CN103383948A - 具有分段式蚀刻停止层的图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请案涉及具有分段式蚀刻停止层的图像传感器。一种装置包含其中布置有像素阵列的半导体层。钝化层在所述像素阵列之上邻近于所述半导体层而安置。包含多个蚀刻停止层段的分段式蚀刻停止层在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而安置。在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在所述像素阵列中的像素之间的边界对准。
Description
技术领域
本发明大体上涉及成像。更明确地说，本发明的实例涉及基于互补金属氧化物半导体的图像传感器。
背景技术
落在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器上的具有高亮度水平的图像的电性签名(electrical signature)可保持嵌入于随后获得的图像的随后读出电性签名中。保持在图像传感器中的先前感测的图像的电性签名被称为“伪影”或“记忆效应”。此不想要的效应可由静态图像(尤其高强度或明亮图像)重复曝光到图像传感器而加重。保留的伪影表示噪音，所述噪音使随后获得的图像变暗且降低信噪比，且如果存在运动被成像可导致模糊。
记忆效应问题已被发现尤其存在于已使用先进的制造技术而制造的CMOS图像传感器中，尤其是采取措施以使金属互连密度最大化的那些图像传感器。举例来说，那些采用所谓的“无边界接触”的制造技术已发现与此问题的根本原因相关联。
发明内容
一方面，本申请案涉及一种装置。所述装置包括：半导体层，其中布置有像素阵列；钝化层，其在所述像素阵列之上邻近于所述半导体层而安置；以及分段式蚀刻停止层，其包含在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而安置的多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在所述像素阵列中的像素之间的边界对准。
另一方面，本申请案涉及一种制造互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的方法。所述方法包括：在半导体衬底中提供像素阵列，所述像素阵列包含多个像素，其中所述多个像素中的每一者包含光电二极管及安置在所述半导体衬底中的耦合到所述光电二极管的像素电路；在所述像素阵列之上邻近于所述半导体衬底而沉积钝化层；在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而沉积蚀刻停止层；将在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而安置的所述蚀刻停止层分段成多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在所述像素阵列中的像素之间的边界对准；以及在所述像素阵列之上邻近于所述蚀刻停止层而安置金属互连层。
另一方面，本申请案涉及一种成像***，其包括：像素阵列，所述像素阵列包含：半导体层，其中布置有多个像素；钝化层，其在所述多个像素之上邻近于半导体层而安置；及分段式蚀刻停止层，其包含在所述多个像素之上邻近于所述钝化层而安置的多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与所述多个像素的像素之间的边界对准；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。
附图说明
本发明的非限制及非详尽实施例参考以下图示而描述，其中(除非另有指明)，贯穿各个图中相同的参考数字指的是相同的部件。
图1是说明根据本发明教示的包含包含分段式蚀刻停止层的实例像素阵列的成像***的一个实例的图。
图2A说明根据本发明教示的实例像素阵列的一个实例的俯视图。
图2B说明在根据本发明教示的实例像素阵列中对蚀刻停止层进行分段的一个实例的俯视图。
图3A说明根据本发明教示的包含在实例像素阵列中的半导体衬底层的一个实例的横截面图。
图3B说明根据本发明教示的在包含在实例像素阵列中的半导体衬底层之上沉积的钝化层的一个实例的横截面图。
图3C说明根据本发明教示的在包含在实例像素阵列中的半导体衬底层之上沉积的钝化层之上沉积的蚀刻停止层的一个实例的横截面图。
图3D说明根据本发明教示的对在包含在实例像素阵列中的半导体衬底层之上沉积的钝化层之上沉积的蚀刻停止层进行分段的一个实例的横截面图。
