射向襯底(支撐BIS器件的圖像傳感器電路)背側(cè)表面的光線的量。像素陣列位于襯底的前偵牝且襯底足夠薄使得投射向襯底背側(cè)的光線可以到達像素陣列。與前照式(FSI)圖像傳感器件相比，BIS器件提供高填充因子并減小相消干涉。但是，由于器件比例，BIS技術(shù)不斷的進行改進以進一步改善BIS器件的量子效率。因此，盡管現(xiàn)有BIS器件以及制造這類BIS器件的方法已經(jīng)基本滿足了其預(yù)定的目的，但隨著器件尺寸的不斷縮小，其還不能在所有方面均完全滿足要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像傳感器件，包括:
[0007]襯底，具有正面和背面；
[0008]多個傳感元件，設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件的每個都可操作以感測投射向所述襯底的背面的輻射；
[0009]高k介電網(wǎng)格，設(shè)置在所述襯底的背面上方，所述高k介電網(wǎng)格包括:高k介電溝槽，具有作為其底部的高k介電層；和，側(cè)壁，由所述高k介電層的一部分形成；
[0010]濾色器，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格上方；以及
[0011]微透鏡，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格上方。
[0012]在可選實施例中，所述高k介電溝槽與相應(yīng)的傳感元件對準。
[0013]在可選實施例中，所述濾色器與相應(yīng)的高k介電溝槽對準。
[0014]在可選實施例中，所述濾色器設(shè)置在所述高k介電溝槽中。
[0015]在可選實施例中，所述微透鏡與相應(yīng)的高k介電溝槽對準。
[0016]在可選實施例中，所述高k介電網(wǎng)格、所述濾色器和所述微透鏡由具有不同折射率的材料制成。
[0017]在可選實施例中，所述高k介電網(wǎng)格的折射率基本上小于所述濾色器及所述微透鏡的折射率。
[0018]在可選實施例中，所述圖像傳感器件進一步包括:覆蓋層，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格的所述側(cè)壁上方。
[0019]在可選實施例中，所述圖像傳感器件進一步包括:介電層，填充在所述高k介電溝槽中。
[0020]在可選實施例中，所述濾色器和所述微透鏡設(shè)置在所述介電層上方。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種器件，包括:
[0022]襯底，具有正面和背面；
[0023]多個傳感元件，設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件可操作以感測投射向所述襯底的所述背面的輻射；
[0024]多個濾色器及微透鏡，設(shè)置在所述襯底的背面上方且與相應(yīng)的傳感元件對準；以及
[0025]高k介電網(wǎng)格，設(shè)置在所述襯底的背面上方，使得所述多個濾色器及微透鏡中的每個均通過高k介電網(wǎng)格在水平方向上彼此分隔開，其中，所述高k介電網(wǎng)格包括:高k介電溝槽，具有作為其底部的高k介電層；和，側(cè)壁，由所述高k介電層的一部分形成。
[0026]在可選實施例中，所述濾色器設(shè)置在所述高k介電溝槽上方。
[0027]在可選實施例中，所述微透鏡設(shè)置在所述高k介電溝槽上方。
[0028]在可選實施例中，所述高k介電網(wǎng)格的折射率基本上小于所述濾色器及所述微透鏡的折射率。
[0029]在可選實施例中，所述器件進一步包括:覆蓋層，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格的所述側(cè)壁上方。
[0030]在可選實施例中，所述器件進一步包括:介電層，設(shè)置在所述濾色器與所述高k介電溝槽之間。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括:
[0032]提供具有正面和背面的襯底，其中，多個傳感元件設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件中的每個都可操作以感測投射向所述襯底的背面的輻射；
