[發(fā)明專利]用于BSI圖像傳感器的表面處理

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910343473.4
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN110246855A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張簡旭珂;吳志楠;林俊澤
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

一種背照式圖像傳感器結(jié)構(gòu)包括鄰近半導(dǎo)體襯底的第一面形成的圖像傳感器，其中第一介電層形成在半導(dǎo)體襯底的第一面上方以及互連層形成在第一介電層上方。該圖像傳感器結(jié)構(gòu)還包括在半導(dǎo)體襯底的第二面上方形成的背照膜以及在半導(dǎo)體襯底的第二面和背照膜之間形成的第一硅鹵素化合物層。本發(fā)明公開了用于BSI圖像傳感器的表面處理。

本申請是于2013年04月28日提交的申請?zhí)枮?01310156859.7的名稱為“用于BSI圖像傳感器的表面處理”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及BSI圖像傳感器的表面處理。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，由于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器內(nèi)在的某些優(yōu)點(diǎn)，CMOS圖像傳感器相對于傳統(tǒng)的電荷耦合器件(CCD)越來越受歡迎。具體而言，CMOS圖像傳感器可以具有高圖像采集率、更低的工作電壓、更低的功耗和更高的抗干擾性。另外，可以在與邏輯和存儲器件相同的高容量晶圓加工線上制造CMOS圖像傳感器。因此，CMOS圖像芯片可以既包括圖像傳感器又包括所有的必需邏輯器件，諸如放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等。

CMOS圖像傳感器是像素化的金屬氧化物半導(dǎo)體。CMOS圖像傳感器通常包括感光圖像元素(像素)陣列，每個(gè)感光像素可以包括晶體管(開關(guān)晶體管和復(fù)位晶體管)、電容器和感光元件(例如光電二極管)。CMOS圖像傳感器利用感光CMOS電路將光子轉(zhuǎn)化成電子。感光CMOS電路通常包括在硅襯底中形成的光電二極管。當(dāng)光電二極管暴露于光時(shí)，在光電二極管中產(chǎn)生電荷。當(dāng)光從主體現(xiàn)場入射到像素上，每個(gè)像素可以生成與落在像素上的光的量成比例的電子。此外，電子在像素中轉(zhuǎn)化成電壓信號并且通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。多個(gè)外圍電路可以接收數(shù)字信號并且處理這些數(shù)字信號從而顯示主體現(xiàn)場的圖像。

CMOS圖像傳感器可以包括多個(gè)其他層，諸如在襯底的頂上形成的介電層和互連層，其中這些互連層用于連接光電二極管與外圍電路。CMOS圖像傳感器的具有其他層的面通常被稱為正面，而具有襯底的面通常被稱為背面。取決于光程差，可以將CMOS圖像傳感器進(jìn)一步分成兩個(gè)主要類別，即前照式(FSI)圖像傳感器和背照式(BSI)圖像傳感器。

在FSI圖像傳感器中，來自主體現(xiàn)場的光入射到CMOS圖像傳感器的正面上，穿過介電層和互連層，并最終落在光電二極管上。光路中的其他層(例如不透明和反射金屬層)可能限制被光電二極管吸收的光的量從而降低量子效率。相反，在BSI圖像傳感器中不存在來自其他層(例如金屬層)的障礙。光入射到CMOS圖像傳感器的背面上。因此，光可以通過直接路徑照射光電二極管。這種直接路徑有助于增加光子轉(zhuǎn)化成電子的數(shù)量。

BSI圖像傳感器可以響應(yīng)于入射到CMOS圖像傳感器的背面上的光而產(chǎn)生電子。然而，當(dāng)不存在照明時(shí)可能產(chǎn)生不想要的電流。這種不想要的電流被稱為暗電流。過多的暗電流可能導(dǎo)致圖像退化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種裝置，包括：鄰近半導(dǎo)體襯底的第一面形成的圖像傳感器，其中：第一介電層形成在所述半導(dǎo)體襯底的第一面的上方，和互連層形成在所述第一介電層上方；在所述半導(dǎo)體襯底的第二面上方形成的背照膜；以及在所述半導(dǎo)體襯底的第二面和所述背照膜之間形成的第一硅鹵素化合物層。

所述的裝置還包括：在所述半導(dǎo)體襯底的第一面和所述第一介電層之間形成的第二硅鹵素化合物層。在所述的裝置中，所述第二硅鹵素化合物層包含氟。

在所述的裝置中，所述背照膜包括：在所述半導(dǎo)體襯底的第二面上形成的抗反射涂料層；和在所述抗反射涂料層上形成的介電層。

所述的裝置還包括：在所述半導(dǎo)體襯底中生長的外延層；嵌入所述外延層中的所述圖像傳感器；和嵌入所述外延層中的隔離區(qū)，其中所述圖像傳感器被所述隔離區(qū)包圍。

在所述的裝置中，所述第一硅鹵素化合物層包含氟。在所述的裝置中，氟的百分比在約0.15％至約0.5％的范圍內(nèi)。