本發(fā)明實(shí)施例涉及具有串?dāng)_改進(jìn)的CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

操作半導(dǎo)體圖像傳感器以感測(cè)光。通常，半導(dǎo)體圖像傳感器包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)和電荷耦合器件(CCD)傳感器，它們廣泛用于各種應(yīng)用中，諸如數(shù)字靜物攝影機(jī)(DSC)、手機(jī)攝像頭、數(shù)字視頻(DV)和數(shù)字視頻錄像機(jī)(DVR)應(yīng)用。這些半導(dǎo)體圖像傳感器利用圖像傳感器元件的陣列以吸收光并且將感測(cè)的光轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或電信號(hào)，每個(gè)圖像傳感器元件均包括光電二極管和其他元件。

前照式(FSI)CMOS圖像傳感器和背照式(BSI)CMOS圖像傳感器是兩種類型的CMOS圖像傳感器。FSI CMOS圖像傳感器可用于檢測(cè)從其前側(cè)投射的光，而BSI CMOS圖像傳感器可用于檢測(cè)從其背側(cè)投射的光。BSI CMOS圖像傳感器可以縮短光學(xué)路徑并且增大填充因子以提高單位面積的光敏性以及量子效率，并且可以降低串?dāng)_和光響應(yīng)不均勻性。因此，可以顯著提高CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量。此外，BSI CMOS圖像傳感器具有較高的主射線角度，這允許實(shí)施更短的透鏡高度，從而實(shí)現(xiàn)更薄的相機(jī)模塊。因此，BSI CMOS圖像傳感器技術(shù)正在變?yōu)橹髁骷夹g(shù)。

然而，傳統(tǒng)的BSI CMOS圖像傳感器和制造BSI CMOS圖像傳感器的方法并不是在每一方面都使完全滿意的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；器件層，位于所述襯底上面；復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，位于所述器件層上面，其中，所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括穿過所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)的多個(gè)腔，并且所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括金屬柵格層和堆疊在所述金屬柵格層上的介電柵格層；鈍化層，共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；以及多個(gè)濾色器，分別填充所述腔。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；器件層，設(shè)置在所述襯底上；抗反射涂層，設(shè)置在所述器件層上；緩沖層，設(shè)置在所述抗反射涂層上；復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述緩沖層上，其中，所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括暴露所述緩沖層的部分的多個(gè)腔，并且所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括順序地堆疊在所述緩沖層上的金屬柵格層和介電柵格層；鈍化層，共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；多個(gè)濾色器，分別填充所述腔；以及多個(gè)微透鏡，分別覆蓋所述濾色器的頂面。

根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：提供襯底；在所述襯底上形成器件層；在所述器件層上方形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中，實(shí)施形成所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作以順序地形成堆疊在所述器件層上的金屬層和介電層；在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)中并且穿過所述復(fù)合結(jié)構(gòu)形成多個(gè)腔，從而形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；形成共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)的鈍化層；以及形成分別填充所述腔的多個(gè)濾色器。在上述方法中，形成所述金屬層的操作包括由鎢或由鋁銅合金形成所述金屬層。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，對(duì)各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。

圖2是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。

圖3A至圖3E是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例示出的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。

圖4是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

圖5A至圖5E是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例示出的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。

圖6是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實(shí)施例，并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(shí)施例。

此處所使用的術(shù)語(yǔ)只用于描述具體的實(shí)施例，不用于限制附加權(quán)利要求。例如，除非另有限制，單一形式的術(shù)語(yǔ)“一”或“這”也可以表示復(fù)數(shù)形式。諸如“第一”和“第二”的術(shù)語(yǔ)用于描述各種器件、區(qū)域和層等，但是這種術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一種器件、一個(gè)區(qū)域或一個(gè)層與另一器件、另一區(qū)域或另一層。因此，在不背離要求保護(hù)的主題的精神的情況下，第一區(qū)域可以稱為第二區(qū)域，并且其余由此類推。而且，本發(fā)明在各個(gè)實(shí)例中可以重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是出于簡(jiǎn)明和清楚的目的，而其本身并未指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)所列的相關(guān)聯(lián)項(xiàng)目的任何以及所有的組合。

