专利名称：制造图像传感器的方法和图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造背侧照射的图像传感器的方法，包括以下步骤-从具有第一和第二表面的晶片开始，-提供从第一表面延伸到晶片的层的光敏感区域，-把晶片固定到一个保护基片上，以使得第一表面面对着该保护基片。
本发明还涉及图像传感器，它包括具有第一和第二表面的半导体层，半导体层包括从第一表面延伸到半导体层的光敏感区域，半导体层的第二表面具有透光层，穿过该透光层，光线通过半导体层进入光敏感像素区域，半导体层的第一表面面对着一个保护基片。
US 6,168,965公开了一种方法，它用于生产一个包括在半导体基片上制造成的像素(例如CMOS APS像素)矩阵的背面照射的图像传感器。半导体基片通过粘接剂被固定到保护基片，以使得半导体基片的经处理的前表面面对保护基片。通过使该保护基片设置有结构支撑，半导体基片的经曝光的背面表面然后经受到研磨和/或蚀刻，随后是任选的化学/机械处理，从而把透明的基片变薄为10到15微米的范围。透明的基片(例如玻璃)然后被固定到半导体基片的背面，由此把半导体基片夹在透明的基片与保护基片之间。
透明基片的变薄是一个非常不均匀的过程，在其中半导体基片的厚度变化导致吸收的差异。
所以已知的图像传感器具有缺点其效率是有限的以及光吸收的变化高到无法接受，特别是对于短的波长(蓝色)。
本发明的目的是提供一种制造提高效率和减小吸收变化的图像传感器的方法。
本发明是这样来达到此目的的晶片包括由第一材料构成的基片，它具有透光层和半导体材料层，在其中通过使用该透光层作为阻止层而有选择地去除该基片。
通过对阻止层使用有选择的去除技术，可以从透光层有选择地去除基片。这样的去除技术可以是湿化学蚀刻和/或化学机械抛光(CMP)。阻止层的去除速率应当比基片材料的去除速率小得多。对于背面照射的图像传感器，光必须透射通过半导体层和进入光敏感像素区域。所以，非常有利的是半导体层可以做得相当薄。
因为半导体层的减小了的厚度，更多的光可进入光敏感区域，导致图像传感器有提高的效率。特别是短波长的光会从减小的半导体层厚度获益。
因为半导体层的厚度和均匀性可以非常好地控制，在像素与传感器之间的吸收差值被明显地减小。
背面照射与从正面照射的传统的图像传感器相比具有许多优点。在传统的图像传感器中，像素是通过通常由金属或多晶硅层制造的连接线来驱动的。这些层对于光是不透明的，这样，进入的光不能达到整个像素区域。为了降低成本，要不断努力把像素面积减小。然而，在正面照射的图像传感器中进一步减小像素面积固有地导致相对更小部分的像素面积是对光敏感的。
在应用了背面照射的本发明中，多晶硅或金属连接线不再确定像素的光敏感区域。整个像素面积对于光是敏感的，这提供了100％的填充因子。所以除了别的优点外，尤其是改进了灵敏度，进入光的角度(CRA)可以更大，而且在连接线的布局设计方面有更大的自由度。较大的主射线角(CRA)可导致较低矮的照相机模块，因为可以省略一个透镜单元(例如在照相机模块中的VGA透镜)。这提高灵敏度(例如，反射损失减小2-4％)和降低成本。另外，模块的结构高度较低，这对于小型化的努力而言是重要的。由于在模块传送函数(MTF)与F数(MTF是对于清晰度和对比度的度量，以及F数是对于透镜开孔(光阑)的度量)之间的折衷，对于背面照射情况，MTF和F数可被改进的程度是可互换的。
当透光层是一个在绝缘体上的硅(SOI)晶片的埋入氧化物层时是有利的。SOI晶片的埋入氧化物在硅片去除期间可被用作为蚀刻阻止层。近来，市场上可供应的SOI晶片具有厚度约为100nm的外延半导体层。在去除基片后，剩余的外延半导体层仍旧具有初始厚度并且是非常均匀的。对于非晶的和外延的半导体层，可把厚度和均匀度控制在几纳米范围内。
