CN103066093A - 一种用深槽隔离制造影像传感器的方法及影像传感器结构 - Google Patents

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本发明涉及影像传感器制造领域，具体涉及一种用深槽隔离制造影像传感器的方法及影像传感器结构。包括将器件晶圆与逻辑晶圆进行键合；对键合后晶圆中的器件晶圆二氧化硅层进行深通孔局部刻蚀，形成器件晶圆深通孔；进行硅刻蚀直至露出器件晶圆顶层金属和逻辑晶圆顶层金属，形成键合层深通孔和沟槽；对刻蚀出的键合层深通孔和沟槽进行铜淀积，并对器件晶圆表面进行化学机械平坦化处理。通过深通孔局部刻蚀后直接进行硅刻蚀，去掉了现有技术中淀积氧化物层，以及随后进行的沟槽刻蚀步骤，简化了影像传感器的制造流程，从而减少了由于步骤繁杂导致的错误率，减少了工艺流程时间，减少了影像传感器的生产成本，并提高了影像传感器的生产效率。

Description

一种用深槽隔离制造影像传感器的方法及影像传感器结构
技术领域
本发明涉及影像传感器制造领域，具体涉及一种用深槽隔离制造影像传感器的方法及影像传感器结构。
背景技术
在背照式影像传感器工艺流程中，硅基底蚀刻后会暴露在空气中，极易受到污染，需要淀积氧化层进行保护，但是淀积的氧化物需要使用光刻及刻蚀打开氧化物层进而刻蚀硅刻蚀之下的区域。
现有工艺在器件晶圆与逻辑晶圆键合后，首先进行硅刻蚀，在硅刻蚀完成后的表面上淀积一层氧化物，通过光刻及刻蚀将氧化物打开，再进行沟槽刻蚀，在形成的沟槽底部进行深通孔，最终形成三阶台阶，最后将刻蚀出的三阶台阶用金属铜填满，所需工艺步骤比较多，出错率增加，会延长工艺流程时间，降低生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用深槽隔离制造影像传感器的方法及影像传感器结构来解决现有技术中影像传感器制造流程复杂而导致的出错率增加，工艺流程时间长，降低生产效率的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，步骤一，将器件晶圆与逻辑晶圆进行键合；
步骤二，对键合后晶圆中的器件晶圆二氧化硅层进行深通孔局部刻蚀，形成器件晶圆深通孔；
步骤三，对深通孔局部刻蚀后的器件晶圆二氧化硅层进行硅刻蚀直至露出器件晶圆顶层金属和逻辑晶圆顶层金属，形成键合层深通孔和沟槽；
步骤四，对刻蚀出的键合层深通孔和沟槽进行铜淀积，并对器件晶圆表面进行化学机械平坦化处理。
本发明的有益效果是：在通过深通孔局部刻蚀后直接进行硅刻蚀，去掉了现有技术中淀积氧化物层，以及随后进行的沟槽刻蚀步骤，简化了影像传感器的制造流程，从而减少了由于步骤繁杂导致的错误率，减少了工艺流程时间，减少了影像传感器的生产成本，并提高了影像传感器的生产效率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤二中深通孔局部刻蚀所用刻蚀方式为等离子体刻蚀。
进一步，所述步骤三中蚀刻采用的蚀刻方式为等离子体刻蚀。
进一步，所述步骤三蚀刻的停止层为器件晶圆的顶层金属和逻辑晶圆的顶层金属。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用等离子刻蚀能较为精确刻蚀至所需深度，减少工艺过程中的误差，进一步减少错误率，提高影像传感器的生产效率。
进一步，所述步骤三完成后在沟槽之中淀积一层阻挡层。
