[发明专利]背照式图像传感器芯片的金属栅格及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种背照式图像传感器芯片的金属栅格及其形成方法。

背景技术

由于背照式(BSI)图像传感芯片可较高效地捕捉光子，因此背照式(BSI)图像传感芯片正在替代前照式图像传感芯片。在形成BSI图像传感芯片时，图像传感器(例如光电二极管)以及逻辑电路形成在晶圆的硅衬底上，接下来在硅芯片的正侧上形成互连结构。

响应于光子刺激，BSI图像传感芯片中的图像传感器产生电信号。电信号(例如电流)的大小取决于各个图像传感器接收到的入射光的强度。为降低不同图像传感器所接收到的光的光学串扰，因而形成金属栅格以隔离光。

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，提供了一种方法，包括：

在半导体衬底的正面上形成多个图像传感器；

在所述半导体衬底的背面上方形成介电层；

将所述介电层图案化成多个栅格填充区，其中所述多个栅格填充区的每一个都覆盖所述多个图像感器中的一个；

在所述多个栅格填充区的顶面以及侧壁上形成金属层；

对所述金属层进行蚀刻以去除每个栅格填充区的顶面上的所述金属层，从而在所述多个栅格填充区的侧壁上形成金属栅格；以及

将透明材料填充至所述金属栅格的栅格开口中。

在可选实施例中，所述多个栅格填充区具有棋盘状的白色或黑色的图案。

在可选实施例中，在所述介电层的图案化步骤之后，在所述金属栅格中形成空间，以及所述空间和所述多个栅格填充区在所述金属栅格的每一行和每一列中以交替方式设置。

在可选实施例中，所述多个栅格填充区中的两个相邻栅极填充区之间的距离基本上等于所述多个栅格填充区中的一个的宽度与两倍所述金属层的厚度的总和。

在可选实施例中，形成所述金属层的步骤使用保形沉积方法来实施。

在可选实施例中，在将所述透明材料填充至所述金属栅格的栅格开口的步骤之后，所述栅极开口填充有与所述多个栅格填充区的材料相同的材料。

在可选实施例中，每一个所述栅格开口均覆盖所述多个图像传感器中的一个。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种方法，包括：

在半导体衬底的正面上形成多个图像传感器，所述多个图像传感器形成阵列；

在所述半导体衬底的背面上方形成介电层；

对所述介电层进行图案化以形成多个第一栅格填充区，其中所述多个第一栅格填充区覆盖所述阵列中的多个第一图像传感器，并且所述多个第一图像传感器在所述阵列中的每一行和每一列中包括每隔一个的图像传感器；

在所述多个第一栅格填充区的顶面和侧壁上形成金属层；以及

对所述金属层进行蚀刻以去除所述金属层的水平部分，其中在所述蚀刻步骤之后保留所述金属层的垂直部分以形成金属栅格。

在可选实施例中，所述多个第一栅格填充区未覆盖所述阵列中的多个第二图像传感器，以及所述多个第一图像传感器和所述多个第二图像传感器以交替方式设置在所述阵列的每一行和每一列中。

在可选实施例中，所述方法还包括：

在所述金属栅格的栅格开口中填充透明材料以形成多个第二栅格填充区，其中所述透明材料包括填充到所述金属栅格的开口中的第一部分以及位于所述多个第二栅格填充区上方并与所述多个第二栅格填充区接触的第二部分；以及

形成覆盖所述多个第一栅格填充区和所述多个第二栅格填充区的滤色镜和微透镜。

在可选实施例中，所述多个第一栅格填充区和所述多个第二栅格填充区被设置成棋盘状图案。

在可选实施例中，所述多个第一栅格填充区和所述多个第二栅格填充区具有基本相同的俯视尺寸。

在可选实施例中，所述多个第一栅格填充区中的相邻两个栅格填充区之间的距离基本上等于所述多个第一栅格填充区中一个的宽度与两倍所述金属层的厚度的总和。

在可选实施例中，形成所述金属层的步骤使用保形沉积方法来实施。

根据本发明的又一个方面，提供了一种器件，包括：

具有正面和背面的半导体衬底；

设置在所述半导体衬底的正面上的多个图像传感器，其中，所述多个图像传感器形成阵列；

位于所述半导体衬底的背面上方的金属栅格；

设置在所述金属栅格的栅格开口中的多个第一栅格填充区和多个第二栅格填充区，其中所述多个第一栅格填充区和所述多个第二栅格填充区在所述栅格开口的每一行和每一列中以交替方式布置；以及