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用于背照式圖像傳感器金屬柵格的側(cè)壁及其制造方法

閱讀：1016發(fā)布：2020-12-16

專利匯可以提供用于背照式圖像傳感器金屬柵格的側(cè)壁及其制造方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供了一種圖像 傳感器 器件和用于制造圖像傳感器器件的方法。典型圖像傳感器器件包括： 基板 ，具有前表面和后表面；多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在基板的前表面處，多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都是可操作的，以感應(yīng)朝向基板的后表面投射的 輻射 ； 輻射防護(hù) 部件，設(shè)置在基板的后表面之上并且 水 平地設(shè)置在多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)之間；介電部件，設(shè)置在基板的后表面和輻射防護(hù)部件之間；以及金屬層，沿著介電部件的 側(cè)壁 設(shè)置。，下面是用于背照式圖像傳感器金屬柵格的側(cè)壁及其制造方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種圖像傳感器器件，包括：
基板，具有前表面和后表面；
多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都可操作，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；
輻射防護(hù)部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面之上并且水平地設(shè)置在所述多個(gè)傳感器元件中的各個(gè)之間，其中，所述輻射防護(hù)部件包括多個(gè)金屬層；
介電部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面和所述輻射防護(hù)部件之間；以及金屬層，沿著所述介電部件的側(cè)壁設(shè)置，其中，所述金屬層沿著所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器器件，其中，所述介電部件是含氧化物部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器器件，其中，所述金屬層包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器器件，其中，所述多個(gè)金屬層包括：
設(shè)置在所述基板的所述后表面之上的第一含鈦層；
設(shè)置在所述第一含鈦層之上的含鋁層；以及
設(shè)置在所述含鋁層之上的第二含鈦層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器器件，其中，所述第一含鈦層和所述第二含鈦層包括氮化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器器件，其中，所述含鋁層包括AlCu。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器器件，進(jìn)一步包括：抗反射層，設(shè)置在所述第二含鈦層之上。
8.一種圖像傳感器器件，包括：
基板，具有前表面和后表面；
多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件是可操作的，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；
金屬柵格，設(shè)置在所述基板的所述后表面之上，使得所述多個(gè)傳感器元件中的各個(gè)由所述金屬柵格水平地相互隔離；
含氧化物部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面和所述金屬柵格之間；以及金屬層，設(shè)置在所述含氧化物部件的側(cè)壁上，其中，所述金屬層設(shè)置在所述金屬柵格的側(cè)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器器件，其中，所述金屬層包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器器件，其中，所述金屬柵格在其中限定多個(gè)開口，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都設(shè)置在所述多個(gè)開口中的一個(gè)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器器件，進(jìn)一步包括：多個(gè)微透鏡，分別設(shè)置在所述基板的所述后表面之上和所述多個(gè)開口內(nèi)，其中，所述多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。
12.一種制造圖像傳感器器件的方法，包括：
提供具有前表面和后表面的基板，其中，多個(gè)傳感器元件設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都是可操作的，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；
在所述基板的所述后表面之上形成介電部件；
在所述介電部件之上形成輻射防護(hù)部件，其中，在所述介電部件之上形成所述輻射防護(hù)部件包括：
在所述介電部件之上形成多個(gè)金屬層；和
圖案化所述多個(gè)金屬層，使得所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都水平地設(shè)置在金屬部件之間；以及
