图像传感器及形成半导体器件的方法与流程

1.本发明实施例涉及一种图像传感器及形成半导体器件的方法。


背景技术：

2.许多现代电子器件(例如，数码相机、光学成像器件等)包括图像传感器。图像传感器将光学图像转换成可表示为数字图像的数字数据。图像传感器包括像素传感器的阵列，像素传感器是用于将光学图像转换成数字数据的单元器件。一些类型的像素传感器包括电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)图像传感器及互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，cmos)图像传感器。与ccd像素传感器相比，cmos像素传感器由于功耗低、尺寸小、数据处理速度快、数据输出直接、制造成本低而受到青睐。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种形成半导体器件的方法，其包括：在半导体衬底内形成光电探测器，其中半导体衬底包括相对的第一表面与第二表面；在半导体衬底的第一表面之上形成金属网格层；在金属网格层之上形成上部金属层；对上部金属层执行第一刻蚀工艺，以在金属网格层之上界定多个细长金属区段，其中多个细长金属区段彼此平行地排列且在第一方向上连续地延伸；在多个细长金属区段之上形成第一掩蔽层，使得第一掩蔽层包括多个细长掩蔽区段，其中多个细长掩蔽区段彼此平行地排列且在与第一方向正交的第二方向上连续地延伸；以及根据第一掩蔽层及多个细长金属区段对金属网格层执行第二刻蚀工艺，以在光电探测器之上界定金属网格结构及多个网格开口。
4.本发明实施例提供一种图像传感器，其包括半导体衬底、多个光电探测器、金属网格层以及上部金属结构。半导体衬底包括相对的第一表面与第二表面。多个光电探测器设置在半导体衬底内。金属网格层上覆在半导体衬底的第一表面上，其中金属网格层包括上覆在半导体衬底的中心像素区上的金属网格结构以及上覆在半导体衬底的外围像素区上的外围金属结构，其中外围金属结构在侧向上包围金属网格结构，且其中金属网格层从中心像素区连续地延伸到外围像素区。上部金属结构设置在金属网格层之上，其中上部金属结构上覆在外围金属结构上，其中上部金属结构在侧向上与金属网格结构偏移开，且其中上部金属结构的下表面在垂直方向上设置在金属网格结构的上表面之上。
5.本发明实施例提供一种形成半导体器件的方法，其包括：在半导体衬底之上形成金属网格层，其中多个光电探测器设置在半导体衬底中；在金属网格层之上形成多个细长金属区段及环状上部金属结构，其中环状上部金属结构在侧向上环绕多个细长金属区段，且多个细长金属区段在第一方向上在环状上部金属结构的相对侧之间侧向延伸；在多个细长金属区段之上及环状上部金属结构之上形成第一掩蔽结构，其中第一掩蔽结构包括上覆在环状上部金属结构上的环状掩蔽区段，且其中第一掩蔽结构包括多个细长掩蔽区段，多个细长掩蔽区段彼此平行地排列且在与第一方向正交的第二方向上在环状掩蔽区段的相
对侧之间连续地延伸；以及根据第一掩蔽结构及多个细长金属区段对金属网格层执行第一刻蚀工艺，以在半导体衬底之上界定金属网格结构及环状外围金属结构，其中环状外围金属结构在侧向上环绕金属网格结构且在垂直方向上设置在环状上部金属结构与半导体衬底之间。
附图说明
6.结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
7.图1a到图1b示出具有金属网格(metal grid)结构的图像传感器的各种视图，所述金属网格结构会改善多个光电探测器的量子效率(quantum efficiency，qe)。
8.图2示出图1a到图1b所示图像传感器的金属网格层及上部金属结构的一些实施例的俯视图。
9.图3示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的透视图。
10.图4示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的透视图。
11.图5示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图。
12.图6示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图。
13.图7示出图6中所示的图像传感器的一些实施例的透视图。
14.图8示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图。
15.图9a到图9b至图20示出用于形成具有金属网格结构的图像传感器的方法的一些实施例的一系列各种视图，所述金属网格结构会改善多个光电探测器的qe。
16.图21示出用于形成具有金属网格结构的图像传感器的方法的一些实施例的流程图，所述金属网格结构会改善多个光电探测器的qe。
具体实施方式
17.现将参照图式阐述本公开，其中通篇中使用相同的参考编号来指代相同的元件，且其中所示的结构未必按比例绘制。应理解，此详细说明及对应的图并不以任何方式限制本公开的范围，且所述详细说明及图仅提供几个实例来例示一些可表明本发明概念的方式。
18.本公开提供用于实施本公开的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征之上或第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征从而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
19.此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在
…
之下(beneath)”、“在
…
下方(below)”、“下部的(lower)”、“在
…
上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨
在除图中所绘示的取向外还囊括器件在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。
20.一些图像传感器包括设置在半导体衬底的器件区中的多个光电探测器。多个像素器件(例如，转移晶体管(transfer transistor)、源极跟随器晶体管(source follower transistor)、复位晶体管(reset transistor)等)及内连线结构沿着半导体衬底的第一表面(例如，前侧表面)设置。隔离结构(例如，深沟槽隔离(deep trench isolation，dti)结构)设置在半导体衬底的第二表面(例如，背侧表面)中/所述第二表面之上且在侧向上设置在相邻的光电探测器之间。像素器件可通过内连线结构电耦合到光电探测器。
21.沿着半导体衬底的第二表面设置有金属网格结构。金属网格结构包括多个第一细长网格区段及多个第二细长网格区段。第一细长网格区段彼此平行地排列且各自在第一方向上延伸。第二细长网格区段彼此平行地排列且各自在与第一方向正交的第二方向上延伸。第一细长网格区段与第二细长网格区段相交且界定延伸穿过金属网格结构的多个网格开口。每一网格开口上覆在所述多个光电探测器中的对应的光电探测器正上方，且多个滤光器设置在网格开口内。金属网格结构被配置成在相邻的光电探测器之间增加灵敏度(例如，量子效率(qe))且减少串扰(cross-talk)。
22.在一些实施例中，可通过以下方式来形成金属网格结构：在半导体衬底的第二表面之上沉积金属网格层。在金属网格层之上形成掩蔽层。根据掩蔽层执行单个刻蚀工艺，以界定所述多个第一细长网格区段及所述多个第二细长网格区段，从而界定金属网格结构。第一细长网格区段与第二细长网格区段在多个相交点处相交且界定延伸穿过金属网格结构的多个网格开口。然而，在根据掩蔽层执行单个刻蚀工艺之后，金属网格层的残余物可在每一相交点处从每一第一细长网格区段的侧壁延伸到相邻的第二细长网格区段的侧壁。此导致当从上方观察时，所述多个网格开口具有带有圆形隅角的矩形形状(例如，正方圆状形状)。金属网格结构的残余物可上覆在设置于半导体衬底内的对应的光电探测器正上方，使得金属网格结构的残余物不期望地远离对应的光电探测器反射入射光。这在一定程度上可降低所述多个光电探测器的qe，从而降低图像传感器的性能。
23.因此，本公开的各种实施例涉及一种用于形成金属网格结构的改善的方法，所述金属网格结构会改善多个光电探测器的qe。所述方法包括在半导体衬底内形成多个光电探测器且在半导体衬底之上形成金属网格结构。用于形成金属网格结构的工艺包括在衬底的表面(例如，半导体衬底的背侧表面)之上沉积第一金属层以及在第一金属层之上沉积第二金属层。根据第一掩蔽层对第二金属层执行第一刻蚀工艺，以界定彼此平行地排列且在第一方向上延伸的多个细长金属区段。在所述多个细长金属区段之上形成第二掩蔽层，使得第二掩蔽层包括彼此平行地排列且在与第一方向正交的第二方向上延伸的多个细长掩蔽区段。然后根据掩蔽层及所述多个细长金属区段对第一金属层执行第二刻蚀工艺，从而界定金属网格结构。