采用上述进一步方案的有益效果是：防止填充的金属铜向沟槽附近扩散，从而影响器件的性能，进一步提高了影像传感器的质量。
一种影像传感器结构,其特征是:包括逻辑晶圆和器件晶圆,所述逻辑晶圆上设有有逻辑晶圆二氧化硅层,所述逻辑晶圆二氧化硅层上覆盖有逻辑晶圆顶层顶层金属,所述逻辑晶圆顶层金属上设有键合氧化物层,所述键和氧化物层上设有器件晶圆顶层金属，所述器件晶圆顶层金属上设有器件晶圆二氧化硅层,所述器件晶圆器件晶圆二氧化硅层上为器件晶圆,所述器件晶圆二氧化硅层上设有沟槽，所述沟槽底部为器件晶圆顶层金属，所述器件晶圆顶层金属上设有键合层深通孔，所述键合层深通孔底部为逻辑晶圆金属层，所述键合层深通孔与沟槽之中布满铜。
本发明的有益效果是：通过使原来的结构中的刻蚀出的两个沟槽和一个通孔变为现有的一个沟槽和一个通孔，简化了结构致使减少了制作流程中的步骤，进而减少了生产成本，增加了器件晶圆顶层金属与开口中铜的接触面积增大，提高了导电效果，进而提高影像传感器的性能。
进一步，所述器件晶圆顶层金属与键和氧化物层之间设有阻挡层；
进一步，所述逻辑晶圆顶层金属与键和氧化物层之间设有阻挡层；
进一步，所述沟槽与键合层深通孔与不满其中的铜之间设有阻挡层。
采用上述进一步方案的有益效果是防止填充的金属铜向沟槽附近扩散，从而影响器件的性能，进一步提高了影像传感器的质量。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明键合后晶圆结构图；
图3为本发明深通孔局部刻蚀后结构图；
图4为本发明硅刻蚀后结构图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1、器件晶圆，2、逻辑晶圆，3、器件晶圆二氧化硅层，4、逻辑晶圆二氧化硅层，5、器件晶圆顶层金属，6、逻辑晶圆顶层金属，7、键合氧化物层，8、器件晶圆深通孔,9、键合层深通孔，10、沟槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明方法流程图，包括以下步骤：
步骤101，将器件晶圆1与逻辑晶2圆进行键合；
步骤102，对键合后晶圆中的器件晶圆二氧化硅层3进行深通孔局部刻蚀，形成器件晶圆深通孔8；
步骤103，对深通孔局部刻蚀后的器件晶圆二氧化硅层3进行硅刻蚀直至露出器件晶圆顶层金属5和逻辑晶圆顶层金属6，形成键合层深通孔9和沟槽10；
步骤104，对刻蚀出的键合层深通孔9和沟槽进10行铜淀积，并对器件晶圆表面进行化学机械平坦化处理。
图2为本发明键合后晶圆结构图，包括逻辑晶圆2和器件晶圆1,所述逻辑晶圆2上设有有逻辑晶圆二氧化硅层4,所述逻辑晶圆二氧化硅层4上覆盖有逻辑晶圆顶层金属6,所述逻辑晶圆顶层金属6上设有键合氧化物层7,所述键和氧化物层7上设有器件晶圆顶层金属5，所述器件晶圆顶层金属5上设有器件晶圆二氧化硅层3,所述器件晶圆器件晶圆二氧化硅层3上为器件晶圆1。
图3是发明深通孔局部刻蚀后结构图，包括逻辑晶圆2和器件晶圆1,所述逻辑晶圆2上设有有逻辑晶圆二氧化硅层4,所述逻辑晶圆二氧化硅层4上覆盖有逻辑晶圆顶层金属6,所述逻辑晶圆顶层金属6上设有键合氧化物层7,所述键和氧化物层7上设有器件晶圆顶层金属5，所述器件晶圆顶层金属5上设有器件晶圆二氧化硅层3,所述器件晶圆器件晶圆二氧化硅层3上为器件晶圆1，所述器件晶圆二氧化硅层3上设有器件晶圆深通孔8。
