用于半导体器件的高k介电网格结构

摘要

本发明提供了一种图像传感器件及用于制造图像传感器件的方法。示例性图像传感器件包括具有正面及背面的衬底，设置在衬底正面处的多个传感器元件。多个传感器元件的每个可操作以感测投射向衬底背面的辐射。图像传感器也包括设置在衬底背面上方的高k介电网格。高k介电网格具有高k介电沟槽及侧壁。图像传感器也包括设置在高k介电网格上方的滤色器及微透镜。本发明还公开了用于半导体器件的高K介电网格结构。

权利要求

1.一种图像传感器件，包括：

衬底，具有正面和背面；

多个传感元件，设置在所述衬底的所述背面处，所述多个传感元件的每个都可操作以感测投射向所述衬底的背面的辐射；

高k介电网格，设置在所述衬底的背面上方，所述高k介电网格包括：高k介电沟槽，具有作为其底部表面的高k介电层；和侧壁，由所述高k介电层的一部分形成；

滤色器，设置在所述高k介电沟槽中，使得所述滤色器的上表面设置为高于所述高k介电沟槽的上表面，并且所述滤色器的下表面设置在所述高k介电沟槽的底部表面上，其中，所述滤色器的上表面被设置为比所述滤色器的下表面远离所述衬底；以及微透镜，设置在所述高k介电网格上方，覆盖层，设置在所述高k介电网格的上表面和所述侧壁上方以作为防潮层其中，所述微透镜在水平方向上被所述侧壁和所述侧壁上方的所述覆盖层分隔开。

2.根据权利要求1所述的图像传感器件，其中，所述高k介电沟槽与相应的传感元件对准。

3.根据权利要求2所述的图像传感器件，其中，所述滤色器与相应的高k介电沟槽对准。

4.根据权利要求2所述的图像传感器件，其中，所述微透镜与相应的高k介电沟槽对准。

5.根据权利要求1所述的图像传感器件，其中，所述高k介电网格、所述滤色器和所述微透镜由具有不同折射率的材料制成。

6.根据权利要求5所述的图像传感器件，其中，所述高k介电网格的折射率小于所述滤色器及所述微透镜的折射率。

7.一种图像传感器件，包括：

衬底，具有正面和背面；

多个传感元件，设置在所述衬底的所述背面处，所述多个传感元件可操作以感测投射向所述衬底的所述背面的辐射；

多个滤色器及微透镜，设置在所述衬底的背面上方且与相应的传感元件对准；以及高k介电网格，设置在所述衬底的背面上方，使得所述多个滤色器及微透镜中的每个均通过高k介电网格在水平方向上彼此分隔开，其中，所述高k介电网格包括：高k介电沟槽，具有作为其底部部分的高k介电层，所述高k介电层与所述滤色器的底面直接接触；和侧壁，由所述高k介电层的一部分形成；

其中，所述滤色器设置在所述高k介电沟槽内，使得所述滤色器的上表面定位为比所述高k介电沟槽的上表面更邻近所述微透镜，覆盖层，设置在所述高k介电网格的的上表面和所述侧壁上方以作为防潮层，其中，所述微透镜在水平方向上被所述侧壁和所述侧壁上方的所述覆盖层分隔开。

8.根据权利要求7所述的图像传感器件，其中，所述微透镜设置在所述高k介电沟槽上方。

9.根据权利要求7所述的图像传感器件，其中，所述高k介电网格的折射率小于所述滤色器及所述微透镜的折射率。

10.根据权利要求7所述的图像传感器件，进一步包括：介电层，设置在所述滤色器与所述高k介电沟槽之间。

11.一种用于形成图像传感器件的方法，包括：

提供具有正面和背面的衬底，其中，多个传感元件设置在所述衬底的所述背面，所述多个传感元件中的每个都可操作以感测投射向所述衬底的背面的辐射；

在所述衬底的背面上方沉积高k介电层；

去除所述高k介电层的一部分以形成具有高k介电沟槽的高k介电网格；

在所述高k介电网格的上表面和侧壁上方形成覆盖层以作为防潮层；以及在所述高k介电网格上方形成滤色器及微透镜，其中，形成所述滤色器包括在所述高k介电沟槽内形成所述滤色器，使得所述滤色器的顶面形成为高于所述高k介电沟槽的顶面，并且所述滤色器的底面形成为直接位于所述高k介电沟槽的底面上，其中，所述微透镜在水平方向上被所述侧壁和侧壁上方的覆盖层分隔开。

