CN107195649B - 背照式cmos图像传感器及其制造方法 - Google Patents
背照式cmos图像传感器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107195649B CN107195649B CN201710419611.3A CN201710419611A CN107195649B CN 107195649 B CN107195649 B CN 107195649B CN 201710419611 A CN201710419611 A CN 201710419611A CN 107195649 B CN107195649 B CN 107195649B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- layer
- pad
- isolation channel
- cmos image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 127
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 127
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 106
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 181
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 66
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical group [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Ba+2] VKJLWXGJGDEGSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- INIGCWGJTZDVRY-UHFFFAOYSA-N hafnium zirconium Chemical compound [Zr].[Hf] INIGCWGJTZDVRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJXBRHIPHIVJCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)lanthanum Chemical compound O=[Al]O[La]=O KJXBRHIPHIVJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015801 BaSrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020654 PbScTaO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQERHEJYDKMZJQ-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].O.[Sc+3].[Ta+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].O.[Sc+3].[Ta+5] UQERHEJYDKMZJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CEPICIBPGDWCRU-UHFFFAOYSA-N [Si].[Hf] Chemical compound [Si].[Hf] CEPICIBPGDWCRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFBRDHGMLHXGOB-UHFFFAOYSA-N [Si].[Zr].[Hf] Chemical compound [Si].[Zr].[Hf] RFBRDHGMLHXGOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+) oxygen(2-) zirconium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[Zr+4].[Hf+4] KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N strontium(2+) Chemical compound [Sr+2] PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZXRMHUWVGPWRM-UHFFFAOYSA-N strontium;barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Sr+2].[Ba+2] CZXRMHUWVGPWRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本发明提供了一种背照式CMOS图像传感器及其制造方法，通过四张光罩的使用即可形成焊盘等结构，降低了光罩的使用；进一步的，所形成的金属网格与所述焊盘连接，其包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、第一金属线和第二金属线的第三金属线，通过所述金属网格能够很好的限定入射的光线，避免出现串扰，提高了背照式CMOS图像传感器的质量。更进一步的，所述焊盘上施加了负压，由此与所述焊盘连接的金属网格上也施加了负压，也即在所述第一隔离槽中形成的第一隔离结构和在所述第二隔离槽中形成的第二隔离结构上施加了负压，通过在所述第一隔离结构和所述第二隔离结构上施加负压可以抑制噪点和暗电流的产生。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器制造技术领域，特别涉及一种背照式CMOS图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器是在光电技术基础上发展起来的，所谓图像传感器，就是能够感受光学图像信息并将其转换成可输出信号的传感器。图像传感器可以提高人眼的视觉范围，使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达处发生的事情，看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生发展过程，等等。可见图像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用。可以说，现代人类活动已经无法离开图像传感器了。
