CN112992948A - 背照式图像传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及CMOS图像传感器领域,具体涉及一种背照式图像传感器及其制作方法。其中,方法包括:提供基底层,基底层包括相对的第一表面和第二表面;在基底层的第一表面和第二表面上形成氮化物层;选择性刻蚀基底层的感光区,在基底层的感光区中,形成多个由第一表面向第二表面延伸的深沟槽;沉积绝缘介质层,使得绝缘介质层填充深沟槽,并覆盖感光区上;在绝缘介质层上,和位于第二表面氮化物层上,形成LTO层;研磨绝缘介质层,使得位于第一表面的氮化物层外露;刻蚀调整位于深沟槽中绝缘介质层的高度;去除第一表面上的氮化物层。该背照式图像传感器是由上述方法制作而成。本申请提供的技术方案能够解决相关技术中器件翘曲较大的问题。

Description

背照式图像传感器及其制作方法
技术领域
本申请涉及CMOS图像传感器领域,具体涉及一种背照式图像传感器及其制作方法。
背景技术
由于CMOS技术和工艺的迅速发张,CIS(CMOS Image Sensor,互补金属氧化物半导体图像传感器)芯片,即CMOS图像传感器得到了广泛地应用。CIS芯片包括若干呈阵列排布的光电二极管,主要通过光电二极管实现光电转换。
对于前照式图像传感器,光从前面的金属布线层进入,然后再聚集在感光区域的二极管上。随着手机等小型设备的CMOS图像传感器模组体积逐渐缩小,感光区域的尺寸也适应性减小,从而使得进入感光区的光量相对于传统相机小的多,且对于前照式图像传感器,其金属布线层对进入光线反射吸收损耗大、光学路径长,从而限制了传感器的性能。
对于背照式图像传感器,在做好前端工艺后,使得晶圆翻转,然后进行减薄和邦定,使得在翻转后晶圆的背面制作形成金属布线层,在翻转后晶圆的正面设置滤光片和透镜。
但是,相关技术中的背照式图像传感器,在经过减薄工艺后,器件翘曲较大。
发明内容
本申请提供了一种背照式图像传感器及其制作方法,可以解决相关技术中器件翘曲较大的问题。
为了解决背景技术中所述的问题,本申请第一方面提供一种背照式图像传感器的制作方法,所述背照式图像传感器的制作方法包括以下步骤:
提供基底层,所述基底层包括相对的第一表面和第二表面;
在所述基底层的第一表面和第二表面上形成氮化物层;
选择性刻蚀所述基底层的感光区,在所述基底层的感光区中,形成多个由第一表面向第二表面延伸的深沟槽;
沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上;
在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成LTO层;
研磨绝缘介质层,使得位于所述第一表面的氮化物层外露;
刻蚀调整位于所述深沟槽中绝缘介质层的高度;
去除所述第一表面上的氮化物层。
可选的,所述步骤:沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上,包括:
通过高纵宽比化学气相沉积工艺,沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上。
可选的,所述步骤:沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上,包括:
通过高密度等离子体化学气相沉积工艺,沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上。
可选的,所述步骤:在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成LTO层,包括:
在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成厚度为2000A至3000A的LTO层。
可选的,所述步骤:去除所述第一表面上的氮化物层在进行中,位于所述第二表面上的所述LTO层,保护位于所述第二表面上的氮化物层。
可选的,所述氮化物层表现为张应力特性。
为了解决背景技术中所述的问题,本申请第二方面提供一种背照式图像传感器,所述背照式图像传感器包括:
基底层,所述基底层包括相对的第一表面和第二表面;
感光区,所述感光区位于所述基底层中;
二极管,所述二极管有多个,多个所述二极管在所述感光区中阵列排布;
深沟槽隔离结构,所述深沟槽隔离结构隔离在相邻两个二极管之间,所述深沟槽隔离结构由所述基底层的第一表面向第二表面延伸;
氮化物层,所述氮化物层形成于所述基底层的第二表面上;
LTO层,所述LTO层覆盖在所述氮化物层的表面,用于保护所述氮化物层。