[0033]在所述襯底的背面上方沉積高k介電層；
[0034]去除所述高k介電層的一部分以形成高k介電網(wǎng)格；以及
[0035]在所述高k介電網(wǎng)格上方形成濾色器及微透鏡。
[0036]在可選實施例中，形成所述高k介電網(wǎng)格包括:在所述高k介電層上方形成圖案化的硬掩膜；以及，穿過所述圖案化的硬掩膜蝕刻所述高k介電層的一部分以形成高k介電溝槽及側(cè)壁，其中，剩余的高k介電層形成所述高k介電溝槽的底部。
[0037]在可選實施例中，所述方法進一步包括:在所述襯底和所述高k介電層之間沉積底部抗反射涂布(BARC)層；以及，在所述高k介電網(wǎng)格的側(cè)壁上方形成覆蓋層。
[0038]在可選實施例中，所述方法進一步包括:在形成所述濾色器和所述微透鏡之前，將不同的介電層填充到所述高k介電溝槽中；以及，平坦化所述不同的介電層的頂面使所述不同的介電層的頂面與所述高k介電網(wǎng)格的頂面齊平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]結(jié)合附圖閱讀下文的具體描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個部件未按比例繪出且僅用于說明的目的。事實上，為了清楚地討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0040]圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的集成電路器件前體(precursor)的圖解截面?zhèn)纫晥D。
[0041]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的制造用于集成電路器件的高k介電網(wǎng)格的方法的流程圖。
[0042]圖3至圖6是根據(jù)圖2的方法的在各個制造階段中集成電路器件的圖解截面?zhèn)纫晥D。

【具體實施方式】
[0043]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實施本發(fā)明的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。以下描述部件和配置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這僅僅是實例，并不用于限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，第一部件形成在第二部件上方或者之上可以包括形成的第一部件和第二部件直接接觸的實施例，且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可以在不同實例中重復(fù)參考符號和/或字符。這種重復(fù)是用于簡化和清楚的目的，并且其本身不表示所述多個實施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0044]而且，為了便于描述，諸如“在…下方”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相關(guān)術(shù)語在本文中可以用于描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中描述的方位外，空間相關(guān)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)附圖中的器件，描述為在其他元件或部件“之下”或“下方”的元件將定向為在其他元件或部件的“之上”。因此，示例性術(shù)語“在…之下”可以包括在上方和在下方兩種方位。裝置可以定向為其他方向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并可以相應(yīng)地解釋本文中用于空間相關(guān)的描述符。
