具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法，通過提供一具有引線的鍵合晶圓，并在鍵合晶圓上進行金屬隔離柵制備工藝與填埋彩色濾光片的填埋工藝后，刻蝕暴露出引線開口，最終將彩色濾光片工藝與引線工藝結合在一起；本發(fā)明的實施方案較為簡單、實現難度相對較小，能大大提高輸出圖像信號的傳輸速度與成像質量，同時該技術方案可以應用于前照式、背照式以及堆棧式等圖像傳感器中。
【專利說明】具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法。

【背景技術】
[0002]隨著半導體制造技術的不斷成熟發(fā)展，在半導體的制備過程中，通常在晶圓上生成復雜的集成電路圖形，并進行封裝以形成可以直接進行使用的器件，封裝除使用外殼將晶圓保護起來，更重要的是形成可以與其他器件進行連接的引線。
[0003]例如晶圓表面的填埋式彩色濾光片，其主要是將彩色濾光片制作于金屬隔離柵中，從而減小光通過彩色濾光片、透光薄膜到達器件間的距離，實現圖像質量的提高以及噪點的降低。
[0004]如圖1所示為填埋式彩色濾光片工藝與引線工藝結合在一起結構，具體包括:基底10、透光薄膜101、金屬隔離柵102、彩色濾光片103、焊盤104以及引線105 ;但是結構的實施方案復雜，實現難度相對較大，成像質量較低，會對半導體器件的性能帶來不良影響。
[0005]但是目前就填埋式彩色濾光片與引線進行結合在一起的工藝，在半導體【技術領域】中并未進行其他詳細說明，因此一種新的引線與填埋式彩色濾光片相互結合的工藝日益成為本領域技術人員的研究方向。


【發(fā)明內容】

[0006]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法，以解決現有技術中，因填埋式彩色濾光片工藝與引線工藝結合在一起的方案，實施復雜、實現難度相對較大同時影響器件性能的缺陷。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:
[0008]一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器，包括:
[0009]—鍵合晶圓，所述鍵合晶圓包括第一晶圓和鍵合第一晶圓之上的第_■晶圓；
[0010]所述第二晶圓頂部具有一溝槽，所述溝槽中設置有一頂部具有開口的引線；
[0011]所述第二晶圓與所述引線除開口外的上方覆蓋一層第二介電層，所述第二介電層填充所述溝槽；
[0012]除溝槽上方的所述第二介電層的上表面設置有若干等距間隔的金屬隔離柵；
[0013]相鄰所述金屬隔離柵之間設置有彩色濾光片，且所述彩色濾光片的頂部與所述金屬隔離柵的頂部齊平。
[0014]較佳的，上述的圖像傳感器，其中，所述第一晶圓包括第一襯底和第一 BE0L介質層，所述第二晶圓包括第二襯底和第二 BE0L介質層；
[0015]所述第一 BE0L介質層覆蓋所述第一襯底的上表面，所述第二 BE0L介質層覆蓋所述第一 BE0L介質層的上表面，所述第二襯底覆蓋所述第二 BE0L介質層的上表面；
[0016]其中，所述第二晶圓的第二襯底中設置有所述溝槽，所述溝槽暴露部分所述第二BEOL介質層的上表面。
[0017]較佳的，上述的圖像傳感器，其中，所述第二晶圓的上表面還覆蓋有第一介電層，所述第一介電層位于所述第二晶圓與所述第二介電層之間。
[0018]較佳的，上述的圖像傳感器，其中，所述第一 BE0L介質層與所述第二 BE0L介質層中均設有第一金屬層，且兩第一金屬層正對接觸；
[0019]其中，所述第二 BE0L介質層中還設有一第二金屬層，所述第二金屬層與所述引線連接。
[0020]一種填埋式彩色濾光片的圖像傳感器的制備方法，其中，所述方法包括:
[0021]步驟S1、提供一鍵合晶圓，所述鍵合晶圓包括第一晶圓和鍵合第一晶圓之上的第二晶圓，所述第二晶圓頂部具有一溝槽，所述溝槽中具有一引線，所述引線頂部具有一開Π ；
[0022]步驟S2、沉積一層第二介電層將所述第二晶圓和所述引線予以覆蓋，并填充所述溝槽；
[0023]步驟S3、對所述第二介電層進行平坦化處理，之后在除溝槽上方外的第二介電層的上表面制備若干等距間隔的金屬隔離柵；
