本申請是2015年4月16日提交的第14/688,084號美國申請的部分繼續(xù)申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及用于提高光學(xué)性能和隔離的堆疊柵格設(shè)計。

背景技術(shù)：

許多現(xiàn)代電子器件包括使用圖像傳感器的光學(xué)成像器件(例如，數(shù)碼相機(jī))。圖像傳感器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為可以代表圖像的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖像傳感器可以包括像素傳感器的陣列和支撐邏輯件。像素傳感器測量入射輻射(例如，光)，并且支撐邏輯件有助于測量結(jié)果的讀出。光學(xué)成像器件中常用的一種類型的圖像傳感器是背照式(BSI)圖像傳感器。BSI圖像傳感器制造可以集成到傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝中，以降低成本、減小尺寸和提高產(chǎn)量。此外，BSI圖像傳感器具有低工作電壓、低功耗、高量子效率、低讀出噪聲并且允許隨機(jī)存取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格部分具有金屬柵格高度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口，其中，所述介電柵格部分具有介電柵格高度；其中，所述介電柵格高度與所述金屬柵格高度的比率介于約1.0至約8.0之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格部分具有頂部金屬柵格寬度，并且所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口，其中，所述介電柵格部分具有頂部介電柵格寬度；其中，滿足以下情形中的至少一個：所述頂部介電柵格寬度與所述頂部金屬柵格寬度的比率介于約0.1至約2.0之間；和所述頂部介電柵格寬度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率介于約0.1至約0.9之間。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口；其中，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度從所述半導(dǎo)體襯底與所述金屬柵格部分之間延伸至所述介電柵格部分的上表面，并且其中，所述堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.5至約2.0。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口；其中，所述介電柵格部分的下表面與所述介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60度至小于約90度。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)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)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或 減少。

圖1A示出了包括具有凹形下表面的濾色器的背照式(BSI)圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖。

圖1B示出了包括具有凸形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖。

圖1C示出了包括具有平坦下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖。

圖2A示出了包括具有凹形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的射線圖。

圖2B示出了包括具有凸形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的射線圖。

圖3示出了包括具有弧形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖。

圖4示出了用于制造包括具有弧形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的方法的一些實(shí)施例的流程圖。

圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B示出了處于制造的各個階段中的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的一系列截面圖。

圖14A至圖14C示出了顯示設(shè)計參數(shù)對于光學(xué)性能和隔離的影響的圖表的一些實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不意欲限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可以在多個實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空間關(guān)系術(shù)語以描述例如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間關(guān)系術(shù)語意欲包括使用或操作過程中的器件的不同的方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關(guān)系描述符可同樣地作相應(yīng)地解釋。

背照式(BSI)圖像傳感器通常包括布置在集成電路的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。像素傳感器布置在集成電路的背側(cè)與集成電路的背照式(BEOL)金屬化堆疊件之間。與像素傳感器對應(yīng)的微透鏡和濾色器堆疊在集成電路的背側(cè)上并且位于對應(yīng)的像素傳感器上方。濾色器被配置為選擇性地將指定波長的輻射傳輸至對應(yīng)的像素傳感器，并且微透鏡被配置為將入射輻射(例如，光子)聚焦在濾色器上。

堆疊柵格通常布置在集成電路的背側(cè)上。堆疊柵格包括金屬柵格和金屬柵格上面的介電柵格。圍繞與像素傳感器對應(yīng)的金屬柵格開口橫向布置金屬柵格。利用將介電柵格與金屬柵格垂直間隔開的覆蓋層來填充金屬柵格開口。圍繞與像素傳感器對應(yīng)的并且具有平坦下表面的介電柵格開口橫向布置介電柵格。利用濾色器來填充介電柵格開口。介電柵格被配置為引導(dǎo)或以其他方式通過全內(nèi)反射將進(jìn)入濾色器的輻射朝向像素傳感器聚焦。然而，在到達(dá)介電柵格開口的平坦下表面之后，輻射會發(fā)散(例如，通過折射)。這種發(fā)散會增大相鄰的像素傳感器之間的串?dāng)_并且降低光學(xué)性能。此外，堆疊柵格需要仔細(xì)控制設(shè)計參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)合適的光學(xué)性能和隔離。

鑒于以上所述，本發(fā)明涉及包括具有用于聚焦輻射的弧形下表面的介電柵格開口的BSI圖像傳感器以及用于制造BSI圖像傳感器的方法。在一些實(shí)施例中，BSI圖像傳感器包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格布置在半導(dǎo)體襯底上方，并且介電柵格布置在金屬柵格上方。金屬柵格和介電柵格分別限定位于像素傳感器上面的金屬柵格開口和介電柵格開口的側(cè)壁。覆蓋層布置在金屬柵格與介電柵格之間，并且填充金屬柵格開口。此外，覆蓋層限定介電柵格開口的弧形下表面。濾色器布置在介電柵格開口中，并且微透鏡布置在濾色器上方。濾色器的折射率與覆蓋層的 折射率不同。

濾色器和覆蓋層的不同的折射率，以及介電柵格開口的弧形下表面，將進(jìn)入濾色器并且撞擊在弧形下表面上的輻射朝向像素傳感器聚焦。在一定程度上，弧形下表面用作透鏡。通過朝向像素傳感器聚焦輻射，減少了相鄰的像素傳感器之間的串?dāng)_并且提高了光學(xué)性能。此外，可以通過蝕刻工藝調(diào)整有利地實(shí)現(xiàn)弧形下表面而不需要附加的處理步驟。

此外，本發(fā)明涉及具有仔細(xì)控制的設(shè)計參數(shù)以用于提高光學(xué)性能和隔離的BSI圖像傳感器。在一些實(shí)施例中，BSI圖像傳感器包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格布置在半導(dǎo)體襯底上方，并且介電柵格布置在金屬柵格上方。例如，介電柵格高度與金屬柵格高度的比率可以介于約1.0至約8.0之間。此外，例如，介電柵格的下表面與介電柵格的側(cè)壁之間的角度可以為約60°至約90°。在一些實(shí)施例中，例如，介電柵格的下表面與介電柵格的側(cè)壁之間的角度可以小于約90°。金屬柵格和介電柵格分別限定位于像素傳感器上面的金屬柵格開口和介電柵格開口的側(cè)壁。下文中的至少一個：1)例如，頂部介電柵格寬度與頂部金屬柵格寬度的比率可以介于約0.1至約2.0之間；2)頂部介電柵格寬度與金屬柵格開口寬度的比率可以介于約0.1至約0.9之間。覆蓋層布置在金屬柵格與介電柵格之間，并且限定介電柵格開口的下表面。例如，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與金屬柵格開口寬度的比率可以為約0.5至約2.0，其中堆疊柵格結(jié)構(gòu)包括介電柵格和金屬柵格以及覆蓋層。

