一种背照式图像传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种背照式图像传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]公知的，背照式图像传感器是光照从背面对传感器进行照射，光线无需穿过金属互连层，直接到达传感器光感应元件区，相比较前照式能够提高图像传感器光谱响应范围和量子效率，但是要实现较高的光谱响应范围和量子效率，还需要对其背面进行一系列的处理。
[0003]为了提高背照式图像传感器光谱响应范围和量子效率，背照式图像传感器各工艺过程需要具备良好的热匹配性及可靠性，另外，为了降低工艺成本，各制作工艺过程及后续封装过程需要简单易于实现。《局部减薄背照式图像传感器结构及封装工艺K公布号CN103996687 A)的专利文件公开了一种背照式图像传感器封装工艺，该发明采用结构改变避免了在封装工艺中采用填充工艺，但是芯片焊盘与基板焊盘之间的互连工艺为非常规引线键合工艺，不适合批量生产，另外该专利未详细介绍制作带有局部减薄槽芯片的方法，并且局部减薄后且未加支撑基板的芯片在进行后续封装中操作难度较大;《低成本、高集成度之背照式图像传感器封装》(授权公告号CN 102751299 B)的专利文件公开了一种带空腔的背照式图像传感器制作方法，该专利在钝化切割前去除了支撑基板，增加了后续封装操作的难度，另外虽未介绍后续封装使用方法，但从结构上看，该器件后续一般采用倒装互连方式，倒装互连中的填充工艺会影响器件的可靠性问题;《背照式图像传感器的低应力腔体封装及其制作方法》(授权公告号CN102891151B)的专利文件公开了一种图像传感器的低应力制作方法，该专利焊盘释放需要采用多次刻蚀、多次填充、金属电镀等工艺，工艺复杂。目前，背照式图像传感器焊盘释放主要采用TSV或倒装工艺，这两种工艺都存在可靠性低和高成本的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种背照式图像传感器的制造方法，通过该方法制造出的传感器结构应力低，具有良好的可靠性，能够提高量子效率，并且焊盘释放及后续封装工艺简单。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种背照式图像传感器的制造方法，包括以下步骤:
a)对图像传感器芯片的正面做平坦化处理，且在图像传感器芯片正面形成第一绝缘层;在支撑基板的顶面制作第二绝缘层；
b)通过键合材料使图像传感器芯片正面与支撑基板顶面相键合，第一绝缘层与第二绝缘层之间形成键合层；
c)对图像传感器芯片的背面进行减薄处理，去除图像传感器芯片的背面衬底；
d)减薄后的图像传感器芯片背面制作P型注入层； e)在制作完P型注入层的图像传感器芯片背面生长抗反射膜层；
f)在抗反射膜层上制备反光膜层；
g)释放图像传感器芯片上的光感应元件；
h)释放图像传感器芯片上的焊盘，得到最终的背照式图像传感器。
[0006]本发明的有益效果是，工艺简单易于实现，可适用于批量生产，采用单步深腔刻蚀工艺释放芯片焊盘，使得后序封装中的引线键合工艺实现简单，节省了封装成本;并且采用本方法制造出的背照式传感器不存在空腔，机械应力低，不采用填充和TSV工艺，具有良好的可靠性，能够提高量子效率。
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明中步骤a的示意图；
图2是本发明中步骤b的示意图；
图3是本发明中步骤c的示意图；
图4是本发明中步骤d的示意图；
图5是本发明中步骤e的示意图；
图6是本发明中步骤f的示意图；
图7是本发明中步骤g的示意图；
图8是本发明中步骤h的不意图。
【具体实施方式】
[0008]本发明提供一种背照式图像传感器的制造方法，包括以下步骤:
a)如图1所示，图像传感器芯片I包含外延层la、背面衬底Ib以及焊盘le，外延层Ia内部设有光感应元件I c与电荷存储元件I d ；
