[发明专利]背照式图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种背照式图像传感器及其制造方法。

背景技术

传统的FSI正照式结构中，光子想要到达光电二极管需要穿过绝缘层及金属层，在此期间，部分光子会被绝缘层及金属层反射弹回空气中，导致图像传感器灵敏度的降低。背照式图像传感器最大的优化之处在于将元件内部的结构改变了，背照图像将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统图像传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的感光效果，可见，背照式图像传感器比传统图像传感器在灵敏度会上有质的飞跃。

现有的大部分背照式图像传感器主要通过硅片通道(TSV)将多晶硅栅与铝衬垫连接起来，但TSV与多晶硅栅接触电阻较大。目前存在的铝衬垫与金属层铜直接相接触技术，制备工艺复杂，制作成本高。

目前已经存在的新型背照式图像传感器如图1所示，其主要的特点是铝衬垫104与金属层铜101直接相接触。其制备方法为通过第一次光刻-刻蚀工艺将背照式图像传感器晶圆的衬底打开第一凹槽，于所述第一凹槽沉积一层隔离层；再通过第二次光刻-刻蚀工艺在第一凹槽的底部形成第二凹槽，该第二凹槽终止于金属层上，并再沉积一层隔离层；最后沉积与所述金属层铜相连的金属铝，形成铝衬垫。此种工艺需要两道光刻工艺，其成本较高。

基于以上所述，提供一种可以有效降低工艺难度并有效降低制造成本的背照式图像传感器及其制造方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器及其制造方法，用于解决现有技术中背照式图像传感器的铝衬垫制造工艺复杂，工艺成本较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种背照式图像传感器的制造方法，所述制造方法包括：1)提供一背照式图像传感器芯片，于所述背照式图像传感器芯片表面形成金属塞以及布线层，所述布线层包括用于图像传感器互连的互连金属层以及用于电引出的引出金属层，所述金属塞包括与所述互连金属层相连的互连金属塞，以及与所述引出金属层相连的引出金属塞，其中，所述背照式图像传感器芯片正面的电路通过所述互连金属塞与所述互连金属层电性连接；2)提供一支撑衬底，将所述支撑衬底固定于所述布线层表面；3)于所述背照式图像传感器芯片中形成露出所述引出金属塞的凹槽；以及4)于所述凹槽中形成与所述引出金属塞电连接的金属衬垫，以实现所述背照式图像传感器的电性引出。

优选地，所述金属塞的制作方法包括步骤：a)于所述背照式图像传感器芯片上形成介质层；b)自所述介质层表面打开用于所述背照式图像传感器芯片正面的电路引出的第一开孔以及后续用于所述背照式图像传感器芯片背面引出的的第二开孔；以及c)于所述第一开孔及第二开孔中填充金属，以形成所述互连金属塞以及所述引出金属塞。

优选地，步骤3)中，采用光刻工艺及干法刻蚀工艺于所述背照式图像传感器芯片中形成露出所述引出金属塞的凹槽。

优选地，步骤4)包括步骤：4-1)采用溅射工艺或蒸镀工艺于所述凹槽的底部、侧壁及顶部形成隔离层，以防止所述金属衬垫的金属扩散并提高所述金属衬垫与所述凹槽的粘附强度；以及4-2)采用溅射工艺或蒸镀工艺于所述隔离层上形成金属衬垫。

进一步地，所述隔离层的材料选用为钛/氮化钛(Ti/TiN)叠层，所述金属衬垫的材料选用为铝(Al)。

优选地，所述互连金属层及所述引出金属层的材料选用为铜(Cu)，所述互连金属塞及所述引出金属塞的材料选用为钨(W)。

本发明还提供一种背照式图像传感器，包括：支撑衬底；布线层，形成于所述支撑衬底上，所述布线层包括金属布线层以及包围所述金属布线层的介质层，所述金属布线层包括用于图像传感器互连的互连金属层以及用于电引出的引出金属层；金属塞，形成于所述布线层的介质层中，所述金属塞包括与所述互连金属层相连的互连金属塞，以及与所述引出金属层相连的引出金属塞；背照式图像传感器芯片，固定于所述布线层上，所述背照式图像传感器芯片正面的电路通过所述互连金属塞与所述互连金属层电性连接；凹槽，形成于所述背照式图像传感器芯片中且露出有所述引出金属塞；以及金属衬垫，形成于所述凹槽中并与所述引出金属塞电连接，以实现所述背照式图像传感器的电性引出。

优选地，所述金属塞包括：自所述介质层表面打开的直至所述互连金属层的第一开孔以及直至所述引出金属层的第二开孔；于所述第一开孔填充金属形成的所述互连金属塞；以及于所述第二开孔中填充金属形成所述引出金属塞。