CN104538414B - 背照式传感器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种背照式传感器的制造方法，包括：提供半导体基材；形成光电流产生区在该半导体基材上；形成针札层包含注入区在该光电流产生区上；以及在形成该针札层之后，形成包含光学反射材料的传输栅极在该半导体基材上，其中该传输栅极形成在该光电流产生区的全部表面上和该针札层的全部表面上。本发明能够解决穿通问题，并提高影像传感元件的灵敏度。

Description

背照式传感器的制造方法
本发明是一件分案申请，原申请的申请日为：2008年1月30日；原申请号为：200810005307.5；原发明创造名称为：背照式传感器。
技术领域
本发明涉及一种半导体装置的制造方法，且特别涉及一种背照式传感器的制造方法。
背景技术
在半导体技术应用上，背照式传感器用于传感投射到基材背表面的辐射量(如光)，为达此目的，影像传感器利用元件的阵列(如像素)来检测辐射量。每一个影像传感元件包括，至少一个辐射传感元件，在此辐射传感元件指的是光传感器。该光传感器可以位于基材前侧，且基材必须够薄，才能使得入射到基材背面的辐射光到达光传感器。薄的基材可以降低影像传感元件之间光学上或电性上的串扰。然而，薄的基材也可能降低传感器的性能，例如降低量子效率(指将辐射转换成信号的能力)，特别是对长波长(如650nm)的可见光而言。每一个光传感元件通常至少包含一个与光传感器耦接的晶体管。该晶体管必须被最佳化以避免穿通(punch through)的问题产生。
因此，业界亟需针对背照式传感器及其制造方法加以改进。
发明内容
本发明公开一种背照式传感器的制造方法，其包括：提供半导体基材；形成光电流产生区在该半导体基材上；形成针札层包含注入区在该光电流产生区上；以及在形成该针札层之后，形成包含光学反射材料的传输栅极在该半导体基材上，其中该传输栅极形成在该光电流产生区的全部表面上和该针札层的全部表面上。
在本公开的一种示例实施方式中，其中形成该传输栅极的步骤包含沉积、光刻、蚀刻和光致抗蚀剂剥除工艺，并且在进行该蚀刻和该光致抗蚀剂剥除工艺的期间，该光电流产生区和该针札层被该传输栅极覆盖。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该针札层经由注入具有第一导电类型的掺杂物至该光电流产生区内形成，该光电流产生区经由注入具有第二导电类型的掺杂物至该半导体基材内形成，并且该半导体基材被掺杂以具有该第一导电类型的掺杂物。
在本公开的一种示例实施方式中，更包括：
经由注入具有该第二导电类型的掺杂物至半导体基材内而形成浮动扩散区，该浮动扩散区相邻于该传输栅极，并位于该光电流产生区的相对侧。
在本公开的一种示例实施方式中，更包括：
经由对该半导体基材掺杂以具有该第一导电类型的掺杂物而形成保护环阱；以及
形成第一隔离结构在该半导体基材上相邻于该浮动扩散区，及形成第二隔离结构在该半导体基材上相邻于该针札层，其中该第二隔离结构形成在该保护环阱内。
在本公开的一种示例实施方式中，其中形成该第一隔离结构和该第二隔离结构的步骤包含浅沟槽隔离工艺。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该传输栅极由金属材料形成。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该传输栅极包含栅极电极层，并且该光学反射材料形成在该栅极电极层上。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该栅极电极层包含多晶硅，并且该光学反射材料包含硅化物。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该半导体基材的厚度介于1μm至5μm之间。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该半导体基材的厚度介于1.5μm至4μm之间。
在本公开的一种示例实施方式中，其中该针札层和该光电流产生区形成针札光电二极管。
本发明能够解决穿通问题，并提高影像传感元件的灵敏度。
附图说明