有利地，通過控制設(shè)計參數(shù)，可以提高光學(xué)性能和光學(xué)隔離。例如，這種設(shè)計參數(shù)可以包括堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度、金屬柵格高度、介電柵格高度、金屬柵格開口寬度、金屬柵格寬度和介電柵格寬度中的一個或多個?？梢酝ㄟ^減少串?dāng)_、最低亮度來提高光學(xué)性能和光學(xué)隔離，以實(shí)現(xiàn)為約10的信號-噪聲比率(SNR)(即，SNR-10)、量子效率(QE)等。

參考圖1A，提供BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖100A。BSI圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底102和在半導(dǎo)體襯底102內(nèi)通常布置為行和/或列的像素傳感器104。像素傳感器104被配置為將入射輻射(例如，光子)轉(zhuǎn)換為電信號。在一些實(shí)施例中，像素傳感器104包括對應(yīng)的光檢測器106 和對應(yīng)的放大器(未示出)。例如，光檢測器106可以是光電二極管，并且例如，放大器可以是晶體管。例如，光電二極管可以包括半導(dǎo)體襯底102內(nèi)的具有第一摻雜類型(例如，n型摻雜)的對應(yīng)的第一區(qū)域(未示出)，和半導(dǎo)體襯底102內(nèi)的第一區(qū)域上面的具有與第一摻雜類型不同的第二摻雜類型(例如，p型摻雜)的對應(yīng)的第二區(qū)域(未示出)。

抗反射涂層(ARC)108和/或緩沖層110沿著半導(dǎo)體襯底102的上表面112布置在半導(dǎo)體襯底102上方。在存在ARC 108和緩沖層110兩者的實(shí)施例中，緩沖層110通常布置在ARC 108上方。例如，ARC 108可以是有機(jī)聚合物或金屬氧化物。例如，緩沖層110可以是諸如二氧化硅的氧化物。ARC 108和/或緩沖層110將半導(dǎo)體襯底102與半導(dǎo)體襯底102上面的堆疊柵格113垂直間隔開。

堆疊柵格113包括金屬柵格114和金屬柵格114上面的介電柵格116。金屬柵格114和介電柵格116分別限定與像素傳感器104對應(yīng)的金屬柵格開口118和介電柵格開口120A的側(cè)壁，并且被配置為限制和引導(dǎo)進(jìn)入開口118、120A朝向像素傳感器104的輻射。通常，金屬和/或介電柵格開口118、120A至少部分地位于對應(yīng)的像素傳感器104上面。在一些實(shí)施例中，如圖所示，金屬柵格開口118和/或介電柵格開口120A的中心對準(zhǔn)在對應(yīng)的像素傳感器104的中心的上方。在可選實(shí)施例中，金屬柵格開口118和/或介電柵格開口120A的中心橫向偏移或偏離于對應(yīng)的像素傳感器104的中心。金屬柵格開口118具有基本平坦的下表面122，該下表面可以由ARC 108和/或緩沖層110來限定。介電柵格開口120A具有弧形下表面?；⌒蜗卤砻姹慌渲脼榫哂腥Q于濾色器(之后描述)和下面的覆蓋層(之后描述)的折射率的曲率。例如，例如圖1A所示，如果濾色器具有比覆蓋層大的折射率，介電柵格開口120A將具有凹形下表面124A。

金屬柵格114和介電柵格116分別布置在堆疊在ARC 108和/或緩沖層110上方的金屬柵格層和介電柵格層126、128內(nèi)。金屬柵格114布置在ARC 108和/或緩沖層110上面的金屬柵格層126內(nèi)。例如，金屬柵格層126可以是鎢、銅或鋁銅。介電柵格116布置在堆疊在金屬柵格層126上方的介電柵格層128內(nèi)。在一些實(shí)施例中，介電柵格116還布置在介電柵格層128 下面的蝕刻停止層130和/或一些其他的層(例如，一個或多個附加的介電柵格層)內(nèi)。例如，介電柵格層128可以是諸如二氧化硅的氧化物。例如，蝕刻停止層130可以是諸如氮化硅的氮化物。

覆蓋層132A布置在金屬柵格層126上方并且介于金屬柵格層126與介電柵格層128之間。覆蓋層132A將介電柵格116與金屬柵格114間隔開并且填充金屬柵格開口118。此外，覆蓋層132A限定介電柵格開口120A的凹形下表面124A，并且在一些實(shí)施例中，部分限定介電柵格開口120A的側(cè)壁。覆蓋層132A是諸如二氧化硅的電介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，覆蓋層132A是或者包括與緩沖層110和/或介電柵格層128相同的材料。例如，在沒有蝕刻停止層130的一些實(shí)施例中，覆蓋層132A和介電柵格層128具有相同的分子結(jié)構(gòu)和/或與連續(xù)的層(例如，單次沉積形成的層)的不同區(qū)域?qū)?yīng)。

與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134A、136A、138A布置在介電柵格開口120A中，以填充介電柵格開口120A。濾色器134A、136A、138A通常具有與介電柵格層128的上表面142近似共面的平坦的上表面140。濾色器134A、136A、138A被指定對應(yīng)的輻射的顏色或波長，并且被配置為將與指定的顏色或波長對應(yīng)的輻射傳輸至對應(yīng)的像素傳感器104。通常，濾色器134A、136A、138A在紅色、綠色與藍(lán)色之間交替分配，使得濾色器134A、136A、138A包括紅濾色器134A、綠濾色器136A和藍(lán)濾色器138A。在一些實(shí)施例中，根據(jù)拜耳馬賽克(Bayer mosaic)，濾色器指定在紅、綠與藍(lán)光之間可選擇地分配。濾色器134A、136A、138A具有第一材料，第一材料的折射率大于在介電柵格開口120A的凹形下表面124A處鄰接第一材料的第二材料的折射率。通常，第二材料是覆蓋層132A和/或介電柵格層128的材料。

