图像传感器的形成方法技术

一种图像传感器的形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有平坦层；在所述平坦层的表面形成透镜结构，所述透镜结构包含有多个凸透镜，所述凸透镜的材料含有硅元素；采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度；根据所述光谱信号强度，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀的停止时间点。本发明专利技术方案可以根据光谱信号强度准确判断是否已经完成对凸透镜的转印刻蚀，从而达到精确刻蚀的效果。

Formation Method of Image Sensor

【技术实现步骤摘要】
图像传感器的形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体器件的形成方法。
技术介绍
图像传感器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。以互补金属氧化物半导体图像传感器(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，先在半导体衬底内及表面形成逻辑器件、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，进而对半导体衬底的背部进行减薄，进而在半导体衬底的背面形成CIS的后续工艺。在一种具体应用中，可以在所述像素器件的半导体衬底背面形成网格状的格栅(Grid)，在所述格栅之间的网格内形成多种滤色镜(ColorFilter)，在滤色镜的表面形成平坦层(UnderLayer)以形成平整的表面，进而在所述平坦层的表面形成透镜(Micro-Lens)结构，所述透镜结构包含有多个凸透镜。在形成凸透镜的过程中，通常先形成透镜材料层，传统方式采用回流(Reflow)工艺，使其自然形成凸透镜形貌，然而，容易导致相邻的凸透镜之间缝隙相粘，进而影响聚光效果。在现有技术中，可以采用刻蚀工艺对透镜结构进行刻蚀，可以增加透镜的进光面积，然而对刻蚀截止点(EndPoint)的控制成为一个亟需解决的问题。
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的形成方法，可以根据光谱信号强度准确判断是否已经完成对凸透镜的转印刻蚀，从而达到精确刻蚀的效果。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形成有平坦层；在所述平坦层的表面形成透镜结构，所述透镜结构包含有多个凸透镜，所述凸透镜的材料含有硅元素；采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度；根据所述光谱信号强度，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀的停止时间点。可选的，所述凸透镜的材料包括含硅部分；其中，所述含硅部分包含以下一项或多项：Si-O键、Si-Si键、Si-C键以及Si-N键。可选的，所述凸透镜的材料为三甲基硅共聚合物。可选的，所述平坦层的材料为含有C、H、O元素的化合物，且不包含Si元素。可选的，所述平坦层的材料选自：环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯。可选的，根据所述光谱信号强度，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀的停止时间点包括：当所述SiF4材料的光谱信号强度符合以下一项或多项时，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀：所述SiF4材料的光谱信号强度下降至预设强度阈值、所述SiF4材料的光谱信号强度下降至预设百分比以及所述SiF4材料的光谱信号强度的曲线出现拐点。可选的，所述刻蚀气体选自：CH2F2以及CF4。可选的，在采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀之前，所述的图像传感器的形成方法还包括：采用回流工艺，对所述多个凸透镜进行处理。可选的，提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有平坦层包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面形成有滤镜结构；在所述滤镜结构的表面形成平坦层。可选的，所述图像传感器为BSI-CIS。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，通过采用含有硅元素的材料形成凸透镜，进而设置采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度，可以根据光谱信号强度，判断出刻蚀至氧化硅薄膜的时刻，相比于现有技术中，采用固定刻蚀时长进行刻蚀，无法根据具体工艺情况，实时控制刻蚀深度，精确性较低，采用本专利技术实施例的方案，可以根据光谱信号强度准确判断是否已经完成对凸透镜的转印刻蚀，从而达到精确刻蚀的效果。