[发明专利]背面照射式图像传感器的制造方法

说明书

技术领域。

本公开文本涉及一种背面照射式(back side illumination)图像传感器。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件，并且图像传感器通常分为CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS图像传感器(CIS)。

现有技术的CIS中的光电二极管是采用离子注入工艺形成在一衬底上。由于光电二极管的尺寸日渐减小以便在不增大芯片尺寸的情况下提高像素数，因此存在着日益增长的由于感光部分的面积减小而使得图像质量降低的趋势。

此外，由于堆叠高度的减小程度并不像感光部分的面积的减小程度那样大、因此存在着由于光的衍射作用而使得进入感光部分的光子数量减小的趋势，此现象被称作“艾里斑”(airy disk)。

为了应对上述问题，提供了一种背面照射式图像传感器，该图像传感器经由晶片的背面接收光，以最小化感光部分的上部的阶差(step)，并消除了因金属布线导致的光的干涉。

图1是示出了根据现有技术的背面照射式图像传感器的工艺过程的截面图。

在根据现有技术的背面照射式图像传感器中，在衬底的正面上形成感光器件和布线，随后执行背面研磨以将衬底背面研磨至一预定的厚度。衬底后侧的该背面研磨工艺的作用是将外部模块与光学透镜之间的间隙设置为适当的厚度。

然而，在根据现有技术的背面照射式传感器中，使用SOI(绝缘体上硅)晶片作为其上形成感光器件和电路部分的供体晶片，并随后将SOI晶片接合到承载晶片。其后，对供体晶片应用背面薄化工艺。

根据现有技术的应用于供体晶片上的背面薄化工艺如下：

首先，对供体晶片应用背面研磨工艺，使SOI晶片的BOX(埋置氧化物)的上部余留几十μm的厚度。其后，通过执行回蚀工艺来完成背面薄化工艺。

然而，根据现有技术，由于使用较昂贵的SOI晶片作为供体晶片，使得制造工艺的成本增加。

并且，如图1所示，根据现有技术，由于供体晶片的背面研磨工艺而导致晶片边缘变薄。由此，在背面研磨工艺之后执行的回蚀工艺中，该晶片边缘处的芯片可能会发生损坏，致使经济性效果极大地降低。

另外，根据现有技术，芯片中部在几十μm的回蚀工艺中还会遭受到等离子体损伤，这可能会导致传感器性能下降的问题。

另外，根据现有技术，需要去除衬底的覆盖并对应于硅衬底背面上的光电二极管的部分。然而，由于去除硅衬底的背面会在衬底的表面上产生大量的缺陷。因此，与漏电有关的性能会下降，这使得CIS图像质量下降。

同时，根据另一种现有技术，可通过使用非晶硅来沉积光电二极管。或者，在硅衬底上形成读出电路，光电二极管形成在另一晶片上面，并随后通过晶片对晶片接合工艺将该光电二极管形成在该读出电路上面，以形成图像传感器(在下文中称作“3D图像传感器”)。光电二极管和读出电路通过金属线连接。

然而，根据现有技术的3D图像传感器，当将具有读出电路的晶片与具有光电二极管的晶片接合时，由于与接合相关的问题而可能难以完全将读出电路与光电二极管电连接。例如，根据现有技术，在读出电路上形成金属线，并且执行晶片对晶片接合使得金属线与光电二极管接触，但金属线可能不会与光电二极管完全接触。因此，可能难以在金属线与光电二极管之间实现欧姆接触。另外，根据现有技术，在与光电二极管电连接的金属线中可能会产生短路。由此，已针对防止短路进行了研究，但工艺因而变得复杂。

发明内容

本发明的实施例提供了一种背面照射式图像传感器的制造方法，该方法能够稳定且有效地去除背面照射式图像传感器中的衬底的后侧。

另外，本发明的实施例还提供了一种背面照射式图像传感器的制造方法，该方法能够通过有效地消除在图像传感器的制造过程中产生在衬底表面上的缺陷而提高图像质量。

另外，本发明的实施例还提供了一种背面照射式图像传感器的制造方法，该方法能够显著降低制造成本。

另外，本发明的实施例还提供了一种背面照射式图像传感器的制造方法，该方法使得在将感光器件和读出电路设置在同一衬底上的同时能够通过最小化感光部分上的堆积而使入射光的量最大化，并能够防止由于金属布线而导致的光的干涉和反射。