專利名稱：用于背照式圖像傳感器的抗反射層及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及背照式圖像傳感器領域，更具體地，涉及背照式圖像傳感器的抗反射層。
背景技術：
集成電路(IC)技術被不斷改進。這種改進通常涉及按比例縮小器件幾何形狀，以實現(xiàn)較低制造成本、較高器件集成密度、較高速度、以及更好的性能。連通由減小幾何尺寸實現(xiàn)的優(yōu)點，直接對IC器件進行改進。一種這樣的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密度(亮度)的像素陣列(或格柵)。像素陣列通過積累電荷來響應光，其中，光越多，電荷越高。然后，電荷(例如，通過其他電路)可以用于提供顏色和亮度，其可以用于適合的應用，諸如數(shù)碼相機。普通類型的像素格柵包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體(CM0Q圖像傳感器器件。一種類型的圖像傳感器器件為背照式(BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件被用于感應朝向基板的后表面(其支持BSI圖像傳感器器件的圖像傳感器電路)投射的光量。像素格柵位于基板的正面，并且基板足夠薄，使得朝向基板的背面投射的光可以到達像素格柵。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。通常，與FSI圖像傳感器器件相比，BSI技術提供較高靈敏性、較低串擾、 以及相當?shù)牧孔有?。由于器件按比例縮放，連續(xù)作出對BSI技術的改進，以進一步改善BSI圖像傳感器器件的量子效率。例如，抗反射涂(ARC)層設置在基板的后表面之上，以改善光波長到基板的透射率，以及到用于感應光的像素格柵的透射率。典型ARC層包括氮氧化硅(SiON)和/ 或氮化硅層(諸如，紫外線氮化硅(U VSN)層)。隨著技術節(jié)點繼續(xù)減小到例如65nm技術節(jié)點及以下，這些類型的ARC層固定地限于它們可以提供的量子效率改進。從而，雖然現(xiàn)有 BSI圖像傳感器器件以及制造這些BSI圖像傳感器器件的方法通常已經(jīng)足夠用于它們想要的目的，隨著器件繼續(xù)按比例縮小，它們已經(jīng)不能在所有方面完全滿意。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括基板，具有前表面和后表面；感光區(qū)，設置在基板的前表面處；以及抗反射層，設置在基板的后表面上方，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，抗反射層具有大于或等于約2. 2 的折射率和小于或等于約0. 05的消光系數(shù)?？蛇x地，在該BSI圖像傳感器器件中，當在大于500nm的波長處進行測量時，消光系數(shù)為0 ；或者折射率大于或等于約2. 4。
可選地，在該BSI圖像傳感器器件中，抗反射層為碳化硅(SiC)層，SiC層具有約 20%至約30%的Si與C的比；或者抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者抗反射層具有約 1OOA至約600A的厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括基板，具有前表面和后表面；感光區(qū)，設置在基板的前表面處；以及碳化硅(SiC)抗反射層，設置在基板的后表面上方，其中，SiC抗反射層具有約20%至約30%的Si與C的比?？蛇x地，在該BSI圖像傳感器器件中，對于約450nm至約700nm的光波長，SiC抗反射層具有大于或等于2. 4的折射率?？蛇x地，在該BSI圖像傳感器器件中，SiC抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者與氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射層相比，對于約450nm至約550nm輻射波長，SiC 抗反射層提供相對高等級的傳輸?？蛇x地，在該BSI圖像傳感器器件中，SiC抗反射層具有小于或等于約0.05的消光系數(shù)；或者SiC抗反射層與基板直接接觸；或者SiC抗反射層具有約IOOA至約600A的厚度。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括提供具有前表面和后表面的基板；在基板的前表面處形成感光區(qū)；以及在基板的后表面上方形成抗反射層，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，抗反射層被調整為具有大于或等于約2. 2的折射率和小于或等于約0. 05的消光系數(shù)。可選地，在該方法中，形成抗反射層包括使用等離子體增強型化學汽相沉積 (PECVD)工藝形成SiC抗反射層?？蛇x地，在該方法中，執(zhí)行PECVD工藝包括使用含有氦(He)和四甲基硅烷(4MS) 的氣體混合物，其中，使用約300sccm至約500sccm的4MS流速和約4000sccm至約8000sccm 的He流速；或者執(zhí)行PECVD工藝包括使用約2托至約3托的室壓力、約300°C至約350°C 的室溫度、以及約800W至約1300W的功率；或者形成SiC抗反射層包括調整PECVD工藝， 以形成具有約20%至約30%的Si與C的比的SiC抗反射層。


