背照式CMOS图像传感器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种背照式CMOS图像传感器及其制作方法。所述背照式CMOS图像传感器包括像素基底、形成于像素基底背面的背面介质层和金属遮挡层，所述金属遮挡层间隔所述背面介质层形成于像素基底背面的像素区和外围电路区之间，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部位于像素基底背面一侧且包围像素区，所述纵向遮挡部与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接且插入所述像素基底内。所述横向遮挡部和纵向遮挡部都具有遮挡像素区外围的光线进入像素区的作用，相较于仅设置横向遮挡部的情形，可以缩短横向遮挡部的宽度，使得金属遮挡层的占用的芯片面积减少，便于满足芯片尺寸进一步缩小的需求。于满足芯片尺寸进一步缩小的需求。于满足芯片尺寸进一步缩小的需求。

【技术实现步骤摘要】
背照式CMOS图像传感器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种背照式CMOS图像传感器及其制作方法。

技术介绍

[0002]CMOS图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)利用感光CMOS电路将光子转化成电子。按照光线入射方向分类，CMOS图像传感器分为前照式(FSI)和背照式(BSI)，其中，背照式结构中，光从传感器的背面入射，较前照式结构可以更加直接地进入衬底内的光感测区域(如光电二极管)，减少了光线损失，可以获得更高的光电转换效率，因而目前CMOS图像传感器较多采用背照式结构。
[0003]随着技术的发展，背照式CMOS图像传感器的像素尺寸不断缩小，像素点周围的噪声信号对像素点的干扰更为显著，需要对这些噪声信号进行隔离，其中，为了屏蔽像素区周围的入射光线进入像素区，通常采用在传感器背面的像素区外围设置金属遮挡(metal shielding)区域的方式，并且，为了确保能够有效阻止像素区外围的光线进入像素区，金属遮挡区域需从像素区边界向远离像素区的方向延伸足够的宽度，占用了较多的芯片面积，增大了满足芯片尺寸进一步缩小需求的难度。

技术实现思路

[0004]为了解决现有背照式CMOS图像传感器存在的金属遮挡区域较宽导致增大了满足芯片尺寸进一步缩小需求的难度的问题，本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器，还提供一种背照式CMOS图像传感器的制作方法。
[0005]一方面，本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器，包括像素基底、背面介质层和金属遮挡层；所述像素基底具有相背的正面与背面，所述像素基底包括像素区和外围电路区，所述像素区内形成有多个光感测区域，所述光感测区域用于感测从所述像素基底的背面进入所述像素区的入射光；所述背面介质层形成于所述像素基底的背面；所述金属遮挡层形成于所述背面介质层上并位于所述像素区和所述外围电路区之间，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部位于所述像素基底背面一侧且包围所述像素区，所述纵向遮挡部与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接且插入所述像素基底内。
[0006]可选的，所述横向遮挡部的宽度大于所述纵向遮挡部的宽度；所述金属遮挡层中，所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接一个或多个所述纵向遮挡部。
[0007]可选的，所述纵向遮挡部为环形结构或非环形结构；其中，所述像素区被环形结构的所述纵向遮挡部包围，和/或，所述像素区被多个非环形结构的所述纵向遮挡部包围。
[0008]可选的，插入所述像素基底内的所述纵向遮挡部中具有气隙。
[0009]可选的，所述背照式CMOS图像传感器还包括应力阻隔槽，所述应力阻隔槽位于所述纵向遮挡部的里侧和/或外侧，所述背面介质层填充所述应力阻隔槽。
[0010]可选的，所述像素基底包括衬底、设置于所述衬底正面的正面介质层以及设置于
所述正面介质层中的互连结构，所述纵向遮挡部贯穿所述衬底。
[0011]可选的，所述背照式CMOS图像传感器还包括金属导线和TSV导通孔，所述金属导线对应于所述外围电路区设置在所述像素基底背面一侧，所述TSV导通孔对应于所述外围电路区设置且贯穿所述衬底，所述TSV导通孔连接所述互连结构和所述金属导线，所述纵向遮挡部与所述TSV导通孔的深度相同
[0012]一方面，本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器的制作方法，包括：
[0013]提供像素基底，所述像素基底具有相背的正面与背面，所述像素基底包括像素区和外围电路区，所述像素区内形成有多个光感测区域，所述光感测区域用于感测从所述像素基底的背面进入所述像素区的入射光；
[0014]在所述像素基底的背面形成第一背面介质层，并从所述像素基底的背面刻蚀所述像素基底以形成至少贯穿部分所述像素基底的沟槽，所述沟槽对应于所述像素区和所述外围电路区之间的区域形成，之后在所述沟槽的内壁沉积第二背面介质层；
[0015]形成背面金属层，所述背面金属层填充所述沟槽，并覆盖所述沟槽外的所述第一背面介质层，所述背面金属层的顶表面高于所述第一背面介质层；以及
[0016]对所述背面金属层进行图形化处理，利用所述背面金属层形成位于所述像素区和所述外围电路区之间的金属遮挡层，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部形成于所述像素基底背面一侧且包围所述像素区，所述纵向遮挡部形成于所述沟槽内且与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接。
[0017]可选的，所述像素基底包括衬底、设置于所述衬底正面一侧的正面介质层以及设置于所述正面介质层中的互连结构，所述纵向遮挡部贯穿所述衬底；其中，从所述像素基底的背面刻蚀所述像素基底以形成所述沟槽的步骤中，对应于所述外围电路区形成贯穿所述衬底的开孔，所述开孔暴露所述互连结构，并且，在形成所述背面金属层时，所述背面金属层还填充所述开孔以形成TSV导通孔。
[0018]可选的，对所述背面金属层进行图形化处理时，还利用所述背面金属层形成位于所述像素区的金属格栅和位于所述外围电路区的金属导线；所述金属格栅对应于每个所述光感测区域周围的间隙区域设置，所述金属导线通过所述TSV导通孔与所述互连结构连接。
[0019]可选的，在对所述背面金属层进行图形化处理之前，还对所述背面金属层的表面进行了平整化处理。
[0020]可选的，所述第二背面介质层覆盖在所述沟槽侧壁开口处的部分较覆盖在所述沟槽侧壁远离开口处的部分突出，使得所述沟槽开口处的宽度小于所述沟槽远离开口处的宽度，以使得形成于所述沟槽内的所述纵向遮挡部中具有气隙。
[0021]可选的，从所述像素基底的背面刻蚀所述像素基底以形成所述沟槽的步骤中，对应于所述像素区和所述外围电路区之间的区域形成应力阻隔槽，所述应力阻隔槽位于所述沟槽的里侧和/或外侧，所述应力阻隔槽的宽度小于所述沟槽的宽度，使得在所述沟槽的内壁沉积第二背面介质层时，所述第二背面介质层填充所述应力阻隔槽以形成应力阻隔结构。
[0022]本专利技术提供的背照式CMOS图像传感器包括像素基底、形成于所述像素基底背面的背面介质层和金属遮挡层，所述金属遮挡层形成于所述背面介质层上并位于所述像素区和所述外围电路区之间，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部位
于所述像素基底背面一侧且包围所述像素区，所述纵向遮挡部与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接且插入所述像素基底内。所述横向遮挡部和纵向遮挡部都具有遮挡像素区外围的光线进入像素区的作用，相较于仅设置横向遮挡部的情形，可以缩短横向遮挡部的宽度，使得金属遮挡层占用的芯片面积减少，便于满足芯片尺寸进一步缩小的需求。
[0023]本专利技术提供的背照式CMOS图像传感器的制作方法在获得像素基底后，通过进行背面工艺，形成位于所述像素区和所述外围电路区之间的金属遮挡层，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部形成于所述像素基底背面一侧且包围所述像素区，所述纵向遮挡部与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连本文档来自技高网...

