本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及一種圖像傳感器器件。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體圖像傳感器應(yīng)用于各種圖像器件，諸如攝像機(jī)。圖像傳感器器件包括象素(像素)陣列，用于檢測入射光并記錄入射光的強(qiáng)度。通常，圖像傳感器器件包括帶電耦合器件(ccd)圖像傳感器或者互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)圖像傳感器器件。cmos圖像傳感器通常使用光敏cmos電路以將光子轉(zhuǎn)化成電子。光敏cmos電路通常包括在襯底中形成的光電二極管。由于光電二極管暴露以點亮，因此在光電二極管中產(chǎn)生電荷。每個像素可響應(yīng)于入射光產(chǎn)生電子。電子被轉(zhuǎn)化成像素中的電壓信號并且進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。提高圖像傳感器的分辨率始終是圖像傳感器工業(yè)中的一個目標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡層，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡層包括具有單一原色的第一濾色鏡；第一像素，設(shè)置在襯底中并且與第一濾色鏡對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中圍繞第一像素；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將第一像素劃分成多個子第一像素，其中，子第一像素對應(yīng)于具有單一原色的第一濾色鏡，并且每個子第一像素包括輻射傳感器。

本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡具有單一原色；像素，設(shè)置在襯底中并且與濾色鏡對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中圍繞像素；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將像素劃分成多個子像素，其中像素的子像素被構(gòu)造成響應(yīng)于穿過具有單一原色的濾色鏡的入射光產(chǎn)生載流子；其中，子隔離結(jié)構(gòu)的寬度為主隔離結(jié)構(gòu)的寬度的約30％-80％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡層，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡層包括第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡，每個濾色鏡具有單一原色；多個像素，設(shè)置在襯底中并且每個像素與第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡中的一者對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中將像素彼此分離；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將每個像素劃分成多個子像素，其中每個子像素包括輻射傳感器，并且每個像素的子像素被構(gòu)造成接收穿過第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡中的同一個的光。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合參考附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下文具體的描述可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪出。事實上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明各個實施例的圖像傳感器器件的平面圖。

圖2是沿圖1的線aa’截取的截面圖。

圖3是示意性示出了根據(jù)比較實例的圖像傳感器的平面圖。

圖4至圖7是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明各個實施例的圖像傳感器器件的截面圖。

具體實施方式

以下公開提供了用于實現(xiàn)所提供主旨的不同特征的許多不同的實施例或?qū)嵗?。以下描述部件和配置的具體實例以簡化本公開。當(dāng)然，這些僅僅是實例而不用于限制。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上或上方可包括其中第一部件和第二部件以直接接觸形成的實施例，并且也可包括其中額外的部件形成在第一部件和第二部件之間的實施例，使得第一和第二部件不直接接觸。另外，本公開可能在各個實例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)只是為了簡明的目的且其本身并不指定各個實施例和/或所討論的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

本公開通常涉及圖像傳感器器件。根據(jù)光路的不同，圖像傳感器可以分成前照式(fsi)圖像傳感器和背照式(bsi)圖像傳感器。在fsi圖像傳感器中，來自主體場景(subjectscene)的光入射至圖像傳感器的前側(cè)，穿過介電層以及其上的互連層。另一方面，在bsi圖像傳感器中，光入射至圖像傳感器的背側(cè)，其中bsi圖像傳感器的襯底被減薄用于改善量子效應(yīng)。根據(jù)本公開的各個實施例，本文公開的圖像傳感器器件提供了增強(qiáng)的分辨率，同時圖像傳感器器件的信噪比(snr)和量子效應(yīng)(qe)沒有不利地降低。本公開的實施例可實施至任何bsi圖像傳感器和fsi圖像傳感器中。

應(yīng)該理解，盡管在本發(fā)明中可以使用術(shù)語第一、第二等描述各種元件，但這些元件并不被這類術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于一種元件與另一種元件的區(qū)分。例如，在不脫離實施例的范圍的情況下，第一元件可以叫做第二元件，并且類似地，第二元件可以叫做第一元件。如在本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個所列相關(guān)術(shù)語的任一種以及全部的結(jié)合。

