图像传感器件及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开一种图像传感器件。图像传感器件包括：具有正面和背面的衬底；形成于衬底内的辐射感测区；从衬底的背面延伸至衬底的开口；包含第一金属的第一金属氧化物膜，第一金属氧化物膜形成于衬底的内表面上；及包含第二金属的第二金属氧化物膜，第二金属氧化物膜形成于第一金属氧化物膜的上方；其中，第一金属的电负性高于第二金属的电负性。本发明专利技术还公开了一种相关的制造方法。本发明专利技术实施例涉及图像传感器件及其制造方法。

Image sensor and manufacturing method thereof

The embodiment of the invention discloses an image sensor. The image sensor includes a substrate having a front and back; radiation formed in the substrate of the sensing region; from the opening extends to the back surface of the substrate includes a first substrate; a first metal metal oxide film, the inner surface of the first metal oxide film is formed on the substrate; and second contains second metal metal oxide film. The top second metal oxide film formed on the first metal oxide film; wherein, the electronegativity of the first metal is higher than the electronegativity of metal second. The invention also discloses a related manufacturing method. The embodiment of the invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器件及其制造方法
本专利技术实施例涉及图像传感器件及其制造方法。
技术介绍
半导体图像传感器用于感测光。互补金属氧化物半导体(CMOS)、图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)传感器被广泛地应用于诸如数码相机或手机摄像头的各种应用中。这些器件利用衬底内的像素阵列，其包含晶体管和光电二极管，晶体管和光电二极管能够吸收投射向衬底的辐射并将感测到的辐射转换为电信号。背照式(BSI)图像传感器件是一种图像传感器件。由于晶体管器件尺寸随着每种技术生成而缩小，现有的BSI图像传感器件开始受到与串扰及光晕相关问题的影响。这些问题是由BSI图像传感器的相邻像素之间的不充分隔离引起的。因此，虽然制造BSI图像传感器件的现有方法通常已经满足其预期目的，但其并未在所有方面令人感到满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供了一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面和背面；辐射感测区，形成于所述衬底中；开口，从所述衬底的背面延伸至所述衬底内；第一金属氧化物膜，包含第一金属，所述第一金属氧化物膜形成于所述开口的内表面上；以及第二金属氧化物膜，包含第二金属，所述第二金属氧化物膜形成于所述第一金属氧化物膜的上方；其中，所述第一金属的电负性高于所述第二金属的电负性。在上述图像传感器件中，所述第一金属氧化物膜共形地形成于所述开口的内表面上。在上述图像传感器件中，所述第一金属包含铝。在上述图像传感器件中，所述第二金属包含铪。在上述图像传感器件中，所述开口具有大于1.5微米的深度。在上述图像传感器件中，每个所述第一金属氧化物膜和所述第二金属氧化物膜的厚度都大于30埃。在上述图像传感器件中，所述第一金属氧化物膜进一步共形地设置于所述衬底的背面的上方。在上述图像传感器件中，进一步包括位于所述第一金属氧化物膜与所述开口的内表面之间的中间层。在上述图像传感器件中，所述中间层包含SiO2。在上述图像传感器件中，所述中间层的厚度小于25微米。在上述图像传感器件中，进一步包括形成于所述第二金属氧化物膜的上方的氧化钽(Ta2O5)层。根据本专利技术的另一些实施例，还提供了一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面和背面；辐射感测区，形成于所述衬底中；开口，从所述衬底的背面延伸至所述衬底；以及膜，具有梯度折射率在所述开口的内表面的上方的；其中，所述膜包含根据折射率以依次堆叠的方式交替布置的多层，并且所述多层中更接近所述衬底的层具有比所述多层中远离所述衬底的层的折射率更低的折射率。在上述图像传感器件中，所述层均为金属氧化物层。在上述图像传感器件中，所述层包含氧化铝层、氧化铪层和氧化钽层，所述氧化铝层比所述氧化铪层和所述氧化钽层更接近所述衬底，并且所述氧化钽层比所述氧化铝层和所述氧化铪层更远离所述衬底。在上述图像传感器件中，所述开口具有大于1.5微米的深度。在上述图像传感器件中，所述多层的每层的厚度都大于30埃。在上述图像传感器件中，所述膜共形地形成于所述衬底的背面的上方。在上述图像传感器件中，进一步包括位于所述膜与所述开口的内表面之间的中间层。