CN112802864A - 一种背照式图像传感器焊盘打开的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体芯片加工制造领域。本发明提供一种背照式图像传感器焊盘打开的方法，在光刻机对准单元上增加红外光源，利用红外光源寻找晶圆前层预留对准标记，进行直接对准；经过红外光源对准光刻后，利用硅刻蚀技术以及介质刻蚀技术开打焊盘。本专利提出的方案仅需要设备改造，通过红外对准方式进行对准，节省了一道标记光刻及刻蚀的步骤，同时可以减低标记所占晶圆的有效面积。从而降低成本，提高了芯片的有效面积，还可以提升背照式加工的周期。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片加工制造领域，具体涉及一种背照式图像传感器焊盘打开的方法。
背景技术
目前图像传感器主要包括CCD以及CMOS图像传感器，相比而言CMOS图像传感器具有体积小、功耗低等优势。图像传感器基于感光方向可以分为正照式和背照式。背照式图像传感器可以大大提升量子效应，同时可以减低噪声。随着背照式等新型CMOS图像传感器技术的进步以及汽车、智能交通系统、航空航天、天文成像及生命科学等领域的推动，CMOS图像传感器正迎来新一轮的产业成长高峰。CMOS图像传感器处于3D半导体技术的最前沿，也是人工智能发展的主要推动力。鉴于背照式CMOS图像传感器的发展及市场情况，本专利发明主要是针对背照式芯片键合后焊盘打开的一种方法。
背照式图像传感器，光线从晶圆背磨感光二级光方向射入，减少金属层的遮挡，提升光电转换效率。但是当晶背超上后，由于硅的遮挡光刻机无法通过对准标记直接对准，晶圆焊盘打开将引线导出来就成为一个问题，目前有主要应用方法为增加盲开对准标记的方法先打开对准标记再进行后续焊盘打开工艺。这样会增加成本，同时浪费晶圆的有效面积。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种背照式图像传感器焊盘打开的方法，减低了标记所占晶圆的有效面积。同时降低了成本。
本发明提供一种背照式图像传感器焊盘打开的方法，在光刻机对准单元上增加红外光源，利用红外光源寻找晶圆前层预留对准标记，进行直接对准；经过红外光源对准光刻后，利用硅刻蚀技术以及介质刻蚀技术开打焊盘。
优选地，工艺流程包括：
S1：在光刻机对准单元上增加红外光源，并调整光路。
S2：进行深硅光刻工艺；
S3：进行深硅刻蚀工艺。
优选地，步骤S2所述深硅光刻工艺包括：涂胶、曝光和显影；在进行涂胶后的硅片上利用所述红外光源透过顶硅对准晶圆前层预留对准标记，实现对准，进行曝光，然后进行显影。
优选地，步骤S3所述深硅刻蚀工艺为Bocsh深硅刻蚀工艺。
优选地，工艺流程还包括：
S4：进行介质光刻工艺；
S5：进行介质刻蚀工艺。
优选地，步骤S4所述介质光刻工艺为在深硅槽中进行光刻涂胶工艺，需要在深硅槽中填充光刻胶，同时保证晶圆表面光刻胶旋涂均匀，满足后续介质刻蚀需求。
优选地，步骤S5所述介质刻蚀工艺中需要管控底层焊盘技术的流水量，再将焊盘完全打开。
本发明能够得到以下有益效果：
本专利提出的方案仅需要设备改造，通过红外对准方式进行对准，节省了一道标记光刻及刻蚀的步骤，同时可以减低标记所占晶圆的有效面积。从而降低成本，提高了芯片的有效面积，还可以提升背照式加工的周期。
附图说明
图1是本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的常规工艺流程与改造后工艺流程对比图；
图2是本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的红外光下的各种对准标记实物图；
图3是本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的深硅光刻后的晶圆显微镜图；
图4是本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的打开的金属焊盘实物图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
下面将结合实施例对本发明提供的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法进行详细说明。
本发明提供一种背照式图像传感器焊盘打开的方法，在光刻机对准单元上增加红外光源，利用红外光源寻找晶圆前层预留对准标记，进行直接对准；经过红外光源对准光刻后，利用硅刻蚀技术以及介质刻蚀技术开打焊盘。
