CN106847847B - 前照式图像传感器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供前照式图像传感器的形成方法，形成位于器件层表面的金属层；对应于感光区域形成至少一辅助金属层；刻蚀介质层至暴露出辅助金属层，所述辅助金属层作为停止层；去除辅助金属层，所述辅助金属层下部的介质层作为停止层。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其是涉及一种前照式图像传感器的形成方法。
背景技术
图像传感器是将光信号转化为电信号的半导体器件，图像传感器具有光电转换元件，通常光电转换元件形成在衬底表面之下，逻辑电路形成在光电转换元件之上，光在穿过逻辑电路之后才到达光电转换元件，期间光经过了多层结构，导致光损失或光线通过串扰（crosstalk）至相邻的图像传感器单元芯片，影响每一图像传感器单元芯片的光电转换元件的光响应特性。
本专利主要针对FSI 产品， 这一段多余，删除图像传感器按又可分为互补金属氧化物（CMOS）图像传感器和电荷耦合器件（CCD）图像传感器。CCD图像传感器的优点是对图像敏感度较高且噪声小，但是CCD图像传感器与其他器件的集成比较困难，而且CCD图像传感器的功耗较高。相比之下，CMOS图像传感器具有工艺简单、易与其他器件集成、体积小、重量轻、功耗小、成本低等优点。因此，随着技术发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等。
互补金属氧化物图像传感器又分为前照式（Frontside Illumination）和背照式（Backside Illutimination）。请参见图1，图1为典型的前照式图像传感器
，其中器件层100的上部形成有金属层200：M1、M2、M3。器件层100中设置有感光区域110，也即光电二极管区域，对于前照式图像传感器，为了缩短光程，提高光电转换效率，提升灵敏度，通常需要在感光去上方，刻蚀去除多余的电介质层，降低介质层厚度，提升入光量，现有技术中采用图2的方式直接刻蚀，采用此方法刻蚀的深度需要通过刻蚀时间控制，刻蚀深度和刻蚀精度难以控制，开口精度不高。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种前照式图像传感器的形成方法，
形成位于器件层表面的金属层；对应于感光区域形成至少一辅助金属层；刻蚀介质层至暴露出辅助金属层，所述辅助金属层作为停止层；去除辅助金属层，所述辅助金属层下部的介质层作为停止层。
优选的，所述辅助金属层位于顶层金属层。
优选的，所述辅助金属层为一整体区域，对应覆盖于感光区域上部。
优选的，所述辅助金属层为多个间隔的区域，分别对应于像素单元的光电二极管区域。
优选的，刻蚀介质层暴露出辅助金属层的窗口大于辅助金属层的范围。
优选的，所述介质层的刻蚀精度误差为5纳米至200纳米。
优选的，所述介质层为二氧化硅层、氮化硅层。
优选的，所述金属层的材质为铝、铜。
本发明在金属层对应于感光区域的部分区域形成辅助金属层，通过对金属层介质材料的刻蚀首先停止在辅助金属层的表面，辅助金属层作为停止层，再去除辅助金属层，辅助金属层的底部作为第二次的停止层，并且针对多层金属层可对应于感光区域形成多层的辅助金属层，提高了刻蚀深度的均匀性和刻蚀精度，进而提高了前照式图像传感器的性能。
附图说明
图1至图2为现有技术中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图；
图3至图5为本发明第一实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。
图6为本发明第二实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。
图7至图10为本发明第三实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。
图11为本发明一种前照式图像传感器的形成方法。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明内容进行说明，本发明提供一种前照式图像传感器的形成方法，形成位于器件层表面的金属层；对应于感光区域形成至少一辅助金属层；刻蚀介质层至暴露出辅助金属层，所述辅助金属层作为停止层；去除辅助金属层，所述辅助金属层下部的介质层作为停止层。
请参考图3至图5，图3至图5为本发明第一实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。
