CN103066095B - 一种影像传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，具体来说是一种影像传感器及其制造方法。本发明包括以下步骤：在晶圆上刻蚀出需要填充的沟槽及通孔；对所述沟槽及通孔的拐角处使用惰性气体轰击，对所述拐角进行倒角处理,使所述沟槽及通孔开口增大；使用等离子体刻蚀法刻蚀所述沟槽及通孔拐角处，使所述沟槽及通孔的拐角圆滑；往所述沟槽及通孔中通过电镀方式填充铜。使用惰性气体轰击所述开口处并利用等离子对所述开口处进行处理，使沟槽及通孔的开口更大更圆滑，对所述沟槽及通孔进行电镀铜填充时，铜不易在开口处堆积，这样就可以避免封口以及孔洞现象。

Description

一种影像传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体来说是一种影像传感器及其制造方法。
背景技术
在半导体的制造领域，通常采用电镀铜工艺进行互连，导通逻辑晶圆与像素晶圆，由于深槽的深宽比大,对填充能力要求严格，传统工艺极易形成空洞，图3为传统工艺电镀铜填充的透射电子显微镜(TEM：Transmissionelectronmicroscope)图,如图3所示，可以明显看到通孔内的空洞,而空洞会对传感器的可靠性产生影响，背照式影像传感器最新工艺的电镀铜填充工艺存在空隙问题，迫切需要解决。
目前还没有方法能避免在电镀铜工艺中空洞的产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种影像传感器及其制造方法来避免电镀铜的空洞的产生。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种影像传感器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，在晶圆上刻蚀出需要填充的沟槽及通孔；
步骤二，对所述沟槽及通孔的拐角处使用惰性气体轰击，对所述拐角进行倒角处理,使所述沟槽及通孔开口增大；
步骤三，使用等离子体刻蚀法刻蚀所述沟槽及通孔拐角处，使所述沟槽及通孔的拐角圆滑；
步骤四，往所述沟槽及通孔中通过电镀方式填充铜。
本发明的有益效果是：通过电镀方式填充铜时，铜一般从沟槽及通孔的开口处开始填充，然后逐步向下填充，使用惰性气体轰击所述开口处并利用等离子对所述开口处进行处理，使沟槽及通孔的开口更大更圆滑，对所述沟槽及通孔进行电镀铜填充时，铜不易在开口处堆积，这样就可以避免封口以及孔洞现象。
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，使用所述惰性气体轰击的气体流量为30sccm～200sccm(standard-statecubiccentimeterperminute,即：标况毫升每分)。
进一步，所述惰性气体轰击所使用的射频功率为500W～1500W（瓦特）。
采用上述进一步方案的有益效果是：将气体流量控制在30sccm～200sccm，将射频功率控制在500W～1500W，能将沟槽及通孔的开口处处理的恰到好处，使得开口不会太大也不至于太窄。
一种影像传感器，包括键合后的逻辑晶圆和器件晶圆,所述器件晶圆上设有与器件晶圆顶层金属相连接的沟槽,所述沟槽底部设有与逻辑晶圆顶层金属连接的通孔,所述沟槽与通孔之中布满金属铜,所述通孔的拐角为大开口圆滑拐角。
本发明的有益效果是：由于通孔的深宽比值大，在此处填充铜极易造成过早封口现象或空洞的产生，将所述通孔的拐角处设计成大开口圆滑拐角，使所述沟槽进行电镀铜填充时，铜不易在开口处堆积，这样就可以避免封口以及空洞的产生。
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，所述沟槽拐角处为圆滑拐角。
采用上述进一步方案的有益效果是，铜过多在沟槽的开口处堆积不利于后续铜的填充，将所述沟槽的拐角设计成圆滑拐角可以防止通过电镀方式填充铜时，在所述沟槽开口处堆积过多的铜。
进一步，所述沟槽之中的铜与所述沟槽之间设有一层阻挡层。
进一步，所述通孔之中的铜与所述通孔之间设有一层阻挡层。
采用上述两个进一步方案的有益效果是，阻挡铜扩散至器件晶圆和逻辑晶圆中，以保证器件的质量。
进一步，所述逻辑晶圆与器件晶圆之间设有一层键合氧化物层。
采用上述进一步方案的有益效果是，使所述逻辑晶圆与所述器件晶圆粘连性更好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为传统工艺电镀铜填充的透射电子显微镜示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、逻辑晶圆，2、器件晶圆，3、沟槽，4、通孔，5、器件晶圆顶层金属，6、逻辑晶圆顶层金属，7、通孔的拐角，8、沟槽拐角，9、键合氧化物层，10空洞。
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。
一种影像传感器的制造方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤101，在晶圆上刻蚀出需要填充的沟槽及通孔；
步骤102，对所述沟槽及通孔的拐角处使用惰性气体轰击，对所述拐角进行倒角处理,使所述沟槽及通孔开口增大，所述惰性气体为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)等，使用所述惰性气体轰击的气体流量为30sccm～200sccm，所述惰性气体轰击所使用的射频功率为500W～1500W；
步骤103，使用等离子体刻蚀法刻蚀所述沟槽及通孔拐角处，使所述沟槽及通孔的拐角圆滑；
步骤104，往所述沟槽及通孔中通过电镀方式填充铜。
本发明在电镀铜之前先用惰性气体轰击,利用等离子体对深槽拐角进行处理，使得开口更大和圆滑，随后进行电镀铜工艺，这样可以避免封口以及空洞现象。
图2为本发明的结构示意图，如图2所示，一种影像传感器，包括键合后的逻辑晶圆1和器件晶圆2,所述器件晶圆2上设有与器件晶圆顶层金属5相连接的沟槽3,所述沟槽3底部设有与逻辑晶圆顶层金属6连接的通孔4,所述沟槽3与通孔4之中布满金属铜,所述通孔4的拐角7为大开口圆滑拐角，较好的避免了铜在通孔的上部就过早封口，即避免了空洞的产生。
所述沟槽拐角8为圆滑拐角，以避免在通过电镀方式填充铜时在所述沟槽的顶部堆积过多的铜，防止后续铜填充工艺的进行。
所述沟槽3和通孔4之中的铜与沟槽3和通孔4之间设有一层阻挡层，用于防止铜扩散至器件晶圆和逻辑晶圆中，以保证器件的质量，所述阻挡层例如金属氮化物，如氮化钛，氮化钛的导电性以及防扩散性都较好，是阻挡层的较好选择。
所述逻辑晶圆与器件晶圆之间设有一层键合氧化物层9，使所述逻辑晶圆1与所述器件晶圆2粘连得更好，所述键合氧化物层9例如氧化硅。
传统工艺在沟槽及通孔处没有做形状的进一步处理，制造出的影像传感器棱角分明，图3为传统工艺电镀铜填充的透射电子显微镜示意图，如图3所示可以看到填充铜后，通孔内没有全部填满铜，有空洞10。
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 (4)