[0024]步驟S4、于相鄰的金屬隔離柵之間填埋彩色濾光片，且所述彩色濾光片的頂部與所述金屬隔離柵的頂部齊平，去除部分所述第二介電層，以暴露所述引線頂部的開口。
[0025]較佳的，上述的方法，其中，所述第一晶圓包括第一襯底和第一 BE0L介質層，所述第二晶圓包括第二襯底和第二 BE0L介質層；
[0026]所述第一 BE0L介質層覆蓋所述第一襯底的上表面，所述第二 BE0L介質層覆蓋所述第一 BE0L介質層的上表面，所述第二襯底覆蓋所述第二 BE0L介質層的上表面；
[0027]其中，所述第二晶圓的第二襯底中設置有所述溝槽，并通過所述溝槽暴露部分所述第二 BE0L介質層的上表面。
[0028]較佳的，上述的方法，其中，所述第一 BE0L介質層與所述第二 BE0L介質層中均設有第一金屬層，且兩第一金屬層正對接觸；
[0029]其中，所述第二 BE0L介質層中還設有一第二金屬層，所述第二金屬層與所述引線連接。
[0030]較佳的，上述的方法，其中，步驟S2中，所述第二晶圓和所述第二介電層間還沉積有一層第一介電層；
[0031 ] 所述第一介電層覆蓋所述第二晶圓的上表面、溝槽底部及其側壁。
[0032]較佳的，上述的方法，其中，所述第二介電層的材質為氧化硅。
[0033]上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0034]本發(fā)明公開了一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法，通過提供一具有引線的鍵合晶圓，并在鍵合晶圓上進行金屬隔離柵制備工藝與填埋彩色濾光片的填埋工藝后，刻蝕暴露出引線開口，最終將彩色濾光片工藝與引線工藝結合在一起；本發(fā)明的實施方案較為簡單、實現難度相對較小，能大大提高輸出圖像信號的傳輸速度與成像質量，同時該技術方案可以應用于前照式、背照式以及堆棧式等圖像傳感器中。
[0035]具體

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未按照比例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0037]圖1是現有技術中彩色濾光片與引線結合的結構示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明中具有彩色濾光片的圖像傳感器的結構示意圖；
[0039]圖3?圖7是本發(fā)明中具有彩色濾光片的圖像傳感器的制備方法流程圖。

【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。
[0041]在本發(fā)明的實施例中涉及到一種具有填埋式彩色濾波片的圖像傳感器，如圖2所示，其包括有鍵合晶圓，該鍵合晶圓包括有第一晶圓2和鍵合在第一晶圓2之上的第二晶圓1，其中，第一晶圓2包括第一襯底22和第一 BE0L介質層(Back —End一Of一Line,簡稱BE0L，也即常規(guī)所言的后段制程層)21，第二晶圓1包括第二襯底11與第二BE0L介質層12。
[0042]第一 BE0L介質層21覆蓋第一襯底22的上表面，第二 BE0L介質層12位于第一BE0L介質層21之上，第二襯底11覆蓋第二 BE0L介質層12的上表面，在第一 BE0L介質層21和第二 BE0L介質層12中還均設置有一個第一金屬層6，第一金屬層6在鍵合晶圓中正對接觸。
[0043]該圖像傳感器還包括有一溝槽結構，該溝槽結構設置于第二晶圓1中，具體的該溝槽位于第二晶圓1的第二襯底11中，并且將第二 BE0L介質層12中的上表面予以完全暴露，在本發(fā)明的實施例中，該溝槽中還設置有一頂部具有開口的引線4，該引線4延伸至第二 BE0L介質層12中。
[0044]其中，在第二 BE0L介質層12中還設置有一第二金屬層61,該第二金屬層61用于連接上述引線4。
[0045]在本發(fā)明的實施例中,在該第二晶圓1上表面還覆蓋一層第一介電層5,該第一介電層5部分覆蓋溝槽底部以及側壁，且該第一介電層5還設置在引線4與溝槽底部之間以實現隔離。另外，該第一介電層5的上表面且除溝槽上方還覆蓋有一第二介電層7，同時該第二介電層7填充上述溝槽。
[0046]作為一個優(yōu)選的實施例，上述第二介電層7的材質為氧化硅，且氧化硅僅僅為一種較佳的實施例，在其他一些實施例中亦可采用半導體制備工藝中其他常規(guī)的材料來覆蓋第一介電層5并填充上述溝槽。