當結合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明。應該強調的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的數(shù)量和尺寸可以被任意增加或減少。圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個方面的集成電路器件的示意性截面?zhèn)纫晥D。圖2至圖8是示出可以在圖1的集成電路器件中實現(xiàn)的多種抗反射層的特征的曲線圖。圖9示出形成能夠在圖1的集成電路器件中可以實現(xiàn)的抗反射層所用的氣體之間的化學反應。
具體實施例方式以下公開提供了多種不同實施例或實例，用于實現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅是實例并且不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發(fā)明可以在多個實例中重復參考符號和/或字符。 這種重復用于簡化和清楚，并且其本身不表示所述多個實施例和/或配置之間的關系。此外，在此可使用諸如“在· · ·之下”、“在· · ·下面”、“下面的”、“在· · ·上面”、以及“上面的”等的空間關系術語，以容易地描述如圖中所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關系。應當理解，除圖中所示的方位之外，空間關系術語將包括使用或操作中的裝置的各種不同的方位。例如，如果翻轉圖中所示的裝置，則被描述為在其他元件或部件“下面” 或“之下”的元件將被定位為在其他元件或部件的“上面”。因此，示例性術語“在...下面” 包括在上面和在下面的方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉90度或在其他方位)，并且通過在此使用的空間關系描述符進行相應地解釋。圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個方面的集成電路器件200的實施例的示意性截面?zhèn)纫晥D。在所示的實施例中，集成電路器件200為背照式(BSI)圖像傳感器器件。BSI圖像傳感器器件200可以包括在此未描述的附加部件。例如，集成電路器件200可以為集成電路 (IC)芯片、芯片上系統(tǒng)(SoC)、或其部分，包括多種無源和有源微電子器件，諸如電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、互補金屬氧化物半導體 (CMOS)晶體管、高壓晶體管、高頻晶體管、其他合適的組件、或其結合。在所示實施例中，為了清楚起見，圖1被簡化以更好地理解本本發(fā)明的發(fā)明思想。在集成電路器件200中可以添加附加部件，并且對于集成電路器件200的其他實施例，以下描述的一些部件可以被替換或消除。BSI圖像傳感器器件200包括具有前表面212和后表面214的基板210。在所述實施例中，基板210為含有硅的半導體基板?？蛇x地或另外地，基板210包括另一基本半導體，諸如鍺和/或金剛石；化合物半導體，包括碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、和/ 或銻化銦；合金半導體，包括 SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、(kJnP 和 / 或 GaInAsP ； 或其結合?；蹇梢詾槿Q于集成電路器件200的設計需求的ρ-型或η-型基板?；?10 可以為絕緣體上半導體(SOI)?；?10可以包括摻雜的外延層、梯度半導體層、和/或覆蓋在不同類型的另一半導體層上的半導體層，諸如在鍺硅層上的硅層。根據(jù)BSI圖像傳感器器件200的設計需求，基板210可以包括用η-型雜質和/或ρ-型雜質摻雜的多種摻雜區(qū)域。基板210還可以包括隔離部件(未示出)，諸如淺溝槽隔離件(STI)和/或硅(LOCOS) 的局部氧化部件，以將在基板210上形成的像素(以下描述)和/或其他裝置分開。