[0045]圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的集成電路(IC)器件前體的實施例的部分圖解截面?zhèn)纫晥D。示例IC器件前體100可以是IC芯片、芯片上系統(tǒng)(SoC)、或它們的一部分，其包括諸如電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)、互補MOS (CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、橫向擴散MOS (LDMOS)晶體管、高功率MOS晶體管、鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)、其他合適部件或它們的組合的各種無源和有源的微電子部件。
[0046]IC器件前體100可以包括堆疊在第二半導(dǎo)體晶圓頂部的第一半導(dǎo)體晶圓。例如，第一半導(dǎo)體晶圓為諸如背照式圖像傳感器(BIS)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)、電荷耦合器件(CXD)、有源像素傳感器(APS)、或無源像素傳感器的圖像傳感器。可以通過本領(lǐng)域已知的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝技術(shù)制造圖像傳感器。例如，P型光有源區(qū)域與η型光有源區(qū)域形成在圖像傳感器晶圓的襯底上方，從而形成起到光電二極管作用的PN結(jié)。圖像傳感器可以包括晶體管以生成照射到光有源區(qū)域的光的強度或亮度相關(guān)的信號。第二半導(dǎo)體晶圓可以是專用集成電路(ASIC)晶圓或載體晶圓。
[0047]第一半導(dǎo)體晶圓和第二半導(dǎo)體晶圓可以通過諸如直接接合的合適接合技術(shù)接合到一起。根據(jù)一些實施例，第一半導(dǎo)體晶圓與第二半導(dǎo)體晶圓之間的連接可以通過金屬與金屬的接合(例如，銅與銅的接合)、電介質(zhì)與電介質(zhì)的接合(例如，氧化物與氧化物的接合)、金屬與電介質(zhì)的接合(例如，銅與氧化物的接合)、它們的任意組合的直接接合工藝來實現(xiàn)。在一些實施例中，第一半導(dǎo)體晶圓與第二半導(dǎo)體晶圓通過合適的三維結(jié)構(gòu)彼此連接。也可以使用粘附層。此外，可以實施減薄工藝將單一或兩個半導(dǎo)體晶圓從背面減薄。減薄工藝可以包括機械研磨工藝和/或化學(xué)減薄工藝。
[0048]IC器件前體100包括具有正面104和背面106 (圖1中所示的顛倒位置)的襯底102。在一些實施例中，襯底102包括諸如硅或鍺的元素半導(dǎo)體，和/或諸如硅鍺、碳化硅、砷化鎵、砷化銦、氮化鎵、和磷化銦的化合物半導(dǎo)體。其他示例性襯底材料包括諸如碳化硅鍺、磷化砷鎵、和磷化銦鎵的合金半導(dǎo)體。襯底102也可以包括包含鈉鈣玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英、氟化鈣(CaF2)和/或其他合適的材料的非半導(dǎo)體材料。在一些實施例中，襯底102具有諸如外延層的一個或多個限定在其中的層。例如，在一個這種實施例中，襯底102包括覆蓋塊狀半導(dǎo)體上方的外延層。其他分層的襯底包括絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底。在一個這種SOI襯底中，襯底102包括通過諸如注氧隔離(SMOX)的工藝形成的掩埋氧化物(BOX)層。在不同實施例中，襯底102的形式可以是平面襯底、鰭、納米線、和/或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其他形式。
[0049]襯底102可以包括一個或多個摻雜區(qū)域(未示出)。在描述性實施例中，襯底102摻雜P型摻雜物。合適的P型摻雜物包括硼、鎵、銦、其他合適的P型摻雜物和/或它們的組合。襯底102也可以包括摻雜η型摻雜物的一個或多個區(qū)域，η型摻雜物為諸如磷、砷、其他合適的η型摻雜物、和/或它們的組合。在各個步驟和技術(shù)中可以使用諸如離子注入或擴散的工藝實施摻雜。
[0050]襯底102可以包括諸如硅的局部氧化(LOCOS)和/或淺溝槽隔離(STI)的隔離部件(未示出)，從而將在襯底102上或內(nèi)形成的不同區(qū)域和/或器件分隔開(或隔離)。隔離部件包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合適的材料或它們的組合。通過任何合適的工藝形成隔離部件。例如，STI的形成步驟包括光刻工藝、在襯底中蝕刻溝槽(例如，通過使用干蝕刻和/或濕蝕刻)以及使用介電材料填充溝槽(例如，通過使用化學(xué)氣相沉積工藝)。填充的溝槽可以具有多層結(jié)構(gòu)，諸如使用氮化硅或氧化硅填充的熱氧化物襯層。