沿著所述介電部件的側(cè)壁形成金屬層，沿著所述介電部件的側(cè)壁形成所述金屬層包括沿著所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁形成所述金屬層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造圖像傳感器器件的方法，形成所述多個(gè)金屬層包括：
在所述基板的所述后表面之上形成第一含鈦層；
在所述第一含鈦層之上形成含鋁層；以及
在所述含鋁層之上形成第二含鈦層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造圖像傳感器器件的方法，其中，沿著所述介電部件的側(cè)壁形成所述金屬層包括：
在所述基板的所述后表面之上形成金屬層，包括在所述輻射防護(hù)部件之上形成金屬層；以及
圖案化所述金屬層，使得沿著所述介電部件的側(cè)壁和所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁保留所述金屬層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造圖像傳感器器件的方法，進(jìn)一步包括：
在所述基板的所述后表面之上形成多個(gè)濾色器，其中，所述多個(gè)濾色器中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)；以及
在所述基板的所述后表面之上形成多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。

說明書全文

用于背照式圖像傳感器金屬柵格的側(cè)壁及其制造方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明主要涉及集成電路領(lǐng)域，具體地說，涉及用于背照式圖像傳感器金屬柵格的側(cè)壁及其制造方法。

背景技術(shù)

[0002] 集成電路(IC)技術(shù)一直被改進(jìn)。這種改進(jìn)常常涉及按比例縮小器件幾何形狀，以實(shí)現(xiàn)較低制造成本、較高設(shè)備集成密度、較高速度、以及較好性能。連同由減小幾何尺寸實(shí)現(xiàn)的益處，對IC設(shè)備直接作出改進(jìn)。一個(gè)這樣的IC器件是圖像傳感器器件。圖像傳感器器件包括用于檢測光并且記錄所檢測光的強(qiáng)度(亮度)的像素陣列(或柵格)。像素陣列通過累積電荷來響應(yīng)光-光越多、電荷越高。然后，電荷可以用于(例如，通過其他電路)提供可以用于合適應(yīng)用(諸如，數(shù)碼相機(jī))的顏色和亮度。普通類型的像素柵格包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器器件。
[0003] 圖像傳感器器件的一種類型是背照式(BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件被用于感應(yīng)朝向基板(其支持BSI圖像傳感器器件的圖像傳感器電路)的背面投影的光的量。像素柵格位于基板的前側(cè)，并且基板足夠薄，使得朝向基板的背部投影的光可以達(dá)到像素柵格。與前照式(FSI)圖像傳感器器件相比，BSI圖像傳感器器件提供高填充因數(shù)和減小的相消干擾。然而，由于器件按比例縮放，對BSI技術(shù)的改進(jìn)被連續(xù)地作出，以進(jìn)一步改進(jìn)BSI圖像傳感器器件量子效率。從而，雖然現(xiàn)有BSI圖像傳感器器件和制造這些B SI圖像傳感器器件的方法通常對于它們的預(yù)期目的來說是足夠的，但是當(dāng)器件繼續(xù)按比例縮小時(shí)，它們不能在所有方面整體上滿意。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種圖像傳感器器件，包括：基板，具有前表面和后表面；多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都可操作，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；輻射防護(hù)部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面之上并且水平地設(shè)置在所述多個(gè)傳感器元件中的各個(gè)之間；介電部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面和所述輻射防護(hù)部件之間；以及金屬層，沿著所述介電部件的側(cè)壁設(shè)置。
[0005] 優(yōu)選地，所述介電部件是含氧化物部件。
[0006] 優(yōu)選地，所述金屬層包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。
[0007] 優(yōu)選地，所述金屬層沿著所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁延伸。
[0008] 優(yōu)選地，所述輻射防護(hù)部件包括多個(gè)金屬層。
[0009] 優(yōu)選地，所述多個(gè)金屬層包括：設(shè)置在所述基板的所述后表面之上的第一含鈦層；設(shè)置在所述第一含鈦層之上的含鋁層；以及設(shè)置在所述含鋁層之上的第二含鈦層。
[0010] 優(yōu)選地，所述第一含鈦層和所述第二含鈦層包括氮化鈦。
[0011] 優(yōu)選地，所述含鋁層包括AlCu。
[0012] 優(yōu)選地，該圖像傳感器器件進(jìn)一步包括：抗反射層，設(shè)置在所述第二含鈦層之上。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種器件，包括：基板，具有前表面和后表面；多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件是可操作的，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；金屬柵格，設(shè)置在所述基板的所述后表面之上，使得所述多個(gè)傳感器元件中的各個(gè)由所述金屬柵格水平地相互隔離；含氧化物部件，設(shè)置在所述基板的所述后表面和所述金屬柵格之間；以及金屬層，設(shè)置在所述含氧化物部件的側(cè)壁上。