為了便于描述，諸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等空間相對位置術(shù)語在本文中可以用于描述如附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，這些空間相對位置術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。設(shè)備可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且對本文中使用的空間相對位置描述符進(jìn)行同樣的解釋。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個元件被稱為“連接”或“接合”至另一元件時，其可以直接連接或接合至另一元件或者可以存在中間元件。與此相反，當(dāng)一個元件被稱為“直接連接”或“直接接合”至另一元件時，則不存在中間元件。

圖1是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明各個實施例的圖像傳感器器件100的平面圖。圖2是沿圖1的線aa’截取的截面圖。圖像傳感器器件100是背照式(bsi)圖像傳感器，并且包括襯底110以及多個像素，諸如例如第一像素131、第二像素132、第三像素133以及第四像素134。參照圖1和圖2，圖像傳感器器件100進(jìn)一步包括濾色鏡層120、主隔離結(jié)構(gòu)140以及子隔離結(jié)構(gòu)150。

如圖1和圖2所示，襯底110包括前側(cè)110a和背側(cè)110b，并且包括像素131、132、133和134的像素陣列被制備在襯底110的前側(cè)110a上。在各個實施例中，第一像素131與第二像素132相鄰，第二像素132與第三像素133相鄰。此外，第四像素134與第三像素133和第一像素131相鄰。在各個實施例中，襯底可包括半導(dǎo)體襯底。例如，半導(dǎo)體襯底可包括硅。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底可包括其他元素半導(dǎo)體，諸如例如鍺。在另一些實施例中，半導(dǎo)體襯底101可包括合金半導(dǎo)體，諸如例如硅鍺、碳化硅鍺、磷化鎵銦等。在又一些實施例中，半導(dǎo)體襯底101可包括化合物半導(dǎo)體，諸如例如砷化鎵、碳化硅、磷化銦、砷化銦等。在再一些實施例中，半導(dǎo)體襯底101可包括絕緣體上半導(dǎo)體(soi)結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，濾色鏡層120設(shè)置在襯底110上方。濾色鏡層120包括多個濾色鏡，并且每個濾色鏡對應(yīng)于一種像素。具體地，濾色鏡層120可包括第一濾色鏡121、第二濾色鏡122和第三濾色鏡123。第一、第二和第三濾色鏡121、122、123中的每一者具有單一的原色，即，紅色(r)、綠色(g)以及藍(lán)色(b)，但是第一、第二和第三濾色鏡121、122、123中的每一者具有彼此不同的原色。在一些實施例中，第一濾色鏡121可傳輸紅色波長帶的光，并且第二濾色鏡122可傳輸綠色波長帶的光。此外，第三濾色鏡123可傳輸藍(lán)色波長帶的光。在另一些實施例中，濾色鏡層120可進(jìn)一步包括第四濾色鏡124，其傳輸紅色、綠色、藍(lán)色和黃色波長帶中任一種的光。

每個像素對應(yīng)于一種具有單一原色的濾色鏡。例如，第一濾色鏡121、第二濾色鏡122和第三濾色鏡123分別對應(yīng)第一像素131、第二像素132和第三像素133，并且因此第一、第二和第三像素131、132、133分別接收和檢測紅色、綠色和藍(lán)色光。在各個實施例中，第一像素131、第二像素132和第三像素133分別與第一濾色鏡121、第二濾色鏡122和第三濾色鏡123對齊。在一些實例中，第四像素134與第四濾色鏡124對齊。在另一些實例中，每個像素的面積基本上等于相應(yīng)的濾色鏡的面積。

