[发明专利]用于BSI图像传感器的背面结构

说明书

相关申请交叉参考

该申请要求于2012年5月10号提交的、名称为“Backside Structure forBSI Image Sensor(用于BSI图像传感器的背面结构)”第61/645,384号美国临时申请的权益，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及图像传感器及其形成方法。

背景技术

本领域已知用于改善光刻工艺的底部抗反射涂层(BARC)。在背照式(BSI)图像传感器中，多个随后的工艺步骤可以损害BARC薄膜。

作为实例，如果去除覆盖的缓冲氧化物层的蚀刻工艺继续到BARC薄膜中，则会损害BARC薄膜。对BARC薄膜的损害可以导致不期望的图像传感器中的高泄漏电流。

作为另一实例，如果去除覆盖的缓冲氧化物层的蚀刻工艺在到达BARC薄膜之前停止，则会保留一些非期望的缓冲氧化物层。保留的缓冲氧化物层可以具有不期望的厚度和/或很差的均匀性，从而可以使图像传感器的光学性能劣化。换句话说，没有完全去除覆盖BSI图像传感器阵列的缓冲氧化物层，最终生成的传感器器件的品质因数(QE)和/或信噪比(SNR)会劣化。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于形成图像传感器的方法，包括：在半导体表面的上方形成抗反射涂层，所述半导体支撑光电二极管；在所述抗反射涂层的上方形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层的上方形成缓冲氧化物层；以及通过蚀刻选择性地去除所述缓冲氧化物层的一部分，所述蚀刻停止层在所述蚀刻期间保护所述抗反射涂层。

在该方法中，所述蚀刻停止层的折射率值等于所述抗反射涂层的折射率值。

在该方法中，在所述蚀刻之后，在所述蚀刻停止层的上方形成钝化膜。

在该方法中，所述蚀刻停止层的折射率值等于所述钝化膜的折射率值。

在该方法中，所述蚀刻停止层的折射率值介于所述抗反射涂层的折射率值和所述钝化层的折射率值之间。

在该方法中，所述蚀刻停止层的蚀刻选择性大于所述缓冲氧化物层的蚀刻选择性。

在该方法中，选择性地去除包括：去除所述光电二极管上方的所述缓冲氧化物层的所述一部分。

在该方法中，选择性地去除包括：在不从所述图像传感器的外围区去除所述缓冲氧化物层的情况下，从所述图像传感器的传感器阵列区去除所述缓冲氧化物层。

该方法进一步包括：在所述缓冲氧化物层上方形成金属屏蔽层并且在所述蚀刻工艺期间选择性地去除所述光电二极管上方所述金属屏蔽层的一部分。

在该方法中，所述蚀刻停止层选自主要由氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氮氧化硅(SiON)及它们的组合所组成的组。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成图像传感器的方法，包括：在半导体的表面的上方形成抗反射涂层，所述半导体支撑光电二极管；在所述抗反射涂层的上方形成蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层的上方形成缓冲氧化物层；在所述缓冲氧化物层的上方形成金属屏蔽层；在所述金属屏蔽层的一部分的上方设置掩模以限定外围区和阵列区，所述阵列区包括所述光电二极管；以及通过蚀刻去除所述阵列区中的所述金属屏蔽层和所述缓冲氧化物层，所述蚀刻停止层在所述蚀刻期间保护所述阵列区中的所述抗反射涂层。

该方法进一步包括：在所述外围区中的所述金属屏蔽层上方以及在所述阵列区中的所述蚀刻停止层上方形成钝化层。

在该方法中，所述蚀刻停止层的折射率值在由所述抗反射涂层的折射率值和所述钝化层的折射率值限定的范围内并且包含所述抗反射涂层的折射率值和所述钝化层的折射率值。

在该方法中，所述缓冲氧化物层和所述蚀刻停止层之间的蚀刻选择性的比率在约3至约10的范围内。

在该方法中，在蚀刻工艺期间，去除所述阵列区中的所述蚀刻停止层的一部分。

在该方法中，实施蚀刻工艺而没有从所述外围区中去除所述缓冲氧化物层和所述金属屏蔽层。

根据又一方面，提供了一种图像传感器，包括：半导体，设置在阵列区和外围区中，所述半导体支撑所述阵列区中的光电二极管；抗反射涂层，设置在所述半导体的表面的上方；蚀刻停止层，设置在所述抗反射涂层的上方，所述阵列区中的所述光电二极管上方的所述蚀刻停止层的厚度小于所述外围区中的所述蚀刻停止层的厚度；以及缓冲氧化物层，设置在所述外围区中的所述蚀刻停止层上方。