背照式CMOS图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种背照式CMOS图像传感器。所述背照式CMOS图像传感器包括像素基底、覆盖所述像素基底背面的隔离介质层以及金属导线，所述像素基底中具有多个光电传感区域，每个所述光电传感区域用于感测从所述像素基底的背面进入的光线，所述金属导线间隔着所述隔离介质层设置在所述像素基底的背面，其中，至少部分所述金属导线内具有暴露所述隔离介质层的应力释放插槽。所述应力释放插槽可以有效分担及缓释从金属导线指向两侧沟槽方向上的应力，减小所述沟槽内的应力聚集，降低产生泡状缺陷的几率，有助于满足可靠性测试要求，提高背照式CMOS图像传感器的质量和可靠性。CMOS图像传感器的质量和可靠性。CMOS图像传感器的质量和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
背照式CMOS图像传感器


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种背照式CMOS图像传感器。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器按照光线入射方向分为前照式(FSI)和背照式(BSI)，其中，背照式CMOS图像传感器中，光从传感器的背面入射，较前照式可以更加直接地进入衬底内的光电传感区域(即像素)，减少了光线损失，在同一单位时间内，单个像素能获取的光能量更大，对画质有明显提升，因而BSI技术将CMOS成像的灵敏度提升到了一个新的水平。
[0003]一种背照式CMOS图像传感器的制作工艺中，在经过减薄的衬底背面沉积隔离介质层，并在隔离介质层上形成金属格栅(Backside Metal Grid，BMG)以及金属导线，并进行焊盘连接区域工艺(Pad open)，所述金属导线为实心的线条。然而，在对相应的传感器进行高温模拟使用寿命的可靠性测试后发现，在金属导线之间的沟槽内容易产生泡状缺陷(如图1中虚线圈出位置所示)，使得不能通过可靠性测试，表明相应结构的传感器的可靠性及质量较差。

