CN103296039B - 一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法包括以下步骤，器件晶圆与逻辑晶圆键合后，对晶圆表面氧化物进行刻蚀,至露出四乙氧基硅层;在刻蚀后的表面上淀积一层隔离氧化物层;在隔离氧化层上依次形成底部抗反射层和低温氧化物层，并在低温氧化物层上涂覆一层光刻胶;制作光刻胶图案，在光刻胶层上形成开口;刻蚀光刻胶层开口下面暴露的低温氧化物，在低温氧化物层上形成开口；刻蚀低温氧化物层开口下面的底部抗反射层，在底部抗反射层上形成开口；在底部抗反射层上开口区域进行深沟槽刻蚀，至露出逻辑晶圆顶部金属。通过本发明方法制作的沟槽，其具有高的深宽比，并且刻蚀质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，尤其涉及一种深沟槽制作方法。
背景技术
当器件尺寸缩小时，晶片表面用作电路器件之间隔离的区域也会相对减少，这些表面区域隔离可以利用硅晶圆(硅晶片)的深沟槽刻蚀，再填入适当的介质或导体物质来减少其所占上午面积。针对超结器件、压敏传感器件，大功率器件、影像传感器等制作工艺过程中，深沟槽工艺得到广泛应用。深沟槽在硅片的底材中形成，后面的所有器件和连线结构都构建在深沟槽之上，因而深沟槽蚀刻在整个工艺流程中具有特殊的地位。
在传统的刻蚀方法中，用于高深宽比的蚀刻剂的蚀刻能力不做，在进行高深宽比的沟槽刻蚀时，尚未刻蚀到预定深度，便会发生刻蚀停止的现象。另外，由于蚀刻剂对光刻胶的选择比不佳，照成光刻胶的残留不足的问题，也即在进行刻蚀时，光刻胶会被损耗以至于无法达到预定的线宽，导致沟槽的临界尺寸无法控制。使用传统方法制作高深宽比沟槽的生产率较差，产品优良率低，工艺时间长，成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于背照式影像传感器的高深宽比的深沟槽刻蚀方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法，包括以下步骤，
步骤一,器件晶圆与逻辑晶圆键合后，对器件晶圆表面氧化物层进行刻蚀,至露出器件晶圆中四乙氧基硅层；
步骤二，在刻蚀后的表面上淀积一层隔离氧化层；
步骤三，在隔离氧化层上依次形成底部抗反射层和低温氧化物层，并在低温氧化物层上涂覆一层光刻胶；
步骤四,制作光刻胶图案，在光刻胶层上形成开口；
步骤五,刻蚀光刻胶层开口下面暴露的低温氧化物，在低温氧化物层上形成开口；
步骤六，刻蚀低温氧化物层开口下面的底部抗反射层，在底部抗反射层上形成开口；
步骤七,在底部抗反射层上开口区域进行深沟槽刻蚀，至露出逻辑晶圆顶部金属。
进一步，从隔离氧化物层到低温氧化物层之间的底部抗反射层的厚度大于2.5微米。
进一步，所述深沟槽刻蚀的刻蚀深度为3-6微米。
本发明的有益效果是：通过本发明方法制作的深沟槽，其具有高的深宽比，并且所制作出来深沟槽质量高，制作工艺时间短，成本低。
附图说明
图1为本发明背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法的流程示意图；
图2为本发明背照式影像传感器的器件晶圆与逻辑晶圆键合后结构图；
图3为本发明在键合晶圆上形成底部抗反射层、低温氧化物层和光刻胶层后的结构图；
图4为本发明制作光刻胶图案后晶圆结构图；
图5为本发明形成低温氧化物层开口晶圆结构图；
图6为本发明制作底部抗反射层开口后晶圆结构图；
图7为本发明进行沟槽刻蚀后晶圆结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、衬底硅层，2、层间氧化物层，3、逻辑晶圆顶层金属，4、氮化硅层，5、器件晶圆顶层金属，6、氮化钛层，7、介质层，8、四乙氧基硅层，9、表面氧化物层，10、隔离氧化物层，11、底部抗反射层，1101、底部抗反射层开口，12、低温氧化物层，1201、低温氧化物层开口，13、光刻胶，1301、光刻胶开口，14、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。
图1为本发明的影像传感器深沟槽刻蚀方法的流程示意图，如图1所示，一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法，包括以下步骤，
步骤101,器件晶圆与逻辑晶圆键合后，对器件晶圆表面氧化物层进行刻蚀,至露出器件晶圆中四乙氧基硅层；
