TWI472019B - 固態成像裝置及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種固態成像裝置及一種用於製造該固態成像裝置的方法。
如圖22所示，相關技術中之一典型固態成像裝置110包含一裝置晶片101及接合至該裝置晶片101的一光學玻璃102，其中一接合層103係在其等之間。一電極墊105、一背面電極墊108以及將該電極墊105連接至該背面電極墊108之一導通體107係設置於該裝置晶片101的周邊。因此，該裝置晶片101之正面側係藉由形成穿透該裝置晶片101之導通體107而電連接至其背面側，藉此減小固態成像裝置110的尺寸(參考(例如)日本未審查專利申請公開案第2004-207461號)。
在上述固態成像裝置110中，藉由一微影術製程而在該裝置晶片101之一半導體基板的背面側上形成由一抗蝕劑組成之一蝕刻遮罩，且而後藉由乾式蝕刻(諸如反應離子蝕刻(RIE))而在該半導體基板中形成一導通孔106。形成導通體107以便填充導通孔106。在形成用於形成導通孔106的蝕刻遮罩中，採用一雙側對準方法，其中使用一光感測部分104、電極墊105及該裝置晶片101之類似者之一表面圖案作為一參考而在該裝置晶片101的背面上形成一遮罩圖案。
但是，相關技術中之此一固態成像裝置亦具有下列問題：為藉由諸如RIE之乾式蝕刻形成一導通孔，需穿透具有數百微米之一厚度的一半導體基板。因此，花費較長蝕刻時間且生產量減少，導致成本增加。此外，極難確保蝕刻的可控制性及再現性，且難以達成用於獲得一令人滿意之導通孔的一所期望良率。
此外，在一背面照射類型影像感測器中，需形成連續穿過一支撐基板及一黏著層的一開口。相應地，當執行諸如RIE之既有乾式蝕刻時該黏著層之材料係受限的。另外，蝕刻製程本身就極為複雜。
因此，對除固態成像裝置之外的LSI晶片而言，實際上使用其中應用一能量射線(諸如一雷射射束)的一技術以形成此一導通孔。
但是，在將此技術實際應用於一影像感測器時，需增加一止擋電極的厚度且需形成具有10微米或更大之一厚度的一鎳(Ni)電極作為該止擋電極。相應地，在形成具有此一較大厚度之止擋電極之後，由於因高度差所致的不均勻塗敷而變得難以形成一彩色濾光器層及微透鏡。另一方面，如圖23A所示，當在形成微透鏡73之後形成一止擋電極33時，該等微透鏡73係因鎳電鍍製程中使用以形成該止擋電極33的化學品(還原劑)而劣化。此外，如圖23B所示，當減少該止擋電極33之厚度以防止不均勻塗敷時，難以停止在該止擋電極33之中間的雷射鑽孔，且雷射鑽孔趨於穿透該止擋電極33。結果，使該止擋電極33之材料散亂，導致諸如正面側電極21中的一短路與因該止擋電極33之散亂材料黏著至該等微透鏡73及一第二基板31(其為一玻璃基板)所致的光屏蔽之問題。
當使用諸如雷射鑽孔之能量射束處理來形成穿透一固態成像裝置之一基板的一導通孔時，雷射鑽孔穿透用作該能量射束處理之一止擋件的一止擋電極，導致該止擋電極之材料散亂與黏著的問題。另一方面，當形成具有一較大厚度之一止擋電極以防止能量射束處理之此種穿透時，由於因形成止擋電極所致的高度差而變得難以在隨後步驟中形成一彩色濾光器層及微透鏡。
吾人期望容易地形成一彩色濾光器層及微透鏡及藉由能量射束處理而在一固態成像裝置之一基板中形成一導通孔，在該導通孔中將形成一導通體。
根據本發明之一實施例，提供一種固態成像裝置，該固態成像裝置包含：一第一基板，其包含經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分及設置於一光入射側上的一配線部分；一光學透明第二基板，其係設置於該第一基板之一配線部分側上的某一距離處；一導通孔，其係設置於該第一基板中；一導通體，其係設置於該導通孔中；一正面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第一基板之一正面上；一背面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第一基板之一背面上；及一止擋電極，其係設置於該正面側電極上且填充該正面側電極與該第二基板之間的一空間。
此固態成像裝置包含填充一正面側電極與一第二基板之間之一空間的一止擋電極。因此，在藉由能量射束處理而形成一導通孔時，即使該導通孔穿透該止擋電極，仍可藉由該第二基板而防止該止擋電極之材料的散亂。
根據本發明之一實施例，提供一種固態成像裝置，該固態成像裝置包含：一第一基板，其包含經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分及設置於與一光入射側相對之一側上的一配線部分；一光學透明第二基板，其係設置於該第一基板之該光感測部分側上的某一距離處；一第三基板，其係設置於該第一基板之該配線部分側上，其中一連接層係在其等之間；一導通孔，其係設置於該第三基板中；一導通體，其係設置於該導通孔中；一止擋電極，其係連接至該導通體且設置於該連接層中；一正面側電極，其係設置於該止擋電極上；一開口，其係位於該第一基板中且延伸至該正面側電極；及一背面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第三基板之一背面上。
此固態成像裝置包含一止擋電極。因此，當藉由能量射束處理而形成一導通孔時，可藉由該止擋電極而停止該能量射束處理。
根據本發明之一實施例，提供一種用於製造一固態成像裝置的方法(第一製造方法)，該方法包含以下步驟：製備一第一基板，該第一基板包含經組態以執行入射光之光電轉換之一光感測部分及設置於一光入射側上之一配線部分；在該第一基板上形成一正面側電極；製備待設置於該第一基板之一配線部分側上之某一距離處的一光學透明第二基板；在該第二基板之一表面上形成一止擋電極，該表面面對該第一基板，該止擋電極指定該第一基板與該第二基板之間之一距離且在藉由能量射束處理而於該第一基板中形成一導通孔時用作一止擋件；以由該止擋電極指定之該距離而將該第一基板接合至該第二基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一導通孔；在該導通孔中形成連接至該正面側電極的一導通體；及在該第一基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
在根據本發明之一實施例之用於製造一固態成像裝置之方法(第一製造方法)中，形成填充一正面側電極與一第二基板之間之一空間的一止擋電極。因此，當藉由能量射束處理而形成一導通孔時，可藉由該止擋電極而停止該處理。
根據本發明之一實施例，提供一種用於製造一固態成像裝置的方法(第二製造方法)，該方法包含以下步驟：製備一第一基板，該第一基板包含經組態以執行入射光之光電轉換之一光感測部分及設置於一光入射側上之一配線部分；在該第一基板上形成一正面側電極；在該第一基板之該配線部分上之該光入射側上形成一彩色濾光器層及一微透鏡，且而後形成覆蓋該微透鏡的一光學透明保護層；在該正面側電極上形成一開口；在該正面側電極上之該開口中形成一止擋電極，該止擋電極指定該第一基板與一第二基板之間之一距離且在藉由能量射束處理而於該第一基板中形成一導通孔時用作一止擋件；以由該止擋電極指定之該距離而將具有光學透明性的該第二基板接合至該第一基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一導通孔；在該導通孔中形成連接至該正面側電極的一導通體；及在該第一基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