[0051]如上文所述，IC器件前體100包括傳感元件110 (也稱為像素)。傳感元件110檢測指向襯底102的背面106的輻射112的強度(亮度)。在描述性實施例中，入射輻射112是可見光?？蛇x地，輻射112可以是紅外線(IR)、紫外線(UV)、X射線、微波、其他合適的輻射類型或它們的組合。在描述性實施例中，將傳感元件110配置為與諸如紅(R)光波長、綠(G)光波長、或藍(B)光波長的特定的光的波長一致。換句話說，將傳感元件110配置為檢測特定光波長的強度(亮度)。在一個實施例中，傳感元件110是像素陣列中的像素。
[0052]在描述性實施例中，傳感元件110包括諸如光電二極管的光電檢測器，光電檢測器分別包括光感測區(qū)域(或光敏區(qū)域)110R、IlOG和110B，它們分別檢測紅光波長的光、綠光波長的光和藍光波長的光的強度(亮度)。光感測區(qū)域(或光敏區(qū)域)110R、110G和IlOB可以包括形成在襯底102中具有η型摻雜物和/或P型摻雜物的摻雜區(qū)域。在一個實施例中，光感測區(qū)域110RU10G和IlOB可以是通過諸如擴散和/或離子注入的方法形成的η型摻雜區(qū)域。傳感元件110進一步包括諸如轉(zhuǎn)移晶體管(未示出)、復(fù)位晶體管(未示出)、源極跟隨晶體管(未示出)、選擇晶體管(未示出)、其他合適的晶體管或它們的組合的各種晶體管。光感測區(qū)域110RU10G和IlOB以及各種晶體管(可以共同稱為像素電路)允許傳感元件110檢測特定波長的光的強度?？梢詫㈩~外的電路、輸入端和/或輸出端提供給傳感元件110以提供傳感元件110的操作環(huán)境和/或支持傳感元件110的通信。
[0053]IC器件前體100進一步包括設(shè)置在襯底102的正面104上方(包括在傳感元件110上方)的多層互連(MLI)部件。MLI部件連接至諸如傳感元件110的圖像傳感器的各種組件，使得圖像傳感器的各種組件可操作以用于對照射光(圖像輻射)產(chǎn)生適當?shù)捻憫?yīng)。MLI部件可以包括各種導(dǎo)電部件，可以是諸如接觸件和/或通孔122的垂直互連件，和/或可以是諸如導(dǎo)線124的水平互連件。各種導(dǎo)電部件122和124可以包括諸如金屬的導(dǎo)電材料。在實例中，金屬包括鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物或它們的組合。
[0054]可以通過包括物理汽相沉積(PVD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)或它們的組合的工藝形成導(dǎo)電部件122和124。其他形成各個導(dǎo)電部件122和124的制造技術(shù)可以包括光刻工藝及蝕刻以圖案化導(dǎo)電材料，從而形成垂直和水平的互連件。另外其他的可以實施以形成導(dǎo)電部件的制造工藝諸如熱退火以形成金屬硅化物。在多層互連件中使用的金屬硅化物可以包括硅化鎳、硅化鈷、硅化鎢、硅化鉭、硅化鈦、硅化鉬、硅化鉺、硅化鈀或它們的組合。
[0055]應(yīng)該理解，所描述的導(dǎo)電部件122和124的數(shù)目、材料、大小和/或尺寸不對MLI部件進行限制，并且因此，根據(jù)集成電路器件前體100的設(shè)計需求，MLI部件可以包括任意數(shù)目、材料、大小和/或尺寸的導(dǎo)電部件。
[0056]可以將MLI部件的各種導(dǎo)電部件122和124設(shè)置在層間(或級間)介電(ILD)層130中。ILD層130可以包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、TEOS氧化物、磷硅酸鹽玻璃(PSG)JI磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、氟化硅玻璃(FSG)、碳摻雜氧化硅、非晶氟化碳、聚對二甲苯、聚酰亞胺、其他合適的材料和/或它們的組合。形成ILD層130的一般方法包括熱氧化、化學(xué)汽相沉積(CVD)、高密度等離子體CVD (HDP-CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、旋涂沉積和/或其他合適的沉積工藝。ILD層130可以包括由不同介電材料制成的多層。