24.金属网格结构包括在第一方向上延伸的多个第一细长网格区段及在第二方向上延伸的多个第二细长网格区段。第一细长网格区段与第二细长网格区段相交且界定延伸穿过金属网格结构的多个网格开口。由于根据掩蔽层及所述多个细长金属区段对第一金属层进行刻蚀，因此第一细长网格区段与第二细长网格区段以实质上直角彼此相交，使得当从
上方观察时网格开口是矩形的。此外，此会防止存在在相邻的第一细长网格区段与第二细长网格区段之间延伸的第一金属层的残余物，从而减轻入射光远离光电探测器的反射。因此，可增加所述多个光电探测器的qe。
25.图1a到图1b示出具有金属网格结构114的图像传感器的各种视图100a到100b，金属网格结构114会改善多个光电探测器102的量子效率。图1a示出图像传感器的一些实施例的剖视图100a。图1b示出图1a中所示的图像传感器的一些实施例的透视图100b。图1a所示剖视图100a是沿着图1b所示线a-a截取的。
26.如图1a到图1b所示各种视图100a到100b中所示，图像传感器包括设置在半导体衬底104中的多个光电探测器102。所述多个光电探测器102被配置成吸收入射辐射(例如，光子)且产生与入射辐射对应的相应的电信号。在一些实施例中，所述多个光电探测器102设置在包括多个行及多个列的光电探测器阵列中。在又一些实施例中，半导体衬底104包含任何类型的半导体本体(例如，单晶硅/cmos块、锗(ge)、硅锗(sige)、iii-v族半导体、绝缘体上硅(silicon on insulator，soi)等)。
27.在一些实施例中，在半导体衬底104之上/半导体衬底104中设置有隔离结构106。隔离结构106延伸到半导体衬底104中且位于所述多个光电探测器102之间。在一些实施例中，隔离结构106在侧向上环绕所述多个光电探测器102中的每一者。在又一些实施例中，隔离结构106从半导体衬底104的背侧104b延伸到半导体衬底104中。半导体衬底104的背侧104b与半导体衬底104的前侧104f相对。
28.在半导体衬底104及光电探测器102之上设置有多个滤光器108。所述多个滤光器108设置在包括多个行及多个列的滤光器阵列中。在一些实施例中，所述多个滤光器108中的每一者上覆在所述多个光电探测器102中的光电探测器上且与所述多个光电探测器102中的所述光电探测器对应。举例来说，第一滤光器108a上覆在所述多个光电探测器102中的第一光电探测器上且与所述多个光电探测器102中的所述第一光电探测器对应，第二滤光器108b上覆在所述多个光电探测器102中的不同于第一光电探测器的第二光电探测器上且与所述第二光电探测器对应，并且第三滤光器108c上覆在所述多个光电探测器102中的不同于第一光电探测器及第二光电探测器二者的第三光电探测器上且与所述第三光电探测器对应。
29.所述多个滤光器108被配置成透射特定波长(或特定范围的波长)。举例来说，第一滤光器108a被配置成透射具有处于第一范围中的波长的光(例如，具有处于约10nm与约1mm之间的波长的光子)，第二滤光器108b被配置成透射具有处于与第一范围不同的第二范围中的波长的光，且第三滤光器108c被配置成透射具有处于与第一范围及第二范围不同的第三范围中的波长的光。在一些实施例中，所述多个滤光器108可为彩色滤光器。举例来说，第一滤光器108a可为红色滤光器，第二滤光器108b可为绿色滤光器，且第三滤光器108c可为蓝色滤光器。在一些实施例中，所述多个滤光器108可为被配置成过滤具有红外(infrared，ir)波长的入射辐射的ir滤光器。在又一些实施例中，所述多个滤光器108可包括彩色滤光器和/或ir滤光器的组合。
30.在半导体衬底104及光电探测器102之上设置有滤光器网格结构110。滤光器网格结构110在侧向上环绕所述多个滤光器108。换句话说，滤光器网格结构110包括开口阵列，所述多个滤光器108设置在开口阵列内。
31.多个滤光器108是或包含滤光材料。在一些实施例中，滤光材料是或包括例如光刻胶(例如，正型光刻胶/负型光刻胶)，所述光刻胶包含染料/颜料、分散剂聚合物、聚合单体和/或其他化学物质(例如，用于聚合反应的化学物质)。滤光器网格结构110是或包含介电材料。举例来说，滤光器网格结构110可为或包含例如氧化物(例如，二氧化硅(sio2))、氮化物(例如，氮化硅(sin))、氮氧化物(例如，氧氮化硅(sio
x
ny))等。在一些实施例中，滤光材料具有第一折射率，且滤光器网格结构110的介电材料具有小于第一折射率的第二折射率。在又一些实施例中，介电材料是低折射率(低-n)材料(例如，具有小于约1.5的折射率的材料)。
32.在半导体衬底104及光电探测器102之上设置有金属网格层112。金属网格层112包括金属网格结构114。金属网格结构114上覆在半导体衬底104的中心像素区116上。金属网格结构114包括第一多个细长网格区段114a及第二多个细长网格区段114b。第一多个细长区段114a彼此平行地排列且在第一方向上(沿着z轴)侧向延伸。第二多个细长区段114b彼此平行地排列且在与第一方向正交的第二方向上(沿着x轴)侧向延伸。
33.第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交且界定在垂直方向上延伸穿过金属网格结构114的多个网格开口118。第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b以实质上直角彼此相交，使得当从上方观察时网格开口118是矩形的。这样一来，当与典型的金属网格结构(例如，当从上方观察时，具有圆形隅角的金属网格结构)相比，金属网格结构114可远离光电探测器102反射较少的入射辐射。因此，金属网格结构114可改善光电探测器102的量子效率(qe)，从而提高图像传感器的性能。
34.在一些实施例中，金属网格层112还包括外围金属结构120。外围金属结构120上覆在半导体衬底104的外围像素区122上。与金属网格结构114不同，外围金属结构120不具有网格开口。金属网格结构114从中心区116之上连续地延伸到外围金属结构120。换句话说，金属网格层112是连续层，且金属网格结构114及外围金属结构120是金属网格层112的一些部分。在一些实施例中，金属网格结构114的上表面与外围金属结构120的上表面实质上共面。在其他实施例中，金属网格结构114的上表面设置在外围金属结构120的上表面之上或外围金属结构120的所述上表面之下。金属网格层112是或包含例如钨(w)、铝(al)、钛(ti)、钽(ta)、一些其他金属、或前述材料的组合。
35.在外围金属结构120之上设置有上部金属结构124。上部金属结构124上覆在外围金属结构120及外围像素区122上。上部金属结构124在侧向上(沿着x轴)与金属网格结构114偏移开。在一些实施例中，上部金属结构124的下表面在垂直方向上设置在金属网格结构114的上表面之上。与外围金属结构120相同，上部金属结构124不具有网格开口。上部金属结构124及外围金属结构120被配置成阻挡入射辐射透射到设置在半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102。
36.上部金属结构124是或包含例如钨(w)、铝(al)、钛(ti)、钽(ta)、一些其他金属、或前述材料的组合。在一些实施例中，上部金属结构124与金属网格层112是或包含相同的金属。举例来说，上部金属结构124及金属网格层112均是钨(w)。在其他实施例中，上部金属结构124可为或包含与金属网格层112不同的金属。
37.在上部金属结构124及外围金属结构120之上设置有介电结构126。介电结构126上覆在外围像素区122上。在一些实施例中，介电结构126的一部分在侧向上设置在所述多个
滤光器108与上部金属结构124之间(直接设置在所述多个滤光器108与上部金属结构124之间)。在又一些实施例中，介电结构126的所述部分也在侧向上设置在所述多个滤光器108与外围金属结构120之间(直接设置在所述多个滤光器108与外围金属结构120之间)。
38.在一些实施例中，介电结构126的上表面与滤光器网格结构110的上表面实质上共面。在其他实施例中，介电结构126的上表面设置在滤光器网格结构110的上表面下方或滤光器网格结构110的上方。在一些实施例中，介电结构126可为或包含例如氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)或其类似物。在又一些实施例中，介电结构126可为或包含与滤光器网格结构110相同的材料。在其他实施例中，介电结构126可为或包含与滤光器网格结构110不同的介电材料。
39.图2示出图1a到图1b所示图像传感器的金属网格层112及上部金属结构124的一些实施例的俯视图200。为了在图2中清楚起见，图2所示俯视图200未示出图1a到图1b中所示的一些特征(例如，半导体衬底104、光电探测器102等)，而是为了在图2中清楚起见，仅示出金属网格层112及上部金属结构124。在一些实施例中，图1a所示剖视图100a是沿着图2所示线a-a截取的。
