圖像傳感器件及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于在圖像傳感器的像素中圍繞光電二極管的區(qū)域阻擋光的系統(tǒng)和方法。在實(shí)施例中，第一光學(xué)阻擋層形成在第一粘合層上并且第二粘合層形成在第一光學(xué)阻擋層上。重復(fù)一次或更多次第一光學(xué)阻擋層和第二粘合層的形成以形成多個(gè)光學(xué)阻擋層和多個(gè)粘合層。這樣，如果在進(jìn)一步處理期間，光學(xué)阻擋層中的空隙開口，則另一光學(xué)阻擋層阻擋可能穿過空隙的任何光。本發(fā)明還公開了圖像傳感器件及方法。
【專利說明】圖像傳感器件及方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年3月12日提交的標(biāo)題為“Photoresist System and Method”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/778，170號(hào)的利益，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種圖像傳感器件及方法。

【背景技術(shù)】
[0004]互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器通常利用形成在半導(dǎo)體襯底的像素區(qū)域陣列中的一系列的光電二極管以感應(yīng)什么時(shí)候光照射光電二極管。鄰近每個(gè)像素區(qū)域中的每個(gè)光電二極管，可以形成轉(zhuǎn)移晶體管，以在期望的時(shí)間傳送光電二極管中通過感應(yīng)的光所生成的信號(hào)。這樣的光電二極管和轉(zhuǎn)移晶體管通過在期望的時(shí)間操作轉(zhuǎn)移晶體管，以使得在期望的時(shí)間捕獲圖像。
[0005]互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器通?？梢孕纬稍谇皞?cè)照明結(jié)構(gòu)或背側(cè)照明結(jié)構(gòu)中。在前側(cè)照明結(jié)構(gòu)中，光從圖像傳感器的“前”側(cè)也即轉(zhuǎn)移晶體管所形成處穿過，到達(dá)光電二極管。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，光在到達(dá)光電二極管之前被迫穿過金屬層、介電層并穿過轉(zhuǎn)移晶體管。由于金屬層、介電層以及轉(zhuǎn)移晶體管并不一定是透明的并在光試圖到達(dá)光電二極管時(shí)可能阻擋光，因此這會(huì)產(chǎn)生處理和/或操作的問題。
[0006]在背側(cè)照明結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)移晶體管、金屬層以及介電層形成在襯底的前側(cè)上，并且光可以從襯底的“背”側(cè)穿過，到達(dá)光電二極管，使得在光到達(dá)轉(zhuǎn)移晶體管、介電層或金屬層之前，光觸及光電二極管。這樣的結(jié)構(gòu)可以減少制造圖像傳感器以及操作圖像傳感器的復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0008]像素，包括襯底和所述襯底內(nèi)的光電二極管；
[0009]第一光學(xué)阻擋層,位于所述襯底上方；
[0010]第二光學(xué)阻擋層，位于所述第一光學(xué)阻擋層上方，所述第二光學(xué)阻擋層與所述第一光學(xué)阻擋層分隔開；以及
[0011]開口，穿過所述第一光學(xué)阻擋層和所述第二光學(xué)阻擋層以允許光照射到所述光電二極管上。
[0012]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括粘合層，位于所述第一光學(xué)阻擋層和所述第二光學(xué)阻擋層之間。
[0013]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括第二粘合層，位于所述第一光學(xué)阻擋層和所述襯底之間。
[0014]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括第三粘合層，位于所述第二光學(xué)阻擋層上方。
[0015]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括第三光學(xué)阻擋層，位于所述第三粘合層上方。
[0016]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括第四粘合層，位于所述第三光學(xué)阻擋層上方。