图1为传感装置的俯视图，包含多个影像传感元件。
图2为影像传感元件的实施例图。
图3为影像传感元件的剖面图，其中影像传感元件是为了检测入射到传感器前面的光而设置的影像传感元件。
图4为实施例剖面图，包含数个背照式影像传感装置的影像传感元件。
图5为影像传感元件的实施例剖面图，其包含背光影像传感器装置。
图6为影像传感元件的实施例剖面图，包含受益于本发明公开的背光影像传感器装置。
图7为另一种影像传感器元件的具体实施例剖面图，包含受益于本发明公开的背光影像传感器装置。
图8为制造背照式传感器方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100～影像传感装置 110～影像传感元件
200～影像传感元件 202～复位晶体管
204～源极跟随晶体管 206～选择晶体管
208～恒定电流源 210～电源供应器
212～传输晶体管 214～光传感器
300～影像传感元件 302～入射光
304～基材 306～光传感器
308～注入区 310～阱区
312a、312b～浅沟槽隔离区
314～浮动扩散区域 316～传输栅极
316a～栅极电极 316b～硅化物层
400～影像传感装置 402～入射光
404～基材 406～反射光
408～光反射层 500～影像传感元件
502～入射光 504～未被吸收的入射光
600～影像传感元件 602～入射光
604～反射光 606～基材
608～光电流产生区 610～保护环阱
612a、612b～隔离区 614～浮动扩散区
616～注入区 618～传输栅极
618a～栅极电极层 618b～光反射层
700～影像传感元件 D～光传感器的厚度
T～基材厚度
具体实施方式
本发明涉及一种影像传感器，且特别涉及一种背照式影像传感器。虽然本发明将以数个优选实施例公开，然而所属技术领域普通技术人员可以将本发明公开的方法应用于其他方法或装置。而且，本发明公开的方法与装置包含一些常见的结构和/或工艺。由于这些结构与工艺已被本技术领域人员所知，所以在本文中只会讨论到一般程度。至于在参考图中的附图标记重复出现，是为了便于举例，重复出现的附图标记不代表必须与图中的图形或步骤结合。此外，实施例中对于第一特征图案与第二特征图案的形成，若使用下列述语，如在……上方、之上、重叠、覆盖、在……之下等，则除了代表第一特征图案与第二特征图案形成直接接触以外，也可能代表第一与第二特征图并无直接接触，亦即，两者间还可能包含额外的特征图案。若实施例中提及特征图案形成于基材上或基材表面上，表示此特征图案位于基材表面上方、紧邻基材表面或直接在基材表面上形成，和/或延伸进入到基材内部(如注入区)。
请参见图1，影像传感装置100包含影像传感元件(即像素)110的阵列。该影像传感装置100可以是互补式金属氧化物半导体(CMOS)传感器或主动式像素传感器。在另一实施例中，该影像传感装置100可以是电荷耦合器件(CCD)传感器或被动式像素传感器。该影像测装置100是一种背照式传感器(BSI)。影像传感元件110包含光传感器，用于测量辐射光的强度或亮度。在另一实施例中，影像传感元件(110)中的光传感器包含光电二极管。在另一实施例中，光传感器则包含针札光电二极管。光传感器也有其他种类，例如：光电栅传感器、光电晶体管，和/或其他本领域公知的传感器。该影像传感元件110也包括复位晶体管、源极跟随晶体管、选择晶体管、和/或传输晶体管。在以下数个实施例中，所述的影像传感器元件含有四个晶体管元件(或者说具有4T结构)，然而其他配置如5T结构也是可行的。邻近于影像传感元件阵列的额外电路与输出/输入装置，其主要功能是供给影像传感元件110操作接口并支持影像传感元件与外界的联系。为简化说明起见，以下以包含单一影像传感元件进行说明，然而，一般影像传感元件以阵列的形式组成传感装置，如图1所示。
