CN112992945B - 集成芯片以及形成集成芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的各种实施例涉及一种集成芯片(IC)及形成集成芯片的方法。所述集成芯片包括位于衬底中的第一相位检测自动聚焦(PDAF)光电检测器及第二PDAF光电检测器。第一电磁辐射(EMR)漫反射器沿着衬底的背侧设置且设置在第一PDAF光电检测器的周边以内。第一EMR漫反射器与第一PDAF光电检测器的第一侧间隔开第一距离且与第一PDAF光电检测器的第二侧间隔开比第一距离小的第二距离。第二EMR漫反射器沿着衬底的背侧设置且设置在第二PDAF光电检测器的周边以内。第二EMR漫反射器与第二PDAF光电检测器的第一侧间隔开第三距离且与第二PDAF光电检测器的第二侧间隔开比第三距离小的第四距离。

Description

集成芯片以及形成集成芯片的方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种集成芯片以及形成集成芯片的方法。
背景技术
具有图像传感器的集成芯片(integrated chip，IC)被用于各种各样的现代电子装置(例如，数字照相机、光学成像装置等)中。近年来，互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)图像传感器已开始得到广泛使用，大大地替代了电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)图像传感器。与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器因功耗低、尺寸小、数据处理快、直接输出数据及制造成本低而越来越受到青睐。一些类型的CMOS图像传感器包括前侧照明式(front-side illuminated，FSI)图像传感器及背侧照明式(back-side illuminated，BSI)图像传感器。
发明内容
本公开实施例的一种集成芯片，包括：一对相位检测自动聚焦光电检测器；第一电磁辐射漫反射器；以及第二电磁辐射漫反射器。所述一对相位检测自动聚焦光电检测器，设置在半导体衬底中，其中所述一对相位检测自动聚焦光电检测器包括第一相位检测自动聚焦光电检测器及在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器间隔开的第二相位检测自动聚焦光电检测器，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧面对所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧。所述第一电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的周边以内，其中所述第一电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧间隔开第一距离，其中所述第一电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开比所述第一距离小的第二距离，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相对。所述第二电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的周边以内，其中所述第二电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧间隔开第三距离，其中所述第二电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开比所述第三距离小的第四距离，且其中所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相对。
本公开实施例的一种集成芯片，包括：第一相位检测自动聚焦光电检测器；第二相位检测自动聚焦光电检测器；第一微透镜；第二微透镜；电磁辐射屏蔽件；第一电磁辐射漫反射器；以及第二电磁辐射漫反射器。所述第一相位检测自动聚焦光电检测器，设置在半导体衬底中。所述第二相位检测自动聚焦光电检测器，设置在所述半导体衬底中且在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器间隔开。所述第一微透镜，设置在所述半导体衬底及所述第一相位检测自动聚焦光电检测器之上，其中所述第一微透镜被配置成将入射电磁辐射朝所述第一相位检测自动聚焦光电检测器聚焦。所述第二微透镜，设置在所述半导体衬底及所述第二相位检测自动聚焦光电检测器之上，其中所述第二微透镜被配置成将入射电磁辐射朝所述第二相位检测自动聚焦光电检测器聚焦。所述电磁辐射屏蔽件，在垂直方向上设置在所述半导体衬底与所述第一微透镜之间，其中所述电磁辐射屏蔽件在侧向上设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧之间，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧面对所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧。所述第一电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的和所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第一电磁辐射漫反射器的中心点设置得与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相比更靠近所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧。所述第二电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的和所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第二电磁辐射漫反射器的中心点设置得与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相比更靠近所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧。
本公开实施例的一种形成集成芯片的方法，所述方法包括：在半导体衬底的第一相位检测自动聚焦像素区中形成第一相位检测自动聚焦光电检测器；在所述半导体衬底的第二相位检测自动聚焦像素区中形成第二相位检测自动聚焦光电检测器；沿着所述半导体衬底的背侧且在所述半导体衬底的所述第一相位检测自动聚焦像素区内形成第一电磁辐射漫反射器；沿着所述半导体衬底的所述背侧且在所述半导体衬底的所述第二相位检测自动聚焦像素区内形成第二电磁辐射漫反射器，其中所述第一相位检测自动聚焦像素区的中线及所述第二相位检测自动聚焦像素区的中线二者设置在所述第一电磁辐射漫反射器与所述第二电磁辐射漫反射器之间；在所述半导体衬底的所述背侧之上形成填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者的介电层；在所述介电层之上形成在侧向上环绕所述第一相位检测自动聚焦像素区及所述第二相位检测自动聚焦像素区的电磁辐射屏蔽格栅，其中所述电磁辐射屏蔽格栅设置在所述第一相位检测自动聚焦像素区的周边及所述第二相位检测自动聚焦像素区的周边以外；在所述电磁辐射屏蔽格栅之上形成上覆在所述第一相位检测自动聚焦像素区上的第一微透镜；以及在所述电磁辐射屏蔽格栅之上形成上覆在所述第二相位检测自动聚焦像素区上的第二微透镜。
附图说明
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。
图1示出具有改善的近红外(near-infrared，NIR)辐射相位检测自动聚焦(phasedetection autofocus，PDAF)性能的图像传感器的一些实施例的剖视图。
图2示出根据一些实施例的图1所示图像传感器的剖视图。
图3示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的简化俯视图。
图4A到图4B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的各种视图。
图5A到图5B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的简化俯视图。
图6示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的俯视图。
图7A到图7B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的各种视图。
图8示出根据一些实施例的图2所示图像传感器的简化俯视图。
图9到图18示出形成图2所示图像传感器的方法的一些实施例的一系列剖视图。
图19示出形成具有改善的NIR辐射PDAF性能的图像传感器的方法的一些实施例的流程图。
具体实施方式
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使本发明概念可显而易见的方式。
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。
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装置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。
许多电子装置(例如，照相机、蜂窝电话(cellular telephone)、计算机等)包括用于捕获图像的图像传感器(例如，图像传感器集成芯片(IC))。此种图像传感器的一个实例是具有相位检测自动聚焦(PDAF)的互补金属氧化物半导体图像传感器(complementarymetal-oxide semiconductor image sensor，CIS)。尽管许多具有PDAF的CIS已针对可见光进行了优化，然而对检测不可见电磁辐射(electromagnetic radiation，EMR)(特别是近红外(NIR)辐射)以用于各种应用(例如安全、个人身份认证及测距应用(range findingapplication))中的具有PDAF的CIS的需求正在增长。为使具有PDAF的CIS更适用于NIR辐射应用，改善具有PDAF的CIS的NIR辐射敏感性是重要的。
一些具有PDAF的CIS包括图像感测(image sensing，IS)区及PDAF区。IS区包括一个或多个被配置成检测(例如，捕获)图像的IS像素。PDAF区包括被配置成确定图像的特定点或特定区域的聚焦状况(例如，正确聚焦、聚焦过近、聚焦过远等)的一对PDAF像素。聚焦状况是基于由PDAF像素的PDAF光电检测器产生的电信号之间是否存在相位差。具有PDAF的CIS被配置成基于聚焦状况输出聚焦信号(例如，电信号)，使得电子装置可自动聚焦在图像的特定点或特定区域上(例如，具有PDAF的CIS产生聚焦信号并将聚焦信号提供到电子装置的致动器(例如，电子电动机(electronic motor))，从而使致动器移动电子装置的光学透镜(例如，主透镜)，以自动聚焦在图像的特定点或特定区域上)。
举例来说，所述一对PDAF像素包括第一PDAF像素及第二PDAF像素。第一PDAF像素包括设置在半导体衬底的第一PDAF像素区中的第一PDAF光电检测器(例如，光电二极管)。第二PDAF像素包括设置在半导体衬底的第二PDAF像素区中的第二PDAF光电检测器(例如，光电二极管)。第一PDAF光电检测器被配置成吸收穿过半导体衬底的一侧(例如，背侧)透射到第一PDAF像素区的入射EMR(例如，光子)且被配置成产生与透射到第一PDAF像素区的入射EMR对应的第一电信号。第二PDAF光电检测器被配置成吸收穿过半导体衬底的所述一侧透射到第二PDAF像素区的入射EMR且被配置成产生与透射到第二PDAF像素区的入射EMR对应的第二电信号。
在第一PDAF像素区及第二PDAF像素区之上设置有EMR屏蔽件(例如，金属屏蔽件)。EMR屏蔽件被配置成阻挡(例如，反射)入射EMR(例如，NIR辐射)透射到第一PDAF像素区及第二PDAF像素区。通常来说，EMR屏蔽件覆盖第一PDAF像素区的右部分(例如，右半部分)及第二PDAF像素区的左部分(例如，左半部分)，使得仅第一PDAF像素区的左部分打开以接收入射EMR且仅第二PDAF像素区的右部分打开以接收入射EMR。因此，透射到第一PDAF像素区的入射EMR及透射到第二PDAF像素区的入射EMR取决于入射EMR的入射角。
因此，第一电信号及第二电信号取决于入射EMR的入射角。因此，第一PDAF像素的角响应曲线(angular response curve，ARC)将在第一方向上与参考角(例如，参考入射角)偏置开，且第二PDAF像素的ARC将在与第一方向相反的第二方向上与参考角偏置开。ARC将敏感性(例如，量子效率)阐述为入射EMR的入射角的函数。
因此，所述一对PDAF像素可通过将第一电信号与第二电信号进行比较来确定(例如，通过PDAF处理电路***)聚焦状况，以判断第一电信号与第二电信号之间是否存在相位差。因此，具有PDAF的CIS可输出基于聚焦状况的聚焦信号，使得电子装置可自动聚焦在图像的特定点或特定区域上。尽管EMR屏蔽件使得能够确定相位差，然而由于EMR屏蔽件阻挡来自PDAF像素区的相对大的部分的入射NIR辐射，因此EMR屏蔽件会负面地影响(例如，降低)PDAF像素的NIR辐射敏感性。更具体来说，EMR屏蔽件会降低第一PDAF像素与第二PDAF像素之间的角响应差别(angular response discrimination)，且因此使得基于入射NIR辐射确定相位差更具挑战性。
本公开的各种实施例涉及一种具有改善的NIR辐射PDAF性能的图像传感器(例如，图像传感器集成芯片)。具有改善的NIR辐射PDAF性能的图像传感器包括一对PDAF像素。PDAF像素包括第一PDAF像素及第二PDAF像素。第一PDAF像素包括设置在半导体衬底的第一PDAF像素区中的第一PDAF光电检测器。第二PDAF像素包括设置在半导体衬底的第二PDAF像素区中的第二PDAF光电检测器。
第一PDAF像素区具有第一侧及与第一PDAF像素区的第一侧相对的第二侧。第二PDAF像素区具有第一侧及与第二PDAF像素区的第一侧相对的第二侧。第一PDAF像素区的第一侧面对第二PDAF像素区的第一侧。在半导体衬底的一侧(例如，背侧)之上设置有电磁辐射(EMR)屏蔽件。EMR屏蔽件设置在第一PDAF像素区外(例如，第一PDAF像素区的外周边以外)及第二PDAF像素区外(例如，第二PDAF像素区的外周边以外)。
沿着半导体衬底的所述一侧且在第一PDAF像素区内设置有第一EMR漫反射器。第一EMR漫反射器在侧向上与第一PDAF像素区的第一侧间隔开第一距离，且第一EMR漫反射器在侧向上与第一PDAF像素区的第二侧间隔开比第一距离小的第二距离。第一EMR漫反射器被配置成对入射NIR辐射进行漫反射(例如，衍射)。
沿着半导体衬底的所述一侧且在第二PDAF像素区内设置有第二EMR漫反射器。第二EMR漫反射器在侧向上与第二PDAF像素区的第一侧间隔开第三距离，且第二EMR漫反射器在侧向上与第二PDAF像素区的第二侧间隔开比第三距离小的第四距离。第二EMR漫反射器还被配置成对入射NIR辐射进行漫反射(例如，衍射)。在一些实施例中，第一距离实质上等于第三距离，且第二距离实质上等于第四距离。
由于第一EMR漫反射器及第二EMR漫反射器被配置成对NIR辐射进行漫反射，并且由于第一EMR漫反射器在侧向上与第一PDAF像素区的第一侧间隔开第一距离且第二EMR漫反射器在侧向上与第二PDAF像素区的第一侧间隔开第三距离，因此透射到第一PDAF像素区的入射NIR辐射及透射到第二PDAF像素区的NIR辐射取决于入射NIR辐射的入射角。因此，可通过将由第一PDAF光电检测器产生的电信号与由第二PDAF光电检测器产生的电信号进行比较来确定(例如，通过PDAF处理电路***)相位差。因此，图像传感器可基于相位差来确定聚焦状况。