在傳統(tǒng)的BSI CMOS圖像傳感器中，金屬柵格設(shè)置在器件層上，并且蝕刻停止層和介電柵格順序地設(shè)置在金屬柵格上方，其中，為了將金屬柵格與填充腔的濾色器分隔開，鈍化層需要設(shè)置在蝕刻停止層和金屬柵格之間以防止濾色器侵蝕金屬柵格，其中，腔形成在介電柵格和蝕刻停止層中。但是，鈍化層的存在增加了BSI CMOS圖像傳感器的厚度。此外，鈍化層不具有光約束能力并且形成光學(xué)串?dāng)_路徑，因此加劇了BSI CMOS圖像傳感器的光學(xué)串?dāng)_。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及提供半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，介電柵格層直接設(shè)置在金屬柵格層上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，并且鈍化層共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，從而減小半導(dǎo)體器件的厚度，以及復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)有效地阻擋光擴(kuò)散至鄰近的光電器件。因此，由于光的路徑較短，增加了半導(dǎo)體器件的量子效率，同時(shí)極大地改進(jìn)了半導(dǎo)體器件的串?dāng)_效應(yīng)和圖像質(zhì)量。

圖1是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件100是CMOS圖像傳感器件，可以操作CMOS圖像傳感器件以用于感測(cè)入射光102。半導(dǎo)體器件100具有前側(cè)104和背側(cè)106。在一些實(shí)例中，半導(dǎo)體器件100是BSI CMOS圖像傳感器件，操作BSI CMOS圖像傳感器件以感測(cè)從其背側(cè)106投射的入射光102。

如圖1所示，半導(dǎo)體器件100包括襯底108、器件層110、復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112、鈍化層114以及諸如濾色器116a、116b和116c的各個(gè)濾色器。襯底108是半導(dǎo)體襯底并且可以由單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料組成。例如，襯底108是硅襯底。在一些實(shí)施例中，鍺或玻璃也可以用作襯底108的材料。

器件層110設(shè)置在襯底108上方。在一些實(shí)例中，器件層110的材料包括硅。例如，器件層110的材料可以包括外延硅。器件層110包括各個(gè)光電器件118a、118b和118c。在一些實(shí)例中，光電器件118a、118b和118c是光電二極管。

復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112設(shè)置在器件層110上方。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112包括形成在復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112中并且穿過復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112的各個(gè)腔120，從而使得腔120暴露出器件層110的部分。在一些實(shí)例中，如圖1所示，每個(gè)腔120都具有梯形形狀的截面。在某些實(shí)例中，每個(gè)腔120都具有矩形形狀的截面?？梢灾芷谛缘夭贾们?20。可以根據(jù)半導(dǎo)體器件100的要求來修改腔120之間的間距、每個(gè)腔120的深度、長(zhǎng)度和寬度。

在一些實(shí)例中，復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112包括金屬柵格層122和介電柵格層124。金屬柵格層122設(shè)置在器件層110上方，并且介電柵格層124堆疊在金屬柵格層122上。腔120順序地穿過介電柵格層124和金屬柵格層122。在一些實(shí)例中，金屬柵格層122由金屬或金屬合金形成，諸如鎢或鋁銅合金。例如，金屬柵格層122可以具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度126。在一些實(shí)例中，介電柵格層124由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

再次參考圖1，鈍化層114共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112，從而使得鈍化層114覆蓋器件層110的暴露部分。鈍化層114可適用于保護(hù)復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112免于被濾色器116a、116b和116c侵蝕。在一些實(shí)例中，鈍化層114由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

濾色器116a、116b和116c設(shè)置在鈍化層114上并且相應(yīng)地填充復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112的腔120。可以順序地布置濾色器116a、116b和116c。在一些示例性實(shí)例中，濾色器116a、116b和116c包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，如圖1所示，濾色器116a、116b和116c的頂面128a、128b和128c升至與鈍化層114的頂部130相同的水平面處。

在一些實(shí)例中，如圖1所示，半導(dǎo)體器件100可以可選地包括各個(gè)微透鏡132a、132b和132c。微透鏡132a、132b和132c分別覆蓋濾色器116a、116b和116c的頂面128a、128b和128c。

