图像传感器及其制造方法与流程

本发明的实施例涉及半导体领域，更具体地，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术：

半导体器件用于多种电子应用，诸如个人计算机、手机、数码相机和其他的电子设备。通常通过以下步骤来制造半导体器件：在半导体衬底上方相继沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层；以及使用光刻来图案化该多个材料层，以在该多个材料层上形成电路组件和元件。

然而，虽然现有的半导体制造工艺通常已经满足于它们的预期目的，但是随着器件按比例缩小的继续，它们并非在各个方面都满足要求。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种图像传感器结构，包括：衬底，包括第一感光区域和第二感光区域；隔离结构，穿过所述衬底形成以分离所述第一感光区域与所述第二感光区域；第一源极/漏极结构和第二源极/漏极结构，形成在所述衬底的前侧处，其中，所述第一源极/漏极结构和所述第二源极/漏极结构位于所述隔离结构的相对侧处；接触件，形成在所述隔离结构上方并且形成在所述第一源极/漏极结构的一部分和所述第二源极/漏极结构的一部分上方

本发明的实施例还提供了一种图像传感器结构，包括：衬底；隔离结构，穿过所述衬底形成以将所述衬底划分为第一区域和第二区域；第一感光区域，形成在所述衬底的第一区域中；第二感光区域，形成在所述衬底的第二区域中；第一栅极结构，形成在所述衬底的第一区域上方；第二栅极结构，形成在所述衬底的第二区域上方；第一源极/漏极结构，邻近所述第一栅极结构形成；第二源极/漏极结构，邻近所述第二栅极结构形成；以及接触件，与所述隔离结构重叠并且与所述第一源极/漏极结构的一部分和所述第二源极/漏极结构的一部分重叠。

本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在衬底中形成隔离结构以将所述衬底划分为第一区域和第二区域；在所述第一区域中形成第一感光区域，并且在所述第二区域中形成第二感光区域；在所述第一区域上方形成第一栅极结构，并且在所述第二区域上方形成第二栅极结构，其中，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构位于所述衬底的前侧处；邻近所述第一栅极结构形成第一源极/漏极结构，并且邻近所述第二栅极结构形成第二源极/漏极结构；在所述衬底的前侧上方形成层间介电层以覆盖所述第一栅极结构和所述第二栅极结构；穿过所述层间介电层形成接触沟槽，从而使得通过所述接触沟槽暴露所述第一源极/漏极结构的一部分、所述第二源极/漏极结构的一部分和所述隔离结构；以及在所述接触沟槽中形成接触件。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1是根据一些实施例的图像传感器结构的像素布局的顶视图。

图2A至图2L是根据一些实施例的形成沿着图1中所示的线A-A'所示出的图像传感器结构的各个阶段的截面示图。

图3是根据一些实施例的沿着图1中示出的线B-B’所示出的图像传感器结构的截面示图。

图4A是根据一些实施例的图像传感器结构的像素布局的顶视图。

图4B是根据一些实施例的沿着图4A中示出的线C-C’所示出的图像传感器结构的截面示图。

图5是根据一些实施例的图像传感器结构的截面图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。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触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。

提供了集成电路(IC)结构及其形成方法的实施例。在一些实施例中，IC结构包括图像传感器。图像传感器包括使两个邻近的感光区域隔离的隔离结构。邻近隔离结构形成源极/漏极结构(在图像传感器区中，也称为浮置节点)。在隔离结构上方形成接触件，接触件比隔离结构宽，从而使得接触件还覆盖邻近隔离结构形成的源极/漏极结构的一部分。因此，可以通过接触件电连接源极/漏极结构。

图1是根据一些实施例的图像传感器结构100a的像素布局。图2A至图2L是根据一些实施例的形成沿着图1中所示的线A-A'所示出的图像传感器结构100a的各个阶段的截面示图。应该注意，为了简洁的目的，简化了图2A至图2L中示出的图像传感器结构100a，从而可以更好地理解本发明的思想。因此，在一些其他的实施例中，附加的部件添加到图像传感器结构100a中，并且替换或消除一些元件。

如图2A所示，根据一些实施例，接收衬底102。在一些实施例中，衬底102是包括硅的半导体衬底。衬底102可以是半导体晶圆，诸如硅晶圆。可选地或附加地，衬底102可以包括元素半导体材料、化合物半导体材料和/或合金半导体材料。元素半导体材料的实例可以是，但不限于，晶体硅、多晶硅、非晶硅、锗和/或金刚石。化合物半导体材料的实例可以是，但不限于，碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟。合金半导体材料的实例可以是，但不限于，SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP。

如图2A所示，衬底102具有前侧104和背侧106。如图2A所示，根据一些实施例，隔离沟槽108形成在衬底102中。在一些实施例中，通过在衬底102的前侧104上方形成硬掩模结构、图案化硬掩模结构以在硬掩模结构中形成开口以及穿过开口来蚀刻衬底102来形成隔离沟槽108。如图2A所示，从衬底102的前侧104形成隔离沟槽108。

