背照式图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种背照式图像传感器的制备方法，包括：通过键合工艺将所述第一衬底键合在第二衬底上以使组合膜层和第一衬底倒置在第二衬底上；形成阵列式排布的多个深沟槽；形成第一金属层，填充深沟槽的第一金属层以及深沟槽顶端的第一金属层构成金属网格；刻蚀去除像素区域的深沟槽之间的刻蚀停止层和第一金属层以露出部分厚度的所述金属网格。本申请通过上述制备方法，后续可以在超出高K电介质层表面(衬底表面)的金属网格之间形成彩色滤光片，从而在不牺牲电学隔离的情况下，实现了相邻像素之间完全的光学隔离，大大降低了光学串扰，提高了CIS性能。提高了CIS性能。提高了CIS性能。

【技术实现步骤摘要】
背照式图像传感器及其制备方法


[0001]本申请涉及图像传感器制造
，具体涉及一种背照式图像传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着超高分辨率CMOS图像传感器(CIS)技术的发展，同时受传感器整体尺寸限制，单个像素的尺寸越来越小，相邻像素之间的间距也越来越小，这对像素之间的光学隔离和电学隔离性能提出了较高的挑战。背照式CIS在相对于前照式CIS显著提高进光量的情况下，实现更好的光电隔离性能则尤为重要。
[0003]当前传统的背照式CIS通过Backside DTI(背面深沟槽)和Backside Metal Grid(背面金属网格)相结合的方法实现光电隔离，但依然存在相邻像素之间的光学通路，会导致光学串扰，从而影响器件性能。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种背照式图像传感器及其制备方法，可以解决背照式图像传感器存在相邻像素之间的光学通路，从而导致光学串扰的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种背照式图像传感器的制备方法，包括：
[0006]提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底包含像素区域和逻辑区域，所述第一衬底的正面形成有组合膜层，所述像素区域的组合膜层中形成有第一金属互连结构，所述逻辑区域的组合膜层中形成有第二金属互连结构，所述组合膜层上形成有第一键合层；所述第二衬底的正面形成有第二键合层；
[0007]通过键合工艺将所述第一键合层和所述第二键合层键合，此时，所述组合膜层和所述第一衬底倒置在所述第二衬底上；
[0008]从所述第一衬底的背面对所述第一衬底进行减薄；
[0009]刻蚀所述逻辑区域的所述第一衬底以形成第一凹槽；
[0010]刻蚀所述像素区域的所述第一衬底以形成阵列式排布的多个深沟槽；
[0011]形成高K电介质层，所述高K电介质层覆盖所述第一衬底的背面、所述深沟槽的底壁、侧壁以及所述第一凹槽的底壁、侧壁；
[0012]形成第一金属层，所述第一金属层覆盖所述高K电介质层、所述第一凹槽的底壁、侧壁以及填充所述深沟槽，此时，所述深沟槽内部以及所述深沟槽顶端的第一金属层构成金属网格；
[0013]刻蚀所述第一凹槽的底壁以及所述第一凹槽底部的第一衬底、部分厚度的所述组合膜层并停止在所述第二金属互连结构表面以形成第二凹槽；
[0014]形成第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第一金属层、以及所述第二凹槽的底壁、侧壁；
[0015]形成第三金属层，所述第三金属层覆盖所述第二金属层以及填充所述第二凹槽；
[0016]去除超出所述第一金属层表面的所述第三金属层和所述第二金属层；
[0017]形成刻蚀停止层，所述刻蚀停止层覆盖所述第一金属层和所述第二凹槽中的所述第三金属层；
[0018]刻蚀所述像素区域的所述深沟槽之间的所述刻蚀停止层和所述第一金属层以露出所述高K电介质层和部分厚度的所述金属网格；以及，
[0019]形成隔离层，所述隔离层覆盖露出的所述金属网格。
[0020]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，在刻蚀所述像素区域的所述深沟槽之间的所述刻蚀停止层和所述第一金属层以露出所述高K电介质层和部分厚度的所述金属网格之后，超出所述高K电介质层表面的所述金属网格的高度为100nm～300nm。
[0021]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，所述深沟槽的深度至少为3μm，所述深沟槽的宽度为0.1μm～0.15μm。
[0022]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，所述高K电介质层包括：依次堆叠的Al2O3层、Ta2O5层和SiO2层，所述Al2O3层覆盖所述第一衬底的背面、所述深沟槽的底壁、侧壁以及所述第一凹槽的底壁、侧壁。
[0023]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，所述组合膜层包括：第一NDC层、第二NDC层至第mNDC层和第一介质层、第二介质层至第m介质层，其中，所述第一NDC层、所述第一介质层、所述第二NDC层、所述第二介质层至所述第mNDC层和所述第m介质层依次堆叠，其中，m为大于或者等于2的整数。
[0024]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，通过范德华力键合工艺将所述第一键合层和所述第二键合层键合。
