背照式影像感测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种背照式影像感测器及其制作方法，该背照式影像感测器包含有一基底、多个设置于该基底内的感光元件、多个用以隔离该多个感光元件的隔离结构、以及多个凸拱表面。该基底包含有一正面与一相对的背面，而该多个凸拱表面即形成于该基底的该背面，且该多个凸拱表面分别对应于一该感光元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种背照式(backsideillumination，以下简称为BSI)影像感测器及其制作方法，尤其是涉及一种于基底背面形成有双重透镜的BSI影像感测器及其制作方法。
技术介绍
随着电脑和通讯工业的发展，高效率影像感测器的需求随之增加，其可应用在各种领域，例如数字相机、摄录像机、个人通讯系统、游戏元件、监视器、医疗用的微相机、机器人等。BSI影像感测器为现今一种常见的高效率影像感测装置，且由于BSI影像感测器可以整合于传统的半导体制作工艺制作，因此具有制作成本较低、元件尺寸较小以及积集度较高的优点。此外，BSI影像感测器还具有低操作电压、低功率消耗、高量子效率(quantumefficiency)、低噪声(read-outnoise)以及可根据需要进行随机存取(randomaccess)等优势，因此已广泛应用在现有的电子产品上。随着元件尺寸的持续缩小以及半导体制作工艺的进步，BSI影像感测器的尺寸日益微缩。但是，除了尺寸要求之外，BSI影像感测器更面临光电转换效率(photo-electricconversionefficiency)、灵敏度(sensitivity)、低噪声(noise)等要求。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的在于提供一种具有良好灵敏度的BSI影像感测器及其制作方法。为达上述目的，本专利技术所提供一种BSI影像感测器的制作方法，该制作方法首先提供一基底，该基底包含有一正面与一相对的背面，且该基底内形成有多个隔离结构与多个感光元件(sensingelement)。接下来，在该基底背面暴露出该多个隔离结构，随后对该基底背面进行一热处理，以于该基底的背面形成多个凸拱(cambered)表面，且该多个凸拱表面对应于该多个感光元件。本专利技术另提供一种BSI影像感测器，该BSI影像感测器包含有一基底、多个设置于该基底内的感光元件、多个用以隔离该多个感光元件的隔离结构、以及多个凸拱表面。该基底包含有一正面与一相对的背面，而该多个凸拱表面即形成于该基底的该背面，且该多个凸拱表面分别对应于一该感光元件。根据本专利技术所提供的BSI影像感测器及其制作方法，在该基底完成正面的组成元件例如隔离结构之后，于该背面暴露出该多个隔离结构，随后对该背面进行一热处理，以于该基底的该背面形成该多个分别与一该感光元件对应的凸拱表面。由于凸拱表面具有聚光效果，因此可使得入射光更加集中至感光元件，故可增加BSI影像感测器的感测灵敏度，同时增加光电转换率。附图说明图1至图6为本专利技术所提供的BSI影像感测器的制作方法的一第一优选实施例的示意图；图7为本专利技术所提供的BSI影像感侧器的一光路径示意图；图8至图10为本专利技术所提供的BSI影像感测器的制作方法的一第二优选实施例的示意图。主要元件符号说明10背照式影像感测器100、200基底100F、200F基底的正面100B、200B基底的背面202图案化硬掩模110、210感测区域120、220隔离结构130、230内连线结构132、232介电层134、234金属层140、240蚀刻制作工艺142、242凹槽150、250热处理152、252凸拱表面152a、252a凸拱表面的凸顶点152b、252b凸拱表面的底端点160抗反射层162平坦层164彩色滤光阵列166微透镜R入射光R1第一折射光R2第二折射光W1凸拱表面的凸顶点与彩色滤光片底部的距离W2凸拱表面的底端点与彩色滤光片底部的距离d凹槽深度h凸顶点与底端点之间的垂直距离A-A’切线具体实施方式请参阅图1至图6，图1至图6为本专利技术所提供的BSI影像感测器的制作方法的一第一优选实施例的示意图。如图1所示，本优选实施例首先提供一基底100，基底100可以例如是一硅基底、一含硅(silicon-containing)基底、一三五族覆硅(III-Vgroup-on-silicon)基底例如氮化镓覆硅(GaN-on-silicon)基底、一石墨烯覆硅基底(graphene-on-silicon)或一硅覆绝缘(silicon-on-insulator，SOI)基底等，但不限于此。基底100可包含一正面100F与一相对的背面100B。基底100内形成有多个感光元件，感光元件可包含电荷耦合元件(charge-coupleddevice，CCD)、互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)影像感测器(CMOSimagesensor，CIS)、主动式像素感测器(active-pixelsensor，API)或被动式像素感测器(passive-pixelsensor，PPI)等，且感光元件至少包含一感测区域110，例如一光电二极管(photodiode)。