CN109950267A - 图像传感器的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像传感器的制作方法，其在主体晶圆与载体晶圆之间的缝隙处设置一阻挡层，则在湿法蚀刻阶段，所述阻挡层能够阻挡蚀刻液进入所述缝隙，避免蚀刻液对缝隙的蚀刻，从而避免了缝隙被进一步扩大，降低后续制程中的滑片风险以及金属污染的情况发生的几率，提高产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器的制作方法。
背景技术
图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。按照其依据的原理不同，可以区分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器以及CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，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、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。
按照接收光线的位置的不同，CMOS图像传感器可以分为前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。其中，与前照式图像传感器相比，背照式图像传感器最大的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式图像传感器中，光线会受到透镜和光电二极管之间的结构和厚度的影响，提高了光线接收的效能。
图1A～图1E是现有的背照式图像传感器的制备方法的一工艺流程图。请参阅图1A，提供一主体晶圆10及载体晶圆11；请参阅图1B，对所述主体晶圆10的晶圆边缘进行修剪；请参阅图1C，以所述主体晶圆10被修剪过边缘的面为键合面，将所述主体晶圆10与所述载体晶圆11键合；请参阅图1D，自所述主体晶圆10背离所述键合面的一表面对所述主体晶圆10进行第一次减薄；请参阅图1E，采用湿法蚀刻的方法对所述主体晶圆10进行第二次减薄，并进行后续制程。
该种方法的缺点在于，在背照式图像传感器制造过程中，晶圆边缘第一次修剪后进入湿法蚀刻会导致晶圆边缘产生缝隙，从而在后续制程中对良率产生影响。具体的说，请参阅图1B，对所述主体晶圆10的晶圆边缘进行切割形成的切割区域如图中A区域所示，对所述主体晶圆10的晶圆边缘进行切割时，所述主体晶圆10靠近切割区域A的区域的表面会被波及而脱落，从而在修剪后的所述主体晶圆10的边缘形成一低于主体晶圆10的表面的剥落区域B；在键合工艺中，请参阅图1C，该剥落区域B与所述载体晶圆11之间会存在一缝隙12；请参阅图1E，在湿法蚀刻步骤中，蚀刻液渗入该缝隙12，对该缝隙12会进行进一步蚀刻，导致该缝隙12进一步变大(其中虚线所示为缝隙12原始边界，实线所示为湿法蚀刻后缝隙12的边界)，则在后续制程中会存在滑片风险以及金属污染，从而对良率产生影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种图像传感器的制作方法，其能够避免缝隙被进一步变大，从而降低后续制程中的滑片风险以及金属污染的情况发生的几率，提高产品的良率。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种图像传感器的制作方法，其包括如下步骤：提供一主体晶圆及一载体晶圆，所述主体晶圆具有相对设置的一第一表面及一第二表面；对所述主体晶圆的第一表面的边缘进行切割，在所述主体晶圆的边缘形成一切割区域及一剥落区域，所述切割区域及所述剥落区域与所述主体晶圆的第一表面具有高度差；以所述主体晶圆的第一表面为键合面，将所述载体晶圆与所述主体晶圆键合，所述剥落区域与所述载体晶圆之间形成一缝隙；自所述主体晶圆的所述第二表面去除部分所述主体晶圆，以第一次减薄所述主体晶圆；形成一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述主体晶圆的侧面，并延伸至所述载体晶圆，以遮挡所述缝隙；自所述主体晶圆的第二表面湿法蚀刻所述主体晶圆，以第二次减薄所述主体晶圆；在所述主体晶圆的所述第二表面制作至少一器件，形成所述图像传感器。