根据本专利技术的又一些实施例，还提供了一种制造图像传感器件的方法，包括：提供具有正面和背面的衬底；形成邻近所述正面的辐射感测区；从所述背面在所述衬底中形成开口，以及形成包含位于所述开口的内表面上的第一金属的第一金属氧化物膜；形成包含位于所述第一金属氧化膜的上方的第二金属的第二金属氧化物膜；其中，所述第一金属的电负性大于所述第二金属的电负性。在上述方法中，所述第一金属氧化物膜和所述第二金属氧化物膜的形成包含：在所述开口的内表面的上方形成氧化铝层；以及在所述氧化铝层的上方形成氧化铪层。附图说明结合附图阅读以下详细说明，可更好地理解本专利技术的各方面。应注意到，根据本行业中的标准惯例，各种部件未按比例绘制。实际上，为论述清楚，各部件的尺寸可任意增加或减少。图1至图7是根据本专利技术的一些实施例以各个操作制造的图像传感器的截面图；图8是示出了测试根据现有技术中的工艺和图4A的示例性实施例制造的器件的白像素的数目的实验结果的示意图；及图9是示出了测试根据现有技术中的工艺和图4B的实施例制造的器件的白像素的数目的实验结果的示意图。具体实施方式以下公开提供许多不同的实施例或示例，为实现所提供的主题不同的特征。下面描述了组件与设置的具体示例，以便简要说明本专利技术。当然，这些仅仅是示例，并非旨在限制本专利技术。例如，在随后的说明中，形成于第二部件上或者上方的第一部件可包含其中所述第一和第二部件形成为直接接触的实施例，也同样可能包含其中在第一和第二部件之间形成另一部件的实施例，这样第一和第二部件可不进行直接接触。此外，本专利技术可在多个示例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简明和清楚地进行说明，而其本身不指示所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。此外，为了便于描述，本文使用空间相对术语，例如“低于”、“下面”、“下方”、“上面”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。空间相对术语旨在包含除了附图所示的方向之外使用或操作器件时的不同方向。该装置可调整为其他方向(旋转90度或者面向其他方向)，而其中所使用的空间相关描述符也可进行相应的解释。尽管为本专利技术限定了较宽范围的数字范围和参数为近似值，在具体示例中所记录的数字值尽可能为精确值。但是，任何数字值都包含某些由相应的测试量度中标准差所造成的固有误差。此外，文中所使用的术语“大约”通常表示给定值或范围内的10％、5％、1％或0.5％。或者，术语“大约”表示位于本领域内普通技术人员所理解的平均值的可接受标准误差范围内。除操作/工作示例，或除明确指出外，本专利技术中的诸如材料数量、时间长度、温度、操作条件、数量比例及类似内容等的所有数字范围、数量、值和百分比应理解为依据术语“大约”在所有实例中有所改动。因此，除非出现矛盾，本专利技术和附属权利要求中所述的数字参数为能够按照需要进行改动的近似值。各数字参数至少应该按照所报告的有效数字，并通过普通的四舍五入方法进行表示。文中的范围可表示为从一个端点到另一个端点，或者两个端点之间。文中所公开的所有范围包含端点，除非另有说明。根据本专利技术的图像传感器件是背照式(BSI)图像传感器件。BSI图像传感器件包含电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、有源像素传感器(APS)或无源像素传感器。图像传感器件可包含邻近像素栅格提供的附加电路和输入/输出，以提供提供像素的操作环境和支持与像素的外部通信。图1至图7是根据本专利技术的一些实施例以各种操作制造的图像传感器的截面图。应当理解，为了更好地理解本专利技术的实施例，简化了图1至图7。参考图1，传感器件100包含衬底102。衬底102是器件衬底。衬底102可为半导体衬底。衬底102可为掺杂有诸如硼的p型掺杂剂的硅衬底，在这种情况下，衬底102是p型衬底。或者，衬底102可为另一合适的半导体材料。例如，衬底102可为掺杂有诸如磷或砷的N型掺杂剂的硅衬底，在这种情况下，衬底102是N型衬底。衬底102可包括诸如锗或金刚石的其他元素半导体。衬底102可选择性地包含化合物衬底和/或合金半导体。进一步地，衬底102可包含外延层(epi层)，可以被应变以增强性能，并且还可包括绝缘体上硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面和背面；辐射感测区，形成于所述衬底中；开口，从所述衬底的背面延伸至所述衬底内；第一金属氧化物膜，包含第一金属，所述第一金属氧化物膜形成于所述开口的内表面上；以及第二金属氧化物膜，包含第二金属，所述第二金属氧化物膜形成于所述第一金属氧化物膜的上方；其中，所述第一金属的电负性高于所述第二金属的电负性。

【技术特征摘要】
2016.03.17 US 15/072,8871.一种图像传感器件，包括：衬底，具有正面和背面；辐射感测区，形成于所述衬底中；开口，从所述衬底的背面延伸至所述衬底内；第一金属氧化物膜，包含第一金属，所述第一金属氧化物膜形成于所述开口的内表面上；以及第二金属氧化物膜，包含第二金属，所述第二金属氧化物膜形成于所述第一金属氧化物膜的上方；其中，所述第一金属的电负性高于所述第二金属的电负性。2.根据权利要求1所述的图像传感器件，其中，所述第一金属氧化物膜共形地形成于所述开口的内表面上。3.根据权利要求1或2所述的图像传感器件，其中，所述第一金属包含铝。4.根据权利要求3所述的图像传感器件，其中，所述第二金属包含铪。5.根据权利要求4所述的图像传感器件，其中，所述开口具有大于1.5微米的深度。6.根据权利要求1或2所述的图像传感器件，其中，每个所述第一金属氧化物膜和所述第二金属氧化物膜的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖志育，蔡敏瑛，杜友伦，金海光，蔡正原，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71