[發(fā)明專(zhuān)利]圖像傳感器及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710847771.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107564927A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王歡;李志偉;黃仁徳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 吳敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)

圖像傳感器是將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器包括用于感光的光電二極管和用于將所述感測(cè)的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)的邏輯器件。

圖像傳感器可分為互補(bǔ)金屬氧化物(CMOS)圖像傳感器和電耦合器件(CCD)圖像傳感器。CCD圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)圖像敏感度較高且噪聲小，但是CCD圖像傳感器與其他器件的集成比較困難，而且CCD圖像傳感器的功耗較高。相比之下，CMOS圖像傳感器具有工藝簡(jiǎn)單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，隨著技術(shù)發(fā)展，CMOS圖像傳感器越來(lái)越多地取代CCD圖像傳感器應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品中。

圖像傳感器的核心元件是像素單元(pixel cell)，像素單元直接影響圖像傳感器的尺寸大小、暗電流水平、噪聲水平、成像通透性、圖像色彩飽和度和圖像缺陷等因素。此外，像素單元與邏輯器件之間的電連接性能也會(huì)相應(yīng)影響圖像傳感器的性能。為了克服光損耗等問(wèn)題，提出背照式(BSI，back side illumination)圖像傳感器，背照式圖像傳感器中，光不經(jīng)過(guò)邏輯器件，而是從襯底背面直接照射到光電二極管，因此，光電二極管的光響應(yīng)特性提高。

然而，現(xiàn)有技術(shù)制作的背照式圖像傳感器的性能仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種圖像傳感器及其制作方法，改善圖像傳感器的電學(xué)性能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器，包括：像素晶圓，所述像素晶圓包括：基底，所述基底具有正面和與所述正面相對(duì)的背面；位于所述基底正面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述基底正面的介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的金屬插塞，所述金屬插塞位于所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面且與所述柵極結(jié)構(gòu)電連接；位于所述介質(zhì)層內(nèi)且通過(guò)所述金屬插塞與所述柵極結(jié)構(gòu)電連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括至少一層金屬層，其中，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中與所述金屬插塞相接觸的金屬層為底層金屬層；貫穿所述基底以及部分厚度介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞，且所述導(dǎo)電插塞與所述底層金屬層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的金屬層相接觸；位于所述像素晶圓基底背面的襯墊層，且所述襯墊層與所述導(dǎo)電插塞電連接。

可選的，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括：多層相互分立的金屬層；位于相鄰層金屬層之間的連接插塞，所述連接插塞電連接相鄰層金屬層。

可選的，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中與所述金屬插塞相接觸的金屬層為底層金屬層，且所述導(dǎo)電插塞與所述底層金屬層相接觸。

可選的，所述圖像傳感器還包括：承載晶圓，其中，所述像素晶圓倒裝置于所述承載晶圓表面，所述承載晶圓與所述像素晶圓相鍵合，且所述承載晶圓指向像素晶圓的方向與所述正面指向正面的方向一致。

可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：柵介質(zhì)層以及位于所述柵介質(zhì)層表面的多晶硅柵。

可選的，所述襯墊層位于所述基底部分背面；所述圖像傳感器還包括：位于所述像素晶圓基底背面的絕緣層，所述絕緣層覆蓋所述襯墊層側(cè)壁表面，且露出所述襯墊層部分或者整個(gè)頂部表面。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種圖像傳感器的制作方法，包括：提供像素晶圓，所述像素晶圓包括：基底，所述基底具有正面和與所述正面相對(duì)的背面；位于所述基底正面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述基底正面的介質(zhì)層，且所述介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)；位于所述介質(zhì)層內(nèi)的金屬插塞，所述金屬插塞位于所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面且與所述柵極結(jié)構(gòu)電連接；位于所述介質(zhì)層內(nèi)且通過(guò)所述金屬插塞與所述柵極結(jié)構(gòu)電連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括至少一層金屬層，其中，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中與所述金屬插塞相接觸的金屬層為底層金屬層；沿所述基底背面指向正面的方向上，對(duì)所述基底以及部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕形成通孔，直至露出所述底層金屬層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的金屬層表面；形成填充滿(mǎn)所述通孔的導(dǎo)電插塞，且所述導(dǎo)電插塞與所述底層金屬層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的金屬層相接觸；在所述像素晶圓基底背面形成襯墊層，且所述襯墊層與所述導(dǎo)電插塞電連接。

可選的，形成所述通孔的工藝步驟包括：在所述基底背面形成圖形化的光刻膠層；以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，采用干法刻蝕工藝，刻蝕所述基底以及部分厚度的介質(zhì)層，直至暴露出所述底層金屬層表面；去除所述圖形化的光刻膠層。

可選的，所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括：多層相互分立的金屬層，其中，與所述金屬插塞相接觸的金屬層為底層金屬層；位于相鄰層金屬層之間的連接插塞，所述連接插塞電連接相鄰層金屬層；其中，在刻蝕形成所述通孔的工藝步驟中，刻蝕直至露出所述底層金屬層表面。