在根據本發明之一實施例之用於製造一固態成像裝置之方法(第二製造方法)中，形成填充一正面側電極與一第二基板之間之一空間的一止擋電極。因此，在藉由能量射束處理而形成一導通孔時，即使該導通孔穿透該止擋電極，仍可藉由該第二基板防止該止擋電極之材料的散亂。
根據本發明之一實施例，提供一種用於製造一固態成像裝置的方法(第三製造方法)，該方法包含以下步驟：在支撐於一支撐基板上之一第一基板中形成經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分，且在該第一基板上進一步形成一配線部分；在該配線部分上形成一正面側電極；在該正面側電極上形成一止擋電極，當藉由能量射束處理而在一第三基板中形成一導通孔時，該止擋電極用作一止擋件；將該第三基板接合於該第一基板的一止擋電極側上，其中一連接層係在其等之間；藉由移除該支撐基板而曝露該第一基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一開口；以某一距離將一光學透明第二基板接合至該第一基板；在該第三基板中形成延伸至該止擋電極的一導通孔；在該導通孔中形成連接至該止擋電極的一導通體；及在該第三基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
在根據本發明之一實施例之用於製造一固態成像裝置之方法(第三製造方法)中，形成一止擋電極。因此，當藉由能量射束處理而形成一導通孔時，可藉由該止擋電極而停止該能量射束處理。
根據根據本發明之一實施例之固態成像裝置，可較容易地形成一彩色濾光器層及微透鏡，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置之一基板中形成其中將形成一導通體的一導通孔。因此，可提供一種可在高良率、低成本下大量製造的小型固態成像裝置。
根據根據本發明之一實施例之用於製造一固態成像裝置的方法，可較容易地形成一彩色濾光器層及微透鏡，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置之一基板中形成其中將形成一導通體的一導通孔。因此，可提供一種用於可在高良率、低成本下大量製造一小型固態成像裝置的方法。
現將描述用於實現本發明的實施例(下文稱為「實施例」)。
現將參考圖1之一示意橫截面圖來描述根據本發明之一第一實施例之一固態成像裝置之結構的一第一實例。
如圖1所示，光感測部分61係設置於為一半導體基板的一第一基板11中。該第一基板11為(例如)具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板。經組態以放大並且輸出已在該光感測部分61中經受光電轉換之電荷的一群組之像素中電晶體(未繪示)、經組態以將自該群組之像素中電晶體輸出之電信號處理成一影像的一周邊電路部分(未繪示)，以及類似者係設置於該第一基板11中。
包含複數個層間絕緣膜42及配線圖案43之一配線部分41係設置於該第一基板11上。該等層間絕緣膜42之各者係由(例如)二氧化矽(SiO2
)膜形成，且該等配線圖案43之各者係由銅配線組成。該配線部分41之表面係經平坦化。在下文中，包含該第一基板11及該配線部分41之一組件係稱為「第一基板11」。
一正面側電極21係設置於該第一基板11上。此正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未在圖中繪示，然而亦可設置連接至該正面側電極21的鋁配線。
設置覆蓋該正面側電極21之一外塗膜45及一平坦化膜46。該外塗膜45係由(例如)一P-SiN膜形成。該平坦化膜46係由(例如)一有機膜形成。
此外，一彩色濾光器層71係設置於該平坦化膜46上。此彩色濾光器層71係經形成以便具有在300奈米至1,000奈米之範圍內的一厚度。微透鏡73係設置於該彩色濾光器層71上。此等微透鏡73係由(例如)一光敏有機膜形成。
此外，一開口47係設置於該正面側電極21上。
用一黏著層35接合之一光學透明第二基板31係設置於該第一基板11之該配線部分41側上由接合至該正面側電極21上之一止擋電極33指定的某一距離處。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。該止擋電極33係藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而形成且具有例如10微米的一厚度。此止擋電極33之厚度不受限於10微米，只要當藉由能量射束處理(例如雷射鑽孔)而在該第一基板11中形成一導通孔13時該止擋電極33可用作一止擋件即可。在能量射束處理之某一強度下該止擋電極33之厚度可為(例如)5微米。
延伸至該正面側電極21之導通孔13係設置於該第一基板11中。連接至該正面側電極21之一導通體15係設置於該導通孔13中。此外，連接至該導通體15之一背面側電極17係設置於該第一基板11的背面上。該導通體15通常係設置於該導通孔13中，其中在其等之間具有用作一障壁金屬16的一Ti/TiN堆疊膜。該障壁金屬16為一銅障壁金屬係已足夠，且該障壁金屬16可由一基於鉭的材料(例如一Ta/TaN堆疊膜)組成。該導通孔13係用藉由銅電鍍所形成之導通體15填充。或者，可僅在該導通孔13之內壁上形成一鍍銅膜來代替用銅電鍍填充該導通孔13。
該固態成像裝置1係如上所述般組態。
根據該第一實例之固態成像裝置1，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置1之第一基板11中形成其中將形成導通體15的導通孔13。相應地，可提供可在高良率、低成本下大量製造的小型固態成像裝置1。
現將參考圖2之一示意橫截面圖來描述根據本發明之第一實施例之固態成像裝置之結構的一第二實例。
如圖2所示，光感測部分61係設置於為一半導體基板的一第一基板11中。該第一基板11為(例如)具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板。經組態以放大並且輸出已在該光感測部分61中經受光電轉換之電荷的一群組之像素中電晶體(未繪示)、經組態以將自該群組之像素中電晶體輸出之電信號處理成一影像的一周邊電路部分(未繪示)，以及類似者係設置於該第一基板11中。
包含複數個層間絕緣膜42及配線圖案43之一配線部分41係設置於該第一基板11上。該等層間絕緣膜42之各者係由(例如)二氧化矽(SiO2
)膜形成，且該等配線圖案43之各者係由銅配線組成。該配線部分41之表面係經平坦化。在下文中，包含該第一基板11及該配線部分41之一組件係稱為「第一基板11」。
一正面側電極21係設置於該第一基板11上。此正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未在圖中繪示，然而亦可設置連接至該正面側電極21的鋁配線。
設置覆蓋該正面側電極21之一外塗膜45及一平坦化膜46。該外塗膜45係由(例如)一P-SiN膜形成。該平坦化膜46係由(例如)一有機膜形成。
此外，一彩色濾光器層71係設置於該平坦化膜46上。此彩色濾光器層71係經形成以便具有在300奈米至1,000奈米之範圍內的一厚度。微透鏡73係設置於該彩色濾光器層71上。此等微透鏡73係由(例如)一光敏有機膜形成。
設置覆蓋該等微透鏡73之一光學透明保護層75。選擇在該等微透鏡73之表面上用作一低反射膜之一材料而作為該保護層75的材料。舉例而言，使用折射率因併入氟而減少的二氧化矽(SiO2
)膜，該二氧化矽膜係藉由低溫化學氣相沈積(CVD)或濺鍍而形成。可使用旋塗式玻璃作為該二氧化矽膜。
