图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有第一介质层，所述半导体衬底包括逻辑区域和像素区域，所述逻辑区域内具有穿通孔且所述穿通孔贯穿所述第一介质层，所述穿通孔内填充有导电插塞；在所述像素区域的第一介质层表面形成网格状的格栅；形成保护层，所述保护层覆盖所述第一介质层以及所述格栅；刻蚀去除所述保护层以及所述第一介质层的一部分，以暴露出所述穿通孔的顶部表面以及所述格栅的一部分的顶部表面；形成衬垫，所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接。本发明专利技术方案可以采用较小厚度的掩膜层，且可以采用规格更宽的套刻精度，有助于提高光刻工艺质量。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器(ImageSensors，IS)是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以CMOS图像传感器(CMOSImageSensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。以后照式(Back-sideIllumination，BSI)CIS为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后采用承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺，例如在所述像素器件的半导体衬底背面形成穿通孔(ThroughSiliconVia，TSV)、衬垫(Pad)、网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成滤镜(ColorFilter)、微透镜结构(Microlens)等。然而，在现有技术中，由于先形成衬垫，再形成格栅，导致衬垫所在的区域与格栅所在的区域之间具有较大的高低差，在多层光刻工艺中均需要采用较大厚度的掩膜层(PhotoResist，PR)，容易导致光刻工艺质量较差，特别是在刻蚀格栅的工艺中，容易降低格栅的品质以及光刻工艺的质量。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以采用较小厚度的掩膜层，且可以采用规格更宽的套刻精度，有助于提高光刻工艺质量。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有第一介质层，所述半导体衬底包括逻辑区域和像素区域，所述逻辑区域内具有穿通孔且所述穿通孔贯穿所述第一介质层，所述穿通孔内填充有导电插塞；在所述像素区域的第一介质层表面形成网格状的格栅；形成保护层，所述保护层覆盖所述第一介质层以及所述格栅；刻蚀去除所述保护层以及所述第一介质层的一部分，以暴露出所述穿通孔的顶部表面以及所述格栅的一部分的顶部表面；形成衬垫，所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接。可选的，在形成所述格栅之前，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述逻辑区域形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述导电插塞的顶部表面。可选的，在形成所述格栅之前，所述图像传感器的形成方法还包括：对所述像素区域的第一介质层进行刻蚀，以使所述像素区域的第一介质层表面低于所述逻辑区域的第一介质层表面。可选的，在形成所述衬垫之前，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述像素区域内形成钝化层，所述钝化层覆盖所述格栅的其余部分。可选的，在所述像素区域的第一介质层表面形成网格状的格栅包括：在所述像素区域的第一介质层的表面形成格栅材料；刻蚀所述格栅材料，以形成所述网格状的格栅。可选的，所述刻蚀所述格栅材料包括：在所述格栅材料的表面形成图形化的掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述格栅材料。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括逻辑区域和像素区域；第一介质层，位于所述半导体衬底的表面；穿通孔，位于所述逻辑区域内且贯穿所述第一介质层，所述穿通孔内填充有导电插塞；网格状的格栅，位于所述像素区域的第一介质层的表面；保护层，所述保护层覆盖所述第一介质层以及所述格栅，且暴露出所述穿通孔的顶部表面以及所述格栅的一部分的顶部表面；衬垫，所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接。可选的，所述图像传感器还包括：第二介质层，所述第二介质层位于所述逻辑区域，且覆盖所述导电插塞的顶部表面。可选的，所述像素区域的第一介质层表面低于所述逻辑区域的第一介质层表面。可选的，所述图像传感器还包括：钝化层，所述钝化层位于所述像素区域内，且覆盖所述格栅的其余部分。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，通过在第一介质层的表面先形成网格状的格栅，然后再形成衬垫，且所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接，与现有技术中先形成衬垫，再形成格栅相比，采用本专利技术实施例的方案，可以在形成格栅的工艺过程以及其他工艺过程中，所述半导体衬底的表面具有更小的高低差，从而仅需要采用较小厚度的掩膜层，且可以采用规格更宽的套刻精度，有助于提高光刻工艺质量。