提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法技术

本发明专利技术提供一种提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，所述方法包括：提供一半导体结构，所述半导体结构包括外延层及形成于所述外延层背面的背面氧化层；于所述背面氧化层的表面形成光栅介质层；利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层直至漏出所述背面氧化层以形成至少一个光栅沟槽；于所述光栅沟槽内形成光栅填充层以形成光栅结构。通过本发明专利技术解决了现有的背照式图像传感器指纹识别灵敏度较低问题。式图像传感器指纹识别灵敏度较低问题。式图像传感器指纹识别灵敏度较低问题。

【技术实现步骤摘要】
提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法。

技术介绍

[0002]光学指纹识别技术是在指纹按压屏幕时，OLED屏幕发出光线将手指区域照亮，照亮指纹的反射光线透过屏幕像素的间隙返回到紧贴于屏下的图像传感器上，由图像传感器获取指纹图像，再将获取的指纹图像与手机初次录入的图像进行对比，最后进行识别判断。
[0003]图像传感器分为电荷耦合元件(CCD)与CMOS图像传感器。CMOS图像传感器按照结构分为：前照式(FSI)结构和背照式(BSI)结构。对于前照式CMOS图像传感器，光从传感器的正面入射，穿过层间介质层和互连层，最终落到像素单元中光电二极管上，然而，光路径中额外的层(比如反射金属层)会限制光电二极管所吸收的光量，从而使得光子效率降低。对于背照式CMOS图像传感器中光从传感器的背面入射，无需穿过层间介质层和互连层就能够射向像素单元中的光电二极管，使得光线直接进入光电二极管，减少光线损失。与前照式CMOS图像传感器相比，背照式CMOS图像传感器在同一单位时间内，单个像素单元能获取的光能量更大，因此，能够使得画质得到提升。
[0004]然而，采用背照式CMOS图像传感器进行指纹识别时，屏幕发出光线将手指区域照亮，照亮指纹的反射光线在透过屏幕像素的间隙返回到紧贴于屏下的背照式图像传感器的过程中，光源的反射/衍射现象使得背照式图像传感器的灵敏度较低。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，用于解决以现有的背照式图像传感器指纹识别灵敏度较低的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，所述方法包括：
[0007]提供一半导体结构，所述半导体结构包括外延层及形成于所述外延层背面的背面氧化层；
[0008]于所述背面氧化层的表面形成光栅介质层；
[0009]利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层直至漏出所述背面氧化层以形成至少一个光栅沟槽；
[0010]于所述光栅沟槽内形成光栅填充层以形成光栅结构。
[0011]可选地，所述光栅介质层包括光栅复合层及/或光栅氮化层。
[0012]可选地，所述光栅复合层包括底部氧化层、金属氮化物及项部氧化层，其中，所述金属氮化物形成于所述底部氧化层及所述顶部氧化层之间。
[0013]可选地，所述光栅介质层同时包括所述光栅复合层及所述光栅氮化层时，所述光栅复合层形成于所述光栅氮化层的表面。
[0014]可选地，利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层直至漏出所述背面氧化层以形成至少一个所述光栅沟槽的方法包括：
[0015]于所述光栅介质层表面形成第一掩膜层，并进行第一次刻蚀工艺，刻蚀所述顶部氧化层及所述金属氮化物直至漏出所述底部氧化层；
[0016]以所述顶部氧化层及其下方的所述金属氮化物为第二掩膜层，进行第二次刻蚀工艺，刻蚀所述底部氧化层直至漏出所述光栅氮化层；
[0017]以所述金属氮化物及其下方的所述底部氧化层作为第三掩膜层，进行第三次刻蚀工艺，刻蚀所述光栅氮化层以形成所述光栅沟槽。
[0018]可选地，所述第一掩膜层包括介电抗反射层及光阻层，其中，所述光阻层形成于所述介电抗反射层的表面。
[0019]可选地，所述光栅沟槽的数目为多个，且呈阵列排布。
[0020]可选地，所述方法还包括于所述外延层的正面形成像素器件区及逻辑器件区的步骤，其中，所述外延层的正面与其背面相对设置。
[0021]可选地，所述方法还包括于所述外延层的背面形成至少两个间隔设置的深沟槽隔离的步骤，且所述深沟槽隔离形成于与所述像素器件区相对应的所述背面氧化层内。
[0022]可选地，所述方法还包括于所述外延层的背面形成至少一个电容性深沟槽隔离的步骤，且所述电容性深沟槽隔离形成于所述深沟槽隔离之间。