[0017]在可選實(shí)施例中，所述第一光學(xué)阻擋層包括鋁銅并且所述第一粘合層包括氮化鈦。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0019]位于襯底上方的光阻擋層，其中，所述光阻擋層包括光學(xué)阻擋層和粘合層的重復(fù)圖案；以及，
[0020]穿過所述光阻擋層的開口，所述開口露出位于所述襯底內(nèi)的光電二極管上方的所述襯底。
[0021]在可選實(shí)施例中，所述重復(fù)圖案具有第一光學(xué)阻擋層和第二光學(xué)阻擋層。
[0022]在可選實(shí)施例中，所述重復(fù)圖案具有第一光學(xué)阻擋層、第二光學(xué)阻擋層以及第三光學(xué)阻擋層。
[0023]在可選實(shí)施例中，所述重復(fù)圖案具有第一粘合層、第二粘合層、第三粘合層和第四粘合層。
[0024]在可選實(shí)施例中，所述光學(xué)阻擋層包括鋁銅。
[0025]在可選實(shí)施例中，所述粘合層包括氮化鈦。
[0026]在可選實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括鈍化層，位于所述重復(fù)圖案和所述襯底之間。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括:
[0028]在襯底上方形成阻擋層，其中，形成所述阻擋層進(jìn)一步包括:
[0029]在所述襯底上方形成光學(xué)阻擋層；以及
[0030]在所述光學(xué)阻擋層上方形成粘合層；
[0031]重復(fù)阻擋層的形成一次或多次以形成阻擋區(qū)域；
[0032]去除所述阻擋區(qū)域的一部分以露出位于所述襯底內(nèi)的光電二極管上方的襯底。
[0033]在可選實(shí)施例中，重復(fù)所述阻擋層的形成包括重復(fù)阻擋層的形成一次。
[0034]在可選實(shí)施例中，重復(fù)所述阻擋層的形成包括重復(fù)阻擋層的形成兩次。
[0035]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:在形成所述阻擋層之前，在所述襯底的上方形成鈍化層。
[0036]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:在形成所述阻擋層之前，在所述鈍化層上方形成第一粘合層。
[0037]在可選實(shí)施例中，形成所述光學(xué)阻擋層為形成鋁銅層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為更完整的理解本發(fā)明實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0039]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的具有像素區(qū)域陣列的圖像傳感器；
[0040]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)像素的截面圖；
[0041]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)阻擋層和粘合層的形成；
[0042]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)阻擋層和粘合層的形成的第一次重復(fù)；
[0043]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)阻擋層和粘合層的形成的第二次重復(fù)；
[0044]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的穿過光學(xué)阻擋層和粘合層的開口的形成；以及
[0045]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)阻擋層中的空隙的形成。
[0046]除非另有說明，否則不同附圖中的相應(yīng)標(biāo)號(hào)和符號(hào)通常表示相應(yīng)部件。繪制附圖以清楚地示出實(shí)施例的相關(guān)方面，并且不必成比例繪制。

【具體實(shí)施方式】
[0047]下面，詳細(xì)討論各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可以應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用實(shí)施例的具體方式，而不用于限制實(shí)施例的范圍。
