專(zhuān)利名稱(chēng)：：最優(yōu)化圖像傳感器件的襯底厚度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及制作圖像傳感器件的方法和所制作的器件。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體技術(shù)中，圖像傳感器提供用于記錄光線(xiàn)密度或亮度的像素柵格，例如光敏二極管或光電二極管、復(fù)位晶體管、源極跟隨晶體管、釘扎層光電二極管以及/或者轉(zhuǎn)移晶體管。像素通過(guò)聚集電荷對(duì)光線(xiàn)作出響應(yīng)——光線(xiàn)越多，電荷越高。然后，該電荷可以由其他電路使用，從而顏色和亮度能夠用于合適的應(yīng)用，例如數(shù)碼相機(jī)。普通類(lèi)型的像素柵格包括電荷耦合器件(CCD)或者互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。背部照明圖像傳感器用來(lái)檢測(cè)向襯底背面投射的曝露光線(xiàn)的量。像素位于襯底的正面，并且襯底足夠薄，以至于向襯底背部投射的光線(xiàn)能夠達(dá)到像素。與正面照明傳感器相比，背部照明傳感器提供高的填充系數(shù)和減少的破壞性干擾。但是，圖像傳感器件面臨“串?dāng)_”的問(wèn)題。艮卩，投向一個(gè)圖像傳感器元件的光線(xiàn)(以及由此產(chǎn)生的電信號(hào))可以傳播到相鄰的圖像傳感器元件，從而導(dǎo)致串?dāng)_。串?dāng)_將降低空間分辨率，減少總體光學(xué)靈敏度，以及導(dǎo)致較弱的色分離。隨著器件尺寸持續(xù)按比例減小，像素尺寸也同樣繼續(xù)縮減，這可能使得例如串?dāng)_的問(wèn)題加劇。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明描述了一種用于制造圖像傳感器件的方法，包括提供具有正面和背面的襯底；對(duì)位于所述襯底正面的光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的開(kāi)口，所述光致抗蝕劑層具有與所述第一寬度相關(guān)的第一厚度；使用與所述第一厚度相關(guān)的注入能量穿過(guò)所述開(kāi)口執(zhí)行注入工藝，由此在所述襯底中形成第一摻雜隔離特征；形成與所述第一摻雜隔離特征鄰近的光敏感特征，所述光敏感特征具有第二寬度；以及從所述背面減薄所述襯底，從而所述襯底具有不超出所述第一摻雜隔離特征的深度兩倍的第二厚度。像素尺寸基本上等于所述第一寬度和所述第二寬度的總和。本發(fā)明還描述了一種圖像傳感器件，包括具有正面、背面以及厚度的襯底；在所述襯底中形成的摻雜隔離特征，所述摻雜隔離特征具有第一寬度和深度，所述深度基本上與所述襯底的厚度相等；在所述襯底中鄰近所述摻雜隔離特征形成的光敏感特征，所述光敏感特征具有第二寬度。所述第一寬度與所述第二寬度通過(guò)像素尺寸和最優(yōu)化算法確定，其中所述像素尺寸為所述第一寬度和所述第二寬度的總和，以及所述最優(yōu)化算法基于所述摻雜隔離特征的設(shè)計(jì)規(guī)則。本發(fā)明還描述了一種制造圖像傳感器件的方法，包括確定最優(yōu)化襯底厚度和像素尺寸之間的關(guān)系，所述關(guān)系基于摻雜隔離特征的設(shè)計(jì)規(guī)則；提供具有正面和背面的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底的正面形成第一摻雜隔離區(qū)，所述第一摻雜隔離區(qū)具有第一寬度；在所述半導(dǎo)體襯底中形成光敏感元件，所述光敏感元件具有第二寬度；以及從所述背面減薄所述半導(dǎo)體襯底，從而所述半導(dǎo)體襯底的厚度不超出所述最優(yōu)化襯底厚度。像素尺寸基本上等于所述第一寬度和所述第二寬度的總和。本發(fā)明的上述和/或附加的方面當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)將變得容易理解。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種特征沒(méi)有按照比例繪制。實(shí)際上，為了清楚闡述的目的，各種器件的尺寸可以任意增加或減小。圖1為根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的制造圖像傳感器件的方法的流程圖；圖2A至圖2C為圖像傳感器件在圖1方法的不同制造階段的剖視圖；圖3為根據(jù)替代實(shí)施例中各個(gè)方面的制造圖像傳感器件的替代方法的流程圖；以及圖4A到圖4B為圖像傳感器件在圖3方法的不同制造階段的剖視圖。具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)了解下文的內(nèi)容提供了多種不同的實(shí)施例或例子來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。