專利名稱：用于圖像傳感器的光導(dǎo)陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要內(nèi)容大體上涉及用于制造固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)與方法。
背景技術(shù)：
·
攝影設(shè)備(例如數(shù)字相機(jī)與數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī))可含有電子圖像傳感器，它們會(huì)捉取光·以處理成靜態(tài)或視頻圖像。電子圖像傳感器通常含有數(shù)百萬(wàn)個(gè)光捉取組件，例如光二極管。固態(tài)圖像傳感器可為電荷耦合裝置(CXD)型或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型。在任一類型的圖像傳感器中，光傳感器會(huì)形成在襯底中且以二維陣列來(lái)排列。圖像傳感器通常含有數(shù)百萬(wàn)個(gè)像素，用以提供高分辨率圖像。圖IA所示的是現(xiàn)有技術(shù)固態(tài)圖像傳感器I的剖面圖，圖中在CMOS型傳感器中顯示多個(gè)相鄰像素，其揭露于美國(guó)專利案7，119，319號(hào)。每一個(gè)像素具有一光電轉(zhuǎn)換單元2。每一個(gè)轉(zhuǎn)換單兀2位于傳輸電極3鄰近處,其會(huì)將電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散單兀(未顯不)。該結(jié)構(gòu)包含埋置在絕緣層5中的多條電線4。該傳感器通常包含位于彩色濾光片8下方的平坦化層6，用以補(bǔ)償因該等電線4所導(dǎo)致的頂表面不平整，因?yàn)槠教贡砻鎸?duì)借光刻來(lái)進(jìn)行的常規(guī)彩色濾光片構(gòu)成方式來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要。第二平坦化層10被設(shè)置在該彩色濾光片8上方，用以提供平坦表面來(lái)形成微透鏡9。平坦化層6與10加上彩色濾光片8的總厚度約為
2.Oum0光導(dǎo)7被集成到該傳感器中，以便將光引導(dǎo)到該等轉(zhuǎn)換單元2上。該等光導(dǎo)7由折射率高于絕緣層5的氮化硅的材料構(gòu)成。各光導(dǎo)7均具有比該等轉(zhuǎn)換單元2旁邊的區(qū)域還寬的入口。傳感器I還可具有彩色濾光片8與微透鏡9。微透鏡9將光聚焦在光電轉(zhuǎn)換單元2上。如圖IB中所示，由于光學(xué)衍射的關(guān)系，微透鏡9可造成衍射光，傳導(dǎo)到附近的光電轉(zhuǎn)換單元2并且產(chǎn)生光學(xué)串?dāng)_(crosstalk)與光損。當(dāng)彩色濾光片的上方或下方有平坦化層時(shí)，會(huì)讓該微透鏡定位在較遠(yuǎn)離該光導(dǎo)處，串?dāng)_的數(shù)量便會(huì)增加。藉由通過(guò)平坦化層(彩色濾光片的上方或下方)或彩色濾光片的側(cè)壁，光可串?dāng)_到鄰近的像素中。金屬屏蔽有時(shí)候會(huì)被集成到該等像素中，用以阻擋串?dāng)_光。此夕卜，微透鏡、彩色濾光片、以及光導(dǎo)之間的對(duì)準(zhǔn)誤差也會(huì)造成串?dāng)_。雖然可改變微透鏡的形成、尺寸、以及形狀以降低串?dāng)_。不過(guò)，其必須增加精密微透鏡形成工藝的額外成本，串?dāng)_卻仍無(wú)法消除。來(lái)自襯底界面處的圖像傳感器的向后反射是造成光接收損失的另一項(xiàng)問(wèn)題。如圖IA中所示，光導(dǎo)會(huì)與硅直接接觸。此界面可能會(huì)造成遠(yuǎn)離該傳感器的非所期望的向后反射。用于圖像傳感器的常規(guī)抗反射結(jié)構(gòu)包含在該硅襯底上方直接插入氧化物加氮化物雙層膜堆疊(oxide-plus-nitride dual-layer film stack)、或是具有不同氮氧比例的氮氧化物層，不過(guò)僅能減少該硅襯底與高氧化物絕緣體之間的反射。當(dāng)該界面為硅襯底與氮化物光導(dǎo)時(shí)，此方式便不適用。

發(fā)明內(nèi)容
一種圖像傳感器像素，其包含一由一襯底支撐的光電轉(zhuǎn)換單元以及一位于該襯底鄰近的絕緣體。該像素可具有一串聯(lián)式光導(dǎo)，其中該串聯(lián)式光導(dǎo)的一部分位于該絕緣體內(nèi)，而另一部分在該絕緣體上方延伸。該串聯(lián)式光導(dǎo)可包含一自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)彩色濾光片。該像素可在該襯底與該串聯(lián)式光導(dǎo)之間具有一抗反射堆疊。


圖IA為顯示現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)圖像傳感器像素的示意圖； 圖IB為顯示現(xiàn)有技術(shù)的相鄰像素之間的光串?dāng)_的示意圖；圖2為顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的兩個(gè)像素的示意圖；圖3A為顯示沿著兩個(gè)彩色濾光片之間的間隙前進(jìn)的光的示意圖；圖3B為顯示從該間隙處將光再導(dǎo)向到該等彩色濾光片中的示意圖；圖3C為光功率相對(duì)于該間隙中的距離的關(guān)系圖；圖3D為三種不同顏色的光在間隙中深度為O. 6um與I· Oum處的間隙功率損失相對(duì)于間隙寬度的關(guān)系圖；圖3E為最大間隙功率損失相對(duì)于深度為I. Oum處的間隙寬度的關(guān)系圖；圖3F為深度為I. Oum處的不同間隙寬度的最大間隙功率損失表；圖3G為以像素面積百分比來(lái)表示不同間隙寬度與不同像素節(jié)距的間隙面積的表格；圖3H為不同間隙寬度與不同像素節(jié)距的像素功率損失的表格；圖31為不同間隙寬度的像素功率損失相對(duì)于像素節(jié)距的關(guān)系圖；圖4A到L為顯示用以制造圖2中所示的像素的過(guò)程的示意圖；圖5為顯示圖2的像素內(nèi)的射線路徑的示意圖；圖6A為顯示該陣列的角落處的像素的示意圖；圖6B為顯示圖6A的像素內(nèi)的光線路徑的示意圖；圖7為顯示陣列內(nèi)四個(gè)像素的俯視示意圖；圖8為傳感器像素的一替代實(shí)施例，圖中有射線路徑；圖9A到M為顯示用以制造圖8中所示的像素的過(guò)程的示意圖；圖IOA到H為顯示用以曝光結(jié)合墊的過(guò)程的示意圖；圖11為顯示傳感器內(nèi)的抗反射堆疊的示意圖；圖12A到E為顯示用以在該傳感器內(nèi)形成抗反射堆疊的替代過(guò)程的示意圖；圖13A為抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖；圖13B為該抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖；圖13C為該抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖14A到G為用以在該傳感器內(nèi)形成兩個(gè)抗反射堆疊的替代過(guò)程的示意圖；圖15A為圖14G左手邊部分上的第一抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖；圖15B為圖14G右手邊部 分上的第二抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式本文揭示一種圖像傳感器像素，其包含一由一襯底支撐的光電轉(zhuǎn)換單元以及一位于該襯底鄰近的絕緣體。