CN102376724A - 用于背照式图像传感器的抗反射层及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种呈现改进的量子效率的图像传感器器件。例如，提供了一种背照式(BSI)图像传感器器件，包括：具有前表面和后表面的基板；设置在基板的前表面处的感光区；以及设置在基板的后表面上方的抗反射层。当在小于700nm的波长处进行测量时，抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率以及小于或等于约0.05的消光系数。本发明还提供了用于背照式图像传感器的抗反射层及其制造方法。
Description
本申请要求于2010年8月13日提交的美国临时专利申请号为61/373,500的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及背照式图像传感器领域，更具体地，涉及背照式图像传感器的抗反射层。
背景技术
集成电路(IC)技术被不断改进。这种改进通常涉及按比例缩小器件几何形状，以实现较低制造成本、较高器件集成密度、较高速度、以及更好的性能。连通由减小几何尺寸实现的优点，直接对IC器件进行改进。一种这样的IC器件是图像传感器器件。图像传感器器件包括用于检测光并且记录所检测光的密度(亮度)的像素阵列(或格栅)。像素阵列通过积累电荷来响应光，其中，光越多，电荷越高。然后，电荷(例如，通过其他电路)可以用于提供颜色和亮度，其可以用于适合的应用，诸如数码相机。普通类型的像素格栅包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器器件。
一种类型的图像传感器器件为背照式(BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件被用于感应朝向基板的后表面(其支持BSI图像传感器器件的图像传感器电路)投射的光量。像素格栅位于基板的正面，并且基板足够薄，使得朝向基板的背面投射的光可以到达像素格栅。与前照式(FSI)图像传感器器件相比，BSI图像传感器器件提供高填充因数和减小的相消干扰。通常，与FSI图像传感器器件相比，BSI技术提供较高灵敏性、较低串扰、以及相当的量子效率。
由于器件按比例缩放，连续作出对BSI技术的改进，以进一步改善BSI图像传感器器件的量子效率。例如，抗反射涂(ARC)层设置在基板的后表面之上，以改善光波长到基板的透射率，以及到用于感应光的像素格栅的透射率。典型ARC层包括氮氧化硅(SiON)和/或氮化硅层(诸如，紫外线氮化硅(U VSN)层)。随着技术节点继续减小到例如65nm技术节点及以下，这些类型的ARC层固定地限于它们可以提供的量子效率改进。从而，虽然现有BSI图像传感器器件以及制造这些BSI图像传感器器件的方法通常已经足够用于它们想要的目的，随着器件继续按比例缩小，它们已经不能在所有方面完全满意。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种背照式(BSI)图像传感器器件，包括：基板，具有前表面和后表面；感光区，设置在基板的前表面处；以及抗反射层，设置在基板的后表面上方，其中，当在小于700nm的波长处进行测量时，抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率和小于或等于约0.05的消光系数。
可选地，在该BSI图像传感器器件中，当在大于500nm的波长处进行测量时，消光系数为0；或者折射率大于或等于约2.4。
可选地，在该BSI图像传感器器件中，抗反射层为碳化硅(SiC)层，SiC层具有约20％至约30％的Si与C的比；或者抗反射层不含Si-O键和Si-N键；或者抗反射层具有约
至约
的厚度。
根据本发明的另一方面，还提供了一种背照式(BSI)图像传感器器件，包括：基板，具有前表面和后表面；感光区，设置在基板的前表面处；以及碳化硅(SiC)抗反射层，设置在基板的后表面上方，其中，SiC抗反射层具有约20％至约30％的Si与C的比。
可选地，在该BSI图像传感器器件中，对于约450nm至约700nm的光波长，SiC抗反射层具有大于或等于2.4的折射率。
可选地，在该BSI图像传感器器件中，SiC抗反射层不含Si-O键和Si-N键；或者与氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射层相比，对于约450nm至约550nm辐射波长，SiC抗反射层提供相对高等级的传输。
可选地，在该BSI图像传感器器件中，SiC抗反射层具有小于或等于约0.05的消光系数；或者SiC抗反射层与基板直接接触；或者SiC抗反射层具有约
至约的厚度。