在一实施例中，在第一次减薄所述主体晶圆的步骤中，所述切割区域的主体晶圆也被去除，使得所述载体晶圆的边缘突出于所述主体晶圆的边缘。
在一实施例中，第一次减薄所述主体晶圆的方法为机械研磨。
在一实施例中，形成所述阻挡层的步骤还包括如下步骤：
在所述主体晶圆的第二表面、侧面及所述载体晶圆的暴露于所述主体晶圆的一表面沉积一初始阻挡层；去除位于所述主体晶圆的第二表面上的初始阻挡层，或去除位于所述主体晶圆的第二表面及所述载体晶圆的所述表面上的初始阻挡层，保留位于所述主体晶圆的侧面的初始阻挡层，从而形成覆盖所述主体晶圆的侧面的阻挡层。
在一实施例中，去除所述阻挡层的方法为干法蚀刻。
在一实施例中，在形成所述阻挡层的步骤之前，还包括一形成缓冲层的步骤，所述缓冲层覆盖所述主体晶圆的侧面，并延伸至所述载体晶圆；在形成所述阻挡层的步骤中，所述阻挡层形成在所述缓冲层上。
在一实施例中，所述缓冲层的材料为氧化物，所述阻挡层的材料为氮化物。
在一实施例中，所述缓冲层的厚度小于所述阻挡层的厚度。
在一实施例中，采用原子层沉积的方法形成所述阻挡层。
在一实施例中，在第二次减薄所述主体晶圆的步骤中，所述湿法蚀刻的蚀刻液对所述阻挡层的蚀刻速率小于对所述主体晶圆的蚀刻速率。
本发明的优点在于，本发明在主体晶圆与载体晶圆之间的缝隙处设置一阻挡层，则在湿法蚀刻阶段，所述阻挡层能够阻挡蚀刻液进入所述缝隙，避免蚀刻液对缝隙的蚀刻，从而避免了缝隙被进一步扩大，降低后续制程中的滑片风险以及金属污染的情况发生的几率，提高产品的良率。
附图说明
图1A～图1E是现有的背照式图像传感器的制备方法的一工艺流程图；
图2是本发明图像传感器的制作方法的一实施例的步骤示意图；
图3A～图3G是本发明图像传感器的制作方法的一实施例的工艺流程图；
图4A～图4C是阻挡层的制作方法的一实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的图像传感器的制作方法的具体实施方式做详细说明。
图2是本发明图像传感器的制作方法的一实施例的步骤示意图。请参阅图2，本发明图像传感器的制作方法包括如下步骤：步骤S20、提供一主体晶圆及一载体晶圆，所述主体晶圆具有相对设置的一第一表面及一第二表面；步骤S21、对所述主体晶圆的第一表面的边缘进行切割，在所述主体晶圆的边缘形成一切割区域及一剥落区域，所述剥落区域的深度小于所述切割区域的深度；步骤S22、以所述主体晶圆的第一表面为键合面，将所述载体晶圆与所述主体晶圆键合，所述剥落区域与所述载体晶圆之间形成一缝隙；步骤S23、自所述主体晶圆的所述第二表面去除部分所述主体晶圆，以第一次减薄所述主体晶圆；步骤S24、形成一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述主体晶圆的侧面，并延伸至所述载体晶圆，以遮挡所述缝隙；步骤S25、自所述主体晶圆的第二表面湿法蚀刻所述主体晶圆，以第二次减薄所述主体晶圆；步骤S26、在所述主体晶圆的所述第二表面制作至少一器件，形成所述图像传感器。
图3A～图3G是本发明图像传感器的制作方法的一实施例的工艺流程图。
请参阅步骤S20及图3A，提供一主体晶圆300及一载体晶圆310，所述主体晶圆300具有相对设置的一第一表面300A及一第二表面300B。其中，所述主体晶圆300的第一表面可制作有器件(附图中未绘示)，例如，所述主体晶圆300的第一表面制作有金属布线，当然，也可制作其他器件，本发明对此不进行限定。进一步，所述主体晶圆300及所述载体晶圆310为硅晶圆。
请参阅步骤S21及图3B，对所述主体晶圆300的第一表面300A的边缘进行切割，在所述主体晶圆300的边缘形成一切割区域A及一剥落区域B。具体的说，在采用切割工具切割所述主体晶圆300的第一表面300A的边缘时，所述主体晶圆300靠近切割区域A的区域的表面会被波及而脱落，形成所述剥落区域B。其中，所述剥落区域B与所述主体晶圆300的第一表面300A具有高度差。由于所述剥落区域B并非是正常切割而成，因此所述剥落区域B的深度小于所述切割区域A的深度。
请参阅步骤S22及图3C，以所述主体晶圆300的第一表面300A为键合面，将所述载体晶圆310与所述主体晶圆300键合，所述剥落区域B与所述载体晶圆310之间形成一缝隙320。形成该缝隙320的原因在于，所述主体晶圆300的第一表面300A为键合面，由于所述剥落区域B与所述主体晶圆300的第一表面300A具有高度差，则在所述剥落区域B与所述载体晶圆310之间会形成所述缝隙320。