进一步，在本专利技术实施例中，所述凸透镜的材料包括含硅部分，且所述含硅部分包含以下一项或多项：Si-O键、Si-Si键、Si-C键以及Si-N键，而所述平坦层的材料为含有C、H、O元素的化合物，且不包含Si元素，相比于直接对平坦层与凸透镜的堆叠层进行刻蚀，光谱信号难以体现区别，采用本专利技术实施例的方案，可以更有效地根据光谱信号强度准确判断是否已经完成对凸透镜的转印刻蚀，从而达到精确刻蚀的效果。附图说明图1至图4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5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6至图9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；图10是本专利技术实施例中一种光谱信号强度测量曲线的示意图。具体实施方式在现有的形成透镜结构的制造工艺中，通常先形成透镜材料层，然后通过刻蚀形成互相隔离的透镜块，进而采用回流工艺，使其自然形成凸透镜形貌，然而，容易导致相邻的凸透镜之间存在粘连，进而影响聚光效果。图1至图4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的表面形成有平坦层110。具体地，所述半导体衬底100可以为硅衬底，所述半导体衬底100还可以包括位于所述半导体衬底100的表面的结构，例如栅极结构、金属互连结构，滤镜结构等，并不限于所述半导体衬底100的表面以内的部分。所述平坦层110可以用于在形成滤镜结构后的表面平坦化。参照图2，在所述平坦层110的表面形成透镜块121。具体地，可以先形成透镜材料层，然后在所述透镜材料层的表面形成图形化的掩膜层，进而以所述图形化的掩膜层为掩膜，形成所述互相隔离的透镜块121。参照图3，采用回流工艺，对所述透镜块121进行处理，使其自然形成凸透镜122。如图3所示，容易导致相邻的凸透镜之间缝隙相粘，进而影响聚光效果。在现有技术中，可以采用刻蚀工艺对透镜结构进行刻蚀，可以增加透镜的进光面积。然而容易存在过刻蚀的问题，导致对平坦层110产生损伤。参照图4，对所述多个凸透镜122(参照图3)进行刻蚀，以形成相互隔离的凸透镜123。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在现有技术中，所述平坦层110与所述凸透镜的材料均为含有C、H、O元素的化合物，其刻蚀气体的成分也具有一致性。因此对凸透镜122进行刻蚀，必然会损伤平坦层110，导致对平坦层的平坦性能产生影响。专利技术的专利技术人经过研究进一步发现，在现有技术中，由于平坦层110与所述凸透镜的材料相似，且不具有易识别的元素(如Si元素)，导致即使采用光谱信号强度检测的方法寻找刻蚀的停止时间点(End-point)，也难以找到适当的元素进行检测。在本专利技术实施例中，通过在所述平坦层与透镜材料层之间形成氧化硅薄膜，进而设置采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度，可以根据光谱信号强度，判断出刻蚀至氧化硅薄膜的时刻，相比于现有技术中，采用固定刻蚀时长进行刻蚀，无法根据具体工艺情况，实时控制刻蚀深度，精确性较低，采用本专利技术实施例的方案，可以根据光谱信号强度准确判断是否已经完成对凸透镜的转印刻蚀，从而达到精确刻蚀的效果。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说本文档来自技高网...

【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形成有平坦层；在所述平坦层的表面形成透镜结构，所述透镜结构包含有多个凸透镜，所述凸透镜的材料含有硅元素；采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度；根据所述光谱信号强度，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀的停止时间点。

【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形成有平坦层；在所述平坦层的表面形成透镜结构，所述透镜结构包含有多个凸透镜，所述凸透镜的材料含有硅元素；采用含有氟离子的刻蚀气体，对所述多个凸透镜进行刻蚀，并在刻蚀过程中，持续采集SiF4材料的光谱信号强度；根据所述光谱信号强度，确定对所述多个凸透镜停止刻蚀的停止时间点。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，所述凸透镜的材料包括含硅部分；其中，所述含硅部分包含以下一项或多项：Si-O键、Si-Si键、Si-C键以及Si-N键。3.根据权利要求2所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述凸透镜的材料为三甲基硅共聚合物。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，所述平坦层的材料为含有C、H、O元素的化合物，且不包含Si元素。5.根据权利要求4所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述平坦层的材料选自：环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞鸿，张松，
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