[发明专利]一种高量子转换效率的堆叠式CMOS传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及图像传感器领域，具体地说是一种高量子转换效率的堆叠式CMOS传感器及形成流程。

背景技术

堆栈式CMOS传感器是将原来传感器里的信号处理电路放到了原来的基板上，在传感器芯片上重叠形成背照式CMOS传感器的像素部分，因此能够实现在较小的传感器芯片尺寸上形成大量像素点，可以把腾出来的空间放置更多的像素。另外，传感器里的像素点和电路是分开独立的，所以像素点部分可以进行更高的画质优化，电路部分亦可进行高性能优化。

由于COMS传感器在具有高图像采集速度和高抗干扰性的同时，还具有低操作电压、低功耗等特点，并可利用相同的高容量晶圆生产线上进行COMS图像传感器的制备，但现有产品对CMOS图像传感器的图像质量要求越来越高，而传统堆叠式CMOS传感器设有一层阻挡层来作为铜阻挡层，这样会降低CMOS图像传感器的量子转化效率，影响电子设备的成像质量。

中国专利（公开号：102376724A）本发明提供了一种呈现改进的量子率的图像传感器器件。例如，提供了一种背照式（ＢＳＩ）图像传感器器件，包括：具有前表面和后表面的基板；设置在基板的前表面处的感光区；以及设置在基板的后表面上方的抗反射层。当在小于700ｎｍ的波长处进行测量时，抗反射层具有大于或等于约2.2的折射率以及小于或等于约0.05的消光系数。本发明还提供了用于背照式图像传感器的抗反射层及其制造方法。

中国专利（公开号：103165633A）记载了一种背照式CMOS图像传感器，通过使用正面离子注入工艺形成在衬底上方的光电有源区域以及与该光电有源区域相邻形成的延伸的光电有源区域，并使用背面离子注入工艺来形成延伸的光电有源区域，且继续于衬底背面上制备一激光退火层，进而达到增大光子到电子的转化量，改善量子效率。该专利文献中并没有记载改善CMOS器件白像素问题的相关技术特征。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高量子转换效率的堆叠式CMOS传感器及形成流程，通过改变入射光路薄膜结构，使用光罩和干法蚀刻去除多余阻挡层，提高堆叠式CMOS传感器的量子转化效率,从而提高成像质量。

为达到上述目的，本发明采用如下方案：

一种高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，所述传感器包括像素晶圆结构和逻辑晶圆结构，该逻辑晶圆结构通过一绝缘层与键合于所述像素晶圆结构的上方，其中，所述传感器还包括金属互连线区，所述像素晶圆结构通过所述金属互连线区与所述逻辑晶圆结构连接；

其中，所述像素晶圆结构包括一阻挡层，该阻挡层覆盖于所述金属互连线的上表面。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述像素晶圆结构中还包括感光层和受光层，所述受光层覆盖所述感光层的上表面。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述感光层设置有光电二极管区和金属互连线区，所述阻挡层位于所述受光层中，且所述阻挡层位于所述金属互连线区的上方，所述金属互连线区贯穿所述感光层，且所述感光层中设置有若干个光电二极管。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述金属互连线区中填充有铜。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述像素晶圆结构中还包括像素布线层，所述像素布线层覆盖所述绝缘层的上表面。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述像素布线层内设有若干个第一层间金属布线。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述逻辑晶圆结构包括基底，逻辑布线层，所述逻辑布线层位于所述衬底的上表面。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述逻辑布线层中设有若干个第二层间金属布线。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述感光层的材质为硅。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，所述像素晶圆结构的上表面还设置有若干颜色滤镜。

上述的高量子转换效率的堆叠式COMS传感器，其中，每个所述颜色滤镜的上表面均设置有一微透镜。

上述的一种制备高量子转换效率的堆叠式COMS传感器的方法，其中，若干块所述焊接板间隔排列在所述受光层的上表面的边缘，并围绕所述微透镜和所述阻挡层。

本发明还提供了一种制备高量子转换效率的堆叠式COMS传感器的方法，其中，所述方法包括：