40.如图2的俯视图200中所示，金属网格层112包括金属网格结构114及外围金属结构120。金属网格结构114上覆在半导体衬底104的中心像素区116上。外围金属结构120上覆在半导体衬底104的外围像素区122上。
41.如图2的俯视图200中所示，在一些实施例中，外围像素区122在侧向上包围中心像素区116。外围金属结构120以闭环路径侧向延伸，使得外围金属结构120在侧向上包围金属网格结构114。在一些实施例中，外围金属结构120具有环状布局(例如，正方形环状布局)。在此种实施例中，外围金属结构120可被称为环状外围金属结构。
42.上部金属结构124设置在金属网格层112之上且上覆在外围金属结构120及外围像素区122二者上。在一些实施例中，上部金属结构124在侧向上(沿着z轴及x轴二者)与金属网格结构114偏移开。上部金属结构124以闭环路径侧向延伸，使得上部金属结构124在侧向上包围金属网格结构114。在一些实施例中，上部金属结构124具有环状布局(例如，正方形环状布局)。在此种实施例中，上部金属结构124可被称为环状上部金属结构。
43.金属网格结构114被配置成在设置在半导体衬底104的中心像素区116中的相邻的光电探测器102之间减少串扰且增加灵敏度(例如，量子效率(qe))。上部金属结构124及外围金属结构120被配置成阻挡(例如，完全阻挡)入射辐射透射到设置在半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102。在一些实施例中，上部金属结构124及外围金属结构120会确保充分阻挡入射辐射进入半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102(例如，由于上部金属结构124与外围金属结构120的组合厚度大于阈值厚度)。换句话说，如果仅上部金属结构124或外围金属结构120中的一者设置在外围像素区122之上，则一些入射辐射将不期望地穿过上部金属结构124(或外围金属结构120)且被设置在半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102吸收。举例来说，在一些实施例中，设置在半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102被配置成提供用于图像传感器的黑电平校正(black level correction，blc)的参考信号。这样一来，如果入射辐射穿过上部金属结构124(或外围金属结构120)(例如，由于仅上部金属结构124或外围金属结构120中的一者设置在外围像素区122之上)，则图像传感器的blc可能受到影响，从而降低图像传感器的性能。
44.图3示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的透视图300。
45.如图3的透视图300中所示，金属网格结构114包括第一多个细长网格区段114a及第二多个细长网格区段114b。第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b在相交点302处彼此相交。在一些实施例中，相交点302分别具有正方形状占用面积(footprint)。
46.相交点302分别具有上表面304。在一些实施例中，相交点302的上表面分别是金属网格层112的上表面。在一些实施例中，相交点302的上表面304在垂直方向上(沿着y轴)与第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面偏移开。举例来说，如图3的透视图300中所示，相交点302的上表面304设置在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面下方。在一些实施例中，相交点302的上表面304实质上是平坦的(例如，平整的)。在其他实施例中，相交点302的上表面304是凹面(concave)的。在又一些实施例中，第一多个细长区段114a的上表面与第二多个细长区段114b的上表面实质上共面。
47.图4示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的透视图400。
48.如图4的透视图400中所示，相交点302的上表面304在垂直方向上(沿着y轴)与第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面偏移开。举例来说，如图4的透视图400中所示，相交点302的上表面304设置在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面之上。
49.图5示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图500。
50.如图5的剖视图500中所示，在半导体衬底104之上设置有介电层502。介电层502在垂直方向上设置在金属网格层112与半导体衬底104之间，在垂直方向上设置在滤光器网格结构110与半导体衬底104之间，在垂直方向上设置在上部金属结构124与半导体衬底104之间，且在垂直方向上设置在介电结构126与半导体衬底104之间。在一些实施例中，介电层502在垂直方向上设置在所述多个滤光器108与半导体衬底104之间，如图5的剖视图500中所示。介电层502连续地延伸跨越半导体衬底104的中心像素区116及外围像素区122二者。在一些实施例中，介电层502可具有与滤光器网格结构110及介电结构126相同的布局(例如，相同的占用面积)。
51.介电层502可为或包含例如氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)等。在一些实施例中，介电层502是二氧化硅(sio2)。在一些实施例中，介电层502的厚度处于约200埃与约与约之间。
52.图6示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图600。
53.如图6的剖视图600中所示，在半导体衬底104之上设置有第一刻蚀停止结构602。第一刻蚀停止结构602在垂直方向上设置在金属网格层112与半导体衬底104之间。第一刻蚀停止结构602具有与金属网格层112相同的布局(例如，占用面积)。在一些实施例中，第一刻蚀停止结构602是或包含氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)、金属氮化物(例如，氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等)、一些其它刻蚀停止材料、或前述材料的组合。在一些实施例中，第一刻蚀停止结构602具有处于约与约之间的厚度。
54.在半导体衬底104之上还可设置有第二刻蚀停止结构604。第二刻蚀停止结构604
在垂直方向上设置在外围金属结构120与上部金属结构124之间。在一些实施例中，第二刻蚀停止结构604具有与上部金属结构124相同的布局(例如，占用面积)。
55.在一些实施例中，第二刻蚀停止结构604是或包含氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)、金属氮化物(例如，氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等)、一些其它刻蚀停止材料、或前述材料的组合。在又一些实施例中，第一刻蚀停止结构602与第二刻蚀停止结构604是相同的材料。举例来说，第一刻蚀停止结构602及第二刻蚀停止结构604二者是氮化钛(tin)。在一些实施例中，第二刻蚀停止结构604具有处于约与约之间的厚度。
56.金属网格层112具有处于约与约之间的厚度。上部金属结构124具有处于约与约之间的厚度。第一刻蚀停止结构602、外围金属结构120、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124的组合厚度606为至少约更具体来说，厚度606处于约与约之间。如果厚度606小于约则可能由于厚度606(例如，由于允许入射辐射穿过第一刻蚀停止结构602、外围金属结构120、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124到达设置在外围像素区122中的光电探测器102的小的厚度)，而无法充分阻挡入射辐射到达被设置在半导体衬底104的外围像素区122中的光电探测器102。这样一来，如果厚度606小于约则图像传感器的blc可能受损，从而降低图像传感器的性能。
57.图7示出图6中所示的图像传感器的一些实施例的透视图700。
58.如图7的透视图700中所示，金属网格结构114包括第一多个细长网格区段114a及第二多个细长网格区段114b。第一多个细长区段114a及第二多个细长区段114b在相交点302处彼此相交。在一些实施例中，相交点302分别具有正方形状占用面积。