图3E说明根据本发明教示的对在包含在实例像素阵列中的半导体衬底层之上沉积的钝化层之上沉积的蚀刻停止层进行分段的另一实例的横截面图。
图3F说明根据本发明教示的邻近于在包含在实例像素阵列中的半导体衬底层之上沉积的钝化层之上沉积的分段式蚀刻停止层而安置的金属互连层的一个实例的横截面图。
图4是说明制造包含根据本发明教示的实例分段式蚀刻停止层的CMOS图像传感器的实例方法的实例流程图。
图5A展示通过成像***获得的原始图像的实例。
图5B展示在没有分段式蚀刻停止层的情况下来自成像***的图像的实例，其展示记忆效应症状。
图5C展示包含根据本发明教示的分段式蚀刻停止层的成像***中的图像的实例。
贯穿图式的几个图，相应参考字符指示相应组件。所属领域的技术人员将理解，在图中的元件出于简明而说明，且未必是按比例绘制。举例来说，图中一些元件的尺寸可相对于其他元件而放大以帮助改进对本发明各个实施例的理解。而且，在商业可行性实施例中有用或必需的常见但很好理解的元件时常未描绘以帮助较少混淆本发明的此些各种实施例的视图。
具体实施方式
在以下说明中，陈述许多特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的普通技术人员将显而易见，不需要利用所述特定细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的材料或方法以避免混淆本发明。
贯穿本说明书所引用的“一个实施例”、“实施例”、“一个实例”或“实例”意味着结合所述实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方出现的句子“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个实例”或“实例”未必全部指的是相同的实施例或实例。另外，在一个或一个以上实施例或实例中，特定特征、结构或特性可结合在任何适宜的组合和/或子组合中。特定特征、结构或特性可包含在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述功能的其它适宜组件中。另外，可理解，同此提供的图式用于向所属领域的普通技术人员进行解释的目的，且所述图式未必是按比例绘制。
根据本发明教示的实例解决在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的记忆效应的根源中的促成因素，且提供降低或消除包含蚀刻停止层的CMOS图像传感器中的记忆效应的解决方案。根据本发明教示的实例CMOS图像传感器包含实例接触蚀刻停止层，其使CMOS图像传感器中的无边界接触元件具有降低的记忆效应或没有记忆效应成为可能。明确地说，代替在图像传感器的整个表面之上提供连续的接触蚀刻停止层，除了已指定接触开口以互连两个传导层的地方之外，根据本发明教示的实例图像传感器包含围绕每一像素的***进行分段或围绕一群像素的***进行分段的接触蚀刻停止层。在图像传感器中的像素之间的接触蚀刻停止层材料的分段或移除可在所述像素上提供电及/或机械效应，其根据本发明教示而降低图像传感器中的伪影或记忆效应。
图1是说明根据本发明教示的包含具有分段式蚀刻停止层的实例像素阵列102的成像***100的一个实例的图。如在所描绘实例中所展示，成像***100包含耦合到控制电路108及读出电路104的像素阵列102，所述读出电路104耦合到功能逻辑106。
在一个实例中，像素阵列102是成像传感器或像素(例如，像素P1、P2…，Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素是CMOS成像像素。如所说明，每一像素被布置在行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)中以获得人、地点、物体等的图像数据，所述像素可接着用于呈现人、地点、物体等的2D图像。
在一个实例中，在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路104读出且接着转移到功能逻辑106。在各种实例中，读出电路104可包含放大电路、模/数转换(ADC)电路或其它电路。功能逻辑106可仅仅存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，修剪、旋转、移除红眼、调节亮度、调节对比度或其它)而操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路104可沿着读出列线(所说明的)一次读出一行图像数据或可使用各种其他技术(未说明，例如串行读出或同时全部并行读出所有像素)而读出所述图像数据。