如图2B所示，根据一些实施例，在形成隔离沟槽108之后，在隔离沟槽108的底面和侧壁上形成衬里110。可以通过退火、化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂、注入工艺和/或其他可应用的工艺来形成衬里110。衬里110可以由介电材料制成，诸如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅或其他可应用的介电材料。

如图2B所示，根据一些实施例，在形成衬里110之后，在隔离沟槽108中形成隔离材料111以形成隔离结构112。即，根据一些实施例，隔离结构112包括衬里110和隔离材料111。然而，在一些其他实施例中，未形成衬里110。在一些实施例中，隔离结构112是深沟槽隔离(DTI)结构。在一些实施例中，通过在隔离沟槽108中沉积隔离材料来形成隔离结构112。根据一些实施例，隔离材料包括氮化硅、氧化硅和多晶硅。

在一些实施例中，隔离结构112具有在从约1μm至约4μm的范围内的厚度。隔离结构112的厚度应该足够厚，从而使得可以通过隔离结构112来分离之后形成的感光区域。在一些实施例中，隔离结构112具有在从约0.05μm至约0.4μm的范围内的宽度。如果隔离结构112的宽度太大，那么之后形成的感光区域的尺寸可以变得相对较小。另一方面，如果隔离结构112的宽度太小，那么在隔离沟槽108中沉积隔离材料会变得具有挑战性。

如图2B所示，从衬底102的前侧104形成隔离结构112，并且通过隔离结构112将衬底102划分为第一区域114和第二区域116。如图2C所示，根据一些实施例，在形成隔离结构112之后，第一感光区域118形成在衬底102的第一区域114中，并且第二感光区域120形成在衬底102的第二区域116中。

在一些实施例中，第一感光区域118和第二感光区域120的厚度不大于(即，小于或等于)隔离结构112的厚度T₁。即，如图2C所示，根据一些实施例，从衬底102的前侧104形成第一感光区域118和第二感光区域120，并且第一感光区域118和第二感光区域120的底面不低于隔离结构112的底面。由于第一感光区域118和第二感光区域120形成在隔离结构112的相对侧处并且具有大于T₁的厚度，所以可以通过隔离结构112来隔离第一感光区域118和第二感光区域120。

在一些实施例中，第一感光区域118和第二感光区域120配置为感测(检测)不同波长的光。例如，第一感光区域118和第二感光区域120可以分别对应于红光、绿光或蓝光的波长范围。第一感光区域118和第二感光区域120可以是具有形成在衬底102中的n型和/或p型掺杂剂的掺杂区域。可以通过离子注入工艺、扩散工艺或其他可应用的工艺来形成第一感光区域118和第二感光区域120。

如图2D所示，根据一些实施例，在形成第一感光区域118和第二感光区域120之后，第一栅极结构122形成在衬底102的第一区域114上方，并且第二栅极结构124形成在衬底102的第二区域116上方。在一些实施例中，第一栅极结构122包括第一栅极介电层126和第一栅电极层128，并且第二栅极结构124包括第二栅极介电层130和第二栅电极层132。间隔件134形成在第一栅极结构122和第二栅极结构124的侧壁上。

在一些实施例中，第一栅极介电层126和第二栅极介电层130由氧化物制成。在一些实施例中，第一栅极介电层126和第二栅极介电层130由高k介电材料制成，诸如金属氧化物、金属氮化物、金属硅酸盐、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅酸盐或金属的氮氧化物。高k介电材料的实例包括但不限于氧化铪(HfO₂)、氧化硅铪(HfSiO)、氮氧化硅铪(HfSiON)、氧化钽铪(HfTaO)、氧化钛铪(HfTiO)、氧化锆铪(HfZrO)、氧化锆、氧化钛、氧化铝、二氧化铪-氧化铝(HfO₂-Al₂O₃)合金或其他可应用的介电材料。

在一些实施例中，第一栅电极层128和第二栅电极层132由多晶硅制成。在一些实施例中，第一栅电极层128和第二栅电极层132由导电材料制成，诸如铝、铜、钨、钛、钽或其他可应用的材料。可以通过在衬底102的前侧104上方形成栅极介电层和导电层并且图案化栅极介电层和导电层来形成第一栅极结构122和第二栅极结构124。

在一些实施例中，间隔件134由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅(SiOC)、碳氧氮化硅(SiOCN)、碳化硅或其他可应用的介电材料制成。可以通过在衬底102的前侧104上方形成介电层以覆盖第一栅极结构122和第二栅极结构124并且蚀刻介电层来形成间隔件134。

如图2E所示，根据一些实施例，在形成第一栅极结构122和第二栅极结构124之后，邻近第一栅极结构122形成第一源极/漏极结构136，并且邻近第二栅极结构124形成第二源极/漏极结构138。在一些实施例中，通过从衬底102的前侧104将掺杂剂注入衬底102中来形成第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138。在一些实施例中，掺杂剂还掺杂至隔离结构112的上部中。在一些实施例中，通过开槽衬底102的前侧104以形成凹槽并且在凹槽中外延生长应变材料来形成第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138。