[0014] 優(yōu)選地，所述金屬層包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。
[0015] 優(yōu)選地，所述金屬層設(shè)置在所述金屬柵格的側(cè)壁上。
[0016] 優(yōu)選地，所述金屬柵格在其中限定多個(gè)開口，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都設(shè)置在所述多個(gè)開口中的一個(gè)內(nèi)。
[0017] 優(yōu)選地，該器件進(jìn)一步包括：多個(gè)微透鏡，分別設(shè)置在所述基板的所述后表面之上和所述多個(gè)開口內(nèi)，其中，所述多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種方法，包括：提供具有前表面和后表面的基板，其中，多個(gè)傳感器元件設(shè)置在所述基板的所述前表面處，所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都是可操作的，以感應(yīng)朝向所述基板的所述后表面投射的輻射；在所述基板的所述后表面之上形成介電部件；在所述介電部件之上形成輻射防護(hù)部件；以及沿著所述介電部件的側(cè)壁形成金屬層。
[0019] 優(yōu)選地，沿著所述介電部件的側(cè)壁形成所述金屬層包括：沿著所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁形成所述金屬層。
[0020] 優(yōu)選地，在所述介電部件之上形成所述輻射防護(hù)部件包括：在所述介電部件之上形成多個(gè)金屬層；以及圖案化所述多個(gè)金屬層，使得所述多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都水平地設(shè)置在金屬部件之間。
[0021] 優(yōu)選地，形成所述多個(gè)金屬層包括：在所述基板的所述后表面之上形成第一含鈦層；在所述第一含鈦層之上形成含鋁層；以及在所述含鋁層之上形成第二含鈦層。
[0022] 優(yōu)選地，沿著所述介電部件的側(cè)壁形成所述金屬層包括：在所述基板的所述后表面之上形成金屬層，包括在所述輻射防護(hù)部件之上形成金屬層；以及圖案化所述金屬層，使得沿著所述介電部件的側(cè)壁和所述輻射防護(hù)部件的側(cè)壁保留所述金屬層。
[0023] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在所述基板的所述后表面之上形成多個(gè)濾色器，其中，所述多個(gè)濾色器中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)；以及在所述基板的所述后表面之上形成多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與所述多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。附圖說明
[0024] 當(dāng)讀取附圖時(shí)，從以下詳細(xì)描述最好地理解本披露。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，多種特征不按比例繪制并且僅用于說明目的。事實(shí)上，為了論述清楚起見，多種特征的尺寸可以任意地增加或減小。
[0025] 圖1是根據(jù)本披露的多個(gè)方面的包括具有金屬側(cè)壁的輻射防護(hù)部件的集成電路微器件的示意性剖面?zhèn)纫晥D。
[0026] 圖2是根據(jù)本披露的多個(gè)方面的用于制造用于集成電路器件的具有金屬側(cè)壁的輻射防護(hù)部件的方法的流程圖。
[0027] 圖3-圖7是在根據(jù)圖2的方法的多個(gè)制造階段的集成電路器件的示意性剖面?zhèn)纫晥D。

具體實(shí)施方式

[0028] 以下披露提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的多個(gè)不同實(shí)施例或?qū)嵗?。以下描述組件和布置的特定實(shí)例以簡化本披露。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不用于限制。例如，以下說明書中的第一部件在第二部件之上或上形成可以包括第一和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且還可以包括附加部件可以形成在第一和第二部件之間，使得第一和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。另外，本披露可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考符號(hào)和/或字符。該重復(fù)用于簡化和清楚的目的，并且其本身不指示多個(gè)實(shí)施例和/或所論述的配置之間的關(guān)系。
[0029] 而且，空間相對術(shù)語，諸如“之下”、“以下”、“下部”、“以上”、“上部”等，在此可以用于簡化說明以描述在圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)元件或部件的關(guān)系。除了圖中描述的定向之外，空間相對術(shù)語旨在包括使用或操作的器件的不同定向。例如，如果圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他元件或特征“以下”或“之下”的元件然后被定向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌爸稀?。從而，典型術(shù)語“以下”可以包括以上和以下的定向。裝置可以另外被定向(旋轉(zhuǎn)90度或者在其他定向)，并且從而在此使用的空間相對描述符可以類似地解釋。