介電柵格層124直接設(shè)置在金屬柵格層122上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112，從而減小半導(dǎo)體器件100的厚度，并且因?yàn)榻饘贃鸥駥?22和介電柵格層124之間沒有額外的層，復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)112有效地阻擋光擴(kuò)散至鄰近的光電器件。相應(yīng)地，由于光的路徑較短，增加了半導(dǎo)體器件100的量子效率，同時(shí)極大地改進(jìn)了半導(dǎo)體器件100的串?dāng)_效應(yīng)和圖像質(zhì)量。

圖2是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件200是CMOS圖像傳感器件，可以操作CMOS圖像傳感器件以用于感測(cè)入射光202。半導(dǎo)體器件200具有前側(cè)204和背側(cè)206。在一些實(shí)例中，半導(dǎo)體器件200是BSI CMOS圖像傳感器件，操作BSI CMOS圖像傳感器件以感測(cè)從BSI CMOS圖像傳感器件的背側(cè)206投射的入射光202。

如圖2所示，半導(dǎo)體器件200包括襯底208、器件層210、抗反射涂層212、緩沖層214、復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216、鈍化層218、各個(gè)濾色器和各個(gè)微透鏡。在一些實(shí)例中，半導(dǎo)體器件200包括濾色器220a、220b和220c以及微透鏡222a、222b和222c。襯底208是半導(dǎo)體襯底并且可以包括單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料。例如，硅、鍺或玻璃可以用作襯底208的材料。

器件層210設(shè)置在襯底208上方。在一些實(shí)例中，器件層210的材料包括硅，諸如外延硅。器件層210包括各個(gè)光電器件224a、224b和224c。在一些實(shí)例中，光電器件224a、224b和224c是光電二極管。

再次參照?qǐng)D2，抗反射涂層212設(shè)置在器件層210上并且覆蓋光電器件224a、224b和224c?？狗瓷渫繉?12適用于增加光的入射量。緩沖層214設(shè)置在抗反射涂層212上。緩沖層214可適用于增強(qiáng)復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216以及濾色器220a、220b和220c至器件層210的粘合。

復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216設(shè)置在緩沖層214上。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216包括形成在復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216中并且穿過復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216的各個(gè)腔226，從而使得腔226暴露出緩沖層214的部分。在一些實(shí)例中，如圖2所示，每個(gè)腔226都具有梯形形狀的截面。在某些實(shí)例中，每個(gè)腔226都具有矩形形狀的截面。可以周期性地布置腔226?？梢愿鶕?jù)半導(dǎo)體器件200的要求來修改腔226之間的間距、每個(gè)腔226的深度、長(zhǎng)度和寬度。

在一些實(shí)例中，復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216包括金屬柵格層228和介電柵格層230。如圖2所示，金屬柵格層228設(shè)置在緩沖層214上，并且介電柵格層230堆疊在金屬柵格層228上。腔226順序地穿過介電柵格層230和金屬柵格層228。在一些實(shí)例中，金屬柵格層228由金屬或金屬合金形成，諸如鎢或鋁銅合金。例如，金屬柵格層228可以具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度232。在一些實(shí)例中，介電柵格層230由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

再次參考圖2，鈍化層218共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216和緩沖層214的暴露部分。鈍化層218可適用于保護(hù)復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216免于被濾色器220a、220b和220c侵蝕。在一些實(shí)例中，鈍化層216由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

濾色器220a、220b和220c設(shè)置在鈍化層218上并且相應(yīng)地填充復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216的腔226?？梢皂樞虻夭贾脼V色器220a、220b和220c。在一些示例性實(shí)例中，濾色器220a、220b和220c包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，如圖2所示，濾色器220a、220b和220c的頂面234a、234b和234c升至與鈍化層218的頂部236相同的水平面處。微透鏡222a、222b和222c分別覆蓋濾色器220a、220b和220c的頂面234a、234b和234c。