12.根据权利要求11所述的用于形成图像传感器件的方法，其中，形成所述高k介电网格包括：在所述高k介电层上方形成图案化光刻胶层；以及

穿过所述图案化光刻胶层蚀刻所述高k介电层的一部分以形成高k介电沟槽及侧壁，其中，剩余的高k介电层形成所述高k介电沟槽的底面。

13.根据权利要求11所述的用于形成图像传感器件的方法，进一步包括：在所述衬底和所述高k介电层之间沉积底部抗反射涂布(BARC)层。

说明书

用于半导体器件的高k介电网格结构

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2013年3月15日提交的美国专利申请第61/799934号的利益，其全部内容结合于此作为参考。本申请也与2013年3月12日提交的美国专利申请第13/796,576号相关，其全部内容结合于此作为参。

技术领域

[0003] 本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及用于半导体器件的高K介电网格结构。

背景技术

[0004] 集成电路(IC)技术不断地进行改进。这种改进经常涉及器件几何尺寸的减小以获得更低的制造成本，更高的器件集成密度，更高的运行速度，以及更好的性能。随着因缩小几何尺寸实现的优势，可直接针对IC器件进行改进。这样的一种IC器件是图像传感器件。图像传感器件包括像素阵列，像素阵列用于检测光并记录检测到的光的强度(亮度)。像素阵列通过积累电荷而响应光线，即光越多产生的电荷越多。然后，电荷可以用于(例如，通过其他电路)提供用于诸如数码相机的合适应用的颜色及亮度。普通类型的像素网格包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器件。

[0005] 图像传感器件的一种类型是背照式图像传感器(BIS)器件。BIS器件用于感测投射向衬底(支撑BIS器件的图像传感器电路)背侧表面的光线的量。像素阵列位于衬底的前侧，且衬底足够薄使得投射向衬底背侧的光线可以到达像素阵列。与前照式(FSI)图像传感器件相比，BIS器件提供高填充因子并减小相消干涉。但是，由于器件比例，BIS技术不断的进行改进以进一步改善BIS器件的量子效率。因此，尽管现有BIS器件以及制造这类BIS器件的方法已经基本满足了其预定的目的，但随着器件尺寸的不断缩小，其还不能在所有方面均完全满足要求。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种图像传感器件，包括：