59.在相交点302之上(例如，直接在相交点302之上)设置有刻蚀停止残余结构702。刻蚀停止残余结构702是第二刻蚀停止层的在形成第二刻蚀停止结构604的刻蚀工艺之后存留的一些部分，此将在下文中更详细地阐述。如图7的透视图700中所示，刻蚀停止残余结构702可具有与相交点302相同的占用面积。在其他实施例中，刻蚀停止残余结构702可具有与相交点302不同的占用面积。举例来说，刻蚀停止残余结构702可仅覆盖相交点302的上表面的一部分。
60.在一些实施例中，刻蚀停止残余结构702的厚度小于第二刻蚀停止结构604的上覆在外围像素区122上的部分的厚度。在又一些实施例中，刻蚀停止残余结构702的上表面704实质上是平坦的(例如，平整的)。在其他实施例中，刻蚀停止残余结构702的上表面704是凹面的。
61.图8示出图1a到图1b中所示的图像传感器的一些其他实施例的剖视图800。
62.如图8的剖视图800中所示，在半导体衬底104及所述多个滤光器108之上设置有多个微透镜802。多个微透镜802分别上覆在多个滤光器108上。多个微透镜802中的每一者被配置成将入射辐射朝向多个光电探测器102中的下伏的光电探测器聚焦。在一些实施例中，多个微透镜802上覆(例如，仅上覆)在半导体衬底104的中心像素区116上。在其他实施例中，多个微透镜802上覆在半导体衬底104的中心像素区116及外围像素区122二者之上。在
此种实施例中，多个微透镜802中的一些微透镜802上覆在多个滤光器108上且多个微透镜802中的一些其他微透镜802上覆在介电结构126上。
63.在一些实施例中，介电层502在垂直方向上设置在第一刻蚀停止结构602与半导体衬底104之间。在一些实施例中，介电层502在中心像素区116中具有第一厚度且在外围像素区122中具有大于第一厚度的第二厚度，如图8的剖视图800中所示。
64.图9a到图9b至图20示出用于形成具有金属网格结构114的图像传感器的方法的一些实施例的一系列各种视图，所述金属网格结构114会改善多个光电探测器102的qe。带有后缀“a”的图(例如，图9a到图17a)示出用于形成具有金属网格结构114的图像传感器的一些实施例的一系列剖视图900a到1700a，所述金属网格结构114会改善图像传感器的性能。带有后缀“b”的图(例如，图9b到图17b)示出图9a到图17a的对应的图的一系列透视图900b到1700b(例如，图9b示出图9a所示结构的透视图900b)。剖视图900a到1700a是沿着其对应的透视图的线a-a截取的(例如，图9a所示剖视图900a是沿着图9b所示透视图900b的线a-a截取的)。不具有后缀的图(例如，图18到图20)示出一系列剖视图1800到2000，所述一系列剖视图1800到2000延续图17所示剖视图1700a的一系列各种视图。剖视图1800到2000是沿着与图17a所示剖视图1700a的相同的线a-a截取的。尽管图9a到图9b至图20是参照一种方法进行阐述，但应理解，图9a到图9b至图20中所示的结构并不限于所述方法，而是可单独地独立于所述方法。
65.如图9a的剖视图900a及图9b的透视图900b中所示，在半导体衬底104之上形成第一刻蚀停止层902。在半导体衬底104中设置多个光电探测器102。在一些实施例中，在半导体衬底104内设置隔离结构106且隔离结构106在侧向上环绕所述多个光电探测器102。尽管在图9a的剖视图900a及图9b的透视图900b中未明确示出，但应理解，可通过已知的互补金属氧化物半导体(cmos)工艺在形成第一刻蚀停止层902之前在半导体衬底104中形成所述多个光电探测器102及隔离结构106。
66.在一些实施例中，用于形成第一刻蚀停止层902的工艺包括在半导体衬底104及隔离结构106上沉积第一刻蚀停止层902。可通过例如化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，ald)、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积第一刻蚀停止层902。第一刻蚀停止层902可为或包含氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)、金属氮化物(例如，氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等)、一些其它刻蚀停止材料、或前述材料的组合。在一些实施例中，第一刻蚀停止层902被沉积为具有处于约与约之间的厚度。在一些实施例中，可在形成第一刻蚀停止层902之前在半导体衬底104及隔离结构106之上(例如，通过cvd、pvd、ald、热氧化等)形成介电层(参见，例如介电层502)。在此种实施例中，第一刻蚀停止层902形成在介电层之上(例如，沉积在介电层502上)。
67.同样在图9a的剖视图900a及图9b的透视图900b中所示，在第一刻蚀停止层902之上形成金属网格层112，在金属网格层112之上形成第二刻蚀停止层904，且在第二刻蚀停止层904之上形成上部金属层906。在一些实施例中，省略第一刻蚀停止层902和/或第二刻蚀停止层904，且因此未形成第一刻蚀停止层902和/或第二刻蚀停止层904。在一些实施例中，用于形成金属网格层112的工艺包括在第一刻蚀停止层902上沉积金属网格层112。可通过
例如cvd、pvd、ald、溅镀、电化学镀覆、无电镀覆、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积金属网格层112。在一些实施例中，金属网格层112被沉积为具有处于约与约之间的厚度。
68.在一些实施例中，用于形成第二刻蚀停止层904的工艺包括在金属网格层112上沉积或生长第二刻蚀停止层904。可通过例如cvd、pvd、ald、热氧化、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积或生长第二刻蚀停止层904。第二刻蚀停止层904可为或包含氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)、金属氮化物(例如，氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等)、一些其它刻蚀停止材料、或前述材料的组合。在一些实施例中，第一刻蚀停止层902与第二刻蚀停止层904是相同的材料。举例来说，第一刻蚀停止层902及第二刻蚀停止层904二者是氮化钛(tin)。在一些实施例中，第二刻蚀停止层904被沉积为具有处于约与约与约之间的厚度。
69.在一些实施例中，用于形成上部金属层906的工艺包括在第二刻蚀停止层904上沉积上部金属层906。可通过例如cvd、pvd、ald、溅镀、电化学镀覆、无电镀覆、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积上部金属层906。上部金属层906可为或包含例如钨(w)、铝(al)、钛(ti)、钽(ta)、一些其他金属、或前述材料的组合。在一些实施例中，上部金属层906与金属网格层112是或包含相同的金属。举例来说，上部金属层906及金属网格层112均为钨(w)。在其他实施例中，上部金属层906可为或包含与金属网格层112不同的金属。在一些实施例中，上部金属层906被沉积为具有处于约与约之间的厚度。
70.如图10a的剖视图1000a及图10b的透视图1000b中所示，在金属网格层112之上形成多个细长金属区段1002及上部金属结构124。通过第一图案化工艺形成所述多个细长金属区段1002及上部金属结构124。第一图案化工艺包括在上部金属层906(参见9a到图9b)之上形成图案化的掩蔽层1004(例如，正型光刻胶/负型光刻胶、硬掩模等)。可通过以下方式来形成图案化的掩蔽层1004：(例如，通过旋涂工艺)在上部金属层906上形成掩蔽层(未示出)；(例如，通过光刻工艺(例如光学光刻(photolithography)、极紫外光刻等))将掩蔽层暴露于图案；以及对掩蔽层进行显影，从而在上部金属层906之上形成图案化的掩蔽层1004。
71.此后，在图案化的掩蔽层1004在上部金属层906之上就位的情况下，对上部金属层906执行第一刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)，以根据图案化的掩蔽层1004对上部金属层906进行选择性地刻蚀。第一刻蚀工艺会移除上部金属层906的未被掩蔽的一些部分，从而形成所述多个细长金属区段1002及上部金属结构124。在一些实施例中，第一刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、反应离子刻蚀(reactive ion etching，rie)工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第一刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氯系刻蚀化学物质(例如，氯气(cl2)/氩气(ar)等)。