与包括覆盖第一PDAF像素区和/或第二PDAF像素区(例如，覆盖第一PDAF像素区的一半和/或第二PDAF像素区的一半)的EMR屏蔽件的CIS相比，由于EMR屏蔽件设置在第一PDAF像素区及第二PDAF像素区外(例如，第一PDAF像素区及第二PDAF像素区的外周边以外)，因此入射NIR辐射中的更多入射NIR辐射透射到第一PDAF像素区及第二PDAF像素区。更具体而言，由于入射NIR辐射中的更多入射NIR辐射透射到第一PDAF像素区及第二PDAF像素区，因此图像传感器的第一PDAF像素与第二PDAF像素之间的角响应差别可增大。因此，图像传感器可具有改善的NIR辐射PDAF性能(例如，增大的NIR敏感性、增大的角响应差别等)。
图1示出具有改善的近红外(NIR)辐射相位检测自动聚焦(PDAF)性能的图像传感器100的一些实施例的剖视图。
如图1中所示，图像传感器100(例如，图像传感器集成芯片(IC))包括衬底102。衬底102包括任何类型的半导体本体(例如，单晶硅/CMOS块、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、绝缘体上硅(silicon on insulator，SOI)等)。衬底102可为经掺杂的(例如，使用n型掺杂剂或p型掺杂剂)或未经掺杂的(例如，本征的)。在一些实施例中，衬底102具有第一掺杂类型(例如，n型)。
图像传感器100包括相位检测自动聚焦(PDAF)区101及图像感测(IS)区103。在一些实施例中，衬底102从PDAF区101连续地延伸到IS区103(如图1中所示的省略号(...)所示)。在其他实施例中，PDAF区101及IS区103可设置在分立的衬底上(例如，PDAF区101可设置在第一半导体衬底(例如，PDAF集成芯片)上，且IS区103可设置在与第一半导体衬底分立(例如，在侧向上和/或水平方向上间隔开)的第二半导体衬底(例如，IS集成芯片)上)。
在IS区103中设置有一个或多个IS像素107。举例来说，在IS区103中设置有第一IS像素107a。IS像素107被配置成检测(例如，捕获)图像，在下文中对IS像素107的细节进行更详细地阐述。尽管图1示出第一IS像素107a的各种特征(例如，结构特征)，然而应理解，所述一个或多个IS像素107中的每一者可包括与第一IS像素107a实质上相似的特征(例如，结构特征)。此外，尽管图1示出图像传感器100包括IS区103(例如，单个IS区)，然而应理解，图像传感器100可包括任意数目的IS区。
在PDAF区101中设置有一对PDAF像素109。举例来说，所述一对PDAF像素109包括设置在PDAF区101中的第一PDAF像素109a及第二PDAF像素109b。所述一对PDAF像素109被配置成确定图像的特定点或特定区域的聚焦状况(例如，正确聚焦、聚焦过近、聚焦过远等)，在下文中对所述一对PDAF像素109的细节进行更详细地阐述。尽管图1仅示出设置在PDAF区101中的所述一对PDAF像素109(例如，单个对的PDAF像素109)，然而应理解，可在PDAF区101中设置包括与所述一对PDAF像素109实质上相似的特征(例如，结构特征)的任意数目对PDAF像素。此外，尽管图1示出图像传感器100包括PDAF区101(例如，单个PDAF区)，然而应理解，图像传感器100可包括任意数目的PDAF区。
衬底102包括设置在PDAF区101中的PDAF像素区104。PDAF像素区104在侧向上间隔开。PDAF像素区104是衬底102的部分(例如，衬底102的未经掺杂的部分或衬底102的具有第一掺杂类型的部分)。PDAF像素109分别包括PDAF像素区104。举例来说，衬底102包括第一PDAF像素区104a及第二PDAF像素区104b。第一PDAF像素109a包括第一PDAF像素区104a，且第二PDAF像素109b包括第二PDAF像素区104b。第一PDAF像素区104a在侧向上与第二PDAF像素区104b间隔开。
衬底102包括设置在IS区103中的IS像素区105。IS像素区105是衬底102的一部分(例如，衬底102的未经掺杂的部分或衬底102的具有第一掺杂类型的一部分)。第一IS像素107a包括IS像素区105。在一些实施例中，IS像素区105在侧向上与PDAF像素区104间隔开。PDAF像素区104与IS像素区105通过一个或多个隔离区106而在侧向上隔开。换句话说，所述一个或多个隔离区106在侧向上将第一PDAF像素区104a、第二PDAF像素区104b及IS像素区105彼此隔开。在一些实施例中，PDAF像素区104及IS像素区105被所述一个或多个隔离区106在侧向上环绕。
衬底102具有前侧102f及背侧102b。在一些实施例中，沿着衬底102的前侧102f且在PDAF像素区104内可设置有一个或多个栅极结构110。在另一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110中的一些栅极结构110也可沿着衬底102的前侧102f设置且设置在IS像素区105内。在一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110可对应于传输晶体管(transfertransistor)、源极跟随器晶体管(source-follower transistor)、行选择晶体管(rowselect transistor)、复位晶体管(reset transistor)、逻辑门晶体管(logic gatetransistor)(例如，或门(OR gate)、异或门(XOR gate)等晶体管)或者一些其他晶体管。在一些实施例中，沿着衬底102的前侧102f且在所述一个或多个栅极结构110上还排列有第一介电结构112。第一介电结构112环绕多个导电内连层114。
在衬底102中设置有PDAF光电检测器108(例如，光电二极管)。在一些实施例中，PDAF光电检测器108包括衬底102的具有与第一掺杂类型不同的第二掺杂类型(例如，p型)的部分，使得在衬底102中存在耗尽区(例如，由于PDAF光电检测器108与PDAF像素区104之间的p-n结(p-n junction))。此外，PDAF光电检测器108分别设置在PDAF像素区104内。举例来说，在衬底102中及第一PDAF像素区104a内设置有第一PDAF光电检测器108a，且在衬底102中及第二PDAF像素区104b内设置有第二PDAF光电检测器108b。在衬底102中设置有IS光电检测器116。在一些实施例中，IS光电检测器116包括衬底102的具有第二掺杂类型(例如，p型)的一部分，使得在衬底102中存在耗尽区(例如，由于IS光电检测器116与IS像素区105之间的p-n结)。此外，IS光电检测器116设置在IS像素区105内。
PDAF光电检测器108被配置成将入射电磁辐射(EMR)(例如，光子)转换成电信号(例如，从入射辐射产生电子-空穴对(electron-hole pair))。更具体来说，PDAF光电检测器108被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到PDAF像素区104的入射EMR且被配置成产生与入射EMR对应的电信号。在一些实施例中，PDAF光电检测器108被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到PDAF像素区104的入射NIR辐射(例如，具有介于约750纳米(nanometer，nm)与约3微米(micrometer，μm)之间的波长的光子)且被配置成产生与入射NIR辐射对应的电信号。举例来说，第一PDAF光电检测器108a被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到第一PDAF像素区104a的入射NIR辐射且被配置成产生与透射到第一PDAF像素区104a的入射NIR辐射对应的电信号，且第二PDAF光电检测器108b被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到第二PDAF像素区104b的入射NIR辐射且被配置成产生与透射到第二PDAF像素区104b的入射NIR辐射对应的电信号。应理解，在其他实施例中，PDAF光电检测器108可被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到PDAF像素区104的不同类型的入射EMR(例如，可见光、中红外辐射、远红外辐射、紫外辐射等)且被配置成产生与所述不同类型的入射EMR对应的电信号。
IS光电检测器116还被配置成将入射EMR转换成电信号。更具体来说，IS光电检测器116被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到IS像素区105的入射EMR。在一些实施例中，IS光电检测器116被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到IS像素区105的入射可见光(例如，具有介于约380nm与约750nm之间的波长的光子)且被配置成产生与入射可见光对应的电信号。在其他实施例中，IS光电检测器116被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到IS像素区105的入射NIR辐射且被配置成产生与入射NIR辐射对应的电信号。应理解，在其他实施例中，IS光电检测器116可被配置成吸收穿过衬底102的背侧102b透射到IS像素区105的不同类型的入射EMR(例如，中红外辐射、远红外辐射、紫外辐射等)且被配置成产生与所述不同类型的入射EMR对应的电信号。
衬底102的背侧102b包括位于第一PDAF像素区104a内的第一多个PDAF漫反射表面115。第一多个PDAF漫反射表面115包括第一PDAF漫反射表面115a及第二PDAF漫反射表面115b。衬底102的背侧102b包括位于第二PDAF像素区104b内的第二多个PDAF漫反射表面117。第二多个PDAF漫反射表面117包括第三PDAF漫反射表面117a及第四PDAF漫反射表面117b。在一些实施例中，衬底102的背侧102b包括位于IS像素区105内的多个IS漫反射表面119。所述多个IS漫反射表面119包括第一IS漫反射表面119a及第二IS漫反射表面119b。在一些实施例中，所述一个或多个隔离区106包括一个或多个隔离沟槽111，所述一个或多个隔离沟槽111设置在衬底102的背侧102b内且将PDAF像素区104与IS像素区105在侧向上隔开。在另一些实施例中，所述一个或多个隔离沟槽111在侧向上环绕PDAF像素区104及IS像素区105。
沿着衬底102的背侧102b设置有减反射层120。减反射层120对第一多个PDAF漫反射表面115、第二多个PDAF漫反射表面117及所述多个IS漫反射表面119进行衬垫。减反射层120还在垂直方向上延伸到所述一个或多个隔离沟槽111中。在减反射层120上设置有第二介电结构122。第二介电结构122也可延伸到所述一个或多个隔离沟槽111内且直接位于第一PDAF像素区104a、第二PDAF像素区104b及IS像素区105之间。
在第二介电结构122上设置有多个EMR滤色片124(例如，红外光滤色片、红色滤色片、蓝色滤色片、绿色滤色片等)。在一些实施例中，EMR滤色片124实质上居中于PDAF像素区104及IS像素区105之上。举例来说，所述多个EMR滤色片124包括设置在第二介电结构122上且实质上居中于第一PDAF像素区104a之上的第一EMR滤色片124a、设置在第二介电结构122上且实质上居中于第二PDAF像素区104b之上的第二EMR滤色片124b以及设置在第二介电结构122上且实质上居中于IS像素区105之上的第三EMR滤色片124c。在一些实施例中，EMR滤色片124排列成阵列(例如，2×2彩色滤色片阵列、4×4彩色滤色片阵列、6×6彩色滤色片阵列等)。
EMR滤色片124分别被配置成使特定波长(或特定波长范围)的入射EMR进行透射。举例来说，第一EMR滤色片124a被配置成使具有第一范围(例如，对应于红光)内的波长的EMR进行透射，同时反射第一范围之外的EMR，第二EMR滤色片124b被配置成使具有第二范围(例如，对应于绿光)内的波长的EMR进行透射，同时反射第二范围之外的EMR，且第三EMR滤色片124c被配置成使具有第三范围(例如，对应于蓝光)内的波长的EMR进行透射，同时反射第三范围之外的EMR。在一些实施例中，第一范围与第二范围可不同(例如，第一范围可对应于红光且第二范围可对应于蓝光)。在其他实施例中，第一范围与第二范围可相同(例如，第一范围及第二范围可对应于NIR辐射)。在一些实施例中，第三范围与第一范围和/或第二范围可不同。在其他实施例中，第三范围可与第一范围和/或第二范围相同。
在EMR滤色片124上分别设置有多个微透镜126。在一些实施例中，微透镜126分别在侧向上与EMR滤色片124对齐。在另一些实施例中，微透镜126实质上居中于PDAF像素区104及IS像素区105之上。微透镜126被配置成将入射EMR聚焦到PDAF像素区104及IS像素区105。举例来说，所述多个微透镜126包括第一微透镜126a、第二微透镜126b及第三微透镜126c。第一微透镜126a在侧向上与第一EMR滤色片124a对齐，第二微透镜126b在侧向上与第二EMR滤色片124b对齐，且第三微透镜126c在侧向上与第三EMR滤色片124c对齐。第一微透镜126a实质上居中于第一PDAF像素区104a之上，第二微透镜126b实质上居中于第二PDAF像素区104b之上，且第三微透镜126c实质上居中于IS像素区105之上。第一微透镜126a被配置成将入射EMR聚焦到第一PDAF像素区104a，第二微透镜126b被配置成将入射EMR聚焦到第二PDAF像素区104b，且第三微透镜126c被配置成将入射EMR聚焦到IS像素区105。
在EMR滤色片124与衬底102的背侧102b之间在垂直方向上设置有多个EMR屏蔽件128。在一些实施例中，EMR屏蔽件128设置在第二介电结构122中(例如，嵌置在第二介电结构122中)。EMR屏蔽件128被配置成阻挡(例如，反射)入射EMR中的一些入射EMR。更具体来说，EMR屏蔽件128通过阻挡(例如，反射)入射EMR的侧向传播(例如，通过微透镜126的NIR辐射的侧向传播)来减少相邻的像素区(例如，PDAF像素区104和/或IS像素区105)之间的串扰。
EMR屏蔽件128设置在PDAF像素区104外以及PDAF像素区104的相对的侧上。在一些实施例中，EMR屏蔽件128还设置在IS像素区105外以及IS像素区105的相对的侧上。举例来说，所述多个EMR屏蔽件128包括设置在第一PDAF像素区104a、第二PDAF像素区104b及IS像素区105外(例如，外周边以外)的第一EMR屏蔽件128a、第二EMR屏蔽件128b、第三EMR屏蔽件128c、第四EMR屏蔽件128d及第五EMR屏蔽件128e。第一EMR屏蔽件128a设置在第一PDAF像素区104a的第一侧130上，且第二EMR屏蔽件128b设置在第一PDAF像素区104a的与第一PDAF像素区104a的第一侧130相对的第二侧132上。第三EMR屏蔽件128c设置在第二PDAF像素区104b的第一侧134上，且第二EMR屏蔽件128b设置在第二PDAF像素区104b的与第二PDAF像素区104b的第一侧134相对的第二侧136上。第一PDAF像素区104a的第二侧132面对第二PDAF像素区104b的第二侧136。第四EMR屏蔽件128d设置在IS像素区105的第一侧138上，且第五EMR屏蔽件128e设置在IS像素区105的与IS像素区105的第一侧138相对的第二侧140上。
在一些实施例中，PDAF像素区104的相对的侧由衬底102的侧壁界定。在另一些实施例中，IS像素区105的相对的侧也由衬底102的侧壁界定。举例来说，如图1中所示，第一PDAF像素区104a的第一侧130由衬底102的第一侧壁界定，第一PDAF像素区104a的第二侧132由衬底102的第二侧壁界定，第二PDAF像素区104b的第一侧134由衬底102的第三侧壁界定，第二PDAF像素区104b的第二侧136由衬底102的第四侧壁界定，IS像素区105的第一侧138由衬底102的第五侧壁界定，且IS像素区105的第二侧140由衬底102的第六侧壁界定。衬底102的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁及第六侧壁在侧向上间隔开。
