CN105702695B - 一种背照式传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种背照式传感器的制备方法，通过按照从下至上的顺序依次于所述半导体衬底的背面上方形成金属栅格层、第一氧化层和阻挡层，并于刻蚀形成若干金属栅格的工艺后，形成上表面与阻挡层上表面齐平的第二氧化层，之后移除阻挡层和位于第一氧化层之上的第二氧化层，以形成位于金属栅格层上表面的具有均一厚度的氧化层，减小了入射光损耗的差异性，从而可以消除背照式传感器晶圆外观的颜色异常和提升成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种背照式传感器的制备方法。
背景技术
随着半导体技术的快速发展，半导体器件用于各种电子应用，诸如个人计算机、移动电话、数码相机和其他电子设备。其中，背照式(BSI)传感器是光从衬底的背面而不是正面进入衬底的CMOS图像传感器。且由于采用背面照度技术(BSI)，有效去除了光路径上的读取电路和互连，减少了中间环节光线的损失，得到更高量子效率(量子效率(QuantumEfficiency，QE)是指在入射到光电二极管表面的光子中，被光电二极管最终收集到的光生电子所占的比例，该参数表征了光电二极管的成像性能)，具有更佳的画质和更低的噪点等特性，因为减少了光反射，BSI传感器能够比前照式传感器捕捉更多的图像信号。目前，背照式影像传感器已经逐渐成为影像传感器市场的主流。
现行的工艺所制备的背照式影像传感器晶圆在外观上表现出了严重的颜色异常，既影响了晶圆的外观，又可能会引起到光子在光路径上损耗的差异，从而影响QE和成像质量，这是本领域技术人员所不期望看到的。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种背照式传感器的制备方法，包括如下步骤：
提供一具有正面和背面的半导体衬底，且所述半导体衬底中形成有若干光电二极管；
按照从下至上的顺序依次于所述半导体衬底的背面上方形成金属栅格层、第一氧化层和阻挡层；
按照从上至下的顺序依次刻蚀阻挡层、第一氧化层和金属栅格层以于所述半导体衬底的背面上方形成上表面具有第一氧化层和阻挡层的若干金属栅格；
于所述半导体衬底的背面上方形成第二氧化层，所述第二氧化层上表面与所述阻挡层平齐，且充满相邻所述金属栅格之间的空隙；
去除所述阻挡层和位于所述第一氧化层之上的第二氧化层。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述阻挡层的材质为氮化物。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述阻挡层的材质为氮化硅。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，形成所述第二氧化层的步骤包括：
沉积氧化物以充满相邻所述金属栅格之间的空隙并将所述阻挡层的上表面及其侧壁均予以覆盖；
对所述氧化物进行平坦化工艺至所述阻挡层的上表面停止；
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述平坦化工艺为化学机械平坦化工艺。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质相同。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质均为二氧化硅。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述金属栅格层包括底端粘合层和位于所述底端粘合层之上的金属层。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述底端粘合层的材质为氮化钛。
上述的背照式传感器的制备方法，其中，所述金属层的材质为铝、铜或钨。
上述发明具有如下优点或者有益效果：
本发明公开了一种背照式传感器的制备方法，通过按照从下至上的顺序依次于所述半导体衬底的背面上方形成金属栅格层、第一氧化层和阻挡层，并于刻蚀形成若干金属栅格的工艺后，形成上表面与阻挡层上表面齐平的第二氧化层，之后移除阻挡层和位于第一氧化层之上的第二氧化层，以形成位于金属栅格层上表面的具有均一厚度的氧化层，减小了入射光损耗的差异性，从而可以消除背照式传感器晶圆外观的颜色异常和提升成像质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例中背照式传感器的制备方法的流程图；
图2～7是本发明实施例中背照式传感器的制备方法的流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1所示，本实施例涉及一种背照式传感器的制备方法，该背照式传感器可以为背照式影像传感器，具体的，该方法包括如下步骤：
步骤S1，提供一具有正面和背面的半导体衬底1，且该半导体衬底1中形成有若干光电二极管2(像素)形成的光电二极管阵列(像素阵列)；在本发明的实施例中，该半导体衬底1为已经做完BSI制程前所有的工艺的晶片；接下来的工艺是在晶圆上定义出每一个像素点(光电二极管)的位置，以供后续形成彩色滤光片(color filter)工艺的需要，如图2所示的结构。
步骤S2，按照从下至上的顺序依次于半导体衬底的背面上方形成金属栅格层3、第一氧化层4和阻挡层5，如图3所示的结构。