下面描述的特定例子的部件和裝置用來(lái)簡(jiǎn)化本發(fā)明的內(nèi)容。當(dāng)然，這些僅僅為本發(fā)明的示例，目的不在于限制本發(fā)明。此外，說(shuō)明書(shū)中關(guān)于第一結(jié)構(gòu)位于第二結(jié)構(gòu)上方或上面形成的描述可以包括第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)直接接觸形成的實(shí)施例，也可以包括可以形成附加結(jié)構(gòu)嵌入在第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間的實(shí)施例，這樣第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)可以不直接接觸。為簡(jiǎn)潔且清楚的目的，各種結(jié)構(gòu)可以不同比例任意繪制。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面的制造圖像傳感器件的方法100的流程圖，圖2A至圖2C為圖1的方法100的不同制造階段的圖像傳感器件200實(shí)施例的剖視圖。圖像傳感器200包括用于檢測(cè)和記錄光線(xiàn)輻射強(qiáng)度的像素柵格或陣列。圖像傳感器件200可以包括電荷耦合器件(CCD)、互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)、有源像素傳感器(APS)以及無(wú)源像素傳感器。圖像傳感器件200還包括額外的電路和輸入/輸出，它們鄰近像素柵格，用來(lái)提供像素的操作環(huán)境，并用于支持外部與像素的通訊。應(yīng)當(dāng)理解，圖2A到圖2C已被簡(jiǎn)化用于更好地理解本發(fā)明的發(fā)明概念。參考圖1，方法100首先開(kāi)始的是步驟110，其中提供具有正面和背面的襯底。再參考圖2A，圖像傳感器件200包括具有正面204和背面206的半導(dǎo)體襯底202。在該實(shí)施例中，襯底202為摻雜有P型摻雜物例如硼的硅襯底(例如P型襯底)。在另外實(shí)施例中，襯底202為摻雜有N型摻雜物例如磷的硅襯底(例如N型襯底)。在其他實(shí)施例中，襯底202包括其它元素半導(dǎo)體，例如鍺和金剛石。或者，襯底202可以包括化合物半導(dǎo)體及/或合金半導(dǎo)體。此外，襯底202可以選擇性包括外延層，可以被應(yīng)變用于性能增強(qiáng)，并且可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。襯底202還具有在大約100μm到大約3000μm范圍之間的初始厚度205A。在本實(shí)施例中，初始厚度205A為大約700μm。接著是方法100的步驟120，其中在襯底的正面將光致抗蝕劑圖案化，以限定具有第一寬度的開(kāi)口，光致抗蝕劑具有和該第一寬度相關(guān)的第一厚度。光致抗蝕劑層形成在襯底202的正面204上，然后通過(guò)光刻工藝對(duì)該光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以形成包括開(kāi)口222的掩模層220。例如，光刻工藝可以使用光掩模和用于掩模層220的正型光致抗蝕劑層材料。掩模層220具有寬度208，以及開(kāi)口222具有寬度210。掩模層220用來(lái)形成設(shè)置在襯底202的像素250A和250B之間的摻雜隔離結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，像素250A、250B分別具有和寬度208及210總和大致相等的像素尺寸212。像素尺寸與最佳化的襯底厚度的關(guān)系可以根據(jù)摻雜隔離特征的設(shè)計(jì)規(guī)則確定。例如，設(shè)計(jì)規(guī)則包括由光刻工藝形成的最小光致抗蝕劑寬度(例如寬度208)，光刻工藝的最小曝光寬度(例如寬度210)，用于阻擋形成摻雜隔離特征所使用的注入能量的最小光致抗蝕劑厚度(例如下文討論的厚度255)，以及注入能量的有效注入深度(例如下文討論的深度252)。應(yīng)當(dāng)注意，上述關(guān)系可以包括其他影響摻雜隔離特征形成的因素，例如所使用的摻雜物類(lèi)型。摻雜隔離特征被設(shè)計(jì)具有最小寬度，以減少對(duì)靈敏度的影響，同時(shí)具有足夠的深度，以減少相鄰像素直接的串?dāng)_。因此，最佳化的襯底厚度與摻雜隔離特征的深度相關(guān)并源自于該深度。摻雜隔離特征的深度將取決于注入工藝是否執(zhí)行到襯底的正面(在圖1中)，還是執(zhí)行到襯底的正面及背面(在圖3中)。最佳化襯底厚度表示在從襯底背面減薄之后，襯底應(yīng)當(dāng)具有的最大限度厚度。因此，設(shè)計(jì)摻雜隔離特征從襯底的正面基本上延伸到背面，以減少相鄰像素直接的串?dāng)_。如下文所述，圖像傳感器件200的各種參數(shù)和規(guī)格由像素尺寸和最佳化襯底厚度之間的關(guān)系來(lái)確定。