可选的,所述LTO层的厚度为2000A至3000A。
可选的,所述氮化物层表现为张应力特性。
本申请技术方案,至少包括如下优点:通过位于第二表面上的LTO层对氮化物层的保护作用,以保护第二表面上的氮化物层,该氮化物层能够抵消晶片的应力特性,很大程度上减小晶片翘曲的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的背照式图像传感器的制作方法流程图;
图2示出了本申请所提供的基底层结构剖面结构示意图;
图3示出了步骤S2完成后的器件剖面部分结构示意图;
图4示出了步骤S3完成后的器件部分剖面结构示意图;
图5示出了步骤S4完成后的器件剖面结构示意图;
图6示出了步骤S5完成后的器件剖面结构示意图;
图7示出了步骤S6完成后的器件剖面结构示意图;
图8示出了步骤S7完成后的器件剖面结构示意图;
图9示出了步骤S8完成后的器件剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出了本申请一实施例提供的背照式图像传感器的制作方法流程图,参照图1,该背照式图像传感器的制作方法包括以下步骤:
步骤S1:提供基底层,该基底层包括相对的第一表面和第二表面。
参照图2,其示出了所提供的基底层结构剖面结构示意图,该基底层10,包括相对的第一表面11和第二表面12。该基底层10可以包括衬底和生长在该衬底上的外延层。
步骤S2:在该基底层的第一表面和第二表面上形成氮化物层。
参照图3,其示出了步骤S2完成后的器件剖面部分结构示意图,其中该基底层10的第一表面11和第二表面12上形成氮化物层20,该氮化物层20可以为氮化硅。由于基底层10通常为硅基底,因此该基底层10的表面容易被氧化形成氧化层30,即在该基底层10的第一表面11和第二表面12上依次形成氧化层30和氮化物层20。
步骤S3:选择性刻蚀该基底层的感光区,在该基底层的感光区中,形成多个由第一表面向第二表面延伸的深沟槽。
基底层包括用于形成二极管的感光区和外围电路区。参照图4,其示出了步骤S3完成后的器件部分剖面结构示意图,其中在该基底层10的感光区40中形成多个深沟槽50,图4仅示意出了该基底层10的部分感光区40,形成于感光区40中的深沟槽50,穿过位于第一表面11上的氮化物层20和氧化物层30后,向该基底层10的第二表面12继续延伸。
可选的,形成该深沟槽的步骤可以包括:先在位于第一表面的氮化物层上淀积掩模层;然后通过光刻工艺,在该感光区的掩模层上定义出深沟槽图案;再根据该深沟槽图案,刻蚀形成该深沟槽。所刻蚀形成的深沟槽穿过位于第一表面上的氮化物层和氧化物层后,向该基底层的第二表面继续延伸。
步骤S4:沉积绝缘介质层,使得该绝缘介质层填充该深沟槽,并覆盖在该感光区上。
参照图5,其示出了步骤S4完成后的器件剖面结构示意图,其中该绝缘介质层60填充该深沟槽50,并覆盖在感光区40上。
本实施例中,可以采用高纵宽比化学气相沉积工艺(HARP),依照该感光区40的形貌,逐渐沉积绝缘介质,使得形成的绝缘介质层60填充该深沟槽50,并覆盖在该感光区40上。
在其他实施例中,还可以采用高密度等离子体化学气相沉积工艺(HDP),沉积绝缘介质,使得形成的绝缘介质层60填充该深沟槽50,并覆盖在该感光区40上。
步骤S5:在该绝缘介质层上,和位于第二表面氮化物层上,形成LTO层。
其中,所形成的LTO层70(Low Temperature Oxide,低温氧化层)的厚度可以为2000A至3000A之间的任意厚度。参照图6,其示出了步骤S5完成后的器件剖面结构示意图,所形成的LTO层覆盖在该绝缘介质层60上,和位于第二表面12的氮化物层20上。
步骤S6:研磨绝缘介质层,使得位于第一表面的氮化物层外露。
可以通过化学机械研磨工艺,研磨该绝缘介质层,其中在研磨该绝缘介质层前先研磨去除覆盖在该绝缘介质层表面的LTO层。
参照图7,其示出了步骤S6完成后的器件剖面结构示意图,其中位于第一表面11上的LTO层70和部分绝缘介质层60被研磨去除,使得位于第一表面11上的氮化物20外露,位于深沟槽50中的部分绝缘介质层60未被研磨去除。
步骤S7:刻蚀调整位于该深沟槽中绝缘介质层的高度。
在步骤S6完成后,深沟槽中填充有绝缘介质层。参照图8,其示出了步骤S7完成后的器件剖面结构示意图,其中,位于深沟槽50中的绝缘介质层60伸出该基底层10的第一表面11。
步骤S8:去除所述第一表面上的氮化物层。
可以通过例如磷酸等酸洗液去除外露的氮化物层,由于第二表面上的氮化物层表面覆盖有LTO层,在LTO层的保护下,步骤S8完成后,第二表面上的氮化物层得以保留下来。该氮化物层具有张应力特性,从而能够抵消晶片的应力特性,很大程度上减小晶片翘曲的问题,
