[发明专利]一种深通孔形成方法

说明书

本发明提供一种深通孔形成方法，属于背照式图像传感器领域，通过在缓冲层中设置停止层以形成上缓冲层、停止层及下缓冲层，通过两次主刻蚀和两次过刻蚀形成深通孔。本发明的有益效果：本发明通过添加停止层可以增加缓冲层厚度均匀性，减少蚀刻工艺时间，减少晶片中心和晶片边缘的每个深通孔速率差异的影响，从而减少中心到边缘负载效应，优化工艺，提高产量。

技术领域

本发明涉及背照式图像传感器技术领域，尤其涉及一种深通孔形成方法。

背景技术

在背照式图像传感器(Back Side Illumination，BSI)制造中，需要将器件晶元(Device wafer)和信号运算晶元(Logic wafer)两片晶元进行键合形成复合结构，随后对复合结构进行刻蚀形成深通孔，利用该深通孔使两片晶元导通。

如图1所示，为现有技术中形成深通孔时的示意图，由上至下依次为正硅酸乙酯层(TEOS)、上氧化硅缓冲层(BFOX)、金属氧化物层(Hik)、硅层(Si)、氧化硅电介质隔层(ILDOX)、含碳的氮化硅层(NDC)、含碳的氧化硅(BD)、含碳的氮化硅层(NDC)、含碳的氧化硅(BD)、含碳的氮化硅层(NDC)、含碳的氧化硅(BD)、中中氮化硅层(MSIN)、上氧化硅缓冲层(TPEOX)、氮下化硅层(BSIN)、下氧化硅缓冲层(BPEOX)、含碳的氮化硅层(NDC)。其中，MSIN和BSIN之间的TPEOX为粘结层(Bonding layers)，粘结层为20k的氧化物。

继续参照图1，由上至下TEOS、BFOX、Hik、Si构成第一复合层，由上至下ILDOX、NDC、BD、NDC、BD、NDC、BD构成第二复合层，第一复合层、第二复合层、MSIN及TPEOX为器件晶元部分，即TPEOX及其以上为器件晶元；由上至下BFEOS、NDC构成第三复合层，TPEOX、BSIN及第三复合层为信号运算晶元，即TPEOX及其以下为信号运算晶元；BSIN下方和第三复合层中具有的金属顶层(TM)。

继续参照图1，基于上述复合结构进行深通孔工艺时，在第一复合层中预先刻蚀一沟槽，沟槽下止于第二复合层中的ILDOX的上表面，然后对第二复合层、MSIN、TPEOX、部分BSIN进行刻蚀以形成深通孔(DV)，深通孔的下止于位于TM上方的BSIN中，深通孔深度约为3.7um。

具体步骤为：首先沉积光刻胶层(PR)，PR覆盖沟槽的下和侧壁以及第一复合层中的TEOS的上表面，PR上设有刻蚀窗口，该刻蚀窗口对应最终需要形成的DV，然后以PR为掩膜进行一次主刻蚀(ME)以刻蚀第二复合层、MSIN及部分TPEOX且止于TPEOX中，继续以PR为掩膜进行一次过刻蚀(OE)以刻蚀剩余TPEOX、部分BSIN且止于TM上方的BSIN中，从而形成深通孔，最后进行一次清理以去除PR。

如图2所示，当前技术采用ME+OE+清理的方式形成DV，在主蚀刻和过刻蚀过程中，由于晶片中心(或晶圆中心)和晶片边缘蚀刻速率差异、不同复合结构中的TPEOX厚度差异，导致晶片边缘的BSIN先被刻蚀穿透，而晶片中心的BSIN后被刻蚀穿透，从而在深通孔形成过程中产生中心到边缘负载效应(center-to-edge loadingeffect)，且晶片边缘的BSIN先被刻蚀穿透导致晶片边缘先暴露TM，从而导致接合失效引起产量损失，进而影响晶圆验收测试(waferacceptance testing，WAT)和良率(yield)。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明涉及背照式传感器制造技术领域，提供了一种适用于复合结构的深通孔形成方法。

本发明采用如下技术方案：