根据本发明的又一方面，还提供了一种方法，包括：提供具有前表面和后表面的基板；在基板的前表面处形成感光区；以及在基板的后表面上方形成抗反射层，其中，当在小于700nm的波长处进行测量时，抗反射层被调整为具有大于或等于约2.2的折射率和小于或等于约0.05的消光系数。
可选地，在该方法中，形成抗反射层包括：使用等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD)工艺形成SiC抗反射层。
可选地，在该方法中，执行PECVD工艺包括：使用含有氦(He)和四甲基硅烷(4MS)的气体混合物，其中，使用约300sccm至约500sccm的4MS流速和约4000sccm至约8000sccm的He流速；或者执行PECVD工艺包括：使用约2托至约3托的室压力、约300℃至约350℃的室温度、以及约800W至约1300W的功率；或者形成SiC抗反射层包括：调整PECVD工艺，以形成具有约20％至约30％的Si与C的比的SiC抗反射层。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的数量和尺寸可以被任意增加或减少。
图1是根据本发明的多个方面的集成电路器件的示意性截面侧视图。
图2至图8是示出可以在图1的集成电路器件中实现的多种抗反射层的特征的曲线图。
图9示出形成能够在图1的集成电路器件中可以实现的抗反射层所用的气体之间的化学反应。
具体实施方式
以下公开提供了多种不同实施例或实例，用于实现本发明的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复用于简化和清楚，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。
此外，在此可使用诸如“在...之下”、“在...下面”、“下面的”、“在...上面”、以及“上面的”等的空间关系术语，以容易地描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。应当理解，除图中所示的方位之外，空间关系术语将包括使用或操作中的装置的各种不同的方位。例如，如果翻转图中所示的装置，则被描述为在其他元件或部件“下面”或“之下”的元件将被定位为在其他元件或部件的“上面”。因此，示例性术语“在...下面”包括在上面和在下面的方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且通过在此使用的空间关系描述符进行相应地解释。
图1是根据本发明的多个方面的集成电路器件200的实施例的示意性截面侧视图。在所示的实施例中，集成电路器件200为背照式(BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件200可以包括在此未描述的附加部件。例如，集成电路器件200可以为集成电路(IC)芯片、芯片上系统(SoC)、或其部分，包括多种无源和有源微电子器件，诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、高压晶体管、高频晶体管、其他合适的组件、或其结合。在所示实施例中，为了清楚起见，图1被简化以更好地理解本本发明的发明思想。在集成电路器件200中可以添加附加部件，并且对于集成电路器件200的其他实施例，以下描述的一些部件可以被替换或消除。
BSI图像传感器器件200包括具有前表面212和后表面214的基板210。在所述实施例中，基板210为含有硅的半导体基板。可选地或另外地，基板210包括：另一基本半导体，诸如锗和/或金刚石；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、和/或锑化铟；合金半导体，包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP；或其结合。基板可以为取决于集成电路器件200的设计需求的p-型或n-型基板。基板210可以为绝缘体上半导体(SOI)。基板210可以包括掺杂的外延层、梯度半导体层、和/或覆盖在不同类型的另一半导体层上的半导体层，诸如在锗硅层上的硅层。根据BSI图像传感器器件200的设计需求，基板210可以包括用n-型杂质和/或p-型杂质掺杂的多种掺杂区域。基板210还可以包括隔离部件(未示出)，诸如浅沟槽隔离件(STI)和/或硅(LOCOS)的局部氧化部件，以将在基板210上形成的像素(以下描述)和/或其他装置分开。