該像素包含一位于該絕緣體的一開(kāi)口內(nèi)且在該絕緣體上方延伸的光導(dǎo)，使得該光導(dǎo)的一部分具有一空氣界面。該空氣界面改善該光導(dǎo)的內(nèi)反射。除此之外，用來(lái)建構(gòu)該光導(dǎo)與一相鄰彩色濾光片的工藝會(huì)優(yōu)化該光導(dǎo)的上孔徑且降低串?dāng)_。該光導(dǎo)的前述特征不需要用到微透鏡。除此之外，在該光電轉(zhuǎn)換單元的上方和該光導(dǎo)的下方建構(gòu)一抗反射堆疊，用以降低經(jīng)由來(lái)自該圖像傳感器的向后反射造成的光損?？赏ㄟ^(guò)修正該抗反射堆疊內(nèi)的一層膜的厚度以針對(duì)抗反射來(lái)個(gè)別優(yōu)化兩個(gè)不同顏色的像素。該像素可包含兩個(gè)光導(dǎo)，其中一者位于另一者上方。第一光導(dǎo)位于該襯底鄰近處的絕緣體的第一開(kāi)口內(nèi)。第二光導(dǎo)位于一支撐膜的第二開(kāi)口內(nèi)，該支撐膜最后在該像素的制造期間被移除。一彩色濾光片被設(shè)置在相同的開(kāi)口內(nèi)且因而會(huì)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)該第二光導(dǎo)。該第二光導(dǎo)在該像素陣列的外角落處可偏離該第一光導(dǎo)，以便捉取以相對(duì)于垂直軸為非零角度入射的光。在相鄰彩色濾光片之間，一間隙藉由移除該濾光片鄰近處的支撐膜材料而產(chǎn)生?？諝獾恼凵渎实陀谠撝文げ⑶視?huì)增強(qiáng)該彩色濾光片與該光導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)反射。此外，該間隙經(jīng)配置以用以將入射在該間隙上的光“彎折”到該彩色濾光片中并且提高被提供給該傳感器的光的數(shù)量。該娃-光導(dǎo)(silicon-light-guide)界面處的反射以在該第一光導(dǎo)下方形成氮化物膜與第一氧化物膜而降低。第二氧化物膜可額外被插入在該氮化物膜下方，用以增寬有效抗反射的光頻率范圍。該第一氧化物可在施加該光導(dǎo)材料之前被沉積在已蝕刻的凹槽中。在替代實(shí)施例中，在蝕刻凹槽之前形成所有的抗反射膜，而額外的光導(dǎo)蝕刻停止膜則會(huì)覆蓋該等抗反射膜，用以保護(hù)它們，以免受到該凹槽蝕刻劑破壞。參考圖式，尤其是圖2、4A到L、5以及6A到B，圖中所示的是圖像傳感器100中的兩個(gè)相鄰像素的實(shí)施例。每一個(gè)像素包含一光電轉(zhuǎn)換單兀102,其會(huì)將光能量轉(zhuǎn)換成電荷。在常規(guī)的4T像素中，電極104可為傳輸電極，用以將該等電荷傳輸?shù)椒蛛x的感測(cè)節(jié)點(diǎn)(未顯示)。或者，在常規(guī)的3T像素中，電極104可為復(fù)位電極，用以復(fù)位該光電轉(zhuǎn)換單元102。該等電極104與轉(zhuǎn)換單元102形成在襯底106上。傳感器100還包含被埋置在絕緣層110中的電線108。每一像素均具有一第一光導(dǎo)116。第一光導(dǎo)116是由折射率高于絕緣層110的折射材料構(gòu)成。如圖4B中所示，每一第一光導(dǎo)116可具有相對(duì)于垂直軸傾斜角度α的側(cè)壁118。角度 α 被選為小于 90_asin(ninsulating
layer/^-light guide )，
優(yōu)選為0，使得在該光導(dǎo)內(nèi)會(huì)
有完全內(nèi)反射，其中，
^■insulating layer ^light guide
分別為絕緣層材料與光導(dǎo)材料的折射率。光導(dǎo)116會(huì)在內(nèi)部將光從第二光導(dǎo)130反射到轉(zhuǎn)換單元102。
第二光導(dǎo)130位于第一光導(dǎo)116上方并且可由和第一光導(dǎo)116相同的材料制成。第二光導(dǎo)130的頂端寬于該第二光導(dǎo)130與該第一光導(dǎo)116接合處的底端。因此，在該底端處，相鄰的第二光導(dǎo)130等之間的間隙(后文稱為“第二間隙”)大于頂端處的間隙，而且會(huì)大于第二光導(dǎo)130上方的彩色濾光片114B、114G之間的間隙422。該等第二光導(dǎo)130可橫向偏離第一光導(dǎo)116和/或轉(zhuǎn)換單元102，如圖6A中所示，其中，第二光導(dǎo)130的中線C2偏離第一光導(dǎo)116或光電轉(zhuǎn)換單元102的中線Cl。該偏離可根據(jù)陣列內(nèi)的像素位置而改變。舉例來(lái)說(shuō)，位于該陣列的外部處的像素的偏離可能會(huì)比較大。該偏離可為與入射光相同的橫向方向，以優(yōu)化該第一光導(dǎo)的接收。對(duì)以相對(duì)于垂直軸為非零角度抵達(dá)的入射光來(lái)說(shuō)，偏離第二光導(dǎo)130會(huì)讓更多光傳遞到第一光導(dǎo)116。實(shí)效上,第二光導(dǎo)130與第一光導(dǎo)116會(huì)共同構(gòu)成在不同像素處具有不同垂直剖面形狀的光導(dǎo)。該形狀會(huì)依照每一個(gè)像素處的入射光線角度被優(yōu)化。圖5與6B所示的分別是追蹤陣列的中央和該陣列的角落處的像素的射線。在圖5中，入射光線垂直進(jìn)入。第二光導(dǎo)130置中于第一光導(dǎo)116處。光線a與b會(huì)在第二光