如图2E所示，第一源极/漏极结构136形成在衬底102的第一区域114中并且邻近隔离结构112的一侧，第二源极/漏极结构138形成在衬底102的第二区域116中并且邻近隔离结构112的另一侧。在一些实施例中，第一源极/漏极结构136的顶面、隔离结构112的顶面和第二源极/漏极结构138的顶面彼此基本齐平。

在一些实施例中，由于稍后将形成较宽的接触件，所以第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138的尺寸相对较小。因此，可以存在更大的间隔以形成第一感光区域118和第二感光区域120，并且可以提高所得到的图像传感器100a的量子效率(之后将描述具体细节)。

如图2F所示，根据一些实施例，在形成第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138之后，层间介电层140形成在衬底102的前侧104上方，并且第一栅极结构122和第二栅极结构124被层间介电层140覆盖。层间介电层140可以包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和/或其他可应用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂或其他可应用的工艺形成层间介电层140。

接下来，如图2G所示，根据一些实施例，通过层间介电层140形成第一接触沟槽142、第二接触沟槽144和较宽的接触沟槽146。第一接触沟槽142形成在第一栅极结构122上方，第二接触沟槽144形成在第二栅极结构124上方，以及较宽的接触沟槽146形成在隔离结构112上方。另外，如图2G所示，较宽的接触沟槽146具有相对较大的宽度。在一些实施例中，较宽的接触沟槽146的宽度大于第一接触沟槽142的宽度和第二接触沟槽144的宽度。

此外，根据一些实施例，较宽的接触沟槽146的宽度大于隔离结构112的宽度。如图2G所示，根据一些实施例，由于较宽的接触沟槽146比隔离结构112宽，所以还通过较宽的接触沟槽146暴露邻近隔离结构112形成的第一源极/漏极结构136的一部分和第二源极/漏极结构138的一部分。

在一些实施例中，较宽的接触沟槽146的宽度在从约0.1μm至约0.5μm的范围内。较宽的接触沟槽146应该足够宽，否则之后在较宽的接触沟槽中形成的接触件将不足够宽以连接第一源极/漏结构136和第二源极/漏极结构138两者(之后将描述具体细节)。

如图2H所示，根据一些实施例，在形成第一接触沟槽142、第二接触沟槽144和较宽的接触沟槽146之后，形成第一接触件148、第二接触件150和较宽的接触件152。第一接触件148形成在第一接触沟槽142中并且与第一栅极结构122电接触。第二接触件150形成在第一接触沟槽144中并且与第二栅极结构124电接触。较宽的接触件152形成在较宽的接触沟槽146中并且与第一源极/漏结构136和第二源极/漏极结构138电接触。

根据一些实施例，由于较宽的接触件152形成在较宽的结构沟槽146中，所以较宽的接触件152具有与第三接触沟槽的宽度基本相等的宽度，该宽度大于隔离结构112的宽度。因此，根据一些实施例，较宽的接触件152形成在第一源极/漏极结构136的一部分、隔离结构112以及第二源极/漏极结构138的一部分上。

如图2H所示，较宽的接触件152与隔离结构112、第一源极/漏结构136的一部分以及第二源极/漏极结构138的一部分重叠。在一些实施例中，较宽的接触件152与第一源极/漏结构136的顶面的一部分、隔离结构112的顶面以及第二源极/漏极结构138的顶面的一部分直接接触。通过形成具有相对较大的宽度的较宽的接触件152，可以在不需要附加的导电部件的情况下电连接第一源极/漏结构136和第二源极/漏极结构138。在一些实施例中，第一源极/漏结构136和第二源极/漏极结构138与较宽的接触件152电连接并且可以视为浮置扩散节点。

可以通过以导电材料填充第一接触沟槽142、第二接触沟槽144和较宽的接触沟槽146来形成第一接触件148、第二接触件150和较宽的接触件152。在一些实施例中，用导电材料包括铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、硅化镍(NiSi)、硅化钴(CoSi)、碳化钽(TaC)、氮硅化钽(TaSiN)、碳氮化钽(TaCN)、铝化钛(TiAl)、氮铝化钛(TiAlN)、其他可应用的导电材料或它们的组合。

另外，第一接触件148、第二接触件150和较宽的接触件152还可以包括衬里和/或阻挡层。例如，可以在接触沟槽的侧壁和底部上形成衬里(未示出)。衬里可以是氮化硅，但是可以可选地使用任何其他适用的电介质。可以使用等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)工艺形成衬里，但是可以可选地使用诸如物理汽相沉积或热工艺的其他适用的工艺。阻挡层(未示出)可以形成在衬里(如果存在)上方并且可以覆盖开口的侧壁和底部。可以使用诸如化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、等离子体增强的CVD(PECVD)、等离子体增强的物理汽相沉积(PEPVD)、原子层沉积(ALD)或任何其他适用的沉积工艺的工艺形成阻挡层。阻挡层可以由氮化钽制成，但是也可以使用诸如钽、钛、氮化钛等的其他材料。

