形成图像传感器的吸收增强结构的方法技术

在一些实施例中，本发明专利技术实施例涉及形成用于集成芯片图像传感器的吸收增强结构的方法，其减小了由吸收增强结构的形成而产生的晶体缺陷。该方法可以通过在衬底的第一侧上方形成图案化的掩模层来实施。根据图案化的掩模层对衬底的第一侧实施干蚀刻工艺以限定沿着衬底的第一侧以周期性图案布置的多个中间突出件。对多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件。在多个突出件上方和之间形成一个或多个吸收增强层。湿蚀刻工艺去除可以不利地影响吸收增强结构的性能的中间突出件的损坏区域。

【技术实现步骤摘要】
形成图像传感器的吸收增强结构的方法
本专利技术实施例涉及形成图像传感器的吸收增强结构的方法。
技术介绍
具有图像传感器的集成电路(IC)广泛用于现代电子器件中，例如，诸如相机和手机。近年来，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器已经开始广泛使用，大量代替电荷耦合器件(CCD)图像传感器。与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器由于低功耗、小尺寸、快速数据处理、数据的直接输出以及低制造成本而越来越受欢迎。一些类型的CMOS图像传感器包括前照式(FSI)图像传感器和背照式(BSI)图像传感器。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供了一种形成用于图像传感器集成芯片的吸收增强结构的方法，包括：在衬底的第一侧上方形成图案化的掩模层；根据所述图案化的掩模层对所述衬底的第一侧实施干蚀刻工艺以限定沿着所述衬底的第一侧布置的多个中间突出件；对所述多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件；以及在所述多个突出件上方和之间形成一个或多个吸收增强层。根据本专利技术的另一些实施例，还提供了一种形成图像传感器的方法，包括：在衬底内形成图像感测元件；在所述图像感测元件上方的位置处的所述衬底的第一侧上形成图案化的掩模层；根据所述图案化的掩模层对所述衬底的第一侧实施干蚀刻工艺以限定多个中间突出件；对所述多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件；在所述多个突出件上方形成介电材料；以及对所述介电材料实施平坦化工艺。根据本专利技术的又一些实施例，还提供了一种图像传感器集成芯片，包括：图像感测元件，布置在衬底内；多个突出件，在所述图像感测元件上方沿着所述衬底的第一侧布置；一个或多个吸收增强层，布置在所述多个突出件上方和之间；其中，所述多个突出件分别包括侧壁，所述侧壁包括具有第一侧壁角的第一段和位于所述第一段上面并且具有大于所述第一侧壁角的第二侧壁角的第二段；以及其中，所述第一侧壁角和所述第二侧壁角是相对于沿着所述多个突出件的底面延伸的平面测量的锐角。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。图1示出了包括配置为提高集成芯片内的图像传感器的量子效率的吸收增强结构的图像传感器集成芯片的一些实施例的截面图。图2A至图2C示出了包括吸收增强结构的图像传感器集成芯片的一些额外的实施例。图3示出了包括吸收增强结构的背侧CMOS图像传感器(BSI-CIS)的一些实施例的截面图。图4至图8示出了形成用于图像传感器集成芯片的吸收增强结构的方法的一些实施例的截面图。图9示出了形成用于图像传感器集成芯片的吸收增强结构的方法的一些实施例的流程图。图10至图18示出了形成包括吸收增强结构的BSI-CIS的方法的一些实施例的截面图。图19示出了形成包括吸收增强结构的BSI-CIS的方法的一些实施例的流程图。图20至图26示出了形成包括吸收增强结构的BSI-CIS的可选方法的一些实施例的截面图。图27示出了形成包括吸收增强结构的BSI-CIS的可选方法的一些实施例的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实施例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。CMOS图像传感器(CIS)通常包括像素区域的阵列，其分别具有布置在半导体衬底内的图像感测元件。滤色片布置在图像感测元件上方并且配置为过滤向CIS内不同的图像感测元件提供的入射光。当接收光时，图像感测元件配置为产生对应于所接收的光的电信号。来自图像感测元件的电信号可以由信号处理单元处理以确定由CIS捕获的图像。量子效率(QE)是对由像素区域内的图像感测元件产生的电信号有贡献的光子数量与入射至像素区域上的光子数量的比率。应该理解，可以利用片上吸收增强结构来提高CIS的QE。例如，包括沿着衬底的表面布置的突出件的吸收增强结构可以通过减少入射辐射的反射来增加吸收。这种突出件通常使用干蚀刻工艺形成。然而，用于形成突出件的干蚀刻工艺可能导致沿着突出件的外边缘的等离子体损坏。等离子体损坏可能导致衬底的晶体结构中的缺陷(例如，间隙原子)，这可引起暗电流和/或白像素数量的增加。当光未照射在图像感测元件上时，暗电流和/或白像素数量的增加导致电荷累积在图像感测元件内，从而成为可能降低CIS图像质量的主要噪声源。本专利技术涉及在具有图像感测元件的衬底上形成吸收增强结构的方法和相关的装置。该方法减少了在吸收增强结构的制造期间由衬底遭受的等离子体损坏导致的晶体缺陷。在一些实施例中，该方法可以通过在衬底的第一侧上方形成图案化的掩模层来实施。根据图案化的掩模层，对衬底的第一侧实施干蚀刻工艺，以限定沿着衬底的第一侧以周期性图案布置的多个中间突出件。对多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件。随后在多个突出件上方和之间形成一个或多个吸收增强层。湿蚀刻工艺去除了由干蚀刻工艺损坏并且可能不利地影响衬底内的图像感测元件的性能的多个中间突出件的区域。图1示出了包括配置为提高集成芯片内的图像感测元件的量子效率(QE)的吸收增强结构的图像传感器集成芯片100的一些实施例的截面图。图像传感器集成芯片100包括具有多个像素区域103a-103b的衬底102。多个像素区域103a-103b分别包括配置为将入射辐射(例如光子)转换成电信号(即，从入射辐射产生电子-空穴对)的图像感测元件104。在一些实施例中，图像感测元件104可以包括光电二极管。隔离结构106(例如，浅沟槽隔离结构、深沟槽隔离结构、隔离注入等)可以以位于相邻的多个像素区域103a-103b之间的位置布置衬底102内。多个晶体管器件108沿着衬底102的第一侧102a布置。后段制程(BEOL)金属化堆叠件也沿着衬底102的第一侧102a布置。BEOL金属化堆叠件包括围绕多个导电互连层112的介电结构110。介电结构110包括多个堆叠的层间介电(ILD)层。多个导电互连层112包括导电通孔和导线的交替层，其电连接至多个晶体管器件108。衬底102的第二侧102b包括限定以周期性图案布置的多个突出件114的非平坦表面。多个突出件114通过衬底102的第二侧102b内的凹槽116彼此横向分隔开。在一些实施例中，多个突出件114可以包括有角度的侧壁115，该有角度的侧壁115分别包括具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成用于图像传感器集成芯片的吸收增强结构的方法，包括：在衬底的第一侧上方形成图案化的掩模层；根据所述图案化的掩模层对所述衬底的第一侧实施干蚀刻工艺以限定沿着所述衬底的第一侧布置的多个中间突出件；对所述多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件；以及在所述多个突出件上方和之间形成一个或多个吸收增强层。

