背照式传感器的制造方法及版图结构技术

本发明专利技术提供一种背照式传感器的制造方法及版图结构，所述版图结构中，金属栅格层的范围至少覆盖保护层靠近像素区的像素层的边界，从而在所述制造方法中，根据新的版图结构制造背照式传感器的金属栅格时，保护层与像素层的台阶处的金属不需要被蚀刻掉，从而避免金属残余缺陷，避免影响像素区的透光率，从而提高了最终制得的背照式图像传感器芯片的性能。

Manufacturing method and layout structure of back illuminated sensor

The invention provides a manufacturing method of back illuminated sensor and layout structure, the layout structure, the pixel level range of a metal grid layer covering at least a protective layer of the pixel region near the border, and in the manufacturing method, according to the metal grid illuminated sensor manufacturing layout structure when new step, protection layer and a pixel layer metal does not need to be etched, thereby avoiding metal residual defects, avoid the influence of light pixel area rate, so as to improve the performance of the final prepared back illuminated image sensor chip.

【技术实现步骤摘要】
背照式传感器的制造方法及版图结构
本专利技术涉及背照式传感器制造
，尤其涉及一种背照式传感器的制造方法及版图结构。
技术介绍
背照式(BSI)传感器的光是从衬底的背面而不是正面进入衬底的，因为减少了光反射，BSI传感器能够比前照式传感器捕捉更多的图像信号。目前，三维堆叠背照式传感器(UTS)通过硅穿孔(TSV:throughSiVia)将逻辑运算芯片与像素(光电二极管)阵列芯片进行三维集成，一方面在保持芯片体积的同时，提高了传感器阵列尺寸和面积，另一方面大幅度缩短功能芯片之间的金属互联，减小发热、功耗、延迟，提高了芯片性能。在三维堆叠背照式传感器(UTS)中，设置金属栅格，并利用金属栅格(metalgrid)的不透光特性，防止不同像素(光电二极管)之间的光的串扰，但是这种金属栅格层工艺一直存在一些问题，其中金属栅格层蚀刻的残留缺陷，会影响像素区的透光率，使得成像不均匀，从而影响背照式传感器芯片的性能，这是本领域技术人员所不愿意看到的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种背照式传感器的制造方法及版图结构，能够明显消除金属栅格蚀刻的残余缺陷问题。为解决上述问题，本专利技术提出一种背照式传感器的版图结构，包括逻辑区和像素区，所述逻辑区包括硅穿孔层和覆盖在所述硅穿孔层上的保护层；所述像素区包括像素层和覆盖在所述像素层上的金属栅格层，至少所述保护层面向所述像素层的边界线被所述金属栅格层覆盖。进一步地，所述保护层从所述逻辑区延伸至所述像素区内且暴露出所述像素区内的像素层。进一步的，所述金属栅格层在所述像素区内覆盖所述保护层面向所述像素层的边界线，或者所述金属栅格层在所述像素区内覆盖所述保护层所有的边界线。进一步的，所述金属栅格层从所述像素区延伸至所述逻辑区内。进一步的，所述金属栅格层在所述逻辑区内覆盖所述保护层面向所述像素层的边界线，或者所述金属栅格层在所述逻辑区内覆盖所述保护层所有的边界线。进一步的，所述金属栅格层覆盖所述保护层所有的边界线。进一步的，所述保护层为单层结构或者至少两层堆叠而成的复合层结构。进一步的，所述金属栅格层包括覆盖在所述像素层上的粘合层和覆盖在所述粘合层上的金属层。进一步的，所述像素层包括光电二极管和驱动所述光电二极管的晶体管。本专利技术还提供一种背照式传感器的制造方法，该制造方法根据上述的背照式传感器的版图结构来制作金属栅格，包括以下步骤：提供具有逻辑区和像素区的半导体衬底，所述像素区内形成有像素层；采用硅穿孔工艺在所述逻辑区内形成连接所述像素层的硅穿孔层；在具有所述硅穿孔层的半导体衬底表面形成保护层，所述保护层覆盖所述硅穿孔层区域表面，并暴露所述像素区的像素层区域表面；在具有所述保护层的半导体衬底表面形成金属栅格层，所述金属栅格层暴露所述像素层的像素并覆盖所述保护层面向所述像素层的边界线。进一步的，在具有所述硅穿孔层的半导体衬底表面形成保护层的步骤包括：在所述具有所述硅穿孔层的半导体衬底表面沉积一定厚度的保护层材料；采用刻蚀工艺至少去除所述像素层表面上的保护层材料，以形成所述保护层。进一步的，所述保护层为氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或者氧化硅层、氮化硅层交替堆叠而成的复合层结构。进一步的，在具有所述保护层的半导体衬底表面形成金属栅格层的步骤包括：在具有所述保护层的半导体衬底表面上依次形成粘合层、金属层、抗反射层和图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，依次刻蚀所述抗反射层、金属层和粘合层，所述刻蚀保留保护层边界台阶处的金属层和粘合层，从而形成所述金属栅格层，所述台阶为所述保护层面向所述像素层的边界线与所述像素层形成的台阶。进一步的，所述粘合层的材料包括钛、钽、氮化钛、氮化钽中的至少一种。进一步的，所述金属层的材料为铝、铜或钨。与现有技术相比，本专利技术的技术方案更改了现有的版图设计，使新的版图结构中的金属栅格层的范围至少覆盖保护层靠近像素区的像素层的边界，从而在根据新的版图结构制造背照式传感器的金属栅格时，保护层与像素层的台阶处的金属不需要被蚀刻掉，从而避免金属残余缺陷，避免影响像素区的透光率，从而提高了最终制得的背照式图像传感器芯片的性能。附图说明图1是现有的一种背照式传感器的版图结构；图2A至2B是根据图1所示的版图结构制造背照式传感器的金属栅格过程中的剖面结构示意图图3A至图3D是本专利技术具体实施例的背照式传感器的版图结构；图4是本专利技术具体实施例的背照式传感器的制造方法流程图；图5A至图5B是图4所示的制造方法中的器件剖面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。再者，本专利技术中的“层”并不限定单层结构，也包含多层结构堆叠形成的复合层结构，而“上”、“下”等概念主要是结合示意图的方向来便于说明一些相对概念，便于更好地理解本专利技术的目的，因此，在实际制作中“层”、“上”、“下”等概念均包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图1，目前，专利技术人所熟知的一种用于制作背照式图像传感器的金属栅格的版图结构设计包括逻辑区100a和像素区100b。所述逻辑区100a包括硅穿孔(TSV)层101和氮化硅保护层(SiNcaplayer)102，硅穿孔层101的互连金属和通孔结构可以将逻辑区100a的逻辑运算芯片和像素区100b的像素层100c(即光电传感器阵列芯片)实现电连接和三维集成；所述像素区100b包括金属栅格层103，金属栅格层103中具有能够防止不同像素(光电二极管)之间的光的串扰的金属栅格103a。请参考图2A和2B，根据图1所示的版图结构设计，制作背照式图像传感器的金属栅格过程包括：首先，提供具有逻辑区I和像素区II的半导体衬底200，采用硅穿孔(TSV工艺)在逻辑区I中形成硅穿孔层，所述硅穿孔层包括下层互连金属200a、导电通孔结构201以及上层互连金属200b；然后，在具有硅穿孔层的半导体衬底表面沉积要沉积氮化硅(SiN)保护层202，并通过蚀刻保留硅穿孔层区域的SiN保护层202，去除像素区II的SiN保护层202，以保证像素区II的透光率；接着，在具有SiN保护层202的半导体衬底200表面依次形成氮化钛粘合层(未图示)、金属层203、抗反射层204(BARC)以及光刻胶(PR)层205，并通过光刻和蚀刻工艺，去除逻辑区I的SiN保护层202表面以及像素区II表面上多余的氮化钛粘合层、金属层203、抗反射层204(BARC)，以在像素区II的相邻像素(未图示)之间形成金属栅格203b，来隔离像素区II中像素与像素之间的干扰。但由于SIN保护层203在逻辑区I与像素区II存在高度差，形成台阶，光刻胶层205和BARC层204在该台阶处的涂覆厚度偏厚，进而导致后续的金属层203蚀刻不完全并形成残余缺陷203c，影响像素区I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背照式传感器的版图结构，其特征在于，包括逻辑区和像素区，所述逻辑区包括硅穿孔层和覆盖在所述硅穿孔层上的保护层；所述像素区包括像素层和覆盖在所述像素层上的金属栅格层，至少所述保护层面向所述像素层的边界线被所述金属栅格层覆盖。