如图2I所示，根据一些实施例，在形成第一接触件148、第二接触件150和较宽的接触件152之后，在层间介电层140上方形成互连结构154。即，在衬底102的前侧104上方形成互连结构154。在一些实施例中，互连结构154包括介电层156和形成在介电层156中的导电部件158。

在一些实施例中，介电层156是金属间介电(IMD)层。在一些实施例中，介电层156包括由多种介电材料制成的多层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或其他适用的低k介电材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂或其他可应用的工艺来形成介电层156。

导电部件158可以配置为连接图像传感器结构100a的各个部件或结构。例如，导电部件158用于互连形成在衬底102上方的第一接触件148、第二接触件150和较宽的接触件152。导电部件158可以是垂直互连件，诸如通孔或接触件；和/或水平互连件，诸如导电线。在一些实施例中，导电部件158由导电材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅或金属硅化物。

应该注意，图2I中示出的导电部件158仅是实例，以用于更好地理解本发明的思想，并且不意欲限制本发明的范围。即，在各个实施例中，导电部件158可以以各种方式布置。

如图2J所示，根据一些实施例，在形成互连结构154之后，缓冲层160形成在互连结构154上方。在一些实施例中，缓冲层160由氧化硅、氮化硅或其他可应用的介电材料制成。可以通过CVD、PVD或其他可应用的技术来形成缓冲层160。在一些实施例中，通过化学机械抛光(CMP)工艺平坦化缓冲层160以形成光滑表面。

接下来，如图2J所示，根据一些实施例，将载体衬底162与缓冲层160接合。载体衬底162配置为提供机械强度和支撑以用于在随后的工艺中处理衬底102的背侧106。载体衬底162可以与衬底102类似或可以是玻璃衬底。

之后，如图2K所示，根据一些实施例，抛光衬底102的背侧106以暴露第一感光区域118和第二感光区域120。因此，形成具有背侧106'的减薄的衬底102'。如图2K所示，从衬底102'的背侧106'暴露第一感光区域118和第二感光区域120。在一些实施例中，通过化学机械抛光(CMP)工艺来抛光衬底102。在一些实施例中，在抛光工艺期间去除隔离结构120的一部分。因此，如图2K所示，隔离结构112从减薄的衬底102'的前侧104延伸至减薄的衬底102'的减薄的背侧106'。

接下来，如图2L所示，根据一些实施例，抗反射层164形成在减薄的衬底102'的背侧106'上方，从而使得暴露的第一感光区域118和第二感光区域120被抗反射层164覆盖。在一些实施例中，抗反射层164由碳氮化硅、氧化硅等制成。如图2L所示，根据一些实施例，在形成抗反射层164之后，钝化层166形成在抗反射层164上方。在一些实施例中，钝化层166由氮化硅或氮氧化硅制成。

如图2L所示，根据一些实施例，在形成钝化层166后，滤色器层168形成在钝化层166上方，并且微透镜层170设置在滤色器层168上方。滤色器层168可以包括一个以上滤色器。在一些实施例中，滤色器层168包括第一滤色器172和第二滤色器174。在一些实施例中，第一滤色器172和第二滤色器174分别与第一感光区域118和第二感光区域120对准。在一些实施例中，第一滤色器172和第二滤色器174由染料型(或颜料型)聚合物制成以用于滤除特定频率带的辐射。在一些实施例中，第一滤色器172和第二滤色器174由具有彩色颜料的树脂或其他基于有机物的材料制成。

在一些实施例中，设置在滤色器层168上的微透镜层170包括第一微透镜176和第二微透镜178。如图2L所示，第一微透镜176和第二微透镜178分别与第一滤色器172和第二滤色器174对准，并且因此，分别与第一感光区域118和第二感光区域120对准。然而，应该注意，在各个应用中，微透镜层170可以布置在各个位置中。

再次参考图1，根据一些实施例，图像传感器结构100a包括通过隔离结构112分离的第一区域114和第二区域116。第一感光区域118形成于第一区114中，并且第二感光区域120形成在第二区116中。另外，第一栅极结构122形成在第一区域114上方，并且邻近第一栅极结构122形成第一源极/漏极结构136。第二栅极结构124形成在第二区域116上方，并且邻近第二栅极结构124形成第二源极/漏极结构138。第一接触件148形成在第一栅极结构122上方，并且第二接触件150形成在第二栅极结构124上方。

如先前所述，相对较宽的接触件152形成在隔离结构112上方并且还延伸至第一源极/漏结构136的一部分和第二源极/漏极结构138的一部分上方。因此，可以通过较宽的接触件152直接连接第一源极/漏极结构136与第二源极/漏极结构138。不需要附加的导电部件以及复杂的制造和对准工艺。

另外，较宽的接触件152的形成能够节省用于形成附加的导电部件的空间。因此，第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138的尺寸可以相对较小。在一些实施例中，第一栅极结构122的侧壁与隔离结构112的侧壁之间的最小距离D₁小于150nm。在一些实施例中，第一栅极结构122的侧壁与隔离结构112的侧壁之间的最小距离D₁在从约100nm至约150nm的范围内。当减小第一栅极结构122(或第二栅极结构124)与隔离结构112之间的距离时，可以增加用于形成第一感光区域118(或第二感光区域120)的空间。因此，可以提高图像传感器结构100a的性能。在一些实施例中，第一感光区域118(或第二感光区域120)的宽度在从约0.6μm至约0.95μm的范围内。

