[發明專利]一種圖像傳感器像素陣列結構及制作方法

有效

• 申請號: 202010759946.1
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112002717B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 葉果;王兆民
• 申請（專利權）人: 奧比中光科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 孟學英

1.一種圖像傳感器像素陣列結構，其特征在于，包括像素晶圓和邏輯晶圓，其中：

所述像素晶圓包括：

硅基感光像素陣列，用于接收入射光以轉換成電信號；

深隔離結構，位于相鄰硅基感光像素之間，用于所述相鄰硅基感光像素之間的光學隔離和電學隔離；

硅基微透鏡陣列，位于所述硅基感光像素陣列的上方，與所述硅基感光像素陣列自成一體，用于會聚入射光進入所述硅基感光像素陣列；

鈍化層，沉積于所述硅基微透鏡陣列表層，用于保護硅基微透鏡陣列；

所述邏輯晶圓，與所述像素晶圓的正面混合鍵合，包括互補金屬氧化物半導體器件，用于處理來自所述硅基感光像素陣列的電信號。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器像素陣列結構，其特征在于，所述硅基微透鏡陣列與所述硅基感光像素陣列自成一體包括所述硅基微透鏡陣列和所述硅基感光像素陣列的材料一致。

3.如權利要求2所述的圖像傳感器像素陣列結構，其特征在于，所述深隔離結構包括第一部分和第二部分；

所述第一部分是相鄰所述硅基感光像素之間的深隔離槽部分；

所述第二部分是相鄰微透鏡結構之間的金屬隔離柵部分。

4.一種圖像傳感器像素陣列結構的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：提供邏輯晶圓和像素晶圓，所述邏輯晶圓與所述像素晶圓進行正面鍵合；

S2：對所述像素晶圓的背面的像素硅基襯底的厚度進行減薄；

S3：通過光刻技術對減薄后的所述像素晶圓中的相鄰硅基感光像素之間進行定義，在所述像素晶圓的表面定義出深隔離槽圖形，然后通過蝕刻工藝形成深隔離槽；

S4：去除所述深隔離槽的表面的硅損傷層；

S5：對去除所述硅損傷層后的所述深隔離槽進行填充，在所述像素晶圓表層依次沉積，并對沉積后的所述像素晶圓進行平坦化，得到一體成型的深隔離結構；

S6：在平坦化后的所述像素晶圓的表面涂敷一層硬掩膜材料，通過光刻技術、回流技術在所述硅基感光像素的上方定義出硅基微透鏡蝕刻的硬掩膜圖形；

S7：采用蝕刻工藝對所述像素硅基襯底蝕刻出硅基微透鏡陣列，通過控制過蝕刻量得到預設目標厚度的硅基微透鏡陣列結構；

S8：對所述硅基微透鏡陣列結構進行表面鈍化層沉積。

5.如權利要求4所述的圖像傳感器像素陣列結構的制作方法，其特征在于，所述邏輯晶圓包括邏輯硅基襯底、第一邏輯金屬互連層、邏輯金屬互連結構、第二邏輯金屬互連層、邏輯金屬襯墊以及嵌設于所述邏輯硅基襯底中的互補金屬氧化物半導體器件；

所述邏輯金屬互連結構包括第三邏輯金屬互連層與第四邏輯金屬互連層，所述第三邏輯金屬互連層通過通孔與所述第四邏輯金屬互連層連接且通過層間介質層分隔；

其中，所述第三邏輯金屬互連層與所述第一邏輯金屬互連層處于同一水平線上，所述第四邏輯金屬互連層與所述邏輯金屬襯墊部分正對設置。

6.如權利要求5所述的圖像傳感器像素陣列結構的制作方法，其特征在于，所述第二邏輯金屬互連層設置于所述第四邏輯金屬互連層與所述邏輯金屬襯墊之間，包括單層邏輯金屬互連層，或，包括多層不同邏輯金屬材料制成的邏輯金屬互連層。

7.如權利要求6所述的圖像傳感器像素陣列結構的制作方法，其特征在于，所述像素晶圓包括像素硅基襯底、嵌設于像素硅基襯底中的硅基感光像素陣列、像素金屬互連結構、像素金屬襯墊及第三像素金屬互連層；其中，所述像素金屬互連結構包括第一像素金屬互連層及第二像素金屬互連層，所述第一像素金屬互連層通過通孔與所述第二像素金屬互連層連接且通過層間介質層分隔，所述第二像素金屬互連層與所述像素金屬襯墊部分正對設置，所述第三像素金屬互連層設置于所述第二像素金屬互連層與所述像素金屬襯墊之間。

8.如權利要求7所述的圖像傳感器像素陣列結構的制作方法，其特征在于，所述第三像素金屬互連層包括單層像素金屬互連層，或，包括多層不同像素金屬材料制成的像素金屬互連層。