[0030] 圖1是根據(jù)本披露的多個(gè)方面的集成電路器件100的實(shí)施例的部分或整體的示意性剖面?zhèn)纫晥D。在所描述的實(shí)施例中，集成電路器件100包括背照式(BSI)圖像傳感器器件。集成電路器件100可以是集成電路(IC)芯片、芯片上系統(tǒng)(SoC)、或其部分，其包括多種無源和有源微型電子組件，諸如，電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)MOS(CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、橫向擴(kuò)散MOS(LDMOS)晶體管、高功率MOS晶體管、鰭型場效應(yīng)晶體管(FinFEF)、其他合適組件、或其結(jié)合。為了清楚起見，圖1已經(jīng)被簡化，以更好地理解本披露的發(fā)明思想。附加部件可以加入集成電路器件100中，并且以下描述的一些部件可以在集成電路器件100的其他實(shí)施例中被代替或被除去。
[0031] 集成電路器件100包括具有前表面104和后表面106的基板102。在所描述的實(shí)施例中，基板102是包括硅的半導(dǎo)體基板?？商鎿Q地或另外地，基板102包括另一基礎(chǔ)半導(dǎo)體，諸如鍺和/或金剛石；化合物半導(dǎo)體，包括：碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、和/或銻化銦；合金半導(dǎo)體，包括：SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、和/或GaInAsP；或其結(jié)合?；?02可以是絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)?；?02可以包括摻雜外延層、梯度(gradient)半導(dǎo)體層、和/或疊加在不同類型的另一半導(dǎo)體層之上的半導(dǎo)體層，諸如，在硅鍺層上的硅層。
[0032] 基板根據(jù)集成電路器件100的設(shè)計(jì)要求可以是p型或n型基板。在所描述的實(shí)施例中，基板102是p型基板?；?02摻雜的p型摻雜物包括：硼、鎵、銦、其他合適p型摻雜物、或其結(jié)合。由于所描述的集成電路器件100包括p型摻雜基板，以下描述的摻雜配置應(yīng)該與p型摻雜基板一致地讀取。集成電路器件100可以可選地包括n型摻雜基板，在這種情況下，以下描述的摻雜配置應(yīng)該與n型摻雜基板(例如，讀取具有相反導(dǎo)電性的摻雜配置)一致地讀取。基板102可以摻雜的n型摻雜物包括：磷、砷、其他合適n型摻雜物、或其結(jié)合。p型基板102可以包括多個(gè)p型摻雜區(qū)域和/或n型摻雜區(qū)域。摻雜可以使用在多個(gè)步驟和技術(shù)中的工藝(諸如，離子注入或擴(kuò)散)來實(shí)現(xiàn)。
[0033] 基板102可以包括隔離部件(未示出)，諸如，硅的局部氧化(LOCOS)和/或淺溝槽隔離(STI)，以分離(或隔離)形成在基板102上或內(nèi)的多個(gè)區(qū)域和/或器件。例如，隔離部件可以使傳感器元件114與另一元件隔離。隔離部件包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他合適材料、或其結(jié)合。隔離部件通過任何合適工藝形成。例如，形成STI包括：光刻處理，在基板中蝕刻溝槽(例如，通過使用干蝕刻和/或濕蝕刻)，以及用介電材料填充溝槽(例如，通過使用化學(xué)氣相沉積處理)。填充后的溝槽可以具有多層結(jié)構(gòu)，諸如，用氮化硅或氧化硅填充的熱氧化物襯里層。
[0034] 如上所述，集成電路器件100包括傳感器元件114(還稱為像素)。傳感器元件114檢測朝向基板102的后表面106的輻射(諸如，入射輻射(光)112)的強(qiáng)度(亮度)。在所描述的實(shí)施例中，入射輻射112是可見光?？商鎿Q地，輻射112可以是紅外線(IR)、紫外線(UV)、X射線、微波、其他合適輻射類型、或其結(jié)合。在所描述的實(shí)施例中，傳感器元件114被配置成與特定光波長(諸如，紅(R)、綠(G)、或藍(lán)(B)光波長)一致。換句話說，傳感器元件114被配置成檢測特定光波長的強(qiáng)度(亮度)。在所描述的實(shí)施例中，傳感器元件114是像素陣列中的像素。
[0035] 在所描述的實(shí)施例中，傳感器元件114包括光電探測器，諸如，光電二極管，其分別包括分別檢測紅、綠和藍(lán)光波長的強(qiáng)度(亮度)的感光區(qū)域(或光傳感區(qū)域)114R、114G和114B。感光區(qū)域(或光傳感區(qū)域)114R、114G和114B是分別使n型和/或p型摻雜物形成在基板102中的摻雜區(qū)域，特別是沿著基板102的前表面104。在所描述的實(shí)施例中，感光區(qū)域114R、114G和114B可以是n型摻雜區(qū)域。感光區(qū)域114R、114G和114B通過諸如擴(kuò)散和/或離子注入的方法形成。傳感器元件114可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)釘扎層(pinned layer)。例如，傳感器元件114可以包括在前表面104處設(shè)置在基板中的釘扎層、在后表面106處設(shè)置在基板中的釘扎層、或兩者，使得傳感器元件114設(shè)置在分別在基板的前表面和后表面處設(shè)置的釘扎層之間。釘扎層是摻雜層，其可以根據(jù)傳感器元件114的設(shè)計(jì)要求摻雜為n型或p型。傳感器元件114進(jìn)一步包括多個(gè)晶體管，諸如，轉(zhuǎn)移晶體管(未示出)、復(fù)位晶體管(未示出)、源極跟隨晶體管(未示出)、選擇晶體管(未示出)、其他合適晶體管、或其結(jié)合。感光區(qū)域114R、114G和114B和多種晶體管(其可以共同稱為像素電路)允許傳感器元件114檢測特定光波長的強(qiáng)度。附加電路、輸入和/或輸出可以提供給傳感器元件114，以提供用于傳感器元件114的操作環(huán)境和/或支持與傳感器元件114的通信。