[0047]在該圖像傳感器中還包括若干金屬隔離柵8，其位于除溝槽上方的第二介電層7外其余位置處的第二介電層7的部分上表面；該些金屬隔離柵8呈等距間隔分布，在相鄰的金屬隔離柵8之間還設置有彩色濾光片9 (例如包括RGB三色濾光片)，優(yōu)選的，該彩色濾光片9的頂部與金屬隔離柵8的頂部齊平。
[0048]另外本發(fā)明還涉及到一種具有彩色濾波片的圖像傳感器的制備方法，如圖3?圖7所示:
[0049]步驟S1、提供一鍵合晶圓，該鍵合晶圓包括第一晶圓2和鍵合第一晶圓2之上的第二晶圓1，其中，第一晶圓2包括第一襯底22和第一 BE0L介質層21，第二晶圓1包括第二襯底11與第二 BE0L介質層12。
[0050]在傳統的鍵合晶圓制備時，是通過在第一襯底22上的一表面制備第一 BE0L介質層21，在第二襯底11上的一表面制備第二 BE0L介質層12，進一步的將第一 BE0L介質層21和第二 BE0L介質層12進行鍵合。在圖3中，第一 BE0L介質層21覆蓋第一襯底22的上表面，第二 BE0L介質層12位于第一 BE0L介質層21之上，第二襯底覆蓋第二 BE0L介質層12的上表面。另外，第一 BE0L介質層21與第二 BE0L介質層12中還均設有第一金屬層6，且兩第一金屬層6正對接觸,如圖3所不；
[0051]在鍵合晶圓頂部還具有一溝槽3，該溝槽3設置于第二晶圓1中，具體的該溝槽3位于第二晶圓1的第二襯底11中，并且將第二 BE0L介質層12中的上表面予以完全暴露，在本發(fā)明的實施例中，該溝槽中還設置有一頂部具有開口的引線4，該引線4延伸至第二 BE0L介質層12中。
[0052]其中，在第二 BE0L介質層12中還埋入設置有一第二金屬層61,該第二金屬層61連接上述引線4。
[0053]在一可選但非限制性的實施例中，還需對上述鍵合晶圓進行減薄工藝，以降低第二晶圓1的厚度(可視為降低第二晶圓1頂部的第二襯底11的厚度)。
[0054]步驟S2、沉積一第二介電層7將第二晶圓1和上述引線4予以覆蓋，并填充上述溝槽，如圖4所示；在本發(fā)明的實施例中，上述第二介電層7的材質可優(yōu)選為氧化硅，且氧化硅材質僅僅為一種較佳的實施例，在其他一些實施例中亦可采用其他半導體制備工藝中常規(guī)的材料來實現本發(fā)明的目的。
[0055]其中在鍵合晶圓的上表面還覆蓋有第一介電層5,該第一介電層5被第二介電層7覆蓋。
[0056]步驟S3、對上述第二介電層7進行平坦化處理，以使第二介電層7的上表面齊平，如圖5所不；在一可選但非限制性的實施例中，可選為化學機械拋光(ChemicalMechanicalPolishing,簡稱CMP)工藝對該第二介電層7進行處理。
[0057]繼續(xù)在平坦化后的且除溝槽上方的第二介電層7的上表面制備若干金屬隔離柵8，該些金屬隔離柵8以等距間隔排列，該些間隔為后續(xù)填埋彩色濾光片9提供環(huán)境，如圖6所示。
[0058]步驟S4、進行填埋式彩色濾光片工藝，即在相鄰的兩金屬隔離柵8的間隔中填埋彩色濾光片9(例如包括RGB三色濾光片)，之后采用光刻、刻蝕工藝刻蝕部分第二介電層7，以完全暴露上述引線4的開口，如圖7所示，之后進行引線PAD的制備(圖中未示出)。
[0059]其中，上述填埋式彩色濾光片工藝將彩色濾光片9制作在金屬隔離柵8中，可以減小光線通過彩色濾光片9等結構到達器件(如光電二極管)間的距離，并利用金屬隔離柵8防止彩色濾光片9之間的光學互擾，同時將彩色濾光片9與引線4進行結合，大大提高了輸出圖像信號的傳輸速度與成像質量。
[0060]綜上所述，本發(fā)明公開了一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器及其制備方法，通過提供一具有引線的鍵合晶圓，并在鍵合晶圓上進行金屬隔離柵制備工藝與填埋彩色濾光片的填埋工藝后，刻蝕暴露出引線開口，最終將彩色濾光片工藝與引線工藝結合在一起；本發(fā)明的實施方案較為簡單、實現難度相對較小，能大大提高輸出圖像信號的傳輸速度與成像質量，同時該技術方案可以應用于前照式、背照式以及堆棧式等圖像傳感器中。
[0061]本領域技術人員應該理解，本領域技術人員在結合現有技術以及上述實施例可以實現所述變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實質內容，在此不予贅述。