此外，一開口47係設置於該正面側電極21上。
用一黏著層35接合之一光學透明第二基板31係設置於該第一基板11之該配線部分41側上由接合至該正面側電極21上之一止擋電極33指定的某一距離處。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。該止擋電極33係藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而形成且具有例如10微米的一厚度。此止擋電極33之厚度不受限於10微米，只要當藉由能量射束處理(例如雷射鑽孔)而在該第一基板11中形成一導通孔13時該止擋電極33可用作一止擋件即可。在能量射束處理之某一強度下該止擋電極33之厚度可為(例如)5微米。
延伸至該正面側電極21之導通孔13係設置於該第一基板11中。連接至該正面側電極21之一導通體15係設置於該導通孔13中。此外，連接至該導通體15之一背面側電極17係設置於該第一基板11的背面上。該導通體15通常係設置於該導通孔13中，其中在其等之間具有用作一障壁金屬16的一Ti/TiN堆疊膜。該障壁金屬16為一銅障壁金屬係已足夠，且該障壁金屬16可由一基於鉭的材料(例如一Ta/TaN堆疊膜)組成。該導通孔13係用藉由銅電鍍所形成之導通體15填充。或者，可僅在該導通孔13之內壁上形成一鍍銅膜來代替用銅電鍍填充該導通孔13。
該固態成像裝置1係如上所述般組態。
根據該第二實例之固態成像裝置1，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置1之第一基板11中形成其中將形成導通體15的導通孔13。相應地，可提供可在高良率、低成本下大量製造的小型固態成像裝置1。
現將參考圖3之一示意橫截面圖來描述根據本發明之一第一實施例之一固態成像裝置之結構的一第三實例。
如圖3所示，光感測部分61係設置於為一半導體基板的一第一基板11中。該第一基板11為(例如)具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板。經組態以放大並且輸出已在該光感測部分61中經受光電轉換之電荷的一群組之像素中電晶體(未繪示)、經組態以將自該群組之像素中電晶體輸出之電信號處理成一影像的一周邊電路部分(未繪示)，以及類似者係設置於該第一基板11中。
包含複數個層間絕緣膜42及配線圖案43之一配線部分41係設置於該第一基板11之與設置該等光感測部分61之一側(背面側)相對的一側(正面側)上。該等層間絕緣膜42之各者係由(例如)二氧化矽(SiO2
)膜形成，且該等配線圖案43之各者係由銅配線組成。該配線部分41之表面係經平坦化。在下文中，包含該第一基板11及該配線部分41之一組件係稱為「第一基板11」。
一正面側電極21係設置於該第一基板11之該配線部分41中(在該正面側上)。此正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未在圖中繪示，然而亦可設置連接至該正面側電極21的鋁配線。
此外，一彩色濾光器層71係設置於該第一基板11上(在其背面側上)，其中一平坦化膜46係在其等之間。該平坦化膜46係由(例如)一有機膜形成。該彩色濾光器層71係經形成以便具有在300奈米至1,000奈米之範圍內的一厚度。微透鏡73係設置於該彩色濾光器層71上。此等微透鏡73係由(例如)一光敏有機膜形成。
此外，一開口47係設置於該正面側電極21上以曝露該正面側電極21。
用一黏著層35接合之一光學透明第二基板31係設置於該第一基板11之該背面側上，該背面側上具有該等微透鏡73。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。
用一黏著層36接合之一第三基板37係設置於該第一基板11之正面側(該正面側上具有配線部分41)上由接合至該正面側電極21上之一止擋電極33指定的某一距離處。該止擋電極33係藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而形成且具有例如10微米的一厚度。此止擋電極33之厚度不受限於10微米，只要當藉由能量射束處理(例如雷射鑽孔)而在該第三基板37中形成一導通孔39時該止擋電極33可用作一止擋件即可。在能量射束處理之某一強度下該止擋電極33之厚度可為(例如)5微米。
延伸至該止擋電極33之導通孔39係設置於該第三基板37中。連接至該止擋電極33之一導通體15係設置於該導通孔39中。此外，連接至該導通體15之一背面側電極17係設置於該第三基板37的背面上。該導通體15通常係設置於該導通孔39中，其中在其等之間具有用作一障壁金屬16的一Ti/TiN堆疊膜。該障壁金屬16為一銅障壁金屬係已足夠，且該障壁金屬16可由一基於鉭的材料(例如一Ta/TaN堆疊膜)組成。該導通孔39係用藉由銅電鍍所形成之導通體15填充。或者，可僅在該導通孔39之內壁上形成一鍍銅膜來代替用銅電鍍填充該導通孔39。
該固態成像裝置1係如上所述般組態。
根據該第三實例之固態成像裝置1，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置1之第三基板37中形成其中將形成導通體15的導通孔39。相應地，可提供可在高良率、低成本下大量製造的小型固態成像裝置1。
現將參考圖4A至圖8來描述根據本發明之一第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法的一第一實例，圖4A至圖8係繪示製造步驟之橫截面圖。
如圖4A所示，製備由一半導體基板形成的一第一基板11。舉例而言，使用具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板作為該第一基板11。氧化該第一基板11之一表面以形成具有在(例如)10奈米至30奈米之範圍內之一厚度的二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)。隨後，藉由減壓CVD而形成氮化矽(Si3
N4
)膜(未繪示)，以便使該氮化矽膜具有在(例如)80奈米至150奈米之範圍內的一厚度。接著，在該第一基板11之待形成元件隔離區之諸部分中形成凹槽，各凹槽具有在100奈米至400奈米之範圍內之一深度。藉由一沈積技術(諸如高密度電漿CVD)而用二氧化矽填充該等凹槽。隨後，藉由化學機械拋光(CMP)來移除過量的二氧化矽以平坦化表面。在此CMP中，該氮化矽膜係用作一拋光止擋件。接著，用熱磷酸藉由濕式蝕刻而移除該氮化矽膜以形成元件隔離區51。
接著，如圖4B所示，在該第一基板11上形成二氧化矽膜。由(例如)藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而形成之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的一SiO2
膜來形成此二氧化矽膜。接著，在該二氧化矽膜上形成一光阻圖案(未繪示)，且使用該光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成一P型井區53。亦進行用於控制一金屬氧化物半導體(MOS)電晶體之臨限值的離子植入。隨後，藉由濕式蝕刻用氫氟酸或類似物移除該二氧化矽膜，且而後在該第一基板11之表面上形成一閘極絕緣膜55。由藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而獲得之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的二氧化矽膜來形成此閘極絕緣膜55。該閘極絕緣膜55可由用於典型MOS電晶體之一閘極絕緣膜的一材料組成。