導(dǎo)130中反射一次，接著會(huì)進(jìn)入第一光導(dǎo)116，反射一次(射線a)或兩次(射線b)，且接著會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)換單元102。在圖6B中，第二光導(dǎo)130偏離到右邊，遠(yuǎn)離該陣列的中央(其在左邊)。以相對(duì)于垂直軸高達(dá)25度的角度來(lái)自左邊的光線c會(huì)在第二光導(dǎo)130的右側(cè)壁反射，照射且穿過(guò)其左下方側(cè)壁，進(jìn)入第一光導(dǎo)116，且最后會(huì)抵達(dá)轉(zhuǎn)換單元102。該偏離會(huì)讓該第一光導(dǎo)116重新捉取離開(kāi)該第二光導(dǎo)130左下方側(cè)壁的光線。每當(dāng)跨越光導(dǎo)側(cè)壁，不論離開(kāi)第二光導(dǎo)或進(jìn)入第一光導(dǎo)，光線c的每一次折射均會(huì)讓折射射線相對(duì)于該垂直軸的角度變得更小，強(qiáng)化朝該光電轉(zhuǎn)換單元的傳導(dǎo)效果。因此，利用第一光導(dǎo)116與第二光導(dǎo)130來(lái)建立光導(dǎo)可讓該光導(dǎo)的垂直剖面形狀隨著像素而改變，用以優(yōu)化將光傳送到光電轉(zhuǎn)換單元102的效果。利用兩個(gè)單獨(dú)的光導(dǎo)116、130來(lái)建立光導(dǎo)的第二項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是減少每一光導(dǎo)116、130的蝕刻深度。結(jié)果，側(cè)壁斜角控制便能達(dá)到更高的精確性。其還可讓光導(dǎo)材料的沉積較不會(huì)產(chǎn)生不想要的鍵孔(keyholes)，該等鍵孔經(jīng)常出現(xiàn)在將薄膜沉積到深凹穴中時(shí)，其會(huì)導(dǎo)致光在碰到該等鍵孔時(shí)會(huì)從該光導(dǎo)處散射。彩色濾光片114B、114G位于第二光導(dǎo)130的上方。在該等彩色濾光片處(與鄰近)的側(cè)壁上方部分的垂直性大于第二光導(dǎo)的其余部分。該等彩色濾光片之間的第一間隙422的寬度為O. 45um或更小，深度為O. 6um或更大。具有上述尺寸限制的間隙會(huì)讓該間隙內(nèi)的光轉(zhuǎn)向進(jìn)入該等彩色濾光片中且最后會(huì)抵達(dá)傳感器。因由該間隙造成的入射到該像素上的光損百分比(后文稱為“像素?fù)p失”)因此會(huì)大大地降低。入射在較高折射率的兩個(gè)半透明區(qū)域之間的間隙上的光會(huì)在該間隙足夠窄時(shí)轉(zhuǎn)向到其中一個(gè)區(qū)域或另一個(gè)區(qū)域。明確地說(shuō)，入射在兩個(gè)彩色濾光片之間的間隙上的光會(huì)在該間隙寬度足夠小時(shí)轉(zhuǎn)向到彩色濾光片或另一彩色濾光片。圖3A所示的是兩個(gè)彩色濾光片區(qū)域之間填充低折射率介質(zhì)(舉例來(lái)說(shuō)，空氣)的垂直間隙。進(jìn)入該間隙且比較靠近其中一側(cè)壁的入射光線會(huì)轉(zhuǎn)向進(jìn)入該側(cè)壁，而其余的入射光則會(huì)轉(zhuǎn)向進(jìn)入另一側(cè)壁。圖3B所示的是相隔一個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)波前。波前在較高折射率介質(zhì)中的前進(jìn)速度較慢，在本實(shí)例中，彩色濾光片的折射率η約為1.6。因此，該間隙中(假設(shè)填充著空氣)介于波前之間的分隔距離為該彩色濾光片的分隔距離的I. 6倍，從而會(huì)導(dǎo)致波前在該彩色濾光片與間隙之間的界面處彎折并且導(dǎo)致光線轉(zhuǎn)向進(jìn)入彩色濾光片。圖3C為沿著間隙的垂直軸z的傳導(dǎo)光功率P (z)除以入射光功率P (O)相對(duì)于距離z的關(guān)系圖。如圖3C所示，光功率在不同的間隙寬度中均會(huì)在深入該間隙中時(shí)下降，在小到約為波長(zhǎng)左右的間隙寬度下降越快，而且對(duì)O. 4倍波長(zhǎng)或更小的間隙寬度來(lái)說(shuō)，在I. 5倍波長(zhǎng)的深度處為趨于基本上可被忽略的。從圖3C中，深度最佳為感興趣的波長(zhǎng)(在此可見(jiàn)光圖像傳感器的實(shí)施例中，其為650nm)的最長(zhǎng)者的至少I倍。在此深度處，入射在該間隙上且損失于更下方空間中的光功率百分比(后面稱為“間隙損失”)會(huì)小于15%。因此，彩色濾光片的厚度需為該波長(zhǎng)的至少I倍，以便過(guò)濾進(jìn)入該間隙的入射光，避免未經(jīng)過(guò)濾的光通過(guò)光導(dǎo)130、116且最后進(jìn)入轉(zhuǎn)換單元102。倘若該間隙填充著空氣以外的透明介質(zhì)(折射率ngap>1.0)，則可推測(cè)該間隙必須縮窄到O. 45um/ngap或更小，因?yàn)橐圆ㄩL(zhǎng)為基準(zhǔn)的有效距離保持相同但絕對(duì)距離則縮小l/ngap。參考圖3C，對(duì)空氣中波長(zhǎng)為650nm的紅光，以及寬度為空氣中波長(zhǎng)的O. 6倍(也就是，O. 39um)的間隙來(lái)說(shuō)，在深度O. 65um處(也就是，空氣中波長(zhǎng)的I. O倍)，間隙功率通量衰減到O. 15 (15%)。衰減會(huì)在Ium的深度附近達(dá)到最大值。波長(zhǎng)越短，隨著深度的衰減會(huì)越 陡峭。圖3D所示的分別是在深度O. 6um與I. Oum處三種顏色(450nm波長(zhǎng)的藍(lán)色，550nm波長(zhǎng)的綠色，以及650nm波長(zhǎng)的紅色)的間隙損失相對(duì)于間隙寬度W的關(guān)系圖。對(duì)I. Oum的深度來(lái)說(shuō)，3個(gè)顏色中的最高間隙損失以及O. 2um到O. 5um間隙寬度的最大間隙損失繪制在圖3E中。圖3F中為間隙損失與間隙寬度的關(guān)系列表。在圖3G中為以像素面積百分比來(lái)表示的間隙面積相對(duì)于像素節(jié)距和間隙寬度的列表。圖3G的表格中的每一個(gè)項(xiàng)目(百分比間隙面積)乘以對(duì)應(yīng)的列項(xiàng)目(也就是，間隙損失)便會(huì)產(chǎn)生圖3H中表列的像素?fù)p失。圖31繪制的是在不同間隙寬度(范圍從O. 2um到O. 5um)下像素?fù)p失相對(duì)于像素節(jié)距的關(guān)系圖。圖31顯示出對(duì)I. Oum的彩色濾光片厚度以及介于I. 8um與2. 8um之間的像素節(jié)距(小型相機(jī)與相機(jī)電話的圖像傳感器尺寸范圍)來(lái)說(shuō)，間隙寬度保持在O. 45um以下會(huì)造成小于8%的像素?fù)p失。如果要小于3%，則需要O. 35um以下的間隙寬度；如果要小于I. 5%，則間隙寬度要在O. 3um以下；而如果要小于O. 5%，則間隙寬度要在O. 25um以下。圖31還顯示出，在相同間隙寬度前提下，較大像素的像素?fù)p失較小。因此，對(duì)大于5um的像素來(lái)說(shuō)，上述方針可導(dǎo)致減少至少一半的像素?fù)p失。再次參考圖2與5，可以清楚看見(jiàn)，第一間隙422借內(nèi)反射防止從其中一像素的彩色濾光片傳到相鄰像素的串?dāng)_。