用於圖像傳感器的光導陣列的製作方法

2023-06-25 16:32:21

專利名稱：用於圖像傳感器的光導陣列的製作方法
用於圖像傳感器的光導陣列技術領域
本發明主要內容大體上涉及用於製造固態圖像傳感器的結構與方法。
技術背景
攝影設備(例如數字相機與數字攝錄像機)可含有電子圖像傳感器，它們會捉取光以處理成靜態或視頻圖像。電子圖像傳感器通常含有數百萬個光捉取組件，例如光二極體。
固態圖像傳感器可為電荷耦合裝置(CXD)型或互補金屬氧化物半導體(CMOS)型。 在任一類型的圖像傳感器中，光傳感器會形成在襯底中且以二維陣列來排列。圖像傳感器通常含有數百萬個像素，用以提供高解析度圖像。
圖IA所示的是現有技術固態圖像傳感器1的剖面圖，圖中在CMOS型傳感器中顯示多個相鄰像素，其揭露於美國專利案7，119，319號。每一個像素具有一光電轉換單元2。 每一個轉換單元2位於傳輸電極3鄰近處，其會將電荷傳輸到浮動擴散單元(未顯示)。該結構包含埋置在絕緣層5中的多條電線4。該傳感器通常包含位於彩色濾光片8下方的平坦化層6，用以補償因該等電線4所導致的頂表面不平整，因為平坦表面對借光刻來進行的常規彩色濾光片構成方式來說相當重要。第二平坦化層10被設置在該彩色濾光片8上方，用以提供平坦表面來形成微透鏡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7被集成到該傳感器中，以便將光引導到該等轉換單元2上。該等光導7由折射率高於絕緣層5的氮化矽的材料構成。各光導7均具有比該等轉換單元2旁邊的區域還寬的入口。傳感器1還可具有彩色濾光片8與微透鏡9。
微透鏡9將光聚焦在光電轉換單元2上。如圖IB中所示，由於光學衍射的關係， 微透鏡9可造成衍射光，傳導到附近的光電轉換單元2並且產生光學串擾(crosstalk)與光損。當彩色濾光片的上方或下方有平坦化層時，會讓該微透鏡定位在較遠離該光導處，串擾的數量便會增加。藉由通過平坦化層(彩色濾光片的上方或下方)或彩色濾光片的側壁， 光可串擾到鄰近的像素中。金屬屏蔽有時候會被集成到該等像素中，用以阻擋串擾光。此外，微透鏡、彩色濾光片、以及光導之間的對準誤差也會造成串擾。雖然可改變微透鏡的形成、尺寸、以及形狀以降低串擾。不過，其必須增加精密微透鏡形成工藝的額外成本，串擾卻仍無法消除。
來自襯底界面處的圖像傳感器的向後反射是造成光接收損失的另一項問題。如圖IA中所示，光導會與矽直接接觸。此界面可能會造成遠離該傳感器的非所期望的向後反射。用於圖像傳感器的常規抗反射結構包含在該矽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，不過僅能減少該矽襯底與高氧化物絕緣體之間的反射。當該界面為矽襯底與氮化物光導時，此方式便不適用。發明內容
一種圖像傳感器像素，其包含一由一襯底支撐的光電轉換單元以及一位於該襯底鄰近的絕緣體。該像素可具有一串聯式光導，其中該串聯式光導的一部分位於該絕緣體內， 而另一部分在該絕緣體上方延伸。該串聯式光導可包含一自動對準彩色濾光片，其在相鄰彩色濾光片之間具有氣隙。可藉由透明密封膜自上方密封氣隙。所述透明密封膜可具有在氣隙上方的凹入表面以使光發散遠離氣隙而進入相鄰彩色濾光片。該像素可在該襯底與該串聯式光導之間具有一抗反射堆疊。


圖IA為顯示現有技術的兩個圖像傳感器像素的示意圖； 圖IB為顯示現有技術的相鄰像素之間的光串擾的示意圖； 圖2為顯示本發明的一實施例的兩個像素的示意圖； 圖3A為顯示沿著兩個彩色濾光片之間的間隙前進的光的示意圖； 圖:3B為顯示從該間隙處將光再導向到該等彩色濾光片中的示意圖； 圖3C為光功率相對於該間隙中的距離的關係圖；圖3D為三種不同顏色的光在間隙中深度為0. 6um與1. Oum處的間隙功率損失相對於間隙寬度的關係圖；圖3E為最大間隙功率損失相對於深度為1. Oum處的間隙寬度的關係圖；圖3F為深度為1. Oum處的不同間隙寬度的最大間隙功率損失表；圖3G為以像素麵積百分比來表示不同間隙寬度與不同像素節距的間隙面積的表格；圖3H為不同間隙寬度與不同像素節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於像素節距的關係圖；圖4A到L為顯示用以製造圖2中所示的像素的過程的示意圖；圖5為顯示圖2的像素內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的像素內的光線路徑的示意圖；圖7為顯示陣列內四個像素的俯視示意圖；圖8為傳感器像素的一替代實施例，圖中有射線路徑；圖9A到M為顯示用以製造圖8中所示的像素的過程的示意圖；圖IOA到H為顯示用以曝光結合墊的過程的示意圖；圖11為顯示傳感器的一實施例內的抗反射堆疊的示意圖；圖12A到E為顯示用以在該傳感器的一實施例內形成抗反射堆疊的替代過程的示意圖；圖13A為抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖； 圖13B為該抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖； 圖13C為該抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖；圖14A到G為用以在該傳感器的一實施例內形成兩個抗反射堆疊的替代過程的示意圖；圖15A為圖14G左手邊部分上的第一抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖； 圖15B為圖14G右手邊部分上的第二抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖； 圖16展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例；圖17展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例； 圖18展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例； 圖19展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例； 圖20為展示用以製造圖18所示之像素之製程步驟之圖解； 圖21展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例； 圖21A至21D為展示用以製造圖19所示之像素之製程步驟之圖解； 圖22展示本文之發明中之一者的影像傳感器之替代實施例； 圖23為展示根據本文之發明中之一者的一實施例之影像傳感器封裝中自覆蓋玻璃橫穿至光導的射線軌跡之圖解；圖M為展示根據本文之發明中之一者的封裝組態之圖解。
