背照式CMOS图像传感器的背面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，包括，提供一衬底；在衬底的正面上形成图形化的研磨停止层；在衬底和图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化外延层；在外延层内形成光电二极管；在外延层上形成器件层；对衬底的背面进行背面抛光；对衬底的背面进行化学机械研磨直到暴露出图形化的研磨停止层；刻蚀去除图形化的研磨停止层，暴露出所外延层；进行化学机械研磨平坦化外延层。本发明专利技术采用了图形化的研磨停止层，保证了背照式CMOS图形传感器的背面处理后的TTV比较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路制造
，特别涉及一种背照式CMOS图像传感器的背面处理方法。
技术介绍
CMOS图像传感器是近年来得到快速发展的ー种新型固态图像传感器。由于采用了CMOS技术，可以将图像传感器部分和控制电路高度集成在同一芯片里，体积明显减小、功耗也大大降低，满足了对高度小型化、低功耗成像系统的要求。与传统的CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器还具有集成度高、控制简单、体积小、功耗低、价格低廉等诸多优点。因此随着CMOS集成电路エ艺的不断进步和完善，CMOS图像传感器已经广泛应用于各种通用 图像采集系统中。背照式(Backside Illumination,BSI)图像传感器是是相对于正照式(FrontsideIllumination，FSI)而提出的ー种图像传感器，是指采用从背面对传感器进行照明，即采用背面照度技术的传感器。采用BSI构建像素，光线无需穿过金属互连层。BSI图像传感器的主要优势是能够使电气组件与光线分离，使光路径能够被独立地优化，反之亦然。而且，这无需在金属层或光导管中创建ー个孔径，从而消除了入射光的损耗机理。随着半导体エ艺的逐渐成熟，出现了背照式CMOS图像传感器。具体的说，背照技术是指光线从原先作为衬底的硅基层入射到达感光区。为了使光线尽可能多的入射，需要对硅基层进行减薄，减薄后的硅基层厚度大概是传统的正照式CMOS图像传感器硅基层厚度的1/100，这给衬底生产エ艺以及装配带来了极大的困难。背照式CMOS图像传感器对半导体生产エ艺和微处理技术的要求非常高，具体表现为，原来厚度为725 μ m左右的衬底经过背面减薄处理后厚度要小于5 μ m,并且要求总厚度偏差(total thickness variation, TTV)小于I μ m。因此在背照式CMOS图像传感器的制造过程中，背面减薄处理是非常重要的エ艺步骤，背面减薄后衬底的总厚度偏差(TTV)成为检验背面减薄处理工艺的重要指标之一。目前，对于背面减薄处理大多采用背面抛光(back grind)与化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)相结合的方式，即，先利用背面抛光方法减薄大部分的厚度，然后再利用CMPエ艺进行精细减薄，直至达到预定厚度。例如，先使用背面抛光方法将厚度为725 μ m的衬底薄化到10 μ m的厚度，然后再采用CMPエ艺去除5 μ m的厚度，最终剩余5 μ m的厚度。然而，由于背面抛光减薄的厚度比较大(多达几百微米)，导致背面抛光后的衬底的TTV比较大(I. 5 μ πΓ3 μ m),即便之后采用CMPエ艺进ー步平坦化衬底背面，但是由于CMP前衬底的TTV已经很大，因而经过CMP后衬底的TTV也不会有很大改善，而且因为大厚度的减薄会导致衬底背面的划伤增多，且衬底表面的光滑度下降，对背照式CMOS图像传感器的入射光的损耗也会随之上升。为此，需要提供一种保证背面减薄处理后衬底的TTV足够小、对衬底表面损伤小、经济实用的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，以解决背照式CMOS图像传感器的背面衬底TTV偏大。为解决上述技术问题，本专利技术ー种背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，包括提供ー衬底；在所述衬底的正面上形成图形化的研磨 停止层；在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层；在所述外延层内形成光电ニ极管；在所述外延层上形成器件层；对所述衬底的背面进行背面抛光；对所述衬底的背面进行化学机械研磨直到暴露出图形化的研磨停止层；刻蚀去除所述图形化的研磨停止层，暴露出所述外延层；进行化学机械研磨平坦化所述外延层。可选的，所述衬底为硅衬底，所述图形化的研磨停止层为氧化硅或者氮化硅。可选的，所述图形化的研磨停止层的厚度范围为100人 2000A。可选的，在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层的步骤包括在所述衬底和图形化的研磨停止层上依次形成第一外延层和第二外延层；进行化学机械研磨平坦化所述第二外延层，直至形成平坦化的表面。