[發明專利]帶有經過改進的應力免疫的背面照明圖像傳感器

有效

• 申請號: 201110241590.3
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102769021A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 周耕宇;楊敦年;劉人誠;陳保同;王文德;莊俊杰;高敏峰
• 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;H01L31/0352
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

技術領域

本發明大體上涉及一種背面照明圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

半導體圖像傳感器通常用于感測諸如光的輻射。互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(CIS)和電荷耦合器件(CCD)廣泛用于各種用途，比如用于數碼相機或者手機攝像頭。上述器件使用了基板中的像素陣列，包括光電二極管和晶體管，這些光電二極管和晶體管可以吸收射向該基板的輻射，并且將所感測到的輻射轉換為電信號。

背面照明(BSI)圖像傳感器件是圖像傳感器件的一種類型。這種BSI圖像傳感器件能夠通過運行檢測到從其背面投射來的光。BSI圖像傳感器件具有相對較薄的硅基板(例如，幾微米厚)，在該硅基板中形成有感光像素。各種后道工藝和不同的圖案化設計可能會產生應力，而硅基板的較薄的性質使得像素更容易受到這些應力變化的影響。施加到硅基板上的應力可能會增大漏電流，而應力的變化可能會導致漏電流計算愈發困難。

因此，盡管現有的BSI圖案傳感器件通常能夠達到其預期目的，但是并非在每個方面都完全令人滿意。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種圖像傳感器件，包括：基板，具有正面和背面，所述背面與所述正面相對；輻射感應區域，設置在所述基板中，所述輻射感應區域能夠通過操作檢測出通過所述背面進入到所述基板的輻射波；互連結構，設置在所述基板的所述正面上方；材料層，設置在所述基板的所述背面上方，其中，所述材料層將張應力傳遞到所述基板；以及輻射屏蔽器件，設置在所述材料層的至少一部分的上方。

在該圖像傳感器件中，其中所述張應力處于大約0.01千兆帕斯卡至大約1千兆帕斯卡的范圍內。

在該圖像傳感器件中，其中所述材料層包括等離子體增強型氮化硅材料。

在該圖像傳感器件中，其中所述材料層所具有的吸收指數值處于大約0至大約0.2的范圍內；且所述材料層所具有的折射率值處于大約1.4至大約2.5的范圍內。

在該圖像傳感器件中，還包括防反射涂布(ARC)層，設置在所述材料層和所述基板之間；和鈍化層，設置在所述材料層上方，其中所述鈍化層和所述ARC層被設置在所述材料層的相對側。

在該圖像傳感器件中，還包括防反射涂布(ARC)層，設置在所述材料層和所述基板之間；和鈍化層，設置在所述材料層上方，其中所述鈍化層和所述ARC層被設置在所述材料層的相對側，并且其中所述材料層所具有的第一折射率值是所述ARC層的第二折射率值的函數。

在該圖像傳感器件中，其中所述圖像傳感器件包括像素區域和外圍區域；所述輻射感應區域被設置在所述像素區域中；并且所述輻射屏蔽器件被設置在所述外圍區域中。

在該圖像傳感器件中，其中所述圖像傳感器件包括像素區域和外圍區域；所述輻射感應區域被設置在所述像素區域中；并且所述輻射屏蔽器件被設置在所述外圍區域中，并且該圖像傳感器件還包括參考像素，被設置在所述外圍區域中，其中，所述輻射屏蔽器件基本上防止了所述輻射波到達所述參考像素。

根據本發明的另一方面，提供了一種圖像傳感器件，包括基板，具有正面和背面，所述背面與所述正面相對，所述基板具有像素區域和外圍區域；多個輻射感應區域，設置在所述基板的所述像素區域中，每個所述輻射感應區域都能夠通過操作感測出通過所述背面投射到所述輻射感應區域的輻射；參考像素，設置在所述外圍區域中；互連結構，與所述基板的所述正面連接，所述互連結構包括多個互連層；膜，形成在所述基板的所述背面上方，所述膜導致所述基板受到張應力；以及輻射阻擋器件，設置在所述膜上方，并且與所述參考像素對齊。

在該圖像傳感器件中，其中所述膜所具有的吸收指數值大約為0；所述膜所具有的折射率值大約等于所述膜上面的層的折射率值和所述膜下面的層的折射率值的乘積的平方根；并且所述張應力處于大約0.01千兆帕斯卡至大約1千兆帕斯卡的范圍內。

在該圖像傳感器件中，其中所述膜所包含的材料選自由等離子體增強型氮化硅、等離子體增強型氧化物、碳化硅、和等離子體增強型氮氧化硅組成的組。

根據本發明的又一方面，提供了一種制造圖像傳感器件的方法，包括在器件基板中形成輻射檢測器件，其中所述器件基板具有正面和背面，所述背面與所述正面相對，并且其中所述輻射檢測器件能夠通過操作檢測通過所述背面進入所述器件基板的輻射波；在所述器件基板的所述正面上方形成互連結構；在所述器件基板的所述背面上方形成材料層，其中所述材料層將張應力施加到所述器件基板；以及在所述材料層的至少一部分的上方形成輻射屏蔽元件。