CN107665900B - Uts图像传感器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种UTS图像传感器的制备方法，包括：提供像素晶圆，所述像素晶圆上形成有硅通孔及包围所述硅通孔的层间介质层；对所述层间介质层进行热退火处理，所述热退火处理采用的温度为600℃～1000℃，时间为5min～15min；提供逻辑晶圆，将所述逻辑晶圆与所述像素晶圆键合。本发明中，能够消除热退火工艺的副作用，并提升图像传感器的性能，降低白像素及暗电流。

Description

UTS图像传感器的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种UTS图像传感器的制备方法。
背景技术
CMOS图像传感器属于光电元器件，CMOS图像传感器由于其制造工艺和现有集成电路制造工艺兼容，同时其性能比原有的电荷耦合器件(CCD)图像传感器有很多优点，而逐渐成为图像传感器的主流。CMOS图像传感器可以将驱动电路和像素集成在一起，简化了硬件设计，同时也降低了系统的功耗。CMOS图像传感器由于在采集光信号的同时就可以取出电信号，还能实时处理图像信息，速度比CCD图像传感器快，同时CMOS图像传感器还具有价格便宜，带宽较大，防模糊，访问的灵活性和较大的填充系数的优点而得到了大量的使用，广泛应用于工业自动控制和消费电子等多种产品中，如监视器，视频通讯，玩具等。鉴于CMOS图像传感器的诸多优点，现在CIS的研究和发展是要利用其系统集成的优点来实现多功能和智能化；利用其具有访问灵活的优点，可以通过只读出感光面上感兴趣的小区域来实现高的帧速率CMOS；同时CMOS图像传感器宽动态范围，高分辨率和低噪声技术也在不断发展。
而随着人们对高质量影像的不断追求，一种新型的堆栈式CMOS图像传感器被开发出来。目前的堆栈式图像传感器中存在白像素(White Pixel)及暗电流(Dark Current)等无法得到很好的解决问题，这在一定程度上影响了输出图像的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供UTS图像传感器的制备方法，解决现有技术中图像传感器存在白点及暗电流的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种UTS图像传感器的制备方法，包括：
提供像素晶圆，所述像素晶圆上形成有硅通孔及包围所述硅通孔的层间介质层；
对所述层间介质层进行热退火处理，所述热退火处理采用的温度为600℃～1000℃，时间为5min～15min；
提供逻辑晶圆，将所述逻辑晶圆与所述像素晶圆键合。
可选的，所述热退火处理采用的温度为750℃～850℃。
可选的，所述热退火处理采用的时间为8min～12min。
可选的，所述像素晶圆包括光电二极管、传输晶体管以及第一导电衬垫，所述像素晶圆通过第一导电衬垫将光电二极管积累的图像电荷输出至所述逻辑晶圆。
可选的，所述逻辑晶圆包括源跟随晶体管、选择晶体管、复位晶体管以及第二导电衬垫，所述逻辑晶圆通过第二导电衬垫从所述第一导电衬垫接收图像电荷，并根据所接收到的图像电荷相对应的输出电压。
可选的，所述第一导电衬垫与所述第二导电衬垫之间通过硅通孔电气连接。
与现有技术相比，本发明对层间介质层进行热退火处理，并且，热退火处理采用的温度为600～1000℃，时间为5～15min，能够消除热退火工艺的副作用，并提升图像传感器的性能，降低白像素及暗电流。
附图说明
图1为本发明一实施例中UTS图像传感器制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例中像素晶圆的结构示意图；
图3为本发明一实施例中形成硅通孔的结构示意图；
图4为本发明一实施例中像素晶圆与逻辑晶圆键合后的结构示意图；
图5为现有技术与本专利的图像传感器的白像素的测试结果；
图6为现有技术与本专利的图像传感器的暗电流的测试结果。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的UTS图像传感器的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，对层间介质层进行热退火处理，并且，热退火处理采用的温度为600～1000℃，时间为5～15min，能够消除热退火工艺的副作用，并提升图像传感器的性能，降低白像素及暗电流。
下文结合附图对本发明的UTS图像传感器的制备方法进行详细说明，图1为制备方UTS图像传感器的制备方法包括如下步骤：
执行步骤S1，参考图1所示，提供像素晶圆100，所述像素晶圆100包括光电二极管、传输晶体管以及第一导电衬垫110，其中，光电二极管用于感应光信号，并将光信号转换为电信号，传输晶体管将该电信号输出为电压信号，且所述像素晶圆100通过第一导电衬垫110将光电二极管积累的图像电荷输出，即将该电压信号输出。
接着，参考图2所示，在所述像素晶圆100上形成硅通孔210及包围所述硅通孔的层间介质层200。所述层间介质层200及通孔210用于后续将像素晶圆100余逻辑晶圆进行进行键合。
执行步骤S2，对所述层间介质层200进行热退火处理，所述热退火处理采用的温度为600℃～1000℃，时间为5min～15min。优选的，所述热退火处理采用的温度为750℃～850℃，例如，800℃。所述热退火处理采用的时间为8min～12min，例如，10min。
执行步骤S3，参考图4所示，提供逻辑晶圆300，将所述逻辑晶圆300与所述像素晶圆100键合。本发明中，所述逻辑晶圆包括源跟随晶体管(SF)、选择晶体管(SEL)、复位晶体管(RST)以及第二导电衬垫310，所述逻辑晶圆300通过第二导电衬垫310从所述第一导电衬垫310接收图像电荷，并根据所接收到的图像电荷相对应的输出电压。所述第一导电衬垫110与所述第二导电衬垫310之间通过硅通孔210电气连接。
参考图5和图6所示，图中可以看出，经过本发明对层间介质层的改善，白像素和暗电流都得到的有效改善。
综上所述，本发明提供的UTS图像传感器的制备方法中，对层间介质层进行热退火处理，并且，热退火处理采用的温度为600～1000℃，时间为5～15min，能够消除热退火工艺的副作用，并提升图像传感器的性能，降低白像素及暗电流。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种UTS图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：
提供具有第一导电衬垫的像素晶圆，所述像素晶圆上形成有硅通孔及包围所述硅通孔的层间介质层；
对所述层间介质层进行热退火处理以改善所述层间介质层，所述热退火处理采用的温度为600℃～1000℃，时间为5min～15min；
提供具有第二导电衬垫的逻辑晶圆，将所述逻辑晶圆与所述像素晶圆通过所述层间介质层及硅通孔键合，所述第二导电衬垫与所述硅通孔键合，并通过硅通孔与所述第一导电衬垫电气连接。
2.如权利要求1所述的UTS图像传感器的制备方法，其特征在于，所述热退火处理采用的温度为750℃～850℃。
3.如权利要求1所述的UTS图像传感器的制备方法，其特征在于，所述热退火处理采用的时间为8min～12min。
4.如权利要求1所述的UTS图像传感器的制备方法，其特征在于，所述像素晶圆包括光电二极管、传输晶体管，所述像素晶圆通过第一导电衬垫将光电二极管积累的图像电荷输出至所述逻辑晶圆。
5.如权利要求4所述的UTS图像传感器的制备方法，其特征在于，所述逻辑晶圆包括源跟随晶体管、选择晶体管、复位晶体管，所述逻辑晶圆通过第二导电衬垫从所述第一导电衬垫接收图像电荷，并根据所接收到的图像电荷相对应的输出电压。
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