类似地，根据一些实施例，还通过隔离结构112分离第三区域113与第四区域115，并且第三感光区域117形成在第三区域113中，第四感光区域119形成在第四区域115中。另外，第三栅极结构121形成在第三区域113上方，并且邻近第三栅极结构121形成第三源极/漏极结构135。第四栅极结构123形成在第四区域115上方，并且邻近第四栅极结构123形成第四源极/漏极结构137。另外，第三接触件147形成在第三栅极结构121上方，并且第四接触件149形成在第四栅极结构123上方。与先前所述类似，较宽的接触件152形成在隔离结构112上方并且还延伸至第三源极/漏结构135的一部分和第四源极/漏极结构137的一部分上方。因此，根据一些实施例，通过较宽的接触件152直接连接全部第一源极/漏极结构136、第二源极/漏极结构138、第三源极/漏极结构135和第四源极/漏极结构137。

图3是根据一些实施例的沿着图1中示出的线B-B’所示出的图像传感器结构100a的截面示图。如图3所示，第三感光区域117和第二感光区域120形成在减薄的衬底102'中并且通过隔离结构112进行分离。另外，包括栅极介电层130和栅电极层132的第二栅极结构124以及包括栅极介电层129和栅电极层131的第三栅极结构121形成在减薄的衬底102'的前侧104上。

如先前所述，如图3所示，根据一些实施例，抗反射层164形成在减薄的衬底102'的背侧106'上方以覆盖暴露的第三感光区域117和第二感光区域120，并且钝化层166、滤色器层168和微透镜层170形成在抗反射层164上方。另外，滤色器层168还包括第三滤色器173，并且微透镜层还包括第三微透镜177。

如图3所示，尽管形成在隔离结构112上方的较宽的接触件152具有相对较大的宽度，但是图像传感器结构100a的其他部分处形成的接触件仍保持其原始的宽度。因此，在不使用复杂的附加工艺或不太多的改变原始工艺的情况下，以上所描述的工艺可以应用于目前的制造工艺。

图4A是根据一些实施例的图像传感器结构100b的像素布局。图4B是根据一些实施例的沿着图4A中示出的线C-C’所示出的图像传感器结构100b的截面示图。图像传感器100b与先前所描述的图像传感器100a类似，但是硬掩模结构形成在栅极结构上方，从而使得较宽的接触件可以自对准至源极/漏极结构。用于形成图像传感器结构100b的一些工艺和材料与先前所述的用于形成图像传感器结构100a的一些工艺和材料类似或相同，并且本文不再重复。

与图像传感器100a类似，通过隔离结构112b将减薄的衬底102b'分离为第一区域114b、第二区域116b、第三区域113b和第四区域115b。第一感光区域118b、第二感光区域120b、第三感光区域117b和第四感光区域119b分别形成在第一区域114b、第二区域116b、第三区域113b和第四区域115b中。在一些实施例中，隔离结构112b包括衬里110b和形成在衬里110b之间的隔离材料111b。

另外，第一栅极结构122b、第二栅极结构124b、第三栅极结构(未示出)和第四栅极结构(未示出)分别形成在第一区域114b、第二区域116b、第三区域113b和第四区域115b上方。如图4B所示，根据一些实施例，第一栅极结构122b包括第一栅极介电层126b和形成在第一栅极介电层126b上方的第一栅电极层128b。另外，第一硬掩模结构222形成在第一栅极结构122b上方以保护第一栅极结构122b。类似地，根据一些实施例，第二栅极结构124b包括第二栅极介电层130b和形成在第二栅极介电层130b上方的第二栅电极层132b。另外，第二硬掩模结构224形成在第二栅极结构124b上方以保护第二栅极结构124b。间隔件134b形成在第一栅极结构122b和第二栅极结构124b的侧壁上。

应该注意，尽管图中未示出，但是第三栅极结构和第四栅极结构也可以包括与第一栅极结构122b和第二栅极结构124b类似的结构。即，如图4A所示，根据一些实施例，第三硬掩模结构221和第四硬掩模结构223分别形成在第三栅极结构和第四栅极结构上方。

接下来，邻近第一栅极结构122b、第二栅极结构124b、第三栅极结构和第四栅极结构分别形成第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b。之后，根据一些实施例，层间介电层140b形成在减薄的衬底102b'的前侧104b上方。

第一接触沟槽形成在第一栅极结构122b上方以暴露第一栅极结构122b的顶面(如，第一栅电极层128b的顶面)。即，穿过第一硬掩模结构222形成第一接触沟槽。另外，第二接触沟槽形成在第二栅极结构124b上方以暴露第二栅极结构124b的顶面(如，第二栅电极层132b的顶面)。即，穿过第二硬掩模结构224形成第二接触沟槽。第三接触沟槽和第四接触沟槽也可以形成在第三栅极结构和第四栅极结构上方。

