互补金属氧化物半导体传感器及其形成方法技术

本发明专利技术实施例提供一种互补金属氧化物半导体传感器及其形成方法。互补金属氧化物半导体传感器包括半导体衬底、介电层、互连、接合垫以及虚设图案。半导体衬底具有像素区和电路区。介电层被所述电路区中的所述半导体衬底环绕。互连设置在所述电路区中的所述介电层上。接合垫设置在所述电路区中的所述介电层中且电连接至所述互连。虚设图案设置在所述电路区中的所述介电层中且环绕所述接合垫。

【技术实现步骤摘要】
互补金属氧化物半导体传感器及其形成方法
本专利技术实施例涉及一种互补金属氧化物半导体传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器广泛应用于数码相机、手机、安防摄像机、医疗、汽车等应用领域。用于制造图像传感器(特别是用于制造互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS))图像传感器)的技术继续快速发展。举例来说，高分辨率和低功率消耗的要求促使了图像传感器的进一步微型化和集成化。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种互补金属氧化物半导体传感器，包括半导体衬底、介电层、互连、接合垫以及虚设图案。半导体衬底具有像素区和电路区。介电层被所述电路区中的所述半导体衬底环绕。互连设置在所述电路区中的所述介电层上。接合垫设置在所述电路区中的所述介电层中且电连接至所述互连。虚设图案设置在所述电路区中的所述介电层中且环绕所述接合垫。根据本专利技术的实施例，一种互补金属氧化物半导体传感器，包括图案化的半导体衬底、图案化的介电层、互连、接合垫以及虚设图案。所述图案化的介电层由所述图案化的半导体衬底暴露且所述图案化的介电层在其第一表面处具有至少一个沟槽。互连设置在与所述图案化的介电层的所述第一表面相对的第二表面上。接合垫设置在所述图案化的介电层的所述第一表面上且电连接至所述互连。虚设图案设置在所述沟槽内，并设置在所述接合垫旁。根据本专利技术的实施例，一种形成互补金属氧化物半导体传感器的方法，包括以下步骤。提供具有像素区和电路区的半导体衬底。在所述电路区中的所述半导体衬底上形成介电图案。在所述半导体衬底上形成介电层以覆盖所述介电图案。在所述电路区中的所述介电层上形成互连。去除所述半导体衬底的部分，以形成第一开口，所述第一开口暴露所述介电图案。去除所述介电图案，以在所述第一开口中的所述介电层中形成沟槽，所述沟槽不穿透所述介电层。在所述第一开口中的所述介电层中形成接合垫，以电连接至所述互连。在所述沟槽中形成位于所述接合垫旁的虚设图案。附图说明结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本专利技术的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1是根据本专利技术的一些实施例的形成CMOS传感器的方法的流程图；图2A至图2E是示出根据本专利技术的一些实施例的形成CMOS传感器的方法的示意性横截面图；以及图3是示出根据本专利技术的一些实施例的CMOS传感器的虚设图案和接合垫的示意性上视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不旨在执行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征“上方”或第二特征“上”可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征、从而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或设置之间的关系。此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...之下(beneath)”、“在...下面(below)”、“下部的(lower)”、“在...上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示一个组件或特征与另一(其他)组件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地执行解释。图1是根据本专利技术的一些实施例的形成CMOS传感器的方法的流程图。图2A至图2E是示出根据本专利技术的一些实施例的形成CMOS传感器的方法的示意性横截面图。图3是示出根据本专利技术的一些实施例的CMOS传感器的虚设图案和接合垫的示意性上视图。参考图1和图2A，在步骤S210中，提供半导体衬底110，并且介电图案120、介电层122和互连130顺序地设置在半导体衬底110上方。半导体衬底110包括第一表面110a和与第一表面110a相对的第二表面110b。举例来说，在一些实施例中，第一表面110a是前侧，第二表面110b是后侧。半导体衬底110具有像素区112和在像素区112旁的电路区114。举例来说，像素区112也是有源区，并且包括多个图像传感单元和相位检测单元。