具體實施方式
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換單元以及一位於該襯底鄰近的絕緣體。該像素包含一位於該絕緣體的一開口內且在該絕緣體上方延伸的光導，使得該光導的一部分具有一空氣界面。該空氣界面改善該光導的內反射。除此之外， 用來建構該光導與一相鄰彩色濾光片的工藝會優化該光導的上孔徑且降低串擾。該光導的前述特徵不需要用到微透鏡。除此之外，在該光電轉換單元的上方和該光導的下方建構一抗反射堆疊，用以降低經由來自該圖像傳感器的向後反射造成的光損。可通過修正該抗反射堆疊內的一層膜的厚度以針對抗反射來個別優化兩個不同顏色的像素。
該像素可包含兩個光導，其中一者位於另一者上方。第一光導位於該襯底鄰近處的絕緣體的第一開口內。第二光導位於一支撐膜的第二開口內，該支撐膜最後在該像素的製造期間可被移除或部分移除。一彩色濾光片可被設置在相同的開口內且因而會自動對準該第二光導。該第二光導在該像素陣列的外角落處可偏離該第一光導，以便捉取以相對於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生。 空氣的折射率低於該支撐膜並且會增強該彩色濾光片與該光導內的內反射。此外，該間隙經配置以用以將入射在該間隙上的光「彎折」到該彩色濾光片中並且提高被提供給該傳感器的光的數量。
該矽-光導(silicon-light-guide)界面處的反射以在該第一光導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範圍。該第一氧化物可在施加該光導材料之前被沉積在已蝕刻的凹槽中。在替代實施例中，在蝕刻凹槽之前形成所有的抗反射膜，而額外的光導蝕刻停止膜則會覆蓋該等抗反射膜，用以保護它們，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中的兩個相鄰像素的實施例。每一個像素包含一光電轉換單元102，其會將光能量轉換成電荷。 在常規的4T像素中，電極104可為傳輸電極，用以將該等電荷傳輸到分離的感測節點(未顯示)。或者，在常規的3T像素中，電極104可為復位電極，用以復位該光電轉換單元102。該等電極104與轉換單元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116。第一光導116是由折射率高於絕緣層110的折射材料構成。如圖4B中所示，每一第一光導116可具有相對於垂直軸傾斜角度α的側壁 118。角度 α 被選為小於 90-asin(Iiinsulating
layer I ^light guide)'
優選為0，使得在該光導內會
有完全內反射，其中，ninsulating layer與nlight ^jide分別為絕緣層材料與光導材料的折射率。光導116會在內部將光從第二光導130反射到轉換單元102。第二光導130位於第一光導116上方並且可由和第一光導116相同的材料製成。 第二光導130的頂端寬於該第二光導130與該第一光導116接合處的底端。因此，在該底端處，相鄰的第二光導130等之間的間隙(後文稱為「第二間隙」)大於頂端處的間隙，而且會大於第二光導130上方的彩色濾光片114B、114G之間的間隙422。該等第二光導130可橫向偏離第一光導116和/或轉換單元102，如圖6A中所示，其中，第二光導130的中線C2 偏離第一光導116或光電轉換單元102的中線Cl。該偏離可根據陣列內的像素位置而改變。舉例來說，位於該陣列的外部處的像素的偏離可能會比較大。該偏離可為與入射光相同的橫向方向，以優化該第一光導的接收。對以相對於垂直軸為非零角度抵達的入射光來說，偏離第二光導130會讓更多光傳遞到第一光導116。實效上，第二光導130與第一光導 116會共同構成在不同像素處具有不同垂直剖面形狀的光導。該形狀會依照每一個像素處的入射光線角度被優化。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，入射光線垂直進入。第二光導130置中於第一光導116處。光線a與b會在第二光導 130中反射一次，接著會進入第一光導116，反射一次(射線a)或兩次(射線b)，且接著會進入轉換單元102。在圖6B中，第二光導130偏離到右邊，遠離該陣列的中央(其在左邊)。以相對於垂直軸高達25度的角度來自左邊的光線c會在第二光導130的右側壁反射，照射且穿過其左下方側壁，進入第一光導116，且最後會抵達轉換單元102。該偏離會讓該第一光導116重新捉取離開該第二光導130左下方側壁的光線。每當跨越光導側壁，不論離開第二光導或進入第一光導，光線c的每一次折射均會讓折射射線相對於該垂直軸的角度變得更小，強化朝該光電轉換單元的傳導效果。因此，利用第一光導116與第二光導130來建立光導可讓該光導的垂直剖面形狀隨著像素而改變，用以優化將光傳送到光電轉換單元102 的效果。利用兩個單獨的光導116、130來建立光導的第二項優點是減少每一光導116、130 的蝕刻深度。結果，側壁斜角控制便能達到更高的精確性。