72.所述多个细长金属区段1002在中心区116之上连续地延伸到上部金属结构124。换句话说，所述多个细长金属区段1002及上部金属结构124是连续金属层的一些部分。在一些实施例中，上部金属结构124具有环状布局(例如，正方形环状布局)。在此种实施例中，上部金属结构124可被称为环状上部金属结构。所述多个细长金属区段1002在环状上部金属结构的相对的内侧壁之间连续地延伸。
73.同样在图10a的剖视图1000a及图10b的透视图1000b中所示，在金属网格层112之上形成第二刻蚀停止结构604及多个细长刻蚀停止区段1006。第二刻蚀停止结构604具有与上部金属结构124实质上相同的布局(例如，占用面积)。所述多个细长刻蚀停止区段1006分别具有与所述多个细长金属区段1002实质上相同的布局(例如，占用面积)。
74.在一些实施例中，用于形成第二刻蚀停止结构604及所述多个细长刻蚀停止区段1006的工艺包括对第二刻蚀停止层904(参见图9a到图9b)执行第二刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)。在图案化的掩蔽层1004在所述多个细长金属区段1002、上部金属结构124及第二蚀刻停止层904之上就位的情况下对第二刻蚀停止层904执行第二刻蚀工艺，从而根据图案化的掩蔽层1004选择性地对第二刻蚀停止层904进行刻蚀。第二刻蚀工艺会移除第二刻蚀停止层904的未被掩蔽的一些部分，从而形成第二刻蚀停止结构604及所述多个细长刻蚀停止区段1006。在一些实施例中，第二刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第二刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氟系刻蚀化学物质(例如，四氟化碳(cf4)、三氟甲烷(chf3)、八氟环丁烷(c4f8)等)。
75.在一些实施例中，在第二刻蚀工艺之后将图案化的掩蔽层1004剥离。在其他实施例中，在第一刻蚀工艺之后但在第二刻蚀工艺之前，将图案化的掩蔽层1004剥离。在此种实施例中，可在第二刻蚀工艺期间将所述多个细长金属区段1002及上部金属结构124用作掩蔽层，从而根据所述多个细长金属区段1002及上部金属结构124选择性地对第二刻蚀停止层904进行刻蚀(且因此形成第二刻蚀停止结构604及所述多个细长刻蚀停止区段1006)。
76.如图11a的剖视图1100a及图11b的透视图1100b中所示，在金属网格层112、上部金属结构124及所述多个细长金属区段1002之上形成第一掩蔽层1102。然后在第一掩蔽层1102之上形成第二掩蔽层1104。此后，在第二掩蔽层1104之上形成图案化的掩蔽层1106。在一些实施例中，第一掩蔽层1102、第二掩蔽层1104及图案化的掩蔽层1106统称为三层掩蔽结构。
77.在一些实施例中，用于形成第一掩蔽层1102的工艺包括在金属网格层112、上部金属结构124及所述多个细长金属区段1002之上沉积第一掩蔽层1102。可通过例如旋涂工艺、喷涂工艺、cvd、pvd、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积第一掩蔽层1102。第一掩蔽层1102可为或包含例如光刻胶材料、抗反射材料、旋涂碳等。如图11a的剖视图1100a及图11b的透视图1100b中所示，在一些实施例中，第一掩蔽层1102形成有实质上平坦的上表面。
78.在一些实施例中，用于形成第二掩蔽层1104的工艺包括在第一掩蔽层1102上沉积第二掩蔽层1104。可通过例如旋涂工艺、cvd、pvd、ald、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积第二掩蔽层1104。第二掩蔽层1104可为或包含例如氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，氮氧化硅(sio
x
ny))、旋涂玻璃、含硅材料等。在一些实施例中，第二掩蔽层1104形成有实质上平坦的上表面。
79.在一些实施例中，用于形成图案化的掩蔽层1106的工艺包括在第二掩蔽层1104上(例如，通过旋涂工艺)形成第三掩蔽层(未示出)(例如，正型光刻胶材料/负型光刻胶材料)。此后，通过光刻工艺(例如，光学光刻、极紫外光刻等)将第三掩蔽层暴露于图案。对第三掩蔽层执行显影(例如，通过向掩蔽层施加显影剂)，从而在第二掩蔽层1104之上形成图案化的掩蔽层1106。在一些实施例中，图案化的掩蔽层1106被形成为具有比第一掩蔽层
1102所形成的厚度更小的厚度。
80.如图12a的剖视图1200a及图12b的透视图1200b中所示，将图案化的掩蔽层1106(参见图11a到图11b)的图案转移到第二掩蔽层1104及第一掩蔽层1102。通过刻蚀工艺将图案化的掩蔽层1106的图案转移到第二掩蔽层1104及第一掩蔽层1102。举例来说，在图案化的掩蔽层1106在第二掩蔽层1104之上就位的情况下，对第一掩蔽层1102及第二掩蔽层1104执行刻蚀工艺，从而选择性地移除第一掩蔽层1102的未被掩蔽的一些部分及第二掩蔽层1104的未被掩蔽的一些部分。刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。随后将图案化的掩蔽层1106剥离。
81.由于来自图案化的掩蔽层1106的图案被转移到第一掩蔽层1102，因此在刻蚀工艺之后，第一掩蔽层1102具有多个细长掩蔽部分1102a及外围掩蔽部分1102b。换句话说，图案化的掩蔽层1106具有通过刻蚀工艺转移到第一掩蔽层1102的对应的细长部分及对应的外围掩蔽部分。所述多个细长掩蔽部分1102a上覆在半导体衬底104的中心像素区116上。外围掩蔽部分1102b上覆在半导体衬底104的外围像素区122上。在一些实施例中，在刻蚀工艺之后，第二掩蔽层1104具有与第一掩蔽层1102实质上相同的布局。
82.所述多个细长掩蔽部分1102a彼此平行地排列且在第一方向上(沿着z轴)侧向延伸。在一些实施例中，外围掩蔽部分1102b以闭环路径侧向延伸，使得外围掩蔽部分1102b在侧向上包围所述多个细长掩蔽部分1102a。在一些实施例中，外围掩蔽部分1102b具有环状布局(例如，正方形环状布局)。在此种实施例中，外围掩蔽部分1102b可被称为第一掩蔽层1102的环状掩蔽部分。细长掩蔽部分1102a在第一掩蔽层1102的环状掩蔽部分的相对的内侧壁之间连续地延伸。换句话说，第一掩蔽层1102是连续层，且外围掩蔽部分1102b及所述多个细长掩蔽部分1102a二者是连续层的一些部分。在一些实施例中，外围掩蔽部分1102b覆盖上部金属结构124的内侧壁及第二掩蔽结构604的内侧壁。在此种实施例中，外围掩蔽部分1102b沿着上部金属结构124的内侧壁及第二掩蔽结构604的内侧壁在垂直方向上延伸到金属网格层112的上表面。
83.如图13a的剖视图1300a及图13b的透视图1300b中所示，通过第一刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)对金属网格层112进行刻蚀，使得金属网格层112包括上覆在中心像素区116上的金属网格结构114及上覆在外围像素区122上的外围金属结构120。在第一掩蔽层1102在金属网格层112、多个细长金属区段1002(参见图12a到图12b)、及上部金属结构124之上就位的情况下执行第一刻蚀工艺，从而根据第一掩蔽层1102选择性地对金属网格层112进行刻蚀。此外，多个细长金属区段1002在第一刻蚀工艺期间用作掩蔽结构，使得第一刻蚀工艺还根据所述多个细长金属区段1002选择性地对金属网格层112进行刻蚀。第一刻蚀工艺移除金属网格层112的未被掩蔽的一些部分(例如，未被第一掩蔽层1102或多个细长金属区段1002中的任一者覆盖)，从而形成金属网格结构114及外围金属结构120。换句话说，第一刻蚀工艺根据第一掩蔽层1102及所述多个细长金属区段1002对金属网格层112进行刻蚀，从而在半导体衬底104之上界定金属网格结构114及外围金属结构120。
84.在一些实施例中，第一刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、反应离子刻蚀(rie)工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第一刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氯系刻蚀化学物质(例如，cl2/ar等)。
85.如图13a的剖视图1300a及图13b的透视图1300b中所示，在第一刻蚀工艺之后，所述多个细长金属区段1002的金属残余结构1302存留在金属网格结构114之上。金属残余结构1302是所述多个细长金属区段1002的在第一刻蚀工艺之后存留在金属网格结构114之上的一些部分。由于第一掩蔽层1102在第一刻蚀工艺期间覆盖所述多个细长金属区段1002的一些部分，因此金属残余结构1302存留在金属网格结构114之上，且与第一掩蔽层1102不同，第一刻蚀工艺会移除所述多个细长金属区段1002的被暴露出的部分(例如，由于第一刻蚀工艺的刻蚀化学性质)。