另一个主要的优点在于，薄的外延半导体表面在整个过程中保持由埋入的氧化物层所保护。半导体的表面没有通过处理而被附着，导致一个接近完美的硅/氧化物界面而没有任何缺陷、悬挂键或界面电荷。
所谓SOI晶片是指绝缘体上的硅的基片。硅可能会有变形。本发明对于绝缘体上的锗(GeOI)晶片、SiGe或它们的任何化合物，诸如绝缘体上的SiGeC晶片，同样是可行的。有利的是使用SOI晶片，因为它们在市面上是可买到的，而在绝缘体上的其它半导体晶片仍旧很难得到，而且非常昂贵。
市面上可购买到的SOI晶片通常具有厚度约为100nm的外延半导体层。当半导体层的厚度小于5μm(优选地在1-3μm之间的范围)时，光在半导体层的光敏感区域中的吸收是最佳的。所以希望在半导体材料层上外延地生长一个另外的半导体层使半导体层的总的厚度小于5微米。
由于图像传感器是背面照射的，可在透光层上提供滤色器。彩色层可被旋转涂覆和在曝光后被显影。(RGB)滤色器的彩色区(例如，红色、绿色和蓝色)可一个接一个地制造。具有在400nm和700nm的范围中的波长的光被滤除，通过滤色器的各个波长在一个不同的光敏感像素区域中被收集。
除了上述的优点以外，另一个优点在于，传感器可以使用金属层作为反射器而增加其效率。可设计一个专门的金属化图案用作为反射器，以便把光重新引导到光敏感的像素区域。当半导体层比可见光的总的吸收深度小得多时，这是特别合适的。在这种情形下，从背面进入的光被金属化图案反射到光敏感像素区域。
多层次金属化的不同金属层可被作为用于不同彩色的光的反射器。这样，不同的彩色被反射向不同的光敏感像素区域。
采取专门措施来把设置有光敏感像素区域的半导体外延层的光敏感区域与半导体外延层的其余部分在电气上隔离。为此，金属化图案包括专门设计的焊盘延伸部分，用于形成与图像传感器的外部接触。
与图像传感器的外部接触可以从前面或从背面实现。当外部接触是从背面经由开孔通过保护层和半导体层到焊盘延伸部分而实现时，优点在于，半导体层在开孔的位置处被去除。在半导体层上的开孔用作为在不同的管芯之间的电隔离。从背面(光进入的面)形成电接触的另一个优点在于，管芯通过例如线焊接或倒装法技术可以容易地连接到其它基片或IC。在开孔中，可以设置导电柱，它被放置在焊盘延伸部分上。这样的导电柱可以在柱撞击过程中有利地被使用。
当从正面做成外部接触时，其优点在于没有金属接触阻挡从背面进入的光。在这种情形下，应当采取专门措施以得到在不同的管芯之间的电绝缘。这在以下的实施例中被描述。
在垂直投影上看到，与焊盘延伸部分重叠的半导体层的第一部分与具有光敏感像素区域的半导体层的第二部分是电绝缘的。
在半导体层的第一部分与第二部分之间的绝缘可以通过延伸穿过整个半导体层的沟道而形成。沟道被填充以电绝缘材料。
替换地，在半导体层的第一部分与第二部分之间的绝缘可以通过结点绝缘而形成。
在替换的实施例中，在焊盘下面的半导体层的第一部分例如通过蚀刻而被去除。
为了在制造过程中具有尽可能长的平面表面，半导体外延层的第一部分在制作滤色器后在处理过程的晚些时候去除。因为滤色器由感光胶制成，这些层可被用作为蚀刻用于蚀刻在焊盘延伸部分下面的半导体层的第一部分的掩膜。
这时滤色器处理过程可以在平面表面上进行，这避免厚度变化和因此在图像传感器的可见的图像的边缘效应。
在该方法的另一个有利的实施例中，在焊盘延伸部分下面的硅的去除甚至可以在制造滤色器和微透镜后完成。在沉积滤色器和微透镜后，诸如等离子体氮化物层这样的硬蚀刻掩膜层被沉积在微透镜上。
这样形成了“无缝隙微透镜”。在微透镜的顶部有了这个附加层，在这些透镜之间就没有间隔，这样，微透镜的面积与像素面积是相同的。
硬蚀刻掩膜被用来蚀刻在焊盘下面的半导体层的第一部分，以便把图像传感区域与半导体层的其余部分电绝缘。
本发明的另一个目的是提供一个效率得到提高和吸收变化得到减小的图像传感器。