與像素傳感器104對應(yīng)的微透鏡144布置在濾色器134A、136A、138A和像素傳感器104上方。微透鏡144的中心通常與像素傳感器104的中心對準(zhǔn)，但是微透鏡144的中心可以橫向偏移或偏離于像素傳感器104的中心。微透鏡144被配置為朝向像素傳感器104聚焦入射輻射(例如，光)。在一些實(shí)施例中，微透鏡144具有被配置為朝向濾色器134A、136A、138A 和/或像素傳感器104聚焦輻射的凸形上表面146。

在操作中，介電柵格開口120A的凹形下表面124A作用透鏡，以將輻射聚焦或聚集在對應(yīng)的像素傳感器104上。進(jìn)入濾色器134A、136A、138A并且撞擊在介電柵格開口120A的凹形下表面124A上的輻射可以以比入射角度大的折射角度朝向金屬柵格114折射。當(dāng)撞擊在金屬柵格114上時，輻射可以朝向像素傳感器104反射。例如，假設(shè)光線148A進(jìn)入濾色器136A、朝向?qū)?yīng)的介電柵格開口的凹形下表面從濾色器136A的側(cè)壁反射，以及以入射角度θ₁撞擊在凹形下表面上。此外，假設(shè)濾色器136A具有折射率n₁，并且覆蓋層132A具有折射率n₂。在這種情況下，由于n₁大于n₂，θ₂大于θ₁并且可以根據(jù)斯涅爾定律如下計算。

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_{1}sin\left({\mathrm{\θ}}_1\right)}{n_2}\right)$

有利地，將輻射聚焦或聚集在像素傳感器104上減少了相鄰的像素傳感器之間的串?dāng)_并且提高了光學(xué)性能。

參考圖1B，提供了BSI圖像傳感器的其他的實(shí)施例的截面圖100B。BSI圖像傳感器包括布置在覆蓋層132B上方的介電柵格116。介電柵格116限定位于對應(yīng)的像素傳感器104上面的介電柵格開口120B的側(cè)壁，并且覆蓋層132B限定介電柵格開口120B的凸形下表面124B。與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134B、136B、138B布置在介電柵格開口120B中，以填充介電柵格開口120B。濾色器134B、136B、138B具有第一材料，第一材料的折射率小于在介電柵格開口120B的凸形下表面124B處鄰接第一材料的第二材料的折射率。通常，第二材料是覆蓋層132B和/或介電柵格層128的材料。

在操作中，介電柵格開口120B的凸形下表面124B用作透鏡，以將輻射聚焦或聚集在對應(yīng)的像素傳感器104上。進(jìn)入濾色器134B、136B、138B并且撞擊在介電柵格開口120B的凸形下表面124B上的輻射可以以比入射角度θ₁小的折射角度θ₂朝向像素傳感器104折射。例如，假設(shè)光線148B進(jìn)入濾色器136B、朝向?qū)?yīng)的介電柵格開口的凸形下表面從濾色器136B的側(cè)壁反射、以及以入射角度θ₁撞擊在凸形下表面上。此外，假設(shè)濾色器136B具有折射率n₁，并且覆蓋層132B具有折射率n₂。在這種情況下，由 于n₁小于n₂，θ₂小于θ₁并且可以根據(jù)斯涅爾定律計算。有利地，將輻射聚焦或聚集在像素傳感器104上減少了相鄰的像素傳感器之間的串?dāng)_并且提高了光學(xué)性能。

上述實(shí)施例涉及具有弧形下表面的介電柵格開口。然而，在一些實(shí)施例中，介電柵格開口具有平坦的下表面。在這種實(shí)施例中，對于實(shí)現(xiàn)合適的光學(xué)性能和光學(xué)隔離來說，對于設(shè)計參數(shù)的提高的控制是重要的。例如，這種設(shè)計參數(shù)可以包括柵格高度、金屬柵格開口寬度和頂部寬度的一個或多個。

參考圖1C，提供了BSI圖像傳感器的其他的實(shí)施例的截面圖100C。BSI圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底102上面的堆疊柵格結(jié)構(gòu)150。堆疊柵格結(jié)構(gòu)150包括通過ARC 108和/或緩沖層110與半導(dǎo)體襯底102垂直間隔開的堆疊柵格113。ARC 108和/或緩沖層110布置在堆疊柵格113與半導(dǎo)體襯底102之間，通常，緩沖層110位于ARC 108上面。在一些實(shí)施例中(如圖所示)，堆疊柵格結(jié)構(gòu)150具有高度H_SG，并且包括緩沖層110。

堆疊柵格113包括金屬柵格114和金屬柵格114上面的介電柵格116。金屬柵格114具有高度H_MG，并且介電柵格具有高度H_DG。在一些實(shí)施例中，介電柵格高度H_DG與金屬柵格高度H_MG的比率(即，H_DG/H_MG)為約1.0至約8.0。例如，比率H_DG/H_MG可以為約1.0至約3.0、約3.0至約6.0或約6.0至約8.0。金屬和介電柵格114、116分別限定與布置在半導(dǎo)體襯底102中的像素傳感器104對應(yīng)的金屬和介電柵格開口118、120C的側(cè)壁。金屬柵格開口118具有下部寬度W_MGO，并且介電柵格開口120C具有通常是平坦的下表面124C。在一些實(shí)施例中，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度H_SG與金屬柵格開口寬度W_MGO(即，H_SG/W_MGO)為約0.5至約2.0。例如，比率H_SG/W_MGO可以為約0.5至約1或約1.0至約2.0。金屬和介電柵格114、116被配置為限制和引導(dǎo)朝向?qū)?yīng)的像素傳感器104進(jìn)入金屬和介電柵格開口118、120C的輻射。金屬和介電柵格114、116分別由多個重疊的金屬和介電柵格部分152、154構(gòu)成。

金屬和介電柵格部分152、154是環(huán)形的，諸如正方形或長方形，并且具有相對于對應(yīng)的下表面的側(cè)壁傾斜角度Φ、θ。在一些實(shí)施例中，介電柵 格側(cè)壁傾斜角度θ為約60°至約90°。例如，介電柵格側(cè)壁傾斜角度θ可以為約70°至約80°。此外，金屬和介電柵格部分152、154與金屬和介電柵格開口118、120C對應(yīng)并且橫向圍繞對應(yīng)的金屬和介電柵格開口118、120C。金屬柵格部分152具有頂部寬度W_MG，并且介電柵格部分154具有頂部寬度W_DG。頂部寬度W_MG、W_DG從對應(yīng)的柵格部分152、154的內(nèi)部側(cè)壁跨越至對應(yīng)的柵格部分152、154的外部側(cè)壁(前面說過柵格部分152、154是環(huán)形的)。在一些實(shí)施例中，介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格部分寬度W_MG的比率(即，W_DG/W_MG)為約0.1至約2.0。例如，比率W_DG/W_MG可以為約0.1至約1.0或約1.0至約2.0。此外，在一些實(shí)施例中，介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格開口寬度W_MGO(即，W_DG/W_MGO)的比率為約0.1至約0.9。例如，比率W_DG/W_MGO可以為約0.1至約0.5或約0.5至約0.9。