主隔離結(jié)構(gòu)140將每個像素彼此分離。如圖1所示，在一些實施例中，在平面圖中，主隔離結(jié)構(gòu)140可以圍繞第一像素131、第二像素132、第三像素133和第四像素134中的每一者。主隔離結(jié)構(gòu)140的示例性實例包括淺溝槽隔離(sti)、深溝槽隔離(dti)、注入?yún)^(qū)域等以及它們的組合。在一些實施例中，如圖2所示，主隔離結(jié)構(gòu)140包括淺溝槽隔離142。在另一些實施例中，主隔離結(jié)構(gòu)140可包括淺溝槽隔離142和注入?yún)^(qū)域144。注入?yún)^(qū)域144可包括單元p阱144a和深p阱144b，其中淺溝槽隔離142形成在單元p阱144a中。也可以使用本領(lǐng)域已知的其他絕緣結(jié)構(gòu)或部件來形成主隔離結(jié)構(gòu)140。

設(shè)置子隔離結(jié)構(gòu)150以將每個像素劃分至多個子像素中。在一些實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150將第一像素131劃分成多個子第一像素，諸如例如子第一像素131a、131b、131c和131d，如圖1所示。子第一像素131a、131b、131c和131d對應(yīng)于第一濾色鏡121，其具有單一原色，并且因此每個子第一像素131a、131b、131c和131d接收并檢測特定顏色的光，例如紅色。類似地，子隔離結(jié)構(gòu)150將第二像素132和第三像素133分別劃分成子第二像素132a、132b、132c和132d、以及子第三像素133a、133b、133c和133d。子第二像素132a、132b、132c和132d對應(yīng)于第二濾色鏡122，并且因此每個子第二像素132a、132b、132c和132d接收并檢測特定顏色的光，例如綠色。進(jìn)一步地，子第三像素133a、133b、133c和133d對應(yīng)于第三濾色鏡123，并且因此每個子第三像素133a、133b、133c和133d接收并檢測特定顏色的光，例如藍(lán)色。應(yīng)當(dāng)注意的是，每個像素的子像素被構(gòu)造成感測或檢測基本上相同顏色的光。

在各個實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150具有寬度d1，其小于或等于主隔離結(jié)構(gòu)140的寬度d2。在一些實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150的寬度d1近似為主隔離結(jié)構(gòu)140的寬度d2的20％至90％，例如約為寬度d2的25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或80％。

在一些實施例中，如圖1所示，子隔離結(jié)構(gòu)150包括第一部分151和第二部分152。第一部分151和第二部分152以不同方向延伸并且彼此相交，從而將第一像素131劃分成4個子第一像素131a、131b、131c和131d。在一些實施例中，第一部分151垂直于第二部分152。在另一些實施例中，子第一像素131a、131b、131c和131d基本上面積相等。應(yīng)當(dāng)注意的是，子隔離結(jié)構(gòu)150可以被設(shè)計成各種構(gòu)造、尺寸和形狀，并且雖然圖1示出了每個像素被劃分成4個子像素，但是每個像素可以被劃分成多個子像素而不一定是4個。進(jìn)一步地，在相同像素中，一個子像素可以具有與另一個子像素不同的面積。

子隔離結(jié)構(gòu)150的示例性實例包括淺溝槽隔離(sti)、深溝槽隔離(dti)、注入?yún)^(qū)域等以及它們的組合。在一些實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150具有類似于主隔離結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。例如，子隔離結(jié)構(gòu)150可以包括淺溝槽隔離以及包括單元p阱和深p阱的注入?yún)^(qū)域，其中淺溝槽隔離形成在單元p阱中。也可以使用本領(lǐng)域已知的其他絕緣結(jié)構(gòu)或部件來形成子隔離結(jié)構(gòu)150。

應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，主隔離結(jié)構(gòu)140和子隔離結(jié)構(gòu)150中的每一者可以進(jìn)一步包括其他隔離結(jié)構(gòu)，諸如例如金屬柵格和/或電介質(zhì)柵格，這將在以下詳細(xì)描述。

在一些實施例中，第一像素131、第二像素132和第三像素133中的每一者具有寬度d3，該寬度范圍在約0.8μm至約3.0μm，例如1.0μm、1.5μm、2.0μm以及2.5μm。在另一些實施例中，每個子像素具有寬度d4，該寬度范圍在約0.4μm至約1.0μm，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm以及0.9μm。