[0048]實(shí)施例將根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行描述，也即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)背側(cè)照明圖像傳感器。然而，其他實(shí)施例也可以應(yīng)用其他圖像傳感器以及其他半導(dǎo)體器件。
[0049]現(xiàn)參考圖1，示出了包括多個(gè)背側(cè)照明像素區(qū)域101的陣列或網(wǎng)格的圖像傳感器
100。圖像傳感器100還可以包括位于與像素區(qū)域101的陣列鄰近的邏輯區(qū)域103。邏輯區(qū)域103可以具有額外的電路和接觸件，以實(shí)現(xiàn)與像素區(qū)域101的陣列的輸入和輸出連接。邏輯區(qū)域103用于提供像素區(qū)域101的操作環(huán)境，并調(diào)節(jié)像素區(qū)域101的陣列與其他外部器件(未示出)之間的通信。
[0050]圖2示出了沿圖1中的線A-A’截取的具有轉(zhuǎn)移晶體管215的像素區(qū)域101的簡化截面圖，并且示出了襯底201，襯底201具有通過隔離區(qū)域205與其他像素區(qū)域101分隔開的像素區(qū)域101。襯底201可以包括前側(cè)202和背側(cè)204并可以為具有(110)晶體取向的半導(dǎo)體材料，諸如硅、鍺、金剛石等?？蛇x地，也可以使用具有其他晶體取向的化合物材料，諸如硅鍺、碳化硅、砷化鎵、砷化銦、磷化銦、碳化硅鍺、磷砷化鎵、磷化銦鎵、它們的組合等。此外，襯底201可以包括絕緣體上硅(SOI)襯底。通常，SOI襯底包括諸如外延硅、鍺、硅鍺、SO1、絕緣體上硅鍺(SGOI)或它們的組合的半導(dǎo)體材料層。如本領(lǐng)域已知的，襯底201可以摻雜諸如硼、鎵的P型摻雜劑，然而襯底也可以可選地?fù)诫sη型摻雜劑。
[0051]隔離區(qū)域205可以位于襯底201中圍繞像素區(qū)域101，以分開并隔離像素區(qū)域
101。如本領(lǐng)域已知，隔離區(qū)域205可以是通常通過蝕刻襯底201形成的淺溝槽隔離件，以形成溝槽并用介電材料填充溝槽。隔離區(qū)域205可以用諸如氧化物材料、高密度等離子體(HDP)氧化物等的介電材料填充，通過本領(lǐng)域已知的傳統(tǒng)方法來形成?？蛇x地，可以沿隔離區(qū)域205的側(cè)壁形成氧化物內(nèi)襯層。
[0052]光敏二極管207可以形成在襯底201的像素區(qū)域101中。可以利用光敏二極管207來生成與照射到光敏二極管207上的光的強(qiáng)度和亮度相關(guān)的信號(hào)。在實(shí)施例中，光敏二極管207可以包括形成在襯底201 (在該實(shí)施例中可以為ρ型襯底)中的η型摻雜區(qū)域209并還可以包括形成在η型摻雜區(qū)域209的表面上的重?fù)诫sρ型摻雜區(qū)域211以形成p-n_p結(jié)。
[0053]可以使用例如光刻掩模和注入工藝來形成η型摻雜區(qū)域209。例如，可以將第一光刻膠(圖2中未示出)放置于襯底201上。第一光刻膠可以包括諸如深紫外線光(DUV)光刻膠的傳統(tǒng)光刻膠材料，并例如通過使用旋涂工藝來放置第一光刻膠，可以將第一光刻膠沉積在襯底201的表面上。然而，可選地可以采用用于形成或放置第一光刻膠的任何其他適合的材料或方法。一旦第一光刻膠被放置在襯底201上,可以通過圖案化的中間掩模(reticle)將第一光刻膠暴露在諸如光的能量下，以便在第一光刻膠的暴露在能量下的這些區(qū)域中誘導(dǎo)反應(yīng)。然后可以顯影第一光刻膠，并可以去除第一光刻膠的一部分，露出光敏二極管207期望放置的襯底201的部分。
[0054]一旦第一光刻膠被放置并顯影，那么重?fù)诫sη型摻雜區(qū)209可以通過穿過第一光刻膠注入η型摻雜劑(例如，磷、砷、銻等)來形成。在實(shí)施例中，可以注入η型摻雜區(qū)域209以使其濃度處于約lel5atom/cm3至約le20atom/cm3之間，例如約8el5atom/cm3。然而，可選地可以采用重?fù)诫sη型摻雜區(qū)域209的任何適合的可選濃度。
[0055]在形成(例如，通過注入工藝)η型摻雜區(qū)域209之后，可以使用將第一光刻膠作為掩模的例如離子注入工藝來形成P型摻雜區(qū)域211?？梢孕纬蒔型摻雜區(qū)域211以延伸到襯底201中約I μ m至約4 μ m之間。此外,可以形成P型摻雜區(qū)域211以具有約lel5atom/cm3 至約 5el9atom/cm3 之間的濃度，例如 lel6atom/cm3。
[0056]一旦形成光敏二極管207，則可以去除第一光刻膠。在實(shí)施例中，可以使用諸如灰化的工藝來去除第一光刻膠。在該工藝中，第一光刻膠的溫度增加至第一光刻膠將分解的溫度，然后沖洗或從襯底201處去除。