86.金属网格结构114包括第一多个细长网格区段114a及第二多个细长网格区段114b。第一多个细长区段114a彼此平行地排列且在第一方向上(沿着z轴)侧向延伸。第二多个细长区段114b彼此平行地排列且在与第一方向正交的第二方向上(沿着x轴)侧向延伸。第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交且界定在垂直方向上延伸穿过金属网格结构114的多个网格开口118。第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b在相交点(参见图3所示302)处彼此相交。金属残余结构1302设置在相交点之上(例如，设置在相交点之正上方)。在一些实施例中，金属残余结构1302具有与相交点(例如，正方形状占用面积)相同的布局(例如，占用面积)。
87.在一些实施例中，外围像素区122在侧向上包围中心像素区116。外围金属结构120以闭环路径侧向延伸，使得外围金属结构120在侧向上包围金属网格结构114。在一些实施例中，外围金属结构120具有环状布局(例如，正方形环状布局)。与金属网格结构114不同，外围金属结构120不具有网格开口。
88.同样在图13a的剖视图1300a及图13b的透视图1300b中所示，在垂直方向上在金属网格层112与半导体衬底104之间形成第一刻蚀停止结构602。第一刻蚀停止结构602具有与金属网格层112的金属网格结构114以及外围金属结构120实质上相同的布局(例如，占用面积)。
89.在一些实施例中，用于形成第一刻蚀停止结构602的工艺包括对第一刻蚀停止层902(参见图12a到图12b)执行第二刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)。在第一掩蔽层1102在第一多个细长区段114a、金属残余结构1302、第二刻蚀停止结构604、上部金属结构124及外围金属结构120之上就位的情况下对第一刻蚀停止层902执行第二刻蚀工艺，从而根据第一掩蔽层1102选择性地对第一刻蚀停止层902进行刻蚀。此外，第一多个细长网格区段114a在第二刻蚀工艺期间用作掩蔽结构，使得第二刻蚀工艺也根据第一多个细长网格区段114a选择性地对第一刻蚀停止层902进行刻蚀。第二刻蚀工艺移除第一刻蚀停止层902的未被掩蔽的一些部分(例如，未被第一掩蔽层1102或第一多个细长网格区段114a中的任一者覆盖)，从而形成第一刻蚀停止结构602。
90.在一些实施例中，第二刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第二刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氟系刻蚀化学物质(例如，四氟化碳(cf4)、三氟甲烷(chf3)、八氟环丁烷(c4f8)等)。
91.如图13a的剖视图1300a及图13b的透视图1300b中所示，所述多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304在垂直方向上存留在金属残余结构1302与金属网格结构114之间。所述多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304是所述多个细长刻蚀停止区段1006的存
留在金属残余结构1302与金属网格结构114之间的一些部分。由于第一掩蔽层1102在第二刻蚀工艺期间覆盖所述多个细长刻蚀停止区段1006的一些部分，因此所述多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304存留在金属残余结构1302与金属网格结构114之间，且与第一掩蔽层1102不同，第二刻蚀工艺会移除所述多个细长刻蚀停止区段1006的被暴露出的一些部分(例如，由于第二刻蚀工艺的刻蚀化学物质)。
92.多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304设置在第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交的点(例如相交点)之上(例如，直接设置在所述点之上)。多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304具有与相交点(例如，正方形状占用面积)相同的布局(例如，占用面积)。在第二刻蚀工艺之后，可将第一掩蔽层1102剥离。
93.如图14a的剖视图1400a及图14b的透视图1400b中所示，在半导体衬底104、第一刻蚀停止结构602、金属网格层112、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124之上形成掩蔽层1402。掩蔽层1402还形成在网格开口118中。掩蔽层1402形成有非平坦的上表面。掩蔽层1402的非平坦的上表面与在第一掩蔽层1102已被剥离之后的图13a到图13b中所示的结构的形貌对应。掩蔽层1402覆盖(例如，完全覆盖)第一刻蚀停止结构602、金属网格层112、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124。为了图中清楚起见，第一刻蚀停止结构602的被掩蔽层1402覆盖的一些部分、金属网格层112的被掩蔽层1402覆盖的一些部分、金属残余结构1302的被掩蔽层1402覆盖的一些部分、以及所述多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304的被掩蔽层1402覆盖的一些部分在图14a所示剖视图1400a中以幻影(phantom)(例如，通过虚线)示出。
94.在一些实施例中，用于形成掩蔽层1402的工艺包括在半导体衬底104、第一刻蚀停止结构602、金属网格层112、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124上沉积掩蔽层1402。可通过例如旋涂工艺、喷涂工艺、cvd、pvd、ald、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合来沉积掩蔽层1402。掩蔽层1402可为或包含例如光刻胶材料、抗反射材料、旋涂碳等。在一些实施例中，掩蔽层是底部抗反射涂层(bottom anti-reflective coating，barc)。
95.如图15a的剖视图1500a及图15b的透视图1500b中所示，对掩蔽层1402执行第一回蚀工艺，从而移除掩蔽层1402的上部部分。通过移除掩蔽层1402的上部部分，暴露出金属残余结构1302的上部部分。第一回蚀工艺包括对掩蔽层1402执行刻蚀工艺，从而移除掩蔽层1402的上部部分。在一些实施例中，刻蚀工艺会减小掩蔽层1402在半导体衬底104的中心像素区116及外围像素区122二者之上的厚度。在其他实施例中，刻蚀工艺可选择性地移除掩蔽层1402的设置在半导体衬底104的中心像素区116之上的一些部分(例如，通过在执行刻蚀工艺之前在掩蔽层1402之上形成图案化的掩蔽层)。
96.在一些实施例中，刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)。刻蚀工艺的刻蚀化学物质可为或包含例如氧(例如，氧气(o2))、氮(例如，氮气(n2))、氢(例如，氢气(h2))、一些其他合适的元素、或前述元素的组合。
97.如图16a的剖视图1600a及图16b的透视图1600b中所示，对金属残余结构1302执行第二回蚀工艺，从而从金属网格结构114上方移除金属残余结构1302及多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304。通过移除金属残余结构1302及多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304，在掩蔽层1402内形成多个开口1602。为了图中清楚起见，所述多个开口在图
16a所示剖视图1600a中以幻影(例如，通过虚线)示出。
98.第二回蚀工艺包括对金属残余结构1302执行第一刻蚀工艺。第一刻蚀工艺对金属残余结构1302与对掩蔽层1402相比更具选择性。这样一来，第一刻蚀工艺选择性地移除金属残余结构1302(例如，对金属残余结构1302进行回蚀)。在一些实施例中，第一刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第一刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氯系刻蚀化学物质(例如，cl2/ar等)。