如图2所示的影像传感器元件200包含复位晶体管202、源极跟随晶体管204、选择晶体管206、传输晶体管212(或传输栅极晶体管)以及光传感器214(图示为光电二极管)。该光传感器214串联连接到传输晶体管212，接着再串联连接到复位晶体管202。源极跟随晶体管204的栅极与复位晶体管202的源极连接；源极跟随晶体管204的漏极则与电源供应器210连接。选择晶体管206串联连接到跟随晶体管204的源极。该复位晶体管202可以通过复位如下所述的浮动扩散区域(或浮动节点)而复位该影像传感元件200。源极跟随晶体管204可允许在不需除去累积电荷的条件下观测该影像传感元件200的电性。选择晶体管206可以是排选择晶体管，如此一来，当选择晶体管206导通时，即可读到图1所示的阵列中单一排影像传感元件所产生的信号。传输晶体管212的漏极包含如下述的浮动扩散区域。该传输晶体管212可以将光传感器中累积的信号电荷移动到浮动扩散区域。例如：传输栅极(或传输晶体管的栅极)控制光传感器214与浮动扩散区域之间的电子传输。由于浮动扩散区耦接到源极跟随晶体管204的栅极，当选择晶体管206导通时(亦即该排被选择时)，数据可由该影像传感器输出。在另一实施例中，该传输晶体管212提供相关的双重取样的功能。在此例中，光传感器214接地，而影像传感器同时也包含恒定电流源208。
影像传感器300的剖面图如图3所示。该影像传感元件300包含传输晶体管和光传感器，以剖面图表示。图3中其他元件以示意图表示，包含复位晶体管202、源极跟随晶体管204、选择晶体管206、电流源208及电源供应器210。该影像传感元件300包含基材304、含有光电流产生区的光传感器306、注入区308(图中为针札光电二极管)、浮动扩散区域(或浮动节点)314、还有保护环阱区310以及浅沟槽隔离区域312a与312b。在一个实施例中，该影像传感元件300配置如下：p型基材304，n型光电流产生区306以及p型注入区308。该保护环阱区310为p型阱，用以帮助隔离影像传感元件之间的信号。该影像传感器300用于测量来自基材304上方的入射光302。该传输晶体管包含传输栅极316，其中传输栅极316包含多晶硅栅极电极316a与硅化物区316b，甚至还可以包含介于栅极电极316a与基材304之间的栅极介电层(图中未示出)。
上述的影像传感元件300的缺点在于，与背照式传感器相比，前照式传感器具有较低的填充因子(每一像素光传感器暴露的区域)，与较高程度的破坏性干涉。此外，影像传感元件300的其他问题还包括累积在光电流产生区306的电荷传输障碍。此现象的成因是注入区308与p型基材304(即图3中画出的圆形区域B)过于接近，造成累积于光电流产生区306的电荷在传输到浮动扩散区域314的过程遭受阻碍(即阻力)。此阻碍可能是因电荷传输过程受到p型注入区308的影响，此阻碍会导致该影像传感元件300的影像延迟。
请参见图4，该影像传感器装置400包含位于基材406上方的多个影像传感元件110。影像传感元件上方是光反射层408，光反射层408连续横越多个影像传感元件110(即穿越多个像素)。该影像传感装置400用于测量来自基材背面406的入射光402。其中，光反射层408用于反射未被基材406和/或影像传感元件110吸收的入射光402，之后，被反射回来的反射光404则朝向影像传感元件110。上述影像传感装置400的缺点在于需要额外制备光反射层408。
图5所示的影像传感元件500包含传输晶体管和光传感器，以剖面图表示，图5中其他元件以示意图表示，包含复位晶体管202、源极跟随晶体管204、选择晶体管206、电流源208及电源供应器210。该影像传感元件500包含基材304、含有光电流产生区306及注入区308的针札光电二极管、保护环阱区310、浅沟槽隔离区域312a和312b以及浮动扩散区域304。在另一实施例中，该影像传感元件500配置如下：p型基材304，n型光电流产生区306以及p型注入区308。该阱区310为p型阱，用以帮助隔离影像传感器元件之间的信号。该影像传感元件500用于测量来自基材304背表面的入射光502。
上述的影像传感器元件500的缺点在于一部分入射光502未被吸收，以致不能被该影像传感元件500测量到。图5中未被吸收的辐射光示出为504。此外，该影像传感元件500还有累积在光电流产生区306的电荷传输障碍。此现象的成因是注入区308与p型基材304(即图5中所画出的圆形区域B1)过于接近，造成累积于光电流产生区306的电荷传输在传输到浮动扩散区域314的过程中遭受阻碍(即阻力)。此阻碍可能是因电荷传输过程受到p型注入区308的影响，且此阻碍会导致该影像传感元件500影像的延迟。