BSI图像传感器200包括在基板210的前表面212处形成的像素阵列(或格栅)220。像素阵列220检测朝向基板210的后表面214的辐射(诸如入射辐射(光)225)的密度(亮度)。在所述实施例中，入射辐射225为可见光。可选地，辐射225可以为红外线(IR)、紫外线(UV)、X-射线、微波、其他合适的辐射类型、或其结合。像素阵列220包括分别与特定光波长(诸如，红光、绿光和蓝光波长)相对应的像素220R、220G、和220B。换句话说，像素220R、220G、和220B中的每个均检测各自光波长的密度(亮度)。像素阵列220可以可选地或另外地包括与不同光波长相对应的像素。术语“像素”是指包括用于将电磁辐射转换为电信号的部件的单位元件(unit cell)(例如，包括光电探测器和多种半导体器件的电路)。像素220R、220G、和220B包括允许像素检测各个光波长的强度的多种部件和电路。例如，在所述实施例中，像素220R、220G和220B是光电探测器，诸如光电二极管，分别包括感光区222R、222G和222B。感光区222R、222G、和222B可以为具有通过离子注入工艺、扩散工艺或其他适合工艺形成在基板210中的n-型和/或p-型杂质的掺杂区域。像素220R、220G和/或220B可以另外地或可选地包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)图像传感器、有源像素(ACP)图像传感器、无源像素图像传感器、其他合适的图像传感器、或其结合。像素220R、220G和/或220B还可以另外或可选地包括多种晶体管，诸如复位晶体管、源跟随器晶体管、选择晶体管、转移晶体管、其他合适的晶体管、或其结合。可以提供附加电路、输入、和/或输出给像素阵列220(例如，邻近像素阵列220)，提供用于像素220R、220G和/或220B的操作环境并且用于支持与像素220R、220G、和/或220B通信。
多层互连(MLI)结构230设置在基板210的前表面212上方，包括在像素阵列220上方。MLI结构230包括具有在其中设置的导电层235和236的介电层232、233和234。介电层232、233和234可以指中间层(或层间)电介质(ILD)层或中间金属电介质(IMD)层。介电层232、233和234包括合适的介电材料，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、TEOS氧化物、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅酸玻璃(BPSG)、低-k介电材料、其他合适的介电材料、或其结合。示例性低-k介电材料包括氟化硅玻璃(FSG)、掺杂碳的氧化硅、黑金刚石
(Applied Materials of Santa Clara，California)、干凝胶、气凝胶、非晶氟化碳、聚对二甲苯、BCB(苯并环丁烯)、SiLK(Dow Chemical，Midland，Michigan)、聚酰亚胺、其他合适的材料、或其结合。介电层232、233和234可以包括具有多种介电材料的多层结构。介电层232、233和/或234中的每层均可以包括相同或不同的材料。介电层232、233和/或234由化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、旋涂、其他合适的工艺、或其结合形成。
导电层235和236包括可以被配置成连接BSI图像传感器器件200的多个部件或结构的多个导电部件238。例如，导电层235和236可以用于互连(例如，提供电连接)形成在基板210上的多种器件。导电部件238可以为垂直互连件，诸如通孔和/或触点、和/或水平互连件，诸如导线。具有多种导电部件238的导电层235和236包括导电材料，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物、或其结合。虽然导电层235和236的部件由参考标号238表示，但是应该理解，每个导电部件都可以具有相同或不同的材料、尺寸、维度、或其他参数。MLI结构230可以通过任何合适的工艺形成，诸如镶嵌或双镶嵌工艺。进一步地，仅在所述实施例中披露了三个介电层(232、233和234)以及两个导电层(235和236)，这用于清楚和简单。从而，可以理解，单个或多个介电层和导电层结构可以设置在基板210的前表面212之上。
抗反射层240设置在基板210的后表面214上方。在所述实施例中，抗反射层240与基板210的后表面214直接接触。可选地，一层或多层可以设置在抗反射层240和基板210的后表面214之间。抗反射层240为介电层，尤其是碳化硅(SiC)层。SiC抗反射层240具有合适的厚度，例如，约
至约
