[发明专利]背面照明型图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，具体地涉及图像传感器及其制造方法，更具体地涉及背面照明型图像传感器及其制造方法。

背景技术

在通常的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，诸如光接收元件单元、数字控制块和模数转换器的外围电路布置在芯片内的有限区域中。因此，每单位芯片面积中像素阵列的面积比被限制为约40％。此外，为了获得高品质的图像，像素尺寸被减小。因此，一个光接收元件所接收到的光量减少，这引起各种问题，诸如因噪声增加导致的图像损失。

发明内容

技术问题

因而，本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，且本发明提供了一种背面照明型图像传感器及其制造方法，其中光从晶片的背面被照射。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种背面照明型图像传感器，其包括：光接收元件，形成在第一基板中；层间绝缘层，形成在包括光接收元件的第一基板上；通孔，形成为穿过层间绝缘层和第一基板且与光接收元件间隔开；间隙壁，形成在通孔的内侧壁上；对准件，填充通孔；互连层，以多层结构形成在层间绝缘层上，在该多层结构中互连层的最底层的背面连接到对准件；钝化层，覆盖互连层；焊垫，局部地形成在第一基板的背面上且连接到对准件的背面；以及滤色器和微透镜，对应于光接收元件形成在第一基板的背面。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造背面照明型图像传感器的方法，该方法包括步骤：在第一基板中形成光接收元件；在包括光接收元件的第一基板上形成层间绝缘层；通过局部蚀刻第一基板和层间绝缘层而形成通孔；在通孔的内侧壁上形成间隙壁；形成对准件以填充通孔；在包括对准件的第一基板上形成具有多层结构的互连层；形成钝化层，以覆盖互连层；将第二基板接合到钝化层；将对准件的背面暴露于第一基板的背面；在第一基板的背面上局部地形成焊垫，以使得该焊垫连接到对准件的背面；以及在第一基板的背面上对应于光接收元件形成滤色器和微透镜。

有益效果

根据如上所述的本发明，可以获得如下效果。

第一，与传统的CMOS图像传感器(正面照明型图像传感器)相比，背面照明型图像传感器可以从晶片(基板)的背面接收光，从而可以最小化进入光接收元件的光的损失，由此改善光接收效率。

第二，根据本发明的采用背面研磨工艺的背面照明型图像传感器的制造方法，在基板背面的背面研磨工艺之前具有通孔形状的对准件形成在基板中，并且在背面研磨工艺期间利用对准件来控制背面研磨的目标基板，从而使得背面研磨工艺可以容易地被控制。

第三，对准件的前面连接到形成在基板的前面的互连层，而对准件的背面暴露于基板的背面且连接到焊垫。由此，对准件用作将焊垫连接到互连层的接触插塞，使得焊垫除了布置在基板的前面之外还可以布置在基板的背面。从而，在封装工艺中可以进行各种设计。

第四，根据本发明，间隙壁形成在通孔的内侧壁上，从而防止泄漏电流从将焊垫连接到互连层的导电对准件流到第一基板。

第五，根据本发明，相对于第一基板具有高蚀刻选择性的间隙壁形成在通孔的内侧壁上，使得可以保证蚀刻第一基板背面的后续工艺期间的工艺裕度，且可以防止对准件在蚀刻工艺期间被蚀刻剂损坏。

最后，根据本发明，抗光散射层形成在从晶片(基板)背面接收光的背面照明型图像传感器中，以防止入射到基板背面的光的散射，使得光可以有效地聚集到光电二极管上，从而改善光接收效率。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本发明的以上及其他目标、特征和优点将变得更明显，附图中：

图1是示出根据本发明实施例的背面照明型图像传感器的截面图；以及

图2到12是示出根据本发明实施例的背面照明型图像传感器的制造步骤的截面图。

具体实施方式

下面，将参考附图描述本发明的示例性实施例。附图中，为了便于说明，层和区域的厚度及间隔可能被夸大。当第一层被称为“在”第二层或基板“上”或“之上”时，这可能意味着：第一层直接形成第二层或基板上，或者这可能意味着：第三层会存在于第一层与基板之间。此外，相同的附图标记在整个附图中表示相同的层。此外，附图标记的英文字符意指利用蚀刻工艺或抛光工艺对相同层进行部分修改。而且，第一导电类型和第二导电类型意指不同的导电类型，例如，p型和n型。

图1是示出根据本发明实施例的背面照明型图像传感器的截面图。为了方便，图1仅示出CMOS图像传感器的单位像素中的光电二极管和驱动晶体管的栅极电极。