本发明的这个目的是这样达到的在半导体层中没有被吸收的一部分光通过金属化图案的反射被重新引导到光敏感像素区域。这在半导体层厚度比起可见光的总的吸收深度小得多时是特别适当的。为了减小损耗，面向光敏感区域的金属层反射那些没有在半导体层中被吸收的光，并把该光重新引导到光敏感像素区域。
优选地，金属化图案是多层次金属化图案，而不同的彩色的光反射向不同的光敏感像素区域。
传感器的效率可以通过使用一种其中金属层用作为反射器的多层次金属化而被提高。
在有利的实施例中，图像传感器包括被设置在半导体层的第一表面上的金属化图案。金属化图案可包括焊盘延伸部分。外部接触被安排成从背面(光进入的面)经由开孔通过半导体层和保护层而连接焊盘延伸部分。来自背面的电接触是有利的，因为管芯可以容易地例如通过线焊接或倒装技术连接到其它基片或IC。在开孔中，可以提供被放置在焊盘延伸部分的导电柱或焊线。这样的导电柱可以在柱撞击过程中有利地被使用。
现在参照附图描述如何实施本发明。显然，可以在不背离本发明的精神的条件下作出许多变化和修改。所以，应当清楚地看到，本发明的实施例仅仅是说明性的，而不打算限制权利要求的范围。
通过参照附图将更好地了解本发明的特性，这些附图作为例子显示本发明的优选实施例。在图上
图1显示按照本发明的实施例的CMOS图像传感器的示意图。保护基片被粘贴在晶片的第一面。
图2显示使用埋入的氧化物层(BOX)作为蚀刻阻止层从而去除基片。
图3A和3B显示BOX氧化物和Si外延(epi)顶层在焊盘延伸部分的位置处被蚀刻。
图4显示在埋入氧化物层(BOX)上提供的滤色器和微透镜。
图5显示第二玻璃板被粘贴在滤色器和微透镜上。
图6到8显示制作从焊盘延伸部分到BGA球的接触。
图7A-B到8A显示焊盘延伸部分是从背面连接的替换实施例。
图9和10显示在第二实施例中在制造滤色器后去除在焊盘延伸部分下面的硅。
图11和12显示两种不同的滤色器的透明度。
图13到16显示在第三实施例中在制造滤色器和微透镜后去除在焊盘延伸部分下面的硅。
图17到21显示在第四实施例中藉助于在引线下面的半导体层中n型掺杂而把焊盘延伸部分下面的硅与图像传感区域电绝缘。
图22到28显示在第五实施例中藉助于被安排成围绕焊盘延伸部分的封闭环并填充着氧化物的深槽而把焊盘延伸部分下面的硅与图像传感区域电绝缘。
图29显示像素被深沟槽分隔。
图30显示在第六实施例中通过选择不同的金属层而使得两个传感器像素在两个不同的波长上的优化。使用较高层次的金属层作为反射器可以使得不同的彩色在不同的位置处被接收。
下面参照附图相对于具体的实施例描述本发明，但本发明并不限于此，而是仅仅由权利要求规定。所描述的附图仅仅是示意的而不是限制的。在图上，为了说明起见，某些单元的尺寸可能被夸大而不是按比例画出的。
在说明和权利要求中的术语顶部、底部、上面、下面等等用于说明的目的，不一定用来描述相对位置。应当看到，所使用的术语是在适当的环境下可交互的，以及这里描述的本发明的实施例能够以与这里描述或显示的不同的取向工作。
初始的材料是一个具有硅基片8和400nm厚度的埋入氧化物9(BOX)的绝缘体上的硅(SOI)晶片2。
外延半导体层10具有1015at/cm3(10 Ohm.cm的电阻率)的典型的掺杂浓度的p型和具有100nm的厚度。
图1示意地显示在SOI晶片2上图像传感器1的制造。第一步骤，可以在SUI晶片的外延半导体层10的顶部硅层11可以外延生长到1到3微米总厚度。为了作为图像传感器之用，在CMOS加工中制造适合于成像的光敏元件5(二极管或晶体管)的二维阵列。在金属化轨迹(traject)中制作专门的焊盘延伸部分16，以便在后面在处理中造成在图像传感器区域与外部焊盘之间的接触。以玻璃板形式的保护基片7利用粘胶层24而固定在基片的第一表面3上。
在图2上，SOI晶片的基片8通过研磨和以后在KOH溶液中的蚀刻而被去除。KOH溶液中硅的蚀刻速率(典型地0.75μm/min)比起硅氧化物的蚀刻速率(典型地1nm/min)高得多。可以很容易得到100的选择。
