CMOS图像传感器结构及其形成方法与流程

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术：

半导体图像传感器用于感测光。通常，半导体图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器，它们广泛用于各种应用中，诸如数字静态相加(DSC)、手机摄像头、数字视频(DV)和数字视频录像机(DVR)应用。这些半导体图像传感器利用图像传感器元件的阵列以吸收光并且将感测的光转换成数字数据或电信号，其中，每个图像传感器元件均包括光电二极管和其他元件。

前照式(FSI)CMOS图像传感器和背照式(BSI)CMOS图像传感器是两种类型的CMOS图像传感器。FSI CMOS图像传感器可用于检测从其前侧投射的光，而BSI CMOS图像传感器可用于检测从其背侧投射的光。BSI图像传感器可以缩短光学路径并且增大填充因子(fill factor)以提高每单位面积的光强度以及量子效率，并且可以降低串扰和光响应不均匀性。因此，可以显著提高CMOS图像传感器的图像质量。此外，BSI图像传感器具有较高的主射线角度，这允许实施更短的透镜高度，从而实现更薄的相机模块。因此，BSI CMOS图像传感器技术正在变成主流技术。

然而，传统的BSI CMOS图像传感器和制造BSI CMOS图像传感器的方法不能在每一方面都完全满足要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述边界区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述交叉区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。

根据本发明的另一方面，提供了一种CMOS图像传感器结构，包括：衬底；以及多个像素部分，设置为在所述衬底上彼此邻近，其中，每一个像素部分都包括多个交叉区域、多个边界区域和中心区域，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且所述中心区域被所述交叉区域和所述边界区域围绕，其中，所述每一个像素部分都包括：器件层，在所述衬底上设置在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中，其中，多个沟槽形成在所述器件层和所述衬底中以分别对应于所述交叉区域；抗反射涂层，共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽；多个分立的反射结构，分别设置在所述沟槽中的抗反射涂层上；多个分立的金属阻挡结构，在所述边界区域中分别位于所述抗反射涂层上面；钝化层，共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；和滤色器，在所述交叉区域、所述边界区域和所述中心区域中设置在所述钝化层上。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造CMOS图像传感器结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成器件层；形成从所述器件层延伸至所述衬底的多个沟槽；形成共形地覆盖所述器件层、所述衬底和所述沟槽的抗反射涂层；在所述沟槽中的抗反射涂层上分别形成多个分立的反射结构；在所述抗反射涂层上方形成金属栅格结构，其中，所述金属栅格结构形成为包括多个分立的金属阻挡结构，并且所述金属阻挡结构和所述反射结构交错并且限定所述衬底上方的多个像素部分；形成钝化层以共形地覆盖所述金属阻挡结构、所述抗反射涂层和所述反射结构；以及在所述像素部分中，多个滤色器分别形成在所述钝化层上。

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最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，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1A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图。

图1B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。

图1C是沿着图1A和图1B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图1D是沿着图1A和图1B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图1E是沿着图1A和图1B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图2A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图。

图2B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。

图2C是沿着图2A和图2B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图2D是沿着图2A和图2B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图2E是沿着图2A和图2B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。

图3A至图3I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。

图4是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。

图5A至图5I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。

图6是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。

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，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本发明。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形成为直接接触的实施例，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。

本文中使用的术语仅用于描述具体实施例，其不用于限制附加的权利要求。例如，除非另有限制，否则单数形式的术语“一”或“这”也可以表示复数形式。虽然“第一”和“第二”之类的术语只用于区分一个器件、一个区域和一个层与另一个器件、另一个区域和另一个层，但是这些术语用于描述不同的器件、区域和层等。因此，在不背离要求保护的主题的精神的情况下，第一区域也可以称为第二区域，并且其余由此类推。而且，本发明可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任一组合以及所有的组合。

通常在CMOS图像传感器中，形成在器件层和器件层下面的衬底中的沟槽隔离层以及形成在沟槽隔离层上的金属栅格层用于形成光导结构以限制入射光，从而防止串扰。然而，金属栅格层不可避免地阻挡入射光，从而降低了CMOS图像传感器的量子效率(QE)。另外，形成沟槽隔离层的操作包括使用干蚀刻工艺以在器件层和衬底中形成沟槽，并且沉积反射材料以填充沟槽。然而，干蚀刻工艺会损坏沟槽的底面和侧面，因此降低了CMOS图像传感器的成像性能。

本发明的实施例涉及提供CMOS图像传感器结构和用于制造CMOS图像传感器结构的方法，其中，器件层上面的金属栅格结构的布局与反射结构的布局是互补的，从而保持金属栅格结构和反射结构的光导机制以用于串扰改善，同时金属栅格结构和反射结构释放了一些区域以用于提高光学性能。此外，减小了金属栅格结构所占的面积，因此增加了CMOS图像传感器结构的量子效率。此外，减小了反射结构所占的面积，从而减少了形成反射结构期间导致的对器件层和衬底的损害，从而增强了CMOS图像传感器的成像性能并且扩大了工艺窗口。

