[發明專利]背照式圖像傳感器芯片的金屬柵格及其形成方法

有效

• 申請號: 201210490836.5
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103378111A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 王志謙;張浚威;莫忘本;謝弘璋
• 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
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，更具體地，涉及一種背照式圖像傳感器芯片的金屬柵格及其形成方法。

背景技術

由于背照式(BSI)圖像傳感芯片可較高效地捕捉光子，因此背照式(BSI)圖像傳感芯片正在替代前照式圖像傳感芯片。在形成BSI圖像傳感芯片時，圖像傳感器(例如光電二極管)以及邏輯電路形成在晶圓的硅襯底上，接下來在硅芯片的正側上形成互連結構。

響應于光子刺激，BSI圖像傳感芯片中的圖像傳感器產生電信號。電信號(例如電流)的大小取決于各個圖像傳感器接收到的入射光的強度。為降低不同圖像傳感器所接收到的光的光學串擾，因而形成金屬柵格以隔離光。

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，提供了一種方法，包括：

在半導體襯底的正面上形成多個圖像傳感器；

在所述半導體襯底的背面上方形成介電層；

將所述介電層圖案化成多個柵格填充區，其中所述多個柵格填充區的每一個都覆蓋所述多個圖像感器中的一個；

在所述多個柵格填充區的頂面以及側壁上形成金屬層；

對所述金屬層進行蝕刻以去除每個柵格填充區的頂面上的所述金屬層，從而在所述多個柵格填充區的側壁上形成金屬柵格；以及

將透明材料填充至所述金屬柵格的柵格開口中。

在可選實施例中，所述多個柵格填充區具有棋盤狀的白色或黑色的圖案。

在可選實施例中，在所述介電層的圖案化步驟之后，在所述金屬柵格中形成空間，以及所述空間和所述多個柵格填充區在所述金屬柵格的每一行和每一列中以交替方式設置。

在可選實施例中，所述多個柵格填充區中的兩個相鄰柵極填充區之間的距離基本上等于所述多個柵格填充區中的一個的寬度與兩倍所述金屬層的厚度的總和。

在可選實施例中，形成所述金屬層的步驟使用保形沉積方法來實施。

在可選實施例中，在將所述透明材料填充至所述金屬柵格的柵格開口的步驟之后，所述柵極開口填充有與所述多個柵格填充區的材料相同的材料。

在可選實施例中，每一個所述柵格開口均覆蓋所述多個圖像傳感器中的一個。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種方法，包括：

在半導體襯底的正面上形成多個圖像傳感器，所述多個圖像傳感器形成陣列；

在所述半導體襯底的背面上方形成介電層；

對所述介電層進行圖案化以形成多個第一柵格填充區，其中所述多個第一柵格填充區覆蓋所述陣列中的多個第一圖像傳感器，并且所述多個第一圖像傳感器在所述陣列中的每一行和每一列中包括每隔一個的圖像傳感器；

在所述多個第一柵格填充區的頂面和側壁上形成金屬層；以及

對所述金屬層進行蝕刻以去除所述金屬層的水平部分，其中在所述蝕刻步驟之后保留所述金屬層的垂直部分以形成金屬柵格。

在可選實施例中，所述多個第一柵格填充區未覆蓋所述陣列中的多個第二圖像傳感器，以及所述多個第一圖像傳感器和所述多個第二圖像傳感器以交替方式設置在所述陣列的每一行和每一列中。

在可選實施例中，所述方法還包括：

在所述金屬柵格的柵格開口中填充透明材料以形成多個第二柵格填充區，其中所述透明材料包括填充到所述金屬柵格的開口中的第一部分以及位于所述多個第二柵格填充區上方并與所述多個第二柵格填充區接觸的第二部分；以及

形成覆蓋所述多個第一柵格填充區和所述多個第二柵格填充區的濾色鏡和微透鏡。

在可選實施例中，所述多個第一柵格填充區和所述多個第二柵格填充區被設置成棋盤狀圖案。

在可選實施例中，所述多個第一柵格填充區和所述多個第二柵格填充區具有基本相同的俯視尺寸。

在可選實施例中，所述多個第一柵格填充區中的相鄰兩個柵格填充區之間的距離基本上等于所述多個第一柵格填充區中一個的寬度與兩倍所述金屬層的厚度的總和。

在可選實施例中，形成所述金屬層的步驟使用保形沉積方法來實施。

根據本發明的又一個方面，提供了一種器件，包括：

具有正面和背面的半導體襯底；

設置在所述半導體襯底的正面上的多個圖像傳感器，其中，所述多個圖像傳感器形成陣列；

位于所述半導體襯底的背面上方的金屬柵格；

設置在所述金屬柵格的柵格開口中的多個第一柵格填充區和多個第二柵格填充區，其中所述多個第一柵格填充區和所述多個第二柵格填充區在所述柵格開口的每一行和每一列中以交替方式布置；以及