在一些实施例中，衬底102的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和/或第六侧壁在衬底102的背侧102b与衬底102的前侧102f之间在垂直方向上延伸(例如，所述一个或多个隔离沟槽111在垂直方向上从衬底102的背侧102b穿过衬底102延伸到衬底102的前侧102f)。在其他实施例中，衬底102的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和/或第六侧壁在垂直方向上从衬底102的背侧102b延伸到衬底102中的在垂直方向上设置在衬底102的背侧102b与衬底102的前侧102f之间的点(例如，所述一个或多个隔离沟槽111在垂直方向上从衬底102的背侧102b部分地延伸穿过衬底102)。在一些实施例中，EMR屏蔽件128完全设置在PDAF像素区104及IS像素区105外(例如，EMR屏蔽件128不覆盖PDAF像素区104或IS像素区105的任何部分(例如，不与PDAF像素区104或IS像素区105的任何部分交叠))。
第一多个PDAF漫反射表面115形成界定第一EMR漫反射器142的第一EMR漫反射器空腔。换句话说，第一EMR漫反射器142沿着衬底102的背侧102b设置。第一EMR漫反射器142设置在第一PDAF像素区104a内。第一EMR漫反射器142被配置成对入射EMR进行漫反射(例如，衍射)。更具体来说，第一EMR漫反射器142被配置成对入射NIR辐射进行漫反射(例如，衍射)。
第二多个PDAF漫反射表面117形成界定第二EMR漫反射器144的第二EMR漫反射器空腔。换句话说，第二EMR漫反射器144沿着衬底102的背侧102b设置。第二EMR漫反射器144设置在第二PDAF像素区104b内。第二EMR漫反射器144被配置成对入射EMR进行漫反射(例如，衍射)。更具体来说，第二EMR漫反射器144被配置成对入射NIR辐射进行漫反射(例如，衍射)。
所述多个IS漫反射表面119形成界定第三EMR漫反射器146的第三EMR漫反射器空腔。换句话说，第三EMR漫反射器146沿着衬底102的背侧102b设置。第三EMR漫反射器146设置在IS像素区105内。第三EMR漫反射器146被配置成对入射EMR进行漫反射(例如，衍射)。在一些实施例中，第三EMR漫反射器146被配置成对入射NIR辐射进行漫反射(例如，衍射)。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146可被配置成对入射可见光(或一些其他类型的EMR)进行漫反射。
在一些实施例中，第一EMR漫反射器142在侧向上与第一PDAF像素区104a的第一侧130间隔开第一距离，且第一EMR漫反射器142在侧向上与第一PDAF像素区104a的第二侧132间隔开比第一距离小的第二距离。在另一些实施例中，第二EMR漫反射器144在侧向上与第二PDAF像素区104b的第一侧134间隔开第三距离，且第二EMR漫反射器144在侧向上与第二PDAF像素区104b的第二侧136间隔开比第三距离小的第四距离。在又一些实施例中，第一距离实质上等于第三距离，且第二距离实质上等于第四距离。
在图像传感器100的操作期间，第三微透镜126c被配置成将入射EMR148(例如，NIR辐射)朝IS像素区105聚焦。IS光电检测器116吸收IS像素区105中的入射EMR 148并产生与IS像素区105中的入射EMR 148对应的电信号。因此，图像传感器100可通过对由IS光电检测器116产生的电信号进行处理来检测(例如，捕获)图像。更具体来说，图像传感器100通过对由所述一个或多个IS像素107的IS光电检测器产生的电信号进行处理来检测图像。
在一些实施例中，在被第三微透镜126c聚焦的入射EMR 148进入IS像素区105之前，第三EMR漫反射器146对所述入射EMR 148中的一些入射EMR 148进行漫反射。被第三EMR漫反射器146漫反射的入射EMR148取决于入射EMR 148的入射角θ。举例来说，第三微透镜126c将入射EMR 148聚焦到取决于入射EMR 148的入射角θ的焦点。因此，被第三微透镜126c聚焦的入射EMR 148中的一些入射EMR 148将照射在第三EMR漫反射器146上。接着入射EMR148的照射在第三EMR漫反射器146上的一部分被反射到第三EMR漫反射器146内，在第三EMR漫反射器146内被反射的入射EMR 148可照射在衬底102的另一表面上且随后进入IS像素区105。由于第三EMR漫反射器146反射入射EMR 148，因此入射EMR 148将以不同的角进入IS像素区105(例如，入射EMR 148被漫反射)。不同的角使得入射EMR 148中的一些入射EMR 148能够沿着增大入射EMR 148在IS像素区105中的路径长度的角进入IS像素区105。通过增大入射EMR 148在IS像素区105中的路径长度，可增大在IS像素区105中对入射EMR 148的吸收。
第一微透镜126a被配置成将入射EMR 148朝第一PDAF像素区104a聚焦。由于第一EMR漫反射器142在侧向上与第一PDAF像素区104a的第一侧130间隔开第一距离且在侧向上与第一PDAF像素区104a的第二侧132间隔开第二距离，因此第一EMR漫反射器142对入射EMR148的在入射EMR 148进入第一PDAF像素区104a之前被第一微透镜126a聚焦的一部分进行漫反射。入射EMR 148的被第一微透镜126a聚焦且被第一EMR漫反射器142漫反射的部分取决于入射EMR 148的入射角θ(例如，由于第一微透镜126a将入射EMR 148聚焦到取决于入射EMR 148的入射角θ的焦点)。
相似地，第二微透镜126b被配置成将入射EMR 148朝第二PDAF像素区104b聚焦。由于第二EMR漫反射器144在侧向上与第二PDAF像素区104b的第一侧134间隔开第三距离且在侧向上与第二PDAF像素区104b的第二侧136间隔开第四距离，因此第二EMR漫反射器144对入射EMR 148的在入射EMR 148进入第二PDAF像素区104b之前被第二微透镜126b聚焦的一部分进行漫反射。入射EMR 148的被第二微透镜126b聚焦且被第二EMR漫反射器144漫反射的部分取决于入射EMR 148的入射角θ(例如，由于第二微透镜126b将入射EMR 148聚焦到取决于入射EMR 148的入射角θ的焦点)。
因此，由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号将至少部分地基于入射EMR 148的取决于入射EMR 148的入射角θ而被第一EMR漫反射器142漫反射的部分，且由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号将至少部分地基于入射EMR 148的同样取决于入射EMR 148的入射角θ而被第二EMR漫反射器144漫反射的部分。因此，第一PDAF像素109a的角响应曲线(ARC)将在第一方向上与参考角(例如，参考入射角，例如零度)偏置开，且第二PDAF像素109b的ARC将在与第一方向相反的第二方向上与参考角偏置开。
因此，所述一对PDAF像素109可通过将由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号进行比较来确定(例如，通过PDAF处理电路***)聚焦状况，以判断由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号之间是否存在相位差。更具体来说，图像传感器100可通过判断由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号是否不同(例如，电流和/或电压的差)来判断是否存在相位差。如果由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号之间存在差，则存在相位差(例如，图像失焦)。另一方面，如果由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号实质上相同，则不存在相位差(例如，图像聚焦)。因此，图像传感器100可基于相位差来确定聚焦状况。在一些实施例中，图像传感器100基于聚焦状况输出聚焦信号(例如，使得可自动聚焦在图像的特定点或特定区域上)。
与包括覆盖第一PDAF像素区104a和/或第二PDAF像素区104b(例如，覆盖第一PDAF像素区104a的一半和/或第二PDAF像素区104b的一半)的EMR屏蔽件的图像传感器相比，由于所述多个EMR屏蔽件128设置在PDAF像素区104外，因此第一微透镜126a及第二微透镜126b分别使入射EMR 148中的更多入射EMR 148透射到第一PDAF像素区104a及第二PDAF像素区104b。更具体来说，由于入射EMR 148中的更多入射EMR 148透射到第一PDAF像素区104a及第二PDAF像素区104b，因此图像传感器100的第一PDAF像素109a与第二PDAF像素109b之间的角响应差别可增大。因此，图像传感器100可具有改善的NIR辐射PDAF性能(例如，增大的NIR敏感性、增大的角响应差别等)。
图2示出根据一些实施例的图1所示图像传感器100的剖视图200。
如图2的剖视图200中所示，第一介电结构112环绕多个导电内连层114。第一介电结构112包括多个堆叠的层间介电(inter-level dielectric，ILD)层202。举例来说，所述多个堆叠的ILD层202包括第一ILD层202a、第二ILD层202b及第三ILD层202c。在一些实施例中，所述多个堆叠的ILD层202包含例如氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))、氮氧化物(例如，氮氧化硅(SiON))、经掺杂的二氧化硅(例如，经碳掺杂的二氧化硅)、硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass，BSG)、磷硅酸盐玻璃(phosphoric silicate glass，PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass，BPSG)、氟化硅酸盐玻璃(fluorinated silicateglass，FSG)等。
所述多个导电内连层114包括导通孔(例如，金属通孔)与导电配线(例如，金属配线)的交替层，所述多个导电内连层114设置在所述多个堆叠的ILD层202中(例如，嵌置在所述多个堆叠的ILD层202中)且以预先定义的方式电耦合到所述一个或多个栅极结构110。在一些实施例中，所述多个导电内连层114包含例如钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)等。在另一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110中的一些栅极结构110可为图像传感器100的被配置成对由PDAF光电检测器108产生的电信号进行处理的PDAF电路的部件。在又一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110中的一些其他栅极结构110可为图像传感器100的被配置成对由IS光电检测器116产生的电信号进行处理的IS电路的部件。在一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110各自包括通过栅极介电结构203而与衬底102隔开的导电栅极电极结构201。在另一些实施例中，沿着所述一个或多个栅极结构110中的每一者的导电栅极电极结构201的相对的侧设置有侧壁间隔件205。
在一些实施例中，导电栅极电极结构201包含多晶硅。在此种实施例中，栅极介电结构203可包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，氮化硅(SiN))等。在其他实施例中，导电栅极电极结构201可包含金属，例如铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钼(Mo)、钴(Co)等。在此种实施例中，栅极介电结构203可包含高介电常数(high-k)介电材料，例如氧化铪(HfO)、氧化钽(TaO)、氧化铪硅(HfSiO)、氧化铪钽(HfTaO)、氧化铝(AlO)、氧化锆(ZrO)等。在一些实施例中，侧壁间隔件205可包含氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、氮氧化物(例如，SiON)、碳化物(例如，碳化硅(SiC))等。
在一些实施例中，在所述多个堆叠的ILD层202中的相邻的ILD层202之间排列有刻蚀停止层204。举例来说，在第一ILD层202a与第二ILD层202b之间设置有第一刻蚀停止层204a，且在第二ILD层202b与第三ILD层202c之间设置有第二刻蚀停止层204b。在一些实施例中，刻蚀停止层204包含例如氮化物(例如，SiN)、氮氧化物(例如，SiON)、碳化物(例如，SiC)、金属氮化物(例如，氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等)或类似材料。在另一些实施例中，刻蚀停止层204可被配置成使入射EMR通过刻蚀停止层204。在此种实施例中，刻蚀停止层204可通过防止入射EMR被反射回衬底102来改善(例如，增大)NIR辐射PDAF性能(例如，NIR敏感性)。在其他实施例中，刻蚀停止层204可被配置成反射入射EMR。在此种实施例中，刻蚀停止层204可通过将入射EMR反射回衬底102中和/或防止入射EMR通过第一介电结构112到达衬底102中来改善(例如，增大)NIR辐射PDAF性能(例如，NIR敏感性)。
在一些实施例中，第二介电结构122包括第一介电层122a及第二介电层122b。第一介电层122a设置在减反射层120之上。在一些实施例中，减反射层120包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(例如，HfO、TaO等)或类似材料。第一介电层122a在所述一个或多个隔离沟槽111内延伸，以在PDAF像素区104的相对的侧及IS像素区105的相对的侧上界定隔离结构(例如，背侧深沟槽隔离结构)。在一些实施例中，第一介电层122a包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(HfO、TaO等)或类似材料。
在一些实施例中，EMR屏蔽件128设置在第一介电层122a之上。在另一些实施例中，第二介电层122b设置在EMR屏蔽件128上且覆盖EMR屏蔽件128。EMR屏蔽件128可包含金属(例如，铝(Al)、钴(Co)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钨(W)等)和/或介电材料(例如，SiO2、SiN等)。
第二介电层122b设置在第一介电层122a之上。所述多个EMR滤色片124设置在第二介电层122b上。第二介电层122b在垂直方向上设置在第一介电层122a与所述多个EMR滤色片124之间。在一些实施例中，第二介电层122b在侧向上环绕EMR屏蔽件128且覆盖EMR屏蔽件128的上表面。在一些实施例中，第二介电层122b包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(例如，HfO、TaO等)或类似材料。在另一些实施例中，第一介电层122a与第二介电层122b是相同的材料。在其他实施例中，第一介电层122a与第二介电层122b可包含不同的材料。