参考图1A和图1B，图1A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图，图1B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。CMOS图像传感器结构120(参考图1C)中的金属栅格结构102的布局100和反射结构106的布局104是网状布局，其中，通过从网式布局中去除一些部分来更改布局100和104中的每一个。金属栅格结构102包括各个金属阻挡结构116。如图1A和图1B所示，金属栅格结构102和反射结构106一起限定各个像素部分108。多个像素部分108布置为阵列，并且彼此邻近。金属栅格结构102和反射结构106配置为防止光扩散(diffuse，又称散射，或者漫反射)至邻近的像素部分108。

在一些实例中，每一个像素部分108都包括各个交叉区域110、各个边界区域112和中心区域114。如图1A和图1B所示，交叉区域110分别位于像素部分108的角部处。边界区域112分别位于像素部分108的边界处，并且每一个边界区域112都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域110之间。中心区域114位于像素部分108的中心处，并且被交叉区域110和边界区域112围绕。金属栅格结构102的金属阻挡结构116与反射结构106以互补方式进行布置。在一些实施例中，金属阻挡结构116分别设置在交叉区域110中，并且反射结构106分别设置在边界区域112中。在一些实施例中，彼此邻近的交叉区域110内的金属阻挡结构116中的邻近的阻挡结构被组合为形成十字形状。

参考图1C、图1D和图1E，图1C是沿着图1A和图1B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图，图1D是沿着图1A和图1B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图，以及图1E是沿着图1A和图1B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。CMOS图像传感器结构120可以操作地用于感测入射光122。CMOS图像传感器结构120具有前侧124和背侧126。在一些实例中，CMOS图像传感器结构120是BSI CMOS图像传感器器件，其用于感测从其背侧126投射的入射光122。

如图1C、图1D和图1E所示，CMOS图像传感器结构120包括衬底128和像素部分108。衬底128是半导体衬底并且可以包括单晶半导体材料或化合物半导体材料。例如，硅、锗或玻璃可以用作衬底128的材料。

像素部分108在衬底128上布置为阵列，并且彼此邻近。在一些实例中，如图1C、图1D和图1E所示，每一个像素部分108都包括器件层130、抗反射涂层132、各个分立的反射结构106、各个分立的金属阻挡结构116、钝化层134和滤色器136。

在每一个像素部分108中，器件层130在衬底128上设置在交叉区域110、边界区域112和中心区域114中。在一些实例中，器件层130的材料包括硅。例如，器件层130的材料可以包括外延硅。再次参考图1C和图1E，各个沟槽138形成在器件层130和衬底128中以分别对应于边界区域112。每一个沟槽138都从器件层130的顶部延伸至衬底128。在一些实例中，每一个沟槽138都是深沟槽。

如图1C、图1D和图1E所示，抗反射涂层132共形地覆盖器件层130、衬底128和沟槽138。抗反射涂层132配置为防止光扩散至邻近的像素部分108。例如，抗反射涂层132可以由氧化硅形成。

反射结构106设置在抗反射涂层132上并且分别填充沟槽138。反射结构106可以由金属或介电材料形成。在一些示例性实例中，反射结构106由介电材料形成，并且每一个反射结构106都是深沟槽隔离(DTI)结构。例如，每一个反射结构106的高度都可以在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内。沟槽138形成在边界区域112中，从而使得填充沟槽138的反射结构106位于边界区域112中。

在一些实例中，如图1E所示，CMOS图像传感器结构120可以可选地包括缓冲层140。缓冲层140设置在抗反射涂层132和反射结构106上，并且位于抗反射涂层132与金属栅格结构102之间以及抗反射涂层132与钝化层134之间。缓冲层140可适用于增强金属栅格结构102与抗反射涂层132之间的粘合性。例如，缓冲层140可以由诸如二氧化硅的介电层形成。

金属栅格结构102设置在缓冲层140上，并且位于抗反射涂层132上方。金属栅格结构102的金属阻挡结构116分别设置在交叉区域110中。在实施例中，如图1E所示，金属阻挡结构116设置在交叉区域110中，同时反射结构106设置在边界区域112中，从而使得金属阻挡结构116与反射结构106在每一个像素部分108中交错并且以互补方式进行布置。在一些实例中，金属阻挡结构116由金属或金属合金形成，诸如钨或铝铜合金。金属阻挡结构116和反射结构106可以由相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。

