[发明专利]用于制造背面照明图像传感器的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种制造背面照明图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器是一种将光学图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器通常被分类为电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。

根据现有技术，通过离子注入方案在基底上形成光电二极管。然而，由于为了增加像素数目而不增大芯片尺寸，光电二极管变得更小，因此光接收部件的面积按比例减小，从而导致图像质量的下降。

此外，因为堆叠高度没有对应于光接收部件的面积减小而充分减小，所以输入到光接收部件中的光子的数目可以由于通常被称为“艾里斑(Airy Disk)”的光的衍射而减少。

可以提供背面照明图像传感器，其通过晶片背面接收光以最小化光接收部件的上部的步差(step difference)，并且消除由金属布线引起的光干涉。

图1是示出根据现有技术的用于形成背面照明图像传感器的过程的横截面图。

在基底的正面上形成光接收装置和金属线，然后使基底进行背面研磨工艺，以使得可以去除基底背面的预定部分。即，按照预定厚度研磨基底背面，以便调整外部模块和光学镜头之间的距离。

然而，根据现有技术的背面照明图像传感器，使用绝缘体上硅(SOI，silicon on insulator)晶片作为具有光接收装置和电路部件的施主(donor)晶片，然后将SOI晶片接合到处理晶片(handle wafer)。然后，对施主晶片执行背面减薄工艺。

在根据现有技术的针对施主晶片的背面减薄工艺中，对施主晶片执行背面研磨工艺，以使得具有几十微米厚度的硅层可以保留在隐埋氧化物(BOX，buried oxide)层上。然后，执行回蚀工艺，从而完成背面减薄工艺。

然而，根据现有技术，使用昂贵的SOI晶片作为施主晶片，这导致高制造成本。

此外，参照图1，当对施主晶片执行背面研磨工艺时，可能出现晶片边缘减薄。因此，当执行随后的回蚀工艺时，可能在晶片边缘部分发生芯片损坏，从而显著地降低经济效率。

此外，当对具有几十微米厚度的晶片执行回蚀工艺时，晶片中心部分受到等离子体损伤，从而使传感器性能下降。

此外，必须对硅基底背面的光电二极管区域执行去除工艺。这通过去除硅基底的背面的工艺而导致在硅基底的表面上产生很多缺陷。因此，使泄漏特性变差，从而可能会使CIS图像特性变差。

此外，通过使用无定形硅(Si)来沉积光电二极管。或者，在在硅基底上形成读出电路并且在另一晶片上形成光电二极管之后，通过晶片到晶片接合方案在读出电路上方形成光电二极管，以形成图像传感器(以下，称为“3D图像传感器”)。在这种情况下，光电二极管通过金属线与读出电路相连。

然而，根据用于制造3D图像传感器的现有技术方法，必须对具有读出电路的晶片和具有光电二极管的晶片执行晶片到晶片接合。由于晶片到晶片接合，所以不能保证读出电路和光电二极管之间的电连接。例如，根据现有技术，在读出电路上形成金属线，然后执行晶片到晶片接合，以允许金属线与光电二极管接触。此时，金属线可能不能与光电二极管牢固地接触，并且难于在金属线和光电二极管之间形成欧姆接触。此外，在电连接到光电二极管的金属线中可能发生短路。尽管为防止这种短路发生已经进行了很多研究和努力，但是本技术领域中仍需要一种改进的制造背面照明图像传感器的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种制造背面照明图像传感器的方法，该方法能够稳定并且有效地去除图像传感器中基底的背面。

本发明实施例还提供了一种制造背面照明图像传感器的方法，该方法能够通过有效去除在制造图像传感器时引起的、存在于基底表面上的缺陷来提高图像质量。

本发明提供了一种能够显著降低制造成本的、制造背面照明图像传感器的方法。

本发明实施例提供了一种制造背面照明图像传感器的方法，该方法能够通过在同一基底上形成光电检测器和读出电路的同时最小化光接收部件上的堆叠来显著增加入射光的量，并且能够抑制由金属布线引起的光干涉和光反射。

根据本发明一实施例，一种制造背面照明图像传感器的方法可以包括：在第一基底的正面中形成离子注入层；在第一基底的正面上形成隔离区域，以限定像素区域；在像素区域中形成光电检测器和读出电路；在第一基底的正面上形成层间介电层和金属线；将第二基底与具有金属线的第一基底的正面接合；基于离子注入层去除第一基底的下部；在第一基底的背面上执行退火工艺，其中第一基底的背面与正面相反；以及在第一基底的背面上在光电检测器上方形成微镜头。