每個子像素包括傳感電路。例如，每個子像素131a-131d、132a-132d以及133a-133d可包括輻射傳感器160。在一些實施例中，輻射傳感器160可包括光電二極管。在實例中，輻射傳感器160包括固定層光電二極管，其包括形成在p型襯底中的n型摻雜區(qū)域，以及形成在n型摻雜區(qū)域的表面上的重?fù)诫sp型區(qū)域，從而形成p-n-p結(jié)。輻射傳感器160的其它實例可包括光柵、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)圖像傳感器、電荷耦合器件(ccd)傳感器、有源傳感器、無源傳感器和/或在半導(dǎo)體襯底210中形成的其它類型器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到，以上實例作為示意性目的提供，僅用于進(jìn)一步解釋一些示例性實施例的應(yīng)用而并不意味著將本公開限定于任何形式。

在一些實施例中，每個子像素131a-131d、132a-132d以及133a-133d可進(jìn)一步包括電連接至輻射傳感器160的一個或多個晶體管170。晶體管170的示例性實例包括重置晶體管、源輸出晶體管、轉(zhuǎn)移晶體管等以及它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，圖像傳感器的分辨率提高，同時信噪比(snr)和量子效應(yīng)(qe)沒有不利地降低。圖3是示意性示出了根據(jù)比較實例的圖像傳感器的平面圖。在該比較實例中，圖像傳感器的每個像素r、g1、g2和b的尺寸簡單地減小以提高分辨率。隔離結(jié)構(gòu)10被構(gòu)造成將不同顏色的像素分離。在該比較實例中，兩相鄰像素之間的隔離結(jié)構(gòu)10的寬度不能減小并且不可避免地保持在最小值，以防止兩相鄰像素之間的光學(xué)和/或電學(xué)串?dāng)_現(xiàn)象。因此，當(dāng)圖像傳感器的分辨率提高時，接收光和量子效應(yīng)會不利地降低，這是因為隔離結(jié)構(gòu)無法進(jìn)一步收縮。此外，在該比較實例中圖像傳感器的信噪比也不利地降低。現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖1，子像素131a-131d被構(gòu)造成以基本相同的顏色接收光，并且因此來自子像素131a-131d的光學(xué)串?dāng)_被基本上消除。此外，因為子像素131a-131d以基本相同的顏色檢測光，圖像傳感器100為電學(xué)串?dāng)_問題提供延伸窗口。因此，子像素131a-131d之間的子隔離結(jié)構(gòu)150的寬度可以減小，并且可以比將不同顏色像素分離的主隔離結(jié)構(gòu)140更窄。由此，根據(jù)本公開的各個實施例，與圖3所示的比較實例相比，圖像傳感器的信噪比和量子效應(yīng)得以改善。

在一些實施例中，轉(zhuǎn)向參照圖2，圖像傳感器器件100可進(jìn)一步包括在襯底110的前側(cè)110a上的互連結(jié)構(gòu)112?；ミB結(jié)構(gòu)112可包括一個或多個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114以及一個或多個夾層介電層116。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114可包括金屬一層、金屬二層、金屬三層中以及最頂部層上的金屬線。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114可進(jìn)一步包括用于將摻雜區(qū)域連接至金屬一層中的金屬線的接觸件。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114可包括連接相鄰金屬層的通孔。夾層介電層116的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低介電常數(shù)(低k)材料等或者它們的任意組合。例如，所示的低k材料包括氟硅酸鹽玻璃(fsg)、苯并環(huán)丁烯(bcb)、碳摻雜的氧化硅、非晶氟化碳和/或其它材料。