减反射层120对第一多个PDAF漫反射表面115、第二多个PDAF漫反射表面117及所述多个IS漫反射表面119进行衬垫。换句话说，减反射层120对第一EMR漫反射器空腔、第二EMR漫反射器空腔及第三EMR漫反射器空腔进行衬垫。再换句话说，减反射层120对第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146进行衬垫。第一介电层122a设置在第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146内。换句话说，第一介电层122a设置在第一EMR漫反射器空腔、第二EMR漫反射器空腔及第三EMR漫反射器空腔中。在另一些实施例中，第一介电层122a填充(例如，完全填充)第一EMR漫反射器空腔、第二EMR漫反射器空腔及第三EMR漫反射器空腔。
第一介电层122a具有第一折射率。减反射层120具有第二折射率。衬底102具有第三折射率。换句话说，PDAF像素区104及IS像素区105具有第三折射率。第一折射率大于第三折射率。第二折射率介于第一折射率与第三折射率之间。由于第二折射率介于第一折射率与第三折射率之间，因此减反射层120被配置成减少入射EMR的反射，此可增大NIR辐射PDAF性能(例如，通过增大在衬底102中对入射EMR的吸收)。由于第一折射率及第二折射率小于第三折射率，因此第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146被配置成对入射EMR进行漫反射，从而增大NIR辐射PDAF性能(例如，NIR敏感性)。
在一些实施例中，第三折射率大于约3。更具体来说，第三折射率可介于约3.5与约3.7之间。第一折射率小于约3。第二折射率小于约3。第一折射率及第二折射率是结合EMR漫反射器(例如，第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146)的形状而定的，EMR漫反射器被配置成对NIR辐射进行漫反射。换句话说，第一介电层122a及减反射层120的材料至少部分地根据EMR漫反射器的形状来选择，或反之亦然。应理解，在其他实施例中，第一介电层122a可对第一多个PDAF漫反射表面115、第二多个PDAF漫反射表面117及所述多个IS漫反射表面119进行衬垫(例如，减反射层120不设置在第一介电层122a与衬底102的背侧102b之间)。还应理解，可在第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146内设置不同的介电结构(具有小于第三折射率的折射率)(例如，与第一介电层122a不同的介电材料)。
图3示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的简化俯视图300。由于图3所示简化俯视图300未示出图2的剖视图200中所示的减反射层120及第二介电结构122，因此图3所示简化俯视图300是“简化的”。图2所示剖视图200是沿着图3所示线A-A截取的。
如图3的简化俯视图300中所示，第一EMR漫反射器142具有宽度302及长度304。在一些实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302与第一EMR漫反射器142的长度304实质上相同。在其他实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302与第一EMR漫反射器142的长度304不同。
在一些实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302介于约0.1微米(μm)与约1.5μm之间。更具体来说，第一EMR漫反射器142的宽度302介于约0.3μm与约1.3μm之间。由于第一EMR漫反射器142的宽度302介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第一EMR漫反射器142能够对入射EMR(例如，NIR辐射)进行漫反射。在另一些实施例中，第一EMR漫反射器142的长度304介于约0.1μm与约1.5μm之间。更具体来说，第一EMR漫反射器142的长度304介于约0.3μm与约1.3μm之间。由于第一EMR漫反射器142的长度304介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第一EMR漫反射器142能够对入射EMR进行漫反射。更具体来说，由于第一EMR漫反射器142的宽度302及长度304二者均介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第一EMR漫反射器142能够对入射EMR进行漫反射。
第二EMR漫反射器144具有宽度306及长度308。在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的宽度306介于约0.1μm与约1.5μm之间。更具体来说，第二EMR漫反射器144的宽度306介于约0.3μm与约1.3μm之间。由于第二EMR漫反射器144的宽度306介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第二EMR漫反射器144能够对入射EMR进行漫反射。在另一些实施例中，第二EMR漫反射器144的长度308介于约0.1μm与约1.5μm之间。更具体来说，第二EMR漫反射器144的长度308介于约0.3μm与约1.3μm之间。由于第二EMR漫反射器144的长度308介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第二EMR漫反射器144能够对入射EMR进行漫反射。更具体来说，由于第二EMR漫反射器144的宽度306及长度308二者均介于约0.3μm与约1.3μm之间，因此第二EMR漫反射器144能够对入射EMR进行漫反射。
在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的宽度306与第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同。在其他实施例中，第二EMR漫反射器144的宽度306与第二EMR漫反射器144的长度308不同。在另一些实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302与第二EMR漫反射器144的宽度306实质上相同。在其他实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302与第二EMR漫反射器144的宽度306不同。在另一些实施例中，第一EMR漫反射器142的长度304与第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同。在其他实施例中，第一EMR漫反射器142的长度304与第二EMR漫反射器144的长度308不同。在又一些实施例中，第一EMR漫反射器142的宽度302与第二EMR漫反射器144的宽度306实质上相同且第一EMR漫反射器142的长度304与第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同。由于第一EMR漫反射器142的宽度302与第二EMR漫反射器144的宽度306实质上相同且第一EMR漫反射器142的长度304与第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同，因此图像传感器100可具有改善的NIR辐射PDAF性能(例如，由于第一PDAF像素109a与第二PDAF像素109b之间的较大角响应差别)。
第三EMR漫反射器146具有宽度310及长度312。在一些实施例中，第三EMR漫反射器146的宽度310与第三EMR漫反射器146的长度312实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的宽度310与第三EMR漫反射器146的长度312不同。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的宽度310与第一EMR漫反射器142的宽度302和/或第二EMR漫反射器144的宽度306实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的宽度310与第一EMR漫反射器142的宽度302和/或第二EMR漫反射器144的宽度306不同。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的长度312与第一EMR漫反射器142的长度304和/或第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的长度312与第一EMR漫反射器142的长度304和/或第二EMR漫反射器144的长度308不同。
第一PDAF像素区104a的第二侧132面对第二PDAF像素区104b的第二侧136。第一PDAF像素区104a的第二侧132在侧向上与第二PDAF像素区104b的第二侧136间隔开第一距离314。在一些实施例中，第一距离314介于约0.1μm与约0.3μm之间。在另一些实施例中，第一距离314对应于所述一个或多个隔离沟槽111的宽度。在又一些实施例中，所述一个或多个隔离沟槽111是隔离沟槽格栅的在侧向上延伸穿过衬底102的部分，使得隔离沟槽格栅在侧向上环绕PDAF像素区104(及IS像素区105)，如图3的简化俯视图300中所示。
第一PDAF像素区104a具有第一PDAF像素区104a的第三侧316及第一PDAF像素区104a的第四侧318。第一PDAF像素区104a的第四侧318与第一PDAF像素区104a的第三侧316相对。在一些实施例中，第一PDAF像素区104a的第一侧130、第二侧132、第三侧316及第四侧318由衬底102的侧壁界定。第一PDAF像素区104a的第一侧130与第一PDAF像素区104a的第二侧132在第一方向上在侧向上间隔开，且第一PDAF像素区104a的第三侧316与第一PDAF像素区104a的第四侧318在与第一方向垂直的第二方向上在侧向上间隔开。
第二PDAF像素区104b具有第二PDAF像素区104b的第三侧320及第二PDAF像素区104b的第四侧322。第二PDAF像素区104b的第四侧322与第二PDAF像素区104b的第三侧320相对。在一些实施例中，第二PDAF像素区104b的第一侧134、第二侧136、第三侧320及第四侧322由衬底102的侧壁界定。第二PDAF像素区104b的第一侧134与第二PDAF像素区104b的第二侧136在第一方向上在侧向上间隔开，且第二PDAF像素区104b的第三侧320与第二PDAF像素区104b的第四侧322在第二方向上在侧向上间隔开。
IS像素区105具有IS像素区105的第三侧324及IS像素区105的第四侧326。IS像素区105的第四侧326与IS像素区105的第三侧324相对。在一些实施例中，IS像素区105的第一侧138、第二侧140、第三侧324及第四侧326由衬底102的侧壁界定。IS像素区105的第一侧138与IS像素区105的第二侧140在第一方向上在侧向上间隔开，且IS像素区105的第三侧324与IS像素区105的第四侧326在第二方向上在侧向上间隔开。
衬底102的背侧102b包括位于第一PDAF像素区104a内的第一多个PDAF漫反射表面115。第一多个PDAF漫反射表面115包括第一PDAF漫反射表面115a、第二PDAF漫反射表面115b、第五PDAF漫反射表面115c及第六PDAF漫反射表面115d。第一多个PDAF漫反射表面115形成界定第一EMR漫反射器142的第一EMR漫反射器空腔。在一些实施例中，衬底102的背侧102b包括从第一多个PDAF漫反射表面115连续地延伸到第一PDAF像素区104a的第一侧130、第二侧132、第三侧316及第四侧318的实质上平面的(例如，平坦的)表面。
衬底102的背侧102b包括位于第二PDAF像素区104b内的第二多个PDAF漫反射表面117。第二多个PDAF漫反射表面117包括第三PDAF漫反射表面117a、第四PDAF漫反射表面117b、第七PDAF漫反射表面117c及第八PDAF漫反射表面117d。第二多个PDAF漫反射表面117形成界定第二EMR漫反射器144的第二EMR漫反射器空腔。在一些实施例中，衬底102的背侧102b包括从第二多个PDAF漫反射表面117连续地延伸到第二PDAF像素区104b的第一侧134、第二侧136、第三侧320及第四侧322的实质上平面的(例如，平坦的)表面。
第一EMR漫反射器142与第一PDAF像素区104a的第一侧130间隔开第二距离328。第一EMR漫反射器142与第一PDAF像素区104a的第二侧132间隔开第三距离330。第一EMR漫反射器142与第一PDAF像素区104a的第三侧316间隔开第四距离332。第一EMR漫反射器142与第一PDAF像素区104a的第四侧318间隔开第五距离334。在一些实施例中，第一EMR漫反射器142具有倒棱锥形形状(例如，倒正方棱锥、倒矩形棱锥、倒三角棱锥等)，如图3的简化俯视图300中所示。在另一些实施例中，第一EMR漫反射器142的倒棱锥形形状可被截切(例如，第一EMR漫反射器空腔的下表面可为实质上平面的)。
在一些实施例中，第二距离328与第三距离330不同。在另一些实施例中，第二距离328小于第三距离330。换句话说，第一EMR漫反射器142设置得与第一PDAF像素区104a的第二侧132相比更靠近第一PDAF像素区104a的第一侧130。第四距离332与第五距离334可实质上相同。
第二EMR漫反射器144与第二PDAF像素区104b的第一侧134间隔开第六距离336。第二EMR漫反射器144与第二PDAF像素区104b的第二侧136间隔开第七距离338。第二EMR漫反射器144与第二PDAF像素区104b的第三侧320间隔开第八距离340。第二EMR漫反射器144与第二PDAF像素区104b的第四侧322间隔开第九距离342。在一些实施例中，第二EMR漫反射器144具有倒棱锥形形状，如图3的简化俯视图300中所示。在另一些实施例中，第二EMR漫反射器144的倒棱锥形形状可被截切。在另一些实施例中，第二EMR漫反射器144的形状(例如，倒棱锥形)与第一EMR漫反射器142的形状(例如，倒棱锥形)实质上相同。
在一些实施例中，第六距离336与第七距离338不同。在另一些实施例中，第六距离336小于第七距离338。换句话说，第二EMR漫反射器144设置得与第二PDAF像素区104b的第二侧136相比更靠近第二PDAF像素区104b的第一侧134。第八距离340与第九距离342可实质上相同。
第二距离328与第六距离336实质上相同，第三距离330与第七距离338实质上相同，第四距离332与第八距离340实质上相同，且第五距离334与第九距离342实质上相同。因此，所述一对PDAF像素109可通过将由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号进行比较来确定(例如，通过PDAF处理电路***)聚焦状况，以判断由第一PDAF光电检测器108a产生的电信号与由第二PDAF光电检测器108b产生的电信号之间是否存在相位差。
在一些实施例中，第一PDAF像素区104a与第二PDAF像素区104b对称，如图3的简化俯视图300中所示。在另一些实施例中，由于第二EMR漫反射器144的形状与第一EMR漫反射器142的形状实质上相同、第一EMR漫反射器142的宽度302与第二EMR漫反射器144的宽度306实质上相同、第一EMR漫反射器142的长度304与第二EMR漫反射器144的长度308实质上相同、第二距离328与第六距离336实质上相同、第三距离330与第七距离338实质上相同、第四距离332与第八距离340实质上相同且第五距离334与第九距离342实质上相同，因此第一PDAF像素区104a与第二PDAF像素区104b对称。由于第一PDAF像素区104a与第二PDAF像素区104b对称，因此图像传感器100的NIR辐射PDAF性能可得到进一步改善(例如，由于第一PDAF像素109a与第二PDAF像素109b之间的较大角响应差别)。