图像传感器可依据其采用的原理而区分为电荷耦合装置(Charge-CoupledDevice)图像传感器(亦即俗称CCD图像传感器)以及CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)图像传感器，其中CMOS图像传感器基于互补型金属氧化物半导体(CMOS)技术而制造。由于CMOS图像传感器是采用传统的 CMOS电路工艺制作，因此可将图像传感器以及其所需要的***电路加以整合，从而使得CMOS图像传感器具有更广的应用前景。
按照接收光线的位置的不同，CMOS图像传感器可以分为前照式CMOS图像传感器及背照式CMOS图像传感器，其中，背照式CMOS图像传感器与前照式CMOS图像传感器相比，最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式 CMOS图像传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的结构和厚度的影响，提高了光线接收的效能。
但在现有技术的背照式CMOS图像传感器中，在像素晶圆和逻辑晶圆键合以后仍需要使用多张光罩(通常需要使用六张光罩)以形成金属焊盘等结构，从而得到背照式CMOS图像传感器。如何减少光罩的使用以降低制造成本，成了本领域技术人员一直以来需要解决的一个问题。同时，越来越多背照式CMOS 图像传感器利用深沟槽隔离来减少光路串扰，但是引入新的深沟槽隔离制程，会引入工艺缺陷，相反会增加噪点和暗电流。如何在新工艺中减少噪点和暗电流也成了需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背照式CMOS图像传感器及其制造方法，以解决现有技术中在像素晶圆和逻辑晶圆键合以后仍需要使用多张光罩以形成金属焊盘等结构的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种背照式CMOS图像传感器的制造方法，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法包括：
提供键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；
采用第一张光罩，以在所述像素晶圆的背面形成焊盘区、第一隔离槽和第二隔离槽；
形成介质材料层，所述介质材料层覆盖所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
采用第二张光罩，以在所述焊盘区暴露出金属层；
形成金属材料层，所述金属材料层覆盖所述金属层、所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
采用第三张光罩，以在所述焊盘区形成焊盘，所述焊盘与所述金属层连接；
采用第四张光罩，以形成金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述介质材料层为单层结构或者多层叠层结构。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述介质材料层包括高K介质层及形成于所述高K介质层上的缓冲层。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述金属材料层包括第一金属材料层及形成于所述第一金属材料层上的第二金属材料层，所述第一金属材料层的材料为钨。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述第二金属材料层的材料为铝或者铜。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，采用第三张光罩，以在所述焊盘区形成焊盘包括：
形成用于第三张光罩的掩膜层，所述用于第三张光罩的掩膜层覆盖所述金属材料层；
通过所述第三张光罩，形成图形化的用于第三张光罩的掩膜层，所述图形化的用于第三张光罩的掩膜层暴露出所述第一隔离槽、所述第二隔离槽、所述像素晶圆的背面及部分所述焊盘区的金属材料层；
去除暴露出的所述金属材料层中的所述第二金属材料层，露出部分所述第一金属材料层，以形成所述焊盘，所述焊盘包括部分所述第一金属材料层和剩余的所述第二金属材料层。
可选的，在所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法中，采用第四张光罩，以形成金属网格包括：
形成用于第四张光罩的掩膜层，所述用于第四张光罩的掩膜层覆盖所述焊盘和露出的所述第一金属材料层；
通过所述第四张光罩，形成图形化的用于第四张光罩的掩膜层，所述图形化的用于第四张光罩的掩膜层暴露出部分所述像素晶圆的背面的第一金属材料层；
去除暴露出的所述第一金属材料层，以形成所述金属网格。
可选的，在所述的背背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述背照式 CMOS图像传感器的制造方法还包括：在所述金属网格中形成微透镜。
可选的，在所述的背背照式CMOS图像传感器的制造方法中，所述背照式 CMOS图像传感器的制造方法还包括：对所述焊盘施加负压。
本发明还提供一种背照式CMOS图像传感器，所述背照式CMOS图像传感器包括：
键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；
所述像素晶圆的背面形成有焊盘区、第一隔离槽和第二隔离槽；
介质材料层，所述介质材料层覆盖所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
焊盘，所述焊盘位于所述焊盘区，所述焊盘与所述像素晶圆中的金属层连接，所述焊盘上施加有负压；
金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、连接所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线。
