一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法
2023-07-28 06:56:36 2
專利名稱：一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法
技術領域：
本發明涉及影像傳感器製造領域，具體涉及一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法。
背景技術：
背照式影像傳感器因其出色的成像效果近年來發展迅猛，基於市場需求，本發明更改電路設計，意在製造晶片更小，成像質量更高的傳感器，新的結構暫沒有新工藝方法來支持，由於晶片更小，有更小的關鍵尺寸，需要更精確的控制製造過程。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法來解決現有技術中背照式影像傳感器製作困難的問題。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，包括步驟一，器件晶圓與邏輯晶圓鍵合後，對晶圓表面氧化物進行刻蝕，至露出四乙氧基娃層；
步驟二，在刻蝕後的表面上澱積一層隔離氧化層；
步驟三，在隔離氧化層上澱積一層金屬硬掩膜；
步驟四，將金屬硬掩膜刻蝕出開口；
步驟五，在金屬硬掩膜上塗抹光刻膠，並刻蝕掉金屬硬掩膜開口上方的光刻膠；
步驟六，通過刻蝕出的開口進行深通孔刻蝕至邏輯晶圓頂層金屬上覆蓋的氮化娃層；
步驟七，清除深通孔刻蝕後剩餘金屬硬掩膜；
步驟八，對通孔進行底部抗反射介質填充，並對所述底部抗反射介質進行刻蝕；
步驟九，使用光刻確定溝槽刻蝕的溝槽尺寸；
步驟十，進行溝槽刻蝕，至露出器件晶圓頂層金屬和邏輯晶圓頂層金屬。
本發明的有益效果是在使用本發明方法能通過金屬硬掩膜方法有效解決現有技術中背照式影像傳感器由於其尺寸小而造成製作困難的問題。
在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
進一步，所述金屬硬掩膜為氮化鈦膜；
進一步，所述深通孔刻蝕過程中需刻蝕四乙氧基矽層、層間氧化物層和由含碳氮化矽層以及黑鑽石層組成的阻擋層
進一步，所述步驟一中對晶圓表面的刻蝕方式為等離子體刻蝕；
採用上述進一步 方案的有益效果是等離子體刻蝕易於控制，能進一步提高刻蝕精準度。
進一步，所述澱積的金屬硬掩膜厚度為1000埃以上；
進一步，所述深通孔前塗抹的光刻膠厚度為6000埃以上。
採用上述進一步方案的有益效果是能在深通孔刻蝕時作為阻擋層保護其下方的 器件。進一步，所述金屬硬掩膜為氮化鈦膜，所述阻擋層中黑鑽石與氮化鈦的刻蝕選擇 比為二十比一；進一步，所述層間氧化物層與光刻膠的刻蝕選擇比為六比一，所述氮化矽與光刻 膠的刻蝕選擇比為六比一；進一步，所述刻蝕選擇比為在同等條件下，對兩種材料進行刻蝕，刻蝕相同時間後 刻蝕掉兩種材料的深度的比值。採用上述進一步方案的有益效果是通過刻蝕選擇比能精確確定出需要刻蝕的深 度，進一步提高背照式影像傳感器的質量。
圖1為本發明方法流程圖；圖2為本發明鍵合後晶圓結構圖；圖3為本發明澱積隔離氧化層後晶圓結構圖；圖4為本發明澱積金屬硬掩膜後晶圓結構圖；圖5為本發明將金屬硬掩膜開口後晶圓結構圖；圖6為本發明進行深通孔刻蝕後晶圓結構圖；圖7為本發明深通孔填充底部抗反射介質後晶圓結構圖；圖8為本發明溝槽刻蝕前晶圓結構圖；圖9為本發明溝槽可事後晶圓結構圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下1、襯底矽層，2、層間氧化物層，3、邏輯晶圓頂層金屬，4、氮化矽層，5、器件晶圓頂 層金屬，6、阻擋層，7、四乙氧基矽層，8、表面氧化物層，9、隔離氧化層，10、金屬硬掩膜，11、 深通孔，12、底部抗反射介質，13、光刻膠，14、溝槽。