可选的，在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层的步骤包括在所述衬底和图形化的研磨停止层上依次形成第一外延层和第二外延层；进行化学机械研磨平坦化所述第二外延层和第一外延层，直至形成平坦化的表面。可选的，采用CVDエ艺形成所述第一外延层和第二外延层，形成所述第二外延层的CVDエ艺的温度大于形成所述第一外延层的CVDエ艺的温度。可选的，形成所述第二外延层的CVDエ艺的温度范围为600°C、00°C，形成所述第一外延层的CVDエ艺的温度范围为900°C 1300°C。可选的，对所述衬底的背面进行背面抛光后，剰余的衬底的厚度范围为5μ m 10 μ m。可选的，在进行化学机械研磨平坦化所述外延层之后，还包括在所述外延层上装配彩色滤光器和微透镜。在本专利技术的背面处理方法中，利用图形化的研磨停止层作为研磨停止层，图形化的研磨停止层的TTV决定了背照式CMOS图形传感器最終的TTV，因为图形化的研磨停止层的具有较小的TTV，从而保证了背照式CMOS图形传感器的背面处理后的TTV比较小。附图说明图I为本专利技术实施例的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法的流程图；图2为本专利技术实施例的图形化的研磨停止层的俯视图；图3 12为本专利技术实施例一的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法中各步骤的器件剖面示意图；图13 22为本专利技术实施例ニ的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法中各步骤的器件剖面示意图。 具体实施例方式为了使本专利技术的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来进一歩做详细说明。本专利技术的核心思想在于利用图形化的研磨停止层将背面处理后的平面停止在同一水平面上，图形化的研磨停止层的TTV决定了背照式CMOS图形传感器最終的TTV，由于图形化的研磨停止层的具有较小的TTV，从而保证了背照式CMOS图形传感器的背面处理后的TTV比较小。图I为本专利技术实施例的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法的流程图。如图I所示，该背面处理方法包括以下步骤SlOl :提供ー衬底；S102 :在所述衬底的正面上形成图形化的研磨停止层；S103 :在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层；S104 :在所述外延层内形成光电ニ极管；S105 :在所述外延层上形成器件层；S106 :对所述衬底的背面进行背面抛光；S107 :对所述衬底的背面进行化学机械研磨直到暴露出图形化的研磨停止层；S108 :刻蚀去除所述图形化的研磨停止层，暴露出所述外延层；S109 :进行化学机械研磨平坦化所述外延层。实施例一下面结合图2至图12对本专利技术实施例一的背照式CMOS图像传感器的各步骤进行详细说明。首先，如图3所示，提供衬底1，在所述衬底I的正面上形成图形化的研磨停止层2。图形化的研磨停止层2需要选择与衬底I有高的选择比的材料，在本实施例中，所述衬底I为硅晶圆，所述图形化的研磨停止层2为氧化硅或者氮化硅。图形化的研磨停止层2的厚度范围为100入、..2000人。本实施例中，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，包括 提供一衬底； 在所述衬底的正面上形成图形化的研磨停止层； 在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层； 在所述外延层内形成光电ニ极管； 在所述外延层上形成器件层； 对所述衬底的背面进行背面抛光； 对所述衬底的背面进行化学机械研磨直到暴露出图形化的研磨停止层； 刻蚀去除所述图形化的研磨停止层，暴露出所述外延层； 进行化学机械研磨平坦化所述外延层。2.如权利要求I所述的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底，所述图形化的研磨停止层为氧化硅或者氮化硅。3.如权利要求I所述的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，其特征在于，所述图形化的研磨停止层的厚度范围为100人~2000A。4.如权利要求I所述的背照式CMOS图像传感器的背面处理方法，其特征在于，在所述衬底和所述图形化的研磨停止层上形成外延层，并进行化学机械研磨平坦化所述外延层的步骤包括 在所述衬底和图形化的研磨停止层上依次形成第一外延层和第二外延层； 进行化学机械研磨平坦化所述第二外延层，直至形成平坦化的表面。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮荪，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：