[0036] 集成電路器件100進(jìn)一步包括設(shè)置在基板102的前表面104(包括在傳感器元件114之上)之上的多層互連結(jié)構(gòu)(MLI)120。MLI 120連接至BSI圖像傳感器器件(諸如，傳感器元件114)的多種部件，使得BSI圖像傳感器器件的多種部件可操作以適當(dāng)?shù)貙φ丈涔?成像輻射)進(jìn)行響應(yīng)。MLI 120包括多種導(dǎo)電部件，其可以是垂直互連結(jié)構(gòu)，諸如觸點(diǎn)和/或通孔132、和/或水平互連結(jié)構(gòu)，諸如線134。多種導(dǎo)電部件132和134可以包括導(dǎo)電材料，諸如金屬。在一個(gè)實(shí)例中，可以使用包括鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物、或其結(jié)合的金屬，并且多種導(dǎo)電部件132和134可以稱為鋁互連結(jié)構(gòu)。鋁互連結(jié)構(gòu)可以通過包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、或其結(jié)合的處理形成。形成多種導(dǎo)電部件132和134的其他制造技術(shù)可以包括光刻處理和蝕刻，圖案化導(dǎo)電材料以形成垂直和水平互連結(jié)構(gòu)。還可以執(zhí)行其他制造處理以形成MLI 120，諸如，熱退火以形成金屬硅化物。在多層互連結(jié)構(gòu)中使用的金屬硅化物可以包括硅化鎳、硅化鈷、硅化鎢、硅化鉭、硅化鈦、硅化鉑、硅化鉺、硅化鈀、或其結(jié)合?？商鎿Q地，多種導(dǎo)電部件132和134可以是銅多層互連結(jié)構(gòu)，其包括銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶硅、金屬硅化物、或其結(jié)合。
銅互連結(jié)構(gòu)可以通過包括PVD、CVD、或其結(jié)合的處理形成。應(yīng)該明白，MLI 120不由所描述的導(dǎo)電部件132和134的數(shù)量、材料、大小和/或維數(shù)限制，從而MLI 120根據(jù)集成電路器件100的設(shè)計(jì)要求可以包括任何數(shù)量、材料、大小、和/或維數(shù)的導(dǎo)電部件。
[0037] MLI 120的多種導(dǎo)電部件132和134均設(shè)置在多層(或?qū)娱g)介電(ILD)層130中。ILD層130可以包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、TEOS氧化物、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟硅玻璃(FSG)、碳摻雜氧化硅、 (Black )(加利福
尼亞的圣克拉拉的應(yīng)用材料公司)、干凝膠(Xerogel)、氣凝膠體(Aerogel)、氟化非晶碳、聚對二甲苯基、BCB(bis-benzocyclobutenes，雙苯并環(huán)丁烯)、蠶絲(SILK)(密歇根中部地區(qū)的陶氏化學(xué)公司)、聚酰亞胺、其他合適材料、或其結(jié)合。ILD層130可以具有多層結(jié)構(gòu)。
ILD層130可以通過包括旋涂、CVD、濺射、或其他合適處理的技術(shù)形成。在一個(gè)實(shí)例中，MLI
120和ILD 130可以在包括鑲嵌處理(damascene process)(諸如雙鑲嵌處理或單鑲嵌處理)的集成處理中形成。
[0038] 載體晶片140設(shè)置在基板102的前表面104之上。在所描述的實(shí)施例中，載體晶片140粘合至MLI 120。載體晶片140包括硅?？商鎿Q地，載體晶片140包括另一合適材料，諸如，玻璃。載體晶片140可以提供對形成在基板102的前表面104上的多種部件(諸如，傳感器元件114)的保護(hù)，并且還可以提供用于處理基板102的后表面106的機(jī)械強(qiáng)度和支撐。
[0039] 集成電路器件100進(jìn)一步包括設(shè)置在基板102的后表面106之上的多種部件。例如，抗反射層150設(shè)置在基板102的后表面106之上。抗反射層150包括介電材料，諸如氮化硅或氮氧化硅。
[0040] 輻射防護(hù)部件160(還稱為光防護(hù)部件160)設(shè)置在基板102的后表面之上，并且在所描述的實(shí)施例中，設(shè)置在抗反射層150之上。輻射防護(hù)部件160水平地定位，使得其設(shè)置在傳感器元件114之間。更特別地，在所描述的實(shí)施例中，輻射防護(hù)部件160的一部分水平地設(shè)置在每個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B之間。輻射防護(hù)部件160通過減小多個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B之間的串?dāng)_來實(shí)現(xiàn)良好的顏色分離。
[0041] 輻射防護(hù)部件160包括金屬層162、金屬層164、以及金屬層166。輻射防護(hù)部件160可以通過使用物理氣相沉積(PVD)處理、化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積處理、或其他合適處理以形成金屬層并且圖案化金屬層以形成包括金屬層162、164和166的金屬部件來形成。
金屬層162具有約 到約 的厚度，金屬層164具有約 到 的厚度，并且
金屬層166具有約 到 的厚度。在所描述的實(shí)施例中，金屬層162具有約 的
厚度，金屬層164具有約 的厚度，并且金屬層166具有約 的厚度。金屬層162、
164和166包括合適金屬材料，諸如，鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁、鎢、銅、銅合金、其合金、或其結(jié)合。在所描述的實(shí)施例中，金屬層162和166是含鈦層，諸如，氮化鈦層，并且金屬層
164是含鋁層，諸如，鋁銅層。輻射防護(hù)部件160根據(jù)器件100的設(shè)計(jì)要求可以包括其他材料層，諸如，半導(dǎo)體層和/或介電層。