根據(jù)設(shè)計(jì)工程師或客戶(hù)提供的設(shè)計(jì)需求，將像素尺寸212設(shè)置為預(yù)定的像素大小。如上文所述，由于寬度208和210的總和與像素尺寸212大約相等，因此它們互相關(guān)聯(lián)。因此，可以使用最優(yōu)化算法來(lái)確定(或設(shè)置)寬度208及210。在本實(shí)施例中，最優(yōu)化算法包括寬度208與210的比率，特別地，寬度208/寬度210。該比值等于大約11/7(大約1.571)?？梢杂^察到，掩模層220具有厚度225，該厚度225與開(kāi)口222的寬度210以及掩模層的寬度208相關(guān)。在本實(shí)施例中，厚度225為寬度210的大約5.5倍，并且為寬度208的大約3.5倍。這些數(shù)值可以根據(jù)特定光刻工藝經(jīng)驗(yàn)確定，并且可以包括一系列的數(shù)值，從而形成用于注入工藝的合適且可接受的圖案。這樣，可以從不同設(shè)計(jì)需要規(guī)定的一系列像素尺寸212中獲得寬度208及210和厚度225?？梢杂^察到，具有寬度和寬度208基本相等的光敏感元件和具有寬度和寬度210基本相等的摻雜隔離特征導(dǎo)致圖像像素具有最佳化的光靈敏度，并減少相鄰像素的串?dāng)_。下面參考表1舉例說(shuō)明。表1列舉了使用硼作為摻雜物來(lái)形成開(kāi)口222下方的隔離特征的實(shí)施例示例數(shù)值(稍后將對(duì)摻雜作出描述)。從左側(cè)開(kāi)始，列A包括一列像素尺寸212。如上文所述，像素尺寸212由設(shè)計(jì)要求確定。列B包括用于每個(gè)像素尺寸212的最優(yōu)化算法(在本發(fā)明實(shí)施例中為比值)。并且注意到，最優(yōu)化算法在本實(shí)施例中對(duì)于所有數(shù)值的像素尺寸212都保持相同。列C列出了與每個(gè)像素尺寸212和最優(yōu)化算法對(duì)應(yīng)的寬度208的數(shù)值。列D列出了與每個(gè)像素尺寸212和最優(yōu)化算法對(duì)應(yīng)的寬度210的數(shù)值。換句話(huà)說(shuō)，設(shè)計(jì)要求和最優(yōu)化算法確定了兩個(gè)等式和兩個(gè)變量。這兩個(gè)變量是寬度208和210，兩個(gè)等式是像素尺寸212=寬度208+寬度210；以及最優(yōu)化算法(或比率)=寬度208/寬度210=1.571。利用這兩個(gè)等式，兩個(gè)變量(寬度209和210)可以解答。例如，根據(jù)設(shè)計(jì)要求當(dāng)設(shè)定像素尺寸212為大約0.701μm時(shí)，并且使用為大約1.571的最優(yōu)化算法(或比率)，計(jì)算出寬度208和寬度210分別為大約0.429μm和0.273μm。列E包括光致抗蝕劑層220的一列厚度225數(shù)值，如上文所述，厚度225為寬度210的大約5.5倍，或者為寬度208的大約3.5倍。因此，一旦通過(guò)上述運(yùn)算確定了寬度210，也同樣確定了每個(gè)像素尺寸212的厚度225。例如，當(dāng)像素尺寸為大約0.701μm時(shí)，開(kāi)口222的寬度210被計(jì)算為大約0.273μm,并且光致抗蝕劑層220的厚度225被計(jì)算為大約5.5X0.273ym=1.5ym0下面，將對(duì)列F到I給出更詳細(xì)的說(shuō)明。并且，在表1之后還顯示了表2。表2列出了使用磷作為摻雜物來(lái)形成隔離特征的替代實(shí)施例的示例數(shù)值。請(qǐng)注意，雖然表1和表2中均顯示最優(yōu)化比值為大約1.571，但是在其他實(shí)施例中該數(shù)值可以改變。例如，在其他實(shí)施例中，最優(yōu)化比值可以位于1.25到1.85的范圍之間。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>方法100接下來(lái)是步驟130，該步驟中穿過(guò)幵口執(zhí)行注入工藝，其中該注入工藝使用與第一厚度相關(guān)的注入能量，由此在襯底中形成摻雜隔離特征。在掩模220阻擋注入能量并對(duì)掩模220下方的部分襯底進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，穿過(guò)幵口222向襯底202執(zhí)行注入工藝240。在該實(shí)施例中，注入工藝240使用硼作為摻雜物。在替代實(shí)施例中，注入工藝240使用磷作為摻雜物。注入工藝240還具有與掩模層220厚度225相關(guān)的注入能量。在本發(fā)明實(shí)施例中，注入工藝240的注入能量為具有厚度225的掩模220能夠承受(或者有效阻擋)的最大數(shù)量的注入能量。參考上面使用硼作為摻雜物來(lái)闡述本發(fā)明實(shí)施例的表1，列F列出了一系列的注入能量值。500KeV的注入能量與值為1.5μm的光致抗蝕劑層220的厚度225相關(guān)。注意到，500KeV的注入能量還與0.701μηι的像素尺寸212相關(guān)。