【技术特征摘要】
2017.05.17 US 15/597,4521.一种形成用于图像传感器集成芯片的吸收增强结构的方法，包括：在衬底的第一侧上方形成图案化的掩模层；根据所述图案化的掩模层对所述衬底的第一侧实施干蚀刻工艺以限定沿着所述衬底的第一侧布置的多个中间突出件；对所述多个中间突出件实施湿蚀刻工艺以形成多个突出件；以及在所述多个突出件上方和之间形成一个或多个吸收增强层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述湿蚀刻工艺使得所述多个突出件分别具有包括第一段的侧壁，所述第一段包括具有第一侧壁角的线性表面；以及其中，所述第一侧壁角是相对于沿着所述多个突出件的底部延伸的平面测量的第一锐角。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一侧壁角在45°和55°之间的范围内。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述湿蚀刻工艺使得所述侧壁具有位于所述第一段上面并且具有大于所述第一侧壁角的第二侧壁角的第二段；以及其中，所述第二侧壁角是相对于沿着所述多个突出件的底部延伸的平面测量的第二锐角。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干蚀刻工艺形成损坏区域，所述损坏区域具有沿着所述多个中间突出件的外边缘的晶体缺陷，并且所述湿蚀刻工艺去除所述损坏区域。6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述多个中间突出件暴露于包括四甲基氢氧化铵(TMAH)的湿蚀刻剂来实施所述湿蚀刻工艺。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏庆忠，徐鸿文，卢玠甫，周世培，
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