[0007] 衬底，具有正面和背面；

[0008] 多个传感元件，设置在所述衬底的所述正面，所述多个传感元件的每个都可操作以感测投射向所述衬底的背面的辐射；

[0009] 高k介电网格，设置在所述衬底的背面上方，所述高k介电网格包括：高k介电沟槽，具有作为其底部的高k介电层；和，侧壁，由所述高k介电层的一部分形成；

[0010] 滤色器，设置在所述高k介电网格上方；以及

[0011] 微透镜，设置在所述高k介电网格上方。

[0012] 在可选实施例中，所述高k介电沟槽与相应的传感元件对准。

[0013] 在可选实施例中，所述滤色器与相应的高k介电沟槽对准。

[0014] 在可选实施例中，所述滤色器设置在所述高k介电沟槽中。

[0015] 在可选实施例中，所述微透镜与相应的高k介电沟槽对准。

[0016] 在可选实施例中，所述高k介电网格、所述滤色器和所述微透镜由具有不同折射率的材料制成。

[0017] 在可选实施例中，所述高k介电网格的折射率基本上小于所述滤色器及所述微透镜的折射率。

[0018] 在可选实施例中，所述图像传感器件进一步包括：覆盖层，设置在所述高k介电网格的所述侧壁上方。

[0019] 在可选实施例中，所述图像传感器件进一步包括：介电层，填充在所述高k介电沟槽中。

[0020] 在可选实施例中，所述滤色器和所述微透镜设置在所述介电层上方。

[0021] 根据本发明的另一方面，还提供了一种器件，包括：

[0022] 衬底，具有正面和背面；

[0023] 多个传感元件，设置在所述衬底的所述正面，所述多个传感元件可操作以感测投射向所述衬底的所述背面的辐射；

[0024] 多个滤色器及微透镜，设置在所述衬底的背面上方且与相应的传感元件对准；以及

[0025] 高k介电网格，设置在所述衬底的背面上方，使得所述多个滤色器及微透镜中的每个均通过高k介电网格在水平方向上彼此分隔开，其中，所述高k介电网格包括：高k介电沟槽，具有作为其底部的高k介电层；和，侧壁，由所述高k介电层的一部分形成。

[0026] 在可选实施例中，所述滤色器设置在所述高k介电沟槽上方。

[0027] 在可选实施例中，所述微透镜设置在所述高k介电沟槽上方。

[0028] 在可选实施例中，所述高k介电网格的折射率基本上小于所述滤色器及所述微透镜的折射率。

[0029] 在可选实施例中，所述器件进一步包括：覆盖层，设置在所述高k介电网格的所述侧壁上方。

[0030] 在可选实施例中，所述器件进一步包括：介电层，设置在所述滤色器与所述高k介电沟槽之间。

[0031] 根据本发明的又一方面，还提供了一种方法，包括：

[0032] 提供具有正面和背面的衬底，其中，多个传感元件设置在所述衬底的所述正面，所述多个传感元件中的每个都可操作以感测投射向所述衬底的背面的辐射；

[0033] 在所述衬底的背面上方沉积高k介电层；

[0034] 去除所述高k介电层的一部分以形成高k介电网格；以及

[0035] 在所述高k介电网格上方形成滤色器及微透镜。

[0036] 在可选实施例中，形成所述高k介电网格包括：在所述高k介电层上方形成图案化的硬掩膜；以及，穿过所述图案化的硬掩膜蚀刻所述高k介电层的一部分以形成高k介电沟槽及侧壁，其中，剩余的高k介电层形成所述高k介电沟槽的底部。

[0037] 在可选实施例中，所述方法进一步包括：在所述衬底和所述高k介电层之间沉积底部抗反射涂布(BARC)层；以及，在所述高k介电网格的侧壁上方形成覆盖层。

[0038] 在可选实施例中，所述方法进一步包括：在形成所述滤色器和所述微透镜之前，将不同的介电层填充到所述高k介电沟槽中；以及，平坦化所述不同的介电层的顶面使所述不同的介电层的顶面与所述高k介电网格的顶面齐平。

附图说明

[0039] 结合附图阅读下文的具体描述可以更好地理解本发明。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出且仅用于说明的目的。事实上，为了清楚地讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

[0040] 图1是根据本发明的各个方面的集成电路器件前体(precursor)的图解截面侧视图。

[0041] 图2是根据本发明的各个方面的制造用于集成电路器件的高k介电网格的方法的流程图。

[0042] 图3至图6是根据图2的方法的在各个制造阶段中集成电路器件的图解截面侧视图。

具体实施方式

[0043] 以下公开内容提供了许多用于实施本发明的不同特征的不同实施例或实例。以下描述部件和配置的具体实例以简化本发明。当然，这仅仅是实例，并不用于限制本发明。例如，在以下描述中，第一部件形成在第二部件上方或者之上可以包括形成的第一部件和第二部件直接接触的实施例，且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。另外，本发明可以在不同实例中重复参考符号和/或字符。这种重复是用于简化和清楚的目的，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。