在一些實施例中，圖像傳感器器件100可進(jìn)一步包括載體襯底118。載體襯底118可從前側(cè)110a與襯底110結(jié)合，從而可以執(zhí)行襯底110的背側(cè)110b的加工。例如，載體襯底118可以結(jié)合在互連結(jié)構(gòu)112的一側(cè)上。諸如鈍化層和粘合層(未在圖2中示出)的額外的層可以形成在載體襯底118和互連結(jié)構(gòu)112之間。在一些實施例中，載體襯底118與襯底110相似并且包括硅材料?？蛇x地，載體襯底118可包括玻璃襯底或另一適當(dāng)材料。載體襯底118可通過分子力結(jié)合至襯底110，即，如直接結(jié)合或光學(xué)融合的已知技術(shù)，或者通過本領(lǐng)域已知的其它結(jié)合技術(shù)，諸如例如共熔結(jié)合、金屬擴(kuò)散或陽極結(jié)合。

在一些實施例中，如圖2所示，濾色鏡層120鄰近襯底110的背側(cè)110b設(shè)置，并且形成主體場景的光入射至背側(cè)110b。每個子像素中的輻射傳感器160響應(yīng)于背側(cè)110b上的入射光產(chǎn)生帶電載流子。

在另一些實施例中，圖像傳感器器件100進(jìn)一步包括設(shè)置在濾色鏡層120和襯底110的背側(cè)110b之間的金屬柵格180。金屬柵格180包括分別與主隔離結(jié)構(gòu)140和子隔離結(jié)構(gòu)150對齊的主邊界182以及至少一個次級部分184。在一些實例中，主邊界182的圖案基本上相同于圖1所示的主隔離結(jié)構(gòu)140，并且進(jìn)一步地，次級部分184的圖案基本上相同于子隔離結(jié)構(gòu)150。在另一些實例中，主邊界182的寬度d5大于次級部分184的寬度d6。在實例中，次級部分184的寬度d6近似為主邊界182的寬度d5的20％-90％，例如寬度d5的25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或80％。在一些實例中，金屬柵格可包括金屬材料，諸如銅、鎢、鋁、銀等或它們的組合。金屬柵格180充當(dāng)相鄰像素與子像素之間光學(xué)隔離的功能。特別地，金屬柵格180的主邊界182可充當(dāng)像素131、132、133和134之間光學(xué)隔離的功能，并且次級部分184可充當(dāng)子像素之間光學(xué)隔離的功能，諸如子像素131a-131d、子像素132a-132d或子像素133a-133d。因此，根據(jù)本公開的一些實施例，主隔離結(jié)構(gòu)140和/或子隔離結(jié)構(gòu)150可包括形成在襯底110上方的光學(xué)隔離結(jié)構(gòu)(例如，柵格結(jié)構(gòu))以及形成在襯底110中的電學(xué)隔離結(jié)構(gòu)(例如，sti、dti和注入?yún)^(qū)域)。

在另一些實施例中，圖像傳感器器件100可進(jìn)一步包括填充在金屬柵格180的開口中的介電層128。介電層128可由透明材料制成，諸如例如氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化鈦、氮氧化硅等。

在另一些實施例中，圖像傳感器器件100可進(jìn)一步包括設(shè)置在襯底110的背側(cè)110b上的抗反射層126。在一些實施例中，抗反射層126形成在半導(dǎo)體襯底110的背側(cè)110b上，用于降低入射至襯底110的光的反射。在一些實施例中，半導(dǎo)體傳感器器件100進(jìn)一步包括插入在金屬柵格180和抗反射層126之間的緩沖層(未在圖2中示出)，用于改善制造性能。

在另一些實施例中，圖像傳感器器件100可進(jìn)一步包括多個微透鏡，諸如微透鏡191和192。微透鏡191、192設(shè)置在濾色鏡層120上方并且每個微透鏡191、192定位在對應(yīng)的一個濾色鏡上，諸如濾色鏡121、122。此外，微透鏡191、192分別與像素131的子像素131a-131d和像素132的子像素132a-132d對齊。微透鏡的材料的示例性實例包括具有近似在1.4和1.7之間的折射率的氧化硅、具有近似在1.9和2.5之間的折射率的氮化硅、具有近似在2.4和2.7之間的折射率的碳化硅、具有近似在0.7和2.5之間的折射率的氮化鈦、具有近似在1.4和1.6之間的折射率的氮氧化硅以及透明化合物材料等。