上述影像传感元件300和500的另一缺点在于必须在基材上形成传输栅极。该传输栅极可以利用此领域已知的光刻工艺技术制得。然而此工艺需要沉积用以图案化栅极结构的光致抗蚀剂、蚀刻栅极以及剥除光致抗蚀剂等步骤。这些步骤会对基材表面、包括裸露的光传感器造成伤害。因此形成栅极的过程中，必须保护基材与光传感器表面。
如图6所示的影像传感元件600包含传输晶体管和光传感器，以剖面图表示，图6中其他元件以示意图表示，包含复位晶体管202、源极跟随晶体管204、选择晶体管206、电流源208及电源供应器210。该影像传感元件600与上述图2的影像传感元件200十分类似，包含复位晶体管202、源极跟随晶体管204、选择晶体管206、电流源208及电源供应器210，其元件与线路的配置均与图2的元件类似。
该影像传感元件600可以利用此领域已知的CMOS工艺进行制备。该影像传感元600包含半导体基材606。在一个实施例中，该基材606是结晶硅结构。此外，另有其他适合用于制备基材606的材料，包含半导体元素如锗，或半导体化合物如碳化硅、砷化镓、砷化铟及磷化铟。基材606上包含外延层。在另一实施例中，基材606包含p型外延层，以及在p型外延层上方形成的一个或一些特定元件，如光传感器。p型层的形成是利用离子注入或是扩散等传统的方法，在基材上掺杂p型掺杂物如硼、BF2(二氟化硼)或本领域公知的其他合适材料。外延层可以和底下的基材可以掺杂相同或是不同的掺杂物。在一个实施例中，p型外延层形成于p+基材上；在另一实施例中，n型外延层形成于n+基材上。n型层的形成也是利用离子注入或是扩散等传统方法，在基材上掺杂n型掺杂物，如磷、砷或本领域公知的其他合适材料。而在另一实施例中，则为p型外延层形成于n型基材上。在一个实施例中，基材606的厚度T介于约1～5μm之间；而在另一实施例中，T介于约1.5～4μm之间。
该影像传感元件600还包含多个隔离区612a和612b。在一个实施例中，该隔离区612a和612b属于浅沟槽隔离结构(STI)。然而，其他类型的隔离结构也是可行的。该隔离区612a和612b用以隔离影像传感元件600的有源区域。在基材606上形成隔离区612a和612b是通过传统的工艺，首先将基材606图案化，再利用等离子体蚀刻基材606以得到多个沟槽，最后利用介电材料(如氧化硅)填充沟槽。在隔离区612a下方形成保护环阱610。该保护环阱610可以是p型阱(p-well)，其形成是利用离子注入或是扩散等传统的方法，在基材上以光刻技术定义的区域掺杂p型掺杂物，如硼、二氟化硼以及或其他适合的材料。此外，基材606上也可形成其他类似于保护环阱610的保护阱。
该影像传感元件还包含光传感器，该光传感器可以是图示的针札光电二极管，也可以是其他种类的光传感器。光电二极管包含光电流产生区608与位于其上方的注入区616(或针札层)，其中光电流产生区608是在基材606上以传统光刻技术定义出的区域进行离子注入而形成的。在一个实施例中，光电流产生区608是n型光传感器，其形成方式是将n型掺杂物如磷、砷或本领域公知的其他适合的材料，注入到基材上。在另一实施例中，注入区616则是掺杂p型掺杂物。该光电流产生区608的深度D介于约0.1～3μm之间。
该影像传感元件600还包含位于基材606上的传输晶体管(或传输栅极晶体管)。该传输晶体管包含传输栅极618，此传输栅极618能够将光电流产生区608产生的电荷传输到浮动扩散区(或浮动节点，即传输晶体管的漏极)614。该浮动扩散区614的位置可与传输栅极618相邻，并位于光电流产生区608的相对侧。该浮动扩散区614是通过离子注入法在基材上606掺杂n型掺杂物如砷、磷或其他本领域公知的合适材料而形成的。形成于基材606上的传输栅极618包括栅极电极层618a和光反射层618b(该反射层618b也可起到传输栅极618的栅极电极的作用)。此外，该传输栅极618也可能包含位于栅极电极层618a下方的栅极介电层(图中未示出)。在一个实施例中，该栅极介电层是氧化硅。其他栅极介电材料包括氮化硅、氮氧化硅、高介电常数材料和/或前述的组合。在一个实施例中，栅极电极层618a包含多晶硅层。传输栅极618(包含栅极电极层618a及光反射层618b)的厚度约为