埋入氧化物层9被用作为蚀刻阻止层。面对CMOS图像传感器的该保护基片7可保护半导体层不被蚀刻。
硅片8也可以通过在HF/HNO3的混合物的溶液和随后在KOH溶液中的湿法蚀刻被去除。
为了得到在包括光敏感像素区域的半导体层(第一部分20)与其余的半导体层(第二部分21)之间的电绝缘，半导体层的第二部分21被去除。
为此，在图3上，图2的整个结构被上下颠倒。
在图3A上在图像传感部分20的顶部提供一层抗蚀掩膜22。该抗蚀掩膜22被用来蚀刻埋入的氧化物9(BOX)和在图像传感部分21外面的也就是在焊盘延伸部分16上面的Si外延顶层10(图3B)。虽然在这个图上未示出，在引线(形成从焊盘延伸部分到BGA球的接触)上面和在焊盘上面的Si外延层10也被去除。抗蚀掩膜22则在以后被去除。
替换地，埋入氧化物9可以使用抗蚀掩膜被去除而硅边缘层10可以通过使用氧化物硬掩膜被蚀刻。
在图4上，埋入氧化物9(BOX)配备有滤色器12和微透镜(在这个图上未示出)。滤色器和微透镜是光敏感抗蚀层。它们可以用照相技术提供。为了把彩色区对准像素，可以使用与标准CMOS处理中相同的对准标记。这些对准标记是在硅外延层中蚀刻的图案。因为外延层的厚度是在1-3μm的范围，标记是可以方便地由分档器检测。为了使得基片从背面曝光，需要用特殊的标记，它们是标准对准标记的镜面型式。
在图5上，第二玻璃板25通过第二粘胶层26被固定在滤色器12和微透镜上。
在图6上，提供柔顺(compliant)层27。
在图7上，晶片被刻凹槽。凹槽28在上部粘胶层26处结束。
在图8上，提供金属引线29和焊剂掩膜。制作BGA球。
在WO 95/19645中公开的晶片级别封装过程中描述了图6到8所示的处理。
在图7A-B到8A所示的替换实施例中，焊盘延伸部分是从背面连接的。
第二玻璃板25(具有400μm的典型厚度)被锯开，形成正好在焊盘延伸部分16的上方的开孔50。在锯开时晶片平坦度和公差使它很难精确地停止在焊盘延伸部分的金属层上(见图7A)。所以，当在开孔50与焊盘延伸部分16之间只留有几微米时，可以停止锯开处理(见图7B)。
随后去除剩余的几微米的玻璃。优选地，使用干蚀刻技术，例如使用包含氟的气体。对于线焊接，优选地，使用最接近于半导体层10的焊盘。最接近于半导体层10的这些焊盘用适用于线焊接51的厚金属层形成(见图8A)。
在开孔50中可以放置(例如铜的)柱，用于柱撞击。这样的柱被放置在每个级别的焊盘上，因为柱可被放置在薄金属层上。优选地，该柱凸出在第二玻璃板25的表面上，以便在诸如倒装法那样的柱撞击处理中容易与外部接触。
在这个替换实施例中(图7A-B到8A)，从光进入的背面提供电连接。这与图7到图8的通过焊接球从其它面实现接触是相反的。在图像传感器的安装过程中，重要的是可以从半导体的工作区域所处的侧面实现线焊接或柱撞击。例如当发生与一个伴随管芯的管芯对管芯的焊接时或当使用如I2MC那样的焊接过程时。在几个模块中，管芯通过芯片倒装技术被安装在一个柔性基片的背面。在这种情形下，柱撞击必须在半导体的工作区域所处的同一个侧面提供。
在CMOS处理的前端，必须采取专门的措施以便在以后处理中分开图像传感器。
在US 6,277,295中描述的方法中，图像传感器可以通过首先去除围绕图像传感器21的半导体层而被分开。
然而，这个方法不适用于制造CMOS图像传感器。为了得到图像传感器的良好的性能，硅顶层10的厚度是1-3微米的范围(而不是在US6,277,295中的100nm)。如果围绕图像传感装置的半导体层被去除，则将出现1-3微米的外形。
这个外形在以后的处理中可能造成问题。在先进的CMOS处理中在具有几个微米外形的晶片上不可能制造亚微米器件。