[0057]此外，作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，上述光敏二極管207僅為可以在實(shí)施例中使用的光敏二極管207的一種類型。實(shí)施例可以采用任何適合的光電二極管，并且所有這些光電二極管都旨在包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。此外，上述精確的方法或步驟的順序可以進(jìn)行調(diào)整，例如在η型摻雜區(qū)域209的形成之前，形成ρ型摻雜區(qū)域211，然而這樣的調(diào)整也包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0058]轉(zhuǎn)移晶體管215可以形成在像素區(qū)域101中。然而，即使將轉(zhuǎn)移晶體管215描述為轉(zhuǎn)移晶體管，但是轉(zhuǎn)移晶體管215也僅為圖像傳感器中可以使用的功能型晶體管的許多類型的代表。例如，實(shí)施例可以額外地包括位于像素區(qū)域101中的其他晶體管，諸如復(fù)位晶體管、源極跟隨晶體管或選擇晶體管。可以布置這些晶體管以形成例如四個(gè)晶體管CMOS圖像傳感器(CIS)。圖像傳感器中可以采用的所有適合的晶體管和結(jié)構(gòu)均完全包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0059]轉(zhuǎn)移晶體管215可以包括柵極堆疊件，柵極堆疊件可以形成在襯底201上方。柵極堆疊件可以包括柵極電介質(zhì)217和柵電極219?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域已知的任何適合的工藝在襯底201上形成并圖案化柵極電介質(zhì)217和柵電極219。柵極電介質(zhì)217可為諸如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化物、含氮氧化物、氧化鋁、氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氮氧化鉿，它們的組合等的高K介電材料。柵極電介質(zhì)217可以具有大于約4的相對(duì)介電常數(shù)值。
[0060]在柵極電介質(zhì)217包括氧化物層的實(shí)施例中，可以通過諸如在包括氧化物、Η20、Ν0或它們的組合的環(huán)境中的濕式或干式熱氧化的任何氧化工藝，或者通過使用四乙基原硅酸鹽(TEOS)和氧氣作為前體的化學(xué)汽相沉積(CVD)技術(shù)來形成柵極電介質(zhì)217。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)217的厚度可以介于約1 A至約150 A之間，諸如100 A的厚度。
[0061]柵電極219可以包括導(dǎo)電材料，諸如金屬(例如，鉭、鈦、鑰、鎢、鉬、鋁、鉿、釕)、金屬硅化物(例如，硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鉭)、金屬氮化物(例如，氮化鈦、氮化鉭)、摻雜多晶硅、其他導(dǎo)電材料或它們的組合。在一個(gè)實(shí)例中，沉積并重結(jié)晶非晶硅以產(chǎn)生多晶硅(Poly-si I icon)。在柵電極219為多晶硅的實(shí)施例中，可以通過低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)來沉積摻雜或非摻雜的多晶硅從而形成柵電極219，并且形成的柵電極219的厚度介于約100 A至約2500 A的范圍內(nèi)，例如1200 A。
[0062]可以在柵極電介質(zhì)217和柵電極219的側(cè)壁上形成間隔件221?？梢酝ㄟ^在先前形成的結(jié)構(gòu)上均厚沉積間隔層(未示出)來形成間隔件221。間隔層可以包括SiN、氮氧化物、SiC, S1N、氧化物等，并可以通過諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD、濺射和本領(lǐng)域已知的其他方法的通常使用的方法來形成。然后圖案化間隔層以形成間隔件221，諸如通過各向異性蝕刻以從結(jié)構(gòu)的水平表面去除間隔層。
[0063]可以自光敏二極管207形成位于襯底201中且在柵極電介質(zhì)217的相對(duì)側(cè)上的源極/漏極區(qū)223。在襯底201是ρ型襯底的實(shí)施例中，可以通過注入諸如磷、砷或銻的合適的η型摻雜劑來形成源極/漏極區(qū)223。可以使用柵電極219和間隔件221作為掩模來注入源極/漏極區(qū)223以形成輕摻雜源極/漏極(LDD)區(qū)225和重?fù)诫s源極/漏極區(qū)227。