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並 非用於限定本發明的範圍。如圖1所示，為本發明方法流程圖，包括以下步驟步驟101，器件晶圓與邏輯晶圓鍵和後，對晶圓表面氧化物進行刻蝕，至露出四乙 氧基矽層7;步驟102，在刻蝕後的表面上澱積一層隔離氧化層9;步驟103，在隔離氧化層上澱積一層金屬硬掩膜10 ;步驟104，將金屬硬掩膜10刻蝕出開口 ；步驟105，在金屬硬掩膜10上塗抹光刻膠13，並刻蝕掉金屬硬掩膜開口上方的光 刻膠13 ；步驟106，通過刻蝕出的開口進行深通孔刻蝕至邏輯晶圓頂層金屬3上覆蓋的氮 化矽層4;
步驟107，清除深通孔刻蝕後剩餘金屬硬掩膜10;步驟108，對通孔進行底部抗反射介質12填充，並對所述底部抗反射介質12進行刻蝕
步驟109，使用光刻確定溝槽14刻蝕的溝槽尺寸；
步驟110，進行溝槽14刻蝕，至露出器件晶圓頂層金屬5和邏輯晶圓頂層金屬3。
圖2為本發明鍵合後晶圓結構圖，包括襯底矽層1，所述襯底矽層I上覆蓋有層間氧化物層2，所述層間氧化物層2上設置有氮化矽層4，氮化矽層4之上設置有層間氧化物層2，所述邏輯晶圓頂層金屬3設內嵌在層間氧化物層2之中並與氮化矽層4相接觸，所述器件晶圓頂層金屬5內嵌在層間氧化物層2之中並與氮化矽層4相接觸，所述器件晶圓頂層金屬5所在層間氧化物層2之上設有阻擋層6，所述阻擋層6之上設有四乙氧基矽層7， 所述四乙氧基矽層7上設有表面氧化物層8。
圖3為本發明澱積隔離氧化層後晶圓結構圖，在圖2結構的基礎上，對表面氧化層 8進行刻蝕至露出四乙氧基矽層7，在刻蝕後的晶圓表面上澱積一層隔離氧化層9。
圖4為本發明澱積金屬硬掩膜後晶圓結構圖，在圖3結構的基礎上，在隔離氧化層 9之上澱積一層金屬硬掩膜10。
圖5為本發明將金屬硬掩膜開口後晶圓結構圖，在圖4結構的基礎上，使用光刻方式在金屬硬掩膜10上打開一個開口。
圖6為本發明進行深通孔刻蝕後晶圓結構圖，在圖5結構的基礎上，進行深通孔刻蝕直至露出邏輯晶圓頂層金屬3上的氮化矽層4，刻蝕完成後形成深通孔11。
圖7為本發明深通孔填充底部抗反射介質後晶圓結構圖，在圖6結構的基礎上，將深通孔刻蝕後剩餘的金屬硬掩膜10去除，並向深通孔11中填充底部抗反射介質12。
圖8為本發明溝槽刻蝕前晶圓結構圖，在圖7結構的基礎上，在底部抗反射介質上通過光刻膠13確定溝槽刻蝕的溝槽14的尺寸。
圖9為本發明溝槽可事後晶圓結構圖，在圖8結構的基礎上，進行溝槽刻蝕至露出邏輯晶圓頂層金屬3和器件晶圓頂層金屬5，刻蝕後形成溝槽14。
所述金屬硬掩膜10為氮化鈦硬掩膜，所述深通孔刻蝕過程中需刻蝕四乙氧基矽，7、層間氧化物層2和由含碳氮化矽與黑鑽石層組成的阻擋層6。所述步驟一中對晶圓表面的刻蝕方式為等離子體刻蝕，所述澱積的金屬硬掩膜10厚度為1000埃以上，所述深通孔11前塗抹的光刻膠厚度為6000埃以上。所述黑鑽石與氮化鈦的刻蝕選擇比為二十比一， 所述氧化物與光刻膠13的刻蝕選擇比為六比一，所述氮化矽層4與光刻膠13的刻蝕選擇比為六比一，所述刻蝕選擇比為在同等條件下，對兩種材料進行刻蝕，刻蝕相同時間後刻蝕掉兩種材料的深度的比值，所述深通孔刻蝕的刻蝕深度為44000埃至47000埃，所述溝槽刻蝕的刻蝕深度為20000埃至22000埃。