其還可讓光導材料的沉積較不會產生不想要的鍵孔(keyholes)，該等鍵孔經常出現在將薄膜沉積到深凹穴中時，其會導致光在碰到該等鍵孔時會從該光導處散射。彩色濾光片114B、114G位於第二光導130的上方。在該等彩色濾光片處(與鄰近) 的側壁上方部分的垂直性大於第二光導的其餘部分。該等彩色濾光片之間的第一間隙422的寬度為0. 45um或更小，深度為0. 6um或更大。具有上述尺寸限制的間隙會讓該間隙內的光轉向進入該等彩色濾光片中且最後會抵達傳感器。因由該間隙造成的入射到該像素上的光損百分比(後文稱為「像素損失」)因此會大大地降低。入射在較高折射率的兩個半透明區域之間的間隙上的光會在該間隙足夠窄時轉向到其中一個區域或另一個區域。明確地說，入射在兩個彩色濾光片之間的間隙上的光會在該間隙寬度足夠小時轉向到彩色濾光片或另一彩色濾光片。圖3A所示的是兩個彩色濾光片區域之間填充低折射率介質(舉例來說，空氣)的垂直間隙。進入該間隙且比較靠近其中一側壁的入射光線會轉向進入該側壁，而其餘的入射光則會轉向進入另一側壁。圖3B所示的是相隔一個波長的多個波前。波前在較高折射率介質中的前進速度較慢，在本實例中， 彩色濾光片的折射率η約為1.6。因此，該間隙中(假設填充著空氣)介于波前之間的分隔距離為該彩色濾光片的分隔距離的1. 6倍，從而會導致波前在該彩色濾光片與間隙之間的界面處彎折並且導致光線轉向進入彩色濾光片。圖3C為沿著間隙的垂直軸ζ的傳導光功率 P (Z)除以入射光功率P (0)相對於距離Z的關係圖。如圖3C所示，光功率在不同的間隙寬度中均會在深入該間隙中時下降，在小到約為波長左右的間隙寬度下降越快，而且對0.4 倍波長或更小的間隙寬度來說，在1. 5倍波長的深度處為趨於基本上可被忽略的。從圖3C 中，深度最佳為感興趣的波長(在此可見光圖像傳感器的實施例中，其為650nm)的最長者的至少1倍。在此深度處，入射在該間隙上且損失於更下方空間中的光功率百分比(後面稱為 「間隙損失」)會小於15%。因此，彩色濾光片的厚度需為該波長的至少1倍，以便過濾進入該間隙的入射光，避免未經過濾的光通過光導130、116且最後進入轉換單元102。倘若該間隙填充著空氣以外的透明介質(折射率ngap>l. 0)，則可推測該間隙必須縮窄到0. 45um/ngap 或更小，因為以波長為基準的有效距離保持相同但絕對距離則縮小l/ngap。參考圖3C，對空氣中波長為650nm的紅光，以及寬度為空氣中波長的0. 6倍(也就是，0. 39um)的間隙來說，在深度0. 65um處(也就是，空氣中波長的1. 0倍)，間隙功率通量衰減到0.15 (15%)。衰減會在Ium的深度附近達到最大值。波長越短，隨著深度的衰減會越陡峭。圖3D所示的分別是在深度0. 6um與1. Oum處三種顏色(450nm波長的藍色，550nm 波長的綠色，以及650nm波長的紅色)的間隙損失相對於間隙寬度W的關係圖。對1. Oum的深度來說，3個顏色中的最高間隙損失以及0. 2um到0. 5um間隙寬度的最大間隙損失繪製在圖3E中。圖3F中為間隙損失與間隙寬度的關系列表。在圖3G中為以像素麵積百分比來表示的間隙面積相對於像素節距和間隙寬度的列表。圖3G的表格中的每一個項目(百分比間隙面積)乘以對應的列項目(也就是，間隙損失)便會產生圖3H中表列的像素損失。圖31 繪製的是在不同間隙寬度(範圍從0. 2um到0. 5um)下像素損失相對於像素節距的關係圖。圖31顯示出對1. Oum的彩色濾光片厚度以及介於1. 8um與2. 8um之間的像素節距(小型相機與相機電話的圖像傳感器尺寸範圍)來說，間隙寬度保持在0. 45um以下會造成小於8%的像素損失。如果要小於3%，則需要0. 35um以下的間隙寬度；如果要小於1. 5%，則間隙寬度要在0. 3um以下；而如果要小於0. 5%，則間隙寬度要在0. 25um以下。圖31還顯示出，在相同間隙寬度前提下，較大像素的像素損失較小。因此，對大於5um的像素來說，上述方針可導致減少至少一半的像素損失。再次參考圖2與5，可以清楚看見，第一間隙422借內反射防止從其中一像素的彩色濾光片傳到相鄰像素的串擾。因此，彩色濾光片114B、114G每一者的功能如同一光導。圖 5中沿著射線a的彩色濾光片、第二光導、以及第一光導串聯在一起，用以捉取入射光且傳遞到光電轉換單元102，同時將損失與串擾最小化。和在彩色濾光片之間使用金屬壁或光吸收壁來降低串擾的現有技術不同，其不會損失照射在這些壁部的光，第一間隙422通過將光轉向到最近的彩色濾光片達到可被忽略的間隙損失。且因該等彩色濾光片下方並沒有類似於現有技術(參見圖1B)的平坦化層在相鄰光導之間作橋接，所以也會消除相關的串擾。空氣界面可從該彩色濾光片側壁沿著第二光導側壁延伸到保護膜410上方，從而產生第二間隙424。第二間隙似4與第二光導130之間的空氣界面會增強第二光導130的內反射。可在絕緣層110上方以氮化矽形成一保護膜410，以防止鹼金屬離子進入矽中。鹼金屬離子(通常可在彩色濾光片材料中發現)可造成MOS電晶體的不穩定。保護膜410還可隔離溼氣。保護膜410可由厚度介於10，000埃與4，000埃之間的氮化矽(Si3N4)製成，優選為7，000埃。如果第一光導116或第二光導130由氮化矽製成，則由氮化矽製成的保護膜410便會接續跨越且位於絕緣層110上方，以密封該等電晶體隔離鹼金屬離子與溼氣。如果第一光導116與第二光導130並非由氮化矽製成，則保護膜410可覆蓋第一光導116的頂表面以提供類似的密封效果，或者，覆蓋第一光導116的側壁與底部。第一間隙422與第二間隙似4在該圖像傳感器的頂表面上方共同構成連接到空氣的開口。另一種觀點是，從該保護膜410到彩色濾光片114B、114G的頂表面存在連續的空氣界面。明確地說，在該等像素的頂表面430之間會有間隙。製造期間有此開口存在可在該圖像傳感器的製造期間移除在第一間隙422與第二間隙424的構成期間所形成的廢料。 如果因某種理由在後面使用堵塞材料來密封第一間隙422，則此堵塞材料的折射率應該低於該彩色濾光片，使得(i)在該彩色濾光片內會有內反射，以及(ii)入射在第一間隙422內的光會轉向到彩色濾光片114B、114G。