專利名稱：背照式cmos影像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及影像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種背照式CMOS影像傳感器。
背景技術(shù)：
數(shù)字相機(jī)為現(xiàn)今所廣泛使用的電子產(chǎn)品，而在數(shù)字相機(jī)內(nèi)包含有影像傳感器，其用以將光線轉(zhuǎn)換為電荷。影像傳感器可依據(jù)其采用的原理而區(qū)分為電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device)影像傳感器(亦即俗稱CO)影像傳感器)以及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像傳感器,其中CMOS影像傳感器即基于互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)而制造。由于CMOS影像傳感器是采用傳統(tǒng)的CMOS電路工藝制作，因此可將影像傳感器以及其所需要的外圍電路加以整合。傳統(tǒng)的CMOS影像傳感器系采用前面照明(Front Side Illumination, FSI)技術(shù)·來制造像素陣列上的像素，其入射光需經(jīng)過像素的前端(front side)才能到達(dá)光感測(cè)區(qū)域(photo-sensing area)。也就是說,傳統(tǒng)的前面照明CMOS影像傳感器的結(jié)構(gòu),使得入射光需要先通過介電層(dielectric layer)、金屬層(metal layer)之后才會(huì)到達(dá)光感測(cè)區(qū)域，而這導(dǎo)致傳統(tǒng)CMOS影像傳感器需面臨低光子轉(zhuǎn)換效率(quantum efficiency)、像素間嚴(yán)重的交叉干擾(cross talk)以及暗電流(dark current)等等問題。為此，現(xiàn)有技術(shù)中提出了另一種CMOS影像傳感器，其為背面照明(Back SideIllumination, BSI)的CMOS影像傳感器,也稱背照式CMOS影像傳感器。不同于前面照明技術(shù)，背照式CMOS影像傳感器由硅晶(silicon)的前端構(gòu)建影像傳感器，其將彩色濾光片(color filter)以及微鏡片(microlens)放置于像素的背部(back side),使得入射光由影像傳感器的背部進(jìn)入影像傳感器。相較于前面照明CMOS影像傳感器，這種背照式CMOS影像傳感器具有較少的光損失(light loss)以及較高的光子轉(zhuǎn)換效率。其中，光子轉(zhuǎn)換效率是CMOS影像傳感器的一個(gè)重要參數(shù)，通常的，光子轉(zhuǎn)換效率越高，則CMOS影像傳感器的成像質(zhì)量越高。現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率雖較前面照明CMOS影像傳感器要好，但是，為了獲取更高的成像質(zhì)量，仍希望提高背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種背照式CMOS影像傳感器，以提高背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種背照式CMOS影像傳感器，包括器件晶圓，所述器件晶圓具有正面及背面，所述器件晶圓中形成有光電二極管，所述光電二極管靠近所述器件晶圓的背面；及帶正電荷膜層，所述帶正電荷膜層覆蓋所述器件晶圓的背面。可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述帶正電荷膜層的材料為氧化物。
可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述帶正電荷膜層的材料為硼硅玻璃、銦化玻璃和鈦化玻璃中的一種或多種?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述帶正電荷膜層的厚度為20埃 300埃?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述帶正電荷膜層通過化學(xué)氣相沉積工藝形成?？蛇x的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，還包括金屬遮蔽層，所述金屬遮蔽層覆蓋所述帶正電荷膜層。可選的，在所述的背照式CMOS影像傳感器中，所述金屬遮蔽層的材料為鋁或者 鎢。在本發(fā)明提供的背照式CMOS影像傳感器中，通過帶正電荷膜層提高了靠近器件晶圓背面的能帶勢(shì)壘，提高了電子從光電二極管中逃離的難度，從而降低了電子從光電二極管中逃離的概率，進(jìn)而提高了光子轉(zhuǎn)換效率，提高了背照式CMOS影像傳感器的成像質(zhì)量。


