[發(fā)明專利]背照式圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910262162.1
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101771059A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金文煥
• 申請（專利權(quán)）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/335
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求2008年12月26日提交的韓國專利申請No.10-2008-0134602的優(yōu)先權(quán)，并通過參考將該申請的全部內(nèi)容援引于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種背照式(back?side?illumination)圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像傳感器是用于將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號的半導(dǎo)體器件，主要分為電荷耦合器件(CCD)或CMOS圖像傳感器(CIS)。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CIS，是通過離子注入方法在襯底上形成光電二極管。但是，為了增加像素數(shù)量而不增大芯片尺寸，光電二極管的尺寸逐漸減小，因此光接收部的面積也逐漸縮小，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。

此外，因為堆疊高度沒有對應(yīng)于光接收部的面積減小而充分減小，所以由于被稱為“艾里斑”的光衍射現(xiàn)象，輸入到光接收部的光子數(shù)量減少。

為了解決上述問題，提供了一種背照式圖像傳感器，它通過晶片背側(cè)來接收光線，從而將光接收部的上部的階梯差最小化，并避免因為金屬布線所導(dǎo)致的光干涉。

圖1是剖視圖，示出形成根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的背照式圖像傳感器的過程。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的背照式圖像傳感器，在襯底前側(cè)形成光接收器件和金屬線，然后對襯底進(jìn)行背側(cè)研磨工藝，從而將襯底的背側(cè)去除預(yù)定厚度。也就是說，將襯底的背側(cè)研磨掉預(yù)定厚度，以調(diào)節(jié)外部模塊與光學(xué)透鏡之間的距離。

但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的背照式圖像傳感器，是將SOI(絕緣體上硅)晶片用作有光接收器件和電路部分的供體晶片(donor?wafer)，然后將SOI晶片接合到承載晶片。然后，對供體晶片進(jìn)行背側(cè)打薄(thinning)工藝。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的供體晶片的背側(cè)打薄工藝如下所述。

首先，對供體晶片進(jìn)行背側(cè)打薄工藝，使厚度為幾十個μm的硅層保留在SOI晶片的埋置氧化物(BOX)層上。然后進(jìn)行回蝕工藝，從而完成背側(cè)打薄工藝。

但是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，是將昂貴的SOI晶片用作供體晶片，會因此而增加制造成本。

此外，根據(jù)如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)，對供體晶片進(jìn)行背側(cè)研磨時會出現(xiàn)晶片邊緣打薄現(xiàn)象。因此，在隨后進(jìn)行回蝕工藝時，在晶片邊緣部分會出現(xiàn)芯片故障，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益顯著下降。

此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，對厚度為幾十個μm的晶片進(jìn)行回蝕工藝時，晶片中心部分會暴露在等離子體損害下，從而降低傳感器性能。

此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，只在形成有光電二極管的襯底的背側(cè)形成隔離區(qū)，因此會出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象。

同時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可使用非晶硅(Si)來沉積光電二極管。另外，在Si襯底上形成讀出電路并在另一個晶片上形成光電二極管之后，也可通過晶片間(wafer-to-wafer)接合方法將光電二極管形成在讀出電路上方，以形成圖像傳感器(下面稱為“3D圖像傳感器”)。在這種情況下，光電二極管通過金屬線與讀出電路相連接。

然而，根據(jù)制造3D圖像傳感器的現(xiàn)有技術(shù)，必須對包括讀出電路的晶片與包括光電二極管的晶片進(jìn)行晶片間接合工藝。由于這種晶片間的接合，所以不能保證讀出電路與光電二極管之間的電連接。例如，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在讀出電路上形成金屬線，然后進(jìn)行晶片間接合工藝，使金屬線與光電二極管形成接觸。此時，金屬線不一定穩(wěn)固地與光電二極管形成接觸，因此在金屬線與光電二極管之間形成歐姆接觸會有困難。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在與光電二極管電連接的金屬線中會出現(xiàn)短路現(xiàn)象。雖然已經(jīng)進(jìn)行了很多研究和探索來防止這種短路現(xiàn)象，但是這需要很復(fù)雜的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，能夠穩(wěn)定有效地去除背照式圖像傳感器的襯底的背側(cè)。

此外，本發(fā)明的實施例提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，能夠抑制串?dāng)_現(xiàn)象。

本發(fā)明的實施例還提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，能夠顯著降低制造成本。

此外，本發(fā)明的實施例提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，當(dāng)在同一襯底上形成光電探測器和讀出電路時，能通過將光接收部上的堆疊最小化而將入射光的光量最大化，并且能抑制因為金屬布線(routing)所導(dǎo)致的光干涉和光反射現(xiàn)象。

根據(jù)一個實施例，提供一種背照式圖像傳感器，包括：隔離區(qū)和像素區(qū)，位于第一襯底的前側(cè)；光電探測器和讀出電路，位于所述像素區(qū)上；層間介電層和金屬線，位于所述第一襯底的前側(cè)；第二襯底，被接合到形成有所述金屬線的所述第一襯底的前側(cè)；像素分隔離子注入層，在所述第一襯底的背側(cè)位于所述隔離區(qū)上；以及微透鏡，在所述第一襯底的背側(cè)位于所述光電探測器上。