[发明专利]背照式CMOS图像传感器及其形成方法

说明书

一种背照式CMOS图像传感器及其形成方法，其中形成方法包括：提供第一衬底，在正面形成有若干像素单元、第一层间介质层、位于第一层间介质层中的互连层；将第二衬底与第一衬底在正面键合；在背面形成通孔；在背面上和通孔底部、侧壁形成等离子体阻挡层；在通孔底部的等离子体阻挡层和第一层间介质层中形成接触孔；在等离子体阻挡层上和通孔、接触孔中形成导电材料；干法刻蚀去除通孔外的导电材料，通孔和接触孔内剩余的导电材料作为导电层。所述干法刻蚀过程的绝大多数等离子体遭到了等离子体阻挡层的阻挡而不会向第一衬底扩散，这能减小驱动电路工作时的电信号中的暗电流，降低暗电流对电信号造成的干扰，确保光照状态下的图像清晰。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种背照式CMOS传感器及其形成方法。

背景技术

根据构成元件不同，图像传感器分为电荷耦合(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器和金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器。

与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有更方便的驱动模式并且能够实现各种扫描类型。而且，将信号处理电路集成到单个芯片中使得小型化CMOS图像传感器成为可能。此外，通过使用广泛兼容的CMOS技术，CMOS图像传感器有助于降低功耗和制造成本。因而，CMOS图像传感器具有更广泛的应用。

背照式CMOS图像传感器因其更高的光子捕获效率而代替了正面发光(Front-SideIllumination，FSI)的CMOS图像传感器。

现有的背照式CMOS图像传感器的形成方法包括：

参照图1，提供第一衬底1，在第一衬底1正面S1形成有相互隔离的多个像素单元2、覆盖正面S1和像素单元2的第一层间介质层3、位于所述第一层间介质层3中的互连层4，其中，每个像素单元2包括一个发光二极管和多个MOS晶体管(图中未示出)，在第一衬底1的正面S1还形成有外围电路，发光二极管能够吸收光信号并将其转化为电信号，位于同一像素单元的MOS晶体管接收并处理该电信号后输出，外围电路接收MOS晶体管输出的处理电信号并进行转换、运算处理等；

参照图2，取第二衬底5，将第二衬底5与第一衬底1在正面S1方向键合，接着将第二衬底5翻转以使第一衬底1的背面S2朝上，并对第一衬底1背面S2减薄，减薄后的第一衬底1很薄，第二衬底5在后续工艺过程中将起到主要的支撑作用；

参照图3，在第一衬底1的背面S2上形成第二层间介质层6，接着，使用硅通孔技术，在第二层间介质层6和第一衬底1背面S2形成通孔10，露出第一层间介质层3；

参照图4，在通孔10侧壁、底部形成绝缘层7；之后，在通孔10底部的绝缘层7和第一层间介质层3中形成接触孔30，露出互连层4；

参照图5，在第二层间介质层6上和通孔10、接触孔30(参照图4))中形成导电材料8，导电材料8填充满通孔10和接触孔30；接着，在导电材料8上形成图形化的掩模层9，定义通孔10的位置；紧接着，以图形化的掩模层9为掩模，干法刻蚀导电材料8以形成导电层。之后，在第二层间介质层6上形成若干滤光片、位于滤光片上的透镜，其中每个滤光片与一个像素单元2在垂直于第一衬底1的背面S2的方向上对准，入射光经透镜进入滤光片，滤光片允许特定颜色的光从第一衬底1的背面进入第一衬底1、像素单元2的光电二极管，光信号转化为电信号后，电信号通过互连层4、导电层传输至外围电路。另外，与互连层4电连接的导电层还在后续封装工艺中作为焊垫层。

但是，使用现有技术形成的背照式CMOS图像传感器的性能不佳。

发明内容

本发明解决的问题是，使用现有技术形成的背照式CMOS图像传感器的性能不佳。

为解决上述问题，本发明提供一种背照式CMOS图像传感器的形成方法，该形成方法包括：