[0044] 而且，为了便于描述，诸如“在…下方”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中可以用于描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中描述的方位外，空间相关术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果翻转附图中的器件，描述为在其他元件或部件“之下”或“下方”的元件将定向为在其他元件或部件的“之上”。因此，示例性术语“在…之下”可以包括在上方和在下方两种方位。装置可以定向为其他方向(旋转90度或在其他方位上)，并可以相应地解释本文中用于空间相关的描述符。

[0045] 图1是根据本发明的各个方面的集成电路(IC)器件前体的实施例的部分图解截面侧视图。示例IC器件前体100可以是IC芯片、芯片上系统(SoC)、或它们的一部分，其包括诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补MOS(CMOS)晶体管、双极结型晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、高功率MOS晶体管、鳍式场效应晶体管(FinFET)、其他合适部件或它们的组合的各种无源和有源的微电子部件。

[0046] IC器件前体100可以包括堆叠在第二半导体晶圆顶部的第一半导体晶圆。例如，第一半导体晶圆为诸如背照式图像传感器(BIS)、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)、有源像素传感器(APS)、或无源像素传感器的图像传感器。可以通过本领域已知的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺技术制造图像传感器。例如，p型光有源区域与n型光有源区域形成在图像传感器晶圆的衬底上方，从而形成起到光电二极管作用的PN结。图像传感器可以包括晶体管以生成照射到光有源区域的光的强度或亮度相关的信号。第二半导体晶圆可以是专用集成电路(ASIC)晶圆或载体晶圆。

[0047] 第一半导体晶圆和第二半导体晶圆可以通过诸如直接接合的合适接合技术接合到一起。根据一些实施例，第一半导体晶圆与第二半导体晶圆之间的连接可以通过金属与金属的接合(例如，铜与铜的接合)、电介质与电介质的接合(例如，氧化物与氧化物的接合)、金属与电介质的接合(例如，铜与氧化物的接合)、它们的任意组合的直接接合工艺来实现。在一些实施例中，第一半导体晶圆与第二半导体晶圆通过合适的三维结构彼此连接。也可以使用粘附层。此外，可以实施减薄工艺将单一或两个半导体晶圆从背面减薄。减薄工艺可以包括机械研磨工艺和/或化学减薄工艺。

[0048] IC器件前体100包括具有正面104和背面106(图1中所示的颠倒位置)的衬底102。在一些实施例中，衬底102包括诸如硅或锗的元素半导体，和/或诸如硅锗、碳化硅、砷化镓、砷化铟、氮化镓、和磷化铟的化合物半导体。其他示例性衬底材料包括诸如碳化硅锗、磷化砷镓、和磷化铟镓的合金半导体。衬底102也可以包括包含钠钙玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英、氟化钙(CaF2)和/或其他合适的材料的非半导体材料。在一些实施例中，衬底102具有诸如外延层的一个或多个限定在其中的层。例如，在一个这种实施例中，衬底102包括覆盖块状半导体上方的外延层。其他分层的衬底包括绝缘体上半导体(SOI)衬底。在一个这种SOI衬底中，衬底102包括通过诸如注氧隔离(SIMOX)的工艺形成的掩埋氧化物(BOX)层。在不同实施例中，衬底102的形式可以是平面衬底、鳍、纳米线、和/或本领域普通技术人员已知的其他形式。

[0049] 衬底102可以包括一个或多个掺杂区域(未示出)。在描述性实施例中，衬底102掺杂p型掺杂物。合适的p型掺杂物包括硼、镓、铟、其他合适的P型掺杂物和/或它们的组合。衬底102也可以包括掺杂n型掺杂物的一个或多个区域，n型掺杂物为诸如磷、砷、其他合适的n型掺杂物、和/或它们的组合。在各个步骤和技术中可以使用诸如离子注入或扩散的工艺实施掺杂。