的厚度。SiC抗反射层240的成分、折射率、以及消光系数被调整，使得BSI图像传感器器件200显示出最佳量子效率并且提供到基板210的多种光波长(诸如红、绿、和蓝光波长)的最佳透射率。例如，在所述实施例中，SiC抗反射层240具有约20％至约30％的Si与C的比。进一步地，对于小于约700nm的辐射(光)波长，尤其是对于约400nm至约700nm的光波长，SiC抗反射层240具有大于或等于约2.2的折射率(n)以及小于或等于0.05的消光系数(k)。在一个实例中，对于小于700nm的光波长，SiC抗反射层240具有大于或等于2.4的折射率。在一个实例中，当光波长大于约550nm时，消光系数为0，以及当光波长为约450nm至约550nm时，消光系数小于0.05。
如上所述，所披露的SiC抗反射层240可以改善图像传感器器件的量子效率，并且在所述实施例中，改善BSI图像传感器器件200的量子效率。更特别地，SiC抗反射层240代替通常在BSI图像传感器器件中使用的传统氮氧化硅(SiON)和/或氮化硅(例如，紫外线SiN(UVSN))抗反射层。提出SiC抗反射层240是因为技术节点继续减小，例如，减小到65nm技术节点及以下，SiON和/或SiN抗反射层本质上受限于可以提供的量子效率改进，这将在以下详细解释。
为了描述的目的，可见光光谱包括从约400nm至约750nm的波长。蓝光波长由约440nm至约490nm的波长表示，绿光波长由约490nm至约570nm的波长表示，以及红光波长由约620nm至约780nm波长表示。更特别地，为了举例的目的，假设蓝光由约450nm波长表示，绿光由约550nm波长表示，以及红光由约650nm波长表示。由于绿光波长在可见光光谱的中心，改进BSI图像传感器的绿光透射率将改善所有光波长的整体透射率。从而，在所述实施例中，通过最优化抗反射层240的绿光透射率，改善了BSI图像传感器器件200整体透射率以及量子效率。例如，图2为示出基于在BSI图像传感器的后表面上设置的抗反射层(诸如，抗反射层240)的折射率(n)的绿光波长的透射率(诸如，约550nm的波长)。在图2中，水平轴表示折射率值，以及垂直轴表示绿光波长的透射率。从图2可以看出，当折射率为约2.2至约2.9时，尤其是在约2.4和约2.7之间，抗反射层最优化绿光波长透射率(从抗反射层到基板)。假设抗反射层240的消光系数为约零。从而，使抗反射层240具有大于约2.2的折射率和接近零的消光系数将改善到BSI图像传感器器件200的基板210的绿光波长透射率。
如上所述，传统SiON和/或SiN抗反射层本质上受限于可以提供的量子效率改进。例如，图3是示出用于BSI图像传感器器件中使用的SiON抗反射层和UVSN抗反射层在多种光波长处的折射率值的曲线图400。在图3中，水平轴表示以纳米(nm)为单位的光波长，以及垂直轴表示折射率(n)值。曲线402表示在各个所测量的光波长处的SiON抗反射层的折射率，以及曲线404表示在各个所测量的光波长处的UVSN抗反射层的折射率。在图3中，在约350nm的光波长处，由SiON抗反射层实现的最高折射率为约2.35，以及在约200nm的光波长处，由UVSN抗反射层实现的最高折射率为约2.3。从图3可以清楚地看出，对于最佳绿光波长(例如，约550nm)透射率，传统SiON和/或UVSN抗反射层不能达到高于约2.2的折射率值。图4是示出用于BSI图像传感器器件中使用的SiON抗反射层和UVSN抗反射层的在多种光波长的消光系数值的曲线图500。在图4中，水平轴表示以纳米为单位的光波长，以及垂直轴表示消光系数(k)值。曲线502表示在各个所测量的光波长处的SiON抗反射层的消光系数，以及曲线504表示在各个所测量的光波长处的UVSN抗反射层的消光系数。在图4中，对于小于约400nm的光波长，SiON抗反射层的消光系数值大于约0.12，对于在400nm与500nm之间的光波长，消光系数值大于0.02，对于大于500nm的光波长，消光系数值小于0.02。对于约300nm至约800nm的光波长，UVSN抗反射层的消光系数值小于约0.02。从图4可以清楚地看出，对于最佳绿光波长(例如，约550nm)透射率，传统SiON抗反射层不能实现约0的消光系数。
相反地，对于最佳绿光波长透射率，诸如SiC抗反射层240的SiC抗反射层可以实现高透射率和低消光系数。例如，图5为示出对于在BSI图像传感器器件中使用的诸如SiC抗反射层240的SiC抗反射层，在多种光波长处的折射率值的曲线图600。在图5中，水平轴表示以纳米为单位的光波长，以及垂直轴表示折射率(n)值。曲线602表示在各个所测量的光波长处的SiC抗反射层的折射率。在图5中，对于约250nm至约650nm的整个光波长范围，SiC抗反射层将折射率值保持在2.3以上。图6是示出对于在BSI图像传感器中使用的SiC抗反射层，在多种光波长处的消光系数的曲线图700。在图6中，水平轴表示以纳米(nm)为单位的光波长，以及垂直轴表示消光系数(k)值。曲线702表示在各个所测量的光波长处的SiC抗反射层的消光系数。在图6中，对于约250nm至约650nm的光波长，SiC抗反射层的消光系数值小于0.8，并且特别地，对于约450nm至约550nm的光波长，消光系数值小于0.05。实际上，曲线702还表示，当光波长大于约550nm时，SiC抗反射层的消光系数约为0。