能夠觀察到，隨著像素尺寸212在大約0.701μm到大約2.338μm之間，光致抗蝕劑層220的厚度225相應(yīng)地在大約1.5μm到大約5μm之間，并且注入工藝240的注入能量相應(yīng)地在大約500KeV到大約2500KeV之間。參考上面使用磷作為摻雜物來(lái)闡述本發(fā)明替代實(shí)施例的表2，用于光致抗蝕劑層220厚度225值為1.4μm的注入能量為500KeV。注意到，500KeV的注入能量還與0.655μm的像素尺寸212相關(guān)。能夠觀察到，隨著像素尺寸212在大約0.655μm到大約1.636μm之間，光致抗蝕劑層220的厚度225相應(yīng)地在大約1.4μm到大約3.5μm之間，并且注入工藝240的注入能量相應(yīng)地在大約500KeV到大約3000KeV之間。注入工藝240形成了位于幵口222下方的摻雜隔離特征255。在本實(shí)施例中，隔離特征255基本上與開(kāi)口222對(duì)準(zhǔn)。因此，隔離特征255具有與開(kāi)口222的寬度210基本上相等的最大寬度。隔離特征255具有有效注入深度252，其中該有效注入深度252也與注入工藝240的注入能量相關(guān)。有效注入深度252也根據(jù)注入工藝240所使用的摻雜物類(lèi)型而變化。再次參考用來(lái)闡明本發(fā)明使用硼作為摻雜物的實(shí)施例的表1，列G列出了用于有效注入深度252的一系列數(shù)值。值為1.28iim的有效注入深度252與500KeV的注入能量相關(guān)。注意到，有效注入深度252還與0.701ym的像素尺寸212相關(guān)。能夠觀察到，隨著像素尺寸212在大約0.701um到大約2.338um之間，注入工藝240的注入能量相應(yīng)地在大約500KeV到大約2500KeV之間，并且有效注入深度252相應(yīng)地在大約1.28ym到大約3.51ym之間。參考用來(lái)闡明本發(fā)明使用磷作為摻雜物的替代實(shí)施例的表2，列G列出了用于有效注入深度252的一系列數(shù)值。值為0.75iim的有效注入深度252與500KeV的注入能量相關(guān)。注意到，有效注入深度252還與0.655ym的像素尺寸212相關(guān)。能夠觀察到，隨著像素尺寸212在大約0.655um到大約1.636um之間，注入工藝240的注入能量相應(yīng)地在大約500KeV到大約3000KeV之間，并且有效注入深度252相應(yīng)地在大約0.75ym到大約2.46iim之間。下面是方法100的步驟140，該步驟中形成了與摻雜隔離特征鄰近的光敏感特征，其中光敏感特征具有和第一寬度相關(guān)的第二寬度。參考圖2B，其中掩模層220被除去。之后，在襯底202的正面204中并鄰近摻雜隔離特征255形成光敏感特征260。光敏感特征260可以通過(guò)光刻工藝和摻雜工藝形成。例如，光刻工藝可以使用和圖案化掩模層220時(shí)使用的光掩模相同的光掩模，但是這里使用負(fù)型光致抗蝕劑層材料來(lái)代替正型光致抗蝕劑層材料。在本實(shí)施例中，摻雜工藝使用N型摻雜物例如磷來(lái)形成光敏感特征260。在替代實(shí)施例中，摻雜工藝可以選擇地使用例如硼的P型摻雜物來(lái)形成光敏感特征。在這些實(shí)施例中，光敏感特征260具有和寬度208基本相等的最大寬度，在本實(shí)施例中，光敏感特征260可用于檢測(cè)光線(xiàn)輻射。應(yīng)當(dāng)注意，像素250A、250B的光敏感特征能夠互相變化，例如具有不同的結(jié)合深度、厚度等等。此外，應(yīng)當(dāng)注意形成上述摻雜隔離特征和光敏感特征的嚴(yán)格順序是不重要的。例如，光敏感特征可以在摻雜隔離特征形成之前或者之后形成。此外，應(yīng)當(dāng)了解雖然因舉例的緣故，像素250A和250B通常闡述為光電二極管，但是其他像素類(lèi)型也可以實(shí)現(xiàn)，包括釘扎層光電二極管、光門(mén)(photogate)、復(fù)位晶體管、源極跟隨晶體管以及轉(zhuǎn)移晶體管。方法100繼續(xù)執(zhí)行的是步驟150，在該步驟中從背面減薄襯底，從而襯底具有第二厚度，其中該第二厚度不超出摻雜隔離特征的深度。參考圖2C，通過(guò)減薄工藝290從背面206減薄襯底202。減薄工藝209可以包括磨削工藝、金剛石擦洗工藝、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝、化學(xué)蝕刻或者其他合適的技術(shù)。通過(guò)減薄工藝290，顯著數(shù)量的襯底材料被除去，并且襯底202具有新的厚度205B。在本實(shí)施例中，新厚度205B為最優(yōu)化襯底厚度，該厚度與隔離特征255的有效注入深度252相關(guān)。參考用來(lái)闡明本發(fā)明使用硼作為摻雜物的實(shí)施例的表1，列H列出了僅具有正面注入來(lái)形成隔離特征255的襯底202的新厚度205B的一系列數(shù)值。如表1所示，在本實(shí)施例中新厚度205B基本上與有效注入深度252相等。