[0057]圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同方面的形成用于集成電路器件的高k介電網(wǎng)格的方法200的流程圖。圖3至圖4以及圖5至圖6是根據(jù)圖2的方法經(jīng)歷多個工藝的實例IC器件300的截面圖。應(yīng)該理解，可以在方法之前、之中、之后提供額外的步驟，并且所描述的一些步驟在方法的其他實施例中可進行替換或刪除。
[0058]參見圖2和圖3，方法200進行到步驟202，提供了 IC器件前體100，然后進行到步驟204，在襯底102的背面106上方沉積高k介電層140。在一個實施例中，在沉積高k介電層140之前，在襯底102的背面106上方形成底部抗反射涂布(BARC)層135。BARC層135可以包括氮化物材料、有機材料、氧化物材料等?？梢允褂弥T如CVD、PVD等合適的技術(shù)形成BARC層135。
[0059]高k 介電層 140 可以包括 Hf02、HfS1, HfS1N, HfTaO, HfT1, HfZrO、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鉿-氧化鋁(HfO2-Al2O3)的合金、其他合適的高k介電材料和/或它們的組合。可以通過CVD、PVD、ALD、或其他合適的方法和/或它們的組合沉積高k介電層140。在一個實施例中，高k介電層140的厚度在300nm至600nm的范圍內(nèi)。
[0060]參見圖2和圖4，方法200進行到步驟206，對高k介電層140的一部分開凹槽以形成高k介電網(wǎng)格150。在本實施例中，高k介電網(wǎng)格150包括高k介電溝槽155和側(cè)壁
156。高k介電溝槽155形成在高k介電層140內(nèi)，且高k介電溝槽155具有剩余的高k介電層140作為其底部。也就是說，在本實施例中，高k介電溝槽155并未完全延伸穿過高k介電層140。可以通過光刻和蝕刻工藝形成高k介電網(wǎng)格150。例如，通過旋涂、曝光和顯影工藝在高k介電層140上方形成圖案化光刻膠層。然后穿過圖案化的光刻膠蝕刻高k介電層140。蝕刻工藝可以包括干蝕刻工藝、濕蝕刻工藝和/或它們的組合。在本實施例中，高k介電溝槽155與相應(yīng)的光感測區(qū)域110R、110G、和IlOB對準，并且側(cè)壁156的高度h在50nm至200nm的范圍內(nèi)。
[0061]此外，可以在側(cè)壁156上方沉積覆蓋層157以作為防潮層。覆蓋層157可以包括TaO、ZrO、LaO, AlO或其他合適的材料，并且可以通過沉積、光刻和蝕刻工藝形成覆蓋層
157。在一個實施例中，覆蓋層157的厚度在Inm至5nm之間。
[0062]參見圖2和圖5，方法200進行到步驟208，在襯底102的背面106上方形成濾色器160和微透鏡170。在一個實施例中，每個濾色器160均與相應(yīng)的光感測區(qū)域110R、110G、和IlOB對準，且通過側(cè)壁156在水平方向上分隔開。在另一個實施例中，在高k介電溝槽155內(nèi)設(shè)置濾色器160。設(shè)計濾色器160以使預(yù)定波長的光穿過每個濾色器。例如，可以配置光感測區(qū)域I1R與濾色器160對準以將紅光波長的可見光過濾至光感測區(qū)域110R，可以配置光感測區(qū)域IlOG與濾色器160對準以將綠光波長的可見光過濾至光感測區(qū)域110G，或可以配置光感測區(qū)域IlOB與濾色器160對準以將藍光波長的可見光過濾至光感測區(qū)域IlOB0濾色器160包括任何合適的材料。在實例中，濾色器160包括用于過濾出特定頻帶(例如，期望的光的波長)的基于染料的(或基于顏料的)聚合物?？蛇x地，濾色器160可以包括具有彩色顏料的樹脂或其他有機材料。
[0063]設(shè)置在襯底102的背面106上方的微透鏡170與傳感元件110的相應(yīng)光感測區(qū)域110R、110G、110B對準，并且在水平方向上被側(cè)壁156分隔開。在一個實施例中，將微透鏡170設(shè)置在濾色器160上方。微透鏡170可以與傳感元件110和濾色器160具有各種位置布置，以使微透鏡170聚焦引入的入射輻射至傳感元件110的相應(yīng)光感測區(qū)域110RU10G和110B。微透鏡170包括合適的材料，且根據(jù)微透鏡所使用材料的折射率和/或微透鏡與傳感元件110之間的距離，微透鏡170可以具有不同的形狀和尺寸?？蛇x地，可以顛倒濾色器160和微透鏡層170的位置，使得微透鏡170設(shè)置在襯底102的背面106與濾色器160之間。本發(fā)明也考慮具有設(shè)置在微透鏡層之間的濾色器層的集成電路器件300。