在一个实例中，控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性。举例来说，控制电路108可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，所述快门信号是用于在单获取窗口期间同时使在像素阵列102中的全部像素能够同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，所述快门信号是滚动快门信号，使得在连续获取窗口期间循序启用像素的每一行、列或群。
图2A说明根据本发明教示的实例像素阵列202的半导体衬底210的一个实例的俯视图。应理解，在一个实例中，像素阵列202是提供图1的实例像素阵列102的增加细节的说明。如图2A描绘的实例中所展示，像素阵列202包含其中布置有像素阵列(例如，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8，P9，…)的半导体衬底210。如在实例中展示，每一像素，例如(举例来说)如图2A中说明的实例像素P5，包含光电二极管212以及布置在半导体衬底210中的像素阵列202中的耦合到光电二极管212的相关联的像素电路214。在一个实例中，像素电路214可包含像素电路元件，例如(举例来说)但不限于转移晶体管及浮动扩散。在一个实例中，一个或一个以上像素还可包含或共享电荷以对浮动二极管或放大器晶体管进行电压转换。
如将在下面进一步细节中论述，在一个实例中，蚀刻停止层也沉积在像素阵列202之上。蚀刻停止层的沉积是当提供无边界接触时可利用的制造技术，其可应用以增加像素阵列202中的金属互连密度。根据本发明教示，在一个实例中，所述蚀刻停止层围绕每一像素的***或围绕像素群的***而进行分段，使得在多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与布置在像素阵列202中的像素之间的边界对准。
为了说明，图2B说明根据本发明教示的在实例像素阵列202中分段蚀刻停止层的相对位置的一个实例的俯视图。如在实例中展示及将在下面进一步详细论述，围绕包含光电二极管212及像素电路214的像素P5的***的边界216是安置在像素阵列202之上的蚀刻停止层的部分可移动的位置，根据本发明教示，其将蚀刻停止层分段成多个分段式蚀刻停止层段。因此，在图2B中说明的特定实例中，根据本发明教示，边界216与围绕像素P5的边界对准或与像素P5与像素阵列202中的邻近像素之间的边界对准。应理解，根据本发明教示，通过改变像素阵列202的结构(在像素阵列202之上围绕每一像素或每一群像素的***将蚀刻停止层分离成多个蚀刻停止层段)，在像素上可实现额外的电和/或机械效应，其降低图像阵列202中的伪影或记忆效应。
图3A说明根据本发明教示包含在CMOS图像传感器的实例像素阵列302中的半导体衬底层310的一个实例的横截面图。注意，在一个实例中，像素阵列302是沿着图2B的像素阵列202的线A-A′的横截面图。如在所描绘的实例中展示，像素阵列302包含含有(举例来说)硅的半导体衬底层310，具有布置在其中的多个光电二极管区312。在实例中，多个光电二极管区312中的每一者包含在像素阵列302的单独像素中。如在所描绘的实例中展示，存在浅沟槽隔离(STI)318区，其使在半导体衬底层310中的相邻光电二极管区312分开，其因此界定在像素阵列302的像素之间的边界。
图3B说明根据本发明教示的沉积在实例像素阵列302的半导体衬底层310之上的钝化层320的一个实例的横截面图。在一个实例中，钝化层320可包含绝缘材料，例如(举例来说)基于二氧化硅的电介质层或类似物。
图3C说明根据本发明教示的沉积在钝化层320(其沉积在包含在实例像素阵列302中的半导体衬底310之上)之上的蚀刻停止层322的一个实例的横截面图。在一个实例中，蚀刻停止层322是当提供待在像素阵列302中制造的无边界接触时利用的接触蚀刻停止层。如此，蚀刻停止层322将用于保护下伏结构在干式蚀刻工艺期间免受损害，其随后将用于形成接触开口。因此，蚀刻停止层322具有比(举例来说)基于二氧化硅的电介质层较慢的蚀刻速度。
在一个实例中，蚀刻停止层322可包含基于氮化硅的电介质，包含(举例来说)氮氧化硅或碳化硅等。在一个实例中，蚀刻停止层322可使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积，其使用受电驱动等离子体以分解源气体(例如硅烷(SiH4)、氨气(NH4)及氧气(O2))以提供硅、氮、氧源用于形成氮化硅和/或氮氧化硅。