[0023]可选地，所述方法包括与所述背面氧化层内形成金属格栅的步骤
[0024]如上所述，本专利技术的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，通过在背照式CMOS图像传感器(BSI)上形成微纳光学结构(也即是光栅结构)，以提高光栅衍射效率，调节进光亮，使得背照式图像传感器的灵敏度提高。
附图说明
[0025]图1显示为本专利技术的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法的流程图。
[0026]图2～图7显示为光栅介质层包括光栅复合层及光栅氮化层时形成光栅沟槽的过程的剖面结构示意图。
[0027]图8a、8b、8c及图8d显示为本专利技术的光栅沟槽的形状及排列方式示意图。
[0028]图9～图12显示为本专利技术形成引线结构的过程的剖面结构示意图。
[0029]元件标号说明
[0030]100：半导体结构；110：外延层；120：背面氧化层；200：光栅介质层；210：光栅复合层；211：底部氧化层；212：金属氮化物；213：顶部氧化层；220：光栅氮化层；310：光栅沟槽；320：光栅填充层；400：第一掩膜层；410：介电抗反射层；420：光阻层；510：正面介电层；520：互连层；600：深沟槽隔离；700：电容性深沟槽隔离；800：金属格栅；810：第一金属格栅；820：第二金属格栅；910：第一氧化层；920：第一引线沟槽；930：第二氧化层；940：金属填充层
具体实施方式
[0031]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0032]请参阅图1至图12。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0033]本实施例提供一种提高图形传感器指纹识别灵敏度的方法，所述方法包括：
[0034]提供一半导体结构100，所述半导体结构100包括外延层110及形成于所述外延层110背面的背面氧化层120；
[0035]于所述背面氧化层120的表面形成光栅介质层200；
[0036]利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层200直至漏出所述背面氧化层120以形成至少一个光栅沟槽310；
[0037]于所述光栅沟槽310内形成光栅填充层320以形成光栅结构。
[0038]本实施例中，所述半导体结构100的外延层110的材质包括硅，且所述外延层110具有背面及与所述背面相对设置的正面。所述光栅介质层200通过沉积工艺而形成。
[0039]具体的，所述光栅介质层200包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，其特征在于，所述方法包括：提供一半导体结构，所述半导体结构包括外延层及形成于所述外延层背面的背面氧化层；于所述背面氧化层的表面形成光栅介质层；利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层直至漏出所述背面氧化层以形成至少一个光栅沟槽；于所述光栅沟槽内形成光栅填充层以形成光栅结构。2.根据权利要求1所述的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，其特征在于，所述光栅介质层包括光栅复合层及/或光栅氮化层。3.根据权利要求2所述的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，其特征在于，所述光栅复合层包括底部氧化层、金属氮化物及顶部氧化层，其中，所述金属氮化物形成于所述底部氧化层及所述顶部氧化层之间。4.根据权利要求3所述的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，其特征在于，所述光栅介质层同时包括所述光栅复合层及所述光栅氮化层时，所述光栅复合层形成于所述光栅氮化层的表面。5.根据权利要求4所述的提高图像传感器指纹识别灵敏度的方法，其特征在于，利用刻蚀工艺刻蚀所述光栅介质层直至漏出所述背面氧化层以形成至少一个所述光栅沟槽的方法包括：于所述光栅介质层表面形成第一掩膜层，并进行第一次刻蚀工艺，刻蚀所述顶部氧化层及所述金属氮化物直至漏出所述底部氧化层；以所述顶部氧化层及其下方的所述金属氮化物为第二掩膜层，进行第二次刻蚀工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆贺，张武志，曹亚民，周维，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：