再次参考图1E，钝化层134共形地覆盖金属阻挡结构116和缓冲层140，该缓冲层位于抗反射涂层132和反射结构106上方。钝化层134可适用于保护金属阻挡结构116以免被滤色器136侵蚀。在一些实例中，钝化层134由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如图1C、图1D和图1E所示，在交叉区域110、边界区域112和中心区域114中，滤色器136设置在钝化层134上。在一些示例性实例中，滤色器136是红色滤色器、绿色滤色器或蓝色滤色器。在一些实例中，滤色器136的顶面142高于钝化层134的顶面144。在一些实例中，每一个像素部分108都可以选择性地包括微透镜146。微透镜146覆盖滤色器136的顶面142。

在每一个像素部分108中，金属栅格结构102的布局100和反射结构106的布局106是互补的，从而金属栅格结构和反射结构的光导机制保持用于串扰改善，同时金属栅格结构102和反射结构106可以释放一些区域以用于提高光学性能。此外，减小了金属栅格结构102所占的面积，从而增加了CMOS图像传感器结构120的量子效率。此外，减小了反射结构106所占的面积，从而减少了沟槽138的干蚀刻工艺期间导致的对器件层130和衬底128的损害，从而增强了CMOS图像传感器120的成像性能并且扩大了工艺窗口。

参考图2A和图2B，图2A是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的金属栅格结构的布局的示意图，图2B是根据各个实施例的CMOS图像传感器结构的反射结构的布局的示意图。CMOS图像传感器结构220(参考图2C)中的金属栅格结构202的布局200和反射结构206的布局204是网状布局，其中，通过从网式布局中去除一些部分来更改布局200和204中的每一个。金属栅格结构202包括各个金属阻挡结构216。如图2A和图2B所示，金属栅格结构202和反射结构206一起限定各个像素部分208。像素部分208布置为阵列，并且彼此邻近。金属栅格结构202和反射结构206配置为防止光扩散至邻近的像素部分208。

在一些实例中，每一个像素部分208都包括各个交叉区域210、各个边界区域212和中心区域214。如图2A和图2B所示，交叉区域210分别位于像素部分208的角部处。边界区域212分别位于像素部分208的边界处，并且每一个边界区域212都位于多个交叉区域210中的任两个相邻的交叉区域之间。中心区域214位于像素部分208的中心处，并且被交叉区域210和边界区域212围绕。金属栅格结构202的金属阻挡结构216与反射结构206以互补方式进行布置。在实施例中，金属阻挡结构216分别设置在边界区域212中，并且反射结构206分别设置在交叉区域210中。在一些实施例中，彼此邻近的多个交叉区域210内的反射结构206中的邻近的反射结构被组合为形成十字形状。

参考图2C、图2D和图2E，图2C是沿着图2A和图2B的线A-A截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图，图2D是沿着图2A和图2B的线B-B截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图，以及图2E是沿着图2A和图2B的线C-C截取的CMOS图像传感器结构的示意性截面图。CMOS图像传感器结构220可以操作地用于感测入射光222。CMOS图像传感器结构220具有前侧224和背侧226。在一些实例中，CMOS图像传感器结构220是BSI CMOS图像传感器器件，其用于感测从其背侧226投射的入射光222。

如图2C、图2D和图2E所示，CMOS图像传感器结构220包括衬底228和像素部分208。衬底228是半导体衬底并且可以包括单晶半导体材料或化合物半导体材料。例如，硅、锗或玻璃可以用作衬底228的材料。

像素部分208在衬底228上布置为阵列，并且彼此邻近。在一些实例中，如图2C、图2D和图2E所示，每一个像素部分208都包括器件层230、抗反射涂层232、各个分立的反射结构206、各个分立的金属阻挡结构216、钝化层234和滤色器236。

在每一个像素部分208中，器件层230在衬底228上设置在交叉区域210、边界区域212和中心区域214中。在一些实例中，器件层230的材料包括硅。例如，器件层230的材料可以包括外延硅。再次参考图2C和图2D，各个沟槽238形成在器件层230和衬底228中以分别对应于交叉区域210。每一个沟槽238都从器件层230的顶部延伸至衬底228。在一些实例中，每一个沟槽238都是深沟槽。

如图2C、图2D和图2E所示，抗反射涂层232共形地覆盖器件层230、衬底228和沟槽238。抗反射涂层232配置为防止光扩散至邻近的像素部分208。例如，抗反射涂层232可以由氧化硅形成。

反射结构206设置在抗反射涂层232上并且分别填充沟槽238。反射结构206可以由金属或介电材料形成。在一些示例性实例中，反射结构206由介电材料形成，并且每一个反射结构206都是深沟槽隔离结构。例如，每一个反射结构206的高度都可以在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内。沟槽238形成在交叉区域210中，从而使得填充沟槽238的反射结构206位于交叉区域210中。