在一个实例中，由于残余氢或在原子之间不良形成的结晶结合(例如(举例来说)Si-Si键或Si-H键)，所产生的蚀刻停止层322因此特征可为包含大量的移动电荷。在一个实例中，所产生的蚀刻停止层322特征还为具有与反应气体的经选择的沉积过程参数或经选择的相对量相关联的残余机械应力。
可通过电力(例如跨蚀刻停止层322而安放的电场)移动蚀刻停止层322的PECVD氮化硅和/或氮氧化硅中的移动电荷，这可引起在附近的半导体区(例如包含在像素阵列302的像素中的光电二极管区312和/或像素电路)中的不良效应。举例来说，包含在像素电路(其包含在像素阵列302的像素中)中的晶体管的源极到漏极电阻可通过改变下伏少许掺杂的源极或漏极区的耗尽特性而受到在蚀刻停止层322的下伏PECVD氮氧化硅中的移动电荷的影响。另外，注意，在蚀刻停止层322的PECVD氮化硅和/或氮氧化硅与其它薄膜(比如二氧化硅薄膜)之间的界面能够保持通常处于在所述界面处的各种原子之间的断键中的电荷。
此外，注意，通过曝光到可见光，可在蚀刻停止层322的PECVD氮化硅和/或氮氧化硅中感应净正电荷，这在当照明像素阵列302的光电二极管区312时可发生。具体来说，与Si-Si及Si-H晶体结构的声子模(phonon mode)相关联的能量可参与电载流子的光激发。声子是与晶体结构相关联的属性，且因此很可能与蚀刻停止层322的PECVD氮化硅和/或氮氧化硅的应力属性有关。
蚀刻停止层322的PECVD氮化硅和/或氮氧化硅的上文概述的全部电荷相关特性可引起在附近半导体区域中的不想要的效应，且因此促成像素阵列302中的不想要的伪影或记忆效应。
根据本发明教示，为了解决可由蚀刻停止层322引起的像素阵列302中不想要的伪影或记忆效应，图3D说明对沉积在钝化层320(其沉积在包含在实例像素阵列302中的半导体衬底层310之上)之上的蚀刻停止层322进行分段的一个实例的横截面图。具体来说，图3D展示在像素之间的部分316从蚀刻停止层322开槽或移除，导致蚀刻停止层322被分成多个蚀刻停止层段。在一个实例中，界定部分316的沟槽尽可能窄以降低损坏布置在半导体衬底层310中的光电二极管区312的表面的可能性。图3D中，多个蚀刻停止层段说明为蚀刻停止层段322A、322B、322C、322D、322E及322F。如在所描绘的实例中展示，在蚀刻停止层段322A、322B、322C、322D、322E及322F之间的边界与在像素阵列302中的像素(其在一个实例中是界定在半导体衬底层310中的STI318位置)之间的边界对准。
根据本发明教示，通过如所示将蚀刻停止层322分段成多个蚀刻停止层段322A、322B、322C、322D、322E及322F，降低或消除像素阵列302中的记忆效应。如所示对蚀刻停止层322进行分段可降低像素阵列302中的记忆效应，因为原本在蚀刻停止层322中存在的应力已通过移除部分316而释放，其因此降低蚀刻停止层322被光激发且通过在蚀刻停止层322之内或在蚀刻停止层322与相邻薄膜(包含例如钝化层320)的界面处俘获电荷而保留伪影图像的倾向。另外，注意，根据本发明教示，还可减低在像素阵列302中的记忆效应，因为当从蚀刻停止层322移除部分316时执行的开槽可导致总体上降低蚀刻停止层322内的移动电荷，其还降低像素阵列302中的记忆效应。
注意，在图3D中，蚀刻停止层段322A、322B、322C、322D、322E及322F中的每一者覆盖下面的单个像素。图3E说明根据本发明教示对沉积在钝化层320(其沉积在包含在像素阵列302中的半导体衬底层310之上)之上的蚀刻停止层322进行分段的另一实例的横截面图。具体来说，图3E展示在像素之间开槽或移除蚀刻停止层322的部分316以产生多个蚀刻停止层段322G、322H、322J及322K(如所示)。根据本发明教示，图3E中说明的实例与图3D中展示的实例之间的差异在于在图3E中展示的实例中，蚀刻停止层段322H及322J各自覆盖下面的多个像素。换句话说，根据本发明教示，每个蚀刻停止层段可覆盖单个像素或每个蚀刻停止层段可覆盖多个像素。
图3F说明根据本发明教示的随后邻近于沉积在钝化层320(其沉积在包含在实例像素阵列302中的半导体衬底层310之上)之上的分段式蚀刻停止层322而安置的金属互连层324的一个实例的横截面图。在一个实例中，金属互连层324是包含多个金属互连326A、326B、326C、326D及326E的金属堆栈层，其提供到像素阵列302中的像素电路的电连接。在一个实例中，根据本发明教示，金属互连326A、326B、326C、326D及326E包含又一个无边界接触。在另一实例中，根据本发明教示，金属互连326A、326B、326C、326D及326E没有一个是无边界接触。