请参阅步骤S23及图3D，自所述主体晶圆300的所述第二表面300B去除部分所述主体晶圆300，以第一次减薄所述主体晶圆300。在该步骤中，可采用机械研磨的方法减薄所述主体晶圆300。由于机械研磨属于物理方法，且其仅研磨第二表面300B，因此，机械研磨并不会作用于缝隙320，从而不会扩大所述缝隙320。
可选地，在本实施例中，在该步骤中，所述切割区域A处的主体晶圆300也被去除，使得所述载体晶圆310的边缘突出于所述主体晶圆300的边缘。即在进行第一次减薄所述主体晶圆300的步骤后，所述载体晶圆310的宽度大于所述主体晶圆300的宽度。
请参阅步骤S24及图3E，形成一阻挡层301，所述阻挡层301覆盖所述主体晶圆300的侧面，并延伸至所述载体晶圆310，以遮挡所述缝隙320。具体的说，所述阻挡层301覆盖所述主体晶圆300的全部或者部分侧面，且所述阻挡层301遮挡所述缝隙320，以避免外界蚀刻液等进入所述缝隙320内。
优选地，请继续参阅图3E，在步骤S24之前，还包括一形成缓冲层302的步骤，所述缓冲层302覆盖所述主体晶圆300的侧面，并延伸至所述载体晶圆310，所述阻挡层301形成在所述缓冲层302上。所述缓冲层302能够起到过渡的作用，以使所述阻挡层301与所述主体晶圆300的结合更紧密，从而避免所述阻挡层301从所述主体晶圆300上脱落。进一步，所述缓冲层302的厚度可小于所述阻挡层301的厚度，以利于所述阻挡层301与所述主体晶圆300的结合，且避免阻挡层301及缓冲层302的厚度过厚而影响图像传感器的后续制程。
其中，所述阻挡层301的材料优选为氮化物，所述缓冲层302的材料优选为氧化物。本领域技术人员可从现有技术中获取所述阻挡层301及所述缓冲层302的形成方法。
在此举例说明一所述阻挡层301及所述缓冲层302的形成方法。
请参阅图4A，在所述主体晶圆300的第二表面300B、侧面300C及所述载体晶圆310的暴露于所述主体晶圆300的一表面沉积一初始缓冲层400。其中，在本实施例中，所述载体晶圆310的宽度大于所述主体晶圆300的宽度，则所述初始缓冲层400也沉积在所述载体晶圆310上，在本发明其他实施例中，不论所述载体晶圆310的宽度是否大于所述主体晶圆300的宽度，所述初始缓冲层400也可以不沉积在所述载体晶圆310上。若所述初始缓冲层400不沉积在所述载体晶圆310上，则所述初始缓冲层400需要延伸至所述载体晶圆310，以遮挡所述缝隙320。
所述初始缓冲层400可采用原子层沉积(ALD)的方法形成。所述初始缓冲层400的材料可以为氧化物，例如二氧化硅。具体的说，在本实施例中，采用原子层沉积的方法沉积一层氧化物作为初始缓冲层400，所述氧化物的沉积厚度为50埃，其沉积参数，例如沉积温度及速率，可采用本领域常规参数。该步骤为可选步骤，也就是说，在其他实施例中，也可以不沉积所述初始缓冲层400。
请参阅图4B，在所述初始缓冲层400上沉积一初始阻挡层401。所述初始阻挡层401覆盖所述初始缓冲层400。所述初始阻挡层401可采用原子层沉积(ALD)的方法形成。所述初始阻挡层401的材料可以为氮化物，例如氮化硅。具体的说，在本实施例中，采用原子层沉积的方法沉积一层氮化物作为初始阻挡层401，所述氮化物的沉积厚度为100埃，其沉积参数，例如沉积温度及速率，可采用本领域常规参数。
请参阅图4C，去除位于所述主体晶圆300的第二表面300B上的初始阻挡层401及初始缓冲层400，或去除位于所述主体晶圆300的第二表面300B及所述载体晶圆310的所述表面上的初始阻挡层401及初始缓冲层400，保留位于所述主体晶圆300的侧面的初始阻挡层401及初始缓冲层400，从而形成覆盖所述主体晶圆的侧面的阻挡层301及缓冲层302。
优选地，在该步骤中，可采用干法蚀刻的方式去除所述初始阻挡层401及初始缓冲层400，该种方法的优点在于，可对初始阻挡层401及初始缓冲层400进行选择性蚀刻，以保留位于所述主体晶圆300的侧面的初始阻挡层401及初始缓冲层400。
请参阅步骤S25及图3F，自所述主体晶圆300的第二表面300B湿法蚀刻所述主体晶圆300，以第二次减薄所述主体晶圆300。在该步骤中，由于有所述阻挡层301的阻挡，所述湿法蚀刻的蚀刻液不会进入所述缝隙320，避免了所述蚀刻液对所述缝隙320的进一步蚀刻，从而避免所述缝隙320进一步扩大，进而能够避免由于缝隙320过大而影响产品良率。