从图5和图6可以看出，诸如SiC抗反射层240的SiC抗反射层可以实现大于约2.2的折射率和约为0的消光系数，特别是在绿光波长处，从而提供最佳绿光波长透射率。图7是示出在BSI图像传感器器件中使用的诸如SiC抗反射层240的SiC抗反射层的光波长透射率的曲线图800。对于小于约700nm的光波长，尤其对于约400nm至约700nm的光波长，SiC抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率以及小于或等于约0.05的消光系数。在图7中，水平轴表示以纳米(nm)为单位的光波长，以及垂直轴表示色彩透射率百分数。曲线802表示SiC抗反射层的蓝光带的透射率，曲线804表示SiC抗反射层的绿光带的透射率，以及曲线806表示SiC抗反射层的红光带的透射率。在图7中，所披露的SiC抗反射层实现了约80％的蓝光(例如，约450nm的光波长)透射率，约90％的绿光(例如，约550nm的光波长)透射率，以及约100％的红光(例如，约650nm的光波长)透射率。图8是示出随着SiC抗反射层的折射率而改变的SiC抗反射层的吸收特性的曲线图900。在图8中，水平轴表示波数，以及垂直轴表示吸收。采用四个不同的样本，折射率为2.1的UDC-1，折射率为2.2的UDC-2，折射率为2.3的UDC-4，以及折射率为2.5的UDC-5。如图8中所示，随着SiC抗反射涂层的折射率增加，吸收增加。从而，从前述描述可以清楚地看出，所披露的SiC抗反射层240可以实现用于所有光波长的改进光透射率，得到BSI图像传感器器件200的改进量子效率和减小的信噪比。
抗反射层240的成分、折射率、以及消光系数可以通过控制在抗反射层的形成工艺中的多个工艺参数来调整(修改)。例如，在所述实施例中，SiC抗反射层240由诸如等离子体增强型CVD(PECVD)工艺的化学汽相沉积(CVD)工艺形成。PECVD工艺的多个工艺参数被修改为将SiC抗反射层240调整为具有在此描述的理想成分、折射率、以及消光系数。可以调整的多个工艺参数的实例包括气体类型、气体流速、功率(诸如，射频(RF)功率)、室压力、室温度、晶圆温度、其他工艺参数、或其结合。在所述实施例中，SiC抗反射层240形成在PECVD工具的工艺室中，诸如具有多个室的Novellus
PECVD工具或者具有一对室的AppliedMaterials Applied Producer SE PECVD工具。例如，PECVD工艺室可以包括具有阀的一个或多个材料入口，阀用于控制在PECVD工艺期间给室提供的材料的流速。材料及其相应流速可以用于控制被沉积在基板210的后表面214上方的SiC抗反射涂层240的成分和厚度。例如，在所述实施例中，PECVD工艺使用氦(He)气和四甲基硅烷(4MS)气体，以形成SiC抗反射层240。图9示出在4MS和He之间形成SiC材料的化学反应。在一个实例中，PECVD工艺使用约300sccm至约500sccm的4MS流速，以及约4000sccm至约8000sccm的He流速。在一个实例中，PECVD工艺使用约2托至约3托的室压力(诸如，RF功率)，约300℃至约350℃的室温度，以及约800W至约1300W的功率。调整多个工艺参数还可以实现约20％至约30％的Si与C的比。应该理解，除了PECVD工艺之外的另一工艺可以形成调整后的SiC抗反射层240。
为了实现在此描述的理想成分、折射率、以及消光系数，形成SiC抗反射层240可以集中于调整抗反射层240，以(1)无Si-O键或Si-N键，(2)增加Si-C键，和/或(3)增加网状碳。在所述实施例中，SiC抗反射层240被调整为无Si-O键和/或Si-N键，其通常导致比理想折射率低并且比理想消光系数高(例如，如在包括Si-O键和Si-N键的传统SiON和/或UVSN抗反射层中，其防止这些传统抗反射涂层在低消光系数的情况下实现更高的折射率)。而且，在所述实施例中，SiC抗反射层240被调整，以实现增加的Si-C键。这可以通过改变气体比率以实现约20％至约30％的Si与C的比来实现。增加的Si-C键有助于与SiC抗反射层240的低消光系数结合的较高折射率。从而，只要能实现高折射率/低消光系数，可以想到其他Si与C的比率。增加Si-C键还可以增加网状C(networked C)，意味着C完全键合至Si或SiC抗反射层240的组分的其他要素。在一个实例中，SiC抗反射层240被调整为不悬挂C链。增加网状C的量可以通过降低沉积速度来实现。