堆疊柵格結(jié)構(gòu)150的覆蓋層132C布置在金屬柵格114與介電柵格116之間，以限定介電柵格開口120C的下表面124C。此外，與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134C、136C、138C布置在介電柵格開口120C中，以至少部分填充介電柵格開口120C。濾色器134C、136C、138C具有與介電柵格116不同的折射率，并且具有高度H_CF。在一些實(shí)施例中，介電柵格高度H_DG與濾色器高度H_CF的比率(即，H_DG/H_CF)為約0.1至約2.0。例如，比率H_DG/H_CF可以為約0.1至約1.0或約1.0至約2.0。

有利地，通過控制設(shè)計參數(shù)，可以提高光學(xué)性能和光學(xué)隔離(例如，通過減少串?dāng)_、SNR-10等)。例如，這種設(shè)計參數(shù)可以包括堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度H_SG、金屬柵格高度H_MG、介電柵格高度H_DG、濾色器高度H_CF、金屬柵格開口寬度W_MGO、金屬柵格部分寬度W_MG和介電柵格部分寬度W_DG中的一個或多個。此外，盡管圖1C的討論涉及金屬柵格開口寬度W_MGO，但是應(yīng)該理解，像素間距(例如，相鄰的像素傳感器的中心之間的橫向距離)可以用來代替用于各種比率的金屬柵格開口寬度W_MGO。

參考圖14A，提供圖表1400A的一些實(shí)施例，以示出介電柵格高度H_DG與濾色器高度H_CF的比率(即，H_DG/H_CF)對于光學(xué)性能的影響。獨(dú)立軸(independent axis)對應(yīng)于比率和從約-0.1至約1.1的跨度。相關(guān)軸(dependent axis)對應(yīng)于歸一化的SNR-10或歸一化的敏感度，這取決于 圖表1400A的哪一側(cè)用作相關(guān)軸。在圖表1400A的左側(cè)上，相關(guān)軸對應(yīng)于歸一化的SNR-10和從約0.8至約1.15的跨度。在圖表1400A的右側(cè)，相關(guān)軸對應(yīng)于歸一化的敏感度和從約0.88至約1.02的跨度。

菱形標(biāo)記和三角形標(biāo)記在圖表1400A上分別描繪歸一化的SNR-10和歸一化的敏感度，并且利用線將標(biāo)記互連以使趨勢更加清楚。通過虛線橢圓形來畫出與比率的已知值對應(yīng)的標(biāo)記的界線。顯然，隨著比率從約0.1增大至約2，歸一化的SNR-10有利地減小。此外，隨著比率增大，歸一化的敏感度有利地增大。期望介電柵格高度H_DG與金屬柵格高度H_MG的比率(即，H_DG/H_MG)有與SNR-10和歸一化的敏感度類似的趨勢。

參考圖14B，提供了圖表1400B的一些實(shí)施例，以示出介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格開口寬度W_MGO的比率(即，W_DG/W_MGO)對于歸一化的SNR-10的影響。獨(dú)立軸對應(yīng)于比率和從約0.12至約0.16的跨度。相關(guān)軸對應(yīng)于歸一化的SNR-10和從約0.88至約1.00的跨度。

菱形標(biāo)記和三角形標(biāo)記在圖表1400B上分別描繪介電柵格高度H_DG與濾色器高度H_CF的不同比率(例如，見圖14A)，并且最佳擬合線貫穿在標(biāo)記之間以使趨勢更加清楚。菱形標(biāo)記對應(yīng)于介電柵格高度H_DG與濾色器高度H_CF的為約1.00的比率。三角形標(biāo)記對應(yīng)于介電柵格高度H_DG與濾色器高度H_CF的為約0.56的比率。顯然，隨著介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格開口寬度W_MGO的比率從約0.125增大至約0.155，歸一化的SNR-10增大。這是因為，隨著介電柵格部分寬度W_DG增大，更少的光進(jìn)入濾色器134C、136C、138C，從而減少了信號和噪聲。期望介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格部分寬度W_MG的比率(即，W_DG/W_MG)有與SNR-10類似的趨勢。因此，介電柵格部分寬度W_DG與金屬柵格開口寬度W_MGO的比率優(yōu)選為在0.1和0.9之間的范圍內(nèi)。

參考圖14C，提供了圖表1400C的一些實(shí)施例，以示出金屬柵格開口寬度W_MGO對于光學(xué)性能的影響。獨(dú)立軸對應(yīng)于以微米(μm)為單位的金屬柵格開口寬度W_MGO。相關(guān)軸對應(yīng)于光學(xué)QE(作為百分比)或平均串?dāng)_(作為百分比)，這取決于圖表1400C的哪一側(cè)用作相關(guān)軸。在圖表1400C的左側(cè)上，相關(guān)軸對應(yīng)于光學(xué)QE和從約45％至約75％的跨度。在圖表 1400C的右側(cè)上，相關(guān)軸對應(yīng)于平均串?dāng)_和從約15％至約40％的跨度。

菱形標(biāo)記和三角形標(biāo)記分別描繪在圖表1400C上以用于平均串?dāng)_和光學(xué)QE，并且通過線來互連標(biāo)記以使趨勢更加清楚。顯然，隨著金屬柵格開口寬度W_MGO增大，平均串?dāng)_減小。此外，隨著金屬柵格開口寬度W_MGO增大，光學(xué)QE增大。

參考圖2A，提供了包括具有凹形下表面204的濾色器202的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的射線圖200A。如圖所示，光線206平行地進(jìn)入濾色器202并且撞擊在凹形下表面204上。由于濾色器202的第一折射率大于下面的鄰接層208的第二折射率，所以光線206遠(yuǎn)離對應(yīng)的法線軸210折射至下面的靠近下面的像素傳感器的焦點(diǎn)212(與凸透鏡類似)。換句話說，濾色器202的相對于下面的層208的更高的折射率使光線206具有比對應(yīng)的入射角度θ₁大的折射角度θ₂，從而將光線206朝向下面的像素傳感器聚焦。與光線206不平行的并且進(jìn)入濾色器202的其他的光線(未示出)如上所述折射并且相交于沿著焦平面214的其他的焦點(diǎn)，其中焦平面包括焦點(diǎn)212。