圖4至圖7是示意性示出了根據(jù)本公開的各個實施例的圖像傳感器器件100a、100b、100c和100d的截面圖。在圖4至圖7中，相同或相似部件以相同參考標(biāo)號指代。這些部件與參照圖1和圖2描述的相同標(biāo)號部件相同或相似。因此，省略這些部件的描述以避免重復(fù)。

參照圖4，圖像傳感器器件100a的特征在于具有多個開口186a的電介質(zhì)柵格186設(shè)置在襯底110的背側(cè)110b上方。第一濾色鏡121、122填充在開口186a中。電介質(zhì)柵格186包括分別與主隔離結(jié)構(gòu)140和子隔離結(jié)構(gòu)150對齊的主邊界187以及至少一個次級部分188。因此，主邊界187的圖案類似于圖1所示的主隔離結(jié)構(gòu)140，并且進(jìn)一步地，次級部分188的圖案基本上相同于子隔離結(jié)構(gòu)150。在另一些實例中，主邊界187的寬度大于次級部分188的寬度。在實例中，次級部分188的寬度近似為主邊界187的寬度的20％-90％，例如主邊界187的寬度的約25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或80％。例如，電介質(zhì)柵格186可由以下材料制成：諸如具有近似在1.4和1.7之間的折射率的氧化硅、具有近似在1.9和2.5之間的折射率的氮化硅、具有近似在2.4和2.7之間的折射率的碳化硅、具有近似在1.4和1.6之間的折射率的氮氧化硅等。

參照圖5，圖像傳感器器件100b的特征在于復(fù)合柵格190設(shè)置在襯底110的背側(cè)110b上方。復(fù)合柵格包括金屬柵格180和形成在金屬柵格180上方的電介質(zhì)柵格186。金屬柵格180的圖案與電介質(zhì)柵格186的圖案對齊從而組成復(fù)合柵格190。此外，復(fù)合柵格190的圖案與主隔離結(jié)構(gòu)140和子隔離結(jié)構(gòu)150的圖案對齊。在一些實施例中，復(fù)合柵格190包括分別與主隔離結(jié)構(gòu)140和子隔離結(jié)構(gòu)150對齊的主邊界191a以及至少一個次級部分191b。因此，主邊界191a的圖案類似于圖1所示的主隔離結(jié)構(gòu)140，并且進(jìn)一步地，次級部分191b的圖案類似于子隔離結(jié)構(gòu)150。在另一些實例中，主邊界191a的寬度大于次級部分191b的寬度。在一些實例中，次級部分191b的寬度近似為主邊界191a的寬度的20％-90％，例如主邊界191a的寬度的約25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％或80％。

參照圖6，圖像傳感器器件100c的特征在于主隔離結(jié)構(gòu)140和/或子隔離結(jié)構(gòu)150包括深溝槽隔離(dti)結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，深溝槽隔離結(jié)構(gòu)可穿過襯底110。例如，深溝槽隔離結(jié)構(gòu)可以形成在襯底110的前側(cè)110a中，并且然后所獲得的襯底110與載體襯底118結(jié)合。諸如鈍化層和粘合層的額外的層可以形成在載體襯底118和互連結(jié)構(gòu)112之間?？稍谝r底110的背側(cè)110b上執(zhí)行諸如研磨和/或蝕刻的減薄工藝以移除襯底的剩余部分，從而使得深溝槽隔離結(jié)構(gòu)外露。在另一些實施例中，深溝槽隔離結(jié)構(gòu)未穿過襯底110，并且諸如例如注入?yún)^(qū)域的其它絕緣部件可共同使用，以組成主隔離結(jié)構(gòu)140和/或子隔離結(jié)構(gòu)150。子隔離結(jié)構(gòu)150的dti結(jié)構(gòu)的寬度小于主隔離結(jié)構(gòu)140的dti結(jié)構(gòu)的寬度。在一些實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150的dti結(jié)構(gòu)的寬度近似為主隔離結(jié)構(gòu)140的寬度20％-90％。