衬底102的背侧102b包括位于IS像素区105内的所述多个IS漫反射表面119。所述多个IS漫反射表面119包括第一IS漫反射表面119a、第二IS漫反射表面119b、第三IS漫反射表面119c及第四IS漫反射表面119d。所述多个IS漫反射表面119形成界定第三EMR漫反射器146的第三EMR漫反射器空腔。在一些实施例中，衬底102的背侧102b包括从所述多个IS漫反射表面119连续地延伸到IS像素区105的第一侧138、第二侧140、第三侧324及第四侧326的实质上平面的(例如，平坦的)表面。
第三EMR漫反射器146与IS像素区105的第一侧138间隔开第十距离344。第三EMR漫反射器146与IS像素区105的第二侧140间隔开第十一距离346。第三EMR漫反射器146与IS像素区105的第三侧324间隔开第十二距离348。第三EMR漫反射器146与IS像素区105的第四侧326间隔开第十三距离350。在一些实施例中，第三EMR漫反射器146具有倒棱锥形形状，如图3的简化俯视图300中所示。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的倒棱锥形形状可被截切(例如，第三EMR漫反射器空腔的下表面可为实质上平面的)。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的形状与第二EMR漫反射器144的形状和/或第一EMR漫反射器142的形状实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的形状与第二EMR漫反射器144的形状和/或第一EMR漫反射器142的形状可不同。
在一些实施例中，第十距离344、第十一距离346、第十二距离348及第十三距离350实质上相同。应理解，在其他实施例中，第十距离344、第十一距离346、第十二距离348或第十三距离350中的任何一者与第十距离344、第十一距离346、第十二距离348或第十三距离350中的任何另一者可不同(或相同)。在一些实施例中，第十距离344大于第二距离328和/或第六距离336。第十一距离346可大于第二距离328和/或第六距离336。在另一些实施例中，第十二距离348与第四距离332和/或第八距离340实质上相同。第十三距离350与第五距离334和/或第九距离342可实质上相同。
图4A到图4B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的各种视图。图4A示出图2所示图像传感器100的区域206的一些实施例的剖视图400。图4B示出图4A中所示的图2所示图像传感器100的区域206的简化俯视图401。由于图4B所示简化俯视图401未示出图4A的剖视图400中所示的减反射层120及第二介电结构122，因此图4B所示简化俯视图401是“简化的”。
如图4A的剖视图400及图4B的简化俯视图401中所示，第一PDAF像素区104a具有第一中线402及与第一PDAF像素区104a的第一中线402垂直的第二中线404。第一PDAF像素区104a的第一中线402在侧向上与第一PDAF像素区104a的第一侧130及第一PDAF像素区104a的第二侧132二者间隔开相等的距离。第一PDAF像素区104a的第二中线404在侧向上与第一PDAF像素区104a的第三侧316及第一PDAF像素区104a的第四侧318二者间隔开相等的距离。
第一PDAF像素区104a的第一中线402与第二中线404在第一PDAF像素区104a的中心点406(例如，质心)处相交。在一些实施例中，第一EMR漫反射器142的中心点408(例如，质心)设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第一侧130之间。在另一些实施例中，第一EMR漫反射器142的中心点408可设置在第一PDAF像素区104a的第二中线404上。
第二PDAF像素区104b具有第一中线410及与第二PDAF像素区104b的第一中线410垂直的第二中线412。第二PDAF像素区104b的第一中线410在侧向上与第二PDAF像素区104b的第一侧134及第二PDAF像素区104b的第二侧136二者间隔开相等的距离。第二PDAF像素区104b的第二中线412在侧向上与第二PDAF像素区104b的第三侧320及第二PDAF像素区104b的第四侧322二者间隔开相等的距离。在一些实施例中，第二PDAF像素区104b的第一中线410在侧向上与第一PDAF像素区104a的第一中线402平行地延伸。在另一些实施例中，第二PDAF像素区104b的第二中线412实质上与第一PDAF像素区104a的第二中线404对齐。在其他实施例中，第二PDAF像素区104b的第二中线412与第一PDAF像素区104a的第二中线404偏置开且与第一PDAF像素区104a的第二中线404平行地延伸。
第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二中线412在第二PDAF像素区104b的中心点414(例如，质心)处相交。在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的中心点416(例如，质心)设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第一侧134之间。在另一些实施例中，第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第二中线412上。
IS像素区105具有第一中线418及与IS像素区105的第一中线418垂直的第二中线420。IS像素区105的第一中线418在侧向上与IS像素区105的第一侧138及IS像素区105的第二侧140二者间隔开相等的距离。IS像素区105的第二中线420在侧向上与IS像素区105的第三侧324及IS像素区105的第四侧326二者间隔开相等的距离。
IS像素区105的第一中线418与第二中线420在IS像素区105的中心点422(例如，质心)处相交。在一些实施例中，第三EMR漫反射器146的中心点424(例如，质心)设置在IS像素区105的中心点422上。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的中心点424可在侧向上与IS像素区105的第一中线418和/或IS像素区105的第二中线420间隔开。
第一EMR漫反射器142具有高度426(例如，第一EMR漫反射器142的最上部的点与第一EMR漫反射器142的最下部的点之间的垂直距离)。第一EMR漫反射器142的高度426介于约0.2μm与约0.9μm之间。在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的高度与第一EMR漫反射器142的高度426实质上相同。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的高度与第一EMR漫反射器142的高度426实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的高度与第一EMR漫反射器142的高度426不同。
在一些实施例中，第一EMR漫反射器142的高度426从第一EMR漫反射器142的中心点408到第一EMR漫反射器142的外周边连续地减小。举例来说，第一EMR漫反射器142的外周边由第一多个PDAF漫反射表面115的最外部的点界定，且第一多个PDAF漫反射表面115成角度(例如，朝衬底102的前侧102f)且在第一EMR漫反射器142的中心点408处会聚。在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的高度从第二EMR漫反射器144的中心点416到第二EMR漫反射器144的外周边连续地减小。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的高度从第三EMR漫反射器146的中心点422到第三EMR漫反射器146的外周边连续地减小。
在一些实施例中，第一多个PDAF漫反射表面115可相对于衬底102的背侧102b(例如，衬底102的背侧102b的平面表面)形成角α。角α可介于约45°与约65°之间。在一些实施例中，角α为约54.7°。在此种实施例中，第一多个PDAF漫反射表面115沿着衬底102的(111)平面设置且衬底102的背侧102b沿着衬底102的(100)平面设置。在一些实施例中，第二多个PDAF漫反射表面117也可相对于衬底102的背侧102b形成角α。在另一些实施例中，IS漫反射表面119也可相对于衬底102的背侧102b形成角α。
图5A到图5B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的简化俯视图500a及500b。由于图5A到图5B所示简化俯视图500a及500b未示出图2的剖视图200中所示的减反射层120及第二介电结构122，因此图5A到图5B所示简化俯视图500a及500b是“简化的”。图5A到图5B的简化俯视图500a及500b示出其中第一PDAF像素区104a与第二PDAF像素区104b对称的各种实施例。举例来说，图5A所示简化俯视图500a及图5B所示简化俯视图500b示出其中第一PDAF像素区104a与第二PDAF像素区104b对称(例如，参见图3)的一些不同的实施例。
如图5A的简化俯视图500a中所示，第一EMR漫反射器142的中心点408设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第一侧130之间以及第一PDAF像素区104a的第二中线404与第一PDAF像素区104a的第四侧318之间。在此种实施例中，第五距离334小于第四距离332。第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第一侧134之间以及第二PDAF像素区104b的第二中线412与第二PDAF像素区104b的第四侧322之间。在此种实施例中，第九距离342小于第八距离340。
应理解，在其中第一EMR漫反射器142的中心点408设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第一侧130之间的其他实施例中，第一EMR漫反射器142的中心点408可设置在第一PDAF像素区104a的第二中线404与第一PDAF像素区104a的第三侧316之间。在此种实施例中，第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第一侧134之间以及第二PDAF像素区104b的第二中线412与第二PDAF像素区104b的第三侧320之间。在另一些此种实施例中，第五距离334大于第四距离332，且第九距离342大于第八距离340。
如图5B的简化俯视图500b中所示，第一EMR漫反射器142的中心点408设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第二侧132之间且设置在第一PDAF像素区104a的第二中线404上。在此种实施例中，第二距离328大于第三距离330。第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第二侧136之间且设置在第二PDAF像素区104b的第二中线412上。在此种实施例中，第六距离336大于第七距离338。
应理解，在其中第一EMR漫反射器142的中心点408设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第二侧132之间的其他实施例中，第一EMR漫反射器142的中心点408可设置在第一PDAF像素区104a的第二中线404与第一PDAF像素区104a的第四侧318之间(参见图5A)。在此种实施例中，第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第二侧136之间以及第二PDAF像素区104b的第二中线412与第二PDAF像素区104b的第四侧322之间(参见图5A)。还应理解，在其中第一EMR漫反射器142的中心点408设置在第一PDAF像素区104a的第一中线402与第一PDAF像素区104a的第二侧132之间的其他实施例中，第一EMR漫反射器142的中心点408可设置在第一PDAF像素区104a的第二中线404与第一PDAF像素区104a的第三侧316之间。在此种实施例中，第二EMR漫反射器144的中心点416设置在第二PDAF像素区104b的第一中线410与第二PDAF像素区104b的第二侧136之间以及第二PDAF像素区104b的第二中线412与第二PDAF像素区104b的第三侧320之间。
图6示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的俯视图600。
如图6的俯视图600中所示，在一些实施例中，EMR屏蔽件128是EMR屏蔽格栅602(例如，金属格栅)的设置在第二介电结构122中(例如，嵌置在第二介电结构122中)的部分。EMR屏蔽格栅602在侧向上延伸穿过第二介电结构122，使得EMR屏蔽格栅602设置在PDAF像素区104(及IS像素区105)外(例如，完全位于PDAF像素区104(及IS像素区105)外)。EMR屏蔽格栅602在垂直方向上设置在EMR滤色片124与衬底102的背侧102b(参见图2)之间。EMR屏蔽格栅602被配置成阻挡(例如，反射)入射EMR中的一些入射EMR。更具体来说，EMR屏蔽格栅602通过阻挡(例如，反射)入射EMR的侧向传播来减少相邻的像素区(例如，PDAF像素区104和/或IS像素区105)之间的串扰。EMR屏蔽格栅602可包含金属(例如，Al、Co、Cu、Ag、Au、W等)和/或介电材料(例如，SiO2、SiN等)。
图7A到图7B示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的各种视图。图7A示出图2所示图像传感器100的区域206的一些实施例的剖视图700。图7B示出图7A中所示的图2所示图像传感器100的区域206的简化俯视图701。由于图7B所示简化俯视图701未示出图7A的剖视图700中所示的减反射层120及第二介电结构122，因此图7B所示简化俯视图701是“简化的”。在图7B所示简化俯视图701中，第一EMR漫反射器142的中心点408、第二EMR漫反射器144的中心点416及第三EMR漫反射器146的中心点424分别由“X”标记表示。
如图7A的剖视图700及图7B的简化俯视图701中所示，第一EMR漫反射器142可具有长方体形形状(例如，矩形长方体、立方体等)。在此种实施例中，第一多个PDAF漫反射表面115包括第一PDAF漫反射表面115a、第二PDAF漫反射表面115b、第五PDAF漫反射表面115c、第六PDAF漫反射表面115d及第九PDAF漫反射表面115e。在一些实施例中，第九PDAF漫反射表面115e是实质上平面的(例如，平坦的)。在另一些实施例中，第一PDAF漫反射表面115a、第二PDAF漫反射表面115b、第五PDAF漫反射表面115c及第六PDAF漫反射表面115d是实质上垂直的(例如，以等于约90°的角从第九PDAF漫反射表面115e延伸)。在其他实施例中，第一PDAF漫反射表面115a、第二PDAF漫反射表面115b、第五PDAF漫反射表面115c及第六PDAF漫反射表面115d可成角度(例如，以小于或大于约90°的角从第九PDAF漫反射表面115e延伸)。
第二EMR漫反射器144也可具有长方体形形状(例如，矩形长方体、立方体等)。在此种实施例中，第二多个PDAF漫反射表面117包括第三PDAF漫反射表面117a、第四PDAF漫反射表面117b、第七PDAF漫反射表面117c、第八PDAF漫反射表面117d及第十PDAF漫反射表面117e。在一些实施例中，第十PDAF漫反射表面117e是实质上平面的(例如，平坦的)。在另一些实施例中，第三PDAF漫反射表面117a、第四PDAF漫反射表面117b、第七PDAF漫反射表面117c及第八PDAF漫反射表面117d是实质上垂直的(例如，以等于约90°的角从第十PDAF漫反射表面117e延伸)。在其他实施例中，第三PDAF漫反射表面117a、第四PDAF漫反射表面117b、第七PDAF漫反射表面117c及第八PDAF漫反射表面117d可成角度(例如，以小于或大于约90°的角从第十PDAF漫反射表面117e延伸)。