在一些实例中，如图2E所示，CMOS图像传感器结构220可以可选地包括缓冲层240。缓冲层240设置在抗反射涂层232和反射结构206上，并且位于抗反射涂层232与金属栅格结构202之间以及抗反射涂层232与钝化层234之间。缓冲层240可适用于增强金属栅格结构202与抗反射涂层232之间的粘合性。例如，缓冲层240可以由诸如二氧化硅的介电层形成。

金属栅格结构202设置在缓冲层240上，并且位于抗反射涂层232上方。金属栅格结构202的金属阻挡结构216分别设置在边界区域212中。在实施例中，如图2E所示，金属阻挡结构216设置在边界区域212中，同时反射结构206设置在交叉区域210中，从而使得金属阻挡结构216与反射结构206在每一个像素部分208中交错并且以互补方式进行布置。在一些实例中，金属阻挡结构216由金属或金属合金形成，诸如钨或铝铜合金。金属阻挡结构216和反射结构206可以由相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。

再次参考图2E，钝化层234共形地覆盖金属阻挡结构216和缓冲层240，该缓冲层位于抗反射涂层232和反射结构206上面。钝化层234可适用于保护金属阻挡结构216以免被滤色器236侵蚀。在一些实例中，钝化层234由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如图2C、图2D和图2E所示，在交叉区域210、边界区域212和中心区域214中，滤色器236设置在钝化层234上。在一些示例性实例中，滤色器236是红色滤色器、绿色滤色器或蓝色滤色器。在一些实例中，滤色器236的顶面242高于钝化层234的顶面244。在一些实例中，每一个像素部分208都可以选择性地包括微透镜246。微透镜246覆盖滤色器236的顶面242。

在每一个像素部分208中，金属栅格结构202的布局200和反射结构206的布局204是互补的，从而金属栅格结构和反射结构的光导机制保持用于串扰改善，同时金属栅格结构202和反射结构206可以释放一些区域以用于提高光学性能。此外，减小了金属栅格结构202所占的面积，从而增加了CMOS图像传感器结构220的量子效率。此外，减小了反射结构206所占的面积，从而减少了沟槽238的干蚀刻工艺期间导致的对器件层230和衬底228的损害，从而增强了CMOS图像传感器220的成像性能并且扩大了工艺窗口。

图3A至图3I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。如图3A所示，提供衬底300。衬底300是半导体衬底并且可以包括单晶半导体材料或化合物半导体材料。例如，硅、锗或玻璃可以用作衬底300的材料。

再次参考图3A，例如，通过使用沉积技术、外延技术或接合技术使器件层302形成在衬底300上。在一些实例中，形成器件层302的操作包括由硅形成器件层302。例如，器件层302可以由外延硅形成。

如图3B所示，各个沟槽304形成在器件层302和衬底300中。在实施例中，沟槽304仅形成在边界区域306中。在一些实例中，执行形成沟槽304的操作以形成各个深沟槽。形成沟槽304的操作包括去除器件层302的部分和衬底300的位于该器件层302的部分下面的部分，从而使得每一个沟槽304都从器件层302延伸至衬底300。在一些示例性实例中，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺执行形成凹槽304的操作。例如，蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。

如图3C所示，形成抗反射涂层308以共形地覆盖器件层302、衬底300和沟槽304。可以通过使用诸如化学汽相沉积(CVD)技术或物理汽相沉积(PVD)技术的沉积技术来执行形成抗反射涂层308的操作。抗反射涂层308可以由氧化硅形成。

如图3D所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术、物理汽相沉积技术或等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)技术的沉积技术在沟槽304中的抗反射涂层308上分别形成各个分立的反射结构310。形成反射结构310的操作包括形成分别填充沟槽304的反射结构310。反射结构310可以由金属或介电材料形成。在一些示例性实例中，反射结构310由介电材料形成，并且每一个反射结构310都形成为深沟槽隔离结构。例如，每一个反射结构310的高度都可以形成为在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内。沟槽304仅形成在边界区域306中，从而使得形成在沟槽304中的反射结构310位于边界区域306中。

在一些实例中，如图3E所示，缓冲层312可以可选地形成在抗反射涂层308和反射结构310上并且覆盖该抗反射涂层和该反射结构。可以通过使用诸如化学汽相沉积技术的沉积技术执行形成缓冲层312的操作。例如，缓冲层312可以由诸如二氧化硅的介电层形成。

同时参考图3F和图3G，金属栅格结构320形成在位于抗反射涂层308上方的缓冲层312上。在一些实例中，如图3F所示，形成金属栅格结构320的操作包括形成金属层314以覆盖位于抗反射涂层308和反射结构310上方的缓冲层312。金属层314由金属或金属合金形成，诸如钨或铝铜合金。金属层314和反射结构310可以由相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术形成金属层314。