图1为本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的常规工艺流程与改造后工艺流程对比图。
如图1所示，普通光刻机对准光源，无法直接对准前层标记，必须通过一道刻蚀将顶层硅打开，且光刻机对准单元通常搭配卤素光源进行晶圆标记对准，其硅穿透能力有限，在硅达到3um厚度以上，就无法实现直接对准。本发明具体方法为在光刻机对准单元增加红外光源，利用红外光源寻找前层预留对准标记，进行直接对准，同时需要调整光刻工艺满足后续刻蚀需求。经过红外光源对准光刻后，利用硅刻蚀技术以及介质刻蚀技术开打焊盘。
实施例
本实施例以10um顶硅厚度为例进行详细阐述。
主要工艺流程包括：
S1：在光刻机对准单元上增加红外光源，并调整光路。
S2：进行深硅光刻工艺；
S3：进行深硅刻蚀工艺。
图2是本发明的一种背照式图像传感器焊盘打开的方法的红外光下的各种对准标记实物图。
此调整为机台硬件调整，最终如图2所示，利用红外光源对准前层标记。
其中步骤S2深硅光刻工艺包括：涂胶、曝光和显影；在进行涂胶后的硅片上利用所述红外光源透过顶硅对准晶圆前层预留对准标记，实现对准，进行曝光，然后进行显影。
本发明的实施例中，重点在于光刻胶的选择以及厚度的选择，以及曝光工艺中的对准方式。涂胶工艺针对背照式工艺开发需要考虑顶硅层的厚度，光刻胶必须满足刻蚀的需求，针对10um顶硅厚度要求光刻胶厚度大于3um，以确保足够的光刻胶厚度及良好的光刻胶形貌。深硅光刻后的晶圆显微镜图如图3所示。
本发明改用红外光源代替普通光源进行对准，利用红外光长波的穿透特性，透过顶硅对准底层预留对准标记，实现对准，进行曝光。显影工艺，主要是针对不同的光刻胶定义相对应的显影程式，保证显影完全即可。
步骤S3深硅刻蚀工艺为Bocsh深硅刻蚀工艺。
晶圆键合后需要连接前层金属焊盘，中间包括顶硅层与介质层。其中硅刻蚀为第一层需要打开部分，普通硅刻蚀技术无法直接打开几微米的深硅，所以本发明选用Bocsh深硅刻蚀工艺打开第一层硅晶圆。
工艺流程还包括：
S4：进行介质光刻工艺；
S5：进行介质刻蚀工艺。
步骤S4介质光刻工艺为在深硅槽中进行光刻涂胶工艺，需要在深硅槽中填充光刻胶，同时保证晶圆表面光刻胶旋涂均匀，满足后续介质刻蚀需求。
步骤S5介质刻蚀工艺中需要管控底层焊盘技术的流水量，再将焊盘完全打开。过刻量过低容易导致焊盘表面蚀刻残漏杂质最终影响打线质量，反之如果过刻量过大容易导致焊盘金属过薄无法完成焊盘的打线工艺。金属层过刻量在300-1000A范围内。打开后的金属焊盘如图4所示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，在光刻机对准单元上增加红外光源，利用红外光源寻找晶圆前层预留对准标记，进行直接对准；经过红外光源对准光刻后，利用硅刻蚀技术以及介质刻蚀技术开打焊盘。
2.如权利要求1所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，工艺流程包括：
S1：在光刻机对准单元上增加红外光源，并调整光路；
S2：进行深硅光刻工艺；
S3：进行深硅刻蚀工艺。
3.如权利要求2所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，步骤S2所述深硅光刻工艺包括：涂胶、曝光和显影；在进行涂胶后的硅片上利用所述红外光源透过顶硅对准晶圆前层预留对准标记，实现对准，进行曝光，然后进行显影。
4.如权利要求2所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，步骤S3所述深硅刻蚀工艺为Bocsh深硅刻蚀工艺。
5.如权利要求2所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，工艺流程还包括：
S4：进行介质光刻工艺；
S5：进行介质刻蚀工艺。
6.如权利要求5所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，步骤S4所述介质光刻工艺为在深硅槽中进行光刻涂胶工艺，需要在深硅槽中填充光刻胶，同时保证晶圆表面光刻胶旋涂均匀，满足后续介质刻蚀需求。
7.如权利要求5所述的背照式图像传感器焊盘打开的方法，其特征在于，步骤S5所述介质刻蚀工艺中需要管控底层焊盘技术的流水量，再将焊盘完全打开。
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