【技术特征摘要】
1.一种背照式传感器的版图结构，其特征在于，包括逻辑区和像素区，所述逻辑区包括硅穿孔层和覆盖在所述硅穿孔层上的保护层；所述像素区包括像素层和覆盖在所述像素层上的金属栅格层，至少所述保护层面向所述像素层的边界线被所述金属栅格层覆盖。2.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述保护层从所述逻辑区延伸至所述像素区内且暴露出所述像素区内的像素层。3.如权利要求2所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述金属栅格层在所述像素区内覆盖所述保护层面向所述像素层的边界线，或者所述金属栅格层在所述像素区内覆盖所述保护层所有的边界线。4.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述金属栅格层从所述像素区延伸至所述逻辑区内。5.如权利要求4所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述金属栅格层在所述逻辑区内覆盖所述保护层面向所述像素层的边界线，或者所述金属栅格层在所述逻辑区内覆盖所述保护层所有的边界线。6.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述金属栅格层覆盖所述保护层所有的边界线。7.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述保护层为单层结构或者至少两层堆叠而成的复合层结构。8.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述金属栅格层包括覆盖在所述像素层上的粘合层和覆盖在所述粘合层上的金属层。9.如权利要求1所述的背照式传感器的版图结构，其特征在于，所述像素层包括光电二极管和驱动所述光电二极管的晶体管。10.一种背照式传感器的制造方法，其特征在于，根据权利要求1至9中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：占琼，朱继锋，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42