能夠觀察到，當(dāng)使用硼作為摻雜物并利用特定注入能量來(lái)形成隔離特征255時(shí)，有效注入深度252在大約1.28ym到大約3.51ym之間，并且因此襯底202的新厚度205B相應(yīng)地在大約1.28iim到大約3.51ym之間。類(lèi)似地，當(dāng)使用磷作為摻雜物并利用特定注入能量來(lái)形成隔離特征255時(shí)，隨著有效注入深度252在大約0.75iim到大約2.46ym的之間，襯底202的新厚度205B相應(yīng)地在大約0.75ym到大約2.46iim之間。應(yīng)當(dāng)注意到，雖然表1和表2顯示了厚度205B(列H)基本上與有效注入深度252相等，但是厚度205B表示最大限度的襯底厚度。因此，在其他實(shí)施例中，襯底202可以減薄從而具有小于有效注入深度252的厚度。因此，在最終器件中，隔離特征255基本上從襯底202的正面204延伸到背面206，以有效地減少像素250A、250B之間的串?dāng)_。應(yīng)當(dāng)注意，在將襯底202減薄之前，各種結(jié)構(gòu)和特征可以形成在襯底202的正面204上。例如，互連結(jié)構(gòu)形成在襯底202正面204上。互連結(jié)構(gòu)包括多個(gè)已圖案化的介電層和金屬層，用于向圖像傳感器件200的各種摻雜特征、電路以及輸入/輸出之間提供相互連接(例如配線(xiàn))。緩沖層形成在互連結(jié)構(gòu)上，并包括電介質(zhì)材料，例如氧化硅?；蛘?，緩沖層可以任選地包括氮化硅。通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)緩沖層進(jìn)行平整化，以形成平滑表面。載體(carrier)基底與緩沖層結(jié)合一起，從而能夠執(zhí)行對(duì)襯底202背面的處理。載體基底可以與襯底202類(lèi)似，并包括硅材料?；蛘?，載體基底可以選擇包括玻璃襯底。載體基底為正面204上形成的各種特征提供保護(hù)，并且還對(duì)處理襯底202的背面206提供機(jī)械強(qiáng)度和支持。此外，應(yīng)當(dāng)理解方法100可以繼續(xù)更多的處理來(lái)完成圖像傳感器件200的制造。例如，在襯底202的背面206上方形成彩色濾光片層。彩色濾光片層能夠支持不同的彩色濾光片(例如紅、綠及藍(lán))，并可以定位為使得入射光線(xiàn)輻射投射到其上并穿過(guò)。彩色濾光片層包括用于過(guò)濾投向像素250A的第一波長(zhǎng)光線(xiàn)輻射的濾光片和用于過(guò)濾投向像素250B的第二波長(zhǎng)光線(xiàn)輻射的彩色濾光片。彩色濾光片層可以包括用于過(guò)濾特定波長(zhǎng)帶的染料基(或顏料基)聚合物或樹(shù)脂。多個(gè)微透鏡形成在彩色濾光片層上方，用于引導(dǎo)光線(xiàn)輻射投向像素250A和250B。微透鏡可以各種布置方式定位，并且根據(jù)微透鏡使用的材料的折射系數(shù)以及距離傳感器表面的間距可以具有各種形狀。參考圖3，該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的不同方面的制造圖像傳感器件的替代方法300的流程圖。并且，參考圖4A到圖4B，該圖為圖像傳感器件400在圖3方法300的不同制造階段的剖視圖。除注入工藝執(zhí)行到襯底正面和背面來(lái)形成隔離特征之外，圖像傳感器件400類(lèi)似于圖2的圖像傳感器件200。因此，為了簡(jiǎn)潔清楚的緣故，對(duì)圖2和圖4中類(lèi)似的特征進(jìn)行相同的編號(hào)。此外，方法300包括的在圖1方法中執(zhí)行的步驟如下文描述。方法300首先開(kāi)始的是步驟310，在該步驟中執(zhí)行了圖1方法100的步驟110到140描述的步驟。圖像傳感器件400包括隔離特征255和形成在襯底202正面204的光敏感特征260。隔離特征255具有寬度210和深度252，并且光敏感特征具有如表1和表2中規(guī)定的寬度208。方法300接下來(lái)是步驟320，在該步驟中從背面將襯底減薄，從而襯底具有不超出第一摻雜隔離特征深度兩倍的第二厚度。執(zhí)行減薄工藝402(類(lèi)似于圖2的減薄工藝290)從背面206減薄襯底202，從而襯底具有新的厚度405。新厚度405是最優(yōu)化的襯底厚度，該厚度與隔離特征255的有效注入深度252的兩倍相關(guān)。隨后形成在襯底202背面206的隔離特征可以具有和形成在正面204的隔離特征255基本相同的深度。因此，為了高靈敏度和低串?dāng)_的目的，該設(shè)計(jì)提供了具有最大限度襯底厚度(2X深度252)的最小像素尺寸(寬度208和210)。參考表1和表2的列I，該列用于闡明減薄襯底202的新厚度405與有效注入深度252之間的相關(guān)關(guān)系。表1顯示，當(dāng)使用硼作為摻雜物并利用特定注入能量形成隔離特征255時(shí)，和有效注入深度252在大約1.28iim到大約3.51ym之間對(duì)應(yīng)，新厚度405在大約2.56ym到大約7.02ym之間。