[发明专利]背照式图像传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种背照式图像传感器的制备方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断成熟发展，图像传感器越来越集中应用于数码相机、PC Camera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具以及工业、医疗等其他领域中。

例如，CMOS图像传感器属于光电元器件且CMOS图像传感器由于其制造方法与现有集成电路制造方法兼容，同时其性能比原有的电荷耦合器件(CCD)有很多优点，而且逐渐成为图像传感器的主流，其可以将驱动电路和像素集成在一起，简化了硬件设计同时也降低了系统的功耗。CMOS图像传感器由于在采集光信号的同时就可以获取电信号，还能实时处理图像信息，反应速度快；同时CMOS图像传感器还具有价格便宜，带宽较大，防模糊，访问的灵活性和较大的填充系数的优点并得到了大量的使用。

根据接收光线的位置不同，CMOS图像传感器可分为前照式CMOS图像传感器和背照式CMOS图像传感器，其背照式CMOS图像传感器相对于前照式CMOS图像传感器较大效率的提高了光线接收的效能，另外在背照式CMOS图像传感器的制备方法过程中，通常在CMOS图像传感器中形成可以与其他器件进行电性连接的金属引线，以及在背照式CMOS图像传感器上制备有彩色滤光片，以增加其应用性。

近年来，Stacking技术的研究运用在图像传感器的制备方法中备受关注，其当前的工艺主要包括：首先通过硅刻蚀以及凹槽内自对准蚀刻深洞使两个相互键合的晶圆连线互通；然后进行挡光阵列以及表面的平坦化工艺处理；之后，切割道硅刻蚀将键合晶圆中的顶部晶圆导线引出；最后进行彩色滤光片的制程。

但是，针对上述制备方法，一方面，光线会进入相邻的像素单元进而造成信号串扰，光线经过薄膜的路径较长，降低了CMOS图像传感器的光电特性，影响输出图像的质量；另一方面，传统的背照式CMOS图像传感器的制备方法较为复杂，制备成本较高，实现难度较大，这些缺陷是本领域技术人员所不期望看到的。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种背照式图像传感器的制备方法，以解决现有技术中背照式图像传感器制备方法较为复杂，制备成本较高，光电特性和输出质量较差的缺陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种背照式图像传感器的制备方法，其中，所述方法包括：

步骤S1、提供一背面具有感光区域的键合晶圆，所述键合晶圆包括第一晶圆和位于所述第一晶圆之上的第二晶圆，所述第一晶圆中设置有一底部金属层；

步骤S2、刻蚀位于所述底部金属层之上的所述键合晶圆，以形成将所述底部金属层上表面予以暴露的互连孔；

步骤S3、于所述互连孔中填充金属，以形成将所述底部金属层与所述键合晶圆的外部结构予以电连接的金属引线；

步骤S4、在所述键合晶圆的部分背面同步制备Pad层和若干等距间隔的金属隔离栅，所述Pad层与所述金属引线形成接触，所述金属隔离栅位于所述键合晶圆的感光区域之上；

步骤S5、于相邻的金属隔离栅之间填埋彩色滤光片，以形成所述背照式图像传感器。

较佳的，上述的背照式图像传感器的制备方法，其中，

所述第一晶圆包括第一衬底；位于所述第一衬底上表面的第一BEOL介质层；位于所述第一BEOL介质层上表面的第一器件层；

所述第二晶圆包括第二衬底；位于所述第二衬底上表面的第二BEOL介质层；位于所述第二BEOL介质层上表面的第二器件层；

其中，所述第一BEOL介质层中设有所述底部金属层，所述第一器件层中设置有第一金属层，所述第二器件层中设置有第二金属层，采用正面键合工艺将所述第二晶圆垂直键合至所述第一晶圆上形成第一金属层和第二金属层互连的所述键合晶圆。

较佳的，上述的背照式图像传感器的制备方法，其中，所述步骤S2还包括：

在所述键合晶圆的背面依次沉积一层第一介电层和保护层，刻蚀所述保护层将所述第一介电层部分表面予以暴露，并以剩余所述保护层为掩膜，依次刻蚀所述第一介电层、所述第二衬底至所述第二器件层中，以形成凹槽；

继续于所述凹槽中依次刻蚀所述第二器件层、所述第一器件层和所述第一BEOL介质层至所述底部金属层中，以形成凹槽；

其中，所述凹槽与所述凹槽共同构成所述互连孔。

较佳的，上述的背照式图像传感器的制备方法，其中，所述步骤S3还包括：