[0025]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，在形成所述隔离层之后，所述背照式图像传感器的制备方法还包括：形成彩色滤光片，所述彩色滤光片位于所述高K电介质层表面上。
[0026]可选的，在所述背照式图像传感器的制备方法中，在形成所述彩色滤光片之后，所述背照式图像传感器的制备方法还包括：形成微透镜材料层，所述微透镜材料层位于所述彩色滤光片表面上。
[0027]另一方面，本申请实施例还提供了一种背照式图像传感器，包括：
[0028]第一衬底和第二衬底，所述第一衬底包含像素区域和逻辑区域，所述第一衬底的正面形成有组合膜层，所述像素区域的组合膜层中形成有第一金属互连结构，所述逻辑区域的组合膜层中形成有第二金属互连结构，所述组合膜层上形成有第一键合层；所述第二衬底的正面形成有第二键合层，所述第一键合层键合在所述第二键合层上以使所述第一衬底倒置在所述第二衬底上；
[0029]阵列式排布的多个深沟槽，所述深沟槽位于所述像素区域的所述第一衬底中；
[0030]第二凹槽，所述第二凹槽位于所述逻辑区域的所述第一衬底中并且所述第二凹槽的底壁开口露出所述第二金属互连结构；
[0031]高K电介质层，所述高K电介质层覆盖所述第一衬底的背面、所述深沟槽的底壁、侧壁以及所述第二凹槽的部分底壁、部分侧壁；
[0032]第一金属层，所述第一金属层覆盖所述高K电介质层的部分表面、所述第二凹槽的部分底壁、部分侧壁以及填充所述深沟槽，所述深沟槽内部以及所述深沟槽顶端的第一金
属层构成金属网格，所述深沟槽顶端的所述金属网格超出所述高K电介质层表面一定高度；
[0033]第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第二凹槽的底壁、侧壁；
[0034]第三金属层，所述第三金属层填充所述第二凹槽；
[0035]刻蚀停止层，所述刻蚀停止层覆盖所述第一金属层、所述金属网格的顶部和所述第二凹槽中的所述第三金属层；以及，
[0036]隔离层，所述隔离层覆盖露出的所述金属网格。
[0037]可选的，在所述背照式图像传感器中，超出所述高K电介质层表面的所述金属网格的高度为100nm～300nm。
[0038]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0039]本申请通过键合工艺将所述第一衬底键合在第二衬底上以使组合膜层和第一衬底倒置在第二衬底上；形成阵列式排布的多个深沟槽；形成第一金属层，填充深沟槽的第一金属层以及深沟槽顶端的第一金属层构成金属网格；刻蚀去除像素区域的深沟槽之间的刻蚀停止层和第一金属层以露出部分厚度的所述金属网格，后续可以在超出高K电介质层表面(衬底表面)的金属网格之间形成彩色滤光片，从而在不牺牲电学隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底包含像素区域和逻辑区域，所述第一衬底的正面形成有组合膜层，所述像素区域的组合膜层中形成有第一金属互连结构，所述逻辑区域的组合膜层中形成有第二金属互连结构，所述组合膜层上形成有第一键合层；所述第二衬底的正面形成有第二键合层；通过键合工艺将所述第一键合层和所述第二键合层键合，此时，所述组合膜层和所述第一衬底倒置在所述第二衬底上；从所述第一衬底的背面对所述第一衬底进行减薄；刻蚀所述逻辑区域的所述第一衬底以形成第一凹槽；刻蚀所述像素区域的所述第一衬底以形成阵列式排布的多个深沟槽；形成高K电介质层，所述高K电介质层覆盖所述第一衬底的背面、所述深沟槽的底壁、侧壁以及所述第一凹槽的底壁、侧壁；形成第一金属层，所述第一金属层覆盖所述高K电介质层、所述第一凹槽的底壁、侧壁以及填充所述深沟槽，此时，所述深沟槽内部以及所述深沟槽顶端的第一金属层构成金属网格；刻蚀所述第一凹槽的底壁以及所述第一凹槽底部的第一衬底、部分厚度的所述组合膜层并停止在所述第二金属互连结构表面以形成第二凹槽；形成第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第一金属层、以及所述第二凹槽的底壁、侧壁；形成第三金属层，所述第三金属层覆盖所述第二金属层以及填充所述第二凹槽；去除超出所述第一金属层表面的所述第三金属层和所述第二金属层；形成刻蚀停止层，所述刻蚀停止层覆盖所述第一金属层和所述第二凹槽中的所述第三金属层；刻蚀所述像素区域的所述深沟槽之间的所述刻蚀停止层和所述第一金属层以露出所述高K电介质层和部分厚度的所述金属网格；以及，形成隔离层，所述隔离层覆盖露出的所述金属网格。2.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，在刻蚀所述像素区域的所述深沟槽之间的所述刻蚀停止层和所述第一金属层以露出所述高K电介质层和部分厚度的所述金属网格之后，超出所述高K电介质层表面的所述金属网格的高度为100nm～300nm。3.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述深沟槽的深度至少为3μm，所述深沟槽的宽度为0.1μm～0.15μm。4.根据权利要求1所述的背照式图像传感器的制备方法，其特征在于，所述高K电介质层包括：依次堆叠的Al2O3层、Ta2O5层和SiO2层，所述Al2O3层覆盖所述第一衬底的背面、所述深沟槽的底壁、侧壁以及所述第一凹槽的底壁、侧壁。5.根据权利要求1所述的背照...

【专利技术属性】
技术研发人员：余航，范晓，陈广龙，向超，杨倩，廉红伟，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：