[发明专利]具有增强的背面照明量子效率的图像传感器

说明书

本申请要求于2008年10月10日提交的61/104,630号题为“具有增强的背面照明量子效率的图像传感器”的美国临时专利申请的权益，其申请结合与此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及图像传感器及其制造方法，更特别地，涉及一种具有用于增强背面照明效率的介电反射器的图像传感器和一种减小过蚀刻介电层带来的不利影响的图像传感器的制造方法。

背景技术

由于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器固有的某些优势，CMOS图像传感器越来越比传统的电荷耦合器件(CDDs)通用。尤其是，CMOS图像传感器通常需要较低的电压，消耗较少的能量，能够随机存取图像数据，可以使用兼容的CMOS工艺制造，以及能够被集成为单片照相机。

CMOS图像传感器利用感光CMOS电路将光能转换成电能。感光CMOS电路通常包括在硅衬底中形成的光敏二极管。当光敏二极管暴露于光时，在光敏二极管中感应出电荷。光敏二极管通常被连接到MOS开关晶体管，用来采样光敏二极管的电荷。可以通过在感光CMOS电路上方放置滤色器来确定颜色。

CMOS图像传感器的像素所接收到的光一般基于三原色：红色、绿色和蓝色(R、G、B)，其他颜色可以通过各种不同的组合以及不同的强度识别和/或产生(例如，红色和绿色重叠形成黄色)。然而，用于接收入射光的像素灵敏度随着CMOS图像传感器的像素尺寸的减小而降低，并且串扰相对于入射光发生在不同像素之间，尤其是相对于具有长波长的入射光，如红光(大约650nm的波长)，因此降低了CMOS图像传感器的像素的整体性能。

众所周知，图像传感器可以被设计成从前表面或者从后表面照明。背面照明图像传感器提供一个优势，其中小心放置和设计金属化特征以避免光路干扰的需求被取消，这是由于照明来自于晶片的背面，而金属化层形成在晶片的正面上。此外，全部的光路(即，从传感器的聚焦透镜到传感器的实际光接收表面的光距离)由于背面照明而被通常地缩短了，这是由于相对于前面照明，光不需要穿过金属化层和层间金属介电层。

传统的背面照明图像传感器的一个劣势在于一些入射光可以穿过传感器进入上覆介电层。一种减小这种不利结果的方法可以是增大上覆介电层的厚度和/或反射率。然而，这可导致制造工艺中产生缺陷。图1示出了两种可产生在图像传感器形成在其中的集成电路的逻辑区域101中的潜在缺陷。虽然，为了清楚起见，从图1中省略了实际的逻辑器件的很多细节，但是衬底100被示出具有形成在其内的浅槽隔离部件104。衬底100的顶面已经被硅化形成硅化物层102。传统地，硅化物层102使用自对准工艺，或者所谓的自对准硅化物工艺(salicide process)形成。接触蚀刻阻挡层106(CESL)形成在硅化物层102的顶面上，层间介电层(ILD)108形成在CESL106的顶面上。通过蚀刻穿透ILD108和CESL106的开口形成接触件110以暴露例如硅化物层102的一部分。然后，在开口中形成导体以形成接触件110。这些元件的功能和制造工艺为本领域技术人员所熟知。

为了增大图像传感器的反射率(图像传感器与逻辑器件同时被制造)，如光敏二极管107和转移晶体管109上方的介电层(例如，二氧化硅层105、ILD108和/或CESL106)的厚度已经被增大。然而，这样的厚度增大也导致形成接触开口所用的蚀刻工艺的工艺控制较差。因此，可能产生过蚀刻，如大体上在区域112示出的过蚀刻。这样的过蚀刻可能具有不利的影响，如导致不可接受程度的电流泄漏、相邻器件之间的串扰，还可能导致器件不按需求工作或者根本不工作。

图1也示出了逻辑区域101中过蚀刻的潜在不利后果。如图1所示，众所周知，栅极叠层114可形成在衬底110上，侧壁隔离件116形成在栅极叠层114上。然而，当接触件110和接触件111的接触开口同时形成时，直至接触件110的接触开口穿过二氧化硅层105，蚀刻才能停止。这可导致接触件111的接触开口的蚀刻过蚀刻至侧壁隔离件116(所示的大体上在区域118)，并且可以导致不期望的结果，如接触件111到底层衬底100的潜在短路。如果过蚀刻不发生，侧壁隔离件116和/或CESL 106可防止大体上在118示出的短路。

因此，需要一种改进的图像传感器器件，其在避免与上覆介电层的过蚀刻有关危险的同时，提供增强的背面照明量子效应。

发明内容

通过本发明的实施例中形成具有增强的量子效率的图像传感器，大体上解决或克服了这些和其他问题，并实现了技术效果。