參考圖2B，提供了包括具有凸形下表面218的濾色器216的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的射線圖200B。如圖所示，光線220平行地進(jìn)入濾色器216并且撞擊在凸形下表面218上。由于濾色器216的第一折射率小于下面的鄰接層222的第二折射率，所以光線220向著對應(yīng)的法線軸224折射至下面的靠近下面的像素傳感器的焦點(diǎn)226(與凸透鏡類似)。換句話說，濾色器216的相對于下面的層222的較低的折射率使光線220具有比對應(yīng)的入射角度θ₁小的折射角度θ₂，從而將光線220朝向下面的像素傳感器聚焦。與光線220不平行的并且進(jìn)入濾色器216的其他的光線(未示出)如上所述折射并且相交于沿著焦平面228的其他的焦點(diǎn)，其中焦平面包括焦點(diǎn)226。

參考圖3，提供了BSI圖像傳感器的又一其他的實(shí)施例的截面圖300。BSI圖像傳感器包括在集成電路302的半導(dǎo)體襯底102中布置為行和列的像素傳感器104的陣列，該集成電路302的半導(dǎo)體襯底102介于集成電路302的背側(cè)304與集成電路302的BEOL金屬化堆疊件306之間。在一些 實(shí)施例中，像素傳感器104包括對應(yīng)的光檢測器106和放大器(未示出)。光檢測器106被配置為將入射輻射(例如，光子)轉(zhuǎn)換為電信號，并且例如，光檢測器可以是光電二極管。

BEOL金屬化堆疊件306位于半導(dǎo)體襯底102下面并且介于半導(dǎo)體襯底102與載體襯底308之間。BEOL金屬化堆疊件306包括堆疊在層間介電(ILD)層314內(nèi)的多個金屬化層310、312。BEOL金屬化堆疊件306的一個或多個接觸件316從金屬化層310延伸至像素傳感器104。此外，BEOL金屬化堆疊件306的一個或多個通孔318在金屬化層310、312之間延伸，以互連金屬化層310、312。例如，ILD層314可以是低k電介質(zhì)(即，介電常數(shù)小于3.9的電介質(zhì))或氧化物。例如，金屬化層310、312、接觸件316和通孔318可以是諸如銅或鋁的金屬。

沿著集成電路302的背側(cè)304布置ARC 108和/或緩沖層110，并且堆疊柵格113布置在ARC 108和/或緩沖層110上方。堆疊柵格113包括金屬柵格114和金屬柵格114上面的介電柵格116。金屬柵格114和介電柵格116分別布置在堆疊在ARC 108和/或緩沖層110上方的金屬和介電柵格層126、128內(nèi)。在一些實(shí)施例中，介電柵格116還布置在介電柵格116的介電柵格層128下面的蝕刻停止層130內(nèi)。此外，金屬柵格114和介電柵格116分別限定與像素傳感器104對應(yīng)的金屬柵格開口118和介電柵格開口120的側(cè)壁。金屬柵格開口118具有基本平坦的下表面122，該下表面由ARC 108和/或緩沖層110限定，而介電柵格開口120具有弧形下表面124。弧形下表面124可以是凹形(例如，如圖所示，并且如圖1中描述的)或凸形(例如，如圖1B中所描述的)。

覆蓋層132布置在金屬柵格114上方并且介于金屬柵格層126與介電柵格層128之間。此外，與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134、136、138和微透鏡144位于對應(yīng)的像素傳感器104上方。濾色器134、136、138填充介電柵格開口120，并且微透鏡144掩蔽濾色器134、136、138，以將光聚焦至濾色器134、136、138內(nèi)。

參考圖4，是用于制造包括具有弧形下表面的濾色器的BSI圖像傳感器的方法的一些實(shí)施例的流程圖400。

在步驟402中，提供具有布置在集成電路的半導(dǎo)體襯底中的像素傳感器的集成電路，該半導(dǎo)體襯底介于集成電路的背側(cè)與集成電路的BEOL金屬化堆疊件之間。

在步驟404中，在背側(cè)上方形成ARC，在ARC上方形成緩沖層，并且在緩沖層上方形成金屬柵格層。

在步驟406中，對金屬柵格層執(zhí)行第一蝕刻，以形成金屬柵格。金屬柵格限定與像素傳感器對應(yīng)的金屬柵格開口的側(cè)壁。

在步驟408中，覆蓋層形成在金屬柵格上方并且填充金屬柵格開口。

在步驟410中，對覆蓋層執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，以平坦化覆蓋層的上表面。

在步驟412中，在覆蓋層上方形成蝕刻停止層，并且在蝕刻停止層上方形成介電柵格層。

在步驟414中，對介電柵格層執(zhí)行至蝕刻停止層的第二蝕刻，以形成介電柵格。介電柵格限定與像素傳感器對應(yīng)的介電柵格開口。

在步驟416中，對于蝕刻停止層執(zhí)行第三蝕刻，以去除蝕刻停止層的在介電柵格開口中的暴露區(qū)域。

在步驟418中，對于覆蓋層執(zhí)行第四蝕刻，以彎曲介電柵格開口的下表面。

在步驟420中，形成填充介電柵格開口的濾色器，該濾色器的折射率與覆蓋層的折射率不同。有利地，不同的折射率與介電柵格開口的弧形下表面相結(jié)合，將輻射朝向下面的像素傳感器聚焦。這有利地減少了靠近介電柵格的下表面輻射的分散，并且減少了相鄰的像素傳感器之間的串?dāng)_。此外，這有利地提高了光學(xué)性能。

在步驟422中，在濾色器上方形成微透鏡。

盡管本文將通過流程圖400描述的方法示出和描述為一系列步驟或事件，但是應(yīng)該理解，這種步驟或事件的示出的順序不應(yīng)該被解釋為限制的意思。例如，一些步驟可以以不同的順序出現(xiàn)和/或與除了本文示出和/或描述的步驟或事件之外的其他的步驟或事件同時出現(xiàn)。此外，并不要求所有示出的步驟都用于實(shí)施本文描述的一個或多個方面或?qū)嵤├?，并且可以? 一個或多個分離的步驟和/或階段中進(jìn)行本文描述的一個或多個步驟。