形成位于器件层300表面的金属层400，本实施例中金属层400包括：M1、M2、M3三层，器件层300中形成有感光区域310，感光区域310也即图像传感器像素单元的光电二极管区域（Photodiode,PD）,对应于感光区域310形成位于顶层M3的辅助金属层410，辅助金属层410的范围较感光区域310的范围大些，请继续参考图4，覆盖光刻胶PR，通过图形化工艺刻蚀金属层400的部分介质层至暴露出辅助金属层410，所述辅助金属层410作为停止层，刻蚀介质层暴露出辅助金属层410的窗口420大于辅助金属层410的范围，介质层的刻蚀精度误差为5纳米至200纳米，请继续参考图5，去除辅助金属层410，辅助金属层410下部的介质层作为停止层，对去除部分介质层的窗口420和去除辅助金属层后的凹槽区域430进行填充，形成填充区域，该填充区域对应于感光区域310，该填充区域的折射率低于介质层的区域，这样在光线照射至前照式图像传感器时能提高光通量。介质层为二氧化硅层、或氮化硅层以及其他电介质材料及其混合结构；金属层的材质为铝、铜、钨或其他金属材料。
请继续参考图6，图6为本发明第二实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。本实施例中第一实施例的区别在于辅助金属层410为多个间隔的区域，分别对应于像素单元的感光区域310。
请继续参考图7至图10，图7至图10为本发明第三实施例中前照式图像传感器的形成方法的部分步骤示意图。
图7中形成位于器件层300表面的金属层400，本实施例中金属层400包括：M1、M2、M3三层，器件层300中形成有感光区域310，感光区域310也即图像传感器像素单元的光电二极管区域（Photodiode,PD）,对应于感光区域310形成位于顶层M3的辅助金属层410；位于M2的辅助金属层440，其中辅助金属层440，为多个间隔的区域，分别对应于像素单元的感光区域310。辅助金属层410的范围较感光区域310的范围大些，请继续参考图8，覆盖光刻胶PR，通过图形化工艺刻蚀金属层400的部分介质层至暴露出辅助金属层410，所述辅助金属层410作为停止层，刻蚀介质层暴露出辅助金属层410的窗口420大于辅助金属层410的范围，介质层的刻蚀精度误差为5纳米至200纳米。请继续参考图8，去除辅助金属层410，辅助金属层410下部的介质层作为停止层；继续参考图9在去除辅助金属层410后的凹槽区域430中继续刻蚀至辅助金属层440的表面，辅助金属层440的表面作为第二停止层。图10，进一步去除M2的辅助金属层440，形成第二凹槽区域460。对去除部分介质层的窗口420区域、除另一介质层450的区域凹槽区域430、第二凹槽区域460进行填充，形成填充区域，该填充区域对应于感光区域310，该填充区域的折射率低于介质层的区域，这样在光线照射至前照式图像传感器时能提高光通量。介质层为二氧化硅层、或氮化硅层以及其他电介质材料及其混合结构；金属层的材质为铝、铜、钨或其他金属材料。
请继续参考图11，图11为本发明一种前照式图像传感器的形成方法，包括：
S100：形成位于器件层表面的金属层；对应于感光区域形成至少一辅助金属层；
S200：刻蚀介质层至暴露出辅助金属层，所述辅助金属层作为停止层；
S300：去除辅助金属层，所述辅助金属层下部的介质层作为停止层。
本发明在金属层对应于感光区域的部分区域形成辅助金属层，通过对金属层介质材料的刻蚀首先停止在辅助金属层的表面，辅助金属层作为停止层，再去除辅助金属层，辅助金属层的底部作为第二次的停止层，并且针对多层金属层可对应于感光区域形成多层的辅助金属层，提高了刻蚀深度的均匀性和刻蚀精度，进而提高了前照式图像传感器的性能。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (5)
1.一种前照式图像传感器的形成方法，其特征在于：
形成位于器件层表面的介质层以及位于所述介质层内的多层金属层；所述多层金属层包括顶层金属层、中间层金属层和底层金属层；
对应于感光区域形成顶层辅助金属层和中间层辅助金属层；其中，顶层辅助金属层位于顶层金属层；中间辅助金属层位于中间层金属层；所述顶层辅助金属层为一整体区域，对应覆盖于所述感光区域上部；所述中间辅助金属层为多个间隔的区域，分别对应于像素单元的光电二极管区域；所述感光区域包括多个像素单元的光电二极管区域；
刻蚀位于感光区域的所述介质层至暴露出所述顶层辅助金属层，所述顶层辅助金属层作为第一停止层；
去除所述顶层辅助金属层，所述顶层辅助金属层下部的介质层作为停止层；
在去除所述顶层辅助金属层后的第一凹槽区域中，刻蚀所述介质层至暴露出所述中间辅助金属层的表面，所述中间辅助金属层作为第二停止层；
去除所述中间辅助金属层,形成第二凹槽区域；
对所述第一凹槽区域、所述第二凹槽区域、以及所述去除介质层的区域进行填充；所述填充区域的折射率低于感光区域以外的所述介质层的折射率。
2.根据权利要求1所述的前照式图像传感器的形成方法，其特征在于，刻蚀位于感光区域的介质层暴露出所述顶层辅助金属层的窗口大于所述顶层辅助金属层的范围。
3.根据权利要求1所述的前照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述介质层的刻蚀精度误差为5纳米至200纳米。
4.根据权利要求1所述的前照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述介质层为二氧化硅层、氮化硅层。
5.根据权利要求1所述的前照式图像传感器的形成方法，其特征在于，所述金属层的材质为铝、铜、钨。
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