对图像传感器芯片I的正面做平坦化处理，平坦化时可采用多次介质填充与化学机械抛光的工艺方式实现芯片正面的平坦化，其中介质填充优选化学气相沉积工艺实现，平坦化完成后在图像传感器芯片I正面最终形成第一绝缘层3a;在支撑基板2的顶面制作第二绝缘层3b，第二绝缘层3b可采用化学气相沉积工艺来制备；
b)结合图2所示，通过键合材料使图像传感器芯片I正面与支撑基板2顶面相键合，第一绝缘层3a与第二绝缘层3b之间形成键合层4;键合材料可以采用低温玻璃浆料、粘合剂或金等材料，优选为金材料，将键合材料分别涂在第一绝缘层3a与第二绝缘层3b上，再通过热压工艺实现图像传感器芯片I与支撑基板2的键合；
c)结合图3所示，对图像传感器芯片I的背面进行减薄处理，利用背面减薄工艺去除图像传感器芯片I上的背面衬底lb，图像传感器芯片I的整体厚度减至15?20um;为了保证减薄的均匀性以及降低减薄工艺的时间和成本，背面减薄工艺优选的采用机械研磨、化学机械抛光及湿法腐蚀相结合工艺实现；
d)结合图4所示，在减薄后的图像传感器芯片背面制作P型注入层5，从而解决减薄完成后在图像传感器芯片I背面存在很多高浓度复合中心的问题;作为优选的，P型注入层5采用P型低能离子注入工艺制备，并采用激光退火工艺完成杂质的激活； e)结合图5所示，在制作完P型注入层5的图像传感器芯片I背面生长抗反射膜层6，从而减少光线反射损失;为了实现抗反射率满足全光谱的要求，抗反射膜层6优先选用采用真空蒸镀工艺制备的复合膜；
f)结合图6所示，在抗反射膜层6上制备反光膜层7，从而解决图像传感器芯片I中的电荷存储元件Id受光线照射而失效的问题;反光膜层7优选采用淀积铝膜，并采用溅射的工艺实现；
g)结合图7所示，释放图像传感器芯片I中的光感应元件lc，可采用刻蚀的方法实现；
h)结合图8所示，释放图像传感器芯片I上的焊盘le，焊盘释放有很多种方式，考虑实现工艺及后续封装工艺的成本及难易程度，优选的采用背面ICP深槽刻蚀工艺在焊盘Ie上方制备开窗8，得到最终的背照式图像传感器。
[0009]本发明工艺简单易于实现，可适用于批量生产，采用单步深槽刻蚀工艺释放芯片焊盘，使得后序封装中的引线键合工艺实现简单，节省了封装成本;并且采用本方法制造出的背照式传感器不存在空腔，应力低，不采用填充和TSV工艺，具有良好的可靠性，能够提高量子效率。
[0010]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种背照式图像传感器的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: a)对图像传感器芯片的正面做平坦化处理，且在图像传感器芯片正面形成第一绝缘层;在支撑基板的顶面制作第二绝缘层； b)通过键合材料使图像传感器芯片正面与支撑基板顶面相键合，第一绝缘层与第二绝缘层之间形成键合层； c)对图像传感器芯片的背面进行减薄处理，去除图像传感器芯片的背面衬底； d)减薄后的图像传感器芯片背面制作P型注入层； e)在制作完P型注入层的图像传感器芯片背面生长抗反射膜层； f)在抗反射膜层上制备反光膜层； g)释放图像传感器芯片上的光感应元件； h)释放图像传感器芯片上的焊盘，得到最终的背照式图像传感器。
【专利摘要】本发明公开一种背照式图像传感器的制造方法，包括以下步骤：a)对图像传感器芯片的正面做平坦化处理；b)通过键合材料使图像传感器芯片正面与支撑基板顶面相键合；c)对图像传感器芯片的背面进行减薄处理，去除图像传感器芯片的背面衬底；d)减薄后的图像传感器芯片背面制作P型注入层；e)在制作完P型注入层的图像传感器芯片背面生长抗反射膜层；f)在抗反射膜层上制备反光膜层；g)释放图像传感器芯片上的光感应元件；h)释放图像传感器芯片上的焊盘，得到最终的背照式图像传感器；本发明工艺简单易于实现，可适用于批量生产，采用单步深槽刻蚀工艺释放芯片焊盘，使得后序封装中的引线键合工艺实现简单，节省了封装成本。
【IPC分类】H01L27/146
【公开号】CN105514135
【申请号】CN201610026413
【发明人】谢斌, 秦盼, 张乐银, 向圆, 李彪, 陈计学, 赵建强, 张伟
【申请人】华东光电集成器件研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月16日