再次参考图1，滤色器层250上覆在基板210的后表面214。更特别地，滤色器层250上覆在BSI图像传感器器件200的抗反射涂层240。在所述实施例中，滤色器层250支持多于一个滤色器。例如，滤色器层250包括用于过滤出到像素220R的红色波长的可见光的滤色器250R，用于过滤出到像素220G的绿色波长的可见光的滤色器250G，以及用于过滤出到像素220B的蓝色波长的可见光的滤色器250B。每个滤色器250R、250G和250B均与其各自相应像素220R、220G和220B对准。滤色器250R、250G和250B包括任何合适的材料。例如，滤色器250R、250G和250B可以包括用于滤出特定频带(例如，光的理想波长)的基于染料的(或基于颜料的)聚合物。可选地，滤色器250R、250G和250B可以包括树脂或具有彩色颜料的有机材料。
微透镜层260设置在滤色器层250上方。在所述实施例中，微透镜层260包括与每个滤色器250R、250G和250B对准并且与每个像素220R、220G和220B对准的微透镜。微透镜可以在具有像素阵列220和滤色器250的多种位置布置中，以将入射辐射225集中于基板210的感光区上。每个微透镜均包括合适的材料，并且微透镜层260中的微透镜可以具有相同或不同的材料。而且，微透镜具有取决于微透镜的材料的折射率和/或微透镜和基板210的感光区之间的距离的多种形状和尺寸。可选地，滤色器层250和微透镜层260的位置可以颠倒，使得微透镜层260位于抗反射层240和滤色器层250之间。本发明还期望具有位于微透镜层之间的滤色器层的BSI图像传感器器件200。滤色器层上方的微透镜可以具有与滤色器层下方的微透镜层相同或不同的材料和/或折射率。
在操作中，BSI图像传感器器件200被设计成接收朝向基板210的后表面214传播的辐射225。微透镜层260将入射的辐射225引导至滤色器250R、250G和250B。然后，光从滤色器250R、250G和250B通过SiC抗反射层240传输至基板210和相应像素220R、220G和220B(特别是感光区222R、222G和222B)。由于上覆在基板210的前表面212上的多个器件部件(例如，栅电极)和/或金属部件(例如，MLI结构230的导电层235和236)不阻挡光，因此传输至滤色器250R、250G和250B和像素220R、220G和220B的光可以被最大化。允许通过至各个像素220R、220G和220B的光的理想波长(例如，红光、绿光和蓝光)包括光电流，其可以被记录并被处理。BSI图像传感器器件200的SiC抗反射层240提供光波长(特别是红、绿和蓝)到基板以及分别到像素220R、220G和220B的感光区222R、222G和222B的增加的透射率。
从而，本发明提供用于图像传感器的抗反射层，可以提供特别是红、绿和蓝光波长的增加的透射率。从而，实现具有改进量子效率的图像传感器器件。例如，可以看出，所披露的SiC抗反射层可以将BSI图像传感器的量子效率改善差不多10％。可以看出，所披露的SiC抗反射层显著减小信噪比。所披露的组分、折射率、和/或消光系数有助于改进透射率。而且，应该注意，随着技术节点例如65nm技术节点及以下不断地按比例缩小，可以在器件中实现所披露的抗反射层。不同实施例可以具有与在此描述的优点不同的优点，并且特定优点不必须用于任何实施例。
本发明提供用于多个不同实施例。在一个实例中，背照式(BSI)图像传感器包括：基板，具有前表面和后表面；感光区，设置在基板的前表面处；以及抗反射层，设置在基板的后表面上方。当以小于700nm的波长测量时，抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率以及小于或等于约0.05的消光系数。抗反射层可以具有约
至约
的厚度。抗反射层可以没有Si-O键和Si-N键。在一个实例中，抗反射层为碳化硅(SiC)层。SiC层的Si与C的比可以为约20％至约30％。BSI图像传感器器件可以进一步包括设置在抗反射层上方的滤色器和设置在滤色器上方的微透镜。滤色器和微透镜可以与感光区对准。
在另一实例中，背照式(BSI)图像传感器器件包括：基板，具有前表面和后表面；感光区，设置在基板的前表面处；以及碳化硅(SiC)抗反射层，设置在基板的后表面上方，其中，SiC抗反射层具有约20％至约30％的Si与C的比。对于约450nm至约700nm的光波长，SiC抗反射层可以具有大于或等于约2.4的折射率。SiC抗反射层可以具有约
至约
的厚度。SiC抗反射层可以没有Si-O键和Si-N键。在一个实例中，与氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射层相比，SiC抗反射层为约450nm至约550nm的辐射波长提供相对高等级的传输。SiC抗反射层可以具有小于或等于约0.05的消光系数。在一个实例中，基板为硅基板，并且SiC抗反射层可以与硅基板直接接触。