在一些可選實(shí)施例中，第二和第三蝕刻，和/或第三和第四蝕刻可以一起執(zhí)行(例如，利用共同的蝕刻劑)。此外，在一些實(shí)施例中，可以省略蝕刻停止層和步驟416。在這種實(shí)施例中，第二蝕刻可以是基于時間的并且使用已知的蝕刻速率。而且，在一些可選實(shí)施例中，覆蓋層和介電柵格層可以對應(yīng)于共用層的不同區(qū)域。在這種實(shí)施例中，可以省略步驟408、410、412。代替步驟408、410、412，共用層可以形成(例如，利用單次沉積)在金屬柵格上方并且填充金屬柵格開口。此外，可以對共用層執(zhí)行CMP，以平坦化共用層的上表面，并且可以執(zhí)行步驟414至422。此外，在一些實(shí)施例中，可以省略第四蝕刻。

參考圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B，提供了處于制造的各個階段中的BSI圖像傳感器的一些實(shí)施例的截面圖，以說明圖4的方法。盡管關(guān)于方法描述了圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B，但是應(yīng)該理解，圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B公開的結(jié)構(gòu)不限于該方法，并且可以作為獨(dú)立于該方法的結(jié)構(gòu)而單獨(dú)存在。類似地，盡管關(guān)于圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B描述了該方法，但是應(yīng)該理解，該方法不限于圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B所公開的結(jié)構(gòu)，并且可以獨(dú)立于圖5至圖11、圖12A和圖12B以及圖13A和圖13B公開的結(jié)構(gòu)而單獨(dú)存在。

圖5示出了對應(yīng)于步驟402的一些實(shí)施例的截面圖500。如圖所示，提供了具有布置在襯底102內(nèi)的像素傳感器104的半導(dǎo)體襯底102。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底102是集成電路的一部分，并且像素傳感器104布置在集成電路的背側(cè)(例如，半導(dǎo)體襯底102的上表面112)與集成電路的BEOL金屬化堆疊件(未示出)之間。像素傳感器104包括光檢測器106，諸如光電二極管。例如，半導(dǎo)體襯底102可以是塊狀半導(dǎo)體襯底或絕緣體上硅(SOI)襯底。

圖6示出了對應(yīng)于步驟404的一些實(shí)施例的截面圖600。如圖所示，ARC 108和/或緩沖層110按照順序堆疊形成在半導(dǎo)體襯底102上方。此外，金屬柵格層126’形成在ARC 108和/或緩沖層110上方?？梢酝ㄟ^諸如旋涂 或汽相沉積的沉積技術(shù)依次順序形成ARC 108、緩沖層110和金屬柵格層126’。例如，ARC 108可以由有機(jī)聚合物或金屬氧化物形成。例如，緩沖層110可以由諸如二氧化硅的氧化物形成。例如，金屬柵格層126’可以由鎢、銅、鋁或鋁銅形成。

圖7示出了對應(yīng)于步驟406的一些實(shí)施例的截面圖700。如圖所示，對金屬柵格層126’執(zhí)行第一蝕刻，第一蝕刻穿過像素傳感器104上面的區(qū)域，至ARC 108和/或緩沖層110。第一蝕刻形成了限定與像素傳感器104對應(yīng)的金屬柵格開口118的側(cè)壁的金屬柵格114。通常，金屬柵格開口118至少部分地位于對應(yīng)的像素傳感器104上面。

用于執(zhí)行第一蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽金屬柵格層126’的與金屬柵格114對應(yīng)的區(qū)域的第一光刻膠層702。然后，根據(jù)第一光刻膠層702的圖案將蝕刻劑704應(yīng)用于金屬柵格層126’，從而限定金屬柵格114。蝕刻劑704可以相對于ARC 108和/或緩沖層110對金屬柵格層126’具有選擇性。此外，例如，蝕刻劑704可以是干蝕刻劑。在應(yīng)用蝕刻劑704之后，可以去除或以其他方式剝除第一光刻膠層702。

圖8示出了對應(yīng)于步驟408的一些實(shí)施例的截面圖800。如圖所示，覆蓋層132’形成在金屬柵格114和剩余的金屬柵格層126上方，并且填充金屬柵格開口118。例如，覆蓋層132’可以由諸如氧化物的電介質(zhì)形成，和/或例如，可以由與緩沖層110的相同的材料形成。此外，例如，可以使用諸如旋涂或汽相沉積的沉積技術(shù)來形成覆蓋層132’。

圖9示出了對應(yīng)于步驟410和412的一些實(shí)施例的截面圖900。如圖所示，對覆蓋層132’執(zhí)行CMP至剩余的金屬柵格層126上方的點(diǎn)，從而導(dǎo)致基本平坦的上表面902。仍如圖所示，蝕刻停止層130’和介電柵格層128’按照順序堆疊形成在剩余的覆蓋層132”上方。例如，可以使用諸如汽相沉積的沉積技術(shù)來形成蝕刻停止層130’和介電柵格層128’。例如，蝕刻停止層130’可以由諸如氮化硅的氮化物形成。例如，介電柵格層128’可以由二氧化硅形成，和/或例如，由與剩余的覆蓋層132”相同的材料形成。在可選實(shí)施例中，可以省略蝕刻停止層130’。

圖10示出了對應(yīng)于步驟414的一些實(shí)施例的截面圖1000。如圖所示， 對介電柵格層128’執(zhí)行第二蝕刻，第二蝕刻穿過像素傳感器104上面的區(qū)域，至蝕刻停止層130’。第二蝕刻形成了限定與像素傳感器104對應(yīng)的介電柵格開口120’的側(cè)壁的介電柵格116’。通常，介電柵格開口120’至少部分地位于對應(yīng)的像素傳感器104上面。

用于執(zhí)行第二蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽介電柵格層128’的與介電柵格116’對應(yīng)的區(qū)域的第二光刻膠層1002。然后，根據(jù)第二光刻膠層1002的圖案將蝕刻劑1004應(yīng)用于介電柵格層128’，從而限定介電柵格116’。蝕刻劑1004可以相對于蝕刻停止層130’對介電柵格層128’具有選擇性。此外，例如，蝕刻劑1004可以是干蝕刻劑。在應(yīng)用蝕刻劑1004之后，可以去除或以其他方式剝除第二光刻膠層1002。