在本发明提供的背照式CMOS图像传感器及其制造方法中，通过四张光罩的使用即可形成焊盘等结构，降低了光罩的使用；进一步的，所形成的背照式 CMOS图像传感器包括金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线，通过所述金属网格能够很好的限定入射的光线，避免出现串扰，提高了背照式CMOS图像传感器的质量。更进一步的，所述焊盘上施加了负压，由此与所述焊盘连接的金属网格上也施加了负压，也即在所述第一隔离槽中形成的第一隔离结构和在所述第二隔离槽中形成的第二隔离结构上施加了负压，通过在所述第一隔离结构和所述第二隔离结构上施加负压可以抑制噪点和暗电流的产生。
附图说明
图1是本发明实施例的背照式CMOS图像传感器的制造方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中提供的键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆的剖面示意图；
图3是本发明实施例中采用第一张光罩后得到的结构的剖面示意图；
图4是本发明实施例中形成介质材料层后得到的结构的剖面示意图；
图5是本发明实施例中采用第二张光罩后得到的结构的剖面示意图；
图6是本发明实施例中形成金属材料层后得到的结构的剖面示意图；
图7是本发明实施例中采用第三张光罩后得到的结构的剖面示意图；
图8是本发明实施例中采用第四章光罩后得到的结构的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的背照式CMOS图像传感器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
首先，请参考图1，其为本发明实施例的背照式CMOS图像传感器的制造方法的流程示意图。如图1所示，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法包括：
步骤S10：提供键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；
步骤S11：采用第一张光罩，以在所述像素晶圆的背面形成焊盘区、第一隔离槽和第二隔离槽；
步骤S12：形成介质材料层，所述介质材料层覆盖所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
步骤S13：采用第二张光罩，以在所述焊盘区暴露出金属层；
步骤S14：形成金属材料层，所述金属材料层覆盖所述金属层、所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
步骤S15：采用第三张光罩，以在所述焊盘区形成焊盘，所述焊盘与所述金属层连接；
步骤S16：采用第四张光罩，以形成金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线。
接下去，请参考图2至图8，本申请实施例将结合完成不同步骤后得到的剖面示意图作进一步描述。
首先，请参考图2，提供一半导体结构10 ，具体的，提供键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆。其中，所述逻辑晶圆可以包括第一衬底及形成在所述第一衬底中和/或形成在所述第一衬底上的逻辑电路；所述像素晶圆可以包括第二衬底及形成在所述第二衬底中和/或形成在所述第二衬底上的光电二极管以及金属层等结构，其中，所述金属层具体可以包括金属互连线以及金属接触孔等金属材质的结构。进一步的，所述逻辑晶圆和所述像素晶圆在键合之后，所述像素晶圆还可以执行背面减薄工艺。
接着，请参考图3，在本申请实施例中，采用第一张光罩，以在所述像素晶圆的背面形成焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23。即在此，通过一张光罩，在所述像素晶圆的背面至少形成了三种结构，分别为焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23。在本申请实施例中，所述第一隔离槽22和所述第二隔离槽23均用来形成隔离结构，两者之间主要有外形上的不同，具体的，所述第一隔离槽22和所述第二隔离槽23的深度和/或截面宽度可以不相同。
其中，采用第一张光罩，以在所述像素晶圆的背面形成焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23具体可以包括：在所述像素晶圆的背面形成第一掩膜层；采用第一张光罩对所述第一掩膜层执行光刻工艺，以形成图形化的第一掩膜层(即所述图形化的第一掩膜层暴露出所述像素晶圆需要形成焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23的区域的表面)；对所述像素晶圆执行刻蚀工艺，从而在所述像素晶圆的背面形成焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23；去除所述图形化的第一掩膜层。
接着，请参考图4，形成介质材料层24，所述介质材料层24覆盖所述焊盘区21、所述第一隔离槽22、所述第二隔离槽23及所述像素晶圆的背面(例如两个相邻的所述第二隔离槽23之间的半导体结构10 的表面，又如所述第一隔离槽22和所述第二隔离槽23之间的半导体结构10 的表面，还如所述第一隔离槽22和所述焊盘区21之间的半导体结构10 的表面)。
具体的，所述介质材料层24可以为单层结构或者多层叠层结构。在本申请实施例中，所述介质材料层24为多层叠层结构，具体包括高K介质层及形成在所述高K介质层上的缓冲层，由此，由此所形成的隔离结构具有极佳的隔离效果。具体的，所述高K介质层的材料可以为氧化铪(HfO2)、氧氮化铪(HfON)、硅酸铪(HfSiO)、氧氮化铪硅(HfSiON)、氧化锆(ZrO2)、氧氮化锆(ZrON)、硅酸锆(ZrSiO)、氧氮化锆硅(ZrSiON)、氧化铪锆(HfZrO2)、氧氮化铪锆 (HfZrON)、硅酸铪锆(HfZrSiO)、氧氮化铪锆硅(HfZrSiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化镧(La2O3)、镧铝氧化物(LaAlO3)、氧化铈(CeO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化钡锶钛物(BaSrTiO)、钛钡氧化物(BaTiO)、锶钛氧化物 (SrTiO3)、铅钪钽氧化物(PbScTaO)等或者它们两个以上的组合。所述缓冲层的材料可以为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等或者它们两个以上的组合。