[0064]應(yīng)該注意，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到可以使用很多其他工藝、步驟等來形成源極/漏極區(qū)223和光敏二極管207。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到可以使用間隔件和內(nèi)襯層的各種組合來實(shí)施多種注入以形成具有適于特定目的的特定形狀或性能的源極/漏極區(qū)223和光敏二極管207?？梢允褂萌我膺@些工藝以形成源極/漏極區(qū)223和光敏二極管207，并且上述描述并不意味著將實(shí)施例限制為上述步驟。
[0065]一旦形成轉(zhuǎn)移晶體管215，則可以在像素區(qū)域101上方形成第一層間介電(ILD)層228，并可以穿過第一 ILD層228形成接觸件229。第一 ILD層228可以包括諸如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)的材料，也可以使用適用于任何層的任何合適的電介質(zhì)?？梢允褂弥T如PECVD的工藝來形成第一 ILD層228，也可以可選地使用諸如LPCVD的其他工藝?？梢孕纬珊穸染哂屑s100 A至約3000 A之間的第一 ILD層228。
[0066]可以使用適合的光刻或蝕刻技術(shù)以穿過第一 ILD層228形成接觸件229。在實(shí)施例中，采用第二光刻膠材料生成圖案化掩模以限定接觸件229。還可以使用諸如硬掩模的額外的掩模。實(shí)施諸如各向異性或各向同性蝕刻工藝的蝕刻工藝以蝕刻第一 ILD層228。
[0067]然后可以形成接觸件229以接觸襯底201和柵電極219。接觸件229可以包括勢壘/粘附層(圖2中未單獨(dú)示出)以防止擴(kuò)散并對(duì)接觸件229提供更好的粘附力。在實(shí)施例中，勢壘層由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等的一層或多層形成。勢壘層可以通過化學(xué)汽相沉積來形成，也可以可選地使用其他技術(shù)。可以形成勢壘層使其具有約50 A至約500 A的結(jié)合厚度。
[0068]接觸件229可以由諸如高導(dǎo)電性、低電阻金屬、元素金屬、過渡金屬等的任何適合的導(dǎo)電材料形成。在示例性實(shí)施例中，接觸件229由鎢形成，也可以可選地采用諸如銅的其他材料。在接觸件229由鎢形成的實(shí)施例中，可以通過本領(lǐng)域已知的CVD技術(shù)來沉積接觸件229，也可以可選地使用任何形成方法。
[0069]在接觸件229形成之后，可以實(shí)施對(duì)襯底201的前側(cè)202的進(jìn)一步處理。該處理可以包括形成各種導(dǎo)電和介電層(圖2中共同以參考標(biāo)號(hào)231來指代)以在單獨(dú)形成的器件相互之間形成互聯(lián)件。這些互聯(lián)結(jié)構(gòu)可通過任何適合的形成工藝(例如，通過蝕刻的光刻、鑲嵌、雙鑲嵌等)來制造，并可以使用諸如鋁合金、銅合金等的適合的導(dǎo)電材料來形成。
[0070]此外，一旦在第一 ILD層228上方形成互連件，則可以形成第一鈍化層233以防止對(duì)下層的物理或化學(xué)損傷。第一鈍化層233可以由諸如氧化硅、氮化硅、如碳摻雜氧化物的低k電介質(zhì)、如多孔碳摻雜二氧化硅的極低k電介質(zhì)、它們的組合等的一個(gè)或多個(gè)適合的介電材料制造。可以通過諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)的工藝來形成第一鈍化層233，也可以采用其他適合的工藝。
[0071]圖3示出了在襯底201的前側(cè)202上處理之后，可以在襯底201的背側(cè)204上實(shí)施的進(jìn)一步處理。在實(shí)施例中，可以減少或磨薄襯底201的背側(cè)204的厚度。磨薄減少了光到達(dá)光敏二極管207之前，光穿過襯底201的背側(cè)204所行進(jìn)的距離?？梢允褂弥T如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的去除工藝來實(shí)施襯底201的背側(cè)204的磨薄。在CMP工藝中，使蝕刻材料和研磨材料的組合物接觸襯底201的背側(cè)204，并且研磨墊(未示出)用于磨掉襯底201的背側(cè)204直到獲得期望的厚度。然而，可選地可以使用用于磨薄襯底201的背側(cè)204的任何適合的工藝，諸如蝕刻或CMP與蝕刻的組合的?？梢阅ケ∫r底201的背側(cè)204使得襯底201的厚度介于約2μηι至2.3μηι之間。
[0072]圖3還示出了在襯底201的背側(cè)204上方的第二鈍化層301形成?？梢杂芍T如氧化硅、氮化硅、如碳摻雜氧化物的低k電介質(zhì)、如多孔碳摻雜二氧化硅的極低k電介質(zhì)，它們的組合等的一種或多種適合的介電材料來制造第二鈍化層301?？梢酝ㄟ^諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)的工藝來形成第二鈍化層301，也可以采用任何適合的工藝以使其厚度介于約