此外，形成较宽的接触沟槽以暴露隔离结构112以及暴露第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b的一部分。另外，较宽的接触沟槽还可以形成在第一栅极结构122b、第二栅极结构124b、第三栅极结构和第四栅极结构的一部分上方。然而，如以上所述，形成第一硬掩模结构222、第二硬掩模结构224、第三硬掩模结构221和第四硬掩模结构223，从而使得不会通过较宽的接触沟槽暴露第一栅极结构122b、第二栅极结构124b、第三栅极结构和第四栅极结构。因此，较宽的接触沟槽可以自对准至第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b，并且不需要复杂的对准工艺。

接下来，如图4A所示，根据一些实施例，形成第一接触件148b、第二接触件150b、第三接触件147b、第四接触件149b以及较宽的接触件152b。如图4A所示，较宽的接触件152b形成在第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b上方，从而使得可以通过较宽的接触件152b电连接第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b。即，不需要附加的导电部件来连接这些源极/漏极结构。

另外，由于形成了第一硬掩模结构222、第二硬掩模结构224、第三硬掩模结构221和第四硬掩模结构223，所以可以在自对准蚀刻工艺中形成较宽的接触件152b。因此，可以防止未对准的风险。在一些实施例中，较宽的接触件152b与隔离结构112b重叠并且与第一源极/漏极结构136b的一部分和第二源极/漏极结构138b的一部分重叠，以及形成在第一硬掩模结构222的一部分上。

另外，由于较宽的接触件152b可以自对准至第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b，所以可以减小第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b的尺寸。在一些实施例中，第一栅极结构122b的侧壁与隔离结构112b的侧壁之间的最小距离D₂小于100nm。在一些实施例中，第一栅极结构122b的侧壁与隔离结构112b的侧壁之间的最小距离D₂在从约50nm至约100nm的范围内。当减小第一栅极结构122b与隔离结构112b之间的距离时，可以增加用于形成第一感光区域118b的空间。因此，可以提高图像传感器结构100b的性能。

此外，如图4A所示，由于较宽的接触件152b是自对准接触件，所以可以减小第一源极/漏极结构136b、第二源极/漏极结构138b、第三源极/漏极结构135b和第四源极/漏极结构137b的尺寸。因此，可以增加用于形成第一感光区域118b、第二感光区域120b、第三感光区域117b和第四感光区域119b的面积。

与图像传感器结构100a类似，根据一些实施例，图像传感器结构100b还包括形成在层间介电层140b上方的互连结构154b、缓冲层160b和载体衬底162b。互连结构154b包括形成在介电层156b中的导电部件158b。另外，根据一些实施例，抗反射层164b、钝化层166b、滤色器层168b和微透镜层170b形成在减薄的衬底102b'的减薄的背侧106b'上方。在一些实施例中，滤色器层168b包括第一滤色器172b和第二滤色器174b，并且微透镜层170b包括第一微透镜176b和第二微透镜178b。

图5是根据一些实施例的图像传感器结构100c的截面图。图像传感器结构100c与先前所述的图像传感器结构100a类似，但是感光区域延伸至源极/漏极结构下面。用于形成图像传感器结构100c的一些工艺和材料与先前所述的用于形成图像传感器结构100a的一些工艺和材料类似或相同，并且本文不再重复。

与图像传感器结构100a类似，将减薄的衬底102c'分离为第一区域114c和第二区域116c，并且第一感光区域118c和第二感光区域120c分别形成在第一区域114c和第二区域116c中。在一些实施例中，隔离结构112c包括衬里110c和形成在衬里110c之间的隔离材料111c。

另外，第一栅极结构122c和第二栅极结构124c分别形成在第一区域114c和第二区域116c上方。如图5所示，根据一些实施例，第一栅极结构122c包括第一栅极介电层126c和形成在第一栅极介电层126c上方的第一栅电极层128c。类似地，根据一些实施例，第二栅极结构124c包括第二栅极介电层130c和形成在第二栅极介电层130c上方的第二栅电极层132c。间隔件134c形成在第一栅极结构122c和第二栅极结构124c的侧壁上。

根据一些实施例，邻近第一栅极结构122c和第二栅极结构124c分别形成第一源极/漏极结构136c和第二源极/漏极结构138c，并且层间介电层140c形成在减薄的衬底102c'的前侧104c上方。此外，如图5所示，根据一些实施例，形成第一接触件148c、第二接触件150c和较宽的接触件152c。

与图像传感器结构100a类似，根据一些实施例，图像传感器结构100c还包括形成在层间介电层140c上方的互连结构154c、缓冲层160c和载体衬底162c。互连结构154c包括形成在介电层156c中的导电部件158c。另外，根据一些实施例，抗反射层164c、钝化层166c、滤色器层168c和微透镜层170c形成在减薄的衬底102c'的减薄的背侧106c'上方。在一些实施例中，滤色器层168c包括第一滤色器172c和第二滤色器174c，并且微透镜层170c包括第一微透镜176c和第二微透镜178c。

