具有压缩层的图像传感器的制造方法

具有压缩层的图像传感器的制造方法
【专利摘要】一种包含半导体衬底的图像传感器器件，该半导体衬底包括阵列区和暗电平校正区。该阵列区包含多个辐射感应像素。该暗电平校正区包含一个或多个参考像素。该衬底具有正面和背面。该图像传感器器件包括在衬底背面上形成的第一压缩应变层。该第一压缩应变层包含氧化硅，且带有负电荷。该第二压缩应变层包含氮化硅，且带有负电荷。在暗电平校正区的至少一部分上方形成金属屏蔽件。图像传感器器件包括在金属屏蔽件上和在第二压缩应变层上形成的第三压缩应变层。该第三压缩应变层包含氧化硅。通过该第三压缩应变层保护金属屏蔽件的侧壁。本发明提供具有压缩层的图像传感器。
【专利说明】具有压缩层的图像传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体器件，具体而言，本发明涉及图像传感器。
【背景技术】
[0002]集成电路(IC)技术不断地改进。这些改进常常涉及按比例缩小器件的几何尺寸从而实现更低的制造成本，更高的器件集成密度，更高的速度，和更好的性能。随着通过减小几何尺寸实现的优势，直接对IC器件做出改进。一种这样的IC器件是图像传感器器件。
[0003]图像传感器器件包括用来检测光和记录所检测到的光的强度(亮度)的像素阵列(或网格)。像素阵列通过积累电荷对光作出响应，例如，光越多，电荷越高。于是在合适的应用如数字摄像机中使用电荷(如通过其它电路)来提供颜色和亮度。图像传感器器件的一种类型是背照式(BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件用来感应投向衬底(其支撑图像传感器器件的图像传感电路)背面的光的量。像素网格位于衬底的正面，并且衬底足够薄从而使得投向衬底背面的光可到达像素网格。与前照式(FSI)图像传感器器件相t匕，BSI图像传感器器件提供高的填充因子和减少的破坏性干扰。
[0004]由于器件缩小，不断地对BSI技术作出改进从而进一步提高BSI图像传感器器件的图像质量。尽管目前的BSI图像传感器器件和制造BSI图像传感器器件的方法通常足以达到预期目的，但是随着器件继续按比例缩小，它们并不能在各方面都尽如人意。

【发明内容】

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体图像传感器器件，包括:半导体衬底，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，所述衬底包含邻近所述第一面的多个辐射感应区；第一压缩层，设置在所述衬底的所述第二面上;第二压缩层，设置在所述第一压缩层上，其中所述第一压缩层和所述第二压缩层带负电荷。
[0006]在上述图像传感器器件中，其中，所述第一压缩层包含氧化硅。
[0007]在上述图像传感器器件中，其中，所述第二压缩层包含氮化硅。
[0008]在上述图像传感器器件中，其中，所述第一压缩层的厚度在10埃至100埃的范围内。
[0009]在上述图像传感器器件中，其中，所述第二压缩层的厚度在100埃至1000埃的范围内。
[0010]在上述图像传感器器件中，其中，在所述第二压缩层的一部分上设置金属器件；以及在所述金属器件上设置第三压缩层。
[0011]在上述图像传感器器件中，其中，在所述第二压缩层的一部分上设置金属器件；以及在所述金属器件上设置第三压缩层，其中，所述金属器件是可伸展的器件。
[0012]在上述图像传感器器件中，其中，在所述第二压缩层的一部分上设置金属器件；以及在所述金属器件上设置第三压缩层，其中，所述金属器件在所述衬底的暗电平校正区上方设置，所述暗电平校正区包含至少一个参考像素。[0013]在上述图像传感器器件中，其中，在所述第二压缩层的一部分上设置金属器件；以及在所述金属器件上设置第三压缩层，其中，所述第二压缩层具有大于约-1 XIO9达因/平方厘米数量级的应力；以及所述第三压缩层具有大于约-2 X IO9达因/平方厘米数量级的应力。