[0064]高k介電網(wǎng)格150、濾色器160和微透鏡170的折射率分別為I^n2和n3。在一個實施例中，選擇高k介電網(wǎng)格150、濾色器160和微透鏡170的材料使得Ii1大于n2和n3’從而減小/防止輻射穿過并減小諸如110RU10G和IlOB的不同光感測區(qū)域之間的干擾。
[0065]參見圖6，在另一個實施例中，在形成濾色器160和微透鏡170之前，用介電層158填充高k介電溝槽155。此外，應(yīng)用諸如化學(xué)機械拋光(CMP)的后蝕刻工藝以去除多余的介電層158并平坦化介電層158的頂面使其與高k介電網(wǎng)格150的頂面齊平。介電層158可以包括氧化硅、氮化硅或其他合適的薄膜。在一個實施例中，介電層158的折射率遠大于高k介電網(wǎng)格150的第一折射率。如圖6所不,濾色器160和微透鏡170形成在介電層158上方。
[0066]在操作中，集成電路器件300設(shè)計為接收向襯底102的背面106前行的輻射112。微透鏡170將入射輻射112導(dǎo)向相應(yīng)的濾色器160。然后光穿過濾色器160至相應(yīng)的傳感元件110，具體為相應(yīng)的光感測區(qū)域110RU10G和110B。由于光未受到覆蓋在襯底102的正面104上的各種器件部件(例如，柵電極)和/或金屬部件(例如，MLI部件的導(dǎo)電部件122和124)的阻礙，因此穿過濾色器160和傳感元件110的光可以是最大化的。通過高k介電層網(wǎng)格150提供的全反射效應(yīng)，穿過的光線也是最大化的。如上文所示，高k介電網(wǎng)格150減小集成電路器件300中的相互干擾。期望波長的光(例如紅光、綠光和藍光)可以允許更有效地穿過傳感元件110的對應(yīng)的光感測區(qū)域110R、110G和110B。當暴露于光下時，傳感元件110的光感測區(qū)域110R、1 1G和I1B產(chǎn)生并積累(收集)可被轉(zhuǎn)化為電壓信號的電子。
[0067]基于以上描述，本發(fā)明提供了一種采用高k介電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的集成電路器件及其制造方法。高k介電網(wǎng)格提供了具有高耐化學(xué)腐蝕以及與其他材料具有較好粘附能力的結(jié)構(gòu)。通過形成高k介電層和一層網(wǎng)格從而實現(xiàn)高k介電網(wǎng)格的形成，其可以提供降低成本并簡化工藝的優(yōu)勢。高k介電網(wǎng)格展現(xiàn)了對信噪比與量子效率的改進。
[0068]本發(fā)明提供了多種不同的實施例。例如，一種圖像傳感器件包括具有正面和背面的襯底，以及設(shè)置在襯底正面的多個傳感元件。多個傳感元件的每個可操作以感測投射向襯底背面的輻射。圖像傳感器件也包括設(shè)置在襯底背面上方的高k介電網(wǎng)格。高k介電網(wǎng)格包括具有高k介電層作為其底部的高k介電溝槽以及由高k介電層的一部分形成的側(cè)壁。圖像傳感器件還包括設(shè)置在高k介電網(wǎng)格上方的濾色器和微透鏡。
[0069]在另一個實施例中，一種器件包括具有正面和背面的襯底，設(shè)置在襯底的正面的多個傳感元件。多個傳感元件可操作以感測投射向襯底背面的輻射。該器件還包括設(shè)置在襯底背面上方且與相應(yīng)的傳感元件對準的多個濾色器及微透鏡。該器件還包括設(shè)置在襯底背面上方的高k介電網(wǎng)格。多個濾色器及微透鏡中的每個通過高k介電網(wǎng)格在水平方向上彼此分隔開。高k介電網(wǎng)格具有高k介電層作為其底部的高k介電溝槽以及由高k介電層的一部分形成的側(cè)壁。
[0070]在又一個實施例中，一種制造器件的方法包括提供具有正面和背面的襯底。在襯底的正面處設(shè)置多個傳感元件，且多個傳感元件的每個可操作以感測投射向襯底背面的輻射。該方法還包括在襯底背面的上方沉積具有第一折射率的高k介電層，去除高k介電層的一部分以形成高k介電層網(wǎng)格，并在高k介電網(wǎng)格上方形成濾色器及微透鏡。
