[發(fā)明專利]背照式CMOS圖像傳感器的背面處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210191284.8
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102693994B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瑋蓀
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種背照式CMOS圖像傳感器的背面處理方法。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器是近年來得到快速發(fā)展的一種新型固態(tài)圖像傳感器。由于采用了CMOS技術(shù)，可以將圖像傳感器部分和控制電路高度集成在同一芯片里，體積明顯減小、功耗也大大降低，滿足了對高度小型化、低功耗成像系統(tǒng)的要求。與傳統(tǒng)的CCD圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感器還具有集成度高、控制簡單、體積小、功耗低、價格低廉等諸多優(yōu)點。因此隨著CMOS集成電路工藝的不斷進步和完善，CMOS圖像傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種通用圖像采集系統(tǒng)中。

背照式(Backside?Illumination，BSI)圖像傳感器是是相對于正照式（Frontside?Illumination，F(xiàn)SI）而提出的一種圖像傳感器，是指采用從背面對傳感器進行照明，即采用背面照度技術(shù)的傳感器。采用BSI構(gòu)建像素，光線無需穿過金屬互連層。BSI圖像傳感器的主要優(yōu)勢是能夠使電氣組件與光線分離，使光路徑能夠被獨立地優(yōu)化，反之亦然。而且，這無需在金屬層或光導(dǎo)管中創(chuàng)建一個孔徑，從而消除了入射光的損耗機理。隨著半導(dǎo)體工藝的逐漸成熟，出現(xiàn)了背照式CMOS圖像傳感器。

具體的說，背照技術(shù)是指光線從原先作為襯底的硅基層入射到達感光區(qū)。為了使光線盡可能多的入射，需要對硅基層進行減薄，減薄后的硅基層厚度大概是傳統(tǒng)的正照式CMOS圖像傳感器硅基層厚度的1/100，這給襯底生產(chǎn)工藝以及裝配帶來了極大的困難。背照式CMOS圖像傳感器對半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝和微處理技術(shù)的要求非常高，具體表現(xiàn)為，原來厚度為725μm左右的襯底經(jīng)過背面減薄處理后厚度要小于5μm，并且要求總厚度偏差（total?thickness?variation，TTV）小于1μm。因此在背照式CMOS圖像傳感器的制造過程中，背面減薄處理是非常重要的工藝步驟，背面減薄后襯底的總厚度偏差（TTV）成為檢驗背面減薄處理工藝的重要指標之一。

目前，對于背面減薄處理大多采用背面拋光（back?grind）與化學(xué)機械研磨（Chemical?Mechanical?Polishing，CMP）相結(jié)合的方式，即，先利用背面拋光方法減薄大部分的厚度，然后再利用CMP工藝進行精細減薄，直至達到預(yù)定厚度。例如，先使用背面拋光方法將厚度為725μm的襯底薄化到10μm的厚度，然后再采用CMP工藝去除5μm的厚度，最終剩余5μm的厚度。然而，由于背面拋光減薄的厚度比較大（多達幾百微米），導(dǎo)致背面拋光后的襯底的TTV比較大（1.5μm~3μm），即便之后采用CMP工藝進一步平坦化襯底背面，但是由于CMP前襯底的TTV已經(jīng)很大，因而經(jīng)過CMP后襯底的TTV也不會有很大改善，而且因為大厚度的減薄會導(dǎo)致襯底背面的劃傷增多，且襯底表面的光滑度下降，對背照式CMOS圖像傳感器的入射光的損耗也會隨之上升。

為此，需要提供一種保證背面減薄處理后襯底的TTV足夠小、對襯底表面損傷小、經(jīng)濟實用的背照式CMOS圖像傳感器的背面處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種背照式CMOS圖像傳感器的背面處理方法，以解決背照式CMOS圖像傳感器的背面襯底TTV偏大。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種背照式CMOS圖像傳感器的背面處理方法，包括：

提供一襯底；

在所述襯底的正面上形成圖形化的研磨停止層；

在所述襯底和所述圖形化的研磨停止層上形成外延層，并進行化學(xué)機械研磨平坦化所述外延層；

在所述外延層內(nèi)形成光電二極管；

在所述外延層上形成器件層；

對所述襯底的背面進行背面拋光；

對所述襯底的背面進行化學(xué)機械研磨直到暴露出圖形化的研磨停止層；

刻蝕去除所述圖形化的研磨停止層，暴露出所述外延層；

進行化學(xué)機械研磨平坦化所述外延層。

可選的，所述襯底為硅襯底，所述圖形化的研磨停止層為氧化硅或者氮化硅。

可選的，所述圖形化的研磨停止層的厚度范圍為

可選的，在所述襯底和所述圖形化的研磨停止層上形成外延層，并進行化學(xué)機械研磨平坦化所述外延層的步驟包括：

在所述襯底和圖形化的研磨停止層上依次形成第一外延層和第二外延層；

進行化學(xué)機械研磨平坦化所述第二外延層，直至形成平坦化的表面。

可選的，在所述襯底和所述圖形化的研磨停止層上形成外延層，并進行化學(xué)機械研磨平坦化所述外延層的步驟包括：

在所述襯底和圖形化的研磨停止層上依次形成第一外延層和第二外延層；