参照图9,其示出了步骤S8完成后的器件剖面结构示意图,其中第一表面11上的氮化物层被去除,位于第二表面12上的氮化物层20在LTO层70的保护下未被步骤S8去除。
本实施例通过位于第二表面上的LTO层对氮化物层的保护作用,以保护第二表面上的氮化物层,该氮化物层能够抵消晶片的应力特性,很大程度上减小晶片翘曲的问题。
根据如图1所示的背照式图像传感器的制作方法,制作而成的背照式图像传感器如图9所示,参照图9,该背照式图像传感器包括基底层,该基底层包括相对的第一表面和第二表面,感光区位于该基底层,该感光区中形成多个二极管,多个该二极管在所述感光区中阵列排布,相邻两个二极管之间隔离有深沟槽隔离结构,该深沟槽隔离结构由所述基底层的第一表面向第二表面延伸,基底层的第二表面上形成有氮化物层,该氮化物层的表面覆盖有LTO层,该LTO层用于保护该氮化物层。
其中该LTO层的厚度可以为2000A至3000A,该氮化物层表现为张应力特性。
本实施例通过位于第二表面上的LTO层对氮化物层的保护作用,以保护第二表面上的氮化物层,该氮化物层能够抵消晶片的应力特性,很大程度上减小晶片翘曲的问题。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述背照式图像传感器的制作方法包括以下步骤:
提供基底层,所述基底层包括相对的第一表面和第二表面;
在所述基底层的第一表面和第二表面上形成氮化物层;
选择性刻蚀所述基底层的感光区,在所述基底层的感光区中,形成多个由第一表面向第二表面延伸的深沟槽;
沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上;
在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成LTO层;
研磨绝缘介质层,使得位于所述第一表面的氮化物层外露;
刻蚀调整位于所述深沟槽中绝缘介质层的高度;
去除所述第一表面上的氮化物层。
2.如权利要求1所述的背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤:沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上,包括:
通过高纵宽比化学气相沉积工艺,沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上。
3.如权利要求1所述的背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤:沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上,包括:
通过高密度等离子体化学气相沉积工艺,沉积绝缘介质层,使得所述绝缘介质层填充所述深沟槽,并覆盖所述感光区上。
4.如权利要求1所述的背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤:在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成LTO层,包括:
在所述绝缘介质层上,和位于所述第二表面氮化物层上,形成厚度为2000A至3000A的LTO层。
5.如权利要求1所述的背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤:去除所述第一表面上的氮化物层在进行中,位于所述第二表面上的所述LTO层,保护位于所述第二表面上的氮化物层。
6.如权利要求1至5中任一项所述的背照式图像传感器的制作方法,其特征在于,所述氮化物层表现为张应力特性。
7.一种背照式图像传感器,其特征在于,所述背照式图像传感器包括:
基底层,所述基底层包括相对的第一表面和第二表面;
感光区,所述感光区位于所述基底层中;
二极管,所述二极管有多个,多个所述二极管在所述感光区中阵列排布;
深沟槽隔离结构,所述深沟槽隔离结构隔离在相邻两个二极管之间,所述深沟槽隔离结构由所述基底层的第一表面向第二表面延伸;
氮化物层,所述氮化物层形成于所述基底层的第二表面上;
LTO层,所述LTO层覆盖在所述氮化物层的表面,用于保护所述氮化物层。
8.如权利要求7所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述LTO层的厚度为2000A至3000A。
9.如权利要求7或8所述的背照式图像传感器,其特征在于,所述氮化物层表现为张应力特性。
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