因此，彩色濾光片114BU14G每一者的功能如同一光導(dǎo)。圖5中沿著射線a的彩色濾光片、第二光導(dǎo)、以及第一光導(dǎo)串聯(lián)在一起，用以捉取入射光且傳遞到光電轉(zhuǎn)換單元102，同時(shí)將損失與串?dāng)_最小化。和在彩色濾光片之間使用金屬壁或光吸收壁來(lái)降低串?dāng)_的現(xiàn)有技術(shù)不同，其不會(huì)損失照射在這些壁部的光，第一間隙422通過(guò)將光轉(zhuǎn)向到最近的彩色濾光片達(dá)到可被忽略的間隙損失。且因該等彩色濾光片下方并沒(méi)有類似于現(xiàn)有技術(shù)(參見(jiàn)圖1B)的平坦化層在相鄰光導(dǎo)之間作橋接，所以也會(huì)消除相關(guān)的串?dāng)_?？諝饨缑婵蓮脑摬噬珵V光片側(cè)壁沿著第二光導(dǎo)側(cè)壁延伸到保護(hù)膜410上方，從而產(chǎn)生第二間隙424。第二間隙424與第二光導(dǎo)130之間的空氣界面會(huì)增強(qiáng)第二光導(dǎo)130的內(nèi)反射。可在絕緣層110上方以氮化硅形成一保護(hù)膜410，以防止堿金屬離子進(jìn)入硅中。堿金屬離子(通?？稍诓噬珵V光片材料中發(fā)現(xiàn))可造成MOS晶體管的不穩(wěn)定。保護(hù)膜410還可隔離濕氣。保護(hù)膜410可由厚度介于10，000埃與4，000埃之間的氮化硅(Si3N4)制成，優(yōu)選為7，000埃。如果第一光導(dǎo)116或第二光導(dǎo)130由氮化娃制成,則由氮化娃制成的保護(hù)膜410便會(huì)接續(xù)跨越且位于絕緣層110上方，以密封該等晶體管隔離堿金屬離子與濕氣。如果第一光導(dǎo)116與第二光導(dǎo)130并非由氮化娃制成,則保護(hù)膜410可覆蓋第一光導(dǎo)116的頂表面以提供類似的密封效果，或者，覆蓋第一光導(dǎo)116的側(cè)壁與底部。第一間隙422與第二間隙424在該圖像傳感器的頂表面上方共同構(gòu)成連接到空氣的開(kāi)口。另一種觀點(diǎn)是，從該保護(hù)膜410到彩色濾光片114BU14G的頂表面存在連續(xù)的空氣界面。明確地說(shuō)，在該等像素的頂表面430之間會(huì)有間隙。制造期間有此開(kāi)口存在可在該圖像傳感器的制造期間移除在第一間隙422與第二間隙424的構(gòu)成期間所形成的廢料。如果因某種理由在后面使用堵塞材料來(lái)密封第一間隙422，則此堵塞材料的折射率應(yīng)該低于該彩色濾光片，使得(i)在該彩色濾光片內(nèi)會(huì)有內(nèi)反射，以及(ii)入射在第一間隙422內(nèi)的光會(huì)轉(zhuǎn)向到彩色濾光片114BU14G。同樣地，如果某種填充材料填充第二間隙424，則此填充材料的折射率要低于第二光導(dǎo)130。彩色濾光片114與光導(dǎo)130和116會(huì)共同構(gòu)成“串聯(lián)式光導(dǎo)”,其會(huì)運(yùn)用和外部介質(zhì)(例如絕緣層110和間隙422與424)連接的界面處的完全內(nèi)反射將光導(dǎo)向光電轉(zhuǎn)換單元102。不同于現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造，進(jìn)入彩色濾光片的光不會(huì)跨越到下一個(gè)像素的彩色濾光片，而僅能夠向下傳導(dǎo)到第二光導(dǎo)130。這使其上方不需要有微透鏡來(lái)將光聚焦到該像素區(qū)的中心以防止光線從像素的彩色濾光片跑到相鄰像素。除了降低制造成本外，移除微透鏡的好處還有排除前述可能造成串?dāng)_的微透鏡與彩色濾光片之間的對(duì)準(zhǔn)誤差問(wèn)題。如前面所提，串聯(lián)式光導(dǎo)優(yōu)于在彩色濾光片之間使用不透明壁部材料的現(xiàn)有技術(shù)的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)槁湓诓噬珵V光片114B與114G之間的第一間隙422中的入射光會(huì)轉(zhuǎn)向到任一彩色濾光片，因此不會(huì)損失任何光，和光會(huì)損失在該等濾光片間的不透明壁部中的現(xiàn)有技術(shù)像素不同。此種彩色濾光片構(gòu)成方法優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)為彩色濾光片側(cè)壁并非由構(gòu)成該等彩色濾光片的光致抗蝕劑和染料材料來(lái)界定。在現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片構(gòu)成方法中，所構(gòu)成的彩色濾光片必須在顯影(developing)后產(chǎn)生垂直側(cè)壁。此必要條件會(huì)限制光致抗蝕劑和染料材料的選擇，因?yàn)槿玖喜豢梢晕帐乖摴庵驴刮g劑感光的光，否則彩色濾光片的底部將會(huì)接收較少的光，導(dǎo)致彩色濾光片的底部會(huì)窄于其頂端。本發(fā)明的彩色濾光片構(gòu)成方法通過(guò)被蝕入支撐膜134中的凹部210來(lái)構(gòu)成彩色濾光片側(cè)壁且與彩色濾光片材料的特征和光刻的精確性無(wú)關(guān)，從而產(chǎn)生較便宜的工藝。優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片構(gòu)成方法的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是所有像素之間的間隙分隔距離控制得非常一致且可以低成本達(dá)到很高的精確性。此處，間隙分隔距離為用以在支撐膜中蝕刻開(kāi)口的單一光刻步驟中的線寬(line-width)加上干式蝕刻期間的側(cè)向蝕刻控制，兩者均很容易控制均勻且無(wú)須增加成本便可非常精確。如果這些間隙是通過(guò)如同現(xiàn)有技術(shù)在3道不同光刻步驟中放置3個(gè)不同顏色的彩色濾光片而產(chǎn)生，則很難達(dá)到間隙寬度的一致性，光刻步驟會(huì)變得非常昂貴，且側(cè)壁輪廓控制會(huì)變得更嚴(yán)峻。在支撐膜134中的相同開(kāi)口中形成彩色濾光片114與光導(dǎo)130的串聯(lián)式光導(dǎo)(后面稱為“自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)串聯(lián)式光導(dǎo)”)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是彩色濾光片114與光導(dǎo)130之間沒(méi)有任何對(duì)準(zhǔn)誤差。彩色濾光片114的側(cè)壁會(huì)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)光導(dǎo)130的側(cè)壁。