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是包括以下步驟，步驟一，器件晶圓與邏輯晶圓鍵合後，對晶圓表面氧化物進行刻蝕，至露出四乙氧基娃層;步驟二，在刻蝕後的表面上澱積一層隔離氧化層；步驟三，在隔離氧化層上澱積一層金屬硬掩膜；步驟四，將金屬硬掩膜刻蝕出開口；步驟五，在金屬硬掩膜上塗抹光刻膠，並刻蝕掉金屬硬掩膜開口上方的光刻膠；步驟六，通過刻蝕出的開口進行深通孔刻蝕至邏輯晶圓頂層金屬上覆蓋的氮化矽層；步驟七，清除深通孔刻蝕後剩餘金屬硬掩膜；步驟八，對通孔進行底部抗反射介質填充，並對所述底部抗反射介質進行刻蝕；步驟九，使用光刻確定溝槽刻蝕的溝槽尺寸；步驟十，進行溝槽刻蝕，至露出器件晶圓頂層金屬和邏輯晶圓頂層金屬。
2.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述金屬硬掩膜為氮化鈦膜。
3.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述深通孔刻蝕過程中需刻蝕四乙氧基矽層、層間氧化物層和由含碳氮化矽層以及黑鑽石層組成的阻擋層。
4.根據權利要求3所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述金屬硬掩膜為氮化鈦膜，所述阻擋層中黑鑽石與氮化鈦的刻蝕選擇比為二十比一。
5.根據權利要求4所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述層間氧化物層與光刻膠的刻蝕選擇比為六比一，所述氮化矽與光刻膠的刻蝕選擇比為六比O
6.根據權利要求4所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述刻蝕選擇比為在同等條件下，對兩種材料進行刻蝕，刻蝕相同時間後刻蝕掉兩種材料的深度的比值。
7.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述步驟一中對晶圓表面的刻蝕方式為等離子體刻蝕。
8.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述澱積的金屬硬掩膜厚度為1000埃以上。
9.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述深通孔前塗抹的光刻膠厚度為6000埃以上。
10.根據權利要求1所述的一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法，其特徵是所述深通孔刻蝕的刻蝕深度為44000至47000埃，所述溝槽刻蝕的刻蝕深度為20000至22000 埃。
全文摘要
本發明涉及影像傳感器製造領域，具體涉及一種用金屬硬掩膜製造影像傳感器的方法。包括對晶圓表面氧化物進行刻蝕,至露出四乙氧基矽層;在表面上澱積一層隔離氧化層;澱積一層金屬硬掩膜;將金屬硬掩膜刻蝕出開口;在金屬硬掩膜上塗抹光刻膠，並刻蝕掉金屬硬掩膜開口上方的光刻膠；進行深通孔刻蝕至邏輯晶圓頂層金屬上覆蓋的氮化矽層;清除深通孔刻蝕後剩餘金屬硬掩膜;對通孔進行底部抗反射介質填充,並對所述底部抗反射介質進行刻蝕;使用光刻確定溝槽刻蝕的溝槽尺寸;進行溝槽刻蝕,至露出器件晶圓頂層金屬和邏輯晶圓頂層金屬。在使用本發明方法能通過金屬硬掩膜方法有效解決現有技術中背照式影像傳感器由於其尺寸小而造成製作困難的問題。
文檔編號H01L27/146GK103066094SQ201310012319
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者李平 申請人:陸偉