通過將介電柵格層230直接設(shè)置在金屬柵格層228上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216，從而能夠減小半導(dǎo)體器件200的厚度，并且因?yàn)榻饘贃鸥駥?28和介電柵格層230之間沒有額外的層，復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)216有效地阻擋光擴(kuò)散至鄰近的光電器件。相應(yīng)地，由于光的路徑較短，增加了半導(dǎo)體器件200的量子效率，同時(shí)極大地改進(jìn)了半導(dǎo)體器件200的串?dāng)_效應(yīng)和圖像質(zhì)量。

圖3A至圖3E是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例示出的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。如圖3A所示，提供了襯底300。襯底300是半導(dǎo)體襯底并且可以由單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料組成。例如，硅、鍺或玻璃可以用作襯底300的材料。

再次參考圖3A，例如，通過使用沉積技術(shù)、外延技術(shù)或接合技術(shù)使器件層302形成在襯底300上。在一些實(shí)例中，形成器件層302的操作包括由硅形成器件層302。例如，器件層302可以由外延硅形成。形成器件層302以包括各個(gè)光電器件304a、304b和304c。在一些實(shí)例中，光電器件304a、304b和304c是光電二極管。

如圖3B所示，復(fù)合結(jié)構(gòu)306形成在器件層302上并且覆蓋光電器件304a、304b和304c。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成復(fù)合結(jié)構(gòu)306的操作以形成包括順序地堆疊在器件層302上的金屬層308和介電層310的復(fù)合結(jié)構(gòu)306。金屬層308由金屬或金屬合金形成，諸如鎢或鋁銅合金。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積(CVD)技術(shù)或物理汽相沉積(PVD)技術(shù)形成金屬層308。在一些示例性實(shí)例中，金屬層308形成為具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度312。例如，介電層310可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)形成介電層310。

同時(shí)參照?qǐng)D3B和圖3C，在復(fù)合結(jié)構(gòu)306中形成各個(gè)腔314，以完成如圖3C所示的復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316。例如，可以通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)實(shí)施形成腔314的操作。形成腔314的操作包括：去除的介電層310的部分和復(fù)合結(jié)構(gòu)306的金屬層308的部分，以分別形成介電柵格層320和金屬柵格層318并且以暴露出器件層302的部分。在一些示例性實(shí)例中，通過使用一個(gè)單個(gè)的蝕刻工藝來實(shí)施去除介電層310的部分和金屬層308的部分的操作。腔314相應(yīng)地暴露出光電器件304a、304b和304c。介電柵格層320形成為堆疊在金屬柵格層318上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316。在一些實(shí)例中，如圖3C所示，每個(gè)腔314形成為具有梯形形狀的截面。在某些實(shí)例中，每個(gè)腔314形成為具有矩形形狀的截面。可以周期性地布置腔314。

如圖3D所示，形成鈍化層322以共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316，從而形成鈍化層322以覆蓋器件層302的暴露部分。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)來實(shí)施形成鈍化層322的操作。在一些實(shí)例中，鈍化層322由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如圖3E所示，各個(gè)濾色器324a、324b和324c形成在鈍化層322上并且分別填充腔314?？梢皂樞虻夭贾脼V色器324a、324b和324c。在一些示例性實(shí)例中，形成濾色器324a、324b和324c以包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成濾色器324a、324b和324c的操作以形成分別具有頂面326a、326b和326c的濾色器324a、324b和324c，其中頂面326a、326b和326c升至與鈍化層322的頂部328相同的水平面處。

如圖3E所示，可以可選地形成各個(gè)微透鏡330a、330b和330c以分別覆蓋濾色器324a、324b和324c的頂面326a、326b和326c，從而完成半導(dǎo)體器件332。

同時(shí)參照?qǐng)D4以及圖3A至圖3E，圖4是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。方法開始于操作400，其中，提供襯底300。在操作402中，如圖3A所示，在襯底300上形成器件層302。例如，可以使用沉積技術(shù)、外延技術(shù)或接合技術(shù)來實(shí)施形成器件層302的操作。在一些實(shí)例中，形成器件層302以包括各個(gè)光電器件304a、304b和304c，諸如光電二極管。

在操作404中，如圖3B所示，復(fù)合結(jié)構(gòu)306形成在器件層302上并且覆蓋光電器件304a、304b和304c。在一些實(shí)例中，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)306以包括順序地堆疊在器件層302上的金屬層308和介電層310。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)形成金屬層308。在一些示例性實(shí)例中，形成金屬層308以具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度312。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)形成介電層310。