表2顯示，當(dāng)使用磷作為摻雜物并利用特定注入能量形成隔離特征255時(shí)，和有效注入深度252在大約0.75iim到大約2.46um之間對(duì)應(yīng)，新厚度405在大約1.5iim到大約4.92iim之間。應(yīng)當(dāng)注意，雖然表1和表2中顯示厚度405(列I)基本上等于有效注入深度252的兩倍，但是厚度405表示最大限度的襯底厚度。因此，在其他實(shí)施例中，襯底202可以減薄為小于有效注入深度252兩倍的厚度。因此，在最終的器件中，形成在正面204中的隔離特征255和隨后形成在背面206中的隔離特征455(下文中給出描述)基本上從襯底202的正面204延伸到背面206，以有效地減少像素250A、250B之間的串?dāng)_。方法300接下來(lái)是步驟330，其中對(duì)形成在襯底背面的光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的第二開(kāi)口，其中光致抗蝕劑層具有第一厚度?，F(xiàn)在參考圖4B，通過(guò)光刻工藝對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以形成具有開(kāi)口422的掩模420。掩模層420具有和寬度208基本相等的寬度408，以及與光致抗蝕劑層220的厚度225基本相等的厚度425。開(kāi)口422具有和寬度210基本相等的寬度410，并基本上與隔離特征255對(duì)準(zhǔn)。但是，如下文所述也可以存在一些可接受的未對(duì)準(zhǔn)范圍。方法300繼續(xù)步驟340，該步驟中使用注入能量并穿過(guò)第二開(kāi)口執(zhí)行注入工藝，由此在襯底中形成第二摻雜隔離特征。然后，向襯底202的背面206執(zhí)行注入工藝440，以形成摻雜隔離特征455。該注入能量與表1和表2中規(guī)定的用于形成隔離特征255并且如上面圖2描述的注入能量基本上相同。摻雜隔離特征455包括與摻雜隔離特征255重疊的部分。在圖示的實(shí)施例中，重疊部分454大于0.1ym。摻雜隔離特征455還具有和摻雜隔離特征255的有效注入深度252基本相等的有效注入深度452。因此摻雜隔離特征255和455基本上從襯底202的正面204延伸到背面206。方法300可以繼續(xù)額外的處理來(lái)完成圖像傳感器400的制造。例如，如上面圖2所述，掩模層420可以被除去，并且可以在襯底202的背面206上形成彩色濾光片層和微透鏡?？傮w來(lái)說(shuō)，這里公開(kāi)的方法和器件提供一種有效的方式將襯底減薄到用于給定像素尺寸的最佳厚度?；趽诫s隔離特征的進(jìn)取性設(shè)計(jì)規(guī)則，這里公開(kāi)的方法和器件具有確定像素尺寸和襯底厚度之間關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)規(guī)則需要考慮通過(guò)光刻工藝形成的最小光致抗蝕劑寬度、光刻工藝的最小曝光寬度、用于阻擋形成摻雜隔離特征所使用的注入能量的最小光致抗蝕劑厚度以及注入能量的有效注入深度。在一些實(shí)施例中，摻雜隔離特征形成在襯底的正面。在其他實(shí)施例中，摻雜隔離特征形成在襯底的正面，以及在使得襯底減薄之后形成在襯底的背面。通過(guò)這樣做，本發(fā)明實(shí)施例相比現(xiàn)有的器件具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以理解，不同的實(shí)施例可以具有不同的優(yōu)點(diǎn)，并且沒(méi)有特定的優(yōu)點(diǎn)是所有的實(shí)施例都必須要求的。本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，摻雜隔離特征和鄰近摻雜隔離特征形成的光敏感區(qū)具有用于感應(yīng)光線(xiàn)和減少串?dāng)_的最優(yōu)化關(guān)系。本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，摻雜隔離特征具有從襯底正面延伸到背面的最優(yōu)化有效注入深度，從而有效地減少了相鄰像素之間的串?dāng)_。上面已經(jīng)概況描述了本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例的特征，因此本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員可以更好地理解下面的詳細(xì)說(shuō)明。本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，他們可以容易地利用本發(fā)明公開(kāi)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或修改其他步驟和結(jié)構(gòu)，以用來(lái)執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例這里介紹的相同目的及/或優(yōu)點(diǎn)。