[0050] 衬底102可以包括诸如硅的局部氧化(LOCOS)和/或浅沟槽隔离(STI)的隔离部件(未示出)，从而将在衬底102上或内形成的不同区域和/或器件分隔开(或隔离)。隔离部件包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合适的材料或它们的组合。通过任何合适的工艺形成隔离部件。例如，STI的形成步骤包括光刻工艺、在衬底中蚀刻沟槽(例如，通过使用干蚀刻和/或湿蚀刻)以及使用介电材料填充沟槽(例如，通过使用化学气相沉积工艺)。填充的沟槽可以具有多层结构，诸如使用氮化硅或氧化硅填充的热氧化物衬层。

[0051] 如上文所述，IC器件前体100包括传感元件110(也称为像素)。传感元件110检测指向衬底102的背面106的辐射112的强度(亮度)。在描述性实施例中，入射辐射112是可见光。可选地，辐射112可以是红外线(IR)、紫外线(UV)、X射线、微波、其他合适的辐射类型或它们的组合。在描述性实施例中，将传感元件110配置为与诸如红(R)光波长、绿(G)光波长、或蓝(B)光波长的特定的光的波长一致。换句话说，将传感元件110配置为检测特定光波长的强度(亮度)。在一个实施例中，传感元件110是像素阵列中的像素。

[0052] 在描述性实施例中，传感元件110包括诸如光电二极管的光电检测器，光电检测器分别包括光感测区域(或光敏区域)110R、110G和110B，它们分别检测红光波长的光、绿光波长的光和蓝光波长的光的强度(亮度)。光感测区域(或光敏区域)110R、110G和110B可以包括形成在衬底102中具有n型掺杂物和/或p型掺杂物的掺杂区域。在一个实施例中，光感测区域110R、110G和110B可以是通过诸如扩散和/或离子注入的方法形成的n型掺杂区域。传感元件110进一步包括诸如转移晶体管(未示出)、复位晶体管(未示出)、源极跟随晶体管(未示出)、选择晶体管(未示出)、其他合适的晶体管或它们的组合的各种晶体管。光感测区域110R、110G和110B以及各种晶体管(可以共同称为像素电路)允许传感元件110检测特定波长的光的强度。可以将额外的电路、输入端和/或输出端提供给传感元件110以提供传感元件110的操作环境和/或支持传感元件110的通信。

[0053] IC器件前体100进一步包括设置在衬底102的正面104上方(包括在传感元件110上方)的多层互连(MLI)部件。MLI部件连接至诸如传感元件110的图像传感器的各种组件，使得图像传感器的各种组件可操作以用于对照射光(图像辐射)产生适当的响应。MLI部件可以包括各种导电部件，可以是诸如接触件和/或通孔122的垂直互连件，和/或可以是诸如导线124的水平互连件。各种导电部件122和124可以包括诸如金属的导电材料。在实例中，金属包括铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物或它们的组合。

[0054] 可以通过包括物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)或它们的组合的工艺形成导电部件122和124。其他形成各个导电部件122和124的制造技术可以包括光刻工艺及蚀刻以图案化导电材料，从而形成垂直和水平的互连件。另外其他的可以实施以形成导电部件的制造工艺诸如热退火以形成金属硅化物。在多层互连件中使用的金属硅化物可以包括硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钽、硅化钛、硅化铂、硅化铒、硅化钯或它们的组合。

[0055] 应该理解，所描述的导电部件122和124的数目、材料、大小和/或尺寸不对MLI部件进行限制，并且因此，根据集成电路器件前体100的设计需求，MLI部件可以包括任意数目、材料、大小和/或尺寸的导电部件。

[0056] 可以将MLI部件的各种导电部件122和124设置在层间(或级间)介电(ILD)层130中。ILD层130可以包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、TEOS氧化物、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氟化硅玻璃(FSG)、碳掺杂氧化硅、非晶氟化碳、聚对二甲苯、聚酰亚胺、其他合适的材料和/或它们的组合。形成ILD层130的一般方法包括热氧化、化学汽相沉积(CVD)、高密度等离子体CVD(HDP-CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂沉积和/或其他合适的沉积工艺。ILD层130可以包括由不同介电材料制成的多层。