【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，所述像素基底具有相背的正面与背面，所述像素基底包括像素区和外围电路区，所述像素区内形成有多个光感测区域，所述光感测区域用于感测从所述像素基底的背面进入所述像素区的入射光；以及背面介质层，形成于所述像素基底的背面；以及金属遮挡层，形成于所述背面介质层上并位于所述像素区和所述外围电路区之间，所述金属遮挡层包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述横向遮挡部位于所述像素基底背面一侧且包围所述像素区，所述纵向遮挡部与所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接且插入所述像素基底内。2.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，所述横向遮挡部的宽度大于所述纵向遮挡部的宽度；所述金属遮挡层中，所述横向遮挡部在所述像素基底的背面连接一个或多个所述纵向遮挡部。3.如权利要求2所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，所述纵向遮挡部为环形结构或非环形结构；其中，所述像素区被环形结构的所述纵向遮挡部包围，和/或，所述像素区被多个非环形结构的所述纵向遮挡部包围。4.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，插入所述像素基底内的所述纵向遮挡部中具有气隙。5.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，还包括：应力阻隔槽，位于所述纵向遮挡部的里侧和/或外侧，所述背面介质层填充所述应力阻隔槽。6.如权利要求1所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，所述像素基底包括衬底、设置于所述衬底正面的正面介质层以及设置于所述正面介质层中的互连结构，所述纵向遮挡部贯穿所述衬底。7.如权利要求6所述的背照式CMOS图像传感器，其特征在于，还包括：金属导线，对应于所述外围电路区设置在所述像素基底背面一侧；以及TSV导通孔，对应于所述外围电路区设置且贯穿所述衬底，所述TSV导通孔连接所述互连结构和所述金属导线，所述纵向遮挡部与所述TSV导通孔的深度相同。8.一种背照式CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供像素基底，所述像素基底具有相背的正面与背面，所述像素基底包括像素区和外围电路区，所述像素区内形成有多个光感测区域，所述光感测区域用于感测从所述像素基底的背面进入所述像素区的入射光；在所述像素基底的背面形成第一背面介质层，并从所述像素基底的背面刻蚀所...

【专利技术属性】
技术研发人员：占迪，
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：