图4是本发明硅刻蚀后结构图，包括逻辑晶圆2和器件晶圆1,所述逻辑晶圆2上设有有逻辑晶圆二氧化硅层4,所述逻辑晶圆二氧化硅层4上覆盖有逻辑晶圆顶层金属6,所述逻辑晶圆顶层金属6上设有键合氧化物层7,所述键和氧化物层7上设有器件晶圆顶层金属5，所述器件晶圆顶层金属5上设有器件晶圆二氧化硅层3,所述器件晶圆器件晶圆二氧化硅层3上为器件晶圆1,所述器件晶圆二氧化硅层3上设有沟槽10，所述沟槽10底部为器件晶圆顶层金属5，所述器件晶圆顶层金属5上设有键合层深通孔9，所述键合层深通孔9底部为逻辑晶圆金属层6，所述键合层深通孔9与沟槽10之中布满铜。
所述步骤二中深通孔局部刻蚀所用刻蚀方式为等离子体刻蚀，所述步骤三中蚀刻采用的蚀刻方式为等离子体刻蚀，所述步骤三蚀刻的停止层为器件晶圆顶层金属5和逻辑晶圆顶层金属6，所述步骤三完成后在沟槽之中淀积一层阻挡层。
所述键合层通孔9和沟槽10与其中布满的铜之间设有一层阻挡层，所述逻辑晶圆顶层金属6与键和氧化物层7之间设有阻挡层，所述器件晶圆顶层金属5与键和氧化物层7之间设有阻挡层，所述阻挡层为氮化钛阻挡层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，其特征是：包括以下步骤，
步骤一，将器件晶圆与逻辑晶圆进行键合；
步骤二，对键合后晶圆中的器件晶圆二氧化硅层进行深通孔局部刻蚀，形成器件晶圆深通孔；
步骤三，对深通孔局部刻蚀后的器件晶圆二氧化硅层进行硅刻蚀直至露出器件晶圆顶层金属和逻辑晶圆顶层金属，形成键合层深通孔和沟槽；
步骤四，对刻蚀出的键合层深通孔和沟槽进行铜淀积，并对器件晶圆表面进行化学机械平坦化处理。
2.根据权利要求1所述的一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，其特征是：所述步骤二中深通孔局部刻蚀所用刻蚀方式为等离子体刻蚀。
3.根据权利要求1所述的一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，其特征是：所述步骤三中蚀刻采用的蚀刻方式为等离子体刻蚀。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，其特征是：所述步骤三蚀刻的停止层为器件晶圆的顶层金属和逻辑晶圆的顶层金属。
5.根据权利要求1至3任一所述的一种用深槽隔离制造影像传感器的方法，其特征是：所述步骤三完成后在沟槽之中淀积一层阻挡层。
6.一种影像传感器结构,其特征是:包括逻辑晶圆和器件晶圆,所述逻辑晶圆上设有有逻辑晶圆二氧化硅层,所述逻辑晶圆二氧化硅层上覆盖有逻辑晶圆顶层顶层金属,所述逻辑晶圆顶层金属上设有键合氧化物层,所述键和氧化物层上设有器件晶圆顶层金属，所述器件晶圆顶层金属上设有器件晶圆二氧化硅层,所述器件晶圆器件晶圆二氧化硅层上为器件晶圆,所述器件晶圆二氧化硅层上设有沟槽，所述沟槽底部为器件晶圆顶层金属，所述器件晶圆顶层金属上设有键合层深通孔，所述键合层深通孔底部为逻辑晶圆金属层，所述键合层深通孔与沟槽之中布满铜。
7.根据权利要求6所述的一种影像传感器结构，其特征是：所述键合层通孔和沟槽与其中布满的铜之间设有一层阻挡层。
8.根据权利要求6所述的一种影像传感器结构，其特征是：所述逻辑晶圆顶层金属与键和氧化物层之间设有阻挡层。
9.根据权利要求6所述的一种影像传感器结构，其特征是：所述器件晶圆顶层金属与键和氧化物层之间设有阻挡层。
10.根据权利要求6至9任一所述的一种影像传感器结构，其特征是：所述阻挡层为氮化钛阻挡层。
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