[发明专利]背照式CIS背面减薄加工工艺

说明书

本发明公开了一种背照式CIS背面减薄加工工艺，包括如下步骤：在硅片正面的氮化硅钝化层上生长一层氧化层，在载片的正面也生长一层氧化层；将所述硅片翻面；将所述硅片的正面与载片正面进行键合；依次对所述硅片背面进行机械研磨、使用HS混合液进行化学腐蚀、MAE‑S腐蚀液进行化学腐蚀、化学机械抛光、AE碱腐蚀液进行化学腐蚀，以使所述硅片背面的粗糙度达到要求的粗糙度。在减薄的过程中逐步改善硅片的平整度、翘曲度、微粗糙度、破片的情形，在这种情况下，更能将硅片的厚度控制在更低的水平，确保感光PN处可以获得更高的量子效率QE，即便在暗环境下可以获得足够多的光子，提升了成像质量。

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器加工领域，尤其是涉及一种背照式CIS背面减薄加工工艺。

背景技术

CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，简称CIS)，主要是将通过镜头色彩过滤器的光信号转换为电信号，通过对电信号进行处理，辨识出光照的亮暗，再将电信号进行模拟数字转换(ADC)输出模拟信号，再经过去马赛克技术、白平衡等数字处理，就可以产生图像；

CMOS图像传感器包括前照式CIS和背照式CIS，相比起普通的前照式CIS，搭载背照式传感器的设备能够在弱光环境下，提高约30％-50％的感光能力，因此能够在弱光下拍摄更高的质量的照片或视频，噪点更小。而更丰富的处理电路，能做更大数据量的原始图像信号处理。

BSI工艺的最大难点是生产过程中需要在硅片正面及背面均需要进行加工，一次在晶圆背面制造滤光膜和微透镜，一次在晶圆正面制造感光PN结和电路结构。两次加工对于重复精度要求极高，才能保证光线能够通过背面的微透镜精准聚焦到PN结上；同时一般硅片的厚度在750um以上，为了保证光线可以穿透硅片，需要对硅片进行减薄，CIS领域中定义自然光子穿透硅片表面到达感光处的比率为量子效率QE(Quantum Efficiency)；

传统的减薄工艺一般使用研磨工艺与化学抛光工艺相结合，在移除量高于700um以上的情况下，很难得到较好的硅片平整度、翘曲度、微粗糙度、甚至会造成破片情形，同时传统的减薄工艺处理后的硅片厚度较厚，无法获得较高的量子效率QE，在暗环境下无法获得足够多的光子，严重地影响到成像效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种背照式CIS背面减薄加工工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明还提出一种背照式CIS背面减薄加工工艺，包括如下步骤：

在硅片正面的氮化硅钝化层上生长一层氧化层，在载片的正面也生长一层氧化层；

将所述硅片翻面；

将所述硅片的正面与载片正面进行键合，以所述硅片正面的氧化层边沿作为厚度为0um的边界，所述硅片正面的氧化层边沿至所述硅片背面的氧化层边沿的厚度，记作THK1；

对所述硅片背面进行机械研磨，将硅片减薄至厚度THK2；

对所述硅片背面使用HS混合液进行化学腐蚀，以去除研磨制程后硅片表面形成的损伤层，直至厚度THK3，其中，所述HS混合液包括氢氟酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液、硫酸溶液和柠檬酸溶液；

对所述硅片背面使用MAE-S腐蚀液进行化学腐蚀，以去除硅片外延层及重掺衬底之间的过渡层，直至厚度THK5，其中，所述MAE-S腐蚀液包括氢氟酸溶液、硝酸溶液和浓醋酸溶液；

对所述硅片背面进行化学机械抛光，以使所述硅片背面的平坦度达到要求的平坦度，直至厚度THK6；

对所述硅片背面使用AE碱腐蚀液进行化学腐蚀，以使所述硅片背面的粗糙度达到要求的粗糙度，直至厚度THK7，所述AE碱腐蚀液包括四甲基氢氧化铵溶液、添加剂和水。