參照圖7，圖像傳感器器件100d為前照式(fsi)圖像傳感器。來自主體場景的光穿過微透鏡191、192、濾色鏡121、122以及互連結(jié)構(gòu)112的介電層入射至襯底110的前側(cè)110a。輻射傳感器160響應(yīng)于來自前側(cè)110a的入射光產(chǎn)生帶電載流子。在一些實施例中，如圖7所示，主隔離結(jié)構(gòu)140包括淺溝槽隔離142。在另一些實施例中，主隔離結(jié)構(gòu)140可包括淺溝槽隔離142和注入?yún)^(qū)域144。注入?yún)^(qū)域144可包括單元p阱144a和深p阱144b，其中淺溝槽隔離142形成在單元p阱144a中。設(shè)置子隔離結(jié)構(gòu)150以將每個像素劃分至多個子像素。子隔離結(jié)構(gòu)150可包括淺溝槽隔離、深溝槽隔離、注入?yún)^(qū)域等或它們的組合。在一些實施例中，子隔離結(jié)構(gòu)150具有類似于主隔離結(jié)構(gòu)140的結(jié)構(gòu)。具體地，子隔離結(jié)構(gòu)150可包括淺溝槽隔離和注入?yún)^(qū)域，注入?yún)^(qū)域包括單元p阱和深p阱，其中淺溝槽隔離形成在單元p阱中。

本公開的各個實施例的優(yōu)勢包括提供新型的圖像傳感器器件。本文所公開的圖像傳感器器件提供了提高的分辨率，同時圖像傳感器器件的信噪比(snr)和量子效應(yīng)(qe)不會不利地降低。

根據(jù)一些實施例的一方面，圖像傳感器器件包括襯底、濾色鏡層、第一像素、主隔離結(jié)構(gòu)以及子隔離結(jié)構(gòu)。濾色鏡層設(shè)置在襯底上方。濾色鏡層包括具有單一原色的第一濾色鏡。第一像素設(shè)置在襯底中并且與第一濾色鏡對齊。主隔離結(jié)構(gòu)在襯底中圍繞第一像素。子隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)置成將第一像素劃分成多個子第一像素。子第一像素對應(yīng)于具有單一原色的第一濾色鏡，并且每個子第一像素包括輻射傳感器。

根據(jù)一些實施例的另一方面，圖像傳感器器件包括襯底、濾色鏡、至少一個像素、主隔離結(jié)構(gòu)和子隔離結(jié)構(gòu)。濾色鏡設(shè)置在襯底上方，并且具有單一原色。像素設(shè)置在襯底中并且與濾色鏡對齊。主隔離結(jié)構(gòu)在襯底中圍繞像素。子隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)置成將像素劃分成多個子像素。像素的子像素被構(gòu)造成響應(yīng)于穿過具有單一原色的濾色鏡的入射光產(chǎn)生載流子。子隔離結(jié)構(gòu)的寬度為主隔離結(jié)構(gòu)的寬度的約30％-80％。

根據(jù)一些實施例的又一方面，圖像傳感器器件包括襯底、濾色鏡層、多個像素、主隔離結(jié)構(gòu)和子隔離結(jié)構(gòu)。濾色鏡層設(shè)置在襯底上方。濾色鏡層包括第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡，每個濾色鏡具有單一原色。像素設(shè)置在襯底中并且每個像素與第一、第二和第三濾色鏡中的一者對齊。主隔離結(jié)構(gòu)在襯底中將像素彼此分離。子隔離結(jié)構(gòu)被設(shè)置成將每個像素劃分成多個子像素。每個子像素包括輻射傳感器，并且每個像素的子像素被構(gòu)造成接收穿過第一、第二和第三濾色鏡中的同一個的光。