第三EMR漫反射器146也可具有长方体形形状(例如，矩形长方体、立方体等)。在此种实施例中，所述多个IS漫反射表面119包括第一IS漫反射表面119a、第二IS漫反射表面119b、第三IS漫反射表面119c、第四IS漫反射表面119d及第五IS漫反射表面119e。在一些实施例中，第五IS漫反射表面119e是实质上平面的(例如，平坦的)。在另一些实施例中，第一IS漫反射表面119a、第二IS漫反射表面119b、第三IS漫反射表面119c及第四IS漫反射表面119d是实质上垂直的(例如，以等于约90°的角从第五IS漫反射表面119e延伸)。在其他实施例中，第一IS漫反射表面119a、第二IS漫反射表面119b、第三IS漫反射表面119c及第四IS漫反射表面119d可成角度(例如，以小于或大于约90°的角从第五IS漫反射表面119e延伸)。
在一些实施例中，第二EMR漫反射器144的形状(例如，矩形长方体形)与第一EMR漫反射器142的形状(例如，矩形长方体形)实质上相同。在另一些实施例中，第三EMR漫反射器146的形状(例如，矩形长方体形)与第二EMR漫反射器144的形状和/或第一EMR漫反射器142的形状实质上相同。在其他实施例中，第三EMR漫反射器146的形状(例如，倒棱锥形)与第二EMR漫反射器144的形状(例如，矩形长方体形)和/或第一EMR漫反射器142的形状(例如，矩形长方体形)可不同。应理解，第一EMR漫反射器142的形状、第二EMR漫反射器144的形状及第三EMR漫反射器146的形状可为能够对入射EMR(例如，NIR辐射)进行漫反射的任何几何形状，例如圆锥形形状、半球形形状、棱柱形形状等。
图8示出根据一些实施例的图2所示图像传感器100的简化俯视图800。由于图8所示简化俯视图800未示出图2的剖视图200中所示的减反射层120及第二介电结构122，因此图8所示简化俯视图800是“简化的”。
如图8的简化俯视图800中所示，沿着衬底102的背侧102b且在第一PDAF像素区104a内设置有EMR漫反射器的第一阵列802。EMR漫反射器的第一阵列802可包括以行与列的任意组合(例如，1×2阵列、2×2阵列、3×1阵列、3×2阵列、4×2阵列等)设置的任意数目个各别的EMR漫反射器。EMR漫反射器的第一阵列802的各别的EMR漫反射器具有与第一EMR漫反射器142(例如，参见图1到图9)实质上相似的特征(例如，结构特征)。EMR漫反射器的第一阵列802可以与第一EMR漫反射器142实质上相似的方式排列在第一PDAF像素区104a中。举例来说，EMR漫反射器的第一阵列802可与第一PDAF像素区104a的第一侧130间隔开第二距离328、与第一PDAF像素区104a的第二侧132间隔开第三距离330，等等。
沿着衬底102的背侧102b且在第二PDAF像素区104b内设置有EMR漫反射器的第二阵列804。EMR漫反射器的第二阵列804可包括以行与列的任意组合(例如，1×2阵列、2×2阵列、3×1阵列、3×2阵列、4×2阵列等)设置的任意数目个各别的EMR漫反射器。EMR漫反射器的第二阵列804的各别的EMR漫反射器具有与第二EMR漫反射器144(例如，参见图1到图9)实质上相似的特征(例如，结构特征)。EMR漫反射器的第二阵列804可以与第二EMR漫反射器144实质上相似的方式排列在第二PDAF像素区104b中。举例来说，EMR漫反射器的第二阵列804可与第二PDAF像素区104b的第一侧134间隔开第六距离336、与第二PDAF像素区104b的第二侧136间隔开第七距离338，等等。
沿着衬底102的背侧102b且在IS像素区105内设置有EMR漫反射器的第三阵列806。EMR漫反射器的第三阵列806可包括以行与列的任意组合(例如，1×2阵列、2×2阵列、3×1阵列、3×2阵列、4×2阵列等)设置的任意数目个各别的EMR漫反射器。EMR漫反射器的第三阵列806的各别的EMR漫反射器具有与第三EMR漫反射器146(例如，参见图1到图9)实质上相似的特征(例如，结构特征)。EMR漫反射器的第三阵列806可以与第三EMR漫反射器146实质上相似的方式排列在IS像素区105中。举例来说，EMR漫反射器的第三阵列806可与IS像素区105的第一侧138间隔开第十距离344、与IS像素区105的第二侧140间隔开第十一距离346，等等。
在一些实施例中，EMR漫反射器的第一阵列802包括与EMR漫反射器的第二阵列804相同数目的各别的EMR漫反射器。举例来说，如图8的简化俯视图800中所示，EMR漫反射器的第一阵列802包括八个各别的EMR漫反射器，且EMR漫反射器的第二阵列804也包括八个各别的EMR漫反射器。在另一些实施例中，EMR漫反射器的第一阵列802的行及列的数目与EMR漫反射器的第二阵列804的行及列的数目相同。举例来说，如图8的简化俯视图800中所示，EMR漫反射器的第一阵列802包括两列及四行，且EMR漫反射器的第二阵列804也包括两列及四行。
在一些实施例中，EMR漫反射器的第三阵列806可包括与EMR漫反射器的第一阵列802和/或EMR漫反射器的第二阵列804不同数目的各别的EMR漫反射器。举例来说，如图8的简化俯视图800中所示，EMR漫反射器的第三阵列806包括十六个各别的EMR漫反射器，EMR漫反射器的第一阵列802包括八个各别的EMR漫反射器，且EMR漫反射器的第二阵列804包括八个各别的EMR漫反射器。在其他实施例中，EMR漫反射器的第三阵列806可包括与EMR漫反射器的第一阵列802和/或EMR漫反射器的第二阵列804相同数目的各别的EMR漫反射器。在另一些实施例中，EMR漫反射器的第三阵列806的行及列的数目与EMR漫反射器的第一阵列802的行及列的数目和/或EMR漫反射器的第二阵列804的行及列的数目可不同。举例来说，如图8的简化俯视图800中所示，EMR漫反射器的第三阵列806包括四行及四列，EMR漫反射器的第一阵列802包括两列及四行，且EMR漫反射器的第二阵列804也包括两列及四行。在其他实施例中，EMR漫反射器的第三阵列806的行及列的数目可与EMR漫反射器的第一阵列802的行及列的数目和/或EMR漫反射器的第二阵列804的行及列的数目相同。
图9到图18示出形成图2所示图像传感器100的方法的一些实施例的一系列剖视图900到1800。尽管是参照一种方法来阐述图9到图18，然而应理解，图9到图18中所示的结构并不仅限于所述方法，而是可独立于所述方法单独存在。
如图9的剖视图900中所示，提供衬底102。衬底102包括前侧102f及背侧102b。衬底102可为任何类型的半导体本体(例如，Si、SiGe、SOI等)(例如半导体晶片和/或位于晶片上的一个或多个管芯)以及与半导体本体相关联的任何其他类型的半导体和/或外延层。
在衬底102中形成PDAF光电检测器108(例如，光电二极管)。PDAF光电检测器108分别形成在衬底102的PDAF像素区104中。举例来说，在衬底102的第一PDAF像素区104a中形成第一PDAF光电检测器108a，且在衬底102的第二PDAF像素区104b中形成第二PDAF光电检测器108b。还在衬底102中形成IS光电检测器116(例如，光电二极管)。IS光电检测器116形成在衬底102的IS像素区105中。
在一些实施例中，形成PDAF光电检测器108及IS光电检测器116的工艺包括选择性地将一种或多种掺杂剂物质(例如，p型掺杂剂(例如硼、铝、镓等))植入到衬底102的前侧102f中。举例来说，在衬底102的前侧102f上形成图案化掩蔽层(未示出)(例如，正性光刻胶/负性光刻胶、硬掩模等)。可通过以下方式形成图案化掩蔽层：在衬底102的前侧102f上形成掩蔽层(未示出)(例如，通过旋转涂布工艺(spin-on process))，将掩蔽层暴露到图案(例如，通过光刻工艺(lithography process)，例如光刻法(photolithography)、极紫外光刻(extreme ultraviolet lithography)等)，且将掩蔽层显影以形成第一图案化掩蔽层。此后，在图案化掩蔽层保持在定位上的情况下，执行植入工艺(例如，离子植入)，所述植入工艺根据图案化掩蔽层将所述一种或多种掺杂物质植入到衬底102中，从而在衬底102中形成与PDAF光电检测器108及IS光电检测器116对应的具有第二掺杂类型(例如，p型)的掺杂区。在一些实施例中，可在第一植入工艺之前执行第二植入工艺，以在衬底102中形成具有与第二掺杂类型不同的第一掺杂类型(例如，n型)的掺杂区，使得第一植入工艺在具有第一掺杂类型的掺杂区中形成具有第二掺杂类型的掺杂区。在一些实施例中，随后剥除图案化掩蔽层。
如图10的剖视图1000中所示，沿着衬底102的前侧102f形成一个或多个栅极结构110。在一些实施例中，所述一个或多个栅极结构110可对应于传输晶体管、源极跟随器晶体管、行选择晶体管、复位晶体管、逻辑门晶体管(例如，或门、异或门等晶体管)或者一些其他晶体管。在一些实施例中，可通过在衬底102的前侧102f上沉积栅极介电层及栅极电极层来形成所述一个或多个栅极结构110。随后将栅极介电层及栅极电极层图案化以形成栅极介电结构203及上覆在栅极介电结构203上的导电栅极电极结构201。可沿着导电栅极电极结构201的相对的侧壁形成侧壁间隔件205。在一些实施例中，可通过以下方式形成侧壁间隔件205：将间隔件层(例如，氮化物、氧化物等)沉积到衬底102的前侧102f上，且选择性地刻蚀间隔件层以沿着导电栅极电极结构201的相对的侧形成侧壁间隔件205。
在图10的剖视图1000中还示出，在沿着衬底102的前侧102f形成的第一介电结构112内形成多个导电内连层114。在一些实施例中，第一介电结构112可包括通过刻蚀停止层204而在垂直方向上彼此隔开的多个堆叠的ILD层202。
在一些实施例中，可通过镶嵌工艺(damascene process)(例如，单镶嵌工艺或双镶嵌工艺)分别形成所述多个导电内连层114。通过以下方式来执行镶嵌工艺：在衬底102上沉积所述多个堆叠的ILD层202中的一者，对所述多个堆叠的ILD层202中的所述一者进行刻蚀以在所述多个堆叠的ILD层202中的所述一者中形成通孔孔洞和/或沟槽，且使用导电材料填充所述通孔孔洞和/或沟槽。此后，对导电材料执行平坦化工艺(例如，化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP))，从而在所述多个堆叠的ILD层202中的所述一者中形成导电内连层。在一些实施例中，镶嵌工艺包括在所述多个堆叠的ILD层202中的所述一者上沉积刻蚀停止层204中的一者，且对刻蚀停止层204中的所述一者进行刻蚀以形成通孔孔洞。重复进行此工艺以形成所述多个堆叠的ILD层202、刻蚀停止层204及所述多个导电内连层114。
在一些实施例中，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 layerdeposition，ALD)、一些其他沉积工艺或上述工艺的组合来沉积所述多个堆叠的ILD层202。在另一些实施例中，可通过例如CVD、PVD、ALD、一些其他沉积工艺或上述工艺的组合来沉积刻蚀停止层204。在又一些实施例中，可使用沉积工艺(例如，CVD、PVD、溅镀(sputtering)等)和/或镀覆工艺(例如，电化学镀覆、无电镀覆等)形成导电材料(例如，钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)等)。
如图11的剖视图1100中所示，在一些实施例中，可对衬底102进行薄化以减小衬底102的厚度。在另一些实施例中，可通过对衬底102的背侧102b执行薄化工艺来对衬底102进行薄化，以将衬底102的厚度从第一厚度T1减小到第二厚度T2。在另一些实施例中，薄化工艺可为或可包括例如CMP工艺、机械研磨工艺(mechanical grinding process)、刻蚀工艺、一些其他薄化工艺或上述工艺的组合。应理解，在一些实施例中，可在薄化工艺之前将第一介电结构112结合到载体衬底(未示出)，使得在薄化工艺期间可安全地处理衬底102。
如图12的剖视图1200中所示，沿着衬底102的背侧102b形成第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146。第一EMR漫反射器142形成在第一PDAF像素区104a内，第二EMR漫反射器144形成在第二PDAF像素区104b内，且第三EMR漫反射器146形成在IS像素区105内。第一EMR漫反射器142形成在第一PDAF像素区104a的第一中线402的第一侧上，且第二EMR漫反射器144形成在第二PDAF像素区104b的第一中线410的第一侧上。在一些实施例中，第三EMR漫反射器146可形成在IS像素区105的第一中线418上(例如，直接形成在IS像素区105的第一中线418上)。
与第一PDAF像素区104a的第一中线402的和第一PDAF像素区104a的第一中线402的第一侧对应的侧相比，第二PDAF像素区104b的第一中线410的第一侧对应于第二PDAF像素区104b的第一中线410的相对一侧。举例来说，如图12的剖视图1200中所示，第一PDAF像素区104a的第一中线402的第一侧对应于第一PDAF像素区104a的第一中线402的左侧，且第二PDAF像素区104b的第一中线410的第一侧对应于第二PDAF像素区104b的第一中线410的右侧。在一些实施例中，第一EMR漫反射器142也可形成在第一PDAF像素区104a的第二中线404(例如，参见图3)上(例如，直接形成在第一PDAF像素区104a的第二中线404上)。在此种实施例中，第二EMR漫反射器144也可形成在第二PDAF像素区104b的第二中线412(例如，参见图3)上(例如，直接形成在第二PDAF像素区104b的第二中线412上)。在其他实施例中，第一EMR漫反射器142也可形成在第一PDAF像素区104a的第二中线404的第一侧上。在此种实施例中，第二EMR漫反射器144也可形成在第二PDAF像素区104b的第二中线412的第一侧上，所述第一侧对应于第二PDAF像素区104b的第二中线412的与第一PDAF像素区104a的第二中线404的第一侧所对应的第一侧(例如，参见图5A)相同的侧。
在一些实施例中，形成第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146的工艺包括选择性地刻蚀衬底102的背侧102b。举例来说，在衬底102的背侧102b之上形成图案化掩蔽层1202(例如，正性光刻胶/负性光刻胶、硬掩模等)。此后，在图案化掩蔽层1202保持在定位上的情况下，对衬底102执行刻蚀工艺1204，以根据图案化掩蔽层1202选择性地刻蚀衬底102的背侧102b。刻蚀工艺1204会移除衬底102的未被掩蔽的部分，以形成界定第一EMR漫反射器142的第一多个PDAF漫反射表面115、界定第二EMR漫反射器144的第二多个PDAF漫反射表面117以及界定第三EMR漫反射器146的多个IS漫反射表面119。在一些实施例中，随后剥除图案化掩蔽层1202。
在一些实施例中，刻蚀工艺1204可为例如湿式刻蚀工艺、干式刻蚀工艺、反应性离子刻蚀(reactive ion etching，RIE)工艺、一些其他刻蚀工艺或上述工艺的组合。刻蚀工艺1204可为各向同性刻蚀工艺或各向异性刻蚀工艺。在另一些实施例中，刻蚀工艺1204可为以比衬底102的<111>晶体方向快的速率优先对衬底102的<100>晶体方向进行刻蚀的各向异性刻蚀工艺(例如，利用氢氧化钾(KOH)作为刻蚀剂的各向异性湿式刻蚀工艺)，从而沿着衬底102的(111)平面形成第一多个PDAF漫反射表面115、第二多个PDAF漫反射表面117及所述多个IS漫反射表面119。在又一些实施例中，可通过与第一EMR漫反射器142及第二EMR漫反射器144分开的刻蚀工艺形成第三EMR漫反射器146。