本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到這樣的等同結(jié)構(gòu)不脫離本發(fā)明公開(kāi)的精神和范圍，并且他們可以在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和改變。例如，表1和表2中用于像素尺寸、襯底厚度、隔離特征以及文中公開(kāi)的其他特征的各種特定數(shù)值為一些例子。但是，當(dāng)基于隔離特征的形成確定像素尺寸和襯底厚度之間的關(guān)系時(shí)，其它數(shù)值也可以執(zhí)行。權(quán)利要求一種制造圖像傳感器件的方法，包括提供具有正面和背面的襯底；對(duì)位于所述襯底正面的光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的開(kāi)口，所述光致抗蝕劑層具有與所述第一寬度相關(guān)的第一厚度；使用與所述第一厚度相關(guān)的注入能量穿過(guò)所述開(kāi)口執(zhí)行注入工藝，由此在所述襯底中形成第一摻雜隔離特征；形成與所述第一摻雜隔離特征鄰近的光敏感特征，所述光敏感特征具有第二寬度；以及從所述背面減薄所述襯底，從而所述襯底具有不超出所述第一摻雜隔離特征的深度兩倍的第二厚度；其中像素尺寸基本上等于所述第一寬度和所述第二寬度的總和。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底的第二厚度基本上等于所述第一摻雜隔離特征的深度。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底的第二厚度基本上等于所述第一摻雜隔離特征深度的兩倍，其中所述方法在減薄所述襯底之后還包括對(duì)位于所述襯底背面的第二光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的第二開(kāi)口，所述第二光致抗蝕劑層具有第一厚度；以及使用與所述第一厚度相關(guān)的注入能量穿過(guò)所述第二開(kāi)口執(zhí)行第二注入工藝，由此在所述襯底中形成第二摻雜隔離特征；優(yōu)選地所述第一摻雜隔離特征與所述第二摻雜隔離特征基本上互相對(duì)準(zhǔn)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一寬度和所述第二寬度通過(guò)以下步驟確定將所述像素尺寸設(shè)定為設(shè)計(jì)規(guī)格的預(yù)定像素尺寸；基于光刻工藝形成的最小光致抗蝕劑寬度、所述光刻工藝的最小曝光寬度以及用來(lái)阻擋所述注入能量的最小光致抗蝕劑厚度，選擇所述第二寬度與所述第一寬度的最優(yōu)化比率；以及使用所述預(yù)定像素尺寸和所述最優(yōu)化比率計(jì)算所述第一寬度和所述第二寬度，優(yōu)選地其中所述最優(yōu)化比率在在大約1.25到大約1.85的范圍之間。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述注入工藝?yán)门?；其中在大約1.5μm到大約5μm之間的所述光致抗蝕劑層的第一厚度與在大約500KeV到大約2500KeV之間的所述注入能量相關(guān)；以及其中在大約500KeV到大約2500KeV之間的所述注入能量與在大約1.28μm到大約3.51μm之間的所述第一摻雜隔離特征的深度相關(guān)。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述注入工藝?yán)昧?；其中在大約1.4μπι到大約3.5μπι之間的所述光致抗蝕劑層的第一厚度和在大約500KeV到大約3000KeV之間的所述注入能量相關(guān)；以及其中在大約500KeV到大約3000KeV之間的所述注入能量與在大約0.75μm到大約2.46μm之間的所述第一摻雜隔離特征的深度相關(guān)。7.一種圖像傳感器件，包括具有正面、背面以及厚度的襯底；在所述襯底中形成的摻雜隔離特征，所述摻雜隔離特征具有第一寬度和深度，所述深度基本上與所述襯底的厚度相等；在所述襯底中鄰近所述摻雜隔離特征形成的光敏感特征，所述光敏感特征具有第二寬度；其中所述第一寬度與所述第二寬度通過(guò)像素尺寸和最優(yōu)化算法確定，其中所述像素尺寸為所述第一寬度和所述第二寬度的總和，以及所述最優(yōu)化算法基于所述摻雜隔離特征的設(shè)計(jì)規(guī)則。8.如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器件，其中所述摻雜隔離特征包括從所述襯底的正面延伸到所述襯底一半厚度的第一摻雜隔離特征；以及從所述襯底的背面延伸到所述襯底另一半厚度的第二摻雜隔離特征；優(yōu)選地，所述第一摻雜隔離特征與所述第二摻雜隔離特征基本上互相對(duì)準(zhǔn)。9.