[0014]根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体图像传感器器件，包括:半导体衬底，具有正面和背面，所述衬底包括阵列区和暗电平校正区，其中所述阵列区包括邻近所述正面的多个辐射感应像素，且所述暗电平校正区包括邻近所述正面的一个或多个参考像素；第一压缩应变层，形成在所述衬底的背面上，所述第一压缩应变层带负电荷且包含氧化硅；第二压缩应变层，形成在所述衬底的背面上，所述第二压缩应变层带负电荷且包含氮化硅；金属屏蔽件，形成在所述第二压缩应变层上，其中在所述暗电平校正区的至少一部分上方形成所述金属屏蔽件，以及第三压缩应变层，形成在所述金属屏蔽件和所述第二压缩应变层上，其中通过所述第三压缩应变层保护所述金属屏蔽件的侧壁。
[0015]在上述图像传感器器件中，其中，配置所述辐射感应像素以检测从所述背面进入所述衬底的光。
[0016]在上述图像传感器器件中，其中，所述金属屏蔽件是可伸展器件。
[0017]根据本发明的又一方面，还提供了一种制造半导体图像传感器器件的方法，包括:在半导体衬底中形成多个辐射感应元件，所述衬底包括暗电平校正区；在所述半导体衬底上方形成第一带负电荷的压缩层；在所述第一带负电荷的压缩层上方形成第二带负电荷的压缩层；在所述第二带负电荷的压缩层上形成金属器件，所述金属器件形成在所述衬底的所述暗电平校正区上方；以及在所述金属器件上和所述第二带负电荷的压缩层上形成第三压缩层。
[0018]在上述方法中，其中:所述半导体衬底具有正面和背面；所述辐射感应元件可操作以感应从所述背面进入所述半导体衬底的光；以及所述第一压缩层形成在所述半导体衬底的所述背面的上方。
[0019]在上述方法中，其中，所述暗电平校正区包含一个或多个参考像素。
[0020]在上述方法中，其中，所述金属器件是可伸展器件。
[0021]在上述方法中，其中:所述第一压缩层包含氮化硅；以及所述第二压缩层包含氧化硅。
[0022]在上述方法中，其中，所述第二压缩层的一部分形成在所述金属器件的侧壁上。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]当结合附图进行阅读时，根据以下详细描述更好地理解本发明。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制。实际上，为清楚讨论起见，各种部件可以被任意地增大或减小。
[0024]图1是根据本发明的各个方面制造图像传感器器件的方法的流程图；
[0025]图2-图5是根据本发明的各个方面的处于不同制造阶段的图像传感器器件的示意性片段截面图。
【具体实施方式】[0026]应当了解，为了实施本发明的不同部件，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例。在下面描述元件和布置的特定实例以简化本发明。当然这些仅仅是实例并不打算限定。再者，在下面的描述中第一部件在第二部件上或者上方的形成可以包括其中第一和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可以包括其中可以形成介入第一和第二部件中的其他部件，使得第一和第二部件不直接接触的实施例。为了简明和清楚，可以任意地以不同的比例绘制各种部件。
[0027]图1示出根据本发明各个方面制造半导体图像传感器器件的方法10的流程图。参考图1，方法10开始于框12，其中在半导体衬底中形成多个辐射感应元件。该衬底包括暗电平校正区。方法10继续进行框14，其中在衬底上方形成第一压缩层。该方法10继续进行框16，其中在第一压缩层上形成金属器件。金属器件形成在衬底的暗电平校正区上方。方法10继续进行框18，其中在金属器件上和第一压缩层上形成第二压缩层。应该理解，在图1的方法10之前，之中或之后可以实施其他工艺步骤。但为简明起见，这里并不详细描述这些其他工艺步骤。
