[發明專利]圖像傳感器的深溝槽和硅通孔的制程方法

有效

• 申請號: 201810144446.X
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108470711B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 林宏
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明提供一種圖像傳感器的深溝槽和硅通孔的制程方法，深溝槽和硅通孔的制程方法包括：提供像元硅片；在像元硅片的第二側進行硅襯底減薄處理；在像元硅片的第二側形成深溝槽；于深溝槽內填充有機物；在像元硅片的第二側上涂布光刻膠；根據硅通孔圖案對像元硅片的第二側進行刻蝕以形成硅通孔；于深溝槽和硅通孔表面沉積介質保護層；于深溝槽內填充有機物；在像元硅片的第二側上涂布光刻膠；根據接觸孔圖案對像元硅片的第二側進行刻蝕以形成接觸孔；在深溝槽和硅通孔表面沉積阻擋層，并于深溝槽內填充第一金屬，同時在硅通孔表面形成一層籽晶層；于硅通孔內填充第一金屬。本發明提供的制程方法減少圖像傳感器的制程工藝。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器的深溝槽和硅通孔的制程方法

背景技術

隨著智能手機和平板電腦的普及，CMOS圖像傳感器(CIS)產品需求與日俱增，智能手機攝像頭的配置至少在300萬像素以上，一些高端智能機甚至配有1000萬以上像素的攝像頭。這些高端應用對CIS產品性能有了更高的要求，包括像素、分辨率、功耗、物理尺寸等。因此，許多CIS產品供應商們都在著力開發背照式圖像傳感器技術(BSI CIS)，來進一步提高CIS產品的感光度和降低像元信號之間干擾，支持高端智能機的攝像需求。背照式圖像傳感器以3D CIS技術為研究熱點，把圖像傳感器芯片和數字信號處理器芯片通過TSV(Through Silicon Vias，穿過硅片通道工藝)垂直互連在一起，能夠有效減少封裝尺寸、減低功耗。

目前已量產的3D CIS產品工藝是將像元硅片和數控硅片采用SiO2-SiO2直接鍵合工藝垂直粘接在一起；對像元硅片進行背面減薄工藝，減薄硅的厚度以接近受過注入的感光區；從像元硅片背面對感光單元(即像元單元)之間進行深溝槽隔離工藝(Deep TrenchIsolation)，在深溝槽內先后填入介質和金屬，實現感光單元之間的電隔離和光隔離；在像元陣列旁的控制電路區域進行背面TSV工藝，分別連接像元硅片的第一層金屬層和數控芯片的頂層金屬層；在感光單元之間進行金屬格柵工藝，金屬格柵可以吸收雜散光，減少信號干擾；采用鋁布線將TSV引出，形成導線邦定所需的鋁焊墊；在感光區先后形成透過不同可見光的濾色薄膜，并最后在濾色膜上方制作顯微透鏡。

現有的深溝槽(DTI)工藝，有的是直接填入介質來形成像元之間的電隔離，有的是先后填入介質和金屬進而同時獲得像元之間的電隔離和光隔離。后者技術更先進，但工藝難度巨大，需要在深寬比大于10:1的深溝槽內填充金屬。深溝槽填充工藝一般是先在深溝槽表面沉積一層介質層，然后沉積一層阻擋層，再進行金屬填充，最后去除表面的金屬。

背照式CIS的硅通孔工藝是在減薄的像元硅片第二側進行硅通孔的工藝加工，依次進行硅通孔的光刻工藝、刻蝕工藝和清洗工藝來形成深孔，然后沉積一層介質保護層，再依次進行接觸孔的深井光刻工藝、刻蝕工藝和清洗工藝來打開底部的介質并露出金屬，接著沉積阻擋層和籽晶層，最后進行填充工藝和化學機械拋光工藝。

由此可見，現有技術中背照式CIS的制程工藝分別進行深溝槽和硅通孔的制程進而導致制程步驟復雜，過多的制程步驟會增加背照式CIS產品的制造成本。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種圖像傳感器的深溝槽和硅通孔的制程方法，以減少圖像傳感器的制程工藝。

根據本發明的一個方面，提供一種圖像傳感器的深溝槽和硅通孔的制程方法，包括：

步驟S01，提供像元硅片，所述像元硅片包括具有像元的硅襯底和在硅襯底上形成的金屬互連層，所述金屬互連層形成在所述像元硅片的第一側，所述像元硅片的第二側與所述第一側相對；

步驟S02，在所述像元硅片的第二側進行硅襯底減薄處理；

步驟S03，在所述像元硅片的第二側形成深溝槽；

步驟S04，于所述深溝槽內填充有機物；