圖4A到L是顯示用以形成該圖像傳感器100的過(guò)程。該傳感器會(huì)被處理成如圖4A中所示這樣，即該等轉(zhuǎn)換單元102與柵極電極104形成在硅襯底106上而電線108埋置在絕緣體材料110中。絕緣體110可由低折射率(RI)材料(例如(二氧化硅)(RI=L 46))所構(gòu)成。可以利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)來(lái)平坦化絕緣體110的頂端。如圖4B中所示，絕緣材料可被移除以形成光導(dǎo)開(kāi)口 120。開(kāi)口 120具有角度α的傾斜側(cè)壁。可以使用例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝來(lái)形成該等開(kāi)口 120。對(duì)以氧化硅作為絕緣材料來(lái)說(shuō)，合適的蝕刻劑為流量比1:2的CF4+CHF3，其攜載于125mTorr、45°C的氬氣中。可通過(guò)以13. 56MHz在300W與800W之間調(diào)整RF功率來(lái)調(diào)整該側(cè)壁角度。圖4C所示的是加入光導(dǎo)材料122。舉例來(lái)說(shuō)，光導(dǎo)材料122可為折射率2. O (大于絕緣材料110的折射率(舉例來(lái)說(shuō)，氧化硅RI=L 46 的氮化硅。除此之外，氮化硅還提 供擴(kuò)散屏障，阻止H2O與堿金屬離子?？赏ㄟ^(guò)例如等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)來(lái)加入該光導(dǎo)材料?？晌g除該光導(dǎo)材料而留下較薄且較平坦的保護(hù)膜410來(lái)覆蓋該絕緣體并密封轉(zhuǎn)換單元102、柵極電極104以及電線108，用以在后續(xù)工藝期間阻止H20與堿金屬離子?；蛘?，如果該第一光導(dǎo)材料122并非氮化硅，則可在蝕刻該光導(dǎo)材料122以平坦化該頂表面后，在光導(dǎo)材料122的頂端沉積氮化硅膜，以形成保護(hù)膜410，其會(huì)密封轉(zhuǎn)換單元102、柵極電極104以及電線108，用以阻止H2O與堿金屬離子。該保護(hù)膜410的厚度可介于10,000埃與4，000埃之間，優(yōu)選為7，000埃。如圖4D中所示，支撐膜134形成在該氮化硅的頂端。支撐膜134可為通過(guò)高密度等離子體(HDP)沉積的氧化硅。在圖4E中，該支撐膜被蝕刻以形成開(kāi)口。該等開(kāi)口可包含傾斜角度β的側(cè)壁136。角度β經(jīng)選擇以使得iK90-asin (l/n2light 以便在第二光導(dǎo)130內(nèi)會(huì)有全內(nèi)反射，其中，n2light guide為第二光導(dǎo)材料130的折射率。結(jié)合兩個(gè)分離的光導(dǎo)會(huì)縮減每一光導(dǎo)的蝕刻深度。因此，比較容易達(dá)到更高精確性的斜側(cè)壁蝕刻效果。支撐膜134與第二光導(dǎo)130分別可由和絕緣層Iio和第一光導(dǎo)116相同的材料與相同的工藝來(lái)制成。如圖4E中所示，側(cè)壁可具有垂直部分與傾斜部分。該垂直部分與傾斜部分可通過(guò)在蝕刻工藝期間改變蝕刻化學(xué)作用或等離子體條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。垂直部分蝕刻期間的蝕刻方式經(jīng)選擇以便有利于形成垂直側(cè)壁162，接著會(huì)改變成有利于形成傾斜側(cè)壁的方式。圖4F顯示光導(dǎo)材料的加入。舉例來(lái)說(shuō)，該光導(dǎo)材料可為通過(guò)等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD )沉積的氮化硅。圖4G顯示每一第二光導(dǎo)130均具有一凹部210。該等凹部210由支撐壁212 (其為支撐膜134的一部分)隔開(kāi)。凹部210的形成是通過(guò)蝕刻光導(dǎo)材料以露出壁部212并且進(jìn)一步蝕刻到光導(dǎo)頂表面低于壁部212頂表面O. 6um到I. 2um之間。對(duì)于將被吸收的非所要的顏色(不會(huì)太厚而達(dá)到小于最大透射系數(shù)的85%)，只要形成于每一凹部210的彩色濾光片的最終厚度足夠厚以提供足夠低的透射系數(shù)(例如低于10%)，則還可使用較深的深度。如圖4H中所示，具有某一顏色染料的有色膜材料114B可被施加，以便填充該等凹部210并且在支撐膜134上方延伸。在此實(shí)例中，該有色材料可含有藍(lán)色染料。彩色濾光片材料可由負(fù)光致抗蝕劑制成，其會(huì)構(gòu)成在曝光后變成不可溶于光致抗蝕劑顯影劑中的聚合物。掩膜(未顯示)會(huì)被放置在材料114B上方，其具有開(kāi)口用以露出當(dāng)其余部分被蝕除時(shí)仍會(huì)留下的區(qū)域。圖41顯示蝕刻步驟后的傳感器。該工藝可利用不同顏色(例如綠色或紅色)的材料來(lái)重復(fù)進(jìn)行，用以產(chǎn)生不同像素的彩色濾光片，如圖4J中所示。最后施加的有色材料會(huì)填充剩余的凹部210,因此不需要掩蔽步驟。換句話說(shuō),曝光光(exposure light)可被施加在該圖像傳感器晶圓片上的每一個(gè)地方，用以曝光最后彩色濾光片膜的每一個(gè)地方。在烘干步驟期間，該最后彩色濾光片形成重疊所有像素(包含其它顏色的像素)的膜。在其它像素上的最后彩色濾光片的重疊在圖4K中所示的后續(xù)彩色濾光片的朝下的蝕除工藝期間被移除。參考圖4G，該等凹部210提供自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)特征，用以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)該彩色濾光片材料與第二光導(dǎo)130。該等凹部210可寬于對(duì)應(yīng)的掩膜開(kāi)口。為給定像素節(jié)距與所要的第二光導(dǎo)開(kāi)口來(lái)縮減該支撐壁212的厚度，可提高等離子體反應(yīng)室中的壓力，用以增強(qiáng)側(cè)向(也就是，等向性)蝕刻作用(通過(guò)提高離子散射)，以便下切該掩膜。 如圖4K中所示，彩色濾光片114BU14G被朝下蝕刻而露出支撐壁212，其為支撐膜134的一部分。接著會(huì)如圖4L中所示般地移除該支撐膜134的一部分，使得對(duì)于該等彩色濾光片114BU14G而言，有一空氣/材料界面?？扇鐖D4L中所示般地移除該支撐膜134的另一部分，使得對(duì)于第二光導(dǎo)130而言，有一空氣/材料界面，以便更有助于內(nèi)反射(通過(guò)讓較靠近該界面的法線的光線產(chǎn)生全內(nèi)反射)。第一間隙422具有足夠小的寬度，O. 45um或更小，使得照射在第一間隙422中的入射紅光和更小波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)向到彩色濾光片114B或114G，從而會(huì)改進(jìn)光接收效果。光會(huì)沿著彩色濾光片114BU14G和光導(dǎo)130與116進(jìn)行內(nèi)反射。彩色濾光片114BU14G的折射率高于空氣，因此彩色濾光片114BU14G提供內(nèi)反射。同樣地，第二光導(dǎo)130具有會(huì)改進(jìn)光導(dǎo)的內(nèi)反射性質(zhì)的空氣界面。如果支撐膜134未被完全移除，只要該支撐膜的折射率(舉例來(lái)說(shuō)，氧化硅，I. 46)低于光導(dǎo)材料(舉例來(lái)說(shuō)，氮化硅，