如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器件，其中所述最優(yōu)化算法為所述第二寬度和所述第一寬度的最優(yōu)化比率，所述最優(yōu)化比率基于通過(guò)光刻工藝形成的最小光致抗蝕劑寬度、所述光刻工藝的最小曝光寬度以及用來(lái)阻擋形成所述摻雜隔離特征所使用的注入能量的最小光致抗蝕劑厚度；優(yōu)選地，所述最優(yōu)化比率在大約1.25到大約1.85的范圍之間。10.一種制造圖像傳感器件的方法，包括確定最優(yōu)化襯底厚度和像素尺寸之間的關(guān)系，所述關(guān)系基于摻雜隔離特征的設(shè)計(jì)規(guī)則；提供具有正面和背面的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底的正面形成第一摻雜隔離區(qū)，所述第一摻雜隔離區(qū)具有第一寬度；在所述半導(dǎo)體襯底中形成光敏感元件，所述光敏感元件具有第二寬度；以及從所述背面減薄所述半導(dǎo)體襯底，從而所述半導(dǎo)體襯底的厚度不超出所述最優(yōu)化襯底厚度；其中像素尺寸基本上等于所述第一寬度和所述第二寬度的總和。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述設(shè)計(jì)規(guī)則包括通過(guò)光刻工藝形成的最小光致抗蝕劑寬度；所述光刻工藝的最小曝光寬度；以及用來(lái)阻擋形成所述摻雜隔離特征所使用的注入能量的最小光致抗蝕劑厚度。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述第一摻雜隔離區(qū)的步驟包括在所述半導(dǎo)體襯底的正面形成光致抗蝕劑層，所述光致抗蝕劑層具有與所述最小光致抗蝕劑厚度基本相等的厚度；對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的開(kāi)口和具有第二寬度的圖案，所述第一寬度基本上等于所述光刻工藝的最小曝光寬度，并且所述第二寬度基本上等于通過(guò)所述光刻工藝形成的所述最小光致抗蝕劑寬度；以及使用所述注入能量穿過(guò)所述開(kāi)口注入摻雜物，由此所述第一摻雜隔離區(qū)的深度基本上等于所述最優(yōu)化襯底厚度。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中若利用硼摻雜所述第一摻雜隔離區(qū)，則所述關(guān)系包括在大約0.70μm到大約2.34μm之間的所述像素尺寸對(duì)應(yīng)于在大約1.28μm到大約，3.51μm之間的所述最優(yōu)化襯底厚度；以及其中若利用磷摻雜所述第一摻雜隔離區(qū)，則所述關(guān)系包括在大約0.65μm到大約1.64μm之間的所述像素尺寸對(duì)應(yīng)于在大約0.75μm到大約2.46μm之間的所述最優(yōu)化襯底厚度。14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中在減薄所述襯底之后還包括在所述半導(dǎo)體襯底的背面形成第二摻雜隔離區(qū)，所述第二摻雜隔離區(qū)具有第一厚度；其中所述第一摻雜隔離區(qū)具有第一深度，以及所述第二摻雜隔離區(qū)具有第二深度，其中所述第一深度和所述第二深度的總和基本上等于所述最優(yōu)化襯底厚度。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中若利用硼摻雜所述第一摻雜隔離區(qū)，則所述關(guān)系包括在大約0.70μm到大約2.34μm之間的所述像素尺寸對(duì)應(yīng)于在大約2.56μm到大約7.02μm之間的所述最優(yōu)化襯底厚度；以及其中若利用磷摻雜所述第一摻雜隔離區(qū)，則所述關(guān)系包括在大約0.65μm到大約1.64μm之間的所述像素尺寸對(duì)應(yīng)于在大約1.50μm到大約4.92μm之間的所述最優(yōu)化襯底厚度。全文摘要本發(fā)明提供了一種制造圖像傳感器件的方法，包括提供具有正面和背面的襯底；對(duì)位于所述襯底正面的光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案化，以限定具有第一寬度的開(kāi)口，所述光致抗蝕劑層具有與所述第一寬度相關(guān)的第一厚度；使用與所述第一厚度相關(guān)的注入能量穿過(guò)所述開(kāi)口執(zhí)行注入工藝，由此在所述襯底中形成第一摻雜隔離特征；形成與所述第一摻雜隔離特征鄰近的光敏感特征，所述光敏感特征具有第二寬度；以及從所述背面減薄所述襯底，從而所述襯底具有不超出所述第一摻雜隔離特征的深度兩倍的第二厚度。像素尺寸基本上等于所述第一寬度和所述第二寬度的總和。文檔編號(hào)H01L27/146GK101807544SQ20091017395公開(kāi)日2010年8月18日申請(qǐng)日期2009年9月24日優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日發(fā)明者王俊智,許家豪,許慈軒申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司