接著，形成一閘極電極層。由(例如)藉由CVD而形成之具有在100奈米至200奈米之範圍內之一厚度的一多晶矽層來形成此閘極電極層。或者，當形成一金屬閘極電極時，可形成一金屬層。而後使用一光阻圖案作為一遮罩而進行一蝕刻製程，以形成一閘極電極57。
此外，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成光感測部分61。而後移除該光阻圖案。隨後，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩以相對於該閘極電極57之一自對準方式而形成包含一輕度摻雜汲極(LDD)區及一高濃度擴散層的源極區58/汲極區59。可視需要在該閘極電極57與源極區58/汲極區59上形成一層矽化物層(未繪示)。可採用其中矽化物係以一自對準方式形成的一所謂自對準矽化物製程(salicide process)來形成此矽化物層。因此，形成一MOS電晶體54。
接著，如圖5A所示，在該第一基板11上形成一配線部分41。該配線部分41包含覆蓋該MOS電晶體54的複數個層間絕緣膜42，以及連接至該MOS電晶體54及類似者的配線圖案43(包含接觸電極44)。舉例而言，藉由例如藉由CVD沈積二氧化矽(SiO2
)膜而形成覆蓋該閘極電極57之一層間絕緣膜42，且藉由CMP而平坦化該二氧化矽(SiO2
)膜之表面。形成源極區58/汲極區59及閘極電極57的接觸電極44。該等接觸電極44係如下形成：在用作電極形成區之開口中形成其中堆疊一層鈦(Ti)層及一層氮化鈦(TiN)層的一障壁金屬層，且而後用一層鎢層填充各開口。而後藉由CMP或回蝕移除過量部分。結果，在該等開口中形成由一層鎢層形成的接觸電極44，其中該障壁金屬層係在其等之間。此外，在上面堆疊一層間絕緣膜42、形成開口且形成一障壁金屬層及一電鍍銅配線層。而後藉由CMP執行一平坦化步驟以形成一配線圖案43。重複上述之形成一層間絕緣膜42及形成配線圖案43，以形成包含複數層配線圖案43的配線部分41。
接著，如圖5B所示，在該第一基板11上形成一正面側電極21。該正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未繪示於圖中，然而亦可在此步驟中形成連接至該正面側電極21的鋁配線。隨後，藉由(例如)電漿CVD而形成由(例如)一P-SiN膜形成的一外塗膜45。進一步在該外塗膜45上形成一平坦化膜46。該平坦化膜46係由(例如)一有機膜形成。隨後，藉由(例如)塗敷、曝光、顯影及類似方法之步驟而在該平坦化膜46上形成一彩色濾光器層71。在塗敷該彩色濾光器層71的步驟中，因為該正面側電極21具有在300奈米至1,000奈米之範圍內的一較小厚度，故可在不引起不利地影響固態成像裝置之成像特性的不均勻塗敷下形成該彩色濾光器層71。
接著，如圖6A所示，在該彩色濾光器層71上形成微透鏡73。該等微透鏡73係藉由形成(例如)一光敏有機膜且而後在該正面側電極21上形成一開口而形成。此外，在該正面側電極21及該光敏有機膜上形成用於處理一光敏透鏡的一光阻圖案。在此步驟中，再次在該正面側電極21上形成一開口，且容許該光阻圖案藉由一熱處理而流動以便具有球形形狀。藉由整個表面蝕刻而將該等球形形狀轉印至待形成為微透鏡的光敏有機膜。因此，形成該等微透鏡73。在此步驟中，在該正面側電極21上形成一開口47。
接著，如圖6B所示，使一探針81與該正面側電極21接觸以執行量測成像特性及類似特性的一步驟。
接著，如圖7A所示，藉由執行一背研磨步驟而處理該第一基板11以便使其具有在(例如)100微米至400微米之範圍內的一厚度。在下文中，包含該第一基板11、該配線部分41、該外塗膜45及該平坦化膜46的一組件稱為「第一基板11」。
接著，如圖7B所示，製備具有光學透明性的一第二基板31。該第二基板31係設置於該第一基板11之該配線部分41側(參考圖7A)上的某一距離處。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。在該第二基板31的一表面上形成一止擋電極33，該表面面對該第一基板11(的配線部分41側)。該止擋電極33指定該第一基板11與該第二基板31之間之距離，且在藉由能量射束處理而於該第一基板11中形成一導通孔時用作一止擋件。藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而形成該止擋電極33。該止擋電極33係形成於該第二基板31的一位置處，該位置面對該第一基板11的正面側電極21。該止擋電極33之厚度為(例如)10微米。該止擋電極33之厚度係經決定使得在隨後之能量射束處理(例如雷射鑽孔)步驟中該止擋電極33令人滿意地用作一止擋件。
如圖7C所示，將該第一基板11接合至該第二基板31，其中一黏著層35係在其等之間。此時，形成於該第二基板31上之止擋電極33係位於待接合至該第一基板11之正面側電極21的一位置處。在此接合中，該第一基板11及該第二基板31係以由該止擋電極33之厚度指定的一距離而彼此接合。
在此實例中，接合該第二基板31之步驟係在背研磨步驟之後執行。但是，該等步驟之順序可顛倒。明確言之，背研磨步驟可在接合第二基板31之步驟之後執行。
接著，在該第一基板11中形成延伸至該正面側電極21的一導通孔13。在形成該導通孔13中使用能量射束處理。舉例而言，使用雷射鑽孔。舉例而言，使用一台二氧化碳氣體雷射處理機器或一台雷射處理機器(其等使用一YAG雷射之第三諧波之355奈米之一波長)。藉由使用一燒蝕效應，可使矽在不熔化之情況下直接蒸發。舉例而言，對於具有一100微米深度及一30微米直徑的一導通孔13，可在100,000孔/分鐘之一速率下形成該導通孔13之一開口。當假設一固態成像裝置之每晶片開口數量為100，且自具有一300毫米直徑之一晶圓獲取之晶片的數量為2,000時，該一晶圓之開口製程係在約兩分鐘內完成。因此，相較於使用曝光及蝕刻來形成開口之一既有方法，可在短時間、低成本下執行一操作。
如圖8所示，在該導通孔13中形成連接至該正面側電極21的一導通體15。此外，在該第一基板11之背面上形成連接至該導通體15的一背面側電極17。此等步驟係如下執行。舉例而言，在形成導通孔13後，在該導通孔13中形成二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)以便與矽基板電絕緣。移除位於該導通孔13之底部的二氧化矽膜，且而後藉由濺鍍形成一Ti/TiN堆疊膜作為一障壁金屬16。隨後，可視需要預先在該障壁金屬16之上層上形成用於一電極的一種子層(無電鍍銅)。而後執行銅電鍍。注意，可僅在該導通孔13之內壁上形成銅電鍍來代替用銅電鍍填充該導通孔13。
固態成像裝置係如上所述般製造。
根據該第一實例之用於製造一固態成像裝置的方法，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置之第一基板11中形成其中將形成導通體15的導通孔13。相應地，可提供用於製造可在高良率、低成本下大量製造之一小型固態成像裝置的一方法。
現將參考圖9A至圖14B來描述根據本發明之第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法的一第二實例，圖9A至圖14B係繪示製造步驟之橫截面圖。