再次参考图3F和图3G，各个空腔318形成在金属层314中，以完成金属栅格结构320，该金属栅格结构位于抗反射涂层308上面的缓冲层312上。例如，可以通过使用光刻工艺和蚀刻工艺执行形成空腔318的操作。形成空腔318的操作包括去除金属层314的一部分以形成各个分立的金属阻挡结构322。空腔318穿过金属层314以暴露缓冲层312的多部分。在一些实例中，如图3G所示，每一个空腔318都形成为具有梯形或矩形形状的截面。如图3G所示，金属阻挡结构322仅形成在交叉区域316中，同时反射结构310仅形成在边界区域306中，从而使得金属阻挡结构322与反射结构310交错并且限定衬底300上方的各个像素部分323(诸如图1A和图1B中示出的像素部分108)。每一个像素部分323都包括各个交叉区域316、各个边界区域306以及中心区域(未示出)，其中，每一个边界区域306都位于交叉区域316中的任两个相邻的交叉区域316之间，并且中心区域被交叉区域316和边界区域306围绕，诸如图1A和图1B中示出的像素部分108。

如图3H所示，形成钝化层324以共形地覆盖金属栅格结构320的金属阻挡结构322以及缓冲层312的通过空腔318暴露的部分。金属阻挡结构322位于抗反射涂层308上面，并且缓冲层312的位于反射结构310上面的多部分通过空腔318暴露，使得钝化层324覆盖抗反射涂层308和反射结构310。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术来执行形成钝化层324的操作。在一些实例中，钝化层324由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如图3I所示，各个滤色器326形成在钝化层324上并且分别填充空腔318。滤色器326分别形成在像素部分323中。可以顺序布置滤色器326。在一些示例性实例中，滤色器326形成为包括红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器。在一些实例中，执行形成滤色器326的操作以形成具有顶面328的每一个滤色器326，其中，顶面328高于钝化层324的顶面330。再次参考图3I，可以选择性地形成各个微透镜332以分别覆盖滤色器326的顶面328，从而完成CMOS图像传感器结构334。

参考图4与图3A至图3I，图4是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。方法开始于操作400，其中，提供衬底300。在操作402中，如图3A所示，在衬底300上形成器件层302。例如，可以使用沉积技术、外延技术或接合技术来执行形成器件层302的操作。

在操作404中，如图3B所示，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺在器件层302和衬底300中形成各个沟槽304。例如，蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。在实施例中，沟槽304仅形成在边界区域306中。在一些实例中，执行形成沟槽304的操作以形成各个深沟槽。形成沟槽304的操作包括去除器件层302的部分和衬底300的位于该器件层302的部分下面的部分，从而使得每一个沟槽304都从器件层302延伸至衬底300。

在操作406中，如图3C所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术的沉积技术形成抗反射涂层308，以共形地覆盖器件层302、衬底300和沟槽304。

在操作408中，如图3D所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术、物理汽相沉积技术或等离子体增强的化学汽相沉积技术的沉积技术在沟槽304中的抗反射涂层308上分别形成各个分立的反射结构310。形成反射结构310的操作包括形成分别填充沟槽304的反射结构310。在一些示例性实例中，每一个反射结构310都形成为深沟槽隔离结构。例如，每一个反射结构510都可以形成为具有在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内的高度。沟槽304仅形成在边界区域306中，从而使得形成在沟槽304中的反射结构310位于边界区域306中。如图3E所示，可以通过使用诸如化学汽相沉积技术的沉积技术将缓冲层312可选地形成在抗反射涂层308和反射结构310上并且覆盖该抗反射涂层和该反射结构。

在操作410中，同时参考图3F和图3G，金属栅格结构320形成在位于抗反射涂层308上方的缓冲层312上。在一些实例中，如图3F所示，形成金属栅格结构320的操作包括形成金属层314以覆盖位于抗反射涂层308和反射结构310上方的缓冲层312。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术形成金属层314。

再次参考图3F和图3G，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺在金属层314中形成各个空腔318，以完成缓冲层312上的金属栅格结构312。形成空腔318的操作包括去除金属层314的一部分以形成各个分立的金属阻挡结构322。空腔318穿过金属层314以暴露缓冲层312的多部分。如图3G所示，金属阻挡结构322仅形成在交叉区域316中，而反射结构310仅形成在边界区域306中，从而使得金属阻挡结构322与反射结构310交错并且限定衬底300上方的各个像素部分323(诸如图1A和图1B中示出的像素部分108)。每一个像素部分323都包括各个交叉区域316、各个边界区域306以及中心区域(未示出)，其中，每一个边界区域306都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域316之间，并且中心区域被交叉区域316和边界区域306围绕，诸如图1A和图1B中示出的像素部分108。