[0042] 金屬層162、164和166的側(cè)壁有時(shí)表現(xiàn)得粗糙，降低了輻射防護(hù)部件160的效率和有效性。例如，金屬層162、164和166的側(cè)壁粗糙可能導(dǎo)致光子散射增加，從而減弱了輻射防護(hù)部件160防止傳感器元件114之間的串?dāng)_的能力。為了解決該問題，沿著輻射防護(hù)部件160的金屬層162、164和166的側(cè)壁設(shè)置金屬層168。金屬層168可以稱為輻射防護(hù)部件160的金屬隔離物。金屬層168具有約 到約 的厚度。金屬層168包括合適金屬材料，諸如，鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁、鎢、銅、銅合金、其合金、或其結(jié)合。在所描述的實(shí)施例中，金屬層168是含鈦層，諸如鈦或氮化鈦層。金屬層168沿著金屬層162、164和166提供具有光滑側(cè)壁的輻射防護(hù)部件160。金屬層168從而可以減少光子散射和/或傳感器元件114之間的串?dāng)_，其可以提供具有改進(jìn)的量子效率和改進(jìn)的顏色分離的集成電路器件
100。
[0043] 介電層170設(shè)置在輻射防護(hù)部件160和基板102的后表面106之間。例如，介電層170設(shè)置在抗反射層150和金屬層162之間。介電層170具有約 到約 的厚度。在所描述的實(shí)施例中，介電層170具有約 的厚度。而且，在所描述的實(shí)施例中，介電層170是含氧化物層。通常，輻射可以傳播通過介電層170，其可能有助于增加集成電路器件100中的串?dāng)_。為了解決該問題，在所描述的實(shí)施例中，金屬層168沿著介電層170的側(cè)壁延伸。沿著介電層170的側(cè)壁的金屬層168防止輻射傳播通過介電層170，減少了傳感器元件114之間的串?dāng)_，其可以進(jìn)一步為集成電路器件100提供改進(jìn)的量子效率和改進(jìn)的顏色分離。在所描述的實(shí)施例中，介電層170是與輻射防護(hù)部件160分離并遠(yuǎn)離其的部件。
可替換地，介電層170可以被認(rèn)為是輻射防護(hù)部件160的一部分。
[0044] 抗反射層175可以設(shè)置在輻射防護(hù)部件160之上，特別是金屬層166之上。抗反射層175包括介電材料，諸如，氮化硅或氮氧化硅。抗反射層175具有約 到約的厚度。金屬層168還可以沿著抗反射層175的側(cè)壁延伸。在所描述的實(shí)施例中，抗反射層175是與輻射防護(hù)部件160分離并遠(yuǎn)離其的部件。可替換地，抗反射層175可以被認(rèn)為是輻射防護(hù)部件160的一部分。
[0045] 集成電路器件100進(jìn)一步包括設(shè)置在基板102的后表面106之上的濾色器190和透鏡195。濾色器190設(shè)置在由輻射防護(hù)部件160形成的開口180內(nèi)，并且與傳感器元件114的各個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B對準(zhǔn)。在所描述的實(shí)施例中，濾色器190設(shè)置在抗反射層150之上。濾色器190被設(shè)計(jì)成使得每個(gè)濾色器都通過預(yù)定波長的光。例如，與感光區(qū)域114R對準(zhǔn)的濾色器190可以被配置成濾過到感光區(qū)域114R的紅色波長的可見光，與感光區(qū)域114G對準(zhǔn)的濾色器190被配置成濾過到感光區(qū)域114G的綠色波長的可見光，或者與感光區(qū)域114B對準(zhǔn)的濾色器190可以被配置成濾過到感光區(qū)域114B的藍(lán)色波長的可見光。濾色器190包括任何合適材料。在一個(gè)實(shí)例中，濾色器190包括用于過濾出特定頻帶(例如，理想波長的光)的染料基(或顏料基)的聚合物?？商鎿Q地，濾色器190可以包括樹脂或具有彩色顏料的其他有機(jī)基質(zhì)材料。
[0046] 設(shè)置在基板102的后表面106之上的透鏡195還可以設(shè)置在由輻射防護(hù)部件160形成的開口180內(nèi)，并且與傳感器元件114的各個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B對準(zhǔn)。在所描述的實(shí)施例中，透鏡195設(shè)置在濾色器190之上。透鏡195與傳感器元件114和濾色器190可以為多種位置布置，諸如，透鏡195將入射輻射112聚焦在傳感器元件114的各個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B上。透鏡195包括合適材料，并且根據(jù)用于透鏡的材料的折射率和/或透鏡和傳感器元件114之間的距離可以具有多種形狀和大小?？商鎿Q地，濾色器190和透鏡層195的位置可以顛倒，使得透鏡190設(shè)置在基板102的后表面106與濾色器190之間。本披露還考慮具有設(shè)置在透鏡層之間的濾色器層的集成電路器件100。
[0047] 在操作中，集成電路器件100被設(shè)計(jì)成接收朝向基板102的后表面106傳播的輻射112。透鏡195將入射輻射112引導(dǎo)至各個(gè)濾色器190。然后，光從濾色器190穿過并通過抗反射層150到達(dá)基板102和相應(yīng)傳感器元件114，特別是到達(dá)各個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B。傳送到濾色器190和傳感器元件114的光可以被最大化，這是由于光沒有被覆蓋在基板102的前表面104上的多種器件部件(例如，柵電極)和/或金屬部件(例如，MLI120的導(dǎo)電部件132和134)阻擋。通過的光還通過輻射防護(hù)部件160和沿著輻射防護(hù)部件160的側(cè)壁設(shè)置的金屬層168(以及所描述的實(shí)施例中的介電層170)被最大化。如上所述，金屬層168減少了集成電路器件100中的光子散射和串?dāng)_。理想波長的光(例如，紅、綠、和藍(lán)光)被更有效地允許傳播到傳感器元件114的各個(gè)感光區(qū)域114R、114G和114B。