[0028]图2至图5是根据图1的方法10的各个方面的处于不同制造阶段的图像传感器器件30的示意性片段截面图。在一些实施例中，图像传感器器件30是背照式(BSI)图像传感器。图像传感器器件30包括用于感应和记录射向图像传感器器件30背面的辐射(或光)的强度的像素阵列或网格。图像传感器器件30可以包括电荷耦合器件(CXD)，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)，有源像素传感器(APS)，或无源像素传感器。图像传感器器件30还包括设置在像素阵列附近的用来为像素提供操作环境和用来支持与像素的外部通信的额外电路和输入/输出端。应该理解，为更好地理解本发明的发明构思对图2-5进行了简化，且没有按比例绘制。
[0029]参考图2，图像传感器器件30包括衬底40，下文称为器件衬底。器件衬底40是掺杂有P型杂质(如硼)的硅衬底(例如P型衬底)。可选地，器件衬底40可以是另一合适的半导体材料。例如，器件衬底40可以是掺杂有η型杂质(如磷或砷)的硅衬底(例如η型衬底)。器件衬底40可以包括其他元素半导体如锗或金刚石。器件衬底40可以可选地包括化合物半导体和/或合金半导体。另外，器件衬底40可以包括外延层(印i层)。在一些实施例中，器件衬底40是可应变的用来增强性能。在一些实施例中，器件衬底40包括绝缘体上硅(SOI)结构。
[0030]再参考图2，器件衬底40具有正面(也被称为前表面)50和背面(也被称为后表面)60。对于BSI图像传感器器件(如图像传感器器件30)，辐射投向背面60并通过后表面进入到衬底40。器件衬底40也具有初始厚度70。在一些实施例中，该初始厚度70在约100微米(um)至约3000微米(um)的范围内，例如介于约500um和约IOOOum之间。
[0031]在衬底40中形成多个浅沟槽隔离(STI)结构。在一些实施例中，通过以下工艺步骤形成STI结构:从正面50蚀刻开口至衬底40内；用介电材料如二氧化硅，氮化硅，氮氧化娃，低k材料,或另一合适的介电材料填充开口 ；其后实施抛光工艺如化学机械抛光(CMP)工艺从而平坦化填充开口的介电材料。在一些实施例中，可以形成深沟槽隔离(DTI)结构。尽管形成的DTI结构具有比STI结构更深的深度，但DTI结构的形成工艺可以与STI结构相类似。在某些实施例中，也可以形成掺杂的隔离结构。通过一种或多种离子注入工艺可以形成这些掺杂的隔离结构。可以形成掺杂的隔离结构来替换或补充STI或DTI结构。[0032]在衬底40中形成多个像素。像素包括辐射感应掺杂区。这些辐射感应掺杂区是通过一个或多种离子注入工艺或扩散工艺来形成并且用与衬底40 (或掺杂区140)的掺杂极性相反的掺杂极性来掺杂。因此，在示出的实施例中，像素包括η型掺杂区。对于BSI图像传感器器件(如图像传感器器件30)，像素可操作以检测辐射，诸如从背面60投向器件衬底40的入射光75。
[0033]在一些实施例中，每个像素都包括光电二极管。在一些实施例中，在每个光电二极管之下可以形成深注入区。在其他实施例中，像素可以包括固定层光电二极管，光门，复位晶体管，源随晶体管，和转移晶体管。像素也可以被称为辐射检测器件或光传感器。像素可以互相变化以具有不同的连接深度，厚度，宽度等。应该理解，每对邻近的或相邻的像素可以通过上述隔离结构中的相应一个相互隔开。为简明起见，在此既不特别描述像素也不描述隔离结构。
[0034]参考图3，在器件衬底40的正面50上方形成互连结构80。互连结构80包括在图像传感器器件30的各种掺杂部件，电路，和输入/输出端之间提供互连(如布线)的多个图案化的介电层和导电层。互连结构80包括层间电介质(ILD)和多层互连(MLT)结构。MLT结构包括接触件，通孔和金属线。为说明的目的，图3示出多个导电线90和通孔/接触件95。示出的导电线90和通孔/接触件95仅是示例，取决于设计需要和制造方面的考虑，导电线90和通孔/接触件95的实际布置和结构可以变化。
[0035]MLT结构可以包括导电线如铝，铝/硅/铜合金，钛，氮化钛，钨，多晶硅，金属硅化物，或它们的组合，也被称为铝互连线。通过包括物理汽相沉积(PVD)(或溅射)，化学汽相沉积(CVD)，原子层沉积(ALD)，或它们的组合的工艺可以形成铝互连。形成铝互连的其他生产工艺可以包括光刻工艺和蚀刻从而图案化导电材料用于垂直连接(如通孔/接触件95)和水平连接(如导电线90)。可选地，可以使用铜多层互连。铜互连结构可以包括铜，铜合金，钛，氮化钛，钽，氮化钽，钨，多晶硅，金属硅化物，或它们的组合。通过包括CVD，溅射，电镀，或其他合适的工艺可以形成铜互连结构。
