[發明專利]背照式圖像傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 202011333842.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112349742A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李振亞;王鵬;高尚;熊子遙
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，其中，在形成金屬材料層之后，對金屬材料層執行離子轟擊工藝去除至少部分所述金屬材料層頂表面凸起的金屬晶粒，以使金屬材料層頂表面光滑化，進而降低金屬材料層表面的粗糙度。如此一來，使得后續刻蝕形成的金屬柵格層頂表面光滑，粗糙度降低，進而提升背照式圖像傳感器光吸收的均勻性。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種背照式圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

背照式(BSI)傳感器的光是從襯底的背面而不是正面進入襯底的，因為減少了光反射，BSI傳感器能夠比前照式傳感器捕捉更多的圖像信號。目前，三維堆疊背照式圖像傳感器(UTS)通過硅穿孔(TSV:through Si Via)將邏輯運算芯片與像素(光電二極管)陣列芯片進行三維集成，一方面在保持芯片體積的同時，提高了傳感器陣列尺寸和面積，另一方面大幅度縮短功能芯片之間的金屬互聯，減小發熱、功耗、延遲，提高了芯片性能。

在三維堆疊背照式圖像傳感器(UTS)中，設置金屬柵格，并利用金屬柵格(metalgrid)的不透光特性，防止不同像素(光電二極管)之間的光的串擾。因此，金屬柵格的性能對背照式圖像傳感器的性能影響巨大。而目前通過刻蝕形成的金屬柵格層頂表面比較粗糙，進而影響光吸收的均勻性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種背照式圖像傳感器及其制造方法，以改善背照式圖像傳感器中金屬柵格層頂表面的粗糙度，進而提高背照式圖像傳感器光吸收的均勻性。

為解決上述問題，本發明提供一種背照式圖像傳感器的制造方法，所述方法包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成金屬材料層；

對所述金屬材料層執行離子轟擊工藝去除至少部分所述金屬材料層頂表面凸起的金屬晶粒；

刻蝕所述金屬材料層以形成金屬柵格層。

可選的，所述離子轟擊工藝中用于轟擊所述金屬材料層的離子為惰性元素離子和/或氮離子。

可選的，對所述金屬材料層執行離子轟擊工藝的方法包括：

將形成有所述金屬材料層的襯底置于一工藝腔室中，并向所述工藝腔室內通入待解離氣體，對位于所述工藝腔室內的解離電極通電，以使所述待解離氣體解離以生成用于轟擊所述金屬材料層的離子；以及，

在使所述待解離氣體解離的同時，對所述工藝腔室中的離子加速電極通電，以使所述離子朝向所述金屬材料層加速運動，以轟擊所述金屬材料層。

可選的，對所述解離電極通電的第一供電器的功率為320W～540W，頻率為1.5～2.5MHz。

可選的，對所述離子加速電極通電的第二供電器的功率為：180W～320W，頻率為1.5～2.5MHz。

可選的，執行所述離子轟擊工藝的時間為：20s～120s。

可選的，在所述襯底上形成所述金屬材料層，以及對所述金屬材料層執行離子轟擊工藝在同一工藝腔室中進行。

可選的，執行所述離子轟擊工藝之后的所述金屬材料層表面的最高點和最低點的高度差小于等于100nm。

可選的，在所述襯底上形成金屬材料層的方法為化學氣相沉積法。

可選的，在對所述金屬材料層執行離子轟擊工藝之前，所述方法還包括：對所述背照式圖像傳感器加熱，所述加熱溫度為：150℃-200℃，加熱時間為30s～60s。

為解決上述方法，本發明還提供一種背照式圖像傳感器，所述背照式圖像傳感器根據如上述任意一項所述的背照式圖像傳感器的制造方法制備而成。