[發明專利]背照式圖像傳感器的制作方法及背照式圖像傳感器

在審

• 申請號: 201410542471.5
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105575980A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 王沖;奚民偉
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/822
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種背照式圖像傳感器的制作 方法及背照式圖像傳感器。

背景技術

現有圖像傳感器通常基于互補型金屬氧化物半導體(CMOS)技術制作而成。按照接收光 線的位置的不同，圖像傳感器可以分為前照式圖像傳感器和背照式圖像傳感器。前照式圖像 傳感器中的感光二級管位于電路晶體管后方，使得進光量受到遮擋，進而導致量子轉換效率 降低。背照式圖像傳感器與前照式圖像傳感器相比，最大的優化之處就是將元件內部的結構 改變了，即將感光層的元件入射光路調轉方向，讓光線首先從背部進入光電二極管，避免了 在前照式圖像傳感器結構中光線會受到微透鏡和光電二極管之間的結構和厚度的影響，提高 了光線接收的效能。

圖1至圖3示出了現有背照式圖像傳感器的制作方法。該制作方法包括以下步驟：首先， 提供襯底10′，該襯底10′的正面11′上形成有CMOS器件及金屬層；然后，將襯底10′ 的正面11′與承載基板20′鍵合，并對襯底10′的背面13′一側進行減薄處理；最后，在減 薄處理后的襯底10′的背面13′一側形成光電二極管30′。其中，光電二極管30′的制作 包括對減薄處理后的襯底10′的背面13′一側進行離子注入(IMP)以形成離子注入區31′， 以及對離子注入后的襯底10′的背面13′進行激光退火處理以形成退火層33′的步驟；在形 成光電二極管30′的步驟之后，該制作方法進一步包括在光電二極管30′上依次形成濾波片 和透鏡等步驟。

在上述制作方法中，減薄處理會對襯底10′的背面13′造成損傷，例如產生結構缺陷和 晶格應變缺陷等。這些損傷會影響后續光電二極管30′的工藝性能，例如影響后續離子注入 步驟中注入離子均勻性和注入深度等，從而降低背照式圖像傳感器的性能。目前，技術人員 嘗試增加化學機械拋光的時間以期減少襯底10′的背面13′上的損傷，然而該方法不僅效果 有限，而且還會使得襯底10′的厚度難以控制。

發明內容

本申請旨在提供一種背照式圖像傳感器的制作方法及背照式圖像傳感器，以減少由減薄 處理造成的襯底背面的損傷，從而提高后續形成的光電二極管的工藝性能，并進一步提高背 照式圖像傳感器的性能。

為了實現上述目的，本申請提供了一種背照式圖像傳感器的制作方法，該制作方法包括： 提供襯底；對襯底的背面一側進行減薄處理；對減薄處理后的襯底的背面進行第一次激光退 火處理，以形成第一退火層；在第一次激光退火處理后的襯底的背面一側形成光電二極管。

進一步地，上述制作方法中，在第一次激光退火處理的步驟中，激光波長為200～350nm， 激光能量密度為1.7～2.0J/cm²。

進一步地，上述制作方法中，在第一次激光退火處理的步驟中，表面處理溫度為 1000～1400℃，處理時間小于1μs。

進一步地，上述制作方法中，第一次激光退火處理的步驟中，形成厚度為30～120nm的第 一退火層。

進一步地，上述制作方法中，形成光電二極管的步驟包括：對第一次激光退火處理后的 襯底的背面一側進行離子注入，以形成離子注入區；對離子注入后的襯底的背面進行第二次 激光退火處理形成第二退火層，以形成光電二極管。

進一步地，上述制作方法中，在離子注入的步驟中形成位于第一退火層中的離子注入區。

進一步地，上述制作方法中，在第二次激光退火處理的步驟中形成厚度不小于離子注入 區的厚度的第二退火層。

進一步地，上述制作方法中，襯底的導電類型為N型，離子注入區的導電類型為P型； 或襯底的導電類型為P型，離子注入區的導電類型為N型。

進一步地，上述制作方法中，在減薄處理的步驟之前，將襯底的正面與承載基板進行鍵 合。

進一步地，上述制作方法進一步包括：在光電二極管上依次形成濾波片和透鏡。

本申請還提供了一種背照式圖像傳感器，該背照式圖像傳感器由本申請上述的制作方法 制作而成。