[0057] 图2是根据本发明的不同方面的形成用于集成电路器件的高k介电网格的方法200的流程图。图3至图4以及图5至图6是根据图2的方法经历多个工艺的实例IC器件300的截面图。应该理解，可以在方法之前、之中、之后提供额外的步骤，并且所描述的一些步骤在方法的其他实施例中可进行替换或删除。

[0058] 参见图2和图3，方法200进行到步骤202，提供了IC器件前体100，然后进行到步骤204，在衬底102的背面106上方沉积高k介电层140。在一个实施例中，在沉积高k介电层140之前，在衬底102的背面106上方形成底部抗反射涂布(BARC)层135。BARC层135可以包括氮化物材料、有机材料、氧化物材料等。可以使用诸如CVD、PVD等合适的技术形成BARC层135。

[0059] 高k介电层140可以包括HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、氧化锆、氧化铝、二氧化铪-氧化铝(HfO2-Al2O3)的合金、其他合适的高k介电材料和/或它们的组合。可以通过CVD、PVD、ALD、或其他合适的方法和/或它们的组合沉积高k介电层140。在一个实施例中，高k介电层140的厚度在300nm至600nm的范围内。

[0060] 参见图2和图4，方法200进行到步骤206，对高k介电层140的一部分开凹槽以形成高k介电网格150。在本实施例中，高k介电网格150包括高k介电沟槽155和侧壁156。高k介电沟槽155形成在高k介电层140内，且高k介电沟槽155具有剩余的高k介电层140作为其底部。也就是说，在本实施例中，高k介电沟槽155并未完全延伸穿过高k介电层140。可以通过光刻和蚀刻工艺形成高k介电网格150。例如，通过旋涂、曝光和显影工艺在高k介电层140上方形成图案化光刻胶层。然后穿过图案化的光刻胶蚀刻高k介电层140。蚀刻工艺可以包括干蚀刻工艺、湿蚀刻工艺和/或它们的组合。在本实施例中，高k介电沟槽155与相应的光感测区域110R、110G、和110B对准，并且侧壁156的高度h在50nm至200nm的范围内。

[0061] 此外，可以在侧壁156上方沉积覆盖层157以作为防潮层。覆盖层157可以包括TaO、ZrO、LaO、AlO或其他合适的材料，并且可以通过沉积、光刻和蚀刻工艺形成覆盖层157。在一个实施例中，覆盖层157的厚度在1nm至5nm之间。

[0062] 参见图2和图5，方法200进行到步骤208，在衬底102的背面106上方形成滤色器160和微透镜170。在一个实施例中，每个滤色器160均与相应的光感测区域110R、110G、和110B对准，且通过侧壁156在水平方向上分隔开。在另一个实施例中，在高k介电沟槽155内设置滤色器160。设计滤色器160以使预定波长的光穿过每个滤色器。例如，可以配置光感测区域110R与滤色器160对准以将红光波长的可见光过滤至光感测区域110R，可以配置光感测区域110G与滤色器160对准以将绿光波长的可见光过滤至光感测区域110G，或可以配置光感测区域110B与滤色器160对准以将蓝光波长的可见光过滤至光感测区域110B。滤色器160包括任何合适的材料。在实例中，滤色器160包括用于过滤出特定频带(例如，期望的光的波长)的基于染料的(或基于颜料的)聚合物。可选地，滤色器160可以包括具有彩色颜料的树脂或其他有机材料。

[0063] 设置在衬底102的背面106上方的微透镜170与传感元件110的相应光感测区域110R、110G、110B对准，并且在水平方向上被侧壁156分隔开。在一个实施例中，将微透镜170设置在滤色器160上方。微透镜170可以与传感元件110和滤色器160具有各种位置布置，以使微透镜170聚焦引入的入射辐射至传感元件110的相应光感测区域110R、110G和110B。微透镜170包括合适的材料，且根据微透镜所使用材料的折射率和/或微透镜与传感元件110之间的距离，微透镜170可以具有不同的形状和尺寸。可选地，可以颠倒滤色器160和微透镜层170的位置，使得微透镜170设置在衬底102的背面106与滤色器160之间。本发明也考虑具有设置在微透镜层之间的滤色器层的集成电路器件300。

