[发明专利]防止划片损伤的CMOS图像传感器结构及其制作方法

权利要求书

1.一种防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，至少包括一电路硅片；

所述电路硅片自上而下包括：硅衬底、第一介质层；

所述电路硅片设有多个芯片区域，所述芯片区域包括芯片内部区域和围绕芯片内部区域的芯片外围区域，各芯片区域之间围绕设有划片槽区域；

所述芯片内部区域包括：设于硅衬底下表面用于感光的像素单元阵列和设于第一介质层中的第一金属互连层；

所述芯片外围区域包括：设于第一介质层中并围绕芯片内部区域的保护环，设于硅衬底下表面并围绕芯片内部区域的第一沟槽，以及设于硅衬底上表面并围绕芯片内部区域的第二沟槽；所述第一沟槽、第二沟槽为相连的中空沟槽结构；所述第一沟槽利用常规前道沟槽制作工艺形成，所述第二沟槽利用常规后道沟槽制作工艺形成；

其中，由所述保护环、第一沟槽和第二沟槽共同组成网格状复合保护环结构。

2.根据权利要求1所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述第一沟槽、第二沟槽的尺寸小于常规CMOS前道沟槽最小设计规则的尺寸，所述第一沟槽与第二沟槽分别以其底部垂直相连。

3.根据权利要求1所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述保护环由设于芯片外围区域的第一介质层中的第二金属互连层构成。

4.根据权利要求3所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述第一金属互连层、第二金属互连层包括多层金属互连线以及用于连接各层金属互连线的通孔。

5.根据权利要求4所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述保护环、第一沟槽及第二沟槽在垂直方向上相互对齐。

6.根据权利要求4所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，所述电路硅片下方还堆叠设有载片硅片，所述载片硅片通过设于其上表面的第三介质层与电路硅片下表面的第一介质层键合结合在一起。

7.根据权利要求1或2所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构，其特征在于，中空的所述第一沟槽和/或第二沟槽中填充有第二介质层。

8.一种如权利要求6所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构的制作方法，其特征在于，包括：

在电路硅片的硅衬底上定义芯片内部区域、芯片外围区域和划片槽区域，然后，使用CMOS前道制造工艺，在位于各芯片内部区域的硅衬底正面表面形成用于感光的像素单元阵列，以及在芯片外围区域的硅衬底正面表面形成第一沟槽结构；

在硅衬底正面表面上形成第一介质层，并使第一介质层覆盖在第一沟槽表面，以形成中空的第一沟槽，然后，使用后道制造工艺，在位于各芯片内部区域的第一介质层中形成第一金属互连层结构，以及在芯片外围区域的第一介质层中同步形成构成保护环的第二金属互连层结构，使所述第一金属互连层、第二金属互连层包括多层金属互连线以及用于连接各层金属互连线的通孔；

将电路硅片翻转后堆叠在表面具有第三介质层的载片硅片上，通过第一介质层、第三介质层之间的键合将电路硅片和载片硅片紧密结合在一起，然后，将电路硅片背面减薄到需要的厚度；

在芯片外围区域的硅衬底背面表面形成第二沟槽，并使第二沟槽与第一沟槽相连通。

9.根据权利要求8所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构的制作方法，其特征在于，在形成第一沟槽时，通过使形成的第一沟槽尺寸小于常规CMOS前道沟槽最小设计规则的尺寸，使得后续形成在第一沟槽表面的第一介质层材料对第一沟槽的填充能力受到深宽比的限制，以保证形成中空的第一沟槽；在形成第二沟槽时，使所述第二沟槽的尺寸与第一沟槽对应。

10.根据权利要求8所述的防止划片损伤的CMOS图像传感器结构的制作方法，其特征在于，还包括：在形成的常规尺寸的中空第一沟槽和第二沟槽的内壁表面形成阻挡层，然后，继续进行第二介质层的填充。