在操作406中，參照?qǐng)D3B和圖3C，去除復(fù)合結(jié)構(gòu)308的介電層310的部分和金屬層308的部分以在復(fù)合結(jié)構(gòu)306中形成各個(gè)腔314，從而完成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316，諸如圖3C所示?？梢酝ㄟ^使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)實(shí)施形成腔314的操作?？梢酝ㄟ^使用一個(gè)單個(gè)蝕刻工藝去除介電層310的部分和金屬層308的部分，以分別地形成介電柵格層320和金屬柵格層318。形成腔314以相應(yīng)地暴露出光電器件304a、304b和304c。介電柵格層320形成為堆疊在金屬柵格層318上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316。

在操作408中，如圖3D中所示，例如，使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)，形成鈍化層322以共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)316。形成鈍化層322以覆蓋器件層302的暴露部分。

在操作410中，如圖3E中所示，各個(gè)濾色器324a、324b和324c形成在鈍化層322上并且分別地填充腔314。例如，可以形成濾色器324a、324b和324c以包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成濾色器324a、324b和324c的操作以形成分別具有頂面326a、326b和326c的濾色器324a、324b和324c，其中頂面326a、326b和326c升至與鈍化層322的頂部328相同的水平面處。如圖3E所示，可以可選地形成各個(gè)微透鏡330a、330b和330c以分別覆蓋濾色器324a、324b和324c的頂面326a、326b和326c，從而完成半導(dǎo)體器件332。

圖5A至圖5E是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例示出的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的中間階段的示意性截面圖。如圖5A所示，提供了襯底500。襯底500是半導(dǎo)體襯底并且可以由單晶半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料組成。例如，硅、鍺或玻璃可以用作襯底500的材料。

如圖5A所示，例如，通過使用沉積技術(shù)、外延技術(shù)或接合技術(shù)使器件層502形成在襯底500上。在一些實(shí)例中，形成器件層502的操作包括由硅形成器件層502。例如，器件層502可以由外延硅形成。器件層502形成為包括各個(gè)光電器件504a、504b和504c。在一些實(shí)例中，光電器件504a、504b和504c是光電二極管。

再次參照?qǐng)D5A，例如，使用沉積技術(shù)使抗反射涂層506形成在器件層502上并且覆蓋光電器件504a、504b和504c?？狗瓷渫繉?06適用于增加光的入射量。例如，通過使用沉積技術(shù)使在抗反射涂層506上形成緩沖層508。緩沖層508可適用于增強(qiáng)復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520以及濾色器528a、528b和528c(參照?qǐng)D5E)至器件層502的粘合。

如圖5B所示，復(fù)合結(jié)構(gòu)510形成在緩沖層508上。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成復(fù)合結(jié)構(gòu)510的操作以形成包括順序地堆疊在緩沖層508上的金屬層512和介電層514的復(fù)合結(jié)構(gòu)510。金屬層512由金屬或金屬合金形成，諸如鎢或鋁銅合金。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)形成金屬層512。在一些示例性實(shí)例中，金屬層512形成為具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度516。例如，介電層514可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)形成介電層514。

同時(shí)參照?qǐng)D5B和圖5C，通過去除介電層514的部分和金屬層512的部分在復(fù)合結(jié)構(gòu)510中形成各個(gè)腔518，如圖5C所示。例如，可以通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)實(shí)施形成腔518的操作。實(shí)施去除介電層514的部分和金屬層512的部分的操作以分別地形成介電柵格層524和金屬柵格層522并且暴露出緩沖層508的部分。在一些示例性實(shí)例中，通過使用一個(gè)單蝕刻工藝來實(shí)施去除介電層514的部分和金屬層512的部分的操作。介電柵格層524形成為堆疊在金屬柵格層522上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520。在一些實(shí)例中，如圖5C所示，每個(gè)腔518形成為具有梯形形狀的截面。在某些實(shí)例中，形成每個(gè)腔518以具有矩形形狀的截面。可以周期性地布置腔518。