如图13的剖视图1300中所示，在一个或多个隔离区106中形成一个或多个隔离沟槽111，所述一个或多个隔离区106在侧向上设置在PDAF像素区104与IS像素区105之间。所述一个或多个隔离沟槽111从衬底102的背侧102b延伸到衬底102中。在一些实施例中，形成所述一个或多个隔离沟槽111的工艺包括在衬底102的背侧102b之上以及第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146中形成图案化掩蔽层1302。此后，在图案化掩蔽层1302保持在定位上的情况下，对衬底102执行刻蚀工艺1304，以根据图案化掩蔽层1302选择性地刻蚀衬底102的背侧102b。刻蚀工艺1304会移除衬底102的未被掩蔽的部分，以形成所述一个或多个隔离沟槽111。在一些实施例中，随后剥除图案化掩蔽层。在另一些实施例中，刻蚀工艺1304可为例如湿式刻蚀工艺、干式刻蚀工艺、RIE工艺、一些其他刻蚀工艺或上述工艺的组合。
所述一个或多个隔离沟槽111至少部分地由衬底102的侧壁界定，所述侧壁因刻蚀工艺1304移除衬底102的未被掩蔽的部分以形成所述一个或多个隔离沟槽111而形成。在一些实施例中，PDAF像素区104的相对的侧由衬底102的这些侧壁界定。在另一些实施例中，IS像素区105的相对的侧也由衬底102的这些侧壁界定。举例来说，第一PDAF像素区104a的第一侧130由衬底102的第一侧壁界定，第一PDAF像素区104a的第二侧132由衬底102的第二侧壁界定，第二PDAF像素区104b的第一侧134由衬底102的第三侧壁界定，第二PDAF像素区104b的第二侧136由衬底102的第四侧壁界定，IS像素区105的第一侧138由衬底102的第五侧壁界定，且IS像素区105的第二侧140由衬底102的第六侧壁界定。衬底102的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁及第六侧壁在侧向上间隔开。
如图14的剖视图1400中所示，沿着衬底102的背侧102b形成减反射层120。减反射层120对第一多个PDAF漫反射表面115、第二多个PDAF漫反射表面117及所述多个IS漫反射表面119进行衬垫。在一些实施例中，减反射层120也可延伸到所述一个或多个隔离沟槽111内。在一些实施例中，减反射层120包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(例如，HfO、TaO等)或类似材料。在一些实施例中，可通过沉积技术(例如，CVD、PVD、ALD等)形成减反射层120。
如图15的剖视图1500中所示，在减反射层120上形成第一介电层122a。第一介电层122a填充第一EMR漫反射器142、第二EMR漫反射器144及第三EMR漫反射器146。在一些实施例中，第一介电层122a可进一步填充所述一个或多个隔离沟槽111。在一些实施例中，第一介电层122a包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(HfO、TaO等)或类似材料。在一些实施例中，可通过沉积技术(例如，CVD、PVD、ALD等)形成第一介电层122a。在一些实施例中，在沉积第一介电层122a之后，可对第一介电层122a执行平坦化工艺(例如，CMP)，以将第一介电层122a的上表面平坦化。
如图16的剖视图1600中所示，在第一介电层122a之上形成多个EMR屏蔽件128。EMR屏蔽件128设置在PDAF像素区104外及PDAF像素区104的相对的侧上。在一些实施例中，EMR屏蔽件128也设置在IS像素区105外及IS像素区105的相对的侧上。EMR屏蔽件128可包含金属(例如，铝(Al)、钴(Co)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钨(W)等)和/或介电材料(例如，SiO2、SiN等)。在一些实施例中，可通过使用沉积工艺(例如，CVD、PVD、ALD等)和/或镀覆工艺(例如，电化学镀覆、无电镀覆等)在第一介电层122a之上选择性地沉积金属来形成EMR屏蔽件128。
如图17的剖视图1700中所示，在第一介电层122a及EMR屏蔽件128之上形成第二介电层122b。在一些实施例中，第二介电层122b包含例如氧化物(例如，SiO2)、氮化物(例如，SiN)、碳化物(例如，SiC)、高介电常数介电质(HfO、TaO等)或类似材料。在一些实施例中，可通过沉积技术(例如，CVD、PVD、ALD等)形成第二介电层122b。在一些实施例中，在沉积第二介电层122b之后，可对第二介电层122b执行平坦化工艺(例如，CMP)，以将第二介电层122b的上表面平坦化。在另一些实施例中，形成第二介电层122b便完成了第二介电结构122的形成。
如图18的剖视图1800中所示，在第二介电结构122之上形成多个EMR滤色片124(例如，彩色滤色片阵列)。随后可分别在EMR滤色片124之上形成多个微透镜126(例如，微透镜阵列)。
在一些实施例中，EMR滤色片124形成在第二介电层122b上。在一些实施例中，形成EMR滤色片124的工艺包括将滤光材料(light filtering material)沉积(例如，通过CVD、PVD、ALD、溅镀、旋转涂布工艺等)到第二介电层122b上。滤光材料是使得具有特定波长范围的辐射(例如，光)能够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EMR滤色片124执行平坦化工艺(例如，CMP)，以将EMR滤色片124的上表面平坦化。
在一些实施例中，可通过在EMR滤色片124上沉积微透镜材料来形成微透镜126(例如，通过CVD、PVD、ALD、溅镀、旋转涂布工艺等)。在微透镜材料上方图案化出具有弯曲上表面的微透镜模板(未示出)。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剂量(例如，对于负性光刻胶，在弯曲部分的底部处暴露的光较多且在弯曲部分的顶部处暴露的光较少)而曝光、显影及烘焙以形成圆的形状。接着通过根据微透镜模板选择性地刻蚀微透镜材料来形成微透镜126。在一些实施例中，在形成微透镜126之后，便完成了图像传感器100(例如，参见图2)的形成。图像传感器100包括PDAF区101及IS区103。在PDAF区101中设置一对PDAF像素109，且在IS区103中设置一个或多个IS像素107。
图19示出形成具有改善的NIR辐射PDAF性能的图像传感器100的方法的一些实施例的流程图1900。尽管本文中将图19所示流程图1900示出并阐述为一系列步骤(acts)或事件，然而应理解，此类步骤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，一些步骤可以不同的次序进行和/或与除本文中所示出和/或阐述的步骤或事件以外的其他步骤或事件同时进行。此外，可能并非需要所有所示出的步骤来实施本文中所作说明的一个或多个方面或实施例，且本文中所绘示的步骤中的一者或多者可以一个或多个单独的步骤和/或阶段施行。
在步骤1902处，在衬底的第一相位检测自动聚焦(PDAF)像素区中形成第一PDAF光电检测器，在衬底的第二PDAF像素区中形成第二PDAF光电检测器，且在衬底的图像感测(IS)像素区中形成IS光电检测器。图9示出与步骤1902对应的一些实施例的剖视图900。
在步骤1904处，沿着衬底的前侧形成一个或多个栅极结构。图10示出与步骤1904对应的一些实施例的剖视图1000。
在步骤1906处，在沿着衬底的前侧形成的介电结构内形成导电内连层。图10示出与步骤1906对应的一些实施例的剖视图1000。
在步骤1908处，沿着衬底的背侧且在第一PDAF像素区内形成第一电磁辐射(EMR)漫反射器，沿着衬底的背侧且在第二PDAF像素区内形成第二EMR漫反射器，并且沿着衬底的背侧且在IS像素区内形成第三EMR漫反射器，其中第一EMR漫反射器与第一PDAF像素区的一侧间隔开第一距离，且其中第二EMR漫反射器与第二PDAF像素区的与第一PDAF像素区的所述一侧面对的一侧间隔开与第一距离实质上相同的第二距离。图11到图12示出与步骤1908对应的一些实施例的一系列剖视图1100到1200。
在步骤1910处，在衬底的背侧内形成在侧向上位于第一PDAF像素区、第二PDAF像素区及IS像素区之间的一个或多个隔离沟槽。图13示出与步骤1910对应的一些实施例的剖视图1300。
在步骤1912处，沿着衬底的背侧且在所述一个或多个隔离沟槽内形成第一介电层，其中第一介电层填充第一EMR漫反射器、第二EMR漫反射器及第三EMR漫反射器。图14到图15示出与步骤1912对应的一些实施例的一系列剖视图1400到1500。
在步骤1914处，在第一介电层上形成EMR屏蔽件。图16示出与步骤1914对应的一些实施例的剖视图1600。
在步骤1916处，在EMR屏蔽件及第一介电层上形成第二介电层。图17示出与步骤1916对应的一些实施例的剖视图1700。
在步骤1918处，在第二介电层上形成EMR滤色片。图18示出与步骤1918对应的一些实施例的剖视图1800。
在步骤1920处，在EMR滤色片上形成微透镜。图18示出与步骤1920对应的一些实施例的剖视图1800。
在一些实施例中，本申请提供一种集成芯片。所述集成芯片包括一对相位检测自动聚焦(PDAF)光电检测器，所述一对PDAF光电检测器设置在半导体衬底中，其中所述一对PDAF光电检测器包括第一PDAF光电检测器及在侧向上与所述第一PDAF光电检测器间隔开的第二PDAF光电检测器，且其中所述第一PDAF光电检测器的第一侧面对所述第二PDAF光电检测器的第一侧。第一电磁辐射(EMR)漫反射器沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一PDAF光电检测器的周边以内，其中所述第一EMR漫反射器在侧向上与所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧间隔开第一距离，其中所述第一EMR漫反射器在侧向上与所述第一PDAF光电检测器的第二侧间隔开比所述第一距离小的第二距离，且其中所述第一PDAF光电检测器的所述第二侧与所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧相对。第二EMR漫反射器沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二PDAF光电检测器的周边以内，其中所述第二EMR漫反射器在侧向上与所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧间隔开第三距离，其中所述第二EMR漫反射器在侧向上与所述第二PDAF光电检测器的第二侧间隔开比所述第三距离小的第四距离，且其中所述第二PDAF光电检测器的所述第二侧与所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧相对。
在一些实施例中，所述第一距离与所述第三距离相同。在一些实施例中，所述第二距离与所述第四距离相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的高度从所述第一电磁辐射漫反射器的中心点到所述第一电磁辐射漫反射器的周边连续地减小；且所述第二电磁辐射漫反射器的高度从所述第二电磁辐射漫反射器的中心点到所述第二电磁辐射漫反射器的周边连续地减小。在一些实施例中，还包括：第一微透镜，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且居中于所述半导体衬底的第一相位检测自动聚焦像素区之上，其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器设置在所述半导体衬底的所述第一相位检测自动聚焦像素区中；第二微透镜，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且居中于所述半导体衬底的第二相位检测自动聚焦像素区之上，其中所述第二相位检测自动聚焦光电检测器设置在所述半导体衬底的所述第二相位检测自动聚焦像素区中；以及电磁辐射屏蔽件，在垂直方向上设置在所述第一电磁辐射漫反射器与所述第一微透镜之间，其中所述电磁辐射屏蔽件具有第一外侧壁及与所述电磁辐射屏蔽件的所述第一外侧壁相对的第二外侧壁，且其中所述电磁辐射屏蔽件的所述第一外侧壁及所述电磁辐射屏蔽件的所述第二外侧壁二者在侧向上设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧之间。在一些实施例中，还包括：介电层，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者；且所述介电层具有比所述半导体衬底低的折射率。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的高度与所述第二电磁辐射漫反射器的高度相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的宽度与所述第二电磁辐射漫反射器的宽度相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的长度与所述第二电磁辐射漫反射器的长度相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者具有倒棱锥形形状。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的所述高度介于0.2微米与0.9微米之间；所述第一电磁辐射漫反射器的所述宽度介于0.1微米与1.5微米之间；且所述第一电磁辐射漫反射器的所述长度介于0.1微米与1.5微米之间。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器具有垂直的相对的外侧壁；所述第一电磁辐射漫反射器的下表面是平面的且在侧向上在所述第一电磁辐射漫反射器的所述相对的外侧壁之间延伸；且所述第二电磁辐射漫反射器具有垂直的相对的外侧壁；且所述第二电磁辐射漫反射器的下表面是平面的且在侧向上在所述第二电磁辐射漫反射器的所述相对的外侧壁之间延伸。
在一些实施例中，本申请提供一种集成芯片。所述集成芯片包括第一相位检测自动聚焦(PDAF)光电检测器，所述第一PDAF光电检测器设置在半导体衬底中。第二PDAF光电检测器设置在所述半导体衬底中且在侧向上与所述第一PDAF光电检测器间隔开。第一微透镜设置在所述半导体衬底及所述第一PDAF光电检测器之上，其中所述第一微透镜被配置成将入射电磁辐射(EMR)朝所述第一PDAF光电检测器聚焦。第二微透镜设置在所述半导体衬底及所述第二PDAF光电检测器之上，其中所述第二微透镜被配置成将入射EMR朝所述第二PDAF光电检测器聚焦。EMR屏蔽件在垂直方向上设置在所述半导体衬底与所述第一微透镜之间，其中所述EMR屏蔽件在侧向上设置在所述第一PDAF光电检测器的第一侧与所述第二PDAF光电检测器的第一侧之间，且其中所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧面对所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧。第一EMR漫反射器沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧与所述第一PDAF光电检测器的和所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第一EMR漫反射器的中心点设置得与所述第一PDAF光电检测器的所述第一侧相比更靠近所述第一PDAF光电检测器的所述第二侧。第二EMR漫反射器沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧与所述第二PDAF光电检测器的和所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第二EMR漫反射器的中心点设置得与所述第二PDAF光电检测器的所述第一侧相比更靠近所述第二PDAF光电检测器的所述第二侧。