[0062]以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質內容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種具有填埋式彩色濾光片的圖像傳感器，其特征在于，包括: 一鍵合晶圓，所述鍵合晶圓包括第一晶圓和鍵合第一晶圓之上的第_■晶圓； 所述第二晶圓頂部具有一溝槽，所述溝槽中設置有一頂部具有開口的引線； 所述第二晶圓與所述引線除開口外的上方覆蓋一層第二介電層，所述第二介電層填充所述溝槽； 除溝槽上方的所述第二介電層的上表面設置有若干等距間隔的金屬隔離柵； 相鄰所述金屬隔離柵之間設置有彩色濾光片，且所述彩色濾光片的頂部與所述金屬隔離柵的頂部齊平。
2.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一晶圓包括第一襯底和第一BEOL介質層，所述第二晶圓包括第二襯底和第二 BEOL介質層； 所述第一 BEOL介質層覆蓋所述第一襯底的上表面，所述第二 BEOL介質層覆蓋所述第一 BEOL介質層的上表面，所述第二襯底覆蓋所述第二 BEOL介質層的上表面； 其中，所述第二晶圓的第二襯底中設置有所述溝槽，所述溝槽暴露部分所述第二 BEOL介質層的上表面。
3.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第二晶圓的上表面還覆蓋有第一介電層，所述第一介電層位于所述第二晶圓與所述第二介電層之間。
4.如權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一BEOL介質層與所述第二BEOL介質層中均設有第一金屬層，且兩第一金屬層正對接觸； 其中，所述第二 BEOL介質層中還設有一第二金屬層，所述第二金屬層與所述引線連接。
5.一種填埋式彩色濾光片的圖像傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟S1、提供一鍵合晶圓，所述鍵合晶圓包括第一晶圓和鍵合第一晶圓之上的第二晶圓，所述第二晶圓頂部具有一溝槽，所述溝槽中具有一引線，所述引線頂部具有一開口 ； 步驟S2、沉積一層第二介電層將所述第二晶圓和所述引線予以覆蓋，并填充所述溝槽； 步驟S3、對所述第二介電層進行平坦化處理，之后在除溝槽上方外的第二介電層的上表面制備若干等距間隔的金屬隔離柵； 步驟S4、于相鄰的金屬隔離柵之間填埋彩色濾光片，且所述彩色濾光片的頂部與所述金屬隔離柵的頂部齊平，去除部分所述第二介電層，以暴露所述引線頂部的開口。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一晶圓包括第一襯底和第一BEOL介質層，所述第二晶圓包括第二襯底和第二 BEOL介質層； 所述第一 BEOL介質層覆蓋所述第一襯底的上表面，所述第二 BEOL介質層覆蓋所述第一BEOL介質層的上表面，所述第二襯底覆蓋所述第二 BEOL介質層的上表面； 其中，所述第二晶圓的第二襯底中設置有所述溝槽，并通過所述溝槽暴露部分所述第二BEOL介質層的上表面。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一BEOL介質層與所述第二 BEOL介質層中均設有第一金屬層，且兩第一金屬層正對接觸； 其中，所述第二 BEOL介質層中還設有一第二金屬層，所述第二金屬層與所述引線連接。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S2中，所述第二晶圓和所述第二介電層間還沉積有一層第一介電層； 所述第一介電層覆蓋所述第二晶圓的上表面、溝槽底部及其側壁。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二介電層的材質為氧化硅。
【文檔編號】H01L27/146GK104362162SQ201410526222
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)明者】胡思平, 朱繼鋒, 肖勝安, 董金文 申請人:武漢新芯集成電路制造有限公司