如圖5D所示，形成鈍化層526以共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520，從而形成鈍化層526以覆蓋緩沖層508的暴露部分。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)來實(shí)施形成鈍化層526的操作。在一些實(shí)例中，鈍化層526由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如圖5E所示，各個(gè)濾色器528a、528b和528c形成在鈍化層526上并且分別地填充腔518。可以順序地布置濾色器528a、528b和528c。在一些示例性實(shí)例中，形成濾色器528a、528b和528c以包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成濾色器528a、528b和528c的操作以形成分別具有頂面530a、530b和530c的濾色器528a、528b和528c，其中頂面530a、530b和530c升至與鈍化層526的頂部532相同的水平面處。

再次參照?qǐng)D5E，形成各個(gè)微透鏡534a、534b和534c以分別覆蓋濾色器528a、528b和528c的頂面530a、530b和530c，從而完成半導(dǎo)體器件536。

同時(shí)參照?qǐng)D6以及圖5A至圖5E，圖6是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。方法開始于操作600，其中，提供襯底500。在操作602中，如圖5A所示，在襯底500上形成器件層502。例如，可以使用沉積技術(shù)、外延技術(shù)或接合技術(shù)來實(shí)施形成器件層502的操作。在一些實(shí)例中，形成器件層502以包括各個(gè)光電器件504a、504b和504c，諸如光電二極管。

在操作604中，再次參照?qǐng)D5A，例如，使用沉積技術(shù)使抗反射涂層506形成在器件層502上并且覆蓋光電器件504a、504b和504c?？狗瓷渫繉?06適用于增加光的入射量。在操作606中，例如，通過使用沉積技術(shù)在抗反射涂層506上形成緩沖層508。緩沖層508可適用于增強(qiáng)復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520以及濾色器528a、528b和528c(參照?qǐng)D5E)至器件層502的粘合。

在操作608中，如圖5B中所示，復(fù)合結(jié)構(gòu)510形成在緩沖層508上。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成復(fù)合結(jié)構(gòu)510的操作以形成包括順序地堆疊在緩沖層508上的金屬層512和介電層514的復(fù)合結(jié)構(gòu)510。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)形成金屬層512。在一些示例性實(shí)例中，金屬層512形成為具有在從大約至大約的范圍內(nèi)的厚度516。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)形成介電層514。

在操作610中，同時(shí)參照?qǐng)D5B和圖5C，通過去除介電層514的部分和金屬層512的部分在復(fù)合結(jié)構(gòu)510中形成各個(gè)腔518，如圖5C所示。例如，可以通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)實(shí)施形成腔518的操作。實(shí)施去除介電層514的部分和金屬層512的部分的操作以分別地形成介電柵格層524和金屬柵格層522并且以暴露出緩沖層508的部分。在一些示例性實(shí)例中，通過使用一個(gè)單個(gè)的蝕刻工藝來實(shí)施去除介電層514的部分和金屬層512的部分的操作。介電柵格層524形成為堆疊在金屬柵格層522上以形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520。

在操作612中，如圖5D中所示，形成鈍化層526以共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)520。鈍化層526進(jìn)一步覆蓋緩沖層508的暴露部分。例如，可以通過使用化學(xué)汽相沉積技術(shù)或物理汽相沉積技術(shù)來實(shí)施形成鈍化層526的操作。

在操作614中，如圖5E中所示，各個(gè)濾色器528a、528b和528c形成在鈍化層526上并且分別地填充腔518?？梢皂樞虻夭贾脼V色器528a、528b和528c。在一些示例性實(shí)例中，形成濾色器528a、528b和528c以包括紅濾色器、藍(lán)濾色器和綠濾色器。在一些實(shí)例中，實(shí)施形成濾色器528a、528b和528c的操作以形成分別具有頂面530a、530b和530c的濾色器528a、528b和528c，其中頂面530a、530b和530c升至與鈍化層526的頂部532相同的水平面處。

再次參照?qǐng)D5E，形成各個(gè)微透鏡534a、534b和534c以分別覆蓋濾色器528a、528b和528c的頂面530a、530b和530c，從而完成半導(dǎo)體器件536。