[0036]仍参考图3，在互连结构80上形成缓冲层100。在本实施例中，缓冲层100包括介电材料如氧化硅。可选地，缓冲层100可以可选地包括氮化硅。通过CVD，PVD，或其他合适的工艺形成缓冲层100。通过CMP工艺平坦化缓冲层100以形成光滑表面。
[0037]其后，载体衬底110通过缓冲层100与器件衬底40接合，因此可以对器件衬底40的背面60进行加工。本实施例中的载体衬底110与衬底40类似且包括硅材料。可选地，载体衬底110可以包括玻璃衬底或另一种合适的材料。通过分子力(诸如公知为直接接合或熔融接合的技术)或本领域公知的其他接合技术(诸如金属扩散或阳极接合)可以将载体衬底110接合至器件衬底40。
[0038]再参考图3，缓冲层100在器件衬底40和载体衬底110之间提供电隔离。载体衬底110为器件衬底40的正面50上形成的各种部件(如其中形成的像素)提供保护。如以下讨论的，载体衬底110也为器件衬底40的背面60的加工提供机械强度和支撑。在接合后，可以可选地对器件衬底40和载体衬底110退火从而提高接合强度。
[0039]仍参考图3，在接合载体衬底110之后，接着实施减薄工艺120从而从背面60减薄器件衬底40。减薄工艺120可以包括机械研磨工艺或化学减薄工艺。在机械研磨工艺中，可以首先从器件衬底40去除大量的衬底材料。然后，化学减薄工艺可以施用蚀刻剂至器件衬底40的背面60，从而进一步减薄器件衬底40至大约几微米的厚度130。在一些实施例中，厚度130大于约Ium但小于约3um。应该理解，本发明公开的特定的厚度仅是实例，取决于图像传感器器件30的应用类型和设计要求可以采用其他厚度。
[0040]现参考图4，从背面60在器件衬底40的上方形成第一压缩层150。第一压缩层150具有厚度160。在一些实施例中，厚度160小于约100埃。在一些实施例中，该压缩层150包含二氧化硅。第一压缩层150可操作以将压应力传送至位于第一压缩层之上和/或之下的层。通常，压应力是一种在材料上导致材料收缩的应力类型，意味着在压缩的方向上材料的长度趋向于减小。压应力与张应力相反，张应力是一种在材料上导致材料扩张的应力类型，意味着在伸展方向上材料的长度趋向于增大。本文中的第一压缩层150也作为器件衬底40与将要从背面60形成在衬底40上方的层之间的缓冲层。
[0041]接下来，在第一压缩层150上方形成第二压缩层170。第二压缩层170也传送压应力至位于第二压缩层之上和/或之下的层。在一个实施例中，第二压缩层170具有100埃的厚度180。在一些实施例中，厚度180大于约100埃但小于约1000埃。在一些实施例中，第二压缩层170包含氮化硅。在形成氮化硅的过程中，通过调节诸如射频(RF)功率范围和SiH4气体含量的参数可以将氮化硅材料调整为压缩应变的。在某些实施例中，压缩层的压应力在数量级方面大于约-1 X IO9达因/平方厘米。换句话说，压缩层的压应力的绝对值大于约I X IO9达因/平方厘米。
[0042]在本发明的一个实施例中，第一和第二压缩层150和170的双层方案都是带负电荷的。在一个实施例中，通过等离子体氧化在器件衬底40的上方形成第一压缩层150。与用于热增长SiO2的公认的正电荷相反，净氧化物电荷是负的并且是层厚度的函数。在一个实施例中，通过强稀释硅烷等离子体中的等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)在第一压缩层150上方形成第二压缩层170。在该实施例中，由于通过等离子体物质对硅表面有意地氧化，产生了负电荷。因此在等离子体氧化起主要作用的工艺条件下，净电荷是负的。这种条件包括低沉积速率和相对薄的生长层。因此，硅表面的等离子体氧化导致带有过剩氧气的SiO2层。该过剩的氧气能够积累负电荷。