在本发明一个优选的实施例中，金属栅格层3包括底端粘合层和位于底端粘合层之上的金属层；形成金属栅格层3工艺具体为：首先于半导体衬底1的背面上方形成底端粘合层(图中未标示出)；在本发明的实施例中，该底端粘合层是在高温真空条件于半导体衬底1的背面上方采用采用物理离子溅射机台物理离子溅射形成。优选的，该底端粘合层的材质为氮化钛；其次于底端粘合层的上表面形成金属层；在本发明的实施例中，该金属层是在高温真空条件于底端粘合层的上表面继续采用物理离子溅射机台物理离子溅射形成，且可在采用物理离子溅射机台形成底端粘合层后，不出该物理离子溅射机台继续进行物理离子溅射形成该金属层。优选的，该金属层的材质为铝、铜或钨；优选的，该金属栅格层3还包括设置于该金属层之上的抗反射层。
在本发明一个优选的实施例中，上述第一氧化层4的材质为二氧化硅。
在本发明一个优选的实施例中，上述阻挡层5的材质为氮化物。
在此基础上，进一步的，上述阻挡层5的材质为氮化硅。
在本发明的实施例中，由于制备形成第一氧化层4和阻挡层5的工艺均可采用本领域技术人员所熟知的技术，在此便不予赘述。
步骤S3，按照从上至下的顺序依次刻蚀阻挡层5、第一氧化层4和金属栅格层3以于半导体衬底1的背面上方形成上表面具有第一氧化层4和阻挡层5的若干金属栅格，如图4所示的结构。
具体的，首先于阻挡层5的上表面形成一层光刻胶，并对该光刻胶进行图案化工艺，以形成若干具有栅极图形的光阻，该光刻工艺可以采用本领域技术人员所熟知的技术，在此便不予赘述；其次以若干具有栅极图形的光阻为掩膜，按照从上至下的顺序依次刻蚀阻挡层5、第一氧化层4和金属栅格层3以于半导体衬底4的背面上方形成上表面具有第一氧化层4和阻挡层5的若干金属栅格，在本发明的实施例中，该若干金属栅格可以防止不同的光电二极管2之间的光的串扰。
步骤S4，于半导体衬底1的背面上方形成第二氧化层6，该第二氧化层6上表面与阻挡层5平齐，且充满相邻金属栅格之间的空隙。
在本发明一个优选的实施例中，该第二氧化层6和第一氧化层4的材质相同。
在此基础上，进一步的，上述第二氧化层6和第一氧化层4的材质均为二氧化硅。
在本发明一个优选的实施例中，形成第二氧化层6的步骤包括：
步骤一，沉积氧化物以充满相邻金属栅格之间的空隙并将阻挡层5的上表面及其侧壁均予以覆盖，如图5所示的结构。
步骤二，对氧化物进行平坦化工艺至阻挡层5的上表面停止；优选的，该平坦化工艺为化学机械平坦化工艺，如图6所示的结构。
步骤S5，去除阻挡层5和位于第一氧化层4之上的第二氧化层6，在本发明的一个优选的实施例中，可以采用干法刻蚀工艺去除阻挡层5并位于第一氧化层4之上的第二氧化层6；如图7所示的结构。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种背照式传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一具有正面和背面的半导体衬底，且所述半导体衬底中形成有若干光电二极管；
按照从下至上的顺序依次于所述半导体衬底的背面上方形成金属栅格层、第一氧化层和阻挡层；
按照从上至下的顺序依次刻蚀阻挡层、第一氧化层和金属栅格层以于所述半导体衬底的背面上方形成上表面具有第一氧化层和阻挡层的若干金属栅格；
于所述半导体衬底的背面上方形成第二氧化层，所述第二氧化层上表面与所述阻挡层平齐，且充满相邻所述金属栅格之间的空隙；
去除所述阻挡层和位于所述第一氧化层之上的第二氧化层。
2.如权利要求1所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述阻挡层的材质为氮化物。
3.如权利要求2所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述阻挡层的材质为氮化硅。
4.如权利要求1所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，形成所述第二氧化层的步骤包括：
沉积氧化物以充满相邻所述金属栅格之间的空隙并将所述阻挡层的上表面及其侧壁均予以覆盖；
对所述氧化物进行平坦化工艺至所述阻挡层的上表面停止。
5.如权利要求4所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述平坦化工艺为化学机械平坦化工艺。
6.如权利要求1所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质相同。
7.如权利要求6所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层的材质均为二氧化硅。
8.如权利要求1所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述金属栅格层包括底端粘合层和位于所述底端粘合层之上的金属层。
9.如权利要求8所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述底端粘合层的材质为氮化钛。
10.如权利要求8所述的背照式传感器的制备方法，其特征在于，所述金属层的材质为铝、铜或钨。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430205 No.18, Gaoxin 4th Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Wuhan Xinxin Integrated Circuit Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 430205 No.18, Gaoxin 4th Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing Co.,Ltd. Country or region before: China |