在操作412中，如图3H所示，形成钝化层324以共形地覆盖金属阻挡结构322和缓冲层312的通过空腔318暴露的多部分。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术来执行形成钝化层324的操作。

在操作414中，如图3I所示，各个滤色器326形成在钝化层324上并且分别填充空腔318。滤色器326分别形成地在像素部分323中。在一些示例性实例中，滤色器326形成为包括红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器。在一些实例中，执行形成滤色器326的操作以形成具有顶面328的每一个滤色器326，其中，顶面328高于钝化层324的顶面330。再次参考图3I，可以选择性地形成各个微透镜332以分别地覆盖滤色器326的顶面328，从而完成CMOS图像传感器结构334。

图5A至图5I是根据各个实施例的示出用于制造CMOS图像传感器结构的方法的中间阶段的示意性截面图。如图5A所示，提供衬底500。衬底500是半导体衬底并且可以包括单晶半导体材料或化合物半导体材料。例如，硅、锗或玻璃可以用作衬底500的材料。

再次参考图5A，例如，通过使用沉积技术、外延技术或接合技术在衬底500上形成器件层502。在一些实例中，形成器件层502的操作包括由硅形成器件层502。例如，器件层502可以由外延硅形成。

如图5B所示，各个沟槽504形成在器件层502和衬底500中。在实施例中，沟槽504仅形成在交叉区域506中。在一些实例中，执行形成沟槽504的操作以形成各个深沟槽。形成沟槽504的操作包括去除器件层502的部分和衬底500的位于该器件层502的部分下面的部分，从而使得每一个沟槽504都从器件层502延伸至衬底500。在一些示例性实例中，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺执行形成凹槽504的操作。例如，蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。

如图5C所示，形成抗反射涂层508以共形地覆盖器件层502、衬底500和沟槽504。可以通过使用诸如化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术的沉积技术执行形成抗反射涂层508的操作。抗反射涂层508可以由氧化硅形成。

如图5D所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术、物理汽相沉积技术或等离子体增强的化学汽相沉积技术的沉积技术在沟槽504中的抗反射涂层508上分别形成各个分立的反射结构510。形成反射结构510的操作包括形成分别填充沟槽504的反射结构510。反射结构510可以由金属或介电材料形成。在一些示例性实例中，反射结构510由介电材料形成，并且每一个反射结构510都形成为深沟槽隔离结构。例如，每一个反射结构510都可以形成为具有在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内的高度。沟槽504仅形成在交叉区域506中，从而使得形成在沟槽504中的反射结构510位于交叉区域506中。

在一些实例中，如图5E所示，缓冲层512可以可选地形成在抗反射涂层508和反射结构510上并且覆盖该抗反射涂层和该反射结构。可以通过使用诸如化学汽相沉积技术的沉积技术执行形成缓冲层512的操作。例如，缓冲层512可以由诸如二氧化硅的介电层形成。

同时参考图5F和图5G，金属栅格结构520形成在位于抗反射涂层508上方的缓冲层512上。在一些实例中，如图5F所示，形成金属栅格结构520的操作包括形成金属层514以覆盖位于抗反射涂层508和反射结构510上方的缓冲层512。金属层514由金属或金属合金形成，诸如钨或铝铜合金。金属层514和反射结构510可以由相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术形成金属层514。

再次参考图5F和图5G，各个空腔518形成在金属层514中，以完成金属栅格结构520，该金属栅格结构位于抗反射涂层508上面的缓冲层512上。例如，可以通过使用光刻工艺和蚀刻工艺执行形成空腔518的操作。形成空腔518的操作包括去除金属层514的一部分以形成各个分立的金属阻挡结构522。空腔518穿过金属层514以暴露缓冲层512的多部分。在一些实例中，如图5G所示，每一个空腔518都形成为具有梯形或矩形形状的截面。如图5G所示，金属阻挡结构522仅形成在边界区域516中，而反射结构510仅形成在交叉区域506中，从而使得金属阻挡结构522与反射结构510交错并且限定衬底500上方的各个像素部分523(诸如图2A和图2B中示出的像素部分208)。每一个像素部分523都包括各个交叉区域506、各个边界区域516以及中心区域(未示出)，其中，每一个边界区域516都位于多个交叉区域506中的任两个相邻的交叉区域506之间，并且中心区域被交叉区域506和边界区域516围绕，诸如图2A和图2B中示出的像素部分208。