100 A至約6000 A之間，例如2000 A。
[0073]此外圖3中示出了第一粘合層303、第一光學(xué)阻擋層305以及第二粘合層307的形成。在實(shí)施例中，第一粘合層303可以為有助于第一光學(xué)阻擋層305粘附至第二鈍化層301并有助于平衡工藝中的應(yīng)力的材料。第一粘合層303可以包括諸如氮化鈦、氮化鉭、氮化物膜、氮氧化物、它們的組合等的材料?？梢允褂弥T如化學(xué)汽相沉積(CVD )、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、它們的組合等的沉積工藝來形成第一粘合層303，并可以形成第一粘合層303使其厚度介于約10 A至1000 A之間，例如約100 A。
[0074]第一光學(xué)阻擋層305形成在第一粘合層303上方，并可以用于防止光穿過第一光學(xué)阻擋層305而到達(dá)不期望光照射的區(qū)域。在實(shí)施例中，由諸如鋁銅、鎢、鋅、鎳、鈷、它們的組合等的不透明材料形成第一光學(xué)阻擋層305，并且可以使用諸如物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、電鍍、無電鍍、它們的組合等的工藝來形成?？梢孕纬傻谝还鈱W(xué)阻擋層305使其厚度介于約10 A至約4000 A之間，例如約750 A。
[0075]圖3還示出了第一光學(xué)阻擋層305上方的第二粘合層307的形成。第二粘合層307可以形成在第一光學(xué)阻擋層305上方并可以用于將第二光學(xué)阻擋層401 (圖3中未示出但在下文中結(jié)合圖4示出并描述)粘附至第一光學(xué)阻擋層305。在實(shí)施例中，可以使用與第一粘合層303 (例如，使用CVD形成的氮化鈦)相似的材料并使用相似的工藝來形成第二粘合層307，并可以形成為相似的厚度(例如，100 A)。然而，在可選實(shí)施例中，第二粘合層307可以使用與第一粘合層303不同的材料，并可以使用不同的工藝來形成。
[0076]在圖像傳感器100的進(jìn)一步處理期間，第一光學(xué)阻擋層305將經(jīng)歷一系列的熱循環(huán)，首先被加熱(例如，使用熱處理)然后被冷卻。該循環(huán)還將導(dǎo)致第一光學(xué)阻擋層305根據(jù)其熱膨脹系數(shù)而膨脹和收縮。這樣的膨脹和收縮會(huì)導(dǎo)致不期望的空隙(圖3中未示出但在下文中結(jié)合圖7示出并進(jìn)一步描述)的形成，這會(huì)允許光以不期望的位點(diǎn)穿過第一光學(xué)阻擋層 305。
[0077]作為一種防止光穿過襯底201的方法，圖4示出了第一光學(xué)阻擋層305和第二粘合層307的形成的重復(fù)以形成第二光學(xué)阻擋層401和第三粘合層403。在實(shí)施例中，第二光學(xué)阻擋層401可以形成在第二粘合層307上方以幫助減少或消除光的通路。在實(shí)施例中，第二光學(xué)阻擋層401可以由與第一光學(xué)阻擋層305 (例如，使用化學(xué)汽相沉積的鋁銅)相似的材料，并使用相似的工藝來形成至相似的厚度(例如，750人)。然而，在可選實(shí)施例中，第二光學(xué)阻擋層401可以使用與第一光學(xué)阻擋層305不同的工藝和不同的材料來形成，并且可以形成為與第一光學(xué)阻擋層305不同的厚度。
[0078]第三粘合層403可以形成在第二光學(xué)阻擋層401上方，并且可以使用與第二粘合層307 (例如，使用化學(xué)汽相沉積的氮化鈦)相似的材料、相似的工藝來形成，并且形成與第二粘合層307相似的厚度。然而，在可選實(shí)施例中，第三粘合層403可以由與第二粘合層307不同的材料、不同的工藝來形成，并且具有與第二粘合層307不同的厚度。
[0079]圖5示出了第一光學(xué)阻擋層305和第二粘合層307形成的另一個(gè)重復(fù)以在第三粘合層403的上方形成第三光學(xué)阻擋層501和第四粘合層503。在實(shí)施例中，第三光學(xué)阻擋層501可以由與第一光學(xué)阻擋層305 (例如，使用化學(xué)汽相沉積的鋁銅)相似的材料及使用相似的工藝來形成，并且具有與第一光學(xué)阻擋層305相似的厚度(例如，750 A )。然而，在可選實(shí)施例中，第三光學(xué)阻擋層501可以使用與第一光學(xué)阻擋層305不同的工藝及不同的材料來形成，并且可以形成為與第一光學(xué)阻擋層305不同的厚度。