如图5所示，第一感光区域118c包括延伸部分218，并且延伸部分218与第一源极/漏极结构136c的一部分重叠。然而，第一感光区域118c的延伸部分218具有比第一感光区域118c的其他部分小的厚度，从而使得延伸部分218不会与第一源极/漏极结构136c接触。

类似地，第二感光区域120c包括延伸部分220，并且延伸部分220与第二源极/漏极结构138c的一部分重叠。然而，第二感光区域120c的延伸部分220具有比第二感光区域120c的其他部分小的厚度，从而使得延伸部分220不会与第二源极/漏极结构138c接触。延伸部分218和220的形成能够增加感光区域的尺寸，并且因此，可以提高图像传感器结构100c的量子效率。

应该注意，图1至图5所示的感光区域、滤色器和微透镜的数量仅是实例，并不意欲限制本发明的范围。另外，为了更好地理解本发明的思想，可以不改变或简化图中的每一个部件的相对尺寸，但是不意欲限制本发明的范围。

通常，隔离结构用于分离图像传感器中的相邻的感光区域。然而，随着图像传感器结构的尺寸的缩小，通过注入形成的隔离结构不能够防止串扰和/或图像模糊。因此，根据一些实施例，形成隔离结构112(或隔离结构112b和112c)，其中通过形成隔离沟槽108并且在隔离沟槽108中沉积诸如氧化物的隔离材料来形成该隔离结构。隔离结构112可以被视为深沟槽隔离结构，并且可以减少串扰和/或图像模糊的风险。

然而，当形成隔离结构112(由隔离材料形成)以分离第一感光区域118与第二感光区域120时，共用像素(如，源极/漏极结构)也变得困难。例如，会需要复杂的、附加的导电部件。然而，用于形成这些导电部件的空间可以导致更小的感测面积和更大的电容。因此，在一些实施例中，形成较宽的接触件152(或较宽的接触件152b和152c)以接触形成在隔离结构112的相对侧处的第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138。即，不需要附加的、复杂的导电部件，并且可以减小第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138的尺寸。因此，可以减小浮置扩散节点的电容。

此外，由于可以减小第一源极/漏极结构136和第二源极/漏极结构138的尺寸，所以可以增大第一感光区域118和第二感光区域120的尺寸。因此，可以增大量子效率，并且可以提高图像传感器结构100a(或图像传感器结构100b和100c)的性能。

另外，如图4B所示，根据一些实施例，第一硬掩模层222形成在第一栅极结构122b上方。因此，较宽的接触件152b可以自对准至第一源极/漏极结构136b和第二源极/漏极结构138b。因此，还可以减小第一源极/漏极结构136b和第二源极/漏极结构138b的尺寸，并且还可以增大第一感光区域118b和第二感光区域120b的尺寸。

提供了图像传感器结构及其制造方法的实施例。图像传感器结构包括形成在衬底中的隔离结构。第一感光区域形成在衬底的第一区域中，并且第二感光区域形成在衬底的第二区域中。在第一区域中，邻近隔离结构的一侧形成第一源极/漏极结构，并且在第二区域中，邻近隔离结构的另一侧形成第二源极/漏极结构。接触件形成在第一源极/漏极结构的一部分上方、隔离结构上方以及形成在第二源极/漏极结构的一部分上方，从而使得可以通过接触件电连接第一源极/漏极结构与第二源极/漏极结构。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括衬底，该衬底包括第一感光区域和第二感光区域。图像传感器结构还包括：隔离结构，穿过衬底形成以使第一感光区域与第二感光区域分离；以及第一源极/漏极结构和第二源极/漏极结构，形成在衬底的前侧处。另外，第一源极/漏极结构和第二源极/漏极结构位于隔离结构的相对侧处。图像传感器结构还包括：接触件，形成在隔离结构上方并且形成在第一源极/漏极结构的一部分和第二源极/漏极结构的一部分上方。

在一些实施例中，提供了一种图像传感器结构。图像传感器结构包括：衬底；和隔离结构，穿过衬底形成以将衬底划分为第一区域和第二区域。图像传感器结构还包括：第一感光区域，形成在衬底的第一区域中；和第二感光区域，形成在衬底的第二区域中。图像传感器结构还包括：第一栅极结构，形成在衬底的第一区域上方；和第二栅极结构，形成在衬底的第二区域上方。图像传感器结构还包括：第一源极/漏极结构，邻近第一栅极结构形成；和第二源极/漏极结构，邻近第二栅极结构形成。图像传感器结构还包括：接触件，与隔离结构重叠并且与第一源极/漏极结构的一部分和第二源极/漏极结构的一部分重叠。