如图5H所示，形成钝化层524以共形地覆盖金属栅格结构520的金属阻挡结构522以及缓冲层512的被空腔518暴露的多部分。金属阻挡结构522位于抗反射涂层508上方并且缓冲层512的多部分被反射结构510上面的空腔518暴露，使得钝化层524覆盖抗反射涂层508和反射结构510。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术来执行形成钝化层524的操作。在一些实例中，钝化层524由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。

如图5I所示，各个滤色器526形成在钝化层524上并且分别填充空腔518。滤色器526分别形成在像素部分523中。可以顺序布置滤色器526。在一些示例性实例中，滤色器526形成为包括红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器。在一些实例中，执行形成滤色器526的操作以形成具有顶面528的每一个滤色器526，其中，顶面528高于钝化层524的顶面530。再次参考图5I，可以选择性地形成各个微透镜532以分别覆盖滤色器526的顶面528，从而完成CMOS图像传感器结构534。

参考图6与图5A至图5I，图6是根据各个实施例的用于制造CMOS图像传感器结构的方法的流程图。方法开始于操作600，其中，提供衬底500。在操作502中，如图5A所示，在衬底500上形成器件层502。例如，可以使用沉积技术、外延技术或接合技术来执行形成器件层502的操作。

在操作604中，如图5B所示，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺在器件层502和衬底500中形成各个沟槽504。例如，蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺或湿蚀刻工艺。在实施例中，沟槽504仅形成在交叉区域506中。在一些实例中，执行形成沟槽504的操作以形成各个深沟槽。形成沟槽504的操作包括去除器件层502的部分和衬底500的位于该器件层502的部分下面的部分，从而使得每一个沟槽504都从器件层502延伸至衬底500。

在操作606中，如图5C所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术的沉积技术形成抗反射涂层508，以共形地覆盖器件层502、衬底500和沟槽504。

在操作608中，如图5D所示，通过使用诸如化学汽相沉积技术、物理汽相沉积技术或等离子体增强的化学汽相沉积技术的沉积技术在沟槽504中的抗反射涂层508上分别形成各个分立的反射结构510。形成反射结构510的操作包括形成分别填充沟槽504的反射结构510。在一些示例性实例中，每一个反射结构510都形成为深沟槽隔离结构。例如，每一个反射结构510都可以形成为具有在大约0.1μm至大约2.5μm的范围内的高度。沟槽504仅形成在交叉区域506中，从而使得形成在沟槽504中的反射结构510位于交叉区域506中。如图5E所示，可以可选地通过使用诸如化学汽相沉积技术的沉积技术将缓冲层512形成在抗反射涂层508和反射结构510上并且覆盖该抗反射涂层和该反射结构。

在操作610中，同时参考图5F和图5G，金属栅格结构520形成在位于抗反射涂层508上方的缓冲层512上。在一些实例中，如图5F所示，形成金属栅格结构520的操作包括形成金属层514以覆盖位于抗反射涂层508和反射结构510上方的缓冲层512。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术来形成金属层514。

再次参考图5F和图5G，通过使用光刻工艺和蚀刻工艺在金属层514中形成各个空腔518，以完成缓冲层512上的金属栅格结构520。形成空腔518的操作包括去除金属层514的一部分以形成各个分立的金属阻挡结构522。空腔518穿过金属层514以暴露缓冲层512的多部分。如图5G所示，金属阻挡结构522仅形成在边界区域516中，而反射结构510仅形成在交叉区域506中，从而使得金属阻挡结构522与反射结构510交错并且限定衬底500上方的各个像素部分523(诸如图2A和图2B中示出的像素部分208)。每一个像素部分523都包括各个交叉区域506、各个边界区域516以及中心区域(未示出)，其中，每一个边界区域516都位于交叉区域506中的任两个相邻的交叉区域506之间，并且中心区域被交叉区域506和边界区域516围绕，诸如图2A和图2B中示出的像素部分208。

在操作612中，如图5H所示，形成钝化层524以共形地覆盖金属阻挡结构522和缓冲层512的被空腔518暴露的多部分。例如，可以通过使用化学汽相沉积技术或物理汽相沉积技术来执行形成钝化层524的操作。

在操作614中，如图5I所示，各个滤色器526形成在钝化层524上并且分别填充空腔518。滤色器526分别形成在像素部分523中。在一些示例性实例中，滤色器526形成为包括红色滤色器、蓝色滤色器和绿色滤色器。在一些实例中，执行形成滤色器526的操作以形成具有顶面528的每一个滤色器526，其中，顶面528高于钝化层524的顶面530。再次参考图5I，可以选择性地形成各个微透镜532以分别覆盖滤色器526的顶面528，从而完成CMOS图像传感器结构534。