在按照本发明的方法中，在焊盘延伸部分下面的硅21在处理的以后阶段被蚀刻。这种转移到以后进行加工的主要优点在于，可以在晶片的平表面上完成先进的深亚微米CMOS加工。
作为如图3A和3B所示在焊盘延伸部分下面的硅是在滤色器制作之前就被蚀刻的方法的替换例，在焊盘延伸部分16下面的硅21的去除可以在滤色器制作之后完成。透明的抗蚀层31被用作为蚀刻掩膜，以用于蚀刻氧化物层9和随后蚀刻硅外延层10。
图9和10显示该方法的第二实施例。
非常有利的是，现在可以在平表面上完成对滤色器12处理。彩色区23通过旋转涂覆和以后对彩色层的显影而被制造。不同的彩色区23逐一制作，并在像素5上面被对准。
图11和12显示滤色器对可见光的性能。
对于蓝、绿和红色的透射度分别是约80％，80％，和大于90％。这种RGB滤色器用于移动电话和网络摄像机。
对于青蓝、绛红和黄色的透射度分别是约80％，90％，和95％。这种CMY滤色器被用于视频应用。
因为滤色器由光敏抗蚀剂制成，这些层也可被用作为蚀刻掩膜，以用于蚀刻在焊盘延伸部分下面的硅顶层。彩色处理的第一层是透明层31，它在焊盘延伸部分的区域中被曝光和被显影成开放的。彩色层和微透镜在焊盘延伸部分的位置处被开放曝光，使得BOX氧化物9和外延层10可以通过使用彩色/微透镜夹层作为蚀刻掩膜而被蚀刻。
图13到16显示方法的有利的第三实施例，其中在焊盘延伸部分下面的硅可以在制作滤色器与微透镜32后去除。
这个实施例具有无缝隙微透镜的优点。在沉积滤色器12与微透镜32后，沉积等离子体氮化物层33(见图13)。这样，在图14中就可形成“无缝隙”微透镜。不带有这个额外层的透镜在这些透镜之间有间隙，这样，微透镜的表面小于像素表面，因而部分光不能进入。由于在微透镜32的顶部的这个附加层，就不会存在间隙，这样，微透镜的面积与像素面积是相同的。
随后，提供光敏抗蚀剂34。在焊盘延伸部分16的该抗蚀层被曝光和被显影成为开放的。等离子体氮化物33、BOX氧化物9和硅外延层10被蚀刻(见图15)。在等离子体氮化物层的顶部的抗蚀层34通过在含氧等离子体中进行剥离而从等离子体氮化物中被有选择地去除(见图16)。替换地，这个透明的抗蚀层可以保留在那里。
与第二实施例相比较，第三实施例的优点是-针对各蚀刻步骤，彩色12层和微透镜层32藉助于等离子体氮化物33和抗蚀层34而得到保护。
-可得到有更大微透镜面积的无缝隙微透镜32。
如上所述，可以使用其它材料，诸如Al而不用氮化物层33。Al的另外的优点在于，它可用作为光屏蔽。
在实施例4和5，在焊盘延伸部分16下面的硅21没有被去除，但它与图像传感区域有电绝缘。
这可以藉助于以下措施实现-在引线下面的半导体层的n型掺杂35(实施例4)或-沟槽40被填充以氧化物，被安排成围绕焊盘延伸部分的封闭环(实施例5)。
在实施例4中，配备有光敏感像素区域20的半导体外延层与其中放置引线29的其余半导体层21是电绝缘的。
这个电绝缘是藉助于N型掺杂得到的。藉助于抗蚀掩膜，外延顶层在区域35被掺杂，在该区域35处，在以后的处理中，将形成在引线29与焊盘延伸部分16之间的接触(见图17，顶视图)。N型(P，As)掺杂37是用高能量(在MeV范围内)穿过抗蚀掩膜38而完成的。氧化物层39保护该表面(图20)。为了对外延层的整个厚度掺杂，在去除抗蚀层38后进行高温退火(见图21)。
在以后的处理中，金属引线29接触N型Si35，所以，与P型半导体层36电绝缘(见图18，平行于沟槽28线B-B’的截面图；以及图19，垂直于沟槽28，线A-A’，的截面图)。
这个方法的重要优点在于，在晶片上没有引入另外的外形。
在实施例5中，与引线实现接触的硅层藉助于围绕焊盘延伸部分16的环40与具有光敏感像素区域的半导体层是电绝缘的(见图22，23，24)。该环由被填充以如氧化硅的电绝缘材料的蚀刻的沟槽41形成(见图25到28)。在沟槽被填充以氧化物后，执行平面化步骤。替换地，沟槽可被填充以薄的(热)氧化物和多晶硅。多晶硅可以在CVD处理中被提供。
