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；形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；形成格栅材料，所述格栅材料的一部分填充所述穿透硅通孔沟槽以形成穿透硅通孔，所述格栅材料的另一部分覆盖所述第一介质层以形成格栅材料层；在所述格栅材料层的表面形成衬垫；对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构。本发明专利技术方案可以减少光刻工艺的数量，有效地降低制造成本。

Image Sensor and Its Formation Method

An image sensor and its forming method include: providing a semiconductor substrate with a first dielectric layer on the surface of the semiconductor substrate; forming a silicon through-hole groove through which the silicon through-hole groove penetrates the semiconductor substrate and the first dielectric layer; forming a grid material, a part of which is filled with the silicon through-hole groove to form the silicon through-hole groove. Through a silicon through hole, another part of the grid material covers the first dielectric layer to form a grid material layer, a pad is formed on the surface of the grid material layer, and a grid material layer not covered by the pad is etched to form a grid structure. The scheme of the invention can reduce the number of photolithography processes and effectively reduce the manufacturing cost.

【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)、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，需要采用多道光刻工艺形成网格状的格栅，制造成本较高。
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，可以减少光刻工艺的数量，有效地降低制造成本。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；形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；形成格栅材料，所述格栅材料的一部分填充所述穿透硅通孔沟槽以形成穿透硅通孔，所述格栅材料的另一部分覆盖所述第一介质层以形成格栅材料层；在所述格栅材料层的表面形成衬垫；对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构。可选的，形成穿透硅通孔沟槽包括：在所述第一介质层的表面形成图案化的第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一介质层和半导体衬底以形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层。可选的，在所述格栅材料层的表面形成衬垫包括：在所述格栅材料层的表面形成衬垫材料层；在所述衬垫材料层的表面形成图案化的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，对所述衬垫材料层进行刻蚀以形成所述衬垫。可选的，对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构包括：在所述衬垫以及格栅材料层的表面形成图案化的第三掩膜层；以所述第三掩膜层为掩膜，对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成所述格栅结构。可选的，在对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：在所述衬垫以及格栅材料层的表面形成第二介质层。可选的，在对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构之后，所述的图像传感器的形成方法还包括：形成第三介质层，所述第三介质层覆盖所述衬垫、所述格栅结构的顶部表面以及所述网格状的格栅结构的开口的底部表面与侧壁。可选的，所述格栅材料层的材料为钨。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，所述半导体衬底的表面具有第一介质层；穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；格栅材料，覆盖所述穿透硅通孔沟槽，所述格栅材料未被覆盖的部分具有网格状的格栅结构。可选的，所述的图像传感器还包括：衬垫，形成于所述格栅材料的表面；第二介质层，覆盖所述衬垫，且覆盖所述格栅结构的顶部表面。可选的，所述的图像传感器还包括：衬垫，形成于所述格栅材料的表面；第三介质层，覆盖所述衬垫、所述格栅结构的顶部表面以及所述格栅结构的开口的底部表面与侧壁。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，提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有第一介质层；形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；形成格栅材料，所述格栅材料的一部分填充所述穿透硅通孔沟槽以形成穿透硅通孔，所述格栅材料的另一部分覆盖所述第一介质层以形成格栅材料层；在所述格栅材料层的表面形成衬垫；对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构。采用上述方案，可以采用第一道光刻工艺刻蚀所述第一介质层和半导体衬底以形成穿透硅通孔沟槽，再采用第二道光刻工艺对所述衬垫材料层进行刻蚀以形成所述衬垫，再采用第三道光刻工艺对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构，因而最少仅需要采用三道光刻工艺。而在现有技术中，先采用第一道光刻工艺刻蚀所述第一介质层和半导体衬底以形成穿透硅通孔沟槽，在形成第二介质层后，再采用第二道光刻工艺形成衬垫，再采用第三道光刻工艺形成格栅区域开口，再采用第四道光刻工艺形成第一衬垫开口，再采用第五道光刻工艺形成格栅以及滤镜开口，至少需要采用五道光刻工艺。由上，采用本专利技术实施例的方案，可以减少光刻工艺的数量，有效地降低制造成本。进一步，在本专利技术实施例中，通过在所述衬垫以及格栅材料层的表面形成第二介质层，可以在刻蚀形成格栅结构的过程中，对所述衬垫以及格栅材料层进行有效的保护，提高图像传感器的质量。进一步，在本专利技术实施例中，通过形成第三介质层，可以对形成的格栅结构进行保护，方便进行后续工艺，提高图像传感器的质量。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18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，需要采用多道光刻工艺形成网格状的格栅，制造成本较高。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，刻蚀所述第一介质层111和半导体衬底100以形成穿透硅通孔沟槽102，所述穿透硅通孔沟槽102贯穿所述半导体衬底100以及所述第一介质层111。在具体实施中，所述第一介质层111的材料可以选自：氧化硅、氮化硅。需要指出的是，在形成穿透硅通孔沟槽102的过程中，还需要采用一道光刻工艺，也即还需要一张掩膜版(Mask)，并根据所述掩膜版形成一层掩膜层(PhotoResist，PR)。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)。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。参照图5，以所述第二掩膜层122为掩膜，去除所述第二介质层112以及去除所述第一介质层111的一部分，以形成格栅区域开口141。需要指出的是，所述格栅区域开口141的位置需要根据具体设计需求确定，通常位于像素器件区域。参照图6，形成第三掩膜层123，根本文档来自技高网...

【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；形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；形成格栅材料，所述格栅材料的一部分填充所述穿透硅通孔沟槽以形成穿透硅通孔，所述格栅材料的另一部分覆盖所述第一介质层以形成格栅材料层；在所述格栅材料层的表面形成衬垫；对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构。

【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；形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层；形成格栅材料，所述格栅材料的一部分填充所述穿透硅通孔沟槽以形成穿透硅通孔，所述格栅材料的另一部分覆盖所述第一介质层以形成格栅材料层；在所述格栅材料层的表面形成衬垫；对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构。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，形成穿透硅通孔沟槽包括：在所述第一介质层的表面形成图案化的第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一介质层和半导体衬底以形成穿透硅通孔沟槽，所述穿透硅通孔沟槽贯穿所述半导体衬底以及所述第一介质层。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，在所述格栅材料层的表面形成衬垫包括：在所述格栅材料层的表面形成衬垫材料层；在所述衬垫材料层的表面形成图案化的第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，对所述衬垫材料层进行刻蚀以形成所述衬垫。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，对未被所述衬垫覆盖的格栅材料层进行刻蚀，以形成网格状的格栅结构包括：在所述衬垫以及格栅材料层的表面形成图案化的第三掩膜层；以所述第三掩膜层为掩膜，对未被所述衬垫...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉坤，何延强，林宗德，黄仁德，
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