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於第二光導130。彩色濾光片114與光導130和116會共同構成「串聯式光導」，其會運用和外部介質(例如絕緣層110和間隙422與424)連接的界面處的完全內反射將光導向光電轉換單元 102。不同於現有技術構造，進入彩色濾光片的光不會跨越到下一個像素的彩色濾光片，而僅能夠向下傳導到第二光導130。這使其上方不需要有微透鏡來將光聚焦到該像素區的中心以防止光線從像素的彩色濾光片跑到相鄰像素。除了降低製造成本外，移除微透鏡的好處還有排除前述可能造成串擾的微透鏡與彩色濾光片之間的對準誤差問題。如前面所提，串聯式光導優於在彩色濾光片之間使用不透明壁部材料的現有技術的另一項優點是因為落在彩色濾光片114B與114G之間的第一間隙422中的入射光會轉向到任一彩色濾光片，因此不會損失任何光，和光會損失在該等濾光片間的不透明壁部中的現有技術像素不同。此種彩色濾光片構成方法優於現有技術方法的優點為彩色濾光片側壁並非由構成該等彩色濾光片的光致抗蝕劑和染料材料來界定。在現有技術彩色濾光片構成方法中， 所構成的彩色濾光片必須在顯影(developing)後產生垂直側壁。此必要條件會限制光致抗蝕劑和染料材料的選擇，因為染料不可以吸收使該光致抗蝕劑感光的光，否則彩色濾光片的底部將會接收較少的光，導致彩色濾光片的底部會窄於其頂端。本發明的彩色濾光片構成方法通過被蝕入支撐膜134中的凹部210來構成彩色濾光片側壁且與彩色濾光片材料的特徵和光刻的精確性無關，從而產生較便宜的工藝。優於現有技術彩色濾光片構成方法的另一項優點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口的單一光刻步驟中的線寬(line-width)加上乾式蝕刻期間的側向蝕刻控制，兩者均很容易控制均勻且無須增加成本便可非常精確。如果這些間隙是通過如同現有技術在 3道不同光刻步驟中放置3個不同顏色的彩色濾光片而產生，則不可能達到間隙寬度的一致性，光刻步驟會變得非常昂貴，且側壁輪廓控制會變得更嚴峻。在支撐膜134中的相同開口中形成彩色濾光片114與光導130的串聯式光導(後面稱為「自動對準串聯式光導」)優於現有技術的優點是彩色濾光片114與光導130之間沒有任何對準誤差。彩色濾光片114的側壁會自動對準光導130的側壁。圖4A到L是顯示用以形成本發明的圖像傳感器100的一實施例的過程。該傳感器會被處理成如圖4A中所示這樣，即該等轉換單元102與柵極電極104形成在矽襯底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(二氧化矽)(RI=L 46 所構成。可以利用化學機械研磨工藝(CMP)來平坦化絕緣體110的頂端。如圖4B中所示，絕緣材料可被移除以形成光導開口 120。開口 120具有角度α的傾斜側壁。可以使用例如反應離子蝕刻(RIE)工藝來形成該等開口 120。對以氧化矽作為絕緣材料來說，合適的蝕刻劑為流量比1 2的CF4+CHF3，其攜載於125mTorr、45°C的氬氣中。 可通過以13. 56MHz在300W與800W之間調整RF功率來調整該側壁角度。圖4C所示的是加入光導材料122。舉例來說，光導材料122可為折射率2. 0 (大於絕緣材料110的折射率(舉例來說，氧化矽RI=L 46 的氮化矽。除此之外，氮化矽還提供擴散屏障，阻止H2O與鹼金屬離子。可通過例如等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)來加入該光導材料。可蝕除該光導材料而留下較薄且較平坦的保護膜410來覆蓋該絕緣體並密封轉換單元102、柵極電極104以及電線108，用以在後續工藝期間阻止H20與鹼金屬離子。或者，如果該第一光導材料122並非氮化矽，則可在蝕刻該光導材料122以平坦化該頂表面後，在光導材料122的頂端沉積氮化矽膜，以形成保護膜410，其會密封轉換單元102、柵極電極104以及電線108，用以阻止H2O與鹼金屬離子。該保護膜410的厚度可介於10，000 埃與4，000埃之間，優選為7，000埃。如圖4D中所示，支撐膜134形成在該氮化矽的頂端。支撐膜134可為通過高密度等離子體(HDP)沉積的氧化矽。在圖4E中，該支撐膜被蝕刻以形成開口。該等開口可包含傾斜角度β的側壁136。 角度β經選擇以使得iK90-asin (l/n2light 以便在第二光導130內會有全內反射， 其中，n2light guide為第二光導材料130的折射率。結合兩個分離的光導會縮減每一光導的蝕刻深度。因此，比較容易達到更高精確性的斜側壁蝕刻效果。支撐膜134與第二光導130 分別可由和絕緣層110和第一光導116相同的材料與相同的工藝來製成。如圖4E中所示，側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在蝕刻工藝期間改變蝕刻化學作用或等離子體條件來實現。垂直部分蝕刻期間的蝕刻方式經選擇以便有利於形成垂直側壁162，接著會改變成有利於形成傾斜側壁的方式。圖4F顯示光導材料的加入。舉例來說，該光導材料可為通過等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD )沉積的氮化矽。圖4G顯示每一第二光導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。凹部210可通過蝕刻光導材料以露出壁部212並且進一步蝕刻到光導頂表面低於壁部212頂表面0. 6um到1. 2um之間來形成。對於將被吸收的非所要的顏色(不會太厚而達到小於最大透射係數的85%)，只要形成於每一凹部210的彩色濾光片的最終厚度足夠厚以提供足夠低的透射係數(例如低於10%)，則還可使用較深的深度。