2.O),則第二光導(dǎo)130與支撐膜134之間的界面具有良好的內(nèi)反射。同樣地，第一光導(dǎo)116與第一絕緣膜110之間的界面也會(huì)有良好的內(nèi)反射。圖7為像素陣列的四個(gè)像素200的俯視圖。對(duì)包含第一光導(dǎo)與第二光導(dǎo)兩者的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，區(qū)域B可為第二光導(dǎo)頂表面的區(qū)域，而區(qū)域C則代表第一光導(dǎo)底表面的區(qū)域。區(qū)域A扣除區(qū)域B則可為彩色濾光片之間的第一間隙422的區(qū)域。圖8所示的是替代實(shí)施例，其在形成該支撐膜134后使用同一掩膜來(lái)蝕刻第二與第一光導(dǎo)兩者且在一步驟中利用光導(dǎo)材料填充兩者。圖9A到M中展示用于制造此替代實(shí)施例的一過(guò)程。該過(guò)程類似于圖4A到L中展示的過(guò)程，除了第一光導(dǎo)的開(kāi)口是在第二光導(dǎo)的開(kāi)口之后形成，如圖9F中所示，其中不需要任何額外掩膜，因?yàn)楸Ｗo(hù)膜410與上方的支撐膜134會(huì)充當(dāng)硬掩膜，用以阻擋蝕刻劑。兩個(gè)光導(dǎo)均在圖9G中所示的相同步驟中被填充。圖IOA到H為用以曝光圖像傳感器的結(jié)合墊214的過(guò)程。如圖IOA到B中所示，在覆蓋結(jié)合墊214的第一絕緣材料110中形成開(kāi)口 216。如圖IOC到D中所示，施加第一光導(dǎo)材料116且移除大部分的材料116，留下較薄層，用以密封下面的第一絕緣材料110。如圖IOE到F中所示，施加支撐膜材料134且在其中形成對(duì)應(yīng)開(kāi)口 218。如圖IOG中所示，施加第二光導(dǎo)材料130。如圖IOH中所示，用無(wú)掩膜蝕刻步驟來(lái)形成露出結(jié)合墊214的開(kāi)口220。該蝕刻劑優(yōu)選具有侵蝕光導(dǎo)材料116與130 (舉例來(lái)說(shuō)，氮化硅)的速度快過(guò)絕緣材料110與134 (舉例來(lái)說(shuō)，氧化硅)和彩色濾光片114 (光致抗蝕劑)的特性。在CH3F/02中對(duì)氮化硅進(jìn)行干式蝕刻的蝕刻速率會(huì)比對(duì)彩色濾光片或氧化硅進(jìn)行干式蝕刻大5到10倍。圖11展示抗反射(AR)堆疊的一實(shí)施例，其包含頂端AR膜236、第二 AR膜234、以及覆蓋轉(zhuǎn)換單元102的第三AR膜232。該抗反射堆疊會(huì)改進(jìn)光從第一光導(dǎo)116到該等轉(zhuǎn)換單元102的透射。AR堆疊中的部件可共同構(gòu)成層230，其還會(huì)覆蓋襯底106、轉(zhuǎn)換單元102、以及電極104，以保護(hù)該等組件，防止化學(xué)污染物與濕氣。舉例來(lái)說(shuō)，第二 AR膜234可為CMOS晶片制造中常用的接觸蝕刻停止氮化物膜，其為阻止接觸孔的氧化物蝕刻以防止多晶硅接點(diǎn)(其接觸孔通常會(huì)比源極/漏極接點(diǎn)淺2，000埃)的過(guò)度蝕刻。第三AR膜232可為氧化硅。該氧化硅膜可為柵極電極104下方的柵極絕緣膜；或是在常用的深亞微米CMOS工藝中在該柵極電極與間隙壁(未顯示)之間，延著柵極電極104的側(cè)邊向下延伸的間隙壁襯料氧化物(spacer liner oxide)膜；在接點(diǎn)娃化之前所沉積的娃化物阻擋(silicide-blocking)氧化物膜，用以阻止接點(diǎn)硅化；或是前述的組合；或是在硅化物阻擋氧化物蝕刻(其會(huì)蝕除和光導(dǎo)116的底部一致的區(qū)域中的所有氧化物)之后所沉積的毯覆式 氧化物膜。使用既有的氮化硅接觸蝕刻停止膜作為AR堆疊的一部分會(huì)節(jié)省成本。相同的接觸蝕刻停止膜還可在該光導(dǎo)的制造中用來(lái)阻止蝕刻絕緣體110中的開(kāi)口。最后，在以光導(dǎo)材料填充絕緣體110中的開(kāi)口之前，在該開(kāi)口中先形成頂端AR膜236。頂端AR膜236的折射率低于光導(dǎo)116。第二 AR膜234的折射率高于頂端AR膜236。第三AR膜232的折射率低于第二 AR膜234。頂端AR膜236可為氧化硅或氮氧化硅，其折射率約為I. 46，厚度介于750埃與2000埃之間，優(yōu)選為800埃。第二 AR膜234可為氮化硅(Si3N4),其折射率約為2. 0，厚度介于300埃與900埃之間，優(yōu)選為500埃。第三AR膜232可為氧化硅或氮氧化硅(SiOxNy，其中，0〈x〈2且0〈y〈4/3)，其折射率約為I. 46，厚度介于25埃與170埃之間，優(yōu)選為75埃。第三AR膜232可包含圖2柵極電極104下方和襯底106上方的柵極氧化物，如美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)柕?1/009，454號(hào)圖3中所示。第三AR膜232可進(jìn)一步包含同案圖3中所示的柵極襯料氧化物。或者，第三AR膜232可通過(guò)在硅化物阻擋蝕刻移除美國(guó)專利申請(qǐng)案第61/009，454號(hào)的圖2中所示的硅化物阻擋氧化物64、柵極襯料氧化物55、以及柵極氧化物54之后(其使用具有和光導(dǎo)116的底部一致的掩膜開(kāi)口的硅化物阻擋蝕刻掩膜)，毯覆式氧化硅沉積(blanket silicon oxide deposition)在晶片的每一個(gè)地方而形成。圖11中所示的抗反射結(jié)構(gòu)可通過(guò)在該襯底上分別形成第三AR膜232與第二 AR膜234來(lái)制成。接著可在第二 AR膜234上形成絕緣體110。氮化硅膜可通過(guò)PECVD被沉積在該第一絕緣體110上，其沉積的方式會(huì)覆蓋與密封該絕緣體和下方的層，用以形成厚度介于10，000埃與4，000埃之間，優(yōu)選為7，000埃的保護(hù)膜410。