[发明专利]背面照射式图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明公开的内容涉及一种背面照射式图像传感器。

背景技术

图像传感器是将光学图像转变成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中的光电二极管通过离子注入工艺设置在衬底上。随着光电二极管的尺寸逐渐地减小以在不增加芯片尺寸的情况下增加像素数量，图像质量降低的趋势因照射部件的面积减小而日益明显。

而且，由于堆叠高度的降低幅度不如照射部件的面积的减小幅度那样大，因而有如下趋势：进入照射部件的光子的数量由于光的衍射而减少，这被称为“艾里斑”。

为了解决上述问题，提供一种背面照射式图像传感器，该传感器通过晶片的背面接收光，以使光接收部的上部处的阶差最小，并避免由金属布线引起的光干涉。

图1是示出根据现有技术的背面照射式图像传感器的剖视图。

在根据现有技术的背面照射式图像传感器中，在衬底的正面形成照射器件和互连结构，接着执行背面研磨以将衬底的后侧去除到预定厚度。对该衬底的后侧进行的这种背面研磨工艺用于将外部模块与光学透镜之间的间隙适配到合适的厚度。

然而，在根据现有技术的背面照射式传感器中，将SOI(绝缘体上硅)晶片用作设置照射器件和电路部件的供体晶片，并接着将SOI晶片接合到承载晶片。此后，将背面薄化工艺应用于供体晶片。

根据现有技术，背面薄化工艺如下所述地应用于供体晶片：

首先，将背面研磨工艺应用于供体晶片，以使得供体晶片在SOI晶片的BOX(埋置氧化物)层的上部之上剩余数十微米。此后，通过执行回蚀完成背面薄化工艺。

然而，根据现有技术，由于将昂贵的SOI晶片用作供体晶片，所以制造工艺的成本增加。

而且，根据现有技术，如图1所示，通过供体晶片的背面研磨工艺产生了晶片边缘薄化。因此，在背面研磨工艺之后进行的回蚀工艺中，位于晶片边缘的芯片可能产生故障，从而导致经济效益显著降低的问题。

而且，根据现有技术，晶片的中心在回蚀数十微米的过程中也遭受到等离子体破坏，从而导致传感器性能可能降低的问题。

而且，根据现有技术，由于在焊盘打开工艺中用于打开焊盘的裕度可能不够，因而存在用作焊盘触点的金属可能被穿孔或不能被打开的问题。

同时，根据现有技术，可使用非晶硅来沉积光电二极管。否则的话，在读出电路形成于硅衬底上、且光电二极管形成于另一晶片上之后，通过晶片接合方式，在读出电路上方形成光电二极管以形成图像传感器(以下文称为“3D图像传感器”)。在这种情况下，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，当将带有读出电路的晶片接合至带有光电二极管的晶片时，由于与接合相关的问题而难以将读出电路与光电二极管完全电连接。例如，根据现有技术，金属线形成于读出电路上，并进行晶片对晶片的接合，以使金属线与光电二极管接触。然而，不仅金属线不能完全接触光电二极管，而且难以实现金属线与光电二极管之间的欧姆接触。而且，根据现有技术，与光电二极管电连接的金属线可能会产生短路。因此，已经对防止产生短路进行了研究，但是工艺变得更复杂了。

发明内容

实施例提供一种背面照射式图像传感器，其能够稳定且有效地移除背面照射式图像传感器中的衬底的后侧，还提供一种该背面照射式图像传感器的制造方法。

而且，实施例提供一种背面照射式图像传感器，其能够通过确保焊盘打开工艺的裕度来确保工艺的稳定性，还提供一种该背面照射式图像传感器的制造方法。

而且，实施例提供一种背面照射式图像传感器，其能够显著地降低制造成本，还提供一种该背面照射式图像传感器的制造方法。

而且，实施例提供一种背面照射式图像传感器，能够通过使照射部件上的堆叠结构最小化而达到使入射光量最大化，同时将光敏器件和读出电路设置在同一衬底上，并能够防止由于金属布线而产生的光干涉和光反射，还提供一种制造该背面照射式图像传感器的方法。

根据实施例的背面照射式图像传感器包括：光敏器件和读出电路，位于第一衬底的正面；层间电介质层，位于所述第一衬底的正面；金属线，位于所述层间电介质层上；焊盘，具有阶梯部，位于所述层间电介质层上；以及第二衬底，与所述第一衬底的正面接合，处于所述层间电介质层和所述金属线的上方。