如圖9A所示，製備由一半導體基板形成的一第一基板11。舉例而言，使用具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板作為該第一基板11。氧化該第一基板11之一表面以形成具有在(例如)10奈米至30奈米之範圍內之一厚度的二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)。隨後，藉由減壓CVD而形成氮化矽(Si3
N4
)膜(未繪示)，以便使該氮化矽膜具有在(例如)80奈米至150奈米之範圍內的一厚度。接著，在該第一基板11之待形成元件隔離區之諸部分中形成凹槽，各凹槽具有在100奈米至400奈米之範圍內之一深度。藉由一沈積技術(諸如高密度電漿CVD)而用二氧化矽填充該等凹槽。隨後，藉由化學機械拋光(CMP)來移除過量的二氧化矽以平坦化表面。在此CMP中，該氮化矽膜係用作一拋光止擋件。接著，用熱磷酸藉由濕式蝕刻而移除該氮化矽膜以形成元件隔離區51。
接著，如圖9B所示，在該第一基板11上形成二氧化矽膜。由(例如)藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而形成之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的一SiO2
膜來形成此二氧化矽膜。接著，在該二氧化矽膜上形成一光阻圖案(未繪示)，且使用該光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成一P型井區53。亦進行用於控制一金屬氧化物半導體(MOS)電晶體之臨限值的離子植入。隨後，藉由濕式蝕刻用氫氟酸或類似物移除該二氧化矽膜，且而後在該第一基板11之表面上形成一閘極絕緣膜55。由藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而形成之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的一SiO2
膜來形成此閘極絕緣膜55。該閘極絕緣膜55可由用於典型MOS電晶體之一閘極絕緣膜的一材料組成。
接著，形成一閘極電極層。由(例如)藉由CVD而形成之具有在100奈米至200奈米之範圍內之一厚度的一多晶矽層形成此閘極電極層。或者，當形成一金屬閘極電極時，可形成一金屬層。而後使用一光阻圖案作為一遮罩而進行一蝕刻製程，以形成一閘極電極57。
此外，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成光感測部分61。而後移除該光阻圖案。隨後，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩以相對於該閘極電極57之一自對準方式而形成包含一輕度摻雜汲極(LDD)區及一高濃度擴散層的源極區58/汲極區59。可視需要在該閘極電極57與源極區58/汲極區59上形成一層矽化物層(未繪示)。可採用其中矽化物係以一自對準方式形成的一所謂自對準矽化物製程來形成此矽化物層。因此，形成一MOS電晶體54。
接著，如圖10A所示，在該第一基板11上形成一配線部分41。該配線部分41包含覆蓋該MOS電晶體54的複數個層間絕緣膜42，以及連接至該MOS電晶體54及類似者的配線圖案43(包含接觸電極44)。舉例而言，藉由例如藉由CVD沈積二氧化矽(SiO2
)膜而形成覆蓋該閘極電極57之一層間絕緣膜42，且藉由CMP而平坦化該二氧化矽(SiO2
)膜之表面。形成源極區58/汲極區59及閘極電極57的接觸電極44。該等接觸電極44係如下形成：在用作電極形成區之開口中形成其中堆疊一層鈦(Ti)層及一層氮化鈦(TiN)層的一障壁金屬層，且而後用一層鎢層填充各開口。而後藉由CMP或回蝕移除過量部分。結果，在該等開口中形成由一層鎢層形成的接觸電極44，其中該障壁金屬層係在其等之間。此外，在上面堆疊一層間絕緣膜42、形成開口且形成一障壁金屬層及一電鍍銅配線層。而後藉由CMP執行一平坦化步驟以形成一配線圖案43。重複上述之形成一層間絕緣膜42及形成配線圖案43，以形成包含複數層配線圖案43的配線部分41。
接著，如圖10B所示，在該第一基板11上形成一正面側電極21。該正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未繪示於圖中，然而亦可在此步驟中形成連接至該正面側電極21的鋁配線。隨後，藉由(例如)電漿CVD而形成由(例如)一P-SiN膜形成的一外塗膜45。進一步在該外塗膜45上形成一平坦化膜46。該平坦化膜46係由(例如)一有機膜形成。隨後，藉由(例如)塗敷、曝光、顯影及類似方法之步驟而在該平坦化膜46上形成一彩色濾光器層71。在塗敷該彩色濾光器層71的步驟中，因為該正面側電極21具有在300奈米至1,000奈米之範圍內的一較小厚度，故可在不引起不利地影響固態成像裝置之成像特性的不均勻塗敷下形成該彩色濾光器層71。
接著，如圖11A所示，在該彩色濾光器層71上形成微透鏡73。用於形成該等微透鏡73之方法係與第一實例中所使用的方法相同。形成覆蓋該等微透鏡73的一光學透明保護層75。選擇在該等微透鏡73之表面上用作一低反射膜之一材料而作為該保護層75的材料。舉例而言，使用折射率因併入氟而減少的二氧化矽(SiO2
)膜，該二氧化矽膜係藉由低溫CVD或濺鍍而形成。可使用旋塗式玻璃作為該二氧化矽膜。而後可藉由回蝕、CMP或類似方法而平坦化該保護層75的表面。
或者，如圖11B所示，可在不執行上述平坦化步驟情況下形成由一低反射膜形成的保護層75。
接著，如圖12A所示，在該正面側電極21上形成一開口47。此開口47係藉由(例如)一蝕刻製程且使用一光阻遮罩而形成。
接著，如圖12B所示，使一探針81與該正面側電極21接觸以執行量測成像特性及類似特性的一步驟。
接著，如圖13A所示，在該正面側電極21上之開口47中形成一止擋電極33。該止擋電極33指定該第一基板11與一第二基板31之間之一距離，且在藉由能量射束處理而於該第一基板11中形成一導通孔時用作一止擋件。該止擋電極33係藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而形成於設置於該正面側電極21上的開口47中。在執行此電鍍步驟中，由於由一有機膜形成之微透鏡73係被由一無機材料組成之保護層75所覆蓋，故即使在該電鍍步驟之後該等微透鏡73亦不會劣化。該止擋電極33係形成於該第二基板31的一位置處，該位置面對該第一基板11的正面側電極21。該止擋電極33之厚度為(例如)10微米。該止擋電極33之厚度係經決定使得在隨後之能量射束處理(例如雷射鑽孔)步驟中該止擋電極33令人滿意地用作一止擋件。另外，由於該止擋電極33係在形成該彩色濾光器層71及該等微透鏡73之後形成，故當藉由旋塗而塗敷該彩色濾光器層71與該等微透鏡73之材料時不會發生不均勻塗敷。
接著，如圖13B所示，藉由執行一背研磨步驟而處理該第一基板11以便使其具有在(例如)100微米至400微米之範圍內的一厚度。在下文中，包含該第一基板11、該配線部分41、該外塗膜45及該平坦化膜46的一組件稱為「第一基板11」。
如圖14A所示，製備具有光學透明性的一第二基板31。該第二基板31係設置於該第一基板11之該配線部分41側(參考圖13B)上的某一距離處。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。將該第一基板11接合至該第二基板31，其中一黏著層35係在其等之間。在此接合中，該第一基板11及該第二基板31係以由該止擋電極33之厚度指定的一距離而彼此接合。