图4是说明根据本发明教示的制造包含实例分段式蚀刻停止层的CMOS图像传感器的实例过程400的实例流程图。如在所描绘的实例中展示，过程块405展示在半导体衬底中提供像素阵列。在一个实例中，所述像素阵列包含多个像素，且所述多个像素中的每一者包含安置在所述半导体衬底中的光电二极管及耦合到所述光电二极管的像素电路。
过程块410展示在像素阵列之上邻近于半导体衬底而沉积钝化层。
过程块415展示在像素阵列之上邻近于钝化层而沉积蚀刻停止层。
过程块420展示将蚀刻停止层分段成在像素阵列之上邻近于钝化层而安置的多个蚀刻停止层段。在一个实例中，在多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在像素阵列中的像素之间的边界对准。在一个实例中，将蚀刻停止层分段成多个蚀刻停止层段包含蚀刻掉蚀刻停止层的在像素阵列中的像素之间的部分。在另一实例中，多个蚀刻停止层段中的每一者覆盖像素阵列中的像素中的一个对应像素。在另一实例中，多个蚀刻停止层段中的每一者覆盖像素阵列中的多个像素。
过程块425展示接着在像素阵列之上邻近于蚀刻停止层而安置金属互连层。在一个实例中，安置所述金属互连层包括在金属互连层中形成无边界接触以提供到像素阵列中的像素电路的电连接。
图5A到5C是根据本发明教示的说明在像素阵列中的记忆效应与在包含分段式蚀刻停止层的像素阵列中的记忆效应降低的实例图像。具体来说，图5A展示由成像***获得的原始图像530的实例。图5B展示在没有分段式蚀刻停止层且因此展示记忆效应的症状的来自成像***的图像535的实例。图5C展示根据本发明教示的在包含分段式蚀刻停止层的成像***中的图像540的实例。如图5C所示，在根据本发明教示的图像540中不存在记忆效应。
所说明的本发明实例的以上描述，包含在摘要里所描述的，并不意欲将是详尽的或被限制为所揭示的精确形式。尽管本文中为说明目的而描述本发明的特定实施例及实例，在不脱离本发明的更广泛精神及范围的情况下各种等效修改是可能的。实际上，应理解，根据本发明教示，特定实例电压、电流、频率、功率范围值、时间等经提供以用于解释目的，且其他值也可用于其他实施例及实例中。
Claims (25)
1.一种装置，其包括：
半导体层，其中布置有像素阵列；
钝化层，其在所述像素阵列之上邻近于所述半导体层而安置；以及
分段式蚀刻停止层，其包含在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而安置的多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在所述像素阵列中的像素之间的边界对准。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个蚀刻停止层段中的每一者覆盖所述像素阵列中的所述像素中的一个对应像素。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个蚀刻停止层段中的每一者覆盖所述像素阵列中的多个像素。
4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括在所述像素阵列之上邻近于所述分段式蚀刻停止层而安置的金属互连层。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述金属层包含安置在其中的无边界接触。
6.根据权利要求1所述的装置，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的所述边界界定于所述分段式蚀刻停止层的在所述像素阵列中的像素之间的经移除部分的区中。
7.根据权利要求1所述的装置，其中在所述像素阵列中的像素之间的所述边界沿着在所述像素阵列中的像素之间的浅沟槽隔离区而界定。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述分段式蚀刻停止层包括氮化物。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述分段式蚀刻停止层包括氮氧化硅。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述钝化层包括氧化物。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括在互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器中。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述像素阵列中的所述像素中的每一者包括光电二极管。