在本申请实施例中，由于所述介质材料层24覆盖了所述第一隔离槽22和所述第二隔离槽23，因此也可以认为通过所述介质材料层24覆盖所述第一隔离槽22形成了第一隔离结构，通过所述介质材料层24覆盖所述第二隔离槽23形成了第二隔离结构。
接着，请参考图5，采用第二张光罩，以在所述焊盘区21暴露出金属层25。在本申请实施例中，所述金属层25具体可以包括金属互连线以及金属接触孔等金属材质的结构。进一步的，所述金属层25可以是单层结构，也可以是多层叠层结构；其材料可以选自铝、铜、镍、钨等材料中的一种或多种。
其中，采用第二张光罩，以在所述焊盘区21暴露出金属层25具体可以包括：形成第二掩膜层，所述第二掩膜层覆盖所述介质材料层24；采用第二张光罩对所述第二掩膜层执行光刻工艺，以形成图形化的第二掩膜层(即所述图形化的第二掩膜层暴露出部分所述介质材料层24)；对暴露出的所述介质材料层24 以及其下的像素晶圆(也即半导体结构10 )执行刻蚀工艺，从而暴露出金属层 24；去除所述图形化的第二掩膜层。
在本申请实施例中，接着，请参考图6，形成金属材料层26，所述金属材料层26覆盖所述金属层25、所述焊盘区21、所述第一隔离槽22、所述第二隔离槽23及所述像素晶圆的背面。也即，所述金属材料层26覆盖(剩余的)所述介质材料层24和(露出的)所述金属层25。
在本申请实施例中，所述金属材料层26为多层叠层结构，优选的，所述金属材料层26包括第一金属材料层260及形成于所述第一金属材料层260上的第二金属材料层261。更佳的，所述第一金属材料层260的材料为钨；进一步的，所述第二金属材料层261的材料为铝或者铜。在此，通过所述第一金属材料层 260选择为钨，可以保证对于所述第一隔离沟槽22和所述第二隔离沟槽23的填充质量；进一步的，通过所述第一金属材料层260选择为钨，可以实现噪点抑制。在本申请实施例中，所述第二金属材料层261的材料优选为铝或者铜，从而可以实现高质量的金属接触。
接着，请参考图7，采用第三张光罩，以在所述焊盘区21形成焊盘，所述焊盘27与所述金属26层连接。在本申请实施例中，所述焊盘27为叠层结构，具体包括(部分)第一金属材料层260及位于所述(部分)第一金属材料层260 上的第二金属材料层261。
其中，采用第三张光罩，以在所述焊盘区21形成焊盘27具体包括：形成用于第三张光罩的掩膜层(即在此为第三掩膜层)，所述用于第三张光罩的掩膜层 (即第三掩膜层)覆盖所述金属材料层26；通过所述第三张光罩(即采用第三张光罩对所述第三掩膜层执行光刻工艺)，形成图形化的用于第三张光罩的掩膜层(即图形化的第三掩膜层)，所述图形化的用于第三张光罩的掩膜层(即图形化的第三掩膜层)暴露出所述第一隔离槽22、所述第二隔离槽23、所述像素晶圆的背面及部分所述焊盘区21的金属材料层；去除暴露出的所述金属材料层26 中的所述第二金属材料层261，露出部分所述第一金属材料层260，以形成所述焊盘27，所述焊盘27包括部分所述第一金属材料层260和剩余的所述第二金属材料层261。进一步的，还包括：去除图形化的第三掩膜层。
接着，请参考图8，采用第四张光罩，以形成金属网格28，所述金属网格28 与所述焊盘27连接，所述金属网格28包括位于所述第一隔离槽22的第一金属线280、位于所述第二隔离槽23的第二金属线281及连接所述焊盘27、所述第一金属线280和所述第二金属线281的第三金属线282。
其中，采用第四张光罩，以形成金属网格28具体包括：形成用于第四张光罩的掩膜层(即在此为第四掩膜层)，所述用于第四张光罩的掩膜层(即第四掩膜层)覆盖所述焊盘27和露出的所述第一金属材料层260；通过所述第四张光罩(即采用第四张光罩对所述第四掩膜层执行光刻工艺)，形成图形化的用于第四张光罩的掩膜层(即图形化的第四掩膜层)，所述图形化的用于第四张光罩的掩膜层(即图形化的第四掩膜层)暴露出部分所述像素晶圆的背面的第一金属材料层260(在此主要暴露出两个相邻的所述第二隔离槽23之间的第一金属材料层260)；去除暴露出的所述第一金属材料层260，以形成所述金属网格28。进一步的，还包括：去除图形化的第四掩膜层。
在本申请实施例中，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法进一步还可包括：在所述金属网格28中形成微透镜(图中未示出)。在此，所述微透镜主要填充了去除的所述第一金属材料层260的区域。通过所述第二隔离槽23中的第一金属材料层260能够很好的隔离两个相邻的微透镜，从而降低串扰。
进一步的，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法还包括：对所述焊盘 27施加负压。由此与所述焊盘27连接的金属网格28上也施加了负压，通过所述负压可以抑制噪点的产生，从而提高所形成的背照式CMOS图像传感器的质量。
通过上述背照式CMOS图像传感器的制造方法即可得到一背照式CMOS图像传感器，具体的，所述背照式CMOS图像传感器包括：键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；所述像素晶圆的背面形成有焊盘区21、第一隔离槽22和第二隔离槽23；介质材料层24，所述介质材料层24覆盖所述焊盘区21、所述第一隔离槽22、所述第二隔离槽23及所述像素晶圆的背面；焊盘27，所述焊盘位于所述焊盘区21，所述焊盘27与所述像素晶圆中的金属层25连接，所述焊盘27 上施加有负压；金属网格28，所述金属网格28与所述焊盘27连接，所述金属网格28包括位于所述第一隔离槽22的第一金属线280、位于所述第二隔离槽 23的第二金属线281及连接所述焊盘、连接所述第一金属线280和所述第二金属线281的第三金属线282。
在此，通过四张光罩的使用即可形成焊盘等结构，降低了光罩的使用；进一步的，所形成的背照式CMOS图像传感器包括金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线，通过所述金属网格能够很好的限定入射的光线，避免出现串扰，提高了背照式CMOS图像传感器的质量。更进一步的，所述焊盘上施加了负压，由此与所述焊盘连接的金属网格上也施加了负压，也即在所述第一隔离槽中形成的第一隔离结构和在所述第二隔离槽中形成的第二隔离结构上施加了负压，通过在所述第一隔离结构和所述第二隔离结构上施加负压可以抑制噪点和暗电流的产生。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法包括：
提供键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；
采用第一张光罩，以在所述像素晶圆的背面形成焊盘区、第一隔离槽和第二隔离槽；