在此實例中，接合該第二基板31之步驟係在背研磨步驟之後執行。但是，該等步驟之順序可顛倒。明確言之，背研磨步驟可在接合第二基板31之步驟之後執行。
接著，在該第一基板11中形成延伸至該正面側電極21的一導通孔13。在形成該導通孔13中使用能量射束處理。舉例而言，使用雷射鑽孔。舉例而言，使用一台二氧化碳氣體雷射處理機器或一台雷射處理機器(其等使用一YAG雷射之第三諧波之355奈米之一波長)。藉由使用一燒蝕效應，可使矽在不熔化之情況下直接蒸發。舉例而言，對於具有一100微米深度及一30微米直徑的一導通孔13，可在100,000孔/分鐘之一速率下形成該導通孔13之一開口。當假設一固態成像裝置之每晶片開口數量為100，且自具有一300毫米直徑之一晶圓獲取之晶片的數量為2,000時，該一晶圓之開口製程係在約兩分鐘內完成。因此，相較於使用曝光及蝕刻來形成開口之一既有方法，可在短時間、低成本下執行一操作。
如圖14B所示，在該導通孔13中形成連接至該正面側電極21的一導通體15。此外，在該第一基板11之背面上形成連接至該導通體15的一背面側電極17。此等步驟係如下執行。舉例而言，在形成導通孔13後，在該導通孔13中形成二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)以便與矽基板電絕緣。移除位於該導通孔13之底部的二氧化矽膜，且而後藉由濺鍍形成一Ti/TiN堆疊膜作為一障壁金屬16。隨後，可視需要預先在該障壁金屬16之上層上形成用於一電極的一種子層(無電鍍銅)。而後執行銅電鍍。注意，可僅在該導通孔13之內壁上形成銅電鍍來代替用銅電鍍填充該導通孔13。
固態成像裝置係如上所述般製造。
根據該第二實例之用於製造一固態成像裝置的方法，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置之第一基板11中形成其中將形成導通體15的導通孔13。相應地，可提供用於製造可在高良率、低成本下大量製造之一小型固態成像裝置的一方法。
現將參考圖15A至圖21來描述根據本發明之第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法的一第三實例，圖15A至圖21係繪示製造步驟之橫截面圖。
如圖15A所示，製備由一支撐基板25支撐且由一半導體基板形成的一第一基板11。舉例而言，可在該第一基板11中形成具有20奈米至100奈米之一厚度的一止擋層18，使得該基板之一部分用作該支撐基板25且該基板之另一部分用作該第一基板11。舉例而言，使用具有在500微米至1,000微米之範圍內(例如775微米)之一厚度的一N型矽基板作為該第一基板11。該止擋層18係由一所謂埋入氧化物(BOX)層(在其中離子植入氧或氫)或一擴散層(在其中以1×1013
至1×1016
/cm2
之一濃度而離子植入一雜質，諸如硼(B))而形成。接著，氧化該第一基板11之一表面以形成具有在(例如)10奈米至30奈米之範圍內之一厚度的二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)。隨後，藉由減壓CVD而形成氮化矽(Si3
N4
)膜(未繪示)，以便使該氮化矽膜具有在(例如)80奈米至150奈米之範圍內的一厚度。接著，在該第一基板11之待形成元件隔離區之諸部分中形成凹槽，各凹槽具有在100奈米至400奈米之範圍內之一深度。藉由一沈積技術(諸如高密度電漿CVD)而用二氧化矽填充該等凹槽。隨後，藉由化學機械拋光(CMP)來移除過量的二氧化矽以平坦化表面。在此CMP中，該氮化矽膜係用作一拋光止擋件。接著，用熱磷酸藉由濕式蝕刻而移除該氮化矽膜以形成元件隔離區51。
如圖15B所示，在該第一基板11上形成二氧化矽膜。由(例如)藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而形成之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的一SiO2
膜來形成此二氧化矽膜。接著，在該二氧化矽膜上形成一光阻圖案(未繪示)，且使用該光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成一P型井區53。亦進行用於控制一金屬氧化物半導體(MOS)電晶體之臨限值的離子植入。隨後，藉由濕式蝕刻用氫氟酸或類似物移除該二氧化矽膜，且而後在該第一基板11之表面上形成一閘極絕緣膜55。由藉由在1,000℃至1,100℃之範圍內之一溫度下熱氧化該第一基板11之表面而獲得之具有在5奈米至15奈米之範圍內之一厚度的二氧化矽膜來形成此閘極絕緣膜55。該閘極絕緣膜55可由用於典型MOS電晶體之一閘極絕緣膜的一材料組成。
接著，形成一閘極電極層。由(例如)藉由CVD而形成之具有在100奈米至200奈米之範圍內之一厚度的一多晶矽層形成此閘極電極層。或者，當形成一金屬閘極電極時，可形成一金屬層。而後使用一光阻圖案作為一遮罩而進行一蝕刻製程，以形成一閘極電極57。
此外，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成光感測部分61。而後移除該光阻圖案。隨後，藉由離子植入且使用一光阻圖案作為一遮罩以相對於該閘極電極57之一自對準方式而形成包含一輕度摻雜汲極(LDD)區及一高濃度擴散層的源極區58/汲極區59。可視需要在該閘極電極57與源極區58/汲極區59上形成一層矽化物層(未繪示)。可採用其中矽化物係以一自對準方式形成的一所謂自對準矽化物製程來形成此矽化物層。因此，形成一MOS電晶體54。
接著，如圖16A所示，在該第一基板11上形成一配線部分41。該配線部分41包含覆蓋該MOS電晶體54的複數個層間絕緣膜42，以及連接至該MOS電晶體54及類似者的配線圖案43(包含接觸電極44)。舉例而言，藉由例如藉由CVD沈積二氧化矽(SiO2
)膜而形成覆蓋該閘極電極57之一層間絕緣膜42，且藉由CMP而平坦化該二氧化矽(SiO2
)膜之表面。形成源極區58/汲極區59及閘極電極57的接觸電極44。該等接觸電極44係如下形成：在用作電極形成區之開口中形成其中堆疊一層鈦(Ti)層及一層氮化鈦(TiN)層的一障壁金屬層，且而後用一層鎢層填充各開口。而後藉由CMP或回蝕移除過量部分。結果，在該等開口中形成由一層鎢層形成的接觸電極44，其中該障壁金屬層係在其等之間。此外，在上面堆疊一層間絕緣膜42、形成開口且形成一障壁金屬層及一電鍍銅配線層。而後藉由CMP而執行一平坦化步驟以形成一配線圖案43。重複上述之形成一層間絕緣膜42及形成配線圖案43，以形成包含複數層配線圖案43的配線部分41。
接著，如圖16B所示，在該第一基板11上形成一正面側電極21。該正面側電極21係由(例如)鋁組成。儘管未繪示於圖中，然而亦可在此步驟中形成連接至該正面側電極21的鋁配線。隨後，在該正面側電極21上形成一止擋電極33。當藉由能量射束處理而在一第三基板37中形成一導通孔時，該止擋電極33係用作一止擋件。該止擋電極33係藉由(例如)鎳電鍍(諸如鎳-磷(Ni-P)電鍍或鎳-硼(Ni-B)電鍍)而選擇性形成於該正面側電極21上。佈置於該正面側電極21之下的層係被由一無機材料組成之二氧化矽(SiO2
)膜覆蓋，且因此即使在執行該電鍍步驟之後底層亦不會劣化。該止擋電極33之厚度為(例如)10微米。該止擋電極33之厚度係經決定使得在隨後之能量射束處理(例如雷射鑽孔)步驟中該止擋電極33令人滿意地用作一止擋件。