[0043]接下来，在压缩层170的一部分上形成金属器件200。可以使用本领域公知的合适的沉积工艺和图案化工艺形成金属器件200。在被称为暗电平校正区210的图像传感器器件30的区域中形成金属器件200。暗电平校正区210包括形成在器件衬底40中的需要保持光学暗的一个或多个参考像素。因此，金属器件200可操作以阻挡光从背面60穿透从而位于金属器件之下的参考像素(形成在衬底40中，本文未示出)可保持黑暗。因此，金属器件200也可以被称为金属屏蔽件。在一些实施例中，金属器件200包含AlCu。金属器件200具有厚度220。在一些实施例中，厚度220大于约600埃但小于约6000埃。在本文示出的实施例中，金属器件200是可伸展的器件。
[0044]除暗电平校正区210外，图像传感器器件30还具有阵列区230，该阵列区包括可操作以检测光并不应该保持黑暗的“常规”像素。在阵列区230中可设置滤色层。因此，在阵列区230中的第二压缩层170上方没有形成阻光器件。
[0045]现参考图5，在金属器件200上方和第二压缩层170的暴露表面上方形成压缩层240。换句话说，在暗电平校正区210和阵列区230中均形成压缩层240。压缩层240覆盖金属器件200的侧壁。压缩层240传送压应力至金属器件200。压缩层240具有厚度250。在一些实施例中，厚度250大于约500埃但小于约4000埃。在一些实施例中，压缩层250包含氧化硅。
[0046]接下来，在压缩层240上方形成压缩层260。在暗电平校正区210和阵列区230中均形成压缩层260。压缩层260传送压应力至位于压缩层260之下的层。压缩层260具有厚度270。在一些实施例中，厚度270大于约500埃但小于约3500埃。在一些实施例中，压缩层260包含氮化硅。与第二压缩层170类似，在形成氮化硅的过程中，通过调节诸如射频(RF)功率范围和SiH4气体含量的参数可以将压缩层260的氮化硅材料调整为压缩应变的。在某些实施例中，压缩层的压应力在数量级方面大于约-2X IO9达因/平方厘米。
[0047]以上描述的实施例提供了超出传统图像传感器器件的优势，例如暗电流性能方面的改进。然而，应该理解并非所有的优势在此都有必要描述，且其他实施例可以提供不同的优势，没有特定的优势是全部实施例所必需的。
[0048]暗电流是一种普通类型的图像传感器缺陷，可被定义成当没有实际照明出现时存在像素电流。换句话说，当像素不应该检测光的时候像素“检测”光。暗电流缺陷可能由应力导致。详细来说，传统的图像传感器器件可能经历过量的内应力。过量的应力可能引起载流子的带隙变窄，这可能导致漏电流。这个问题在图像传感器的暗电平校正区中尤其严重，其中金属器件(阻挡参考像素)可能引起张应力处于主导水平。传统的图像传感器不足以减轻由金属器件引起的张应力，因此暗电流缺陷常常数倍地给传统图像传感器带来麻烦。
[0049]相比之下，上述图像传感器器件30利用独特的膜叠式方案减小了暗电平校正区210中金属器件200的应力。例如，根据各种实施例，在金属器件200之下形成含氮化物的第二压缩层170。如以上描述，压应力和张应力彼此相反。第二压缩层170传送压应力至位于第二压缩层之上的金属器件200，从而减小了金属器件200的张应力。此外，从一层传送到另一层的应力的量取决于这些层的相对厚度。这里，金属器件200有点厚(如为几千埃厚度)。因此，为确保可将足够量的压应力传送至金属器件200，将含氮化物的第二压缩层170设置为具有相对大的厚度(如为几千埃厚度)。
[0050]传统的图像传感器也不能保护暗电平校正区中的金属器件的侧壁。金属器件的侧壁保护的缺乏也导致可降低图像传感器性能的漏电流。相比之下，根据以上各种实施例描述的图像传感器器件30利用含氧化物的压缩层240来保护金属器件200的侧壁。这种侧壁保护降低了漏电流缺陷并提高了图像传感器器件200的暗电流性能。而且，含氧化物的压缩层240也被设置为传送压应力至金属器件200，从而进一步减小了金属器件200的张应力。再次，为确保可将足够量的压应力传送至金属器件200，也将压缩层240设置为相对厚，如为几千埃的厚度。
[0051]应该理解，虽然压缩层150和260并不与金属器件200直接物理接触，但是第一压缩层150和压缩层260可操作以将压应力传送至金属器件200。穿过压缩层150，170，240和260传送至金属器件200的压应力的总量可基本上平衡金属器件200的张应力。换句话说，金属器件200可能接近无应力的状态。同样地，带隙也不会大幅地改变，从而减小了漏电流且改进了暗电流性能。