在另一实例中，一种方法包括：提供具有前表面和后表面的基板；在基板的前表面处形成感光区；以及在基板的后表面上方形成抗反射层。当在小于700nm的波长进行测量时，抗反射层被调整为具有大于或等于约2.2的折射率以及小于或等于0.05的消光系数。在一个实例中，形成抗反射层包括使用等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD)工艺形成SiC抗反射层。PECVD工艺可以使用包含氦(He)和四甲基硅烷(4MS)的气体混合物。PECVD工艺可以使用约300sccm至约500sccm的4MS流速和约4000sccm至约8000sccm的He流速。PECVD工艺可以使用约2托至约3托的室压力，约300℃至约350℃的室温度，以及约800W至约1300W的功率。形成SiC抗反射层可以包括调整PECVD工艺，以形成具有约20％至约30％的Si与C的比的抗反射层。
上述多个实施例的特征使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的多个方面。应该理解，本领域技术人员可以容易地使用本发明作为用于设计或修改用于执行与在此介绍的多个实施例相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，这种等同替换结构不脱离本发明的精神和范围，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在此可以作出多种改变、替换、以及修改。
Claims (10)
1.一种背照式(B SI)图像传感器器件，包括：
基板，具有前表面和后表面；
感光区，设置在所述基板的所述前表面处；以及
抗反射层，设置在所述基板的所述后表面上方，其中，当在小于700nm的波长处进行测量时，所述抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率和小于或等于约0.05的消光系数。
2.根据权利要求1所述的BSI图像传感器器件，其中，当在大于500nm的波长处进行测量时，所述消光系数为0；或者
所述折射率大于或等于约2.4。
3.根据权利要求1所述的BSI图像传感器器件，其中，所述抗反射层为碳化硅(SiC)层，所述SiC层具有约20％至约30％的Si与C的比；或者
所述抗反射层不含Si-O键和Si-N键；或者
所述抗反射层具有约
至约
的厚度。
4.一种背照式(BSI)图像传感器器件，包括：
基板，具有前表面和后表面；
感光区，设置在所述基板的所述前表面处；以及
碳化硅(SiC)抗反射层，设置在所述基板的所述后表面上方，其中，所述SiC抗反射层具有约20％至约30％的Si与C的比。
5.根据权利要求4所述的BSI图像传感器器件，其中，对于约450nm至约700nm的光波长，所述SiC抗反射层具有大于或等于2.4的折射率。
6.根据权利要求4所述的BSI图像传感器器件，其中，所述SiC抗反射层不含Si-O键和Si-N键；或者
与氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射层相比，对于约450nm至约550nm辐射波长，所述SiC抗反射层提供相对高等级的传输。
7.根据权利要求4所述的BSI图像传感器器件，其中，所述SiC抗反射层具有小于或等于约0.05的消光系数；或者
所述SiC抗反射层与所述基板直接接触；或者
所述Si C抗反射层具有约
至约的厚度。
8.一种方法，包括：
提供具有前表面和后表面的基板；
在所述基板的所述前表面处形成感光区；以及
在所述基板的所述后表面上方形成抗反射层，其中，当在小于700nm的波长处进行测量时，所述抗反射层被调整为具有大于或等于约2.2的折射率和小于或等于约0.05的消光系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述抗反射层包括：使用等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD)工艺形成SiC抗反射层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，执行所述PECVD工艺包括：使用含有氦(He)和四甲基硅烷(4MS)的气体混合物，其中，使用约300sccm至约500sccm的4MS流速和约4000sccm至约8000sccm的He流速；或者
执行所述PECVD工艺包括：使用约2托至约3托的室压力、约300℃至约350℃的室温度、以及约800W至约1300W的功率；或者
形成所述SiC抗反射层包括：调整所述PECVD工艺，以形成具有约20％至约30％的Si与C的比的所述SiC抗反射层。
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