一种半导体结构及其制备方法、图像传感器技术

本申请提供一种半导体结构及其制备方法、图像传感器，该制作方法包括：在来料晶圆上形成耐高温层；采用高温工艺在所述耐高温层上制备背面金属栅格层；处理所述背面金属栅格层得到包括多个金属栅格柱的背面金属栅格柱层；剥离所述背面金属栅格柱层；将所述背面金属栅格柱层与半导体结构中的目标晶圆键合。本申请通过在另外的来料晶圆上制备背面金属栅格柱层，然后将背面金属栅格柱层剥离后与像素晶圆键合，从而能避免在沉积形成钨层时，像素区发生局部坍塌或弯曲现象。局部坍塌或弯曲现象。局部坍塌或弯曲现象。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构及其制备方法、图像传感器


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种半导体结构及其制备方法、图像传感器。

技术介绍

[0002]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(CMOS Image Sensors，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。
[0003]三维堆栈式(3D
‑
Stack)CIS被开发出来，以支持对更高质量影像的需求。在现有的背照式(Back side illuminatio，BSI)图像传感器工艺上，通常会在像素区的衬底背面设置背面金属栅格(Backside Metal Grid，BMG)，利用BMG的不透光特性，来防止不同像素(光电二极管)之间的光线的串扰。

技术实现思路

[0004]本申请在于提供一种半导体结构及其制备方法、图像传感器，能避免在沉积形成钨层时，像素区发生局部坍塌或弯曲现象。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法，包括：在来料晶圆上形成耐高温层；采用高温工艺在所述耐高温层上制备背面金属栅格层；处理所述背面金属栅格层得到包括多个金属栅格柱的背面金属栅格柱层；剥离所述背面金属栅格柱层；将所述背面金属栅格柱层与半导体结构中的目标晶圆键合。
[0006]在一些实施例中，所述来料晶圆包括硅类衬底。
[0007]在一些实施例中，所述耐高温层的材料包括耐高温聚合物材料。<br/>[0008]在一些实施例中，所述耐高温聚合物材料包括聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
[0009]在一些实施例中，所述高温工艺包括高温化学气相沉积工艺。
[0010]在一些实施例中，所述在所述耐高温层上制备背面金属栅格层，包括：在所述耐高温层上方沉积停止层；在所述停止层上依次顺序沉积形成氮化钛层、钨层和氧化物层，在所述氧化物层上方制备所述背面金属栅格层。
[0011]在一些实施例中，所述处理所述背面金属栅格层得到包括多个金属栅格柱的背面金属栅格柱层，包括：在所述背面金属栅格层上涂敷光刻胶，并进行光刻处理得到光刻图形；基于所述停止层以及所述光刻图形，对所述背面金属栅格层进行刻蚀得到所述背面金属栅格柱层。
[0012]在一些实施例中，所述剥离所述背面金属栅格柱层包括：通过激光剥离工艺剥离所述停止层以及所述背面金属栅格柱层。
[0013]在一些实施例中，所述停止层的材料包括二氧化硅。
[0014]另一方面，本申请实施例还提供了一种半导体结构，包括：目标晶圆；背面金属栅格柱层，与所述像素晶圆的入光面键合。
[0015]另一方面，本申请实施例还提供了一种图像传感器，包括：外围电路结构和半导体结构，所述外围电路结构和所述半导体结构连接；所述半导体结构包括：目标晶圆；背面金属栅格柱层，与所述目标晶圆的入光面键合。
[0016]本申请实施例提供的一种半导体结构及其制备方法、图像传感器的有益效果是：传统工艺金属钨是在像素区上生长，增加了晶圆像素区的弯曲度，本申请通过在另外的来料晶圆上制备钨层，并形成背面金属栅格柱层，然后将背面金属栅格柱层剥离后与像素晶圆键合，从而能避免在沉积形成钨层时，像素区发生局部坍塌或弯曲现象。此外，通过在来料晶圆上沉积耐高温的材料，在耐高温的材料上进行制备金属格栅柱层，使得可以采用高温工艺制程制备背面金属栅格柱层，进而能够使得膜层内分子排列更致密，宏观上增加了膜层之间的致密度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请实施例提供的半导体结构的制备方法的流程示意图；图2a至图2g是本申请实施例提供的半导体结构在不同工艺步骤下的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二等描述各种组件，但这些组件不应受限于这些术语。这些术语用于使一个组件区别于另一个组件。例如，第一组件可以称为第二组件，类似地，第二组件可以称为第一组件，而不背离本申请的范围。
[0021]应当理解，当称一个组件在另一个组件“上”、“连接”另一个组件时，它可以直接在另一个组件上或者连接另一个组件，或者还可以存在插入的组件。其他的用于描述组件之间关系的词语应当以类似的方式解释。
[0022]在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
[0023]如本申请所使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层具有顶侧和底侧，其中层的底侧相对靠近衬底，而顶侧相对远离衬底。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有小于下层或上层结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均匀或不均匀连续结构的区域。例如，层可以位于连续结构的顶面和底面之间或在顶面和底面处的任何一组水平平面之间。层可以水平、垂直和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一层或多层，和/或可以在其上、上方和/或其下具有一层或多层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导电层和触点层(其中形成有触点、互连线以及一个或多个电介质层。
[0024]需要说明的是，本申请实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，虽图示中仅显示与本申请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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更复杂。
[0025]随着对于高质量影像的追求的提升，内部包括逻辑晶圆和像素晶圆的堆叠式CMOS图像传感器逐步进入市场。与传统CMOS传感器相比，堆叠式的传感器具有更小的芯片结构和更快的处理速度，并应用了TSV(硅通孔)技术，实现芯片与芯片之间、晶圆和晶圆之间的垂直导通与互连，使其在三维方向堆叠密度更大。
[0026]三维堆栈式(3D
‑
Stack)CIS被开发出来，以支持对更高质量影像的需求。具体而言，3D
‑
Stack CIS可以对逻辑晶圆以及像素晶圆分别进行制作，进而将所述逻辑晶圆的正面以及所述像素晶圆的正面键合，由于像素部分和逻辑电路部分相互独立，因此可针对高画质的需求对像素部分进行优化，针对高性能的需求对逻辑电路部分进行优化。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：在来料晶圆上形成耐高温层；采用高温工艺在所述耐高温层上制备背面金属栅格层；处理所述背面金属栅格层得到包括多个金属栅格柱的背面金属栅格柱层；剥离所述背面金属栅格柱层；将所述背面金属栅格柱层与半导体结构中的目标晶圆键合。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述来料晶圆包括硅类衬底。3.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述耐高温层的材料包括耐高温聚合物材料。4.根据权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述耐高温聚合物材料包括聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述高温工艺包括高温化学气相沉积工艺。6.根据权利要求1至5任一项所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述在所述耐高温层上制备背面金属栅格层，包括：在所述耐高温层上方沉积停止层；在所述停止层上依次顺序沉积形成氮化钛层、钨层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王逸群，李赟，孙远，
申请(专利权)人：湖北江城芯片中试服务有限公司，
类型：发明
国别省市：