[0080]此外，盡管圖4和圖5示出了光學(xué)阻擋層和粘合層形成的第一重復(fù)和第二重復(fù)，但是實(shí)施例并不意圖限制為僅為這些步驟的第一重復(fù)和第二重復(fù)。相反，可以可選地使用任何合適數(shù)目的重復(fù)，諸如重復(fù)這些步驟三、四、五或更多次以形成額外的光學(xué)阻擋層和粘合層。所有這些重復(fù)的數(shù)目完全包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0081]圖6示出了第一粘合層303、第一光學(xué)阻擋層305、第二粘合層307、第二光學(xué)阻擋層401、第三粘合層403、第三光學(xué)阻擋層501以及第四粘合層503的圖案化?？梢允褂弥T如適合的光刻掩模和蝕刻工藝來實(shí)施圖案化。在這樣的工藝中，第三光刻膠(圖6中未示出)可以被放置于第四粘合層503上。第三光刻膠可以包括諸如深紫外光(DUV)光刻膠的傳統(tǒng)光刻膠材料；并且可以例如通過使用旋涂工藝來沉積在第四粘合層503的表面上以放置第三光刻膠。然而，可以可選地利用形成或放置第三光刻膠的任何其他適合的材料或方法。一旦第三光刻膠被放置在第四粘合層503上，則可以通過圖案化的中間掩模將第三光刻膠暴露在諸如光的能量下，以便在第三光刻膠的暴露在能量下的那些部分中誘導(dǎo)反應(yīng)。然后可以顯影第三光刻膠，并且可以去除第三光刻膠的一部分，露出第四粘合層503的表面。
[0082]一旦第三光刻膠位于合適的位置上，則可以去除第一粘合層303、第一光學(xué)阻擋層305、第二粘合層307、第二光學(xué)阻擋層401、第三粘合層403、第三光學(xué)阻擋層501以及第四粘合層503的位于光敏二極管207上方的部分以允許光穿過以到達(dá)像素內(nèi)的光敏二極管207，而留下第一粘合層303、第一光學(xué)阻擋層305、第二粘合層307、第二光學(xué)阻擋層401、第三粘合層403、第三光學(xué)阻擋層501以及第四粘合層503的位于剩余的像素上方的部分以防止光的穿過。在第一光學(xué)阻擋層305為鋁銅并且第一粘合層303為氮化鈦的實(shí)施例中，可以使用適合的蝕刻工藝或蝕刻工藝的組合(諸如使用例如HF作為蝕刻劑的各向異性蝕刻)來實(shí)施去除，也可以可選地利用任何其它適合的去除工藝。
[0083]一旦第一粘合層303、第一光學(xué)阻擋層305、第二粘合層307、第二光學(xué)阻擋層401、第三粘合層403、第三光學(xué)阻擋層501以及第四粘合層503被圖案化，則去除第三光刻膠。在實(shí)施例中，可以使用諸如灰化的工藝來去除第三光刻膠。在這樣的工藝中，第三光刻膠的溫度增加至第三光刻膠將會(huì)分解的溫度，然后沖洗或從襯底201處去除。
[0084]在去除第三光刻膠之后，可以進(jìn)一步處理襯底201的第二側(cè)204以提供額外的功能。例如，使用旋涂工藝放置的諸如聚合樹脂的濾色鏡(未示出)可以形成在像素區(qū)域101上方，以便過濾將照射到像素區(qū)域101上的光。此外，可以通過施加然后烘烤正型光刻膠以形成微透鏡，從而使照射到光敏二極管207的上光聚焦?？梢孕纬捎靡杂兄诰奂?、聚焦、過濾或者操縱入射光的這些以及任何其他適合的結(jié)構(gòu)，并且所有這樣的結(jié)構(gòu)均完全包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0085]圖7示出了在圖像傳感器100經(jīng)歷多個(gè)熱循環(huán)之后的圖像傳感器100，其中熱循環(huán)可以根據(jù)最終用戶所使用的進(jìn)一步處理(例如，熱退火)或者其他熱循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。如圖所示，熱處理會(huì)導(dǎo)致第一光學(xué)阻擋層305膨脹和收縮，因而導(dǎo)致不期望的空隙701在第一光學(xué)阻擋層305中開口，這可以允許光穿過第一光學(xué)阻擋層305。
[0086]然而，第二光學(xué)阻擋層401和第三光學(xué)阻擋層501的存在有助于減少或消除光的通路。特別地，雖然第二光學(xué)阻擋層401和第三光學(xué)阻擋層501可以經(jīng)受相似的膨脹和收縮并可以形成相似的空隙701，但是形成在第二光學(xué)阻擋層401和第三光學(xué)阻擋層501中的空隙直接形成在第一光學(xué)阻擋層305中形成的空隙701上方的可能性較低。這樣，任何穿過第一光學(xué)阻擋層305中的空隙701的光會(huì)被第二光學(xué)阻擋層401或第三光學(xué)阻擋層501阻擋。此外，任何穿過第二光學(xué)阻擋層401或者第三光學(xué)阻擋層501的光會(huì)被第一光學(xué)阻擋層305阻擋。這樣的支援層有助于防止光泄露并且有助于黑電平校準(zhǔn)。
