[发明专利]BSI芯片中的多金属膜堆叠件

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及BSI芯片中的多金属膜堆叠件。

背景技术

背照式(BSI)图像传感器芯片由于更高效地捕获光子而正在取代前照式传感器芯片。在BSI图像传感器的形成过程中，图像传感器和逻辑电路形成在晶片的半导体衬底中，然后在硅芯片的正面上形成互连结构。

BSI图像传感器芯片中的图像传感器响应于光子的刺激生成电信号。电信号的量级(诸如光电流)取决于被对应图像传感器接收的入射光的强度。然而，图像传感器会遭受非光学产生的信号，包括泄露信号、热生成的信号、暗电流等等。因此，图像传感器产生的电信号需要校准，以使不期望的信号从图像传感器的输出信号中被去除。为了消除非光学产生的信号，形成黑色参考图像传感器并用于产生非光学产生的信号。因此，需要阻止黑色参考图像传感器接收光信号。

黑色参考图像传感器被形成在半导体衬底(其中形成图像传感器)背面上的金属屏蔽层所覆盖。此外，为了接合或测试，在半导体衬底的背面上还形成背面金属焊盘。每个金属屏蔽层和背面金属焊盘的形成都包括沉积步骤和图案化步骤。因此，在直接位于图像传感器上方区域的中，当形成金属屏蔽层时执行金属沉积和蚀刻步骤，并且当形成背面金属焊盘时执行金属沉积和蚀刻步骤。可以使用等离子体来执行沉积步骤和蚀刻步骤。结果，可能损伤或劣化图像传感器。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：在半导体衬底中形成开口，开口从半导体衬底的背面延伸到半导体衬底的正面上的金属焊盘；在半导体衬底的背面上形成第一导电层，第一导电层延伸到开口中以接触金属焊盘；在第一导电层上方形成第二导电层，第一导电层和第二导电层包括不同的材料；执行第一图案化步骤以从第一器件区域和第二器件区域中去除第二导电层，在第一图案化步骤之后保留第二导电层位于金属焊盘上方的部分，并且第一导电层在第一图案化步骤中用作蚀刻停止层；以及执行第二图案化步骤以从第一器件区域中去除部分第一导电层，在第二图案化步骤之后保留导电层位于第二器件区域中的部分以形成金属屏蔽层，并且金属屏蔽层与黑色参考图像传感器重叠。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：形成导电阻挡层以接触金属焊盘；在导电阻挡层上方形成铝铜层；以及在铝铜层上方形成导电蚀刻停止层，第二导电层与导电蚀刻停止层接触。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：形成单个导电层，单个导电层包括接触金属焊盘的底面和接触第二导电层的顶面。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：形成导电阻挡层以接触金属焊盘；以及形成位于导电阻挡层上方并与导电阻挡层接触的导电蚀刻停止层，导电蚀刻停止层包括接触第二导电层的顶面。

优选地，在第二图案化步骤之后，保留第一导电层位于第一器件区域中的部分以形成金属栅格。

优选地，在第二图案化步骤之后，去除第一器件区域中的整个第一导电层，并且第一器件区域其中包括多个有源图像传感器。

优选地，该方法进一步包括：在所述第二图案化步骤之后，覆盖形成钝化层，钝化层包括分别位于第一器件区域和第二器件区域中的第一部分和第二部分以及与金属焊盘重叠的第三部分；以及去除钝化层的第三部分，并且不去除钝化层的第一和第二部分。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：形成从半导体衬底的背面延伸至半导体衬底的正面上的金属焊盘的开口；形成第一导电层，第一导电层包括与半导体衬底中的有源图像传感器重叠的第一部分、与半导体衬底中的黑色参考图像传感器重叠的第二部分和延伸到开口中以接触金属焊盘的第三部分；在第一导电层上方形成第二导电层并且第二导电层与第一导电层接触；执行第一图案化步骤以去除第二导电层的第一部分和第二部分，第一导电层在第一图案化步骤中用作蚀刻停止层；以及执行第二图案化步骤以去除第一导电层的第一部分的一部分，在第二图案化步骤之后保留第一导电层的第二部分和第三部分以及第二导电层与第一导电层的第三部分重叠的部分。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：在金属焊盘上方形成铝铜层；以及在铝铜层上方形成导电蚀刻停止层，第一图案化步骤停止于导电蚀刻停止层。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：形成接触金属焊盘和第二导电层的单个导电层，第一图案化步骤停止于单个导电层。

优选地，形成第一导电层的步骤包括：形成导电阻挡层以接触金属焊盘；以及形成位于导电阻挡层上方并与导电阻挡层接触的导电蚀刻停止层，第一图案化步骤停止于导电蚀刻停止层。