舉例來(lái)說(shuō)，支撐膜134可通過(guò)HDP氧化硅沉積而形成在保護(hù)膜410上。掩蔽支撐膜134且施加第一蝕刻劑以蝕刻支撐膜134中的開(kāi)口。選擇第一蝕刻劑為對(duì)保護(hù)膜材料具有很高的選擇性。舉例來(lái)說(shuō)，如果支撐膜134包含HDP氧化硅而保護(hù)膜410包含氮化硅，則第一蝕刻劑便可為CHF3，其蝕刻HDP氧化硅會(huì)比氮化硅快5倍。接著，施加第二蝕刻劑以蝕穿氮化硅保護(hù)膜410。第二蝕刻劑可為CH3F/02。接著，再次施加第一蝕刻劑以蝕刻第一絕緣體110并且停止在包含氮化硅的接觸蝕刻停止膜234上。接觸蝕刻停止層234充當(dāng)蝕刻劑停止層，用以界定開(kāi)口的底部。接著通過(guò)各向異性沉積法(舉例來(lái)說(shuō)，PECVD或HDP氧化硅沉積)在該開(kāi)口中形成頂端AR膜236，其主要沉積到開(kāi)口的底部而非側(cè)壁?？墒┘游g刻劑以蝕除在該開(kāi)口的側(cè)壁中延伸的任何殘留的頂端AR膜材料，舉例來(lái)說(shuō)，使用第一蝕刻劑進(jìn)行干式蝕刻并且讓晶片襯底保持一傾角且繞著平行于外來(lái)離子束的軸線旋轉(zhuǎn)。接著通過(guò)例如氮化硅PECVD在該等開(kāi)口中形成光導(dǎo)材料。彩色濾光片可形成在該光導(dǎo)上方，而相鄰彩色濾光片之間的一部分支撐膜和相鄰光導(dǎo)之間的另一部分則可被蝕刻以產(chǎn)生圖5中所示的結(jié)構(gòu)。圖12A到E展示用以在光導(dǎo)116與襯底202之間制造另一抗反射堆疊實(shí)施例的過(guò)程。參考圖12E，在此實(shí)施例中，在光導(dǎo)116以及包含頂端AR膜236、第二 AR膜234、和第三AR膜232的抗反射(AR)堆疊之間插設(shè)蝕刻停止膜238。該光導(dǎo)蝕刻停止膜238可為由和光導(dǎo)116相同的材料構(gòu)成,且可為氮化娃,其厚度介于100埃與300埃之間,優(yōu)選為150埃。本實(shí)施例中形成該AR堆疊的優(yōu)點(diǎn)為可更精確地控制第二 AR膜234的厚度，其代價(jià)為多一道沉積步驟以及蝕穿接觸孔開(kāi)口(未顯示)的氧化物-氮化物-氧化物-氮化物-氧化物堆疊而非氧化物-氮化物-氧化物堆疊的復(fù)雜度會(huì)略增。先前實(shí)施例使用第二 AR膜234作為光導(dǎo)蝕刻停止膜并且會(huì)在最后的絕緣體凹槽蝕刻過(guò)度蝕刻步驟中損失部分厚度。 如圖12A到B中所示，施加第三AR膜232和第二 AR膜234于襯底106上且接著施加頂端AR膜236在第二 AR膜234上，之后則施加由氮化硅制成的光導(dǎo)蝕刻停止膜238。如圖12C中所示，形成絕緣層110與電線連接電線108在AR膜232、234、236、以及光導(dǎo)蝕刻停止膜238上方。圖12D顯示蝕入絕緣體110中的開(kāi)口，其停止在光導(dǎo)蝕刻停止膜238的頂端。圖12E顯示該開(kāi)口填充著光導(dǎo)材料。圖13A為圖11與圖12E的抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，頂端AR膜236 (氧化物)標(biāo)稱厚度為800埃，變化為+/-10% ;而第二 AR膜234 (氮化物)標(biāo)稱厚度為500埃；以及第三AR膜232(氧化物)厚度為75埃。透射曲線在紫色區(qū)(400nm到450nm)中呈現(xiàn)陡峭的下垂。構(gòu)成AR堆疊的AR膜232、234、236的標(biāo)稱厚度被選為將該透射曲線的最大值設(shè)置在藍(lán)色區(qū)(450nm到490nm)中而非綠色區(qū)(490nm到560nm),使得因制造公差所造成的任何膜厚度偏移均不會(huì)導(dǎo)致透射系數(shù)在紫色區(qū)中的下降會(huì)遠(yuǎn)大于紅色區(qū)(630nm到700nm)中。圖13B為圖11與圖12E的抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，標(biāo)稱的第二 AR膜(氮化物)厚度為500埃，變化為+/-10%。圖13C為圖11與圖12E的抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，第三AR膜232 (氮化物)標(biāo)稱厚度為75埃，變化為+/-10%。圖14A到G所示的是用以在光導(dǎo)116與襯底202之間制造另一抗反射堆疊實(shí)施例的過(guò)程，用以在兩個(gè)不同像素處提供兩個(gè)不同AR堆疊，其個(gè)別優(yōu)化不同顏色的區(qū)域。第三AR膜232和第二 AR膜234被設(shè)于圖14A中的光電轉(zhuǎn)換單元201上方，類似于圖12A中所示的實(shí)施例。在圖14A中，頂端AR膜236沉積到圖14B中所示的較厚的頂端AR膜236b的厚度。接著會(huì)應(yīng)用光刻掩膜(未顯示)，用以在使用較薄頂端AR膜236a的像素上方產(chǎn)生掩膜開(kāi)口。應(yīng)用蝕刻步驟以將該掩膜開(kāi)口下方的頂端AR膜236薄化到圖14B中頂端AR膜236a的較小厚度。圖14C到14G中所示的后續(xù)步驟類似于圖12B到E。施加綠色彩色濾光片114G在具有較薄頂端AR膜236a的像素上，而藍(lán)色與紅色彩色濾光片則在具有較厚頂端AR膜236b的像素上。
圖15A為圖14G的抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，標(biāo)稱較薄頂端AR膜236a的標(biāo)稱厚度為O. 12um,第二 AR膜234的標(biāo)稱厚度為500埃，而第三AR膜232的標(biāo)稱厚度為75埃。此關(guān)系圖的尖峰值約為99%，是在綠色區(qū)域處，緩慢地降到紅色區(qū)域中心處的約93%。此關(guān)系圖顯示出頂端AR膜236a可被使用于紅色像素以及綠色像素。圖15B為圖14G的抗反射堆疊的透射系數(shù)相對(duì)于光波長(zhǎng)的關(guān)系圖，頂端AR膜236b的標(biāo)稱厚度為O. 20um,第二 AR膜234的標(biāo)稱厚度為500埃，而第三AR膜232的標(biāo)稱厚度為75埃。此關(guān)系圖尖峰值在兩個(gè)不同顏色區(qū)域中，也就是，紫色與紅色。此關(guān)系圖顯示出頂端AR膜236b可被使用于藍(lán)色像素以及紅色像素。像素陣列可使用較薄的頂端AR膜236a僅于綠色像素而使用較厚的頂端AR膜236b于藍(lán)色與紅色像素兩者?；蛘?，該像素陣列可使用較薄的頂端AR膜236a于綠色與紅色像素兩者而使用較厚的頂端AR膜236b僅于藍(lán)色像素。通過(guò)產(chǎn)生不同的第二 AR膜厚度同時(shí)保持相同的頂端AR膜厚度，可提供另一實(shí)施例，其提供兩個(gè)不同AR堆疊，每一堆疊優(yōu)化不同顏色的區(qū)域。