形成介质材料层，所述介质材料层覆盖所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
采用第二张光罩，以在所述焊盘区暴露出金属层；
形成金属材料层，所述金属材料层覆盖所述金属层、所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
采用第三张光罩，以在所述焊盘区形成焊盘，所述焊盘与所述金属层连接；
采用第四张光罩，以形成金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线。
2.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述介质材料层为单层结构或者多层叠层结构。
3.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述介质材料层包括高K介质层及形成于所述高K介质层上的缓冲层。
4.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述金属材料层包括第一金属材料层及形成于所述第一金属材料层上的第二金属材料层，所述第一金属材料层的材料为钨。
5.如权利要求4所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述第二金属材料层的材料为铝或者铜。
6.如权利要求5所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，采用第三张光罩，以在所述焊盘区形成焊盘包括：
形成用于第三张光罩的掩膜层，所述用于第三张光罩的掩膜层覆盖所述金属材料层；
通过所述第三张光罩，形成图形化的用于第三张光罩的掩膜层，所述图形化的用于第三张光罩的掩膜层暴露出所述第一隔离槽、所述第二隔离槽、所述像素晶圆的背面及部分所述焊盘区的金属材料层；
去除暴露出的所述金属材料层中的所述第二金属材料层，露出部分所述第一金属材料层，以形成所述焊盘，所述焊盘包括部分所述第一金属材料层和剩余的所述第二金属材料层。
7.如权利要求6所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，采用第四张光罩，以形成金属网格包括：
形成用于第四张光罩的掩膜层，所述用于第四张光罩的掩膜层覆盖所述焊盘和露出的所述第一金属材料层；
通过所述第四张光罩，形成图形化的用于第四张光罩的掩膜层，所述图形化的用于第四张光罩的掩膜层暴露出部分所述像素晶圆的背面的第一金属材料层；
去除暴露出的所述第一金属材料层，以形成所述金属网格。
8.如权利要求1～7中任一项所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法还包括：在所述金属网格中形成微透镜。
9.如权利要求1～7中任一项所述的背照式CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述背照式CMOS图像传感器的制造方法还包括：对所述焊盘施加负压。
10.一种背照式CMOS图像传感器，其特征在于，所述背照式CMOS图像传感器包括：
键合在一起的逻辑晶圆和像素晶圆；
所述像素晶圆的背面形成有焊盘区、第一隔离槽和第二隔离槽；
介质材料层，所述介质材料层覆盖所述焊盘区、所述第一隔离槽、所述第二隔离槽及所述像素晶圆的背面；
焊盘，所述焊盘位于所述焊盘区，所述焊盘与所述像素晶圆中的金属层连接，所述焊盘上施加有负压；
金属网格，所述金属网格与所述焊盘连接，所述金属网格包括位于所述第一隔离槽的第一金属线、位于所述第二隔离槽的第二金属线及连接所述焊盘、连接所述第一金属线和所述第二金属线的第三金属线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710419611.3A CN107195649B (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 背照式cmos图像传感器及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710419611.3A CN107195649B (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 背照式cmos图像传感器及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107195649A CN107195649A (zh) | 2017-09-22 |
| CN107195649B true CN107195649B (zh) | 2019-09-17 |
Family
ID=59876442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710419611.3A Active CN107195649B (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 背照式cmos图像传感器及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107195649B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108257998A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 豪威科技(上海)有限公司 | Cmos图像传感器及其制造方法 |
| CN108598098A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 德淮半导体有限公司 | 背照式图像传感器及其制造方法 |
| CN108682678A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-19 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN111863850A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 上海华力微电子有限公司 | 一种深沟槽隔离栅格结构的制造方法 |