反射层618b可以包含硅化物，如硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钽、硅化钛、硅化铂、硅化铒、硅化钯和/或前述的组合。该传输栅极包含多晶硅栅极电极层618a及多晶硅化物栅极反射层618b。在一个实施例中，在形成金属硅化物时，首先是沉积可形成硅化物的金属层，如镍、钴、钽、钛、铂、铒、钯和/或钨。其中金属层的沉积是通过传统的工艺如物理气相沉积(PVD)(溅镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)或原子层化学气相沉积(ALCVD)来进行的。再在氩气、氦气、氮气或其他惰性气体的气体环境中，利用快速热退火(RTA)的方法，在金属退火后得到硅化物。通常需要经过第二次退火后才能得到稳定的硅化物，之后再除去未反应的金属。在另一实施例中，硅化物可利用自动对准硅化物工艺进行制备。此外，该光反射层618b可能含有另一种光学反射材料，此另一种光学反射材料可以是金属，如：铜、铝、钨、钽、钛、镍、钴和/或其他适合的金属，也可以是金属氮化物。传输栅极618可包含额外的反射或非反射层。
在一个实施例中，该传输栅极618是金属栅极结构，其中栅极电极层618a包含金属层，因此，该栅极电极层618a也可以是光学反射层。在另一实施例中，栅极电极层618a包含含铜的金属，如TaCu，也可能包含其他适合的金属如Cu、W、Ti、Ta、TiN、TaN、NiSi、CoSi和/或前述的组合。栅极电极层618a可以用通过本领域公知的方法制备。例如：可先利用物理气相沉积(PVD)(溅镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)或原子层化学气相沉积(ALCVD)等方法进行金属的沉积，再利用光刻步骤与等离子体蚀刻除去不想要的金属部分来形成金属栅极。在另一实施例中，反射层618b不存在。然而，在光栅结构的栅极上却可能形成额外的反射层或非反射层。
在另一实施例中，该传输栅极618为金属栅极，包含具有反射性的金属栅极电极层，甚至包含第二反射层。在此实施例中，该栅极电极层618a是具有反射性的金属层，大体上如前述实施例所述。第二反射层如前述实施例的第二反射层618b。第二反射层618b位于栅极电极层618a上方(如图所示)或位于栅极电极层618a下方。该反射层618b包含硅化物，如硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钽、硅化钛、硅化铂、硅化铒、硅化钯和/或前述的组合。该硅化物层可以用前述的工艺形成。在另一实施例中，该反射层可能包含金属或金属氮化物，同时该传输栅极也可能含有额外的反射层或非反射层。
如图6所示，形成于基材606上的传输栅极618位于光电二极管上(亦即该传输栅极与光电二极管重叠)。特别是该传输栅极618位于光电流产生区608之上或与光电流产生区608重叠。在传输栅极618与底下的光电二极管之间可具有一层或多层材料。在该影像传感元件600中，传输栅极618占据光电流产生区全部的表面上，且光反射层618b位于光电流产生区608上方，用于反射入射的辐射光，图6中以604表示被反射的辐射光。在一个实施例中，位于光电流产生区608上方的栅极电极层618a包含如金属栅极的光学反射材料，能够反射入射的辐射光，图中以604表示被反射的辐射光。
影像传感元件600是背照式传感器。该影像传感元件600适用于传感基材背表面的辐射光，如图6所示的辐射光602。来自于基材背面的辐射光在光径上不会受到在基材正面所受到的阻碍，例如栅极或是内连线等。基材606的厚度T也会影响该辐射光602能否有效到达光电流产生区608。该辐射光602可以是可见光、红外光(IR)、紫外光(UV)和/或其他适合的辐射光。
当辐射光通过基材606的背面到达光电流产生区608时，至少有一部分入射到基材的背面的辐射光602未被基材606和/或光电流产生区608吸收。这部分光未被吸收会导致影像传感灵敏度降低。在影像传感器600中，穿越基材606和/或光电流产生区608的辐射光会被传输栅极618中所含的反射材料反射，射向光电流产生区608和基材606的背面。辐射光602特别可能被反射层618b反射，而被反射的辐射光604如图中所示。在另一实施例中，该栅极电极层618a包含光学反射层，该反射层618b能反射辐射光，之后被反射的辐射光604再通过光电流产生区608。
