一種背照式圖像傳感器的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種背照式圖像傳感器的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，圖像傳感器越來越集中應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、PC Camera、影像電話、第三代手機(jī)、視訊會(huì)議、智能型保全系統(tǒng)、汽車倒車?yán)走_(dá)、玩具以及工業(yè)、醫(yī)療等其他領(lǐng)域中。
[0003]例如，CMOS圖像傳感器屬于光電元器件且CMOS圖像傳感器由于其制造方法與現(xiàn)有集成電路制造方法兼容，同時(shí)其性能比原有的電荷耦合器件(CCD)有很多優(yōu)點(diǎn)，而且逐漸成為圖像傳感器的主流，其可以將驅(qū)動(dòng)電路和像素集成在一起，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)同時(shí)也降低了系統(tǒng)的功耗。CMOS圖像傳感器由于在采集光信號(hào)的同時(shí)就可以獲取電信號(hào)，還能實(shí)時(shí)處理圖像信息，反應(yīng)速度快；同時(shí)CMOS圖像傳感器還具有價(jià)格便宜，帶寬較大，防模糊，訪問的靈活性和較大的填充系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)并得到了大量的使用。
[0004]根據(jù)接收光線的位置不同，CMOS圖像傳感器可分為前照式CMOS圖像傳感器和背照式CMOS圖像傳感器，其背照式CMOS圖像傳感器相對(duì)于前照式CMOS圖像傳感器較大效率的提高了光線接收的效能，另外在背照式CMOS圖像傳感器的制備方法過程中，通常在CMOS圖像傳感器中形成可以與其他器件進(jìn)行電性連接的金屬引線，以及在背照式CMOS圖像傳感器上制備有彩色濾光片，以增加其應(yīng)用性。
[0005]傳統(tǒng)的背照式CMOS圖像傳感器的制備方法中包括:首先進(jìn)行擋光陣列方法以及表面平坦化處理；然后進(jìn)行晶圓背面的硅通孔的刻蝕以將金屬互連層引出；最后進(jìn)行彩色濾光片的制程。
[0006]但是，針對(duì)上述制備方法，一方面，光線會(huì)進(jìn)入相鄰的像素單元進(jìn)而造成信號(hào)串?dāng)_，光線經(jīng)過薄膜的路徑較長(zhǎng)，降低了 CMOS圖像傳感器的光電特性，影響輸出圖像的質(zhì)量；另一方面，傳統(tǒng)的背照式CMOS圖像傳感器的制備方法較為復(fù)雜，制備成本較高，實(shí)現(xiàn)難度較大，這些缺陷是本領(lǐng)域技術(shù)人員所不期望看到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種背照式圖像傳感器的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中背照式圖像傳感器制備方法較為復(fù)雜，制備成本較高，光電特性和輸出質(zhì)量較差的缺陷。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述方法包括:
[0010]步驟S1、提供一背面具有感光區(qū)域的鍵合晶圓，所述鍵合晶圓中設(shè)置有相互接觸的第一金屬層和第二金屬層，且所述第二金屬層位于所述第一金屬層之上；
[0011]步驟S2、刻蝕位于所述第二金屬層之上的所述鍵合晶圓，以形成將所述第二金屬層上表面予以暴露的通孔；
[0012]步驟S3、于所述通孔中填充金屬，以形成將所述第二金屬層與所述鍵合晶圓外部結(jié)構(gòu)予以電連接的金屬引線；
[0013]步驟S4、在所述鍵合晶圓的部分背面同步制備Pad層和若干等距間隔的金屬隔離柵，且所述Pad層與所述金屬引線形成接觸，所述金屬隔離柵位于所述鍵合晶圓的感光區(qū)域之上；
[0014]步驟S5、于相鄰的金屬隔離柵之間填埋彩色濾光片，以形成所述背照式圖像傳感器。
[0015]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述鍵合晶圓包括第一晶圓和第二晶圓；
[0016]所述第一晶圓包括第一襯底；位于所述第一襯底上表面的第一 BEOL介質(zhì)層；位于所述第一 BEOL介質(zhì)層上表面的第一器件層；
[0017]所述第二晶圓包括第二襯底；位于所述第二襯底上表面的第二 BEOL介質(zhì)層；位于所述第二 BEOL介質(zhì)層上表面的第二器件層；
[0018]其中，所述第一器件層中設(shè)置有所述第一金屬層，所述第二器件層中設(shè)置有所述第二金屬層，采用正面鍵合工藝將所述第二晶圓垂直鍵合至所述第一晶圓上形成所述鍵合晶圓。
[0019]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述步驟S2還包括:
[0020]在所述鍵合晶圓的背面依次沉積一層第一介電層和保護(hù)層，刻蝕所述保護(hù)層形成將所述第一介電層部分表面予以暴露的溝槽，并以剩余所述保護(hù)層為掩膜，依次刻蝕所述第一介電層和所述鍵合晶圓，以形成所述通孔。
[0021]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述步驟S3還包括:
[0022]于所述通孔的側(cè)壁及其底部形成一擴(kuò)散阻擋層后，電鍍金屬充滿所述通孔，并繼續(xù)對(duì)所述通孔進(jìn)行平坦化工藝處理，以形成所述金屬引線。
[0023]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述步驟S4還包括:
[0024]于所述保護(hù)層和所述金屬引線的上表面沉積氮化硅層，之后刻蝕所述氮化硅層以形成將所述感光區(qū)域予以暴露的第一窗口和將部分所述金屬引線的上表面予以暴露的第二窗口 ；
[0025]繼續(xù)進(jìn)行金屬的沉積和刻蝕工藝，以于所述第二窗口中形成所述Pad層，并于所述第一窗口中形成所述若干等距間隔的金屬隔離柵。
[0026]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述步驟S5還包括:
[0027]沉積一層第二介電層以將所述氮化硅層的上表面、金屬隔離柵的側(cè)壁、Pad層的側(cè)壁以及Pad層部分上表面予以覆蓋，之后于所述金屬隔離柵中填埋所述彩色濾光片。
[0028]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述步驟S5還包括:
[0029]在各所述彩色濾光片的上表面均制備一微型透鏡。
[0030]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述金屬的材質(zhì)為銅、鋁、鎢或錫。
[0031]較佳的，上述的背照式圖像傳感器的制備方法，其中，所述彩色濾光片的頂部與所述金屬隔離柵的頂部齊平。
[0032]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0033]本發(fā)明公開了一種背照式圖像傳感器的制備方法，通過對(duì)鍵合晶圓進(jìn)行通孔刻蝕，并填充金屬形成金屬引線，之后在鍵合晶圓的背面同步制備金屬隔離柵和Pad層，再將彩色濾光片填埋于該金屬隔離柵中；該技術(shù)方案可將鍵合晶圓中的金屬層導(dǎo)出并與Pad相整合，一定程度上實(shí)現(xiàn)了制備工藝的簡(jiǎn)單化、低成本的要求，同時(shí)于Pad同步制備的金屬隔離柵為后續(xù)的彩色濾光片的提供良好的填埋環(huán)境，實(shí)現(xiàn)的光路的最小化，很大程度上提高了背照式圖像傳感器的光電特性和輸出質(zhì)量。
[0034]具體
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0036]圖1是本發(fā)明中背照式圖像傳感器的制備方法流程圖；
[0037]圖2?6是本發(fā)明中背照式圖像傳感器的制備方法流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明的核心思想為:將背照式圖像傳感器的金屬引線和Pad層相整合，并同步制備金屬隔離柵為后續(xù)彩色濾光片的填埋式制程提供基礎(chǔ)，進(jìn)而提高圖像傳感器制備工藝的簡(jiǎn)單化，降低制備成本以及提高輸出圖像質(zhì)量。
[0039]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。
[0040]如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例中背照式圖像傳感器的制備方法流程圖。首先，提供一個(gè)具有感光區(qū)域且設(shè)置有金屬互連層(即第一金屬層和第二金屬層互連)的鍵合晶圓；其次對(duì)鍵合晶圓進(jìn)行刻蝕，形成暴露金屬互連層表面的通孔，并于通孔中填充金屬形成金屬引線；繼續(xù)在鍵合晶圓的上表面的感光區(qū)域上制備金屬隔離柵，同時(shí)在金屬引線的上表面制備Pad層；最后進(jìn)行彩色濾光片填埋工藝。
[0041]下面結(jié)合圖2?圖6對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)的說明.
[0042]步驟S1、提供一上表面具有感光區(qū)域(即后續(xù)金屬隔離柵以及填埋的彩色濾光片區(qū)域)的鍵合晶圓，該鍵合晶圓中設(shè)有第一金屬層以及與該第一金屬層接觸并位于第一金屬層之上的第二金屬層；其中第一金屬層和第二金屬層構(gòu)成一互連金屬層103。
[0043]具體的，該鍵合晶圓包括有第一晶圓以及鍵合至第一晶圓之上的第二晶圓。
[0044]其中，第一晶圓包括第一襯底100、位于第一襯底100上表面的第一 BEOL(Back—End — Of — Line，簡(jiǎn)稱BEOL，也即常規(guī)所言的后段制程層)介質(zhì)層101以及位于第一 BEOL介質(zhì)層101上表面的第一器件層；第二晶圓包括第二襯底106、位于第二襯底106上表面的第二 BEOL介質(zhì)層107以及位于第二 BEOL介質(zhì)層107上表面的第二器件層。進(jìn)一步的，上述的第一金屬層設(shè)置在第一器件層中，第二金屬層設(shè)置在第二器件層中。
[0045]作為一個(gè)可選但非限制性的實(shí)施例，采用正面鍵合工藝將第一晶圓和第二晶圓鍵合，具體的，將第二晶圓的正面翻轉(zhuǎn)之后鍵合至第一晶圓的正面之上，以形成第一器件層和第二器件層接觸并將第一金屬