| CN112349740A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-09 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 背照式图像传感器及其形成方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101383367A (zh) * | 2007-09-07 | 2009-03-11 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| KR20100080210A (ko) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 |
| CN102867832A (zh) * | 2011-07-07 | 2013-01-09 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有接合焊盘结构的背照式传感器及其制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008046030A1 (de) * | 2007-09-07 | 2009-06-10 | Dongbu Hitek Co., Ltd. | Bildsensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| KR102441577B1 (ko) * | 2015-08-05 | 2022-09-07 | 삼성전자주식회사 | 패드 구조체를 갖는 반도체 소자 |
-
2017
- 2017-06-06 CN CN201710419611.3A patent/CN107195649B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101383367A (zh) * | 2007-09-07 | 2009-03-11 | 东部高科股份有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
| KR20100080210A (ko) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 |
| CN102867832A (zh) * | 2011-07-07 | 2013-01-09 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有接合焊盘结构的背照式传感器及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107195649A (zh) | 2017-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107195649B (zh) | 背照式cmos图像传感器及其制造方法 | |
| TWI625849B (zh) | 固態影像拾取器件及其製造方法，以及電子裝置 | |
| US9412775B2 (en) | Solid-state imaging devices and methods of fabricating the same | |
| TWI648845B (zh) | 影像拾取元件及其製造方法，以及電子裝置 | |
| TWI577001B (zh) | 固體攝像裝置、固體攝像裝置之製造方法及電子機器 | |
| KR102045352B1 (ko) | 이미지 센서 디바이스 및 그 제조 방법 | |
| KR102126095B1 (ko) | 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 전자 기기 | |
| JP5064019B2 (ja) | バックサイド照明構造のｃｍｏｓイメージセンサ及びその製造方法 | |
| KR102350138B1 (ko) | 촬상 소자 및 촬상 장치 | |
| TWI406406B (zh) | 固態攝像裝置及其之製造方法 | |
| JP6052353B2 (ja) | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 | |
| WO2013137049A1 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体ウエハ、及び、電子機器 | |
| US11296138B2 (en) | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same | |
| KR20110109892A (ko) | 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 신호 처리 방법, 및, 전자 기기 | |
| US10950649B2 (en) | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same | |
| US10777592B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing thereof | |
| US20200235145A1 (en) | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same | |
| US10923522B2 (en) | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same | |
| JP2013214616A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器 | |
| US10461113B2 (en) | Image sensors, and fabrication and operation methods thereof | |
| TWI793647B (zh) | 固態影像感測器 | |
| CN110797367A (zh) | 背照式图像传感器及其制作方法 | |
| US20230026747A1 (en) | Solid-state imaging apparatus and method for manufacturing the same | |
| JP6176313B2 (ja) | 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |