一种金属栅格的形成方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种应用于背照式(BSI)图像传感器件的金属栅格的形成方法。

背景技术：

背照式图像传感器件由于其优异的性能，正逐步替代先前的前照式图像传感器件。前照式图像传感器件结构如图1所示，包括晶状体1、滤色镜2、金属层3和衬底4，光线穿过金属层3至位于衬底4内的图像传感器件(例如光电二极管)，而背照式(BSI)图像传感器件是指采用从背面对传感芯片进行照明，即采用背面照度技术(BSI)的传感器件，可较高效地捕捉光线。

采用BSI器件构建像素，如图2背照式图像传感器件结构示意图所示，光线无需穿过金属互连层3，在形成BSI图像传感器件时，图像传感器件(例如光电二极管)以及逻辑电路形成在背照式图像传感器件的硅衬底4上，响应于光线刺激，BSI图像传感器件中的图像传感芯片产生电信号。电信号(例如电流)的大小取决于各个图像传感器件接收到的入射光的强度。为降低不同图像传感器件所接收到的光的光学串扰，因而形成金属栅格以隔离光，但在制作金属栅格过程中，特指曝光显影的过程中，由于晶圆表面存在很多制作因制作金属垫而产生的沟壑(trench)，会产生晶圆表面光刻胶(PR)分布不均的问题，从而会影响金属栅格最后的结构，影响产品质量。

目前，基于背面照度技术(BSI)的图像传感器件虽然已经具备了更高量子效率和更低的噪点等特性，但是在现有的制备工艺中，金属栅格的形成中的曝光显影和刻蚀制程难以掌控，往往需要通过对背照式图像传感器件表面进行化学机械研磨等多道工序进行配合，不仅制备过程繁琐，工艺成本也相对较高。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，本发明旨在提出一种能够克服由于晶圆表面存在很多制作金属垫而产生的沟壑trench)导致的其表面PR(光刻胶)分布不均的问题的金属栅格的形成方法。

本发明解决上述技术问题的主要技术方案为：

一种金属栅格的形成方法，应用于制备背照式图像传感器件，其中，提供一复合结构，所述复合结构包括：

硅衬底，所述硅衬底包括凹槽和光电二极管预制备区；

所述凹槽的底部下方填埋有金属互联层；

第一介质层，覆盖所述光电二极管预制备区处的所述衬底的表面；

氧化物层，覆盖所述凹槽的底部和侧壁，并且覆盖所述第一介质层的表面；

开口，同时穿过所述凹槽内的所述氧化物层和所述凹槽的底部的所述衬底，终止于所述金属互联层；

第二介质层，覆盖所述开口的侧壁，并向所述开口位于所述凹槽底部的周围的所述氧化物层延伸；

金属层，覆盖所述氧化物层表面及所述第二介质层，并填充所述开口；

金属垫，形成于所述凹槽内的所述金属层表面；

所述方法包括：

步骤S1、形成一抗反射层，覆盖所述金属层表面，并填充所述凹槽；

步骤S2、去除位于对应所述光电二极管预制备区位置的所述抗反射层；

步骤S3、于所述金属层及填充所述凹槽的所述抗反射层表面形成一光阻层；

步骤S4、图形化所述光阻层；

步骤S5、通过图形化的所述光阻层图形化位于所述光电二极管预制备区的所述金属层，以于所述光电二极管预制备区处的所述氧化物层表面形成多个金属栅格，并去除填充所述凹槽的所述抗反射层，以及去除所述凹槽侧壁的所述金属层。

优选的，所述金属垫由金属铝形成。

优选的，所述金属层为金属铝层。

优选的，所述抗反射层为有机抗反射层。

优选的，所述步骤S3中，通过光阻旋涂形成所述光阻层。

优选的，所述步骤S4中，通过光罩对所述光阻层进行曝光显影以图形化所述光阻层。

优选的，所述步骤S2中，通过刻蚀去除位于对应所述光电二极管预制备区位置的所述抗反射层。

优选的，所述步骤S5中，通过刻蚀图形化位于所述光电二极管预制备区的所述金属层，并去除填充所述凹槽的所述抗反射层，以及去除所述凹槽侧壁的所述金属层。

优选的，所述第一介质层为高介电值材料。

优选的，所述金属互联层为铜互联层。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明提出一种金属栅格的形成方法，通过一抗反射层填补制作金属垫过程中产生的沟壑，再通过刻蚀该抗反射层使得复合结构表面趋于平坦，便于后续金属栅格制程，简化工艺流程，节约成本。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为现有技术中前照式图像传感器件结构示意图；

图2为现有技术中背照式图像传感器件结构示意图；

图3为本发明一个优选的实施例中复合结构的结构示意图；

图4为本发明一个优选的实施例中金属栅格形成方法流程图；

图5-8为本发明一个优选的实施例中金属栅格形成方法步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。当然除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提出一种金属栅格的形成方法，能够克服由于晶圆表面存在很多制作金属垫而产生的沟壑(trench)导致的其表面PR(光刻胶)分布不均的问题。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明汇总的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实例及实例中的特征可以相互自由组合。

图3为本发明一个优选的实施例中复合结构的结构示意图，如图所示，应用于制备背照式图像传感器件，在一个优选的实施例中，提供一复合结构A，复合结构A包括：

硅衬底4，硅衬底4包括凹槽B和光电二极管预制备区C；

凹槽B的底部下方填埋有金属互联层5；

第一介质层6，覆盖光电二极管预制备区处C的衬底4的表面；

氧化物层7，覆盖凹槽B的底部和侧壁，并且覆盖第一介质层6的表面；

开口D，同时穿过凹槽B内的氧化物层7和凹槽B的底部的衬底4，终止于金属互联层5；

第二介质层8，覆盖开口D的侧壁，并向开口D位于凹槽B底部的周围的氧化物层7延伸；

金属层9，覆盖氧化物层7表面及第二介质层8，并填充开口D；

金属垫10，形成于凹槽B内的金属层9表面；

图4为本发明一个优选的实施例中金属栅格形成方法流程图，图5-8为本发明一个优选的实施例中金属栅格形成方法步骤对应的结构示意图，如图所示，一种金属栅格的形成方法包括：

步骤S1、形成一抗反射层11，覆盖金属层9表面，并填充凹槽B，如图5所示；

步骤S2、去除位于对应光电二极管预制备区C位置的抗反射层11如图6所示；

步骤S3、于金属层9及填充凹槽B的抗反射层11表面形成一光阻层12，如图7所示；

步骤S4、图形化光阻层12；

步骤S5、通过图形化的光阻层12图形化位于光电二极管预制备区C的金属层9，以于光电二极管预制备区C处的氧化物层7表面形成多个金属栅格，并去除填充凹槽B的抗反射层11，以及去除凹槽B侧壁的金属层9，如图8所示。

上述技术方案，通过复合结构A表面及凹槽B内形成一抗反射层11，填补制作金属垫10过程中产生的沟壑，再通过刻蚀该抗反射层11使得复合结构A表面趋于平坦，如此，于该复合结构A的金属层9表面覆盖一层光阻层12后，由于抗反射层11填补制作金属垫10过程中产生的沟壑，该光阻层12覆盖复合结构A表面也趋于平坦，光阻层12分布均匀，便于后续金属栅格制程，简化工艺流程，节约成本，作为优选的实施方式上述光阻层为光刻胶。

在一个优选的实施例中，金属垫10可以由金属铝形成。

在一个优选的实施例中，金属层9为金属铝层。

上述技术方案，金属层9和金属垫10同为金属铝材料，也可以根据不同的需求为不同种材料。

在一个优选的实施例中，抗反射层11为有机抗反射层11。

上述技术方案，有机抗反射层11是一种基于有机聚合物的薄膜系统，结合了类似光阻的涂层性能，且兼具有平坦化的特性，能够很好的起到填补制作金属垫10过程中复合结构的金属层9表面产生的沟壑的作用，使得金属层9表面趋于平坦，并且有机抗反射层11形成工艺简单，采用实施光阻工艺的机台就可以实现，且与光阻的兼容性好，产生的缺陷少。

在一个优选的实施例中，步骤S3中，通过光阻旋涂形成光阻层12。

在一个优选的实施例中，步骤S4中，通过光罩对光阻层12进行曝光显影以图形化光阻层12。

在一个优选的实施例中，步骤S2中，通过刻蚀去除位于对应光电二极管预制备区C位置的抗反射层11，保留填充于凹槽内的抗反射层11，光电二极管预制备区位置的金属层9表面趋于平坦，便于后续光阻层12的形成。

在一个优选的实施例中，步骤S5中，通过刻蚀的方式图形化位于光电二极管预制备区C的金属层9，并去除填充凹槽B的抗反射层11，以及去除凹槽B侧壁的金属层9。

上述技术方案，抗反射层11为有机材质，可通过刻蚀工艺去除抗反射层11，刻蚀以图形化位于光电二极管预制备区C的金属层9为本领域公知的技术手段，因此不再赘述。

在一个优选的实施例中，第一介质层6可以为高介电值材料，高介电材料多为离子金属氧化物。

在一个优选的实施例中，金属互联层5可以为铜互联层。

综上所述，本发明提出一种金属栅格的形成方法，通过一抗反射层填补制作金属垫过程中产生的沟壑，再通过刻蚀该抗反射层使得复合结构表面趋于平坦，便于后续金属栅格制程，简化工艺流程，节约成本。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；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，这并不影响本发明的实质内容。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的修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。