如圖4H中所示，具有某一顏色(例如藍色，洋紅色，或黃色)的有色膜材料114B 可被施加，以便填充該等凹部210並且在支撐膜134上方延伸。在此實例中，該有色材料可含有藍色染料。彩色濾光片材料可由負光致抗蝕劑製成，其會構成在曝光後變成不可溶於光致抗蝕劑顯影劑中的聚合物。掩膜(未顯示)會被放置在材料114B上方，其具有開口用以露出當其餘部分被蝕除時仍會留下的區域。所使用之彩色濾光片材料可包含散布於其中的無機粒子，所述無機粒子具有小於準許通過的光之波長之一小分數(例如，四分之一)之直徑。舉例而言，具有小於100 nm之直徑之氧化鋯及氧化鉭粒子可在此實例之藍色濾光片中混合。對既定顏色透明且具有高折射率(較佳高於1. 9)之無機材料之粒子可增加彩色濾光片之總體折射率，以增強本發明中所使用之彩色濾光片之側壁內反射。圖41顯示蝕刻步驟後的影像傳感器。該工藝可利用不同顏色(例如綠色或紅色) 的材料來重複進行，用以產生不同像素的彩色濾光片，如圖4J中所示。最後施加的有色材料會填充剩餘的凹部210，因此不需要掩蔽步驟。換句話說，曝光的光(exposure light) 可被施加在該圖像傳感器晶圓片上的每一個地方，用以曝光最後彩色濾光片膜的每一個地方。在烘乾步驟期間，該最後彩色濾光片形成重疊所有像素(包含其它顏色的像素)的膜。 在其它像素上的最後彩色濾光片的重疊在圖4K中所示的後續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提供自動對準特徵，用以自動對準該彩色濾光片材料與第二光導130。該等凹部210可寬於對應的掩膜開口。為給定像素節距與所要的第二光導開口來縮減該支撐壁212的厚度，可提高等離子體反應室中的壓力，用以增強側向(也就是，等向性)蝕刻作用(通過提高離子散射)，以便下切該掩膜。如圖4K中所示，彩色濾光片114B、114G被朝下蝕刻而露出支撐壁212，其為支撐膜134的一部分。接著會如圖4L中所示般地移除該支撐膜134的一部分，使得對於該等彩色濾光片114B、114G而言，有一空氣/材料界面。可如圖4L中所示般地移除該支撐膜134 的另一部分，使得對於第二光導130而言，有一空氣/材料界面，以便更有助於內反射(通過讓較靠近該界面的法線的光線產生全內反射)。第一間隙422具有足夠小的寬度，0.45um 或更小，使得照射在第一間隙422中的入射紅光和更小波長的光轉向到彩色濾光片114B或 114G，從而會改進光接收效果。光會沿著彩色濾光片114B、114G和光導130與116進行內反射。彩色濾光片114B、114G的折射率高於空氣，因此彩色濾光片114B、114G提供內反射。 圖16展示一替代實施例，之中僅部分移除支撐材料自相鄰的第二光導130之間。同樣地， 第二光導130具有會改進光導的內反射性質的空氣界面。如果支撐膜134未被完全移除， 只要該支撐膜的折射率(舉例來說，氧化矽，1. 46)低於光導材料(舉例來說，氮化矽，2. 0)， 則第二光導130與支撐膜134之間的界面具有良好的內反射。同樣地，第一光導116與第一絕緣膜110之間的界面也會有良好的內反射。圖7為像素陣列的四個像素200的俯視圖。對包含第一光導與第二光導兩者的實施例來說，區域B可為第二光導頂表面的區域，而區域C則代表第一光導底表面的區域。區域A扣除區域B則可為彩色濾光片之間的第一間隙422的區域。
圖17展示在相鄰彩色濾光片114B、114G之間僅部分移除支撐膜134的替代實施例。未由支撐膜填充之間隙較佳的具有0.6 um或更大的深度及0.45um或更小的寬度。若例如藉由以將總體折射率帶至1. 7^1. 8或以上的量散布由具有1. 9或以上的折射率之透明材料製成的粒子而使彩色濾光片材料之總體折射率增加至1. 5以上，則該深度可減小至 0. 4 um。圖18展示每一彩色濾光片之相對側壁並不筆直及垂直的替代實施例。在此實例中，來自相鄰彩色濾光片114B、114G之相對側壁以支撐膜134在一個深度處具有比在一較低深度處寬的寬度的方式來夾住支撐膜134之一部分。藉由此性質，支撐膜134對彩色濾光片114B、114G中的每一者施加一向下的力，以將彩色濾光片固持在適當位置，因此改善彩色濾光片的保持。特定而言，在此實例中，支撐膜134在其頂部表面處比在其對接相鄰彩色濾光片114B、114G的最深深度處寬，原因在於彩色濾光片各自具有自支撐膜134之頂部向下的梯形形狀。圖20展示圖4E所示之處理步驟之開始部分之替代處理步驟。與其中蝕刻至支撐膜134中的凹槽具有擁有垂直側壁之頂部部分的圖4E不同，圖20展示起初打開凹槽以使得其具有比頂部處的開口寬的底部的處理步驟。此可藉由以下方式達成藉由各向異性電漿蝕刻打開凹槽頂部，同時旋轉晶圓且以一傾角固持晶圓，以使得晶圓之法線與電漿中之傳入離子之方向成一角度。如圖20所示，相對於晶圓，傳入之離子(實線箭頭及虛線箭頭) 蝕刻至光阻遮罩450下方的支撐膜中，從而形成進一步深入凹槽中的側壁。如圖20所見， 在相鄰凹槽之間的支撐膜的一部分展現頸縮。在形成具有此性質之一凹槽頂部之後，可對圖4E中之步驟描述的剩餘部分進行進一步處理，包含切換至對應的電漿條件，以形成用於第二光導之凹槽之剩餘下部部分。特定而言，第二光導之側壁136形成於支撐膜134之頸縮下方。圖19展示其中彩色濾光片形成於容納光導的與凹槽分開形成的溝槽中的替代實施例。如圖18中之替代實施例中的彩色濾光片114B、114G具有並不垂直及筆直的側壁。 在相鄰彩色濾光片的側壁之間的是第二支撐膜140及氣隙422。彩色濾光片114B、114G各自在第二光導130上方。每一濾光片可具有一底部，該底部比第二光導130之頂部窄0. 05 um至0. 2 um之間，使得在最差情況對準誤差下，每一濾光片底部仍在下方對應光導之頂部內。圖21A至21D說明用以形成圖19之替代實施例之處理步驟。過程類似於圖4A至 4G，但未提供用以容納彩色濾光片之凹槽之一部分。在支撐膜134上方的第二光導膜藉由蝕除或藉由CMP而被移除之後，第二光導130及支撐膜134可呈現圖21A所示之形狀。