99.此后，执行第二刻蚀工艺以移除多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304。如同第一刻蚀工艺，第二刻蚀工艺对多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304与对掩蔽层1402相比更具选择性。这样一来，第二刻蚀工艺选择性地移除多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304。在一些实施例中，第二刻蚀工艺可为例如干式刻蚀工艺、rie工艺、湿式刻蚀工艺、一些其他刻蚀工艺、或前述工艺的组合。在又一些实施例中，第二刻蚀工艺是干式刻蚀工艺(或rie工艺)，所述干式刻蚀工艺具有氟系刻蚀化学物质(例如，四氟化碳(cf4)、三氟甲烷(chf3)、八氟环丁烷(c4f8)等)。
100.在一些实施例中，第二刻蚀工艺可不移除多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304的全部，从而在金属网格层114之上(例如，直接在相交点302之上)留下刻蚀停止残余结构702(参见，例如图7)。在其他实施例中，第二刻蚀工艺可移除金属网格层114的上部部分，使得第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交的点(例如，相交点302)具有设置在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面之下的上表面(参见，例如图3)。在其中省略第二蚀刻停止层904(参见，例如图9a到图9b)的实施例中，第一蚀刻工艺可不移除金属残余结构1302的全部，使得第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交的点(例如，相交点302)具有设置在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面之上的上表面(参见，例如图4)。在其中省略第二蚀刻停止层904(参见，例如图9a到图9b)的其他实施例中，第一蚀刻工艺可移除金属网格层114的上部部分，使得第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交的点(例如，相交点302)具有设置在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面之下的上表面(参见，例如图3)。
101.相交点302的上表面位于第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面上方或下方，且刻蚀停止残余结构702在相交点302处设置在金属网格层114之上，此表明图17a到图17b中所示的结构可能已以上述方式形成(例如，由于上述方法利用第二回蚀工艺来移除金属残余结构1302及多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304)。在又一些其他实施例中，第二刻蚀工艺(或第一刻蚀工艺)直接停止在第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面处，使得第一多个细长区段114a与第二多个细长区段114b相交的点(例如，相交点302)具有与第一多个细长区段114a的上表面及第二多个细长区段114b的上表面实质上共面的上表面。
102.通过以上述方式形成金属网格结构114(例如，通过根据第一掩蔽层1102及多个细长金属区段1002形成金属网格层112)，且然后对金属残余结构1302(及多个细长刻蚀停止区段1006的残余结构1304)进行回蚀，第一多个细长网格区段114a与第二多个细长网格区段114b可以实质上直角彼此相交，使得当从上方观察时网格开口118是矩形的。此外，此会
防止存在金属网格层112的在相邻的第一细长网格区段与第二细长网格区段之间延伸的残余物(所述残余物存在于典型的金属网格结构上)，从而减轻入射光远离所述多个光电探测器102的反射。因此，可增加多个光电探测器102的qe。
103.在一些实施例中，典型的金属网格结构包括金属网格层的在相邻的第一细长网格区段与第二细长网格区段之间延伸的残余物，此是由于典型的金属网格结构是通过遭受固有光学分辨率效应(intrinsic optical resolution effect)和/或刻蚀效应的其他方法而形成。举例来说，典型的金属网格结构通常通过光刻的一个掩模来图案化。光衍射可能会引起相邻的线的相交部位处的图案变形(distortion)。这样一来，尽管掩模图案具有直的侧壁，但光刻胶图案可能具有弯曲的侧壁。另外，在相交部位处也可能由于刻蚀工艺而发生变形。
104.如图17a的剖视图1700a及图17b的透视图1700b中所示，将掩蔽层1402剥离。在掩蔽层1402被剥离之后，在半导体衬底104之上设置第一刻蚀停止结构602。在半导体衬底104及第一刻蚀停止结构602之上设置包括金属网格结构114及外围金属结构120的金属网格层112。在半导体衬底104及金属网格层112的外围金属结构120之上设置第二刻蚀停止结构604，且上部金属结构124上覆在第二刻蚀停止结构604上。
105.如图18的剖视图1800中所示，在半导体衬底104、第一刻蚀停止结构602、金属网格层112、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124之上形成滤光器网格层1802。滤光器网格层1802还可形成在网格开口118内。在一些实施例中，用于形成滤光器网格层1802的工艺包括通过例如cvd、pvd、ald、溅镀、一些其他沉积工艺、或前述工艺的组合在半导体衬底104、第一刻蚀停止结构602、金属网格层112、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124上沉积滤光器网格层1802。在一些实施例中，滤光器网格层1802可包含例如氧化物(例如，sio2)、氮化物(例如，sin)、氮氧化物(例如，sio
x
ny)等。
106.如图19的剖视图1900中所示，在半导体衬底104及金属网格结构114之上形成滤光器网格结构110。滤光器网格结构110包括多个滤光器网格开口，所述多个滤光器网格开口是以包括行及列的阵列设置。同样在图19的剖视图1900中所示，在多个滤光器网格开口中及在多个网格开口118中形成多个滤光器108。
107.在一些实施例中，用于形成滤光器网格结构110及多个滤光器108的工艺包括对滤光器网格层1802(参见，例如图18)进行选择性地刻蚀。可通过在滤光器网格层1802上形成图案化的掩蔽层(未示出)且随后对滤光器网格层1802执行刻蚀工艺以移除滤光器网格层1802的未被掩蔽的一些部分来对滤光器网格层1802进行选择性地刻蚀，从而形成具有多个滤光器网格开口的滤光器网格结构110。在一些实施例中，随后将掩蔽层剥离。
108.此后，在多个滤光器网格开口及网格开口118中形成多个滤光器108。在一些实施例中，用于形成多个滤光器108的工艺包括在多个滤光器网格开口及网格开口118中(例如，通过cvd、pvd、ald、溅镀、旋涂工艺等)沉积滤光材料，从而形成所述多个滤光器108。滤光材料是允许具有特定的波长范围的辐射(例如，光)透射，同时阻挡特定范围之外的波长的光的材料。随后，在一些实施例中，可对所述多个滤光器108执行平坦化工艺(例如，化学机械平坦化(chemical-mechanical planarization，cmp))，以将所述多个滤光器108的上表面平坦化。
109.同样在图19的剖视图1900中所示，在半导体衬底104、第一刻蚀停止结构602、外围
金属结构120、第二刻蚀停止结构604及上部金属结构124之上形成介电结构126。在一些实施例中，介电结构126是滤光器网格层1802的一部分，且通过与滤光器网格结构110相同的工艺形成。在其他实施例中，可通过与滤光器网格结构110不同的工艺形成介电结构126。举例来说，在一些实施例中，介电结构126可为或包含与滤光器网格结构110不同的材料。在此种实施例中，可在多个滤光器108、滤光器网格结构110及上部金属结构124之上(例如，通过cvd、pvd、ald、溅镀、旋涂工艺等)沉积介电层。此后，可选择性地对介电层进行刻蚀和/或平坦化(例如，通过cmp)，以选择性地移除介电层的一些部分，从而形成介电结构126。
110.如图20的剖视图2000中所示，在多个滤光器108之上形成多个微透镜802。可通过以下方式来形成所述多个微透镜802：在滤光器网格结构110、多个滤光器108上及在介电结构126上(例如，通过cvd、pvd、ald、溅镀、旋涂工艺等)沉积微透镜材料。在微透镜材料上方将具有弯曲上表面的微透镜模板(未示出)图案化。在一些实施例中，微透镜模板可包含光刻胶材料，所述光刻胶材料被使用分布式曝光光剂量进行曝光(例如，对于负型光刻胶，在曲率(curvature)的底部曝光更多的光且在曲率的顶部曝光更少的光)，被显影，且被烘焙以形成圆的形状。然后，通过根据微透镜模板选择性地对微透镜材料进行刻蚀来形成所述多个微透镜802。在一些实施例中，在形成多个微透镜802之后，完成具有金属网格结构114的图像传感器的形成。所述金属网格结构114会改善多个光电探测器102的qe。