有几种制造绝缘环的方法。最精巧的解决方案之一是把这个步骤与在传统的CMOS处理中浅沟槽绝缘的制造步骤相组合。
正如在STI过程中的情形下，沟槽通过使用氧化物42和氮化物硬43掩膜被蚀刻，它们被填充以氧化物44和被平面化。
然而，这些STI沟槽不够深，因而无法应用。必须采取随后的沟槽蚀刻，以便把沟槽蚀刻到边缘层的整个深度(3到5微米)。埋入氧化物层(BOX)被用作为蚀刻阻止层。图25和26分别显示浅沟槽46和极深的沟槽41。用绝缘材料填充和平面化步骤可以与标准STI处理相组合。
为此，要沉积缝隙填充材料44(图27)。优选地，深沟槽41的宽度小于要被沉积到沟槽中的氧化物44的厚度的两倍，以便得到良好的平面化。随后，晶片藉助于化学机械抛光(CMP)而被平面化(图28)。替换地，沟槽可被填充以薄的(热)氧化物和多晶硅。多晶硅可以在CVD过程中被提供。
这个实施例5具有下列优点只要一个额外掩膜步骤和在过程中不要引入另外的外形。
图像传感部分的像素可以藉助于深沟槽41而互相分隔。这示意地显示于图29。光经由滤色器23进入像素5的光敏感区域。经滤色的光被变换成在pn结的耗尽层中生成的电流。pn结的耗尽层可以接触在BOX与外延层或深沟槽的侧壁之间的交界面。
也有可能耗尽层位于大部分外延层中。
用于像素绝缘的深沟槽可以与被用于使图像传感部分20与其余的外延层21的电绝缘的深沟槽同时制造。
在另外的有利的实施例中，深的沟槽在处理的这个阶段没有用电介质填充。沟槽在下一个步骤被填充，在该步骤中提供用于滤色器处理的平面化层(实施例2的透明的保护层)。这个方法的优点在于，不要修改前端处理，并且在滤色器处理中抗蚀剂变化较少。
这些深沟槽的附加优点在于，它们可被用作为对准标记。该标记被用来将在光敏感像素区域上面的滤色器和微透镜对准。因为沟槽延伸到整个外延层，在处理的这个阶段，分档器会很好地检测出这些沟槽。
在背面照射的图像传感器中，光从半导体层的背面14进入。在进入到形成光敏感像素区域5的结的耗尽层区域之前，光必须透过半导体层10。
在进入耗尽区域之前可见光在半导体层中的吸收可减小到零。在该具体的情形下，该结的耗尽区域接触透明的光学层。
当半导体层的厚度比起可见光的总的吸收深度小得多时，一定量的光将透射半导体层。
这个光可以被用作为反射器的金属化图案13所反射。
为此，设计了在CMOS金属化轨迹中的专门金属化图案。
金属化图案13适合于用作为反射器，以便把光重新引导到光敏感像素区域5。为了减小损耗，面对光敏感区域的金属层反射在半导体层中未吸收的光以及把该光重新引导到光敏感像素区域。
传感器的效率可以通过使用将金属层用作为反射器的多层次金属化而得到提高。图30显示通过选择不同的金属层而使得两个传感器像素对两个不同波长的优化。
本发明可用于CMOS成像应用领域，如网络摄像机和移动电话照相机、PDA(个人数字助理)和DSC(数码静止摄影机)。
权利要求
1.制造背面(14)照射的图像传感器(1)的方法，包括以下步骤-从具有第一(3)和第二(4)表面的晶片(2)开始，-提供从第一表面(3)延伸到晶片的光敏感区域(7)，-把晶片固定到一个保护基片(7)上，以使得第一表面(3)面对着该保护基片(7)。其特征在于，该晶片包括一个具有透光层(9)和半导体材料层(10)的第一材料的基片(8)，其中基片(8)通过使用透光层(9)作为阻止层而从半导体材料层(10)中被有选择地去除。
2.如在权利要求1中要求的方法，其特征在于，透光层(9)是SOI晶片的埋入氧化物层。
3.如在权利要求2中要求的方法，其特征在于，一个附加半导体层(11)被外延生长在该半导体材料层上，其中该半导体层的总的厚度小于5微米。
4.如在权利要求1或2中要求的方法，其特征在于，一个滤色器(12)被提供在透光层(9)上。