1.一种影像传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在晶圆上刻蚀出需要填充的沟槽及通孔；
步骤二，对所述沟槽及通孔的拐角处使用气体流量为30sccm～200sccm、射频功率为500W～1500W的惰性气体轰击，对所述拐角进行倒角处理,使所述沟槽及通孔开口增大；
步骤三，使用等离子体刻蚀法刻蚀所述沟槽及通孔拐角处，使所述沟槽及通孔的拐角圆滑；
步骤四，往所述沟槽及通孔中通过电镀方式填充铜。
2.一种影像传感器，包括键合后的逻辑晶圆和器件晶圆,其特征在于，所述器件晶圆上设有与器件晶圆顶层金属相连接的沟槽,所述沟槽底部设有与逻辑晶圆顶层金属连接的通孔,所述沟槽与通孔之中布满金属铜,所述通孔的拐角为大开口圆滑拐角，所述沟槽之中的铜与所述沟槽之间设有一层阻挡层，所述通孔之中的铜与所述通孔之间设有一层阻挡层。
3.根据权利要求2所述的一种影像传感器,其特征是:所述沟槽拐角处为圆滑拐角。
4.根据权利要求2或3所述的一种影像传感器,其特征是:所述逻辑晶圆与器件晶圆之间设有一层键合氧化物层。
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