[发明专利]带有经过改进的应力免疫的背面照明图像传感器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种背面照明图像传感器及其制造方法。

背景技术

半导体图像传感器通常用于感测诸如光的辐射。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CCD)广泛用于各种用途，比如用于数码相机或者手机摄像头。上述器件使用了基板中的像素阵列，包括光电二极管和晶体管，这些光电二极管和晶体管可以吸收射向该基板的辐射，并且将所感测到的辐射转换为电信号。

背面照明(BSI)图像传感器件是图像传感器件的一种类型。这种BSI图像传感器件能够通过运行检测到从其背面投射来的光。BSI图像传感器件具有相对较薄的硅基板(例如，几微米厚)，在该硅基板中形成有感光像素。各种后道工艺和不同的图案化设计可能会产生应力，而硅基板的较薄的性质使得像素更容易受到这些应力变化的影响。施加到硅基板上的应力可能会增大漏电流，而应力的变化可能会导致漏电流计算愈发困难。

因此，尽管现有的BSI图案传感器件通常能够达到其预期目的，但是并非在每个方面都完全令人满意。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种图像传感器件，包括：基板，具有正面和背面，所述背面与所述正面相对；辐射感应区域，设置在所述基板中，所述辐射感应区域能够通过操作检测出通过所述背面进入到所述基板的辐射波；互连结构，设置在所述基板的所述正面上方；材料层，设置在所述基板的所述背面上方，其中，所述材料层将张应力传递到所述基板；以及辐射屏蔽器件，设置在所述材料层的至少一部分的上方。

在该图像传感器件中，其中所述张应力处于大约0.01千兆帕斯卡至大约1千兆帕斯卡的范围内。

在该图像传感器件中，其中所述材料层包括等离子体增强型氮化硅材料。

在该图像传感器件中，其中所述材料层所具有的吸收指数值处于大约0至大约0.2的范围内；且所述材料层所具有的折射率值处于大约1.4至大约2.5的范围内。

在该图像传感器件中，还包括防反射涂布(ARC)层，设置在所述材料层和所述基板之间；和钝化层，设置在所述材料层上方，其中所述钝化层和所述ARC层被设置在所述材料层的相对侧。

在该图像传感器件中，还包括防反射涂布(ARC)层，设置在所述材料层和所述基板之间；和钝化层，设置在所述材料层上方，其中所述钝化层和所述ARC层被设置在所述材料层的相对侧，并且其中所述材料层所具有的第一折射率值是所述ARC层的第二折射率值的函数。

在该图像传感器件中，其中所述图像传感器件包括像素区域和外围区域；所述辐射感应区域被设置在所述像素区域中；并且所述辐射屏蔽器件被设置在所述外围区域中。

在该图像传感器件中，其中所述图像传感器件包括像素区域和外围区域；所述辐射感应区域被设置在所述像素区域中；并且所述辐射屏蔽器件被设置在所述外围区域中，并且该图像传感器件还包括参考像素，被设置在所述外围区域中，其中，所述辐射屏蔽器件基本上防止了所述辐射波到达所述参考像素。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像传感器件，包括基板，具有正面和背面，所述背面与所述正面相对，所述基板具有像素区域和外围区域；多个辐射感应区域，设置在所述基板的所述像素区域中，每个所述辐射感应区域都能够通过操作感测出通过所述背面投射到所述辐射感应区域的辐射；参考像素，设置在所述外围区域中；互连结构，与所述基板的所述正面连接，所述互连结构包括多个互连层；膜，形成在所述基板的所述背面上方，所述膜导致所述基板受到张应力；以及辐射阻挡器件，设置在所述膜上方，并且与所述参考像素对齐。

在该图像传感器件中，其中所述膜所具有的吸收指数值大约为0；所述膜所具有的折射率值大约等于所述膜上面的层的折射率值和所述膜下面的层的折射率值的乘积的平方根；并且所述张应力处于大约0.01千兆帕斯卡至大约1千兆帕斯卡的范围内。

在该图像传感器件中，其中所述膜所包含的材料选自由等离子体增强型氮化硅、等离子体增强型氧化物、碳化硅、和等离子体增强型氮氧化硅组成的组。

根据本发明的又一方面，提供了一种制造图像传感器件的方法，包括在器件基板中形成辐射检测器件，其中所述器件基板具有正面和背面，所述背面与所述正面相对，并且其中所述辐射检测器件能够通过操作检测通过所述背面进入所述器件基板的辐射波；在所述器件基板的所述正面上方形成互连结构；在所述器件基板的所述背面上方形成材料层，其中所述材料层将张应力施加到所述器件基板；以及在所述材料层的至少一部分的上方形成辐射屏蔽元件。