基底100内还包含多个隔离结构120，用以隔离感光元件，避免噪声(noise)的产生。隔离结构120内可填入折射率不同于基底100的材料，因此隔离结构不仅可用以隔离感光元件，甚至可用来将入射光反射进入感测区域110，以更提升光电转换率。在本优选实施例中，隔离结构120利用一深沟槽隔离结构(deeptrenchisolation，DTI)制作工艺形成于基底100内。简单地说，可自基底100的正面100F或背面100B蚀刻基底100(在本优选实施例中由基底100的正面100F进行蚀刻)，而于基底100内形成多个深沟槽(图未示)，随后于该多个深沟槽内填入绝缘材料，例如氧化硅。之后，进行一平坦化制作工艺，移除多余的氧化硅，而得到如图1所示的隔离结构120。请仍然参阅图1。在基底100的正面100F上，还设置有一内连线结构(interconnectionstructure)130。内连线结构130包含多层的层间介电层以及层间金属介电层(inter-metaldielectric，IMD)等介电层132以及多层金属层134。介电层132例如为氧化层，而金属层134则例如由铝或铜所组成，但本专利技术并不以此为限。简单地说，内连线结构130的建构，通过进行形成各介电层132、在各介电层132内形成凹槽(未绘示)、在凹槽内填入金属材料如铝或铜等(未绘示)以形成金属层134等步骤的循环制作工艺而形成的堆叠的结构。请参阅图2与图3，其中图3及后续附图为图2中沿A-A’切线而得的剖视图。接下来，倒置基底100，并且自基底100的背面100B薄化基底100，直至于基底100的背面100B暴露出隔离结构120。薄化基底100的制作工艺可例如为化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，以下简称为CMP)制作工艺等平坦化制作工艺，但不限于此。请参阅图4。在基底100的背面100B暴露出隔离结构120之后，对基底100的背面100B进行一蚀刻制作工艺140，以移除部分各隔离结构120，并于各隔离结构120内分别形成一凹槽142。凹槽142分别包含一深度d，且深度d介于0.01微米(micrometer，以下简称为μm)与0.1μm之间，但不限于此。值得注意的是，由于隔离结构120所包含的材料与基底100不同，因此蚀刻制作工艺140不需形成额外保护层或掩模层，即可在不伤害基底100的背面100B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背照式(back side illumination，BSI)影像感测器的制作方法，包含有：提供一基底，该基底包含有一正面与一相对的背面，且该基底内形成有多个隔离结构与多个感光元件(sensing element)；在该基底背面暴露出该多个隔离结构；以及对该基底背面进行一热处理，以于该基底的背面形成多个凸拱(cambered)表面，且该多个凸拱表面分别对应于该多个感光元件。

【技术特征摘要】
1.一种背照式(backsideillumination，BSI)影像感测器的制作方法，包含有：提供一基底，该基底包含有一正面与一相对的背面，且该基底内形成有多个隔离结构与多个感光元件(sensingelement)；在该基底背面暴露出该多个隔离结构；以及对该基底背面进行一热处理，以于该基底的背面形成多个凸拱(cambered)表面，且该多个凸拱表面分别对应于该多个感光元件。2.如权利要求1所述的BSI影像感侧器的制作方法，还包含一内连接结构，设置于该基底的该正面上。3.如权利要求1所述的BSI影像感侧器的制作方法，还包含于该基底背面暴露出该多个隔离结构之后对该基底的该背面进行一蚀刻制作工艺，以移除部分各该隔离结构，并于各该隔离结构内分别形成一凹槽。4.如权利要求3所述的BSI影像感侧器的制作方法，其中该多个凹槽分别包含一深度，且该深度介于0.01微米(micrometer，μm)与0.1微米之间。5.如权利要求3所述的BSI影像感侧器的制作方法，其中该多个隔离结构包含一绝缘材料。6.如权利要求3所述的BSI影像感侧器的制作方法，还包含于该基底的该背面形成一图案化掩模，且该图案化掩模暴露出该多个隔离结构。7.如权利要求6所述的BSI影像感侧器的制作方法，其中该多个隔离结构包含掺杂硅材料(dopedsilicon)。8.如权利要求1所述的BSI影像感侧器的制作方法，还包含于形成该多个凸拱表面之后，在该多个凸拱表面上直接形成一抗反射层(anti-reflectivecoating，ARC)。9.如权利要求8所述的BSI影像感侧器的制作方法，还包含于该抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丞聿，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71