技术实现思路

[0004]为了避免在金属导线之间的沟槽中产生泡状缺陷，提高背照式CMOS图像传感器的质量和可靠性，本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器。
[0005]本专利技术提供的背照式CMOS图像传感器包括：
[0006]像素基底，所述像素基底中具有多个光电传感区域，每个所述光电传感区域用于感测从所述像素基底的背面进入的光线；
[0007]隔离介质层，覆盖所述像素基底的背面；以及
[0008]金属导线，间隔着所述隔离介质层设置在所述像素基底的背面，其中，至少部分所述金属导线内具有暴露所述隔离介质层的应力释放插槽。
[0009]可选的，所述背照式CMOS图像传感器包括：
[0010]深沟槽，设置在所述像素基底的背面，所述深沟槽用于隔开进入相邻所述光电传感区域的光线，所述隔离介质层填充所述深沟槽并覆盖所述深沟槽外的像素基底背面。
[0011]可选的，所述隔离介质层包括：
[0012]高介电常数层，随形地覆盖所述深沟槽的内表面和所述深沟槽外的像素基底背面；以及
[0013]氧化层，堆叠在所述高介电常数层上并填充所述深沟槽，所述氧化层具有平坦的上表面。
[0014]可选的，所述背照式CMOS图像传感器包括：
[0015]金属格栅，对应于所述深沟槽并间隔着所述隔离介质层设置在所述像素基底的背面。
[0016]可选的，所述金属格栅和所述金属导线包括包括钨或铝。
[0017]可选的，所述像素基底包括像素区和外围区，所述金属导线对应于所述外围区设置。
[0018]可选的，所述金属导线的宽度为5μm～250μm。
[0019]可选的，各所述金属导线被暴露所述隔离介质层的沟槽隔离，所述沟槽的宽度为2.5μm～50μm。
[0020]可选的，所述应力释放插槽的横截面形状为三角形、四边形、五边形、六边形、圆形或者椭圆形。
[0021]本专利技术提供的背照式CMOS图像传感器中，金属导线间隔着隔离介质层设置在所述像素基底的背面，并且至少部分所述金属导线内具有暴露所述隔离介质层的应力释放插槽。所述应力释放插槽可以有效分担及缓释从金属导线指向两侧沟槽方向上的应力，减小所述沟槽内的应力聚集，降低产生泡状缺陷的几率，有助于满足可靠性测试要求；并且，所述应力释放插槽的设置降低了传感器背面的金属材料密度，可以降低金属材料对像素基底整体产生的应力，避免像素基底向上翘曲，有助于提高背照式CMOS图像传感器的质量和可靠性。
附图说明
[0022]图1是一种背照式CMOS图像传感器经高温模拟使用寿命的可靠性测试后在相邻金属导线的沟槽内产生泡状缺陷的照片。
[0023]图2是一种背照式CMOS图像传感器中金属导线附近的应力示意图。
[0024]图3是本专利技术一实施例的背照式CMOS图像传感器的剖面结构示意图。
[0025]图4是本专利技术一实施例的背照式CMOS图像传感器中金属导线内的应力释放插槽的横截面示意图。
[0026]图5是本专利技术一实施例的背照式CMOS图像传感器中金属导线附近的应力示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]10、100
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像素基底；101
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光电传感区域；102
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衬底；103
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互连层；104
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深沟槽；11、110
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隔离介质层；111
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高介电常数层；112
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氧化层；12、120
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金属导线；12a、121
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沟槽；122
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应力释放插槽；130
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金属格栅；20
‑
空隙。
具体实施方式
[0029]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的背照式CMOS图像传感器作进一步详细说明。根据下面的说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。应当理解，说明书的附图均采用了非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0030]在对常规的背照式CMOS图像传感器进行高温模拟使用寿命的可靠性测试之后，进一步检测发现，在传感器背面的金属导线之间的沟槽内容易产生泡状缺陷(如图1中虚线圈出位置所示)，表明相应的传感器的可靠性及质量较差。
[0031]图2是一种背照式CMOS图像传感器中金属导线附近的应力示意图。参照图2，金属导线12通常是通过在像素基底10的背面一侧沉积金属层并对该金属层进行局部刻蚀而形成。在所述金属层与像素基底10的背面之间，设置有隔离介质层11，各所述金属导线12被暴露所述隔离介质层11的沟槽12a隔离，即沟槽12a位于各金属导线12两侧以及金属导线12之
间。但是，研究发现，金属导线12(尤其是宽度和/或厚度较大的金属导线12)形成后，增加了像素基底10背面的应力，沟槽12a区域的像素基底10及背面介质层11受到从金属导线12指向沟槽12a方向上的应力(如图2粗直线箭头所示)，沟槽12a内的背面介质层11在应力挤压作用下，与像素基底10背面分离，形成空隙20，表现为如图1所示的泡状缺陷。
[0032]本专利技术实施例涉及一种背照式CMOS图像传感器，相对于容易产生如图1所示的泡状缺陷的背照式CMOS图像传感器，减小了所述沟槽内的应力聚集，能够避免产生上述泡状缺陷，提高背照式CMOS图像传感器的质量和可靠性。具体说明如下。
[0033]图3是本专利技术一实施例的背照式CMOS图像传感器的剖面结构示意图。参照图3，本专利技术一实施例的背照式CMOS图像传感器包括像素基底100、隔离介质层110以及金属导线120；其中，所述像素基底100中具有多个光电传感区域101，每个所述光电传感区域101用于感测从所述像素基底100的背面进入的光线，所述隔离介质层110覆盖所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式CMOS图像传感器，其特征在于，包括：像素基底，所述像素基底中具有多个光电传感区域，每个所述光电传感区域用于感测从所述像素基底的背面进入的光线；隔离介质层，覆盖所述像素基底的背面；以及金属导线，间隔着所述隔离介质层设置在所述像素基底的背面，其中，至少部分所述金属导线内具有暴露所述隔离介质层的应力释放插槽。2.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，包括：深沟槽，设置在所述像素基底的背面，所述深沟槽用于隔开进入相邻所述光电传感区域的光线，所述隔离介质层填充所述深沟槽并覆盖所述深沟槽外的像素基底背面。3.如权利要求2所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，所述隔离介质层包括：高介电常数层，随形地覆盖所述深沟槽的内表面和所述深沟槽外的像素基底背面；以及氧化层，堆叠在所述高介电常数层上并填充所述深沟槽，所述氧化层具有平坦的上表面。4.如权利要求2所述的背照式CMOS图像传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镇宇，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：