[0064] 高k介电网格150、滤色器160和微透镜170的折射率分别为n1、n2和n3。在一个实施例中，选择高k介电网格150、滤色器160和微透镜170的材料使得n1小于n2和n3，从而减小/防止辐射穿过并减小诸如110R、110G和110B的不同光感测区域之间的干扰。

[0065] 参见图6，在另一个实施例中，在形成滤色器160和微透镜170之前，用介电层158填充高k介电沟槽155。此外，应用诸如化学机械抛光(CMP)的后蚀刻工艺以去除多余的介电层158并平坦化介电层158的顶面使其与高k介电网格150的顶面齐平。介电层158可以包括氧化硅、氮化硅或其他合适的薄膜。在一个实施例中，介电层158的折射率远大于高k介电网格
150的第一折射率。如图6所示，滤色器160和微透镜170形成在介电层158上方。

[0066] 在操作中，集成电路器件300设计为接收向衬底102的背面106前行的辐射112。微透镜170将入射辐射112导向相应的滤色器160。然后光穿过滤色器160至相应的传感元件110，具体为相应的光感测区域110R、110G和110B。由于光未受到覆盖在衬底102的正面104上的各种器件部件(例如，栅电极)和/或金属部件(例如，MLI部件的导电部件122和124)的阻碍，因此穿过滤色器160和传感元件110的光可以是最大化的。通过高k介电层网格150提供的全反射效应，穿过的光线也是最大化的。如上文所示，高k介电网格150减小集成电路器件300中的相互干扰。期望波长的光(例如红光、绿光和蓝光)可以允许更有效地穿过传感元件110的对应的光感测区域110R、110G和110B。当暴露于光下时，传感元件110的光感测区域
110R、110G和110B产生并积累(收集)可被转化为电压信号的电子。

[0067] 基于以上描述，本发明提供了一种采用高k介电网格结构的集成电路器件及其制造方法。高k介电网格提供了具有高耐化学腐蚀以及与其他材料具有较好粘附能力的结构。通过形成高k介电层和一层网格从而实现高k介电网格的形成，其可以提供降低成本并简化工艺的优势。高k介电网格展现了对信噪比与量子效率的改进。

[0068] 本发明提供了多种不同的实施例。例如，一种图像传感器件包括具有正面和背面的衬底，以及设置在衬底正面的多个传感元件。多个传感元件的每个可操作以感测投射向衬底背面的辐射。图像传感器件也包括设置在衬底背面上方的高k介电网格。高k介电网格包括具有高k介电层作为其底部的高k介电沟槽以及由高k介电层的一部分形成的侧壁。图像传感器件还包括设置在高k介电网格上方的滤色器和微透镜。

[0069] 在另一个实施例中，一种器件包括具有正面和背面的衬底，设置在衬底的正面的多个传感元件。多个传感元件可操作以感测投射向衬底背面的辐射。该器件还包括设置在衬底背面上方且与相应的传感元件对准的多个滤色器及微透镜。该器件还包括设置在衬底背面上方的高k介电网格。多个滤色器及微透镜中的每个通过高k介电网格在水平方向上彼此分隔开。高k介电网格具有高k介电层作为其底部的高k介电沟槽以及由高k介电层的一部分形成的侧壁。

[0070] 在又一个实施例中，一种制造器件的方法包括提供具有正面和背面的衬底。在衬底的正面处设置多个传感元件，且多个传感元件的每个可操作以感测投射向衬底背面的辐射。该方法还包括在衬底背面的上方沉积具有第一折射率的高k介电层，去除高k介电层的一部分以形成高k介电层网格，并在高k介电网格上方形成滤色器及微透镜。

[0071] 上面大概论述了多个实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改其他用于执行与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员还应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此可以进行多种变化、替换以及改变。