當(dāng)曝光時(shí)，傳感器元件114的感光區(qū)域114R、114G和114B產(chǎn)生和累積(收集)電子，其可以被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0048] 圖2是根據(jù)本披露的多個(gè)方面的用于形成用于集成電路器件的具有金屬側(cè)壁的輻射防護(hù)部件的方法200的流程圖。方法200開始于框210，其中，提供具有前表面和后表面的基板。多個(gè)傳感器元件設(shè)置在基板的前表面處，并且多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都可操作，以感應(yīng)朝向基板的后表面投射的輻射。在框220，輻射防護(hù)部件形成在基板的后表面之上。例如，在基板的后表面之上形成并圖案化多個(gè)金屬層，以形成輻射防護(hù)部件。金屬層被圖案化，使得輻射防護(hù)部件水平地設(shè)置在多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)之間。在框230，金屬層沿著輻射防護(hù)部件的側(cè)壁形成。例如，在基板的后表面之上形成并且蝕刻金屬層，使得沿著輻射阻擋部件的側(cè)壁保留金屬層。在方法200之前、期間和之后可以提供附加步驟，并且所描述的一些步驟可以在方法200的其他實(shí)施例中被代替或被刪除。以下論述描述了形成可以根據(jù)圖2的方法200實(shí)現(xiàn)的用于集成電路器件的具有金屬側(cè)壁的輻射防護(hù)部件的多個(gè)實(shí)施例。
[0049] 圖3-圖7是在根據(jù)圖2的方法200的多個(gè)制造階段期間的集成電路器件300的實(shí)施例的多種示意性剖面?zhèn)纫晥D。在所描述的實(shí)施例中，集成電路器件300包括背照式(BSI)圖像傳感器器件。集成電路器件300可以是集成電路(IC)芯片、芯片上系統(tǒng)(SoC)、或其部分，包括多種無源和有源微型電子部件，諸如，電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)MOS(CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、橫向擴(kuò)散MOS(LDMOS)晶體管、高功率MOS晶體管、鰭型場效應(yīng)晶體管(FinFEF)、其他合適部件、或其結(jié)合。為了清楚起見，圖3-圖7已經(jīng)被簡化，以更好地理解本披露的發(fā)明思想。附加特征可以加入集成電路器件300中，并且以下描述的一些特征可以在集成電路器件100的其他實(shí)施例中被代替或被除去。
[0050] 在圖3中，集成電路器件300包括具有前表面304和后表面306的基板302。傳感器元件314設(shè)置在基板302的前表面304處。每個(gè)傳感器元件314都包括各自的感光區(qū)域314R、314G、314B?；?02、傳感器元件324、以及感光區(qū)域314R、314G、314B分別類似于以上參考圖1描述的基板102、傳感器元件114、以及感光區(qū)域114R、114G、和114B。在所描述的實(shí)施例中，包括設(shè)置在介電層330中的導(dǎo)電部件332和334的MLI結(jié)構(gòu)320設(shè)置在基板302的前表面304之上，載體晶片340設(shè)置在MLI結(jié)構(gòu)320之上，并且抗反射層350設(shè)置在基板302的后表面306之上。MLI結(jié)構(gòu)320、導(dǎo)電部件332和334、介電層330、載體晶片340、以及抗反射層350分別類似于以上參考圖1描述的MLI結(jié)構(gòu)120、導(dǎo)電部件132和134、介電層130、載體晶片140、以及抗反射層150。
[0051] 在圖4和圖5中，輻射防護(hù)部件形成在基板302的后表面306之上。例如，金屬層362、364和366形成在基板302的后表面306之上。金屬層362、364和366分別類似于以上參考圖1描述的金屬層162、164和166。在圖4中，金屬層362、364和366可以通過物理氣相沉積(PVD)處理、化學(xué)氣相沉積(CVD)處理、其他合適處理器、或其結(jié)合被相繼沉積。
在圖5中，金屬層362、364和366然后經(jīng)過光刻圖案化處理和蝕刻處理，以形成輻射防護(hù)部件360。光刻圖案化處理可以包括光刻膠涂布(例如，旋涂)、軟烘、掩模對準(zhǔn)、曝光、曝光后烘焙、使光刻膠顯影、漂洗、烘干(例如，硬烘焙)、其他合適處理、或其結(jié)合?？商鎿Q地，光刻曝光處理通過其他方法實(shí)現(xiàn)或代替，諸如，無掩模光刻、電子束成象、或離子束成象。在還有的另一選擇中，光刻圖案化處理可以實(shí)現(xiàn)納米印壓技術(shù)。蝕刻處理包括干蝕刻、濕蝕刻、和/或其他蝕刻方法。在所描述的實(shí)施例中，介電層370在金屬層362、364和366之前形成，使得介電層370設(shè)置在基板302的后表面306和金屬層362、364和366之間；以及抗反射層375在金屬層362、364和366之后形成，使得抗反射層375設(shè)置在金屬層362、364和366之上。介電層370和抗反射層375分別類似于以上參考圖1描述的介電層170和抗反射層
175。
[0052] 光刻圖案化和蝕刻處理在金屬層362、364和366內(nèi)形成開口380，從而提供水平地設(shè)置在傳感器元件314之間(特別是在感光區(qū)域314R、314G、314B之間)的輻射防護(hù)部件360。在所描述的實(shí)施例中，光刻和蝕刻處理在介電層370和抗反射層375中延伸開口380。
如上所述，介電層370和/或抗反射層375可以被認(rèn)為是與輻射防護(hù)部件360分離并遠(yuǎn)離的部件或者是輻射防護(hù)部件360的一部分。