[0087]根據(jù)實(shí)施例，提供了一種包括像素的半導(dǎo)體器件。像素包括襯底和襯底中的光電二極管。第一光學(xué)阻擋層位于襯底上方，并且第二光學(xué)阻擋層位于第一光學(xué)阻擋層上方，第二光學(xué)阻擋層與第一光學(xué)阻擋層分隔開。穿過第一光學(xué)阻擋層和第二光學(xué)阻擋層的開口允許光照射到光電二極管上。
[0088]根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種包括位于襯底上方的光阻擋層的半導(dǎo)體器件。光阻擋層包括光學(xué)阻擋層和粘合層的重復(fù)圖案。開口穿過光學(xué)阻擋層，開口露出位于襯底內(nèi)光電二極管上方的襯底。
[0089]根據(jù)又一實(shí)施例，提供了一種包括在襯底上方形成阻擋層的制造半導(dǎo)體器件的方法。阻擋層的形成還包括在襯底上方形成光學(xué)阻擋層以及在光學(xué)阻擋層上方形成粘合層。將形成阻擋層的步驟重復(fù)一次或多次以形成阻擋區(qū)域并且去除阻擋區(qū)域的一部分以露出位于襯底內(nèi)光電二極管上方的襯底。
[0090]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。例如，可以使用電荷耦合器件(CCD)來替換圖像傳感器中的CMOS器件，并且圖像傳感器可以為前側(cè)圖像傳感器而非背側(cè)圖像傳感器。這些器件、步驟和材料可以不同，然而仍然在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0091]而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該將這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟包括在范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 像素，包括襯底和所述襯底內(nèi)的光電二極管； 第一光學(xué)阻擋層，位于所述襯底上方； 第二光學(xué)阻擋層，位于所述第一光學(xué)阻擋層上方，所述第二光學(xué)阻擋層與所述第一光學(xué)阻擋層分隔開；以及 開口，穿過所述第一光學(xué)阻擋層和所述第二光學(xué)阻擋層以允許光照射到所述光電二極管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括粘合層，位于所述第一光學(xué)阻擋層和所述第二光學(xué)阻擋層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括第二粘合層，位于所述第一光學(xué)阻擋層和所述襯底之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括第三粘合層，位于所述第二光學(xué)阻擋層上方。
5.—種半導(dǎo)體器件,包括: 位于襯底上方的光阻擋層，其中，所述光阻擋層包括光學(xué)阻擋層和粘合層的重復(fù)圖案；以及， 穿過所述光阻擋層的開口，所述開口露出位于所述襯底內(nèi)的光電二極管上方的所述襯
。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述重復(fù)圖案具有第一光學(xué)阻擋層和第二光學(xué)阻擋層。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 在襯底上方形成阻擋層，其中，形成所述阻擋層進(jìn)一步包括: 在所述襯底上方形成光學(xué)阻擋層；以及 在所述光學(xué)阻擋層上方形成粘合層； 重復(fù)阻擋層的形成一次或多次以形成阻擋區(qū)域； 去除所述阻擋區(qū)域的一部分以露出位于所述襯底內(nèi)的光電二極管上方的襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，重復(fù)所述阻擋層的形成包括重復(fù)阻擋層的形成一次。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，重復(fù)所述阻擋層的形成包括重復(fù)阻擋層的形成兩次。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括:在形成所述阻擋層之前，在所述襯底的上方形成鈍化層。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104051477SQ201310362353
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】戴志和, 江柏融, 蘇柏菖, 陳啟峰, 林榮義 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司