然而，兩者不必共享平齊之平坦頂部，因為第二光導130之頂部表面可低於或高於支撐膜134 之頂部。在後一情況下，可藉由自蝕除或CMP中留下的第二光導膜之一薄層而使相鄰第二光導相互連接。隨後，沉積第二支撐膜140。第二支撐膜140可為氧化矽或可藉由對將用以形成彩色濾光片114B、114G之彩色濾光片材料具有4倍或更慢蝕刻的溼式蝕刻或電漿蝕刻來移除的任何材料。光刻步驟(未圖示)在第二支撐膜140上形成光阻遮罩(未圖示)，在膜140中蝕刻溝槽以得到圖21B所示之結構。隨後，在類似於針對圖4H至4K描述的步驟中形成彩色濾光片114B、114G，從而得到圖21C所示之結構，隨後得到圖21D所示之後續結構。最終，在類似於針對圖4L而描述之步驟中，第二支撐膜140之蝕除產生類似於圖19中所示的在相鄰彩色濾光片114B、114G之間的間隙422。圖8所示的是替代實施例，其在形成該支撐膜134後使用同一掩膜來蝕刻第二與第一光導兩者且在一步驟中利用光導材料填充兩者。圖9A到M中展示用於製造此替代實施例的一過程。該過程類似於圖4A到L中展示的過程，除了第一光導的開口是在第二光導的開口之後形成，如圖9F中所示，其中不需要任何額外掩膜，因為保護膜410與上方的支撐膜134會充當硬掩膜，用以阻擋蝕刻劑。兩個光導均在圖9G中所示的相同步驟中被填充。圖22展示包括在光導130及彩色濾光片114B、114G上方的密封氣隙422之密封膜500之替代實施例。氣隙422在此實施例中可保留空氣、氮氣或其他惰性氣體或任何其他氣態媒介。密封膜500可包含聚碳酸酯或丙烯酸或環氧樹脂，且可包含多個層。其可進一步包含無機粒子、染料或有機顏料以用於過濾紫外光及/或紅外光。密封膜500可具有在彩色濾光片114B、114G之彩色濾光片材料之折射率的0. 2內的折射率，以最少化彩色濾光片與密封膜之間的界面處的反射。若彩色濾光片之折射率為1. 55，則可將密封膜500選擇為具有1. 45與1. 65之間的折射率。可藉由動態旋塗來塗覆密封膜500，其中晶圓以大約 500 rpm面向上旋轉，同時藉由分配尖端在晶圓之中心處分配樹脂流，且在樹脂流體完全潤濕晶圓頂部表面之後，晶圓以更高速度(例如，3000 rpm)旋轉以獲得均勻樹脂厚度。可藉由熱或UV光使樹脂固化。在分配期間空氣(或氣體)密封於間隙422中。可在分配及高速旋轉中的一者或兩者期間施加加熱或UV照射以提高黏性，以防止樹脂流體填充間隙。最終加熱或UV固化硬化密封膜500，且可有助於因間隙422中之空氣/氣體之熱膨脹而將邊界 510形成為凹入形狀。凹入之膜表面510有助於使自密封膜500進入氣隙之光射線發散，且朝向彩色濾光片114G或114B引導射線。因此，氣隙422之深度與不具有密封膜500之實施例相比可減半。晶圓在高速旋轉期間可面向下。可藉由已知方法中之任一者移除密封膜 500在結合墊上方之部分。密封膜500可應用於本專利申請案中論述之影像傳感器100之任何實施例。圖M展示在封裝800中封裝之影像傳感器100。覆蓋玻璃810在影像傳感器100 上方以阻擋灰塵且讓光進入。在覆蓋玻璃810與影像傳感器100之間，例如環氧樹脂等透明黏合膜820填充空間且藉由熱或UV光而被固化。密封膜500及黏合膜820 —起構成一透明膜，其填充覆蓋玻璃810與影像傳感器100之彩色濾光片之間的空間。若密封膜500 及黏合膜820包括相同材料，則在此固化期間，黏合膜820及密封膜500可一起合併為一個均質透明膜。圖M所示之實例是來自SiellCase (現為Tessera)的商標名為ShellOp的已知晶圓級晶片尺度封裝。自下方藉由下部玻璃板815密封此封裝，藉由環氧樹脂825固持至影像傳感器100。經反轉之外部引線830藉由接面845處之跡線觸點840電連接至晶粒端子835。接面845有時稱為T接面，且觸點840稱為T接面觸點。外部引線830被保護性阻焊劑850塗覆。阻焊劑850為電隔離引線830與外部觸點且保護引線表面免受腐蝕的介電材料。觸點855附接至引線830之底端，且適合於藉由已知方法之印刷電路板(PCB)安裝。 觸點855可藉由例如焊料球或鍍敷等已知方法形成，且可經合適成形以用於PCB安裝。如圖23所示，自覆蓋玻璃810上方，傳入的光射線僅穿過平坦界面而進入第二光導130。每一界面由於兩側之折射率之較小差異而具有極少的反射，因為玻璃之折射率大約為1. 46，環氧樹脂820及密封膜500以及彩色濾光片114B、114G之折射率在1. 45至1. 65之間。圖IOA到H為用以曝光圖像傳感器的結合墊214的過程。如圖IOA到B中所示， 在覆蓋結合墊214的第一絕緣材料110中可形成開口 216。如圖IOC到D中所示，施加第一光導材料116且可移除大部分的材料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，可施加支撐膜材料134且在其中形成對應開口 218。如圖IOG 中所示，可施加第二光導材料130。如圖IOH中所示，可用無掩膜蝕刻步驟來形成露出結合墊214的開口 220。該蝕刻劑優選具有侵蝕光導材料116與130 (舉例來說，氮化矽)的速度快過絕緣材料110與134 (舉例來說，氧化矽)和彩色濾光片114 (光致抗蝕劑)的特性。 在CH3FA)2中對氮化矽進行乾式蝕刻的蝕刻速率會比對彩色濾光片或氧化矽進行乾式蝕刻大5到10倍。圖11展示抗反射(AR)堆疊的一實施例，其包含頂端AR膜236、第二AR膜234、以及覆蓋轉換單元102的第三AR膜232。該抗反射堆疊會改進光從第一光導116到該等轉換單元102的透射。AR堆疊中的部件可共同構成層230，其還會覆蓋襯底106、轉換單元102、以及電極104，以保護該等組件，防止化學汙染物與溼氣。舉例來說，第二 AR膜234可為CMOS 晶片製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矽接點(其接觸孔通常會比源極/漏極接點淺2，000埃)的過度蝕刻。第三AR膜232可為氧化矽。 