如圖17A所示，將一第三基板37接合至該第一基板11之止擋電極33側上，其中一黏著層36係在其等之間。該黏著層36係由(例如)苯并環丁烯(BCB)組成，BCB具有可在150℃至250℃之範圍內之一低溫下進行交聯反應(固化)之性質。
或者，如圖17B所示，在該第一基板11上形成一平坦化膜38，且執行平坦化使得消除該平坦化膜38之表面與該止擋電極33之表面之間的高度差。藉由利用低溫CVD沈積一層二氧化矽(SiO2
)層且而後利用CMP或回蝕平坦化該二氧化矽(SiO2
)層而形成該平坦化膜38。隨後，將佈置於該第一基板11側上之該平坦化膜38接合至一第三基板37，而後在200℃至400℃之範圍內之一溫度下執行一熱處理，因此接合該第三基板37。在本案例中，藉由使用氫鍵或類似者之直接接合而不使用黏著層35來執行接合。
如圖18A所示，移除支撐基板25(參考圖15A)。舉例而言，藉由背研磨及CMP或濕式蝕刻而減少該支撐基板25之厚度，使得該支撐基板25變成一薄膜。在此步驟中，藉由具有20奈米至100奈米之一厚度的止擋層18而選擇性停止蝕刻。
如圖18B所示，藉由蝕刻而移除該止擋層18(參考圖18A)以曝露該第一基板11。
如圖19A所示，在該第一基板11之背面側上形成一平坦化膜48。此平坦化膜48係由(例如)一有機膜形成。隨後，藉由(例如)塗敷、曝光、顯影及類似方法之步驟而在該平坦化膜48上形成一彩色濾光器層71。在塗敷該彩色濾光器層71的步驟中，因為該彩色濾光器層71係形成於該平坦化膜48上，故可在不引起不利地影響固態成像裝置之成像特性的不均勻塗敷下形成該彩色濾光器層71。
接著，在該彩色濾光器層71上形成微透鏡73。用於形成該等微透鏡73之方法係與第一實例中所使用之方法相同。
接著，藉由蝕刻且使用一光阻圖案作為一遮罩而在該第一基板11中形成延伸至該正面側電極21的一開口47。隨後，在該開口47之側壁上形成一絕緣膜(未繪示)。由於一半導體基板係曝露於該開口47的側壁，故需執行形成該絕緣膜的此步驟。但是，當在形成元件隔離區之步驟中該開口47係經電隔離時，形成絕緣膜之步驟是非必需的。
接著，如圖19B所示，使一探針81與該正面側電極21接觸以執行量測成像特性及類似特性的一步驟。
如圖20A所示，若需要，可藉由執行一背研磨步驟而處理該第三基板37以便使其具有在100微米至400微米之範圍內的一厚度。
如圖20B所示，將一光學透明第二基板31接合至該第一基板11的某一距離處，其中一黏著層35係在其等之間。此第二基板31為(例如)一玻璃基板。
在此實例中，接合該第二基板31之步驟係在背研磨步驟之後執行。但是，該等步驟之順序可顛倒。明確言之，背研磨步驟可在接合第二基板31之步驟之後執行。
接著，在該第三基板37中形成延伸至該止擋電極33的一導通孔39。在形成該導通孔39中使用能量射束處理。舉例而言，使用雷射鑽孔。舉例而言，使用一台二氧化碳氣體雷射處理機器或一台雷射處理機器(其等使用一YAG雷射之第三諧波之355奈米之一波長)。藉由使用一燒蝕效應，可使矽在不熔化之情況下直接蒸發。舉例而言，對於具有一100微米深度及一30微米直徑的一導通孔39，可在100,000孔/分鐘之一速率下形成該導通孔39之一開口。當假設一固態成像裝置之每晶片開口數量為100，且自具有一300毫米直徑之一晶圓獲取之晶片的數量為2,000時，該一晶圓之開口製程係在約兩分鐘內完成。因此，相較於使用曝光及蝕刻來形成開口之一既有方法，可在短時間、低成本下執行一操作。
如圖21所示，在該導通孔39中形成連接至該止擋電極33的一導通體15。此外，在該第三基板37之背面上形成連接至該導通體15的一背面側電極17。此等步驟係如下執行。舉例而言，在形成導通孔39後，在該導通孔39中形成二氧化矽(SiO2
)膜(未繪示)以便與矽基板電絕緣。移除位於該導通孔39之底部的二氧化矽膜，且而後藉由濺鍍形成一Ti/TiN堆疊膜作為一障壁金屬16。隨後，可視需要預先在該障壁金屬16之上層上形成用於一電極的一種子層(無電鍍銅)。而後執行銅電鍍。注意，可僅在該導通孔39之內壁上形成銅電鍍來代替用銅電鍍填充該導通孔39。
固態成像裝置係如上所述般製造。
根據該第三實例之用於製造一固態成像裝置的方法，可較容易地形成彩色濾光器層71及微透鏡73，且可藉由能量射束處理而在該固態成像裝置之第三基板37中形成其中將形成導通體15的導通孔39。相應地，可提供用於製造可在高良率、低成本下大量製造之一小型固態成像裝置的一方法。
本申請案包含在2009年7月30日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2009-177562中揭示的相關標的，該案之全文以引用的方式併入本文中
熟悉此項技術者應理解，多種修改、組合、子組合及變更可取決於設計需求及其他因素而出現，只要該等修改、組合、子組合及變更係在隨附申請專利範圍內或為其等效物。
1．．．固態成像裝置
11．．．第一基板
13．．．導通孔
15．．．導通體
16．．．障壁金屬
17．．．背面側電極
18．．．止擋層
21．．．正面側電極
25．．．支撐基板
31．．．第二基板
33．．．止擋電極
35．．．黏著層
36．．．黏著層
37．．．第三基板
38．．．平坦化膜
39．．．導通孔
41．．．配線部分
42．．．層間絕緣膜
43．．．配線圖案
44．．．接觸電極
45．．．外塗膜
46．．．平坦化膜
47．．．開口
48．．．平坦化膜
51．．．元件隔離區
53．．．P型井區
54．．．MOS電晶體
55．．．閘極絕緣膜
57．．．閘極電極
58．．．源極區
59．．．汲極區
61．．．光感測部分
71．．．彩色濾光器層
73．．．微透鏡
75．．．光學透明保護層
81．．．探針
101．．．裝置晶片
102．．．光學玻璃
103．．．接合層
104．．．光感測部分
105．．．電極墊
106．．．導通孔
107．．．導通體
108．．．背面電極墊
110．．．固態成像裝置
圖1係繪示根據本發明之一第一實施例之一固態成像裝置之結構之一第一實例的一示意橫截面圖；
圖2係繪示根據本發明之該第一實施例之一固態成像裝置之結構之一第二實例的一示意橫截面圖；
圖3係繪示根據本發明之該第一實施例之一固態成像裝置之結構之一第三實例的一示意橫截面圖；
圖4A及圖4B係各繪示根據本發明之一第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法之一第一實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖5A及圖5B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第一實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖6A及圖6B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第一實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖7A至圖7C係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第一實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖8係繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第一實例之一製造步驟的一橫截面圖；