圖11示出了對應(yīng)于步驟416的一些實(shí)施例的截面圖1100。如圖所示，對蝕刻停止層130’執(zhí)行第三蝕刻，第三蝕刻穿過介電柵格開口120’中暴露的區(qū)域，至剩余的覆蓋層132”。第三蝕刻去除了蝕刻停止層130’的位于介電柵格開口120’中的區(qū)域。例如，用于執(zhí)行第三蝕刻的工藝可以包括將蝕刻劑1102應(yīng)用于蝕刻停止層130’。蝕刻劑1102可以相對于介電柵格層128和/或剩余的覆蓋層132”對蝕刻停止層130’具有選擇性。此外，例如，蝕刻劑1102可以是濕蝕刻劑。

圖12A和圖12B示出了對應(yīng)于步驟418、420和422的一些實(shí)施例的截面圖1200A和1200B。這些實(shí)施例涉及具有凹形下表面的介電柵格開口。

如圖12A所示，對于剩余的覆蓋層132”執(zhí)行第四蝕刻，第四蝕刻穿過剩余的覆蓋層132”的暴露的區(qū)域，以形成剩余的介電柵格開口120”的凹形下表面124A。例如，用于執(zhí)行第四蝕刻的工藝可以包括將一種或多種蝕刻劑1202應(yīng)用于剩余的覆蓋層132”，通過調(diào)整諸如蝕刻速率的蝕刻參數(shù)來限定凹形下表面124A。例如，由于可以調(diào)整蝕刻參數(shù)，所以剩余的覆蓋層132”在剩余的介電柵格開口120”的中心處比在剩余的介電柵格開口120”的邊緣處蝕刻地更快。一種或多種蝕刻劑1202可以相對于剩余的蝕刻停止層130對剩余的覆蓋層132”具有選擇性，和/或例如，該一種或多種蝕刻劑可以是濕蝕刻劑或干蝕刻劑。由于穿過剩余的介電柵格開口120”應(yīng)用一種或多種蝕刻劑1202，并且剩余的介電柵格層128和剩余的覆蓋層132” 可以是相同的材料，所以一種或多種蝕刻劑1202會腐蝕剩余的介電柵格開口120”的側(cè)壁。

在可選實(shí)施例中，可以用其他的方法來代替第四蝕刻以形成凹形下表面124A。在一些這種可選實(shí)施例中，可以通過回流工藝(例如，伺服控制的回流工藝)來形成凹形下表面124A。在其他的這種可選實(shí)施例中，可以通過具有諸如沉積速率的沉積參數(shù)的沉積來形成凹形下表面124A，調(diào)整沉積參數(shù)以限定凹形下表面124A。例如，由于可以調(diào)整沉積參數(shù)，所以剩余的介電柵格開口120”的中心處的沉積速率比剩余的介電柵格開口120”的邊緣處慢。這種沉積物可以被視為第二覆蓋層和/或剩余的第二覆蓋層132”的延伸。

如圖12B所示，與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134A、136A、138A形成在對應(yīng)的像素傳感器104的剩余的介電柵格開口120A中，通常上表面140與剩余的介電柵格層128的上表面142近似齊平。濾色器134A、136A、138A被指定對應(yīng)的輻射的顏色或波長(例如，根據(jù)拜耳濾鏡馬賽克)，并且由被配置為將指定顏色或波長的輻射傳輸至對應(yīng)的像素傳感器104的材料形成。此外，濾色器134A、136A、138A由折射率比剩余的覆蓋層132A和/或鄰接和位于凹形下表面124A下面的任何其他的材料大的材料形成。用于形成濾色器134A、136A、138A的工藝可以包括：對于每一個不同的濾色器的指定，形成濾色器層并且圖案化濾色器層?？梢孕纬蔀V色器層，以填充剩余的介電柵格開口120A并且覆蓋剩余的介電柵格層128。然后，在圖案化濾色器層之前，可以平坦化(例如，通過CMP)和/或回蝕刻濾色器層至與剩余的介電柵格層128的上表面142約齊平。

還如圖12B所示，與像素傳感器104對應(yīng)的微透鏡144形成在與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134A、136A、138A上方。用于形成微透鏡144的工藝可以包括在濾色器134A、136A、138A之上形成(例如，通過旋涂方法或沉積工藝)微透鏡層。此外，可以在微透鏡層之上圖案化具有弧形上表面的微透鏡模板。然后根據(jù)微透鏡模板來選擇性地蝕刻微透鏡層，以形成微透鏡144。

圖13A和圖13B示出了對應(yīng)于步驟418、420和422的其他的實(shí)施例 的截面圖1300A、1300B。這些實(shí)施例涉及具有凸形下表面的介電柵格開口。

例如圖13A所示，對于剩余的覆蓋層132”執(zhí)行第四蝕刻，第四蝕刻穿過剩余的覆蓋層132”的暴露的區(qū)域，以形成剩余的介電柵格開口120”的凸形下表面124B。例如，用于執(zhí)行第四蝕刻的工藝可以包括將一種或多種蝕刻劑1302應(yīng)用于剩余的覆蓋層132”，通過調(diào)整蝕刻參數(shù)來限定凸形下表面124B。例如，由于可以調(diào)整蝕刻參數(shù)，所以剩余的覆蓋層132”在剩余的介電柵格開口120”的邊緣處比在剩余的介電柵格開口120”的中心處蝕刻地更快。一種或多種蝕刻劑1302可以相對于剩余的蝕刻停止層130對剩余的覆蓋層132”具有選擇性，和/或例如，該一種或多種蝕刻劑可以是濕蝕刻劑或干蝕刻劑。

在可選實(shí)施例中，可以用其他的方法來代替第四蝕刻以形成凸形下表面124B。在一些這種可選實(shí)施例中，可以通過回流工藝來形成凸形下表面124B。在其他的這種可選實(shí)施例中，可以通過具有沉積參數(shù)的沉積來形成凸形下表面124B，調(diào)整沉積參數(shù)以限定凸形下表面124B。例如，由于可以調(diào)整沉積參數(shù)，所以剩余的介電柵格開口120”的邊緣處的沉積速率比剩余的介電柵格開口120”的中心處慢。這種沉積物可以被視為第二覆蓋層和/或剩余的第二覆蓋層132”的延伸。

如圖13B所示，與像素傳感器104對應(yīng)的濾色器134B、136B、138B形成在對應(yīng)的像素傳感器104的剩余的介電柵格開口120A中，通常上表面140與剩余的介電柵格層128的上表面142近似齊平。此外，濾色器134B、136B、138B由折射率比剩余的覆蓋層132B和/或鄰接并且位于凸形下表面124B下面的任何其他的材料小的材料形成。