圖I是現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖；圖3是本實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器與現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器中光電二極管的能帶勢(shì)阱比較圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的背照式CMOS影像傳感器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。如背景技術(shù)中所述，背照式CMOS影像傳感器技術(shù)在前面照明CMOS影像傳感器的技術(shù)上發(fā)展起來，其通過改變光線照射到CMOS影像傳感器上的位置，對(duì)于前面照明CMOS影像傳感器中的光子轉(zhuǎn)換效率低的問題進(jìn)行了一定的改進(jìn)。如圖I所示，其為現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖。該現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器I包括器件晶圓11，所述器件晶圓11具有正面111及背面112，所述器件晶圓11中形成有光電二極管12，所述光電二極管12靠近所述器件晶圓11的背面112 ;及高K介質(zhì)層(即高介電常數(shù)介質(zhì)層)13，所述高K介質(zhì)層13覆蓋所述器件晶圓11的背面112。該現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器I雖相較于前面照明CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率有所提高，然基于對(duì)CMOS影像傳感器影像質(zhì)量的不斷追求，人們希望進(jìn)一步提高背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率，但此點(diǎn)總是收效甚微。對(duì)于這一問題，發(fā)明人進(jìn)行了不斷的深入研究，終于發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器I中，當(dāng)光線14入射到光電二極管12中，并在光電二極管12中產(chǎn)生了大量電子15，以實(shí)現(xiàn)CMOS影像傳感器光子轉(zhuǎn)換的過程中，將有一定量的電子15逃離光電二極管12的束縛，而正是由于這些電子15的逃離，造成了 CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率低的問題。在發(fā)現(xiàn)了這一阻礙CMOS影像傳感器光子轉(zhuǎn)換效率的問題之后，發(fā)明人進(jìn)一步研究，基此，提出了提高背照式CMOS影像傳感器光子轉(zhuǎn)換效率的解決方法。
具體的，請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器的剖面示意圖。如圖2所示，所述背照式CMOS影像傳感器2包括器件晶圓21，所述器件晶圓21具有正面211及背面212，所述器件晶圓21中形成有光電二極管22，所述光電二極管22靠近所述器件晶圓21的背面212 ;及帶正電荷膜層23，所述帶正電荷膜層23覆蓋所述器件晶圓21的背面212。在本實(shí)施例中，所述帶正電荷膜層23的材料為氧化物，具體的，可以為硼硅玻璃、銦化玻璃和鈦化玻璃中的一種或者多種。優(yōu)選的，所述帶正電荷膜層23的厚度為20埃 300士矣，例如，所述帶正電荷膜層23的厚度可以為40埃、60埃、80埃、100埃、120埃、150埃、170埃、200埃、230埃、250?；蛘?70埃。在本實(shí)施例中，通過上述帶正電荷膜層23能夠提高靠近器件晶圓21背面212的能帶勢(shì)壘；由于靠近器件晶圓21背面212的能帶勢(shì)壘提高了，當(dāng)光線24從器件晶圓21的背面212入射到光電二極管22時(shí)，光電二極管22中所形成的電子25便難以從光電二極管22中逃離，由此便可降低電子25從光電二極管22中逃離的概率，進(jìn)而提高了背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率，并提高了背照式CMOS影像傳感器的成像質(zhì)量。請(qǐng)參考圖3，其為本實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器與現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器中光電二極管的能帶勢(shì)阱比較圖。