根據(jù)實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括襯底、器件層、復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)、鈍化層和濾色器。器件層位于襯底上面。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)位于器件層上面。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括：穿過復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)的腔，并且復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括金屬柵格層和堆疊在金屬柵格層上的介電柵格層。鈍化層共形覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)。濾色器分別填充腔。

根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括：襯底、器件層、抗反射涂層、緩沖層、復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)、鈍化層、濾色器和微透鏡。器件層設(shè)置在襯底上。抗反射涂層設(shè)置在器件層上。緩沖層設(shè)置在抗反射涂層上。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)設(shè)置在緩沖層上。復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括暴露出緩沖層的部分的腔，并且復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括順序地堆疊在緩沖層上的金屬柵格層和介電柵格層。鈍化層共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)。濾色器分別地填充腔。微透鏡分別地覆蓋濾色器的頂面。

根據(jù)又另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。在該方法中，提供襯底。在襯底上形成器件層。在器件層上方形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作以順序地形成堆疊在器件層上的金屬層和介電層。腔形成在復(fù)合結(jié)構(gòu)中并且穿過復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)。形成鈍化層以共形地覆蓋復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)。形成濾色器以分別地填充腔。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；器件層，位于所述襯底上面；復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，位于所述器件層上面，其中，所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括穿過所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)的多個(gè)腔，并且所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括金屬柵格層和堆疊在所述金屬柵格層上的介電柵格層；鈍化層，共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；以及多個(gè)濾色器，分別填充所述腔。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬柵格層由鎢形成或由鋁銅合金形成。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬柵格層具有在從500埃至5000埃的范圍內(nèi)的厚度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述介電柵格層由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括設(shè)置在所述器件層和所述金屬柵格層之間的抗反射涂層。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括設(shè)置在所述器件層和所述金屬柵格層之間的緩沖層。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括分別覆蓋所述濾色器的頂面的多個(gè)微透鏡，濾色器。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述濾色器的頂面升至與所述鈍化層的頂部相同的水平面處。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；器件層，設(shè)置在所述襯底上；抗反射涂層，設(shè)置在所述器件層上；緩沖層，設(shè)置在所述抗反射涂層上；復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述緩沖層上，其中，所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括暴露所述緩沖層的部分的多個(gè)腔，并且所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)包括順序地堆疊在所述緩沖層上的金屬柵格層和介電柵格層；鈍化層，共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；多個(gè)濾色器，分別填充所述腔；以及多個(gè)微透鏡，分別覆蓋所述濾色器的頂面。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬柵格層具有在從500埃至5000埃的范圍內(nèi)的厚度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬柵格層由鎢形成或由鋁銅合金形成。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述介電柵格層由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述濾色器的所述頂面升至與所述鈍化層的頂部相同的水平面處。

根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：提供襯底；在所述襯底上形成器件層；在所述器件層上方形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中，實(shí)施形成所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作以順序地形成堆疊在所述器件層上的金屬層和介電層；在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)中并且穿過所述復(fù)合結(jié)構(gòu)形成多個(gè)腔，從而形成復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)；形成共形地覆蓋所述復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)的鈍化層；以及形成分別填充所述腔的多個(gè)濾色器。在上述方法中，形成所述金屬層的操作包括由鎢或由鋁銅合金形成所述金屬層。

在上述方法中，形成所述金屬層的操作包括形成具有在從500埃至5000埃的范圍內(nèi)的厚度的所述金屬層。

在上述方法中，形成所述介電層的操作包括由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成所述介電層。

在上述方法中，形成所述腔的操作包括通過使用一個(gè)單個(gè)的蝕刻工藝去除所述介電層的部分和所述金屬層的部分。

在上述方法中，實(shí)施形成所述濾色器的操作以形成所述濾色器，所述濾色器具有升至與所述鈍化層的頂部相同的水平面處的頂面。

在上述方法中，還包括：在形成所述器件層的操作和形成所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作之間，在所述器件層上形成抗反射涂層；在形成所述抗反射涂層的操作和形成所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作之間，在所述抗反射涂層上形成緩沖層；以及在形成所述濾色器的操作之后，形成分別地覆蓋所述濾色器的頂面的多個(gè)微透鏡。

上面概述了若干實(shí)施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)現(xiàn)與在此所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(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，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。