本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡層，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡層包括具有單一原色的第一濾色鏡；第一像素，設(shè)置在襯底中并且與第一濾色鏡對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中圍繞第一像素；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將第一像素劃分成多個子第一像素，其中，子第一像素對應(yīng)于具有單一原色的第一濾色鏡，并且每個子第一像素包括輻射傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，子隔離結(jié)構(gòu)的寬度小于或等于主隔離結(jié)構(gòu)的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，子隔離結(jié)構(gòu)的寬度為主隔離結(jié)構(gòu)的寬度的約20％-80％。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，襯底具有前側(cè)和背側(cè)，濾色鏡層鄰近背側(cè)設(shè)置，并且輻射傳感器響應(yīng)于來自背側(cè)的入射光產(chǎn)生帶電載流子。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括設(shè)置在濾色鏡層和襯底的背側(cè)之間的金屬柵格，其中，金屬柵格包括分別與主隔離結(jié)構(gòu)和子隔離結(jié)構(gòu)對齊的主邊界以及至少一個次級部分。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括具有多個開口并設(shè)置在襯底的背側(cè)上方的電介質(zhì)柵格，其中，電介質(zhì)柵格包括分別與主隔離結(jié)構(gòu)和子隔離結(jié)構(gòu)對齊的主邊界以及至少一個次級部分，并且第一濾色鏡填充在開口中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括設(shè)置在襯底的背側(cè)上方的復(fù)合柵格，其中復(fù)合柵格包括金屬柵格和在金屬柵格上方的電介質(zhì)柵格，并且復(fù)合柵格與主隔離結(jié)構(gòu)和子隔離結(jié)構(gòu)對齊。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，主隔離結(jié)構(gòu)包括淺溝槽隔離、深溝槽隔離、注入?yún)^(qū)域或它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，子隔離結(jié)構(gòu)包括淺溝槽隔離、深溝槽隔離、注入?yún)^(qū)域或它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，子隔離結(jié)構(gòu)包括第一部分以及與第一部分相交的第二部分，從而將第一像素劃分成4個子第一像素。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，子隔離結(jié)構(gòu)包括淺溝槽隔離、深溝槽隔離、注入?yún)^(qū)域或它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一像素具有約0.9μm至約2.0μm的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個子第一像素具有約0.4μm至約1.0μm的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括設(shè)置在第一濾色鏡上方的微透鏡，其中，微透鏡與多個子第一像素對齊。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，襯底具有前側(cè)和背側(cè)，濾色鏡層鄰近前側(cè)設(shè)置，并且輻射傳感器響應(yīng)于來自前側(cè)的入射光產(chǎn)生帶電載流子。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每個子第一像素進(jìn)一步包括電連接至輻射傳感器的晶體管。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，單一原色為紅色、綠色和藍(lán)色之一。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括在襯底中鄰近第一像素的第二像素，其中濾色鏡層進(jìn)一步包括具有另一原色的第二濾色鏡，并且第二像素與第二濾色鏡對齊，其中主隔離結(jié)構(gòu)將第一像素與第二像素分離，并且子隔離結(jié)構(gòu)進(jìn)一步將第二像素劃分成多個子第二像素。

本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡具有單一原色；像素，設(shè)置在襯底中并且與濾色鏡對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中圍繞像素；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將像素劃分成多個子像素，其中像素的子像素被構(gòu)造成響應(yīng)于穿過具有單一原色的濾色鏡的入射光產(chǎn)生載流子；其中，子隔離結(jié)構(gòu)的寬度為主隔離結(jié)構(gòu)的寬度的約30％-80％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了一種圖像傳感器器件，包括：襯底；濾色鏡層，設(shè)置在襯底上方，其中濾色鏡層包括第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡，每個濾色鏡具有單一原色；多個像素，設(shè)置在襯底中并且每個像素與第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡中的一者對齊；主隔離結(jié)構(gòu)，在襯底中將像素彼此分離；以及子隔離結(jié)構(gòu)，被設(shè)置成將每個像素劃分成多個子像素，其中每個子像素包括輻射傳感器，并且每個像素的子像素被構(gòu)造成接收穿過第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡中的同一個的光。