图像传感器及其制作方法与流程

本发明属于集成电路制造，具体涉及一种图像传感器及其制作方法。

背景技术：

1、图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分，也是应用在摄影摄像方面的高端技术元件，根据元件不同可分为ccd(电荷耦合元件)和cmos(金属氧化物半导体元件)两大类。

2、为了检测cmos图像传感器暗电流水平，并对暗电流水平进行较正，通常会在cmos图像传感器的像素阵列中加上一些遮光像素(黑行)区。这些遮光像素区的像素跟正常的像素在电路上一样，只是在制造时会用金属层把光照全部屏蔽(遮挡)掉。像素阵列中的感光像素采集图像信息，图像传感器输出的图像信息通常仅仅是感光像素采集的信息，遮光像素(黑行)信息不输出，只是作对比用。在测试时，会分别测试感光像素区和遮光像素(黑行)区的暗电流，并把二者作对比。为了获得更好的量子效率，cmos图像传感器使用共两层金属作为黑行的遮挡层，其中的一层金属作为感光区域的像素遮挡层。然而，两层金属的形成过程包括两次光刻和两次刻蚀过程，两次刻蚀过程会产生较多的等离子体，会严重影响暗电流。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种图像传感器及其制作方法，通过一次金属蚀刻步骤结合图案化电镀工艺形成两层金属，该方法形成的两层金属结构能够满足串扰和量子效率的要求；还可以节省一道金属蚀刻工艺，大大降低蚀刻电荷对暗电流的影响。

2、本发明提供一种图像传感器的制作方法，包括：

3、提供键合后的逻辑晶圆和像素晶圆，所述像素晶圆包括衬底，所述衬底中形成有沟槽隔离结构和位于所述沟槽隔离结构之间的像素单元；所述衬底包括感光区域和黑行区域；

4、形成覆盖所述衬底的第一金属材料层；

5、形成图案化的第一光阻层，所述图案化的第一光阻层位于所述第一金属材料层的表面且具有位于所述黑行区域的镂空的开口；

6、在所述开口内电镀形成第二金属层，所述第二金属层位于所述黑行区域的所述第一金属材料层的表面；去除所述图案化的第一光阻层；

7、刻蚀所述第一金属材料层形成第一金属层；所述第一金属层包括第一金属层栅格部和第一金属层遮挡部；所述第一金属层栅格部位于所述感光区域且覆盖所述沟槽隔离结构，所述第一金属层遮挡部位于所述黑行区域的所述衬底与所述第二金属层之间。

8、进一步的，刻蚀所述第一金属材料层形成所述第一金属层，包括：

9、形成第二光阻层，所述第二光阻层覆盖所述第二金属层和所述第一金属材料层位于所述沟槽隔离结构上方的部分；

10、以所述第二光阻层为掩膜刻蚀所述第一金属材料层，去除所述第一金属材料层位于所述感光区域的所述像素单元正上方的部分，剩余的所述第一金属材料层作为所述第一金属层。

11、进一步的，所述第一金属材料层采用沉积、溅射或电镀中的任意一种方法形成。

12、进一步的，所述第二金属层的材质包括金、铝、银、钨、铜、铂、铂灰、铂黑、钯和铱中的至少一种。

13、进一步的，所述第一金属层栅格部俯视看呈网格状，所述像素单元形成于所述网格内正下方的所述衬底中，所述第一金属层栅格部覆盖栅格状的所述沟槽隔离结构。

14、进一步的，所述第二金属层的厚度不超过所述图案化的第一光阻层的厚度。

15、进一步的，平行于所述衬底的截面上，所述开口呈矩形或方形。

16、进一步的，所述第二金属层覆盖位于所述黑行区域的若干所述像素单元。

17、本发明还提供一种图像传感器，包括：

18、键合的逻辑晶圆和像素晶圆，所述像素晶圆包括衬底，所述衬底中形成有沟槽隔离结构和位于所述沟槽隔离结构之间的像素单元；所述衬底包括感光区域和黑行区域；

19、第一金属层，所述第一金属层位于所述衬底上，所述第一金属层包括位于所述感光区域的第一金属层栅格部和位于所述黑行区域的第一金属层遮挡部；所述第一金属层栅格部覆盖位于所述感光区域的所述沟槽隔离结构；