如圖3所示，其中橫坐標(biāo)表示光電二極管內(nèi)的深度，單位為微米，靠近器件晶圓背面的深度越大；縱坐標(biāo)表示勢(shì)能，單位為伏；光線從器件晶圓的背面入射到光電二極管內(nèi)，從圖3中所示，即為從坐標(biāo)系右側(cè)入射。從圖3中可見，在遠(yuǎn)離器件晶圓背面的部分光電二極管中，本實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器與現(xiàn)有的背照式CMOS影像傳感器中光電二極管的能帶基本相同，并且勢(shì)能均非常大，因此，此部分光電二極管中的電子不易逃離光電二極管的束縛；而在靠近器件晶圓背面的部分光電二極管中，本實(shí)施例所提供的背照式CMOS影像傳感器的部分光電二極管的勢(shì)能(圖3中通過虛線框中的LI標(biāo)示)明顯高于現(xiàn)有技術(shù)的背照式CMOS影像傳感器的部分光電二極管的勢(shì)能圖3中通過虛線框中的L2標(biāo)示)。由于本實(shí)施例提供的背照式CMOS影像傳感器極大的提高了靠近器件晶圓背面的能帶勢(shì)壘，當(dāng)光線從器件晶圓的背面入射到光電二極管時(shí)，相較于現(xiàn)有技術(shù)的背照式CMOS影像傳感器，本實(shí)施例的背照式CMOS影像傳感器的光電二極管中所形成的電子便難以從光電二極管中逃離，由此便可降低電子從光電二極管中逃離的概率，進(jìn)而提高了背照式CMOS影像傳感器的光子轉(zhuǎn)換效率，并提高了背照式CMOS影像傳感器的成像質(zhì)量。進(jìn)一步的，所述帶正電荷膜層23可通過化學(xué)氣相沉積工藝形成。具體的，可將所述器件晶圓21置入化學(xué)氣相沉積腔室內(nèi)，優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積腔室的溫度為300°C 80(rC，然后通入反應(yīng)氣體(根據(jù)所選取的材料不同，相應(yīng)的通入不同的反應(yīng)氣體，此為現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)對(duì)此不再贅述)，通過化學(xué)氣相沉積工藝形成所述帶正電荷膜層23。在本實(shí)施例中，所述背照式CMOS影像傳感器2還包括金屬遮蔽層(圖2中未示出)，所述金屬遮蔽層覆蓋所述帶正電荷膜層23，優(yōu)選的，所述金屬遮蔽層的材料為鋁或者鎢。通過所述金屬遮蔽層能夠避免背照式CMOS影像傳感器色彩串?dāng)_的問題，進(jìn)一步提高所述背照式CMOS影像傳感器的質(zhì)量。
上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，包括 器件晶圓，所述器件晶圓具有正面及背面，所述器件晶圓中形成有光電二極管，所述光電二極管靠近所述器件晶圓的背面；及 帶正電荷膜層，所述帶正電荷膜層覆蓋所述器件晶圓的背面。
2.如權(quán)利要求I所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述帶正電荷膜層的材料為氧化物。
3.如權(quán)利要求2所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述帶正電荷膜層的材料為硼硅玻璃、銦化玻璃和鈦化玻璃中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述帶正電荷膜層的厚度為20埃 300埃。
5.如權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述帶正電荷膜層通過化學(xué)氣相沉積工藝形成。
6.如權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，還包括金屬遮蔽層，所述金屬遮蔽層覆蓋所述帶正電荷膜層。
7.如權(quán)利要求6所述的背照式CMOS影像傳感器，其特征在于，所述金屬遮蔽層的材料為招或者鶴。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種背照式CMOS影像傳感器，包括器件晶圓，所述器件晶圓具有正面及背面，所述器件晶圓中形成有光電二極管，所述光電二極管靠近所述器件晶圓的背面；及帶正電荷膜層，所述帶正電荷膜層覆蓋所述器件晶圓的背面。通過帶正電荷膜層提高了靠近器件晶圓背面的能帶勢(shì)壘，提高了電子從光電二極管中逃離的難度，從而降低了電子從光電二極管中逃離的概率，進(jìn)而提高了光子轉(zhuǎn)換效率，提高了背照式CMOS影像傳感器的成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102800686SQ20121031072
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者余興, 肖海波, 費(fèi)孝愛 申請(qǐng)人:豪威科技(上海)有限公司