[發明專利]用于背照式圖像傳感器的抗反射層及其制造方法

有效

• 申請號: 201110218318.3
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102376724A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 黃志輝;蔡正原;杜友倫;蔡嘉雄;楊敦年;劉人誠
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/205
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

本申請要求于2010年8月13日提交的美國臨時專利申請號為61/373,500的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及背照式圖像傳感器領域，更具體地，涉及背照式圖像傳感器的抗反射層。

背景技術

集成電路(IC)技術被不斷改進。這種改進通常涉及按比例縮小器件幾何形狀，以實現較低制造成本、較高器件集成密度、較高速度、以及更好的性能。連通由減小幾何尺寸實現的優點，直接對IC器件進行改進。一種這樣的IC器件是圖像傳感器器件。圖像傳感器器件包括用于檢測光并且記錄所檢測光的密度(亮度)的像素陣列(或格柵)。像素陣列通過積累電荷來響應光，其中，光越多，電荷越高。然后，電荷(例如，通過其他電路)可以用于提供顏色和亮度，其可以用于適合的應用，諸如數碼相機。普通類型的像素格柵包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器器件。

一種類型的圖像傳感器器件為背照式(BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件被用于感應朝向基板的后表面(其支持BSI圖像傳感器器件的圖像傳感器電路)投射的光量。像素格柵位于基板的正面，并且基板足夠薄，使得朝向基板的背面投射的光可以到達像素格柵。與前照式(FSI)圖像傳感器器件相比，BSI圖像傳感器器件提供高填充因數和減小的相消干擾。通常，與FSI圖像傳感器器件相比，BSI技術提供較高靈敏性、較低串擾、以及相當的量子效率。

由于器件按比例縮放，連續作出對BSI技術的改進，以進一步改善BSI圖像傳感器器件的量子效率。例如，抗反射涂(ARC)層設置在基板的后表面之上，以改善光波長到基板的透射率，以及到用于感應光的像素格柵的透射率。典型ARC層包括氮氧化硅(SiON)和/或氮化硅層(諸如，紫外線氮化硅(U?VSN)層)。隨著技術節點繼續減小到例如65nm技術節點及以下，這些類型的ARC層固定地限于它們可以提供的量子效率改進。從而，雖然現有BSI圖像傳感器器件以及制造這些BSI圖像傳感器器件的方法通常已經足夠用于它們想要的目的，隨著器件繼續按比例縮小，它們已經不能在所有方面完全滿意。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括：基板，具有前表面和后表面；感光區，設置在基板的前表面處；以及抗反射層，設置在基板的后表面上方，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，抗反射層具有大于或等于約2.2的折射率和小于或等于約0.05的消光系數。

可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，當在大于500nm的波長處進行測量時，消光系數為0；或者折射率大于或等于約2.4。

可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，抗反射層為碳化硅(SiC)層，SiC層具有約20％至約30％的Si與C的比；或者抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者抗反射層具有約至約的厚度。

根據本發明的另一方面，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括：基板，具有前表面和后表面；感光區，設置在基板的前表面處；以及碳化硅(SiC)抗反射層，設置在基板的后表面上方，其中，SiC抗反射層具有約20％至約30％的Si與C的比。

可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，對于約450nm至約700nm的光波長，SiC抗反射層具有大于或等于2.4的折射率。

可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，SiC抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者與氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射層相比，對于約450nm至約550nm輻射波長，SiC抗反射層提供相對高等級的傳輸。

可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，SiC抗反射層具有小于或等于約0.05的消光系數；或者SiC抗反射層與基板直接接觸；或者SiC抗反射層具有約至約的厚度。

根據本發明的又一方面，還提供了一種方法，包括：提供具有前表面和后表面的基板；在基板的前表面處形成感光區；以及在基板的后表面上方形成抗反射層，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，抗反射層被調整為具有大于或等于約2.2的折射率和小于或等于約0.05的消光系數。

可選地，在該方法中，形成抗反射層包括：使用等離子體增強型化學汽相沉積(PECVD)工藝形成SiC抗反射層。