图7所示的影像传感元件700除了栅极相对于光传感器的位置不同外，其他部分类似图6的元件600。该影像传感元件700的传输栅极618也位于光电二极管上方。特别是该传输栅极(包含反射层618b和栅极电极层618a)位于光电流产生区608上方。相对于图6的影像传感器600，影像传感元件700的传输栅极618占据光电流产生区上方面积的比例少于100％，虽然图中所画的比例约为50％，但实际上可以是任意比例。该传输栅极618可以占大于5％的比例，以致传输栅极的光学反射层能够至少占光电流产生区上方面积的5％。
晶体管的栅极可以利用光刻工艺制得，此工艺需要经过用于栅极结构图案化的光致抗蚀剂沉积、栅极蚀刻以及光致抗蚀剂剥除等步骤。然而蚀刻工艺会对基材表面造成伤害。在影像传感元件300和500中，基材的表面304包含光电二极管(即注入区308和/或光电流产生区)，工艺中的曝露可能对基材表面造成伤害，这样的伤害将不利于注入区308和/或光电流产生区306的操作。反之，在影像传感元件600和700中，其传输栅极618位于注入区616和光电流产生区618上方，因此传输栅极618的保护注入区616和光电流产生区618的表面免受工艺的潜在伤害。另外，影像传感元件600和/或700在设计上包含位于光传感器上的栅极，这使得电子由光电流产生区608传输到浮动扩散区614的能量障碍降低。能量障碍的降低将会增加装置的性能，例如减少影像的延迟。能量障碍之所以能够降低，是因为与基材掺杂类似的材料的注入区(或针札区)616，其所在位置与介于光电流产生区608与浮动扩散区614之间的基材604相对较远。此外，影像传感元件600和700拥有比影像传感元件300和500更大的传输栅极面积，因此降低了“穿通”的机会。
影像传感元件600和700的另一优点是在特定的基材厚度下，量子效率会增加。在一个实施例中，影像传感元件中的传输栅极的栅极电极层为的多晶硅，上方的光学反射层是的硅化钴。该栅极电极层类似于栅极电极层618a，光学反射层则类似于光反射层618b，且该影像传感元件还包含针札式的光传感器。该针札式光电二极管包含针札层，其波峰深度为0.05μm，含量为3×1018原子/cm3；以及光电流产生区，其波峰深度为0.09μm，含量为1×1017原子/cm3。该针札层大体上类似于注入区616，光电流产生区则大体上类似光电流产生区608。在本实施例中，提供波长为650nm的可见光入射光进行实验。基材厚度为3.5μm、传输栅极与光电二极管上方25％面积重叠的影像传感元件，其量子效率与基材厚度为4.0μm、传输栅极和光电二极管不重叠的影像传感元件相同。
在第二实施例中，影像传感元件的传输栅极的栅极电极层为的多晶硅，上方的光学反射层是的硅化碳。该栅极电极层类似于栅极电极层618a，光学反射层类似于光反射层618b，且包含针札式的光传感器。该针札二极管包含：针札层，其波峰深度为0.05μm，含量为3×1018原子/cm3；以及光电流产生区，其波峰深度为0.09μm，含量为1×1017原子/cm3。该针札层大体上类似于注入区616，光电流产生区大体上类似于光电流产生区608。在一个实施例中，提供可见光波长为650nm的入射光。该实施例中，基材厚度为1.5μm、传输栅极与光电二极管上方50％面积重叠的影像传感元件，其量子效率与基材厚度为2.0μm、传输栅极与光电二极管不重叠的影像传感元件相同。
图1所示的影像传感装置100的影像传感元件110可包含影像传感元件600和/或影像传感元件700。影像传感元件600和/或影像传感元件700可进一步包含位于基材606的背表面的滤光片。影像传感元件600和/或影像传感元件700还可包含位于基材606的背表面的镜片。该辐射光602在入射到基材背表面之前，会先穿越滤光片和镜片。