在一些实施例中，提供了一种用于制造图像传感器结构的方法。用于制造图像传感器结构的方法包括：在衬底中形成隔离结构以将衬底划分为第一区域和第二区域，并且在第一区域中形成第一感光区域，在第二区域中形成第二感光区域。用于形成图像传感器结构的方法还包括：在第一区域上方形成第一栅极结构，并且在第二区域上方形成第二栅极结构。另外，第一栅极结构和第二栅极结构位于衬底的前侧处。用于制造图像传感器结构的方法还包括：邻近第一栅极结构形成第一源极/漏极结构，并且邻近第二栅极结构形成第二源极/漏极结构，以及在衬底的前侧上方形成层间介电层以覆盖第一栅极结构和第二栅极结构。用于制造图像传感器结构的方法还包括：穿过层间介电层形成接触沟槽，从而使得通过接触沟槽暴露第一源极/漏极结构的一部分、第二源极/漏极结构的一部分和隔离结构，并且在接触沟槽中形成接触件。

本发明的实施例提供了一种图像传感器结构，包括：衬底，包括第一感光区域和第二感光区域；隔离结构，穿过所述衬底形成以分离所述第一感光区域与所述第二感光区域；第一源极/漏极结构和第二源极/漏极结构，形成在所述衬底的前侧处，其中，所述第一源极/漏极结构和所述第二源极/漏极结构位于所述隔离结构的相对侧处；接触件，形成在所述隔离结构上方并且形成在所述第一源极/漏极结构的一部分和所述第二源极/漏极结构的一部分上方。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离结构由氮化硅、氧化硅或多晶硅制成。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离结构从所述衬底的前侧延伸至所述衬底的背侧。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离结构的宽度小于所述接触件的宽度。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：互连结构，形成在所述衬底的前侧上方；以及滤色器层，形成在所述衬底的背侧上方。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：第一栅极结构，邻近所述第一源极/漏极结构形成；以及第二栅极结构，邻近所述第二源极/漏极结构形成。

根据本发明的一个实施例，其中，所述第一栅极结构的侧壁与所述隔离结构的侧壁之间的最短距离小于150nm。

本发明的实施例还提供了一种图像传感器结构，包括：衬底；隔离结构，穿过所述衬底形成以将所述衬底划分为第一区域和第二区域；第一感光区域，形成在所述衬底的第一区域中；第二感光区域，形成在所述衬底的第二区域中；第一栅极结构，形成在所述衬底的第一区域上方；第二栅极结构，形成在所述衬底的第二区域上方；第一源极/漏极结构，邻近所述第一栅极结构形成；第二源极/漏极结构，邻近所述第二栅极结构形成；以及接触件，与所述隔离结构重叠并且与所述第一源极/漏极结构的一部分和所述第二源极/漏极结构的一部分重叠。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：第一硬掩模结构，形成在所述第一栅极结构上方，其中，所述接触件的一部分形成在所述第一硬掩模结构的一部分上。

根据本发明的一个实施例，图像传感器结构还包括：互连结构，形成在所述衬底的前侧上方；滤色器层，形成在所述衬底的背侧上方；以及微透镜层，形成在所述滤色器层上方。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离结构的宽度小于所述接触件的宽度。

根据本发明的一个实施例，其中，所述接触件与所述隔离结构的顶面、所述第一源极/漏极结构的顶面的一部分以及所述第二源极/漏极结构的顶面的一部分直接接触。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离结构从所述衬底的前侧延伸至所述衬底的背侧。

本发明的实施例还提供了一种用于制造图像传感器结构的方法，包括：在衬底中形成隔离结构以将所述衬底划分为第一区域和第二区域；在所述第一区域中形成第一感光区域，并且在所述第二区域中形成第二感光区域；在所述第一区域上方形成第一栅极结构，并且在所述第二区域上方形成第二栅极结构，其中，所述第一栅极结构和所述第二栅极结构位于所述衬底的前侧处；邻近所述第一栅极结构形成第一源极/漏极结构，并且邻近所述第二栅极结构形成第二源极/漏极结构；在所述衬底的前侧上方形成层间介电层以覆盖所述第一栅极结构和所述第二栅极结构；穿过所述层间介电层形成接触沟槽，从而使得通过所述接触沟槽暴露所述第一源极/漏极结构的一部分、所述第二源极/漏极结构的一部分和所述隔离结构；以及在所述接触沟槽中形成接触件。

根据本发明的一个实施例，其中，形成所述隔离结构包括：在所述衬底中形成隔离沟槽；以及在所述隔离沟槽中沉积隔离材料。

根据本发明的一个实施例，其中，所述隔离材料包括氮化硅、氧化硅或多晶硅。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：在所述第一栅极结构上方形成第一硬掩模结构，其中，通过所述接触沟槽暴露所述第一硬掩模结构的一部分。

根据本发明的一个实施例，其中，所述接触件的一部分与所述第一栅极结构的一部分重叠并且通过所述第一硬掩模结构与所述第一栅极结构的所述一部分分离。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：在所述层间介电层上方形成互连结构；以及在所述衬底的背侧上方形成滤色器层。

根据本发明的一个实施例，方法还包括：从所述衬底的背侧抛光所述衬底直到暴露所述第一感光区域和所述第二感光区域。

上面论述了若干实施例的部件，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更改其他用于达到与这里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也应该意识到，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，可以进行多种变化、替换以及改变。