其會(huì)決定出兩個(gè)不同厚度，每 一個(gè)顏色區(qū)域一種厚度。第二 AR膜會(huì)先被沉積到較大厚度。接著會(huì)應(yīng)用光刻掩膜，以在使用較小第二 AR膜厚度的圖像傳感器上方產(chǎn)生掩膜開(kāi)口。蝕刻步驟會(huì)被應(yīng)用以將該掩膜開(kāi)口下方的第二 AR膜薄化到較小厚度。后續(xù)步驟類似于圖12B到E。雖然在附圖中已說(shuō)明和顯示特定的示范性實(shí)施例，不過(guò)，應(yīng)該了解的是，這些實(shí)施例僅解釋而非限制本發(fā)明，且本發(fā)明并不受限于所示和所述的特定構(gòu)造和排列，因?yàn)樗鶎兕I(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行各種其它修正。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器像素，其包含 一襯底； 一光電轉(zhuǎn)換單元，其由該襯底支撐； 一保護(hù)膜，其在該襯底上方延伸且跨越該襯底；以及 一串聯(lián)式光導(dǎo)，其中該串聯(lián)式光導(dǎo)的一第一部分位于該保護(hù)膜與該襯底之間而該串聯(lián)式光導(dǎo)的一第二部分則在該保護(hù)膜上方延伸， 其中兩個(gè)不同像素中至少有兩個(gè)串聯(lián)式光導(dǎo)具有不同的剖面輪廓， 其中第一部分的垂直中線和第二部分的垂直中線彼此偏離， 該偏離根據(jù)陣列內(nèi)的像素位置而改變，位于該陣列的外部處的像素的偏離比較大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的像素，其中該偏離使到第二部分的垂直中線較第一部分的垂直中線遠(yuǎn)離該陣列的中央。
3.—種制造一圖像傳感器像素的方法，其包含 在該襯底上方形成一下方透明光導(dǎo)，該襯底支撐一光電轉(zhuǎn)換單兀; 在該下方透明光導(dǎo)之上形成一支撐膜，其具有一開(kāi)口 ；以及 在該支撐膜的開(kāi)口中形成一上方透明光導(dǎo)， 其中該下方透明光導(dǎo)的垂直中線偏離該支撐膜的開(kāi)口的垂直中線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該偏離使到該支撐膜的開(kāi)口的垂直中線較下方透明光導(dǎo)的垂直中線遠(yuǎn)離像素陣列的中央。
5.一種圖像傳感器像素，其包含 一襯底； 一光電轉(zhuǎn)換單元，其由該襯底支撐； 一光導(dǎo)，其耦合到該光電轉(zhuǎn)換單元； 抗反射構(gòu)件，其用以降低在該光導(dǎo)與該光電轉(zhuǎn)換單元之間的反射， 其中該抗反射構(gòu)件包含第一抗反射膜與第二抗反射膜，該第一抗反射膜的折射率低于該第二抗反射膜的折射率和該光導(dǎo)的折射率，且該第一抗反射膜位于該第二抗反射膜與該光導(dǎo)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素，其中該抗反射構(gòu)件包含第三抗反射膜，其折射率低于該第二抗反射膜的折射率，且其位于該第一抗反射膜與該第三抗反射膜之間。
7.一種形成一圖像傳感器像素的一部分的方法，其包含 在支撐一光電轉(zhuǎn)換單元的一襯底上方形成第一抗反射膜； 在該第一抗反射膜上方形成一絕緣體； 利用蝕刻該絕緣體快過(guò)該第一抗反射膜的蝕刻劑，在該絕緣體中蝕刻一開(kāi)口 ； 在該開(kāi)口內(nèi)形成第二抗反射膜；以及 在該開(kāi)口內(nèi)形成光導(dǎo)材料。
8.一種包含一像素陣列的圖像傳感器，其包含 一襯底； 由所述襯底支撐的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元； 多個(gè)彩色濾光片，其每一被耦合以透射一光至所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的其一， 其中，在所述多個(gè)彩色濾光片中的其一與所述多個(gè)彩色濾光片中的一橫向相鄰者之間有一氣隙，所述氣隙含有空氣或一氣體，并具有一寬度，所述寬度為O. 45微米或更小，所述氣隙從彩色濾光片之側(cè)開(kāi)始向往所述襯底的方向延伸。
9.一種形成一圖像傳感器的方法，其包含 形成一襯底支撐的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元； 形成多個(gè)彩色濾光片，其每一被耦合以透射一光至所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的其一，其中，在所述多個(gè)彩色濾光片中的其一與所述多個(gè)彩色濾光片中的一橫向相鄰者之間有一氣隙，所述氣隙含有空氣或一氣體，并具有O. 45微米或更小的一寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，成多個(gè)彩色濾光片是以個(gè)別形成一種顏色的彩色濾光片的多個(gè)步驟組合而成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多個(gè)彩色濾光片是由負(fù)光致抗蝕劑制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，藍(lán)色彩色濾光片含有藍(lán)色染料。
全文摘要
一種圖像傳感器，其包含一由一襯底支撐的光電轉(zhuǎn)換單元以及一位于該襯底鄰近處的絕緣體。該圖像傳感器包含一串聯(lián)式光導(dǎo)，該串聯(lián)式光導(dǎo)位于該絕緣體的一開(kāi)口內(nèi)且在該絕緣體上方延伸，使得該串聯(lián)式光導(dǎo)的一部分具有一空氣界面。該空氣界面會(huì)改進(jìn)該串聯(lián)式光導(dǎo)的內(nèi)反射。該串聯(lián)式光導(dǎo)可包含一自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)彩色濾光片，其在相鄰彩色濾光片之間具有間隙。該光導(dǎo)的前述特征不需要用到微透鏡。除此之外，一抗反射堆疊插設(shè)在該襯底與該光導(dǎo)之間，用以降低來(lái)自該圖像傳感器的向后反射。具有不同彩色濾光片的兩個(gè)像素對(duì)于在該抗反射堆疊內(nèi)的一抗反射膜可有不同的厚度。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102938407SQ20121024590
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者鄭蒼隆, 坦-特龍多 申請(qǐng)人:鄭蒼隆, 坎德拉微系統(tǒng)(S)私人有限公司