背照式CMOS图像传感器的制备方法与流程

本发明属于半导体，涉及一种背照式cmos图像传感器的制备方法。

背景技术：

1、图像传感器是在光电技术基础上发展起来的，所谓图像传感器，就是能够感受光学图像信息并将其转换成可用输出信号的传感器。

2、图像传感器可依据其采用的原理而区分为ccd(charge-coupled device)图像传感器以及cmos(complementary metal oxide semiconductor)图像传感器。从上世纪90年代开始，cmos图像传感技术在业内得到重视并获得大量研发资源，cmos图像传感器开始逐渐取代ccd图像传感器，如今，cmos图像传感器已占据了市场的绝对主导地位。

3、cmos图像传感器包括前照式(fsi)和背照式(bsi)两种。随着cmos图像传感器的像素点数量的不断增加，像素尺寸不断缩小，人们对图像传感器的分辨率以及清晰度的需求也持续提升。其中，背照式cmos图像传感器最大的优化之处在于其改变了元件内部结构，调转感光层的元件位置，让光能从器件的背面照射进去，可避免前照式cmos图像传感器结构中光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而可显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果，因此cmos图像传感器产业已经从fsi技术过渡到bsi技术。

4、目前主流的背照式cmos图像传感器的制备工艺主要为：制备具有cmos及光电二极管的像素阵列层，于像素阵列层的一面上形成连接电路层，在像素阵列层的另一面上形成包括滤光片及微透镜的光选择层，而后与透光基底键合形成空腔，之后形成具有tsv及rdl且与连接电路层电连接的电路引出层。然而，该制备工艺由于后期tsv的制备，在封装时常存在以下问题：易损伤cmos图像传感器的内部结构、tsv对准精度低、封装互连与导电性能弱。

5、因此，提供一种背照式cmos图像传感器的制备方法，实属必要。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种背照式cmos图像传感器的制备方法，用于解决现有技术中在制备背照式cmos图像传感器时存在的封装良率的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种背照式cmos图像传感器的制备方法，包括以下步骤：

3、提供第一基板，所述第一基板包括衬底、位于所述衬底上的像素阵列层及与所述像素阵列层电连接的连接电路层；

4、提供第二基板，所述第二基板包括tsv柱，且所述tsv柱的第一端显露于所述第二基板，所述tsv柱的第二端位于所述第二基板内；

5、键合所述第一基板及所述第二基板，且所述tsv柱的第一端与所述连接电路层电连接；

6、去除所述衬底显露所述像素阵列层；

7、于所述像素阵列层上形成光选择层；

8、提供透光基板，将所述透光基板与所述像素阵列层键合，在所述透光基板与所述像素阵列层之间形成包覆所述光选择层的空腔；

9、减薄所述第二基板显露所述tsv柱的第二端。

10、可选地，所述衬底包括p型衬底，所述像素阵列层包括与所述p型衬底相接触的p型外延层，且所述p型外延层的掺杂浓度小于所述p型衬底的掺杂浓度。

11、可选地，所述透光基板包括玻璃基板或塑料基板。

12、可选地，所述透光基板的表面形成有图形化的支撑件，且通过所述支撑件将所述透光基板与所述像素阵列层键合。

13、可选地，所述光选择层包括滤光片和片上透镜，所述滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片中的一种或组合。

14、可选地，所述背照式cmos图像传感器的制备为晶圆级芯片尺寸封装。

15、可选地，还包括切割分离的步骤，以将晶圆级的所述背照式cmos图像传感器分割为多个独立的芯片。

16、可选地，还包括：

17、于所述第二基板上形成与所述tsv柱的第二端电连接的重新布线层；

18、于所述重新布线层上形成与所述重新布线层电连接的金属凸块。

19、可选地，形成所述tsv柱的方法包括激光钻孔法或等离子体刻蚀法。

20、可选地，所述tsv柱包括cu柱、al柱及w柱中的一种或组合。

21、如上所述，本发明的所述背照式cmos图像传感器的制备方法，将具有所述像素阵列层及所述连接电路层的所述第一基板与具有所述tsv柱的所述第二基板分别制备，并将所述第一基板与所述第二基板进行键合，实现所述tsv柱与所述连接电路层的电连接，而后制备所述光选择层，并与所述透光基板进行键合，从而可缩短所述背照式cmos图像传感器的制备工艺时间，提高产率，通过tsv first工艺可提高所述tsv柱与所述连接电路层的对准精度，提高所述背照式cmos图像传感器的电性能，且可降低所述背照式cmos图像传感器的损伤概率，提高封装良率。

技术特征：

1.一种背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述衬底包括p型衬底，所述像素阵列层包括与所述p型衬底相接触的p型外延层，且所述p型外延层的掺杂浓度小于所述p型衬底的掺杂浓度。

3.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述透光基板包括玻璃基板或塑料基板。

4.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述透光基板的表面形成有图形化的支撑件，且通过所述支撑件将所述透光基板与所述像素阵列层键合。

5.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述光选择层包括滤光片和片上透镜，所述滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片中的一种或组合。

6.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述背照式cmos图像传感器的制备为晶圆级芯片尺寸封装。

7.根据权利要求6所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：还包括切割分离的步骤，以将晶圆级的所述背照式cmos图像传感器分割为多个独立的芯片。

8.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：形成所述tsv柱的方法包括激光钻孔法或等离子体刻蚀法。

10.根据权利要求1所述的背照式cmos图像传感器的制备方法，其特征在于：所述tsv柱包括cu柱、al柱及w柱中的一种或组合。

技术总结
本发明提供一种背照式CMOS图像传感器的制备方法，将具有所述像素阵列层及所述连接电路层的所述第一基板与具有所述TSV柱的所述第二基板分别制备，并将所述第一基板与所述第二基板进行键合，实现所述TSV柱与所述连接电路层的电连接，而后制备所述光选择层，并与所述透光基板进行键合，从而可缩短所述背照式CMOS图像传感器的制备工艺时间，提高产率，通过TSV First工艺可提高所述TSV柱与所述连接电路层的对准精度，提高所述背照式CMOS图像传感器的电性能，且可降低所述背照式CMOS图像传感器的损伤概率，提高封装良率。

技术研发人员：邓生泉,周祖源
受保护的技术使用者：盛合晶微半导体（江阴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14