該氧化矽膜可為柵極電極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的側邊向下延伸的間隙壁襯料氧化物 (spacer liner oxide)膜；在接點矽化之前所沉積的矽化物阻擋(silicide-blocking)氧化物膜，用以阻止接點矽化；或是前述的組合；或是在矽化物阻擋氧化物蝕刻(其會蝕除和光導116的底部一致的區域中的所有氧化物)之後所沉積的毯覆式氧化物膜。使用既有的氮化矽接觸蝕刻停止膜作為AR堆疊的一部分會節省成本。相同的接觸蝕刻停止膜還可在該光導的製造中用來阻止蝕刻絕緣體110中的開口。最後，在以光導材料填充絕緣體110 中的開口之前，可在該開口中先形成頂端AR膜236。頂端AR膜236的折射率低於光導116。第二 AR膜234的折射率高於頂端AR膜 236。第三AR膜232的折射率低於第二 AR膜234。頂端AR膜236可為氧化矽或氮氧化矽，其折射率約為1. 46，厚度介於750埃與 2000埃之間，優選為800埃。第二 AR膜234可為氮化矽(Si3N4),其折射率約為2. 0，厚度介於300埃與900埃之間，優選為500埃。第三AR膜232可為氧化矽或氮氧化矽(SiOxNy，其中，0<x<2且0<y<4/3)，其折射率約為1. 46，厚度介於25埃與170埃之間，優選為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，如美國專利申請號第61/009，妨4號圖3中所示。第三AR膜232可進一步包含同案圖3中所示的柵極襯料氧化物。或者，第三AR膜232可通過在矽化物阻擋蝕刻移除美國專利申請案第61/009，妨4 號的圖2中所示的矽化物阻擋氧化物64、柵極襯料氧化物55、以及柵極氧化物M之後(其使用具有和光導116的底部一致的掩膜開口的矽化物阻擋蝕刻掩膜)，毯覆式氧化矽沉積 (blanket silicon oxide exposition)在晶片的每一個地方而形成。圖11中所示的抗反射結構可通過在該襯底上分別形成第三AR膜232與第二 AR 膜234來製成。接著可在第二 AR膜234上形成絕緣體110。氮化矽膜可通過PECVD被沉積在該第一絕緣體110上，其沉積的方式會覆蓋與密封該絕緣體和下方的層，用以形成厚度介於10，000埃與4，000埃之間，優選為7，000埃的保護膜410。舉例來說，支撐膜134可通過HDP氧化矽沉積而形成在保護膜410上。掩蔽支撐膜134且施加第一蝕刻劑以蝕刻支撐膜134中的開口。可選擇第一蝕刻劑為對保護膜材料具有很高的選擇性。舉例來說，如果支撐膜134包含HDP氧化矽而保護膜410包含氮化矽，則第一蝕刻劑便可為CHF3,其蝕刻HDP氧化矽會比氮化矽快5倍。接著，施加第二蝕刻劑以蝕穿氮化矽保護膜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並且停止在包含氮化矽的接觸蝕刻停止膜234上。接觸蝕刻停止層234充當蝕刻劑停止層，用以界定開口的底部。接著通過各向異性沉積法(舉例來說，PECVD或HDP氧化矽沉積)在該開口中形成頂端AR膜236，其主要沉積到開口的底部而非側壁。可施加蝕刻劑以蝕除在該開口的側壁中延伸的任何殘留的頂端AR膜材料，舉例來說，使用第一蝕刻劑進行乾式蝕刻並且讓晶片襯底保持一傾角且繞著平行於外來離子束的軸線旋轉。接著通過例如氮化矽PECVD在該等開口中形成光導材料。彩色濾光片可形成在該光導上方，而相鄰彩色濾光片之間的一部分支撐膜和相鄰光導之間的另一部分則可被蝕刻以產生圖5中所示的結構。圖12A到E展示用以在光導116與襯底202之間製造另一抗反射堆疊實施例的過程。參考圖12E，在此實施例中，在光導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)堆疊之間插設蝕刻停止膜238。該光導蝕刻停止膜238可為由和光導116相同的材料構成，且可為氮化矽，其厚度介於100埃與300埃之間，優選為150埃。 本實施例中形成該AR堆疊的優點為可更精確地控制第二 AR膜234的厚度，其代價為多一道沉積步驟以及蝕穿接觸孔開口(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-氧化物堆疊的複雜度會略增。先前實施例使用第二 AR膜234作為光導蝕刻停止膜並且會在最後的絕緣體凹槽蝕刻過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於襯底106上且接著施加頂端AR膜236在第二 AR膜234上，之後則施加由氮化矽製成的光導蝕刻停止膜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、以及光導蝕刻停止膜238上方。圖12D顯示蝕入絕緣體110中的開口，其停止在光導蝕刻停止膜238的頂端。圖12E顯示該開口填充著光導材料。圖13A為圖11與圖12E的抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖，頂端AR 膜236 (氧化物)標稱厚度為800埃，變化為+/-10%;而第二 AR膜234 (氮化物)標稱厚度為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(400nm到450nm) 中呈現陡峭的下垂。構成AR堆疊的AR膜232、234、236的標稱厚度被選為將該透射曲線的最大值設置在藍色區(450nm到490nm)中而非綠色區(490nm到560nm)，使得因製造公差所造成的任何膜厚度偏移均不會導致透射係數在紫色區中的下降會遠大於紅色區(630nm到 700nm)中。圖13B為圖11與圖12E的抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖，標稱的第二 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係數相對於光波長的關係圖，第三AR 膜232 (氮化物)標稱厚度為75埃，變化為+/-10%。