[发明专利]图像传感器中的滤色器阵列对准标记形成

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及供在数码相机及其它类型的成像装置中使用的电子图像传感器，且更明确地说，涉及供在形成背侧照明式图像传感器中使用的处理技术。

背景技术

典型的电子图像传感器包括布置成二维阵列的若干个光敏感像元(“像素”)。此图像传感器可经配置以通过在所述像素上方形成适当滤色器阵列(CFA)来产生彩色图像。标题为“具有经改进光敏感度的图像传感器(Image Sensor with Improved LightSensitivity)”的第2007/0024931号美国专利申请公开案中揭示此类型的图像传感器的实例，所述公开案以引用的方式并入本文中。

众所周知，可使用互补金属氧化物半导体(CMOS)电路来实施图像传感器。在此布置中，每一像素通常包括形成于硅衬底上的硅传感器层中的光电二极管及其它电路元件。一个或一个以上电介质层通常形成于所述硅传感器层上面且可并入有额外电路元件以及用以形成互连件的多个金属化物层级。所述图像传感器的其上形成有所述电介质层及相关联金属化物层级的侧通常称为前侧，而具有所述硅衬底的侧称为背侧。

在前侧照明式图像传感器中，来自被摄体场景的光入射于所述图像传感器的前侧上，且所述硅衬底相对较厚。然而，金属化物层级互连件及所述图像传感器的前侧上的与所述电介质层相关联的各种其它特征的存在可不利地影响所述图像传感器的填充因数及量子效率。

背侧照明式图像传感器通过使厚硅衬底变薄或移除厚硅衬底且布置所述图像传感器以使得来自被摄体场景的光入射于所述图像传感器的背侧上来解决与前侧电介质层相关联的填充因数及量子效率问题。因此，所述入射光不再受金属化物层级互连件及所述电介质层的其它特征的影响，且填充因数及量子效率得到改进。

背侧照明式图像传感器中可能出现的问题与确保使用前侧处理操作形成的图像传感器特征与使用背侧处理操作形成的图像传感器特征之间的适当对准相关。举例来说，可使用前侧处理操作在传感器层中形成光电二极管，而使用背侧处理操作来形成上述CFA的对应滤色器元件。使用前侧处理操作形成的特征称为前侧特征，而使用背侧处理操作形成的特征称为背侧特征。

典型的常规方法利用前侧对准标记来对准用以形成所述前侧特征的各种前侧处理操作中所应用的不同光刻标记。然而，此类技术未能充分地解决背侧特征与前侧特征的对准。因此，在常规实践下仍难以对准背侧特征(例如，CFA的滤色器元件)与前侧特征(例如，传感器层的光电二极管)。所述CFA元件与所述光电二极管之间的任何对准不匹配可使所述图像传感器的性能显著降级。

因此，存在对用于形成背侧照明式图像传感器的经改进处理技术的需要。

发明内容

本发明的说明性实施例通过使用多晶硅对准标记来提供具有经改进性能的背侧照明式图像传感器，所述多晶硅对准标记减少CFA元件与其相应光电二极管之间的对准不匹配。

根据本发明的一个方面，提供一种在背侧照明式图像传感器中形成CFA对准标记的工艺。所述对准标记形成工艺可为用于形成各自具有经配置以用于背侧照明的像素阵列的多个图像传感器的晶片级工艺的一部分，其中利用图像传感器晶片来形成所述图像传感器。所述图像传感器晶片至少包括衬底及形成于所述衬底上方的传感器层。所述对准标记形成工艺包括以下步骤：在所述传感器层中形成CFA对准标记开口及在所述传感器层的前侧表面上形成外延层。所述外延层包括多晶硅CFA对准标记，其形成于对应于所述传感器层中的所述CFA对准标记开口中的相应标记开口的位置中。

在上文陈述的说明性实施例中的一者中，所述图像传感器晶片包括绝缘体上硅(SOI)晶片，其具有布置于所述衬底与所述传感器层之间的隐埋氧化物层。在此实施例中，可通过暴露所述氧化物层的背侧表面且在所述氧化物层的所述背侧表面上与所述CFA对准标记对准地形成CFA来进一步处理所述图像传感器晶片。此方法有利地提供所述图像传感器的前侧特征(即，所述CFA对准标记)与所述图像传感器的背侧特征(即，形成于所述氧化物层的所述背侧表面上的CFA)之间的直接对准。由于其它前侧特征(例如，形成于所述传感器层中的光敏元件)也可与所述CFA对准标记对准，借此确保所述CFA的滤色器元件与其相关联光敏元件之间的准确对准。