步骤102，在刻蚀后的表面上淀积一层隔离氧化层；
步骤103，在隔离氧化层上依次形成底部抗反射层和低温氧化物层，并在低温氧化物层上涂覆一层光刻胶；
步骤104,制作光刻胶图案，在光刻胶层上形成开口；
步骤105,刻蚀光刻胶开口下面暴露的低温氧化物，在低温氧化物层上形成开口；
步骤106，刻蚀低温氧化物层开口下面的底部抗反射层，在底部抗反射层上形成开口；
步骤107,在底部抗反射层上开口区域进行深沟槽刻蚀，至露出逻辑晶圆顶部金属。
下面结合附图，对本发明背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法进行说明。
图2为本发明的背照式影像传感器的器件晶圆与逻辑晶圆键合后结构图，如图2所示，器件晶圆与逻辑晶圆键合连接，其中器件晶圆位于逻辑晶圆上方。键合后的晶圆包括衬底硅层1，所述衬底硅层1上覆盖有多层层间氧化物层2，所述相邻层间氧化物层2之间设置有氮化硅层4，一个逻辑晶圆顶层金属3内嵌在其中一层层间氧化物层2之中并与氮化硅层4相接触，两个器件晶圆顶层金属5内嵌在另一层层间氧化物层2之中并与氮化硅层4相接触，所述器件晶圆顶层金属5上淀积有阻挡层，所述阻挡层为氮化钛层6。所述器件晶圆顶层金属5所在层间氧化物层2之上设有介质层7，所述介质层7上形成有四乙氧基硅层8，所述四乙氧基硅层8上形成有表面氧化物层9。介质层7包括多层氮化硅层和黑钻石(BD)层。
如图3所示，器件晶圆与逻辑晶圆键合后，对器件晶圆表面氧化物层进行刻蚀,至露出器件晶圆中四乙氧基硅层8，在刻蚀后的表面上淀积一层隔离氧化物层10；在隔离氧化物层10上依次形成底部抗反射层11和低温氧化物层12，并在低温氧化物层上涂覆一层光刻胶13。从隔离氧化物层10到低温氧化物层12之间的底部抗反射层11的厚度大于2.5微米，即隔离氧化物层10与低温氧化物层12之间最小距离大于2.5微米。
所述底部抗反射层11用于防止光线通过后续形成的光刻胶后在晶圆界面发生反射，使得光刻胶均匀曝光，提高曝光精度。形成底部抗反射层的工艺可以为旋涂工艺。
如图4所示，制作光刻胶图案，通过光刻在光刻胶上制作光刻胶图案，形成光刻胶开口1301。所述光刻胶图案用于定位沟槽刻蚀区域。所述光刻胶图案的形成方法具体包括：通过曝光将掩膜板上的图案转移到光刻胶，之后再将光刻胶进行显影处理，将曝光区域的光刻胶去除，以形成光刻胶图案。光刻胶开口1301即为曝光区域的光刻胶去除后在光刻胶层上留下的开口空间。
如图5所示，刻蚀光刻胶开口1301下面暴露的低温氧化物，在低温氧化物层12上形成开口。
如图6所示，刻蚀低温氧化物层开口1201下面的底部抗反射层11，在底部抗反射层11上形成一开口，直至露出隔离氧化层10。刻蚀底部抗反射层采用的刻蚀工艺可以为等离子体刻蚀工艺。
如图7所示，深沟槽14刻蚀。具体的，在底部抗反射层开口1101区域进行深沟槽刻蚀，至露出逻辑晶圆顶部金属3。深沟槽14位于两块器件晶圆顶层金属2之间。所述深沟槽刻蚀的刻蚀深度为3-6微米。
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 (3)
1.一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一,器件晶圆与逻辑晶圆键合后，对器件晶圆表面氧化物层进行刻蚀,至露出器件晶圆中四乙氧基硅层；
步骤二，在刻蚀后的表面上淀积一层隔离氧化物层；
步骤三，在隔离氧化层上依次形成底部抗反射层和低温氧化物层，并在低温氧化物层上涂覆一层光刻胶；
步骤四,制作光刻胶图案，在光刻胶层上形成开口；
步骤五,刻蚀光刻胶层开口下面暴露的低温氧化物，在低温氧化物层上形成开口；
步骤六，刻蚀低温氧化物层开口下面的底部抗反射层，在底部抗反射层上形成开口；
步骤七,在底部抗反射层上开口区域进行深沟槽刻蚀，至露出逻辑晶圆顶部金属。
2.根据权利要求1所述的一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法，其特征在于：从隔离氧化物层到低温氧化物层之间的底部抗反射层的厚度大于2.5微米。
3.根据权利要求1或2所述的一种背照式影像传感器深沟槽刻蚀方法，其特征在于：所述深沟槽刻蚀的刻蚀深度为3-6微米。
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