13.一种制造互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器的方法，其包括：
在半导体衬底中提供像素阵列，所述像素阵列包含多个像素，其中所述多个像素中的每一者包含光电二极管及安置在所述半导体衬底中的耦合到所述光电二极管的像素电路；
在所述像素阵列之上邻近于所述半导体衬底而沉积钝化层；
在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而沉积蚀刻停止层；
将在所述像素阵列之上邻近于所述钝化层而安置的所述蚀刻停止层分段成多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与在所述像素阵列中的像素之间的边界对准；以及
在所述像素阵列之上邻近于所述蚀刻停止层而安置金属互连层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述蚀刻停止层分段成所述多个蚀刻停止层段包括蚀刻掉所述蚀刻停止层的在所述像素阵列中的像素之间的部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中安置所述金属互连层包括在所述金属互连层中形成无边界接触以提供到所述像素阵列中的所述像素电路的电连接。
16.一种成像***，其包括：
像素阵列，其包含：
半导体层，其中布置有多个像素；
钝化层，其在所述多个像素之上邻近于半导体层而安置；及
分段式蚀刻停止层，其包含在所述多个像素之上邻近于所述钝化层而安置的多个蚀刻停止层段，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的边界与所述多个像素的像素之间的边界对准；
控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及
读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。
17.根据权利要求16所述的成像***，其进一步包括耦合到所述读出电路以存储从所述多个像素读出的所述图像数据的功能逻辑。
18.根据权利要求16所述的成像***，其中所述多个蚀刻停止层段中的所述每一者覆盖所述多个像素中的所述像素中的一个对应像素。
19.根据权利要求16所述的成像***，其中所述多个蚀刻停止层段中的每一者覆盖所述多个像素中的至少两个像素。
20.根据权利要求16所述的成像***，其进一步包括在所述多个像素之上邻近于所述分段式蚀刻停止层而安置的金属层。
21.根据权利要求20所述的成像***，其中所述金属层包含安置在其中的无边界接触。
22.根据权利要求16所述的成像***，其中在所述多个蚀刻停止层段中的每一者之间的所述边界界定于所述分段式蚀刻停止层的在所述多个像素中的像素之间的经移除部分的区中。
23.根据权利要求16所述的成像***，其中所述分段式蚀刻停止层包括氮化物。
24.根据权利要求16所述的成像***，其中所述分段式蚀刻停止层包括氮氧化硅。
25.根据权利要求16所述的成像***，其中所述钝化层包括氧化物。
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|---|---|---|---|---|
| US4966870A (en) * | 1988-04-14 | 1990-10-30 | International Business Machines Corporation | Method for making borderless contacts |
| CN1925165A (zh) * | 2005-08-31 | 2007-03-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 图像感测装置 |
| US20080017945A1 (en) * | 2006-07-24 | 2008-01-24 | Yi-Tyng Wu | Method for fabricating color filters |
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