還如圖13B所示，與像素傳感器104對應(yīng)的微透鏡144形成在對應(yīng)的像素傳感器104的濾色器134B、136B、138B上方。

因此，通過以上所述可以理解，本發(fā)明提供一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格部分布置在像素傳感器上方，金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中金屬柵格部分具有金屬柵格高度。介電柵格部分布置在金屬柵格部分上方，介電柵格部分中具有介電柵格開口，其中介電柵格部分具有介電柵格高度。介電柵格高度 與金屬柵格高度的比率介于約1.0至約8.0之間。

在其他的實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格部分布置在像素傳感器上方，金屬柵格部分中具有金屬柵格開口。金屬柵格部分具有頂部金屬柵格寬度并且金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度。介電柵格部分布置在金屬柵格部分上方，介電柵格部分中具有介電柵格開口。介電柵格部分具有頂部介電柵格寬度，滿足以下條件中的至少一個：頂部介電柵格寬度與頂部金屬柵格寬度的比率介于約0.1至約2.0之間，和頂部介電柵格寬度與底部金屬柵格開口寬度的比率介于約0.1至約0.9之間。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格部分布置在像素傳感器上方，金屬柵格部分中具有金屬柵格開口。金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度。介電柵格部分布置在金屬柵格部分上方，介電柵格部分中具有介電柵格開口。堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度從半導(dǎo)體襯底與金屬柵格部分之間延伸至介電柵格部分的上表面。堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.5至約2.0。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格部分具有金屬柵格高度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口，其中，所述介電柵格部分具有介電柵格高度；其中，所述介電柵格高度與所述金屬柵格高度的比率介于約1.0至約8.0之間。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：濾色器，布置在所述介電柵格開口內(nèi)并且具有濾色器高度；其中，所述介電柵格高度與所述濾色器高度的比率介于約0.1至約2.0之間。

在上述BSI圖像傳感器中，所述介電柵格高度與所述金屬柵格高度的比率介于約3.0至約6.0之間。

在上述BSI圖像傳感器中，所述金屬柵格部分和所述介電柵格部分分 別具有頂部金屬柵格寬度和頂部介電柵格寬度，并且所述頂部介電柵格寬度與所述頂部金屬柵格寬度的比率為約0.1至約2.0。

在上述BSI圖像傳感器中，所述介電柵格部分具有頂部介電柵格寬度，所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度，并且其中，所述頂部介電柵格寬度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.1至約0.9。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：覆蓋層，布置在所述金屬柵格部分上方以及所述金屬柵格部分與所述介電柵格部分之間，并且限定所述介電柵格開口的平坦下表面。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：緩沖層，布置在所述半導(dǎo)體襯底上方以及所述半導(dǎo)體襯底與所述金屬柵格部分之間；其中，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度從所述緩沖層的下表面延伸至所述介電柵格部分的上表面，其中，所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度，并且其中，所述堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.5至約2.0。

在上述BSI圖像傳感器中，所述介電柵格部分的下表面與所述介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60度至約90度。

根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格部分具有頂部金屬柵格寬度，并且所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口，其中，所述介電柵格部分具有頂部介電柵格寬度；其中，滿足以下情形中的至少一個：所述頂部介電柵格寬度與所述頂部金屬柵格寬度的比率介于約0.1至約2.0之間；和所述頂部介電柵格寬度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率介于約0.1至約0.9之間。

在上述BSI圖像傳感器中，所述頂部介電柵格寬度與所述頂部金屬柵格寬度的比率介于約0.1至約2.0之間，并且所述頂部介電柵格寬度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率介于約0.1至約0.9之間。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：覆蓋層，布置在所述金屬柵格部 分上方以及所述金屬柵格部分與所述介電柵格之間，并且限定所述介電柵格開口的平坦下表面。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：濾色器，布置在所述介電柵格開口內(nèi)并且具有濾色器高度；其中，所述介電柵格部分具有介電柵格高度，并且所述介電柵格高度與所述濾色器高度的比率介于約0.1至約2.0之間。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：緩沖層，布置在所述半導(dǎo)體襯底上方以及所述半導(dǎo)體襯底與所述金屬柵格部分之間；其中，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度從所述緩沖層的下表面延伸至所述介電柵格部分的上表面，并且其中，所述堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.5至約2.0。

在上述BSI圖像傳感器中，所述介電柵格部分的下表面與所述介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60度至約90度。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口，其中，所述金屬柵格開口具有底部金屬柵格開口寬度；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口；其中，堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度從所述半導(dǎo)體襯底與所述金屬柵格部分之間延伸至所述介電柵格部分的上表面，并且其中，所述堆疊柵格結(jié)構(gòu)高度與所述底部金屬柵格開口寬度的比率為約0.5至約2.0。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：覆蓋層，布置在所述金屬柵格部分上方以及所述金屬柵格部分與所述介電柵格之間，并且限定所述介電柵格開口的平坦下表面。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：濾色器，布置在所述介電柵格開口內(nèi)并且具有濾色器高度；其中，所述介電柵格部分具有介電柵格高度，并且其中，所述介電柵格高度與所述濾色器高度的比率介于約0.1至約2.0之間。

在上述BSI圖像傳感器中，所述介電柵格部分的下表面與所述介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60度至約90度。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括：像素傳感器，布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)；金屬柵格部分，布置在所述像素傳感器上方，并且所述金屬柵格部分中具有金屬柵格開口；以及介電柵格部分，布置在所述金屬柵格部分上方，并且所述介電柵格部分中具有介電柵格開口；其中，所述介電柵格部分的下表面與所述介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60度至小于約90度。

在上述BSI圖像傳感器中，還包括：覆蓋層，布置在所述金屬柵格上方以及所述金屬柵格與所述介電柵格之間，并且限定所述介電柵格開口的平坦下表面。

在又一其他的實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器，包括布置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的像素傳感器。金屬柵格部分布置在像素傳感器上方，金屬柵格部分中具有金屬柵格開口。介電柵格部分布置在金屬柵格部分上方，介電柵格部分中具有介電柵格開口。介電柵格部分的下表面與介電柵格部分的側(cè)壁之間的角度為約60°至小于90°。

上面論述了若干實(shí)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)計或更改其他用于達(dá)到與這里所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(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，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。