[0053] 在圖6和圖7中，金屬層沿著輻射防護(hù)部件360的側(cè)壁形成。金屬層被形成為足以防止光傳輸?shù)暮穸?。在圖6中，金屬層368A形成在基板302的后表面306之上，包括在輻射防護(hù)部件360之上。金屬層368A類似于以上參考圖1描述的金屬層168。金屬層368可以通過物理氣相沉積(PVD)處理、化學(xué)氣相沉積(CVD)處理、其他合適處理、或其結(jié)合被成功地沉積。在圖7中，金屬層368然后經(jīng)過蝕刻處理，以沿著輻射防護(hù)部件360的側(cè)壁形成金屬層368。蝕刻處理可以是干蝕刻處理、濕蝕刻處理、或其結(jié)合。在所描述的實(shí)施例中，金屬層368沿著金屬層362、364和366的側(cè)壁、以及沿著介電層370和抗反射層375的側(cè)壁延伸。金屬層368從而可以稱為用于輻射防護(hù)部件360、介電層370、和/或抗反射層375的金屬隔離物。此后，濾色器390和透鏡395可以形成在輻射防護(hù)部件360的開口380內(nèi)。濾色器390和透鏡395分別類似于以上參考圖1描述的濾色器190和透鏡195。
[0054] 本披露提供了多種不同實(shí)施例。例如，圖像傳感器器件包括：基板，具有前表面和后表面；多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在基板的前表面處，多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都可操作，以感應(yīng)朝向基板的后表面投射的輻射；輻射防護(hù)部件，設(shè)置在基板的后表面之上并且水平地設(shè)置在多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)之間；介電部件，設(shè)置在基板的后表面和輻射防護(hù)部件之間；以及金屬層，沿著介電部件的側(cè)壁設(shè)置。金屬層可以沿著輻射防護(hù)部件的側(cè)壁設(shè)置。金屬層可以包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。輻射防護(hù)部件包括金屬部件。介電部件可以是含氧化物部件。輻射防護(hù)部件可以包括多個(gè)金屬層，諸如，設(shè)置在基板的后表面之上的第一含鈦層、設(shè)置在第一含鈦層之上的含鋁層、以及設(shè)置在含鋁層之上的第二含鈦層。第一和第二含鈦層可以包括氮化鈦，并且含鋁層可以包括AlCu?？狗瓷渫坎紝涌梢栽O(shè)置在第二含鈦層之上。
[0055] 在一個(gè)實(shí)例中，器件包括：基板，具有前表面和后表面；多個(gè)傳感器元件，設(shè)置在基板的前表面處，多個(gè)傳感器元件均可操作，以感應(yīng)朝向基板的后表面投射的輻射；金屬柵格，設(shè)置在基板的后表面之上，使得多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都由金屬柵格水平地相互隔離；含氧化物部件，設(shè)置在基板的后表面和金屬柵格之間；以及金屬層，設(shè)置在含氧化物部件的側(cè)壁上。金屬層可以設(shè)置在金屬柵格的側(cè)壁上。金屬層可以包括鈦和氮化鈦中的一個(gè)。金屬柵格可以包括設(shè)置在基板的后表面之上的第一含鈦層、設(shè)置在第一含鈦層之上的含鋁層、以及設(shè)置在含鋁層之上的第二含鈦層。金屬柵格在其中限定多個(gè)開口，多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都設(shè)置在多個(gè)開口中的一個(gè)內(nèi)。器件可以進(jìn)一步包括分別設(shè)置在基板的后表面之上和多個(gè)開口內(nèi)的多個(gè)微透鏡，其中，多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。
[0056] 在還有的另一實(shí)例中，方法包括：提供具有前表面和后表面的基板，其中，多個(gè)傳感器元件設(shè)置在基板的前表面處，多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都可操作，以感應(yīng)朝向基板的后表面投射的輻射；在基板的后表面之上形成介電部件；在介電部件之上形成輻射防護(hù)部件；以及沿著介電部件的側(cè)壁形成金屬層。該方法可以進(jìn)一步包括：沿著輻射防護(hù)部件的側(cè)壁形成金屬層。形成輻射防護(hù)部件可以包括：在基板的后表面之上形成多個(gè)金屬層；以及圖案化多個(gè)金屬層，使得多個(gè)傳感器元件中的每個(gè)都水平地設(shè)置在金屬部件之間。多個(gè)金屬層可以包括：在基板的后表面之上的第一含鈦層；在第一含鈦層之上的含鋁層；以及在含鋁層之上的第二含鈦層。沿著介電部件的側(cè)壁形成金屬層包括：在基板的后表面之上(包括在輻射防護(hù)部件之上)形成金屬層；以及圖案化金屬層，使得沿著介電部件的側(cè)壁和輻射防護(hù)部件的側(cè)壁保留金屬層。該方法可以進(jìn)一步包括：在基板的后表面之上形成多個(gè)濾色器，其中，多個(gè)濾色器中的每個(gè)都與多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)；以及在基板的后表面之上形成多個(gè)微透鏡，其中，多個(gè)微透鏡中的每個(gè)都與多個(gè)傳感器元件中的一個(gè)對準(zhǔn)。
[0057] 以上概述了多個(gè)實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本披露的多個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該想到，他們可以容易地使用本披露作為用于設(shè)計(jì)或修改用于執(zhí)行在此介紹的實(shí)施例的相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的其他處理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，這種等價(jià)結(jié)構(gòu)不脫離本披露的精神和范圍，并且他們可以在不脫離本披露的精神和范圍的情況下作出多種改變、替換、和更改。
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