[0052]另外，带负电荷的压缩背面抗反射层导致改进的DC性能。具体而言，当压缩背面抗反射层是带负电荷的，其显著降低CD从而改进暗电流。[0053]可以实施其他制造工艺完成图像传感器器件30的制造。例如，在衬底40的背面60上可以形成滤色层。滤色层可以包含多个滤色器，该滤色器可以设置为使得入射辐射射向和通过该滤色器。滤色器可以包括用来过滤入射辐射的特定波长带的基于染料(或基于颜料)的聚合物或树脂，其对应于色谱(例如红色，绿色和蓝色)。之后，在滤色层上方形成包含多个微透镜的微透镜层。微透镜引导并聚焦入射辐射射向器件衬底40中特定的辐射感应区。取决于微透镜所使用的材料的折射率和离传感器表面的距离，微透镜可以被设置为各种布置并具有各种形状。在形成滤色层或微透镜层之前，器件衬底40也可以经历可选的激光退火工艺。为了简明的原因，在此不对滤色器和微透镜作具体说明。
[0054]应该理解，以上描述的制造工艺的顺序不用来限制。可以根据不同于本文中示出的实施例的其它实施例中的不同加工顺序形成一些层或器件。而且，可以形成一些其他层，但为简明起见在此并不示出。例如，在形成滤色器层和/或微透镜层之前，在衬底40的背面60上方可以形成抗反射涂(ARC)层。
[0055]也应理解，以上论述主要关于图像传感器器件30的像素区。除像素区外，图像传感器30还包括外延区，接合焊盘区，和划线区。外延区可以包括数字器件如专用集成电路(ASIC)器件或片上系统(SOC)器件，或用来为图像传感器器件30建立光强度基线的其他参考像素。接合焊盘区用来形成接合焊盘，从而可以建立图像传感器器件30和外延器件之间的电连接。划线区包括隔开半导体管芯和邻近的半导体管芯的区域。在封装管芯和作为集成电路芯片销售之前，通过之后的制造工艺切割划线区以分离相邻的管芯。为简明起见，在此不示出或描述图像传感器器件30的这些其它区域的详细情况。
[0056]本发明涉及一种图像传感器器件，包括:包含多个辐射感应区的半导体衬底，该衬底具有第一面和与第一面相对的第二面；设置在衬底第二面上的第一压缩层；设置在第一压缩层的一部分上的金属器件；和设置在金属器件上的第二压缩层。
[0057]在一些实施例中，金属器件是可伸展的器件。
[0058]在一些实施例中，在衬底的暗电平校正区上方设置金属器件，该暗电平校正区包含参考像素。
[0059]在一些实施例中，辐射感应区可操作以感应从第二面投向衬底的辐射。
[0060]在一些实施例中，第一压缩层包括压缩应变的氮化硅材料。
[0061]在一些实施例中，第二压缩层包括压缩应变的氧化硅材料。
[0062]在一些实施例中，第二压缩层设置在金属器件的侧壁上和第一压缩层上。
[0063]在一些实施例中，图像传感器器件进一步包括:在衬底和第一压缩层之间设置的压缩的氧化硅层；和设置在第二压缩层上的压缩的氮化硅层。
[0064]在一些实施例中，第二压缩层具有大于约-1X IO9达因/平分厘米数量级的应力；压缩氮化硅层具有大于约-2 X IO9达因/平方厘米数量级的应力。
[0065]本发明的另一方面涉及一种图像传感器器件，包括:包含阵列区和暗电平校正区的半导体衬底，其中阵列区包含多个辐射感应像素，且暗电平校正区包含一个或多个参考像素，且其中衬底具有正面和背面；在衬底背面上形成第一压缩应变层，该第一压缩应变层包含氮化硅；在该第一压缩应变层上形成金属屏蔽件，其中在暗电平校正区的至少一部分上方形成金属屏蔽件；和在金属屏蔽件上和第一压缩应变层上形成第二压缩应变层，其中该第二压缩应变层包含氧化硅，且通过该第二压缩应变层保护金属屏蔽件的侧壁。[0066]在一些实施例中，设置辐射感应像素检测从背面进入衬底的光。
[0067]在一些实施例中，金属屏蔽件是可伸展的器件。
[0068]在一些实施例中，图像传感器器件进一步包括:在衬底和第一压缩应变层之间形成的第三压缩应变层；和在第二压缩应变层上形成的第四压缩应变层。
[0069]在一些实施例中，第三压缩应变层包含氧化物材料；且第四压缩应变层包含氮化物材料。
