[发明专利]具有沟槽绝缘接触端子的减薄的图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及减薄的衬底图像传感器的制造，尤其是彩色图像传感器的制造。

背景技术

将薄衬底图像传感器设计为通过以下方式来改善传感器的比色性能特征，即通过使传感器能够由背面穿过非常薄的硅层来将其照亮；该布置提供了一种避免光子以及衬底内的光生电子发生色散的方式，因此避免了将对比色分析(colorimetry)造成极大损害的图像串扰，因为相邻图像的像素对应于不同的颜色。

减薄的衬底上的图像传感器的制造一般包括下述步骤：从硅衬底(例如，固体单晶硅衬底或者绝缘体上硅SOI衬底)开始处理，所述衬底的厚度为几百微米，其支持对直径为10或20分米的晶片的工业处理，该衬底的正面涂覆有单晶硅的外延层，该外延层将含有传感器的有源电路。在该外延层中，从正面制造传感器的各种功能(图像俘获、信号处理)所需的电子电路。之后，将该衬底通过其支持该电路的正面粘合到厚度足以满足工业处理要求的转移衬底上，并将所述原始硅衬底减薄到几微米的厚度。由此得到的该厚度非常薄的硅不允许受到晶片的工业处理，这也是粘合转移衬底存在的原因。就彩色图像传感器而言，该非超薄的厚度起着显著提高传感器的比色质量的作用，其中，所述传感器由所述背面穿过沉积在该背面上的一层滤色器并穿过所述非常薄的外延硅层将其照亮。

该技术所面临的问题之一是制造用于为传感器提供外部电连接的接触端子的问题。

已经提出的一种解决方案包括：在对正面执行的处理步骤中提供接触金属化部，之后从所述背面在减薄的硅中切割既宽又深的开口，以暴露这些金属化部。之后，可以将焊丝焊接到这些开口内的金属化部上。但是，这种做法往往需要提供宽的开口(通常宽度为120微米到180微米)。因而，通过这种方式形成的端子的总宽度远大于通常为常规CMOS电子电路的连接端子提供的宽度(典型地，60微米宽的端子就足够了)。

此外，必须在将滤色器沉积到传感器上之前形成所述开口；现在，这些开口的存在扰乱了滤波层的分布均匀性；此外，这些滤波层的沉积将在所述开口内留下不容易去除的残余物，但是必须将其去除以确保连接线的焊接。

可以设想另一种解决方案，其包括在处理正面时，即在转移到转移衬底上之前形成开口；贯穿减薄之后剩下的整个深度而在连接端子所在的位置形成开口，并对这些开口的底部进行金属化。在转移并减薄之后，可以在减薄的背面抵达金属化底部，并且所述金属化底部构成了连接端子，该次，其与出射面处于相同的平面内，而并非处于开口的底部。但是，这样的方法所需要的步骤并非是典型的CMOS工业方法中的常规步骤，因为在必须既制造这种类型的传感器和更为常规的电路(非减薄衬底)的情况下，不容易将支持传感器的硅沟槽插入到工业生产当中。

发明内容

为了避免已知方法的缺陷，本发明提出了一种新颖的具有减薄的硅衬底的图像传感器的制造方法，其包括从硅衬底的正面实施的制造步骤，之后将所述正面转移到转移衬底上，之后将所述硅衬底减薄到几微米的厚度，以及最后在所述减薄的硅衬底的背面实施的制造步骤，该方法的特征在于，从所述背面实施的制造步骤包括：

-在为传感器的外部连接端子的制造保留的表面区域上，穿过所述减薄的衬底蚀刻至少一个局部化接触开口，所述开口局部暴露第一导电层，该第一导电层是在从所述正面实施的制造步骤的过程中形成的；

-在所述背面上沉积与所述开口中的硅接触的第二导电层，所述第二层与所述第一层接触；

-蚀刻所述第二层，以限定连接端子；

-穿过所述减薄的硅衬底的整个厚度打开外围沟槽，使其抵达位于该衬底之下的绝缘层，该沟槽完全包围所述连接端子，并且所述沟槽的底部整个由所述绝缘层形成，因而形成了由减薄的硅构成的岛，该岛被所述连接端子覆盖，并且其通过所述沟槽与所述减薄的硅的其余部分绝缘。

由于所述外围沟槽的原因，没有必要采用绝缘层使由硅构成的第二导电层绝缘，这也是直接沉积与硅接触的第二导电层的原因。

之后，可以将线路焊接到连接端子的一部分上。其上焊接有所述线路的所述连接端子的部分优选没有开口。

优选在打开所述沟槽之后，在所述背面上沉积绝缘平面化层，并在该层内蚀刻开口，以暴露连接端子的表面区域的一部分，线路可以焊接到该部分。

优选地，穿过所述减薄的衬底提供几个局部化接触开口，以建立与下部的第一导电层的一系列局部化接触。

优选在蚀刻所述第二导电层之后切割出所述沟槽。

附图说明