在一些实施例中，还包括：介电层，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者；且所述介电层具有比所述半导体衬底低的折射率。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧间隔开第一距离；所述第二电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧间隔开第二距离；且所述第一距离与所述第二距离相同。在一些实施例中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧相对；所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧在第一方向上在侧向上间隔开；所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第三侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第四侧在与所述第一方向垂直的第二方向上在侧向上间隔开；所述第一电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第三侧间隔开第三距离；所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧相对；所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第二侧在所述第一方向上在侧向上间隔开；所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧在所述第二方向上在侧向上间隔开；所述第二电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第三侧间隔开第四距离；且所述第三距离与所述第四距离相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第四侧间隔开第五距离；所述第二电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第四侧间隔开第六距离；且所述第五距离与所述第六距离相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧间隔开第七距离；所述第二电磁辐射漫反射器的所述中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧间隔开第八距离；且所述第七距离与所述第八距离相同。在一些实施例中，所述第一电磁辐射漫反射器的形状与所述第二电磁辐射漫反射器的形状相同。
在一些实施例中，本申请提供一种形成集成芯片的方法。所述方法包括在半导体衬底的第一相位检测自动聚焦(PDAF)像素区中形成第一PDAF光电检测器。在所述半导体衬底的第二PDAF像素区中形成第二PDAF光电检测器。沿着所述半导体衬底的背侧且在所述半导体衬底的所述第一PDAF像素区内形成第一电磁辐射(EMR)漫反射器。沿着所述半导体衬底的所述背侧且在所述半导体衬底的所述第二PDAF像素区内形成第二EMR漫反射器，其中所述第一PDAF像素区的中线及所述第二PDAF像素区的中线二者设置在所述第一EMR漫反射器与所述第二EMR漫反射器之间。在所述半导体衬底的所述背侧之上形成填充所述第一EMR漫反射器及所述第二EMR漫反射器二者的介电层。在所述介电层之上形成在侧向上环绕所述第一PDAF像素区及所述第二PDAF像素区的EMR屏蔽格栅，其中所述EMR屏蔽格栅设置在所述第一PDAF像素区的周边及所述第二PDAF像素区的周边以外。在所述EMR屏蔽格栅之上形成上覆在所述第一PDAF像素区上的第一微透镜。在所述EMR屏蔽格栅之上形成上覆在所述第二PDAF像素区上的第二微透镜。
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。

Claims (20)

1.一种集成芯片，包括：
一对相位检测自动聚焦光电检测器，设置在半导体衬底中，其中所述一对相位检测自动聚焦光电检测器包括第一相位检测自动聚焦光电检测器及在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器间隔开的第二相位检测自动聚焦光电检测器，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧面对所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧；
第一电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的周边以内，其中所述第一电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧间隔开第一距离，其中所述第一电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开比所述第一距离小的第二距离，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧相对；以及
第二电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的周边以内，其中所述第二电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧间隔开第三距离，其中所述第二电磁辐射漫反射器在侧向上与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开比所述第三距离小的第四距离，且其中所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧相对。
2.根据权利要求1所述的集成芯片，其中所述第一距离与所述第三距离相同。
3.根据权利要求2所述的集成芯片，其中所述第二距离与所述第四距离相同。
4.根据权利要求3所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器的高度从所述第一电磁辐射漫反射器的中心点到所述第一电磁辐射漫反射器的周边连续地减小；且
所述第二电磁辐射漫反射器的高度从所述第二电磁辐射漫反射器的中心点到所述第二电磁辐射漫反射器的周边连续地减小。
5.根据权利要求4所述的集成芯片，还包括：
第一微透镜，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且居中于所述半导体衬底的第一相位检测自动聚焦像素区之上，其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器设置在所述半导体衬底的所述第一相位检测自动聚焦像素区中；
第二微透镜，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且居中于所述半导体衬底的第二相位检测自动聚焦像素区之上，其中所述第二相位检测自动聚焦光电检测器设置在所述半导体衬底的所述第二相位检测自动聚焦像素区中；以及
电磁辐射屏蔽件，在垂直方向上设置在所述第一电磁辐射漫反射器与所述第一微透镜之间，其中所述电磁辐射屏蔽件具有第一外侧壁及与所述电磁辐射屏蔽件的所述第一外侧壁相对的第二外侧壁，且其中所述电磁辐射屏蔽件的所述第一外侧壁及所述电磁辐射屏蔽件的所述第二外侧壁二者在侧向上设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧之间。
6.根据权利要求1所述的集成芯片，还包括：
介电层，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者；且
所述介电层具有比所述半导体衬底低的折射率。
7.根据权利要求6所述的集成芯片，其中所述第一电磁辐射漫反射器的高度与所述第二电磁辐射漫反射器的高度相同。
8.根据权利要求7所述的集成芯片，其中所述第一电磁辐射漫反射器的宽度与所述第二电磁辐射漫反射器的宽度相同。
9.根据权利要求8所述的集成芯片，其中所述第一电磁辐射漫反射器的长度与所述第二电磁辐射漫反射器的长度相同。
10.根据权利要求9所述的集成芯片，其中所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者具有倒棱锥形形状。
11.根据权利要求10所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器的高度介于0.2微米与0.9微米之间；
所述第一电磁辐射漫反射器的宽度介于0.1微米与1.5微米之间；且
所述第一电磁辐射漫反射器的长度介于0.1微米与1.5微米之间。
12.根据权利要求9所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器具有垂直的相对的外侧壁；
所述第一电磁辐射漫反射器的下表面是平面的且在侧向上在所述第一电磁辐射漫反射器的相对的外侧壁之间延伸；
所述第二电磁辐射漫反射器具有垂直的相对的外侧壁；且
所述第二电磁辐射漫反射器的下表面是平面的且在侧向上在所述第二电磁辐射漫反射器的相对的外侧壁之间延伸。
13.一种集成芯片，包括：
第一相位检测自动聚焦光电检测器，设置在半导体衬底中；
第二相位检测自动聚焦光电检测器，设置在所述半导体衬底中且在侧向上与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器间隔开；
第一微透镜，设置在所述半导体衬底及所述第一相位检测自动聚焦光电检测器之上，其中所述第一微透镜被配置成将入射电磁辐射朝所述第一相位检测自动聚焦光电检测器聚焦；
第二微透镜，设置在所述半导体衬底及所述第二相位检测自动聚焦光电检测器之上，其中所述第二微透镜被配置成将入射电磁辐射朝所述第二相位检测自动聚焦光电检测器聚焦；
电磁辐射屏蔽件，在垂直方向上设置在所述半导体衬底与所述第一微透镜之间，其中所述电磁辐射屏蔽件在侧向上设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧之间，且其中所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧面对所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧；
第一电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的背侧设置且设置在所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的和所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第一电磁辐射漫反射器的中心点设置得与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧相比更靠近所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧；以及
第二电磁辐射漫反射器，沿着所述半导体衬底的所述背侧设置且设置在所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的和所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的所述第一侧相对的第二侧之间，且其中所述第二电磁辐射漫反射器的中心点设置得与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧相比更靠近所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧。
14.根据权利要求13所述的集成芯片，还包括：
介电层，设置在所述半导体衬底的所述背侧之上且填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者；且
所述介电层具有比所述半导体衬底低的折射率。
15.根据权利要求13所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器的中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开第一距离；
所述第二电磁辐射漫反射器的中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧间隔开第二距离；且
所述第一距离与所述第二距离相同。
16.根据权利要求15所述的集成芯片，其中：
所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧相对；
所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧在第一方向上在侧向上间隔开；
所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧在与所述第一方向垂直的第二方向上在侧向上间隔开；
所述第一电磁辐射漫反射器的中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧间隔开第三距离；
所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧相对；
所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第二侧在所述第一方向上在侧向上间隔开；
所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧在所述第二方向上在侧向上间隔开；
所述第二电磁辐射漫反射器的中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第三侧间隔开第四距离；且
所述第三距离与所述第四距离相同。
17.根据权利要求16所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器的中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧间隔开第五距离；
所述第二电磁辐射漫反射器的中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第四侧间隔开第六距离；且
所述第五距离与所述第六距离相同。
18.根据权利要求17所述的集成芯片，其中：
所述第一电磁辐射漫反射器的中心点与所述第一相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧间隔开第七距离；
所述第二电磁辐射漫反射器的中心点与所述第二相位检测自动聚焦光电检测器的第一侧间隔开第八距离；且
所述第七距离与所述第八距离相同。
19.根据权利要求18所述的集成芯片，所述第一电磁辐射漫反射器的形状与所述第二电磁辐射漫反射器的形状相同。
20.一种形成集成芯片的方法，所述方法包括：
在半导体衬底的第一相位检测自动聚焦像素区中形成第一相位检测自动聚焦光电检测器；
在所述半导体衬底的第二相位检测自动聚焦像素区中形成第二相位检测自动聚焦光电检测器；
沿着所述半导体衬底的背侧且在所述半导体衬底的所述第一相位检测自动聚焦像素区内形成第一电磁辐射漫反射器；
沿着所述半导体衬底的所述背侧且在所述半导体衬底的所述第二相位检测自动聚焦像素区内形成第二电磁辐射漫反射器，其中所述第一相位检测自动聚焦像素区的中线及所述第二相位检测自动聚焦像素区的中线二者设置在所述第一电磁辐射漫反射器与所述第二电磁辐射漫反射器之间；
在所述半导体衬底的所述背侧之上形成填充所述第一电磁辐射漫反射器及所述第二电磁辐射漫反射器二者的介电层；
在所述介电层之上形成在侧向上环绕所述第一相位检测自动聚焦像素区及所述第二相位检测自动聚焦像素区的电磁辐射屏蔽格栅，其中所述电磁辐射屏蔽格栅设置在所述第一相位检测自动聚焦像素区的周边及所述第二相位检测自动聚焦像素区的周边以外；
在所述电磁辐射屏蔽格栅之上形成上覆在所述第一相位检测自动聚焦像素区上的第一微透镜；以及
在所述电磁辐射屏蔽格栅之上形成上覆在所述第二相位检测自动聚焦像素区上的第二微透镜。
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