圖9A及圖9B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法之一第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖10A及圖10B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖11A及圖11B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖12A及圖12B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖13A及圖13B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖14A及圖14B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第二實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖15A及圖15B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造一固態成像裝置之一方法之一第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖16A及圖16B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖17A及圖17B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖18A及圖18B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖19A及圖19B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖20A及圖20B係各繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的橫截面圖；
圖21係繪示根據本發明之該第二實施例用於製造固態成像裝置之方法之該第三實例之一製造步驟的一橫截面圖；
圖22係繪示相關技術中之一固態成像裝置之結構之一實例的一示意橫截面圖；及
圖23A及圖23B係各說明相關技術中之一問題的示意橫截面圖。
1．．．固態成像裝置
11．．．第一基板
13．．．導通孔
15．．．導通體
16．．．障壁金屬
17．．．背面側電極
21．．．正面側電極
31．．．第二基板
33．．．止擋電極
35．．．黏著層
41．．．配線部分
42．．．層間絕緣膜
43．．．配線圖案
45．．．外塗膜
46．．．平坦化膜
47．．．開口
61．．．光感測部分
71．．．彩色濾光器層
73．．．微透鏡
Claims (6)
- 一種固態成像裝置，其包括：一第一基板，其包含經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分及一配線部分，該第一基板具有相對地面對的一前側及一後側，該前側係光藉以進入該第一基板之一光入射側，該配線部分係在該光感測部分與該前側之間；一光學透明第二基板，其係設置於該第一基板之該前側上，並與該第一基板之間具有一空間；一導通孔，其係設置於該第一基板中；一導通體，其係設置於該導通孔中；一正面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第一基板之該前側上；一背面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第一基板之該後側上；及一止擋電極，其係位於該正面側電極上且填充該正面側電極與該第二基板之間的一空間，及填充該導通體與該第二基板之間的一空間。
- 如請求項1之固態成像裝置，其進一步包括：一彩色濾光器層；一微透鏡，該彩色濾光器層及該微透鏡係位於該第一基板之該前側上；及覆蓋該微透鏡的一光學透明保護層。
- 一種固態成像裝置，其包括： 一第一基板，其包含經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分及設置於與一光入射側相對之一側上的一配線部分；一光學透明第二基板，其係設置於該第一基板之該光感測部分側上的某一距離處；一第三基板，其係設置於該第一基板之該配線部分側上，其中一連接層係在其等之間；一導通孔，其係設置於該第三基板中；一導通體，其係設置於該導通孔中；一止擋電極，其係連接至該導通體且設置於該連接層中；一正面側電極，其係設置於該止擋電極上；一開口，其係位於該第一基板中且延伸至該正面側電極；及一背面側電極，其係連接至該導通體且設置於該第三基板之一背面上。
- 一種用於製造一固態成像裝置的方法，該方法包括以下步驟：製備一第一基板，該第一基板包含經組態以執行入射光之光電轉換之一光感測部分及設置於一光入射側上之一配線部分；在該第一基板上形成一正面側電極；製備待設置於該第一基板之一配線部分側上之某一距離處的一光學透明第二基板； 在該第二基板之一表面上形成一止擋電極，該表面面對該第一基板，該止擋電極指定該第一基板與該第二基板之間之一距離且在藉由能量射束處理而於該第一基板中形成一導通孔時用作一止擋件；以由該止擋電極指定之該距離而將該第一基板接合至該第二基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一導通孔；在該導通孔中形成連接至該正面側電極的一導通體；及在該第一基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
- 一種用於製造一固態成像裝置的方法，該方法包括以下步驟：製備一第一基板，該第一基板包含經組態以執行入射光之光電轉換之一光感測部分及設置於一光入射側上之一配線部分；在該第一基板上形成一正面側電極；在該第一基板之該配線部分上之該光入射側上形成一彩色濾光器層及一微透鏡，且而後形成覆蓋該微透鏡的一光學透明保護層；在該正面側電極上形成一開口；在該正面側電極上之該開口中形成一止擋電極，該止擋電極指定該第一基板與一第二基板之間之一距離且在藉由能量射束處理而於該第一基板中形成一導通孔時用 作一止擋件；以由該止擋電極指定之該距離而將具有光學透明性的該第二基板接合至該第一基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一導通孔；在該導通孔中形成連接至該正面側電極的一導通體；及在該第一基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
- 一種用於製造一固態成像裝置的方法，該方法包括以下步驟：在支撐於一支撐基板上之一第一基板中形成經組態以執行入射光之光電轉換的一光感測部分，且在該第一基板上進一步形成一配線部分；在該配線部分上形成一正面側電極；在該正面側電極上形成一止擋電極，當藉由能量射束處理而在一第三基板中形成一導通孔時，該止擋電極用作一止擋件；將該第三基板接合於該第一基板的一止擋電極側上，其中一連接層係在其等之間；藉由移除該支撐基板而曝露該第一基板；在該第一基板中形成延伸至該正面側電極的一開口；以某一距離將一光學透明第二基板接合至該第一基板；在該第三基板中形成延伸至該止擋電極的一導通孔； 在該導通孔中形成連接至該止擋電極的一導通體；及在該第三基板之一背面上形成連接至該導通體的一背面側電極。
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