5.如在权利要求1-3中要求的方法，其中在把晶片固定到保护基片之前，在晶片的第一面上(6)提供金属化图案(13)，其特征在于，金属化图案被设计成使得从背面(14)进入的光由金属化图案反射到光敏感像素区域(5)。
6.如在权利要求5中要求的方法，其特征在于，金属化图案(13)是多层次的金属化，其中金属层次(15)用作为反射器，使得不同的彩色在不同的光敏感像素区域(5)处被吸收。
7.如在权利要求1-3中要求的方法，其中在把晶片固定到保护基片之前，在晶片的第一面上(6)提供金属化图案(13)，其特征在于，从背面对金属化图案(13)形成一个开孔(50)以形成外部电连接。
8.如在权利要求7中要求的方法，其特征在于，在开孔(50)内部形成一个导电柱或线焊接(51)。
9.如在权利要求1或2中要求的方法，其特征在于，金属化图案(13)包括焊盘延伸部分(16)，其中，在垂直投影上看到，与焊盘延伸部分重叠的半导体层的第一部分(17)与具有光敏感像素区域的半导体层的第二部分(18)是电绝缘的。
10.如在权利要求1或2中要求的方法，其特征在于，在半导体层的第一部分(17)与第二部分(18)之间的隔离是由穿过整个半导体层的沟槽隔离(19)形成的。
11.如在权利要求1或2中要求的方法，其特征在于，在半导体层的第一部分与第二部分之间的隔离是由结点隔离(20)形成的。
12.如在权利要求9中要求的方法，其特征在于，半导体层的第一部分在滤色器(12)制造后被去除。
13.如在权利要求9或11中要求的方法，其特征在于，半导体层的第一部分在微透镜制造后被去除。
14.图像传感器，它包括具有第一(3)和第二(4)表面的半导体层(10)，该半导体层包括从第一表面(6)延伸到半导体层的光敏感区域(5)，半导体层的第二表面具有透光层(9)，光通过它而穿过半导体层进入到光敏感像素区域，半导体层的第一表面面对着一个保护基片(7)，其特征在于，存在与透光层直接接触的滤色器。
15.如在权利要求14中要求的图像传感器，其特征在于，在半导体层中未被吸收的光的那一部分通过金属化图案(13)的反射被重新引导到光敏感像素区域。
16.如在权利要求15中要求的图像传感器，其特征在于，金属化图案是多层次金属化图案，并且光的不同的彩色经由该金属的不同层次被反射到不同的光敏感像素区域。
17.如在权利要求14中要求的图像传感器，其中在半导体层的第一表面(3)上提供的金属化图案(13)经由穿过半导体层(10)和保护层(7)的开孔(50)而连接以形成外部电连接。
18.如在权利要求17中要求的图像传感器，其特征在于，在开孔(50)里面形成导电柱或线焊接(51)。
全文摘要
公开了制造背面(14)照射的图像传感器(1)的方法，该方法包括以下步骤从具有第一(3)和第二(4)表面的晶片(2)开始；提供从第一表面(3)延伸到晶片的光敏感像素区域(5)；把晶片(2)固定到保护基片(7)，以使得第一表面(3)面对保护基片，晶片包括具有透光层(9)和半导体材料层(10)的第一材料的基片(8)，其中基片(8)通过使用透光层(9)作为阻止层而从半导体材料层(10)被有选择地去除。对于背面照射的图像传感器，光必须透射穿过半导体层而进入光敏感像素区域(5)。为了减小吸收损耗，非常有利的是，半导体层(10)能以良好的均匀性做成相当薄的。因为半导体层减小了厚度，更多的光可以进入光敏感区域，导致图像传感器有提高的效率。
文档编号H01L31/0232GK1965411SQ200580018867
公开日2007年5月16日 申请日期2005年5月12日 优先权日2004年6月9日
发明者J·马斯, L·德布伦因, D·W·E·弗布格特, N·J·A·范维恩, E·C·E·格伦斯文, G·L·J·卢弗斯, E·H·格鲁特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司