圖14A到G所示的是用以在光導116與襯底202之間製造另一抗反射堆疊實施例的過程，用以在兩個不同像素處提供兩個不同AR堆疊，其個別優化不同顏色的區域。第三 AR膜232和第二 AR膜234被設於圖14A中的光電轉換單元201上方，類似於圖12A中所示的實施例。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。接著會應用光刻掩膜(未顯示)，用以在使用較薄頂端AR膜236a的像素上方產生掩膜開口。應用蝕刻步驟以將該掩膜開口下方的頂端AR膜236薄化到圖14B中頂端AR膜236a 的較小厚度。圖14C到14G中所示的後續步驟類似於圖12B到E。可施加綠色彩色濾光片 114G在具有較薄頂端AR膜236a的像素上，而藍色與紅色彩色濾光片則在具有較厚頂端AR 膜23 的像素上。圖15A為圖14G的抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖，標稱較薄之頂端AR膜236a的標稱厚度為0. 12um,第二 AR膜234的標稱厚度為500埃，而第三AR膜232 的標稱厚度為75埃。此關係圖的尖峰值約為99%，是在綠色區域處，緩慢地降到紅色區域中心處的約93%。此關係圖顯示出較薄之頂端AR膜236a可被使用於紅色像素以及綠色像素。此較薄之頂部AR膜236a可在洋紅色像素處使用，其中洋紅色為影像傳感器之像素陣列之鑲嵌圖案之部分。圖15B為圖14G的抗反射堆疊的透射係數相對於光波長的關係圖，較厚之頂端AR 膜236b的標稱厚度為0. 20um,第二 AR膜234的標稱厚度為500埃，而第三AR膜232的標稱厚度為75埃。此關係圖尖峰值在兩個不同顏色區域中，也就是，紫色與紅色。此關係圖顯示出頂端AR膜23 可被使用於藍色像素以及紅色像素。此較厚之頂部AR膜23 可在黃色像素處使用，其中黃色為影像傳感器之像素陣列之鑲嵌圖案之部分。像素陣列可使用較薄的頂端AR膜236a僅於綠色像素而使用較厚的頂端AR膜 236b於藍色與紅色像素兩者。或者，該像素陣列可使用較薄的頂端AR膜236a於綠色與紅色像素兩者而使用較厚的頂端AR膜236b僅於藍色像素。通過產生不同的第二 AR膜厚度同時保持相同的頂端AR膜厚度，可提供另一實施例，其提供兩個不同AR堆疊，每一堆疊優化不同顏色的區域。其會決定出兩個不同厚度，每一個顏色區域一種厚度。第二 AR膜會先被沉積到較大厚度。舉例而言，2800埃的厚度優化了藍光及紅光的透射，而650埃的厚度優化了綠光的透射。接著會應用光刻掩膜，以在使用較小第二 AR膜厚度的圖像傳感器上方產生掩膜開口。蝕刻步驟會被應用以將該掩膜開口下方的第二 AR膜薄化到較小厚度。後續步驟類似於圖12B到E。雖然在附圖中已說明和顯示特定的示範性實施例，不過，應該了解的是，這些實施例僅解釋而非限制本發明，且本發明並不受限於所示和所述的特定構造和排列，因為所屬領域的技術人員可進行各種其它修正。
權利要求
1.一種圖像傳感器像素，其包含 襯底；光電轉換單元，其由該襯底支撐；密封膜，其相對於可見光為透明，其上為空氣，從上進入該密封膜的光線衝擊該光電轉換單元；彩色濾光片，其完全在該密封膜之下；氣隙，其包含空氣或一氣體，且在該彩色濾光片之一側以及在該密封膜之下；以及光導，其在該彩色濾光片之下，多道由該密封膜之上進入該光導的光線只穿過平整的界面。
2.根據權利要求1所述的像素，其中，該密封膜上方之一表面為凹，該氣隙在該表面之下。
3.根據權利要求2所述的像素，其中，該表面將光線發散進入該彩色濾光片，該光線從該密封膜進入該氣隙。
4.一種圖像傳感器，其包含 覆蓋玻璃；透明膜，其在該覆蓋玻璃之下；以及圖像傳感器晶片，其在該透明膜之下，其包含多個在一襯底上的圖像傳感器像素，該多個圖像傳感器像素的每一個包含 光電轉換單元，其由該襯底支撐； 彩色濾光片，其完全在該透明膜之下；氣隙，其包含空氣或一氣體，且在該彩色濾光片之一側以及該透明膜之下；以及光導，其在該彩色濾光片之下，多道從該覆蓋玻璃之上進入該光導的光線只穿過平整的界面。
5.根據權利要求4所述的像素，其中，該透明膜上方的一表面為凹，該氣隙在該表面之下。
6.根據權利要求5所述的像素，其中，該表面將光線發散進入該彩色濾光片，該光線從該透明膜進入該氣隙。
7.—種製造圖像傳感器的像素的方法，其包含形成一支撐膜，其具有一開口且位於一襯底上方，該襯底支撐一光電轉換單元； 形成一彩色濾光片於該支撐膜的該開口中；移除自以上在該彩色濾光片之側方的一部分支撐膜以在該側方之鄰形成一氣隙；以及以一種動態的旋轉塗布形成一密封膜於該彩色濾光片和該氣隙之上，該密封膜由上將空氣或一氣體封於該氣隙中。
8.根據權利要求7所述的方法，其進一步包含形成一凹面於該密封膜之上。
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換單元以及一位於該襯底鄰近處的絕緣體。該圖像傳感器包含一串聯式光導，該串聯式光導位於該絕緣體的一開口內且在該絕緣體上方延伸，使得該串聯式光導的一部分具有一界面。該空氣界面會改進該串聯式光導的內反射。該串聯式光導可包含一自動對準彩色濾光片，其在相鄰彩色濾光片之間具有間隙。可藉由透明密封膜自上方密封氣隙。所述透明密封膜可具有在氣隙上方的凹入表面以使光發散遠離氣隙而進入相鄰彩色濾光片。該光導的前述特徵使得不需要用到微透鏡。除此之外，一抗反射堆疊插設在該襯底與該光導之間，用以降低來自該圖像傳感器的向後反射。具有不同彩色濾光片的兩個像素對於在該抗反射堆疊內的一抗反射膜可有不同的厚度。
文檔編號H01L27/146GK102484116SQ200980160236
公開日2012年5月30日 申請日期2009年7月2日 優先權日2009年7月2日
發明者坦·特龍多, 鄭蒼隆 申請人:坎德拉微系統(S)私人有限公司, 鄭蒼隆