[0070]本发明的另一方面涉及一种制造图像传感器器件的方法，该方法包括:在半导体衬底中形成多个辐射感应元件，该衬底包括暗电平校正区；在衬底上方形成第一压缩层；在第一压缩层上形成金属器件，该金属器件形成在衬底的暗电平校正区上方；以及在金属器件上和在第一压缩层上形成第二压缩层。
[0071]在一些实施例中，衬底具有前表面和后表面；辐射感应元件可操作以感应从后表面进入衬底的光；且在衬底的后表面上方形成第一压缩层。
[0072]在一些实施例中，该暗电平校正区包含一个或多个参考像素。
[0073]在一些实施例中，金属器件是可伸展的器件。
[0074]在一些实施例中，第一压缩层包含氮化硅；且第二压缩层包含氧化硅。
[0075]在一些实施例中，在金属器件的侧壁上形成第二压缩层的一部分。
[0076]上面论述了若干实施例的部件，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的处理和结构。本领域普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
【权利要求】
1.一种半导体图像传感器器件，包括: 半导体衬底，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，所述衬底包含邻近所述第一面的多个辐射感应区； 第一压缩层，设置在所述衬底的所述第二面上； 第二压缩层，设置在所述第一压缩层上，其中所述第一压缩层和所述第二压缩层带负电荷。
2.根据权利要求1所述的图像传感器器件，其中，所述第一压缩层包含氧化硅。
3.根据权利要求1所述的图像传感器器件，其中，所述第二压缩层包含氮化硅。
4.根据权利要求1所述的图像传感器器件，其中，所述第一压缩层的厚度在10埃至100埃的范围内。
5.一种半导体图像传感器器件，包括: 半导体衬底，具有正面和背面，所述衬底包括阵列区和暗电平校正区，其中所述阵列区包括邻近所述正面的多个辐射感应像素，且所述暗电平校正区包括邻近所述正面的一个或多个参考像素； 第一压缩应变层，形成在所述衬底的背面上，所述第一压缩应变层带负电荷且包含氧化硅； 第二压缩应变层，形成在所述衬底的背面上，所述第二压缩应变层带负电荷且包含氮化硅； 金属屏蔽件，形成在所述第二压缩应变层上，其中在所述暗电平校正区的至少一部分上方形成所述金属屏蔽件，以及 第三压缩应变层，形成在所述金属屏蔽件和所述第二压缩应变层上，其中通过所述第三压缩应变层保护所述金属屏蔽件的侧壁。
6.根据权利要求5所述的图像传感器器件，其中，配置所述辐射感应像素以检测从所述背面进入所述衬底的光。
7.根据权利要求5所述的图像传感器器件，其中，所述金属屏蔽件是可伸展器件。
8.—种制造半导体图像传感器器件的方法，包括: 在半导体衬底中形成多个辐射感应元件，所述衬底包括暗电平校正区； 在所述半导体衬底上方形成第一带负电荷的压缩层； 在所述第一带负电荷的压缩层上方形成第二带负电荷的压缩层； 在所述第二带负电荷的压缩层上形成金属器件，所述金属器件形成在所述衬底的所述暗电平校正区上方；以及 在所述金属器件上和所述第二带负电荷的压缩层上形成第三压缩层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中: 所述半导体衬底具有正面和背面； 所述辐射感应元件可操作以感应从所述背面进入所述半导体衬底的光；以及 所述第一压缩层形成在所述半导体衬底的所述背面的上方。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述暗电平校正区包含一个或多个参考像素。
【文档编号】H01L27/146GK103489884SQ201310175434
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】曹钧涵, 赖志育, 黄志辉, 吴政达, 杜友伦, 王俊智, 丁世汎, 蔡嘉雄 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司