111.图21示出用于形成具有金属网格结构114的图像传感器的方法的一些实施例的流程图2100，所述金属网格结构114会改善多个光电探测器102的qe。尽管图21的流程图2100在本文中被示出及阐述为一系列动作或事件，然而应理解，此类动作或事件的示出次序不应被解释为具有限制性意义。举例来说，一些动作可以不同的次序发生和/或与除本文中所示出和/或阐述的动作或事件以外的其他动作或事件同步地发生。此外，可能并非需要所有所示出的动作来实施本文中所作说明的一个或多个方面或实施例，且本文中所绘示动作中的一者或多者可以一个或多个单独的动作和/或阶段施行。
112.在动作2102处，在半导体衬底之上形成金属网格层，且在金属网格层之上形成上部金属层。图9a到图9b示出与动作2102对应的一些实施例的各种视图900a到900b。
113.在动作2104处，对上部金属层进行选择性地刻蚀以形成多个细长金属区段及上部金属结构。图10a到图10b示出与动作2104对应的一些实施例的各种视图1000a到1000b。
114.在动作2106处，在金属网格层之上、在所述多个细长金属区段之上以及在上部金属结构之上形成具有多个细长掩蔽部分的第一掩蔽层，其中所述多个细长掩蔽部分覆盖所述多个细长金属区段的一些部分。图11a到图11b至图12a到图12b示出与动作2106对应的一些实施例的一系列各种视图。
115.在动作2108处，根据第一掩蔽层及所述多个细长金属区段对金属网格层进行选择性地刻蚀，从而在半导体衬底之上形成金属网格结构及外围金属结构。图13a到图13b示出与动作2108对应的一些实施例的各种视图1300a到1300b。
116.在动作2110处，执行回蚀工艺以从金属网格结构之上移除所述多个细长金属区段的一些部分。图14a到图14b至图17a到图17b示出与动作2110对应的一些实施例的一系列各种视图。
117.在动作2112处，在金属网格结构、外围金属结构及上部金属结构之上形成滤光器网格结构、多个滤光器及多个微透镜。图18到图20示出与动作2112对应的一些实施例的一
系列各种视图。
118.在一些实施例中，本技术提供一种用于形成半导体器件的方法。所述方法包括：在半导体衬底内形成光电探测器，其中所述半导体衬底包括与第二表面相对的第一表面。在所述半导体衬底的所述第一表面之上形成金属网格层。在所述金属网格层之上形成上部金属层。对所述上部金属层执行第一刻蚀工艺，以在所述金属网格层之上界定多个细长金属区段，其中所述细长金属区段彼此平行地排列且在第一方向上连续地延伸。在所述多个细长金属区段之上形成第一掩蔽层，使得所述第一掩蔽层包括多个细长掩蔽区段，其中所述细长掩蔽区段彼此平行地排列且在与所述第一方向正交的第二方向上连续地延伸。根据所述第一掩蔽层及所述多个细长金属区段对所述金属网格层执行第二刻蚀工艺，以在所述光电探测器之上界定金属网格结构及多个网格开口。
119.在上述形成半导体器件的方法中，还包括：在所述多个网格开口内形成多个滤光器。
120.在上述形成半导体器件的方法中，还包括：在所述多个滤光器之上形成多个微透镜。
121.在上述形成半导体器件的方法中，其中所述金属网格层与所述上部金属层包含相同的材料。
122.在上述形成半导体器件的方法中，其中：在对所述金属网格层进行刻蚀之后，所述多个细长金属区段的一些部分存留在所述金属网格结构之上；且所述多个细长金属区段的所述一些部分被通过回蚀工艺从所述金属网格结构移除。
123.在上述形成半导体器件的方法中，其中所述回蚀工艺包括：在所述金属网格结构之上、所述多个细长金属区段的所述一些部分之上以及所述多个网格开口中形成第二掩蔽层；移除所述第二掩蔽层的上部部分，从而暴露出所述多个细长金属区段的所述一些部分；以及在所述第二掩蔽层就位的情况下且在所述多个细长金属区段的所述一些部分被暴露出之后，对所述多个细长金属区段的所述一些部分执行第三刻蚀工艺。
124.在上述形成半导体器件的方法中，其中所述金属网格结构包括：多个第一细长网格区段，所述多个第一细长网格区段彼此平行且各自在所述第一方向上延伸；以及多个第二细长网格区段，所述多个第二细长网格区段彼此平行且各自在所述第二方向上延伸，其中所述多个第一细长网格区段在多个相交点处与所述多个第二细长网格区段相交，且其中所述多个细长金属区段的所述一些部分分别设置在所述多个相交点之上。
125.在一些实施例中，本技术提供一种图像传感器。所述图像传感器包括：半导体衬底，包括与第二表面相对的第一表面。多个光电探测器设置在所述半导体衬底内。金属网格层上覆在所述半导体衬底的所述第一表面上，其中所述金属网格层包括上覆在所述半导体衬底的中心像素区上的金属网格结构，其中所述金属网格层从所述中心像素区连续地延伸到所述半导体衬底的在侧向上包围所述中心像素区的外围像素区。上部金属结构设置在所述金属网格层之上，其中所述上部金属结构上覆在所述外围金属结构上，其中所述上部金属结构在侧向上与所述金属网格结构偏移开，且其中所述上部金属结构的下表面在垂直方向上设置在所述金属网格结构的上表面之上。
126.在上述图像传感器中，其中所述上部金属结构与所述金属网格层包含相同的材料。
127.在上述图像传感器中，还包括：多个滤光器，上覆在所述多个光电探测器上，其中所述金属网格结构在侧向上环绕所述多个滤光器。
128.在上述图像传感器中，其中：所述多个光电探测器设置在所述半导体衬底的所述中心像素区及所述半导体衬底的所述外围像素区二者中；所述金属网格结构在设置在所述半导体衬底的所述中心像素区中的所述光电探测器之间延伸；且所述外围金属结构覆盖设置在所述半导体衬底的所述外围像素区中的所述多个光电探测器。
129.在上述图像传感器中，其中：所述外围金属结构具有在侧向上包围所述金属网格结构的环状布局；且所述外围金属结构从所述外围金属结构的内侧壁连续地延伸到所述外围金属结构的外侧壁；且所述外围金属结构的所述外侧壁以闭环路径在侧向上围绕所述金属网格结构延伸。
130.在上述图像传感器中，其中所述上部金属结构具有在侧向上包围所述金属网格结构的环状布局。
131.在上述图像传感器中，其中所述金属网格结构包括：第一细长网格区段，在第一方向上侧向延伸；第二细长网格区段，在与所述第一方向正交的第二方向上侧向延伸；以及相交点，所述第一细长网格区段与所述第二细长网格区段在所述相交点处相交，其中所述相交点的上表面在垂直方向上与所述第一细长网格区段的上表面及所述第二细长网格区段的上表面二者偏移开。
132.在上述图像传感器中，其中：所述相交点的所述上表面具有正方形状占用面积。
133.在上述图像传感器中，其中：所述第一细长网格区段的所述上表面与所述第二细长网格区段的所述上表面共面。
134.在一些实施例中，本技术提供一种用于形成半导体器件的方法。所述方法包括：在半导体衬底之上形成金属网格层，其中多个光电探测器设置在所述半导体衬底中。在所述金属网格层之上形成多个细长金属区段及环状上部金属结构，其中所述环状上部金属结构在侧向上环绕所述多个细长金属区段且所述多个细长金属区段在第一方向上在所述环状上部金属结构的相对侧之间侧向延伸。在所述多个细长金属区段之上及在所述环状上部金属结构之上形成第一掩蔽结构，其中所述第一掩蔽结构包括上覆在所述环状上部金属结构上的环状掩蔽区段，且其中所述第一掩蔽结构包括多个细长掩蔽区段，所述多个细长掩蔽区段彼此平行地排列且在与所述第一方向正交的第二方向上在所述环状掩蔽区段的相对侧之间连续地延伸。根据所述第一掩蔽结构及所述多个细长金属区段对所述金属网格层执行第一刻蚀工艺，以在所述半导体衬底之上界定金属网格结构及环状外围金属结构，其中所述环状外围金属结构在侧向上环绕所述金属网格结构且在垂直方向上设置在所述环状上部金属结构与所述半导体衬底之间。
135.在上述形成半导体器件的方法中，其中形成所述多个细长金属区段及所述环状上部金属结构包括：在所述金属网格层之上形成上部金属层；在所述上部金属层之上形成第二掩蔽结构；以及根据所述第一掩蔽结构对所述上部金属层执行第二刻蚀工艺。
136.在上述形成半导体器件的方法中，其中形成所述第一掩蔽结构包括：在所述多个细长金属区段之上及所述环状上部金属结构之上形成第一掩蔽层；在所述第一掩蔽层之上形成第二掩蔽层；以及根据所述第二掩蔽层对所述第一掩蔽层执行第二刻蚀工艺，以将图案从所述第二掩蔽层转移到所述第一掩蔽层。
137.在上述形成半导体器件的方法中，其中所述环状掩蔽区段被形成为覆盖所述环状上部金属结构的内侧壁。
138.以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的各个方面。所属领域中的技术人员应理解，他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本公开的精神及范围，而且他们可在不背离本公开的精神及范围的条件下对本文作出各种改变、代替及变更。