在一些实施例中，图像传感单元和相位检测单元是通过对半导体衬底110的第一表面110a进行离子注入而形成的。举例来说，图像传感单元和相位检测单元是光电二极管，其中每个光电二极管可以包括至少一个p型掺杂区、至少一个n型掺杂区以及在p型掺杂区和n型掺杂区之间形成的pn结。具体而言，当半导体衬底110是p型衬底时，诸如磷(P)或砷(As)的n型掺杂剂可以掺杂到像素区112中以形成n型阱，以及像素区112中所形成的pn结能够执行图像感测功能和相位检测功能。类似地，当半导体衬底110是n型衬底时，诸如BF2的硼之类的p型掺杂剂可以被掺杂到像素区112中以形成p型阱，以及像素区112中所形成的pn结能够执行图像感测功能和相位检测功能。这里省略了用于形成n型掺杂区(阱)或p型掺杂区(阱)的离子注入工艺的详细描述。在一些替代实施例中，图像传感单元和相位检测单元可以是能够执行图像传感和相位检测功能的其他光电组件。当反偏压施加到图像传感单元和相位检测单元的pn结时，pn结对入射光线敏感。由图像传感单元和相位检测单元接收或检测到的光线被转换成光电流，使得产生代表光电流强度的模拟信号。电路区114被指定用于接收和处理源自图像传感单元和相位检测单元的信号。电路区114例如包括导线和与非/或非门。半导体衬底110的材料包括合适的元素半导体，例如硅、金刚石或锗；合适的化合物半导体，例如砷化镓、碳化硅、砷化铟或磷化铟；或合适的合金半导体，例如硅锗碳化物、磷砷化镓或磷化镓铟。在一些实施例中，半导体衬底110可以包括掺杂有磷或砷等p型掺杂剂的硅。在一些实施例中，半导体衬底110具有约1.5μm至约3μm的厚度。在一些实施例中，在第一表面110a处的半导体衬底110中形成绝缘体116。换句话说，绝缘体116形成为嵌入在半导体衬底110中。在一些实施例中，绝缘体116是浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，STI)结构。然而，本专利技术不限于此。绝缘体116(即STI结构)的形成工艺可以通过以下步骤获得。举例来说，首先，通过光刻/刻蚀工艺或其他合适的图案化工艺在半导体衬底110中形成具有预定深度的浅沟槽，以形成图案化的半导体衬底110。接下来，将介电层沉积在沟槽中。随后，移除(例如，抛光、蚀刻或其组合)介电层的部分以形成绝缘体116(即STI结构)。绝缘体116(即STI结构)的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他合适的材料或其组合。在一些替代实施例中，在电路区114的半导体衬底110上形成各种半导体组件，例如n型金属氧化物半导体(MOS)晶体管或/和p型金属氧化物半导体晶体管。在一些实施例中，介电图案120形成在电路区114中的半导体衬底110的第一表面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互补金属氧化物半导体传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，具有像素区和电路区；介电层，被所述电路区中的所述半导体衬底环绕；互连，设置在所述电路区中的所述介电层上；接合垫，设置在所述电路区中的所述介电层中且电连接至所述互连；以及虚设图案，设置在所述电路区中的所述介电层中且环绕所述接合垫。

【技术特征摘要】
2017.11.08 US 62/583,408;2018.01.31 US 15/884,3931.一种互补金属氧化物半导体传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，具有像素区和电路区；介电层，被所述电路区中的所述半导体衬底环绕；互连，设置在所述电路区中的所述介电层上；接合垫，设置在所述电路区中的所述介电层中且电连接至所述互连；以及虚设图案，设置在所述电路区中的所述介电层中且环绕所述接合垫。2.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体传感器，其中所述半导体衬底不设置在所述接合垫和所述互连之间。3.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体传感器，其中所述接合垫和所述虚设图案被所述半导体衬底环绕。4.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体传感器，其中所述虚设图案设置在所述半导体衬底和所述接合垫之间。5.一种互补金属氧化物半导体传感器，其特征在于，包括：图案化的半导体衬底；图案化的介电层，其中所述图案化的介电层由所述图案化的半导体衬底暴露且所述图案化的介电层在其第一表面处具有至少一个沟槽；互连，设置在与所述图案化的介电层的所述第一表面相对的第二表面上；接合垫，设置在所述图案化的介电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜瑜倩，董怀仁，廖耕颍，陈益弘，徐世勋，杨怡芳，
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