其中，所述湿法蚀刻可采用旋转喷涂蚀刻液的方式进行，则所述蚀刻液对所述主体晶圆300的边缘的蚀刻相对弱，使得一层很薄的阻挡层301即可阻挡所述蚀刻液进入所述缝隙320内。进一步，所述湿法蚀刻的蚀刻液对所述阻挡层301的蚀刻速率小于对所述主体晶圆300的蚀刻速率，从而能够进一步保证在湿法蚀刻的步骤中阻挡层301没有被完全去除。
请参阅步骤S26及图3G，在所述主体晶圆300的所述第二表面300B制作至少一器件330，形成所述图像传感器。其中，该步骤为本领域的常规步骤，在此不再赘述。
在本发明图像传感器的制作方法中，所述阻挡层301能够阻挡湿法蚀刻的蚀刻液进入主体晶圆与载体晶圆之间的缝隙中，蚀刻液不能对该缝隙进行蚀刻，避免了该缝隙进一步扩大，从而使得在后续制程中滑片风险以及金属污染的情况减少，降低对良率产生的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一主体晶圆及一载体晶圆，所述主体晶圆具有相对设置的一第一表面及一第二表面；
对所述主体晶圆的第一表面的边缘进行切割，在所述主体晶圆的边缘形成一切割区域及一剥落区域，所述切割区域及所述剥落区域与所述主体晶圆的第一表面具有高度差；
以所述主体晶圆的第一表面为键合面，将所述载体晶圆与所述主体晶圆键合，所述剥落区域与所述载体晶圆之间形成一缝隙；
自所述主体晶圆的所述第二表面去除部分所述主体晶圆，以第一次减薄所述主体晶圆；
形成一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述主体晶圆的侧面，并延伸至所述载体晶圆，以遮挡所述缝隙；
自所述主体晶圆的第二表面湿法蚀刻所述主体晶圆，以第二次减薄所述主体晶圆；
在所述主体晶圆的所述第二表面制作至少一器件，形成所述图像传感器。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在第一次减薄所述主体晶圆的步骤中，所述切割区域的主体晶圆也被去除，使得所述载体晶圆的边缘突出于所述主体晶圆的边缘。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，第一次减薄所述主体晶圆的方法为机械研磨。
4.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，形成所述阻挡层的步骤还包括如下步骤：
在所述主体晶圆的第二表面、侧面及所述载体晶圆的暴露于所述主体晶圆的一表面沉积一初始阻挡层；
去除位于所述主体晶圆的第二表面上的初始阻挡层，或去除位于所述主体晶圆的第二表面及所述载体晶圆的所述表面上的初始阻挡层，保留位于所述主体晶圆的侧面的初始阻挡层，从而形成覆盖所述主体晶圆的侧面的阻挡层。
5.根据权利要求4所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，去除所述阻挡层的方法为干法蚀刻。
6.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在形成所述阻挡层的步骤之前，还包括一形成缓冲层的步骤，所述缓冲层覆盖所述主体晶圆的侧面，并延伸至所述载体晶圆；在形成所述阻挡层的步骤中，所述阻挡层形成在所述缓冲层上。
7.根据权利要求6所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述缓冲层的材料为氧化物，所述阻挡层的材料为氮化物。
8.根据权利要求7所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度小于所述阻挡层的厚度。
9.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，采用原子层沉积的方法形成所述阻挡层。
10.根据权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，在第二次减薄所述主体晶圆的步骤中，所述湿法蚀刻的蚀刻液对所述阻挡层的蚀刻速率小于对所述主体晶圆的蚀刻速率。
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