[0071]上面大概論述了多個實施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改其他用于執(zhí)行與本文所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此可以進行多種變化、替換以及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器件，包括: 襯底，具有正面和背面； 多個傳感元件，設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件的每個都可操作以感測投射向所述襯底的背面的輻射； 高k介電網(wǎng)格，設(shè)置在所述襯底的背面上方，所述高k介電網(wǎng)格包括: 高k介電溝槽，具有作為其底部的高k介電層；和 側(cè)壁，由所述高k介電層的一部分形成； 濾色器，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格上方；以及 微透鏡，設(shè)置在所述高k介電網(wǎng)格上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，其中，所述高k介電溝槽與相應(yīng)的傳感元件對準。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器件，其中，所述濾色器與相應(yīng)的高k介電溝槽對準。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器件，其中，所述濾色器設(shè)置在所述高k介電溝槽中。
5.一種器件，包括: 襯底，具有正面和背面； 多個傳感元件，設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件可操作以感測投射向所述襯底的所述背面的輻射； 多個濾色器及微透鏡，設(shè)置在所述襯底的背面上方且與相應(yīng)的傳感元件對準；以及高k介電網(wǎng)格，設(shè)置在所述襯底的背面上方，使得所述多個濾色器及微透鏡中的每個均通過高k介電網(wǎng)格在水平方向上彼此分隔開，其中，所述高k介電網(wǎng)格包括: 高k介電溝槽，具有作為其底部的高k介電層；和 側(cè)壁，由所述高k介電層的一部分形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中，所述濾色器設(shè)置在所述高k介電溝槽上方。
7.一種方法，包括: 提供具有正面和背面的襯底，其中，多個傳感元件設(shè)置在所述襯底的所述正面，所述多個傳感元件中的每個都可操作以感測投射向所述襯底的背面的輻射； 在所述襯底的背面上方沉積高k介電層； 去除所述高k介電層的一部分以形成高k介電網(wǎng)格；以及 在所述高k介電網(wǎng)格上方形成濾色器及微透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，形成所述高k介電網(wǎng)格包括: 在所述高k介電層上方形成圖案化的硬掩膜；以及 穿過所述圖案化的硬掩膜蝕刻所述高k介電層的一部分以形成高k介電溝槽及側(cè)壁，其中，剩余的高k介電層形成所述高k介電溝槽的底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括: 在所述襯底和所述高k介電層之間沉積底部抗反射涂布(BARC)層；以及 在所述高k介電網(wǎng)格的側(cè)壁上方形成覆蓋層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括:在形成所述濾色器和所述微透鏡之前，將不同的介電層填充到所述高k介電溝槽中；以及平坦化所述不同的介電層的頂面使所述不同的介電層的頂面與所述高k介電網(wǎng)格的頂面齊平。
【文檔編號】H01L27/146GK104051479SQ201310451790
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】張簡旭珂, 吳志楠, 林俊澤, 林俞谷 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司