背照式图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种背照式图像传感器及其制造方法，应用于半导体技术领域中。具体的，在本发明专利技术提供的背照式图像传感器的制造方法中，通过调整形成在背照式图像传感器堆叠结构的顶面上的BSGND结构与背照式图像传感器堆叠结构中的像素晶圆内的像素区域(pixel)的距离来实现减小像素区域(pixel)周围的硅衬底的损伤，从而减少器件暗电流的产生，进而减少漏电现象的问题，最终实现提高暗光下的图像质量的目的。目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种背照式图像传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、物联网以及工业4.0等新兴领域的蓬勃发展，市场对CMOS图像传感器(CMOS Image Senser)的需求与日俱增，目前，在半导体
，背照式CMOS图像传感器(BSI,Back Illuminated CMOS Image Sensor)由逻辑(logic)晶圆与像素(pixel)晶圆分开制造后键合而成，由于逻辑晶圆与像素晶圆分开制造，因此制造工艺灵活且成本低，另具有晶圆可用面积大及多功能晶圆可集成在一起的优点，受到业界青睐。
[0003]而随着市场对背照式CMOS图像传感器(BSI,Back Illuminated CMOS Image Sensor)的需求与日俱增的同时，对于其性能要求也越来越高，而图像传感性能的一个重要指标就是暗电流水平。暗电流指的是光电二极管(Photo Diode)在完全无光的条件下，仍然能产生电荷，并形成电流信号被读出，在图像成像中体现为“白”像素，降低画面质量。
[0004]目前，对于背照式CMOS图像传感器(BSI，Back Illuminated CMOS Image Sensor)，在通常情况下，应尽量降低暗电流的产生，暗电流直接的危害就是会造成漏电现象从而产生白色像素。而产生暗电流的主要原因就是硅缺陷(silicon damage)，所以在器件应用中应减少silicon damage而带来的暗电流。/>[0005]综上所述，如何提供一种能解决背照式CMOS图像传感器中由于硅缺陷导致的暗电流的问题的方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种背照式图像传感器及其制造方法，以防止背照式CMOS图像传感器由于其硅衬底的缺陷导致的暗电流的问题，并进一步提高产品图像的性能。
[0007]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供一种背照式图像传感器的制造方法，可以至少包括如下步骤：
[0008]提供一背照式图像传感器堆叠结构，所述背照式图像传感器堆叠结构包括相互键合的逻辑晶圆和内部形成有像素区域的像素晶圆，以使沿背离所述逻辑晶圆与所述像素晶圆的键合面方向的所述像素晶圆的底部，作为所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面；
[0009]在所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面上形成BSGND结构，并通过调整所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离，以实现通过改变所述距离来降低所述背照式图像传感器的暗电流的目的。
[0010]进一步的，所述BSGND结构可以为用于将所述像素晶圆中所形成的器件结构与外部电路进行电性连接的孔状结构。
[0011]进一步的，所述调整所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离的步骤可以包括将所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离增大到预设距离阈值。
[0012]进一步的，所述预设距离阈值可以为25μm～250μm。
[0013]进一步的，提供一背照式图像传感器堆叠结构的步骤可以包括：
[0014]提供具有所述像素区域的像素晶圆，将所述像素晶圆的形成有所述像素区域的衬底反转后键合到所述逻辑晶圆上；以及，
[0015]至少对所述像素晶圆的衬底进行减薄处理。
[0016]进一步的，在所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面上形成BSGND结构的步骤可以包括：
[0017]利用掩膜版上设置的沟槽图案，在所述衬底反转后键合到所述逻辑晶圆上的所述像素晶圆的衬底上形成多个沟槽，并对所述沟槽进行填充，以使填充后的所述沟槽的顶面与所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面齐平。
[0018]进一步的，所述将所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离增大到预设距离阈值的步骤，可以包括将所述BSGND结构的孔深减小。
[0019]进一步的，所述像素晶圆还包括介质层以及嵌设在所述介质层中的金属互连层，所述介质层形成于所述像素区域与所述BSGND结构之间。
[0020]进一步的，在所述像素晶圆的衬底可以为硅衬底。
[0021]第二方面，基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种背照式图像传感器，可以采用如上所述的背照式图像传感器的制造方法制备而成。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有以下有益效果之一：
[0023]在本专利技术提供的背照式图像传感器的制造方法中，通过调整形成在背照式图像传感器堆叠结构的顶面上的BSGND结构与背照式图像传感器堆叠结构中的像素晶圆内的像素区域(pixel)的距离来实现减小像素区域(pixel)周围的硅衬底的损伤，从而减少器件暗电流的产生，进而减少漏电现象的未接通，最终实现提高暗光下的图像质量的目的。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一实施例中的背照式图像传感器的制造方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术现有技术中的BSGND结构与像素区域之间的距离为20μm的俯视图；
[0026]图3为本专利技术一实施例中的BSGND结构与像素区域之间的距离为200μm的俯视图。
具体实施方式
[0027]承如
技术介绍
所述，目前，对于背照式CMOS图像传感器(BSI，Back Illuminated CMOS Image Sensor)，在通常情况下，应尽量降低暗电流的产生，暗电流直接的危害就是会造成漏电现象从而产生白色像素。而产生暗电流的主要原因就是硅缺陷(silicon damage)，所以在器件应用中应减少silicon damage而带来的暗电流。
[0028]为此，本专利技术提供了一种背照式图像传感器及其制造方法，以防止背照式CMOS图像传感器由于其硅衬底的缺陷导致的暗电流的问题，并进一步提高产品图像的性能。
[0029]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的背照式图像传感器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030]如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0031]例如参考图1所示，图1为本专利技术实施例中提供的背照式图像传感器的制造方法的流程示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，至少包括如下步骤：提供一背照式图像传感器堆叠结构，所述背照式图像传感器堆叠结构包括相互键合的逻辑晶圆和内部形成有像素区域的像素晶圆，以使沿背离所述逻辑晶圆与所述像素晶圆的键合面方向的所述像素晶圆的底部，作为所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面；在所述背照式图像传感器堆叠结构的顶面上形成BSGND结构，并通过调整所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离，以实现通过改变所述距离来降低所述背照式图像传感器的暗电流的目的。2.如权利要求1所述的背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，所述BSGND结构为用于将所述像素晶圆中所形成的器件结构与外部电路进行电性连接的孔状结构。3.如权利要求2所述的背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，所述调整所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离的步骤包括将所述BSGND结构与所述像素区域之间的距离增大到预设距离阈值。4.如权利要求3所述的背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，所述预设距离阈值为25μm～250μm。5.如权利要求4所述的背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，提供一背照式图像传感器堆叠结构的步骤包括：提供具...

【专利技术属性】
技术研发人员：高得妍，赵春山，张武志，曹亚民，杨斌，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：