图8说明一种背照式影像传感器的操作方法800。方法800的第一个步骤802为提供基材，如图6与图7的基材。基材包含光传感器，例如类似于图6与图7所示的光电二极管，以及位于光传感器上方的晶体管栅极(类似于图6与图7中的传输栅极618)。该晶体管栅极与其光反射层(类似于图6与图7中的光反射层618b)必须位于光传感器上方且与光传感器的一部分面积相重叠。接下来的步骤804是照射基材的背面，所用的辐射可以是可见光、红外光(IR)、紫外光(UV)和/或其他适合的辐射光。最后的步骤806中，从基材背表面入射的辐射光一部分被栅极的光反射层反射回来。被反射的辐射光，特别是一开始通过基材背面朝向栅极时未被基材和光传感器吸收的辐射光，将射向光传感器。方法800可以增加被吸收的辐射量，因此会增加影像传感元件的灵敏度。
虽然本发明已以数个优选实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与修改。如图6与图7中的实施例，只是示范而并不意味着要局限于任何方法。例如，虽然提出具有4T结构的影像传感器，然而还可以采用具有其他结构的影像传感元件。另外，虽然图中的光电传感器包含针札光电二极管，当然还可以采用其他类型的光传感器，如光电二极管、光栅结构、光晶体管或其他类型适合的传感器。同样地，虽然说明书中以位于上方包含反射材料的晶体管栅极作为传输晶体管的栅极，然而其他同样位于光传感器上方且包含反射材料，但是具有不同功能的晶体管结构也是可行的。同样地，本发明公开的传感器至少可应用于CMOS影像传感器(CIS)和CCD元件。

Claims (12)

1.一种背照式传感器的制造方法，包括：
提供半导体基材；
形成光电流产生区在该半导体基材上，其中该光电流产生区具有第一侧和相对于该第一侧的第二侧；
形成针札层包含注入区在该光电流产生区上，其中该针札层具有第三侧和相对于该第三侧的第四侧，且该针札层的该第三侧在该光电流产生区的该第一侧和该第二侧之间，该光电流产生区的该第二侧在该针札层的该第三侧和该第四侧之间；
形成栅极电极层覆盖该针札层及该光电流产生区；
形成光学反射材料在该栅极电极层上；以及
图案化该栅极电极层及该光学反射材料以形成传输栅极，其中该传输栅极覆盖该光电流产生区的该第一侧和该第二侧以及该针札层的该第三侧和该第四侧。
2.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中形成该传输栅极的步骤包含沉积、光刻、蚀刻和光致抗蚀剂剥除工艺。
3.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该针札层经由注入具有第一导电类型的掺杂物至该光电流产生区内形成，该光电流产生区经由注入具有第二导电类型的掺杂物至该半导体基材内形成，并且该半导体基材被掺杂以具有该第一导电类型的掺杂物。
4.如权利要求3所述的背照式传感器的制造方法，更包括：
经由注入具有该第二导电类型的掺杂物至半导体基材内而形成浮动扩散区，该浮动扩散区相邻于该传输栅极，并位于该光电流产生区的相对侧。
5.如权利要求4所述的背照式传感器的制造方法，更包括：
经由对该半导体基材掺杂以具有该第一导电类型的掺杂物而形成保护环阱；以及
形成第一隔离结构在该半导体基材上相邻于该浮动扩散区，及形成第二隔离结构在该半导体基材上相邻于该针札层，其中该第二隔离结构形成在该保护环阱内。
6.如权利要求5所述的背照式传感器的制造方法，其中形成该第一隔离结构和该第二隔离结构的步骤包含浅沟槽隔离工艺。
7.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该传输栅极由金属材料形成。
8.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该传输栅极包含栅极电极层，并且该光学反射材料形成在该栅极电极层上。
9.如权利要求8所述的背照式传感器的制造方法，其中该栅极电极层包含多晶硅，并且该光学反射材料包含硅化物。
10.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该半导体基材的厚度介于1μm至5μm之间。
11.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该半导体基材的厚度介于1.5μm至4μm之间。
12.如权利要求1所述的背照式传感器的制造方法，其中该针札层和该光电流产生区形成针札光电二极管。
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