20、第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第一金属层遮挡部。

21、进一步的，所述第一金属层栅格部俯视看呈网格状，所述像素单元形成于所述网格内正下方的所述衬底中，所述第一金属层栅格部覆盖栅格状的所述沟槽隔离结构。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、本发明提供一种图像传感器及其制作方法，制作方法包括：提供键合后的逻辑晶圆和像素晶圆，像素晶圆包括衬底，衬底中形成有沟槽隔离结构和位于沟槽隔离结构之间的像素单元；衬底包括感光区域和黑行区域。形成覆盖衬底的第一金属材料层；形成图案化的第一光阻层，图案化的第一光阻层位于第一金属材料层的表面且具有位于所述黑行区域的镂空的开口。在开口内电镀形成第二金属层，第二金属层位于黑行区域的第一金属材料层的表面；去除图案化的第一光阻层。刻蚀第一金属材料层形成第一金属层；第一金属层包括第一金属层栅格部和第一金属层遮挡部；第一金属层栅格部位于感光区域且覆盖沟槽隔离结构，第一金属层遮挡部位于黑行区域的衬底与第二金属层之间。

24、本发明第一金属层通过刻蚀形成，第二金属层通过电镀形成，通过一次金属蚀刻步骤结合图案化电镀工艺形成两层金属，该方法形成的两层金属结构能够满足串扰和量子效率的要求；还可以节省一道金属蚀刻工艺，大大降低蚀刻电荷对暗电流的影响。

技术特征：

1.一种图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，刻蚀所述第一金属材料层形成所述第一金属层，包括：

3.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第一金属材料层采用沉积、溅射或电镀中的任意一种方法形成。

4.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第二金属层的材质包括金、铝、银、钨、铜、铂、铂灰、铂黑、钯和铱中的至少一种。

5.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第一金属层栅格部俯视看呈网格状，所述像素单元形成于所述网格内正下方的所述衬底中，所述第一金属层栅格部覆盖栅格状的所述沟槽隔离结构。

6.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第二金属层的厚度不超过所述图案化的第一光阻层的厚度。

7.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，平行于所述衬底的截面上，所述开口呈矩形或方形。

8.如权利要求1所述的图像传感器的制作方法，其特征在于，所述第二金属层覆盖位于所述黑行区域的若干所述像素单元。

9.一种图像传感器，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述第一金属层栅格部俯视看呈网格状，所述像素单元形成于所述网格内正下方的所述衬底中，所述第一金属层栅格部覆盖栅格状的所述沟槽隔离结构。

技术总结
本发明提供一种图像传感器及其制作方法，包括：提供逻辑晶圆和像素晶圆，像素晶圆包括衬底，衬底中形成有沟槽隔离结构和像素单元；衬底包括感光区域和黑行区域。形成覆盖衬底的第一金属材料层；形成图案化的第一光阻层，图案化的第一光阻层具有位于黑行区域的镂空的开口；在开口内电镀形成第二金属层。刻蚀第一金属材料层形成第一金属层；第一金属层包括第一金属层栅格部和第一金属层遮挡部；第一金属层栅格部位于感光区域且覆盖沟槽隔离结构，第一金属层遮挡部位于黑行区域的衬底与第二金属层之间。通过一次金属蚀刻结合图案化电镀工艺形成两层金属，满足串扰和量子效率的要求；还节省一道金属蚀刻工艺，大大降低蚀刻电荷对暗电流的影响。

技术研发人员：张芸秋,林率兵
受保护的技术使用者：豪威科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14