进一步，在形成所述格栅之前，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述逻辑区域形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述导电插塞的顶部表面。采用本专利技术实施例的方案，可以在形成格栅的工艺过程中，对导电插塞的顶部进行保护，有效地避免图像传感器的品质受到影响。进一步，在形成所述格栅之前，所述图像传感器的形成方法还包括：对所述像素区域的第一介质层进行刻蚀，以使所述像素区域的第一介质层表面低于所述逻辑区域的第一介质层表面。采用本专利技术实施例的方案，可以在较低的第一介质层表面形成格栅，有助于进一步降低所述图像传感器像素区域与逻辑区域的高低差，从而在后续光刻工艺中仅需要采用较小厚度的掩膜层，且可以采用规格更宽的套刻精度，有助于进一步提高光刻工艺质量。附图说明图1至图9是现有技术中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图；图10是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法的流程图；图11至图20是本专利技术实施例中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。具体实施方式在现有技术中，由于先形成衬垫，再形成格栅，导致衬垫所在的区域与格栅所在的区域之间具有较大的高低差，在多层光刻工艺中均需要采用较大厚度的掩膜层，容易导致光刻工艺质量较差，特别是在刻蚀格栅的工艺中，容易降低格栅的品质以及光刻工艺的质量。图1至图9是现有技术中一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的器件剖面结构示意图。参照图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100的表面具有第一介质层111，所述半导体衬底100包括逻辑区域A和像素区域B，所述逻辑区域A内具有穿通孔102且所述穿通孔102贯穿所述第一介质层111，所述穿通孔102内填充有导电插塞103。在具体实施中，可以采用刻蚀工艺刻蚀所述第一介质层111和半导体衬底100以形成穿通孔102，所述穿通孔102贯穿所述半导体衬底100以及所述第一介质层111。其中，所述第一介质层111的材料可以选自：氧化硅、氮化硅。参照图2，在所述第一介质层111的表面形成衬垫层130，在所述衬垫层130的表面形成第一掩膜层121。具体地，所述第一掩膜层121可以用于在后续工艺中形成衬垫(Pad)。参照图3，根据所述第一掩膜层121，刻蚀所述衬垫层130，以在所述第一介质层111的表面形成所述衬垫131。在具体实施中，所述衬垫的材料可以为金属铝(Al)，以形成铝衬垫(AlPad)。更具体地，所述衬垫131具有一定厚度，例如在一种具体应用中，所述衬垫131的厚度可以为600nm左右。参照图4，在所述衬垫131以及所述第一介质层111的表面形成第二介质层112，形成第二掩膜层122。在具体实施中，所述第二介质层112的材料可以选自：氧化硅、氮化硅。具体地，所述第二掩膜层122可以用于在后续工艺中形成格栅区域开口。需要指出的是，由于存在衬垫131，所述逻辑区域A和像素区域B具有较大的高低差，因此需要采用较厚的第二掩膜层122，例如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有第一介质层，所述半导体衬底包括逻辑区域和像素区域，所述逻辑区域内具有穿通孔且所述穿通孔贯穿所述第一介质层，所述穿通孔内填充有导电插塞；在所述像素区域的第一介质层表面形成网格状的格栅；形成保护层，所述保护层覆盖所述第一介质层以及所述格栅；刻蚀去除所述保护层以及所述第一介质层的一部分，以暴露出所述穿通孔的顶部表面以及所述格栅的一部分的顶部表面；形成衬垫，所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有第一介质层，所述半导体衬底包括逻辑区域和像素区域，所述逻辑区域内具有穿通孔且所述穿通孔贯穿所述第一介质层，所述穿通孔内填充有导电插塞；在所述像素区域的第一介质层表面形成网格状的格栅；形成保护层，所述保护层覆盖所述第一介质层以及所述格栅；刻蚀去除所述保护层以及所述第一介质层的一部分，以暴露出所述穿通孔的顶部表面以及所述格栅的一部分的顶部表面；形成衬垫，所述衬垫与所述导电插塞以及所述格栅的一部分电连接。2.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述格栅之前，还包括：在所述逻辑区域形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述导电插塞的顶部表面。3.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述格栅之前，还包括：对所述像素区域的第一介质层进行刻蚀，以使所述像素区域的第一介质层表面低于所述逻辑区域的第一介质层表面。4.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在形成所述衬垫之前，还包括：在所述像素区域内形成钝化层，所述钝化层覆盖所述格栅的其余部分。5.根据权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，在所述像素区域的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓明，何延强，林宗德，何玉坤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32