根据实施例，本发明公开了一种CMOS图像传感器结构。CMOS图像传感器结构包括衬底和各个像素部分，其中，多个像素部分设置为在衬底上彼此邻近。每一个像素部分都包括各个交叉区域、各个边界区域和中心区域，其中，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且中心区域被交叉区域和边界区域围绕。每一个像素部分都包括器件层、抗反射涂层、各个分立的反射结构、各个分立的金属阻挡结构、钝化层和滤色器。器件层在衬底上设置在交叉区域、边界区域和中心区域中。各个沟槽形成在器件层和衬底中以分别对应于边界区域。抗反射涂层共形地覆盖地器件层、衬底和沟槽。反射结构分别设置在沟槽中的抗反射涂层上。在交叉区域中，金属阻挡结构分别位于抗反射涂层上面。钝化层共形地覆盖金属阻挡结构、抗反射涂层和反射结构。在交叉区域、边界区域和中心区域中，滤色器设置在钝化层上。

优选地，每一个反射结构都是深沟槽隔离结构。

优选地，所述每一个反射结构都具有在0.1μm至2.5μm的范围内的高度。

优选地，所述反射结构由金属形成。

优选地，所述金属阻挡结构由钨或铝-铜合金形成。

优选地，所述每一个像素部分还包括：缓冲层，设置在所述抗反射涂层和所述反射结构上、介于所述抗反射涂层与所述金属阻挡结构之间，以及介于所述抗反射涂层与所述钝化层之间。

优选地，所述每一个像素部分还包括覆盖所述滤色器的顶面的微透镜。

根据另一实施例，本发明公开了一种CMOS图像传感器结构。CMOS图像传感器结构包括衬底和各个像素部分，其中，像素部分在衬底上设置为彼此邻近。每一个像素部分都包括各个交叉区域、各个边界区域和中心区域，其中，每一个边界区域都位于多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间，并且中心区域被交叉区域和边界区域围绕。每一个像素部分都包括器件层、抗反射涂层、各个分立的反射结构、各个分立的金属阻挡结构、钝化层和滤色器。器件层在衬底上设置在交叉区域、边界区域和中心区域中。各个沟槽形成在器件层和衬底中以分别对应于交叉区域。抗反射涂层共形地覆盖器件层、衬底和沟槽。反射结构分别设置在沟槽中的抗反射涂层上。在边界区域中，金属阻挡结构分别位于抗反射涂层上面。钝化层共形地覆盖金属阻挡结构、抗反射涂层和反射结构。在交叉区域、边界区域和中心区域中，滤色器设置在钝化层上。

优选地，每一个所述反射结构都是深沟槽隔离结构。

优选地，每一个所述反射结构都具有在0.1μm至2.5μm的范围内的高度。

优选地，所述反射结构由金属形成。

优选地，所述金属阻挡结构由钨或铝-铜合金形成。

优选地，所述每一个像素部分还包括：缓冲层，设置在所述抗反射涂层和所述反射结构上、介于所述抗反射涂层与所述金属阻挡结构之间，以及介于所述抗反射涂层与所述钝化层之间。

优选地，所述每一个像素部分还包括覆盖所述滤色器的顶面的微透镜。

根据又一实施例，本发明公开了一种用于制造CMOS图像传感器结构的方法。在该方法中，提供衬底。在衬底上形成器件层。形成各个沟槽以从器件层延伸至衬底。形成抗反射涂层以共形地覆盖器件层、衬底和沟槽。在沟槽中的抗反射涂层上分别形成各个分立的反射结构。在抗反射涂层上方形成金属栅格结构。形成金属栅格结构以包括各个分立的金属阻挡结构，并且金属阻挡结构和反射结构交错并且限定衬底上方的各个像素部分。形成钝化层以共形地覆盖金属阻挡结构、抗反射涂层和反射结构。在像素部分中，各个滤色器分别形成在钝化层上。

优选地，每一个像素部分都包括：多个交叉区域；多个边界区域，其中，每一个边界区域都位于所述多个交叉区域中的任两个相邻的交叉区域之间；以及中心区域，被所述交叉区域和所述边界区域围绕。

优选地，执行形成所述沟槽的操作以分别在所述边界区域中形成所述沟槽，并且执行形成所述金属栅格结构的操作以分别在所述交叉区域中形成所述金属阻挡结构。

优选地，执行形成所述沟槽的操作以分别在所述交叉区域中形成所述沟槽，并且执行形成所述金属栅格结构的操作以分别在所述边界区域中形成所述金属阻挡结构。

优选地，在形成所述反射结构的操作和形成所述金属栅格结构的操作之间，还包括：在所述抗反射涂层和所述反射结构上形成缓冲层。

优选地，在形成所述滤色镜的操作之后，还包括：形成分别覆盖所述滤色镜的顶面的多个微透镜。

以上论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，他们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本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构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。