BSI圖像傳感器200包括在基板210的前表面212處形成的像素陣列(或格柵)220。像素陣列220檢測朝向基板210的后表面214的輻射(諸如入射輻射(光)225) 的密度(亮度)。在所述實施例中，入射輻射225為可見光?？蛇x地，輻射225可以為紅外線(IR)、紫外線(UV)、Χ-射線、微波、其他合適的輻射類型、或其結合。像素陣列220包括分別與特定光波長(諸如，紅光、綠光和藍光波長)相對應的像素220R、220G、和220B。換句話說，像素220R、220G、和220B中的每個均檢測各自光波長的密度(亮度)。像素陣列220 可以可選地或另外地包括與不同光波長相對應的像素。術語“像素”是指包括用于將電磁輻射轉換為電信號的部件的單位元件(unit cell)(例如，包括光電探測器和多種半導體器件的電路)。像素220R、220G、和220B包括允許像素檢測各個光波長的強度的多種部件和電路。例如，在所述實施例中，像素220R、220G和220B是光電探測器，諸如光電二極管，分別包括感光區(qū)222R、222G和222B。感光區(qū)222R、222G、和222B可以為具有通過離子注入工藝、擴散工藝或其他適合工藝形成在基板210中的η-型和/或ρ-型雜質的摻雜區(qū)域。像素220R、220G和/或220B可以另外地或可選地包括互補金屬氧化物半導體(CM0Q圖像傳感器(CIS)、電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器、有源像素(ACP)圖像傳感器、無源像素圖像傳感器、其他合適的圖像傳感器、或其結合。像素220R、220G和/或220B還可以另外或可選地包括多種晶體管，諸如復位晶體管、源跟隨器晶體管、選擇晶體管、轉移晶體管、其他合適的晶體管、或其結合?？梢蕴峁└郊与娐?、輸入、和/或輸出給像素陣列220(例如，鄰近像素陣列220)，提供用于像素220R、220G和/或220B的操作環(huán)境并且用于支持與像素220R、 220G、和/或220B通信。多層互連(MLI)結構230設置在基板210的前表面212上方，包括在像素陣列 220上方。MLI結構230包括具有在其中設置的導電層235和236的介電層232、233和 234。介電層232、233和234可以指中間層(或層間)電介質(ILD)層或中間金屬電介質 (IMD)層。介電層232、233和234包括合適的介電材料，諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、 TEOS氧化物、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅酸玻璃(BPSG)JS _k介電材料、其他合適的介電材料、或其結合。示例性低_k介電材料包括氟化硅玻璃(FSG)、摻雜碳的氧化硅、黑金剛石 (Applied Materials of Santa Clara, California)、干凝膠、氣凝膠、非晶氟化碳、聚對二甲苯、BCB (苯并環(huán)丁烯)、SiLK (Dow Chemical, Midland, Michigan)、聚酰亞胺、其他合適的材料、或其結合。介電層232、233和234可以包括具有多種介電材料的多層結構。介電層 232,233和/或234中的每層均可以包括相同或不同的材料。介電層232、233和/或234 由化學汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、旋涂、其他合適的工藝、或其結合形成。導電層235和236包括可以被配置成連接BSI圖像傳感器器件200的多個部件或結構的多個導電部件238。例如，導電層235和236可以用于互連(例如，提供電連接)形成在基板210上的多種器件。導電部件238可以為垂直互連件，諸如通孔和/或觸點、和/ 或水平互連件，諸如導線。具有多種導電部件238的導電層235和236包括導電材料，諸如鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物、或其結合。雖然導電層235和 236的部件由參考標號238表示，但是應該理解，每個導電部件都可以具有相同或不同的材料、尺寸、維度、或其他參數(shù)。MLI結構230可以通過任何合適的工藝形成，諸如鑲嵌或雙鑲嵌工藝。進一步地，僅在所述實施例中披露了三個介電層032、233和234)以及兩個導電層035和236)，這用于清楚和簡單。從而，可以理解，單個或多個介電層和導電層結構可以設置在基板210的前表面212之上。抗反射層240設置在基板210的后表面214上方。在所述實施例中，抗反射層240 與基板210的后表面214直接接觸。可選地，一層或多層可以設置在抗反射層240和基板 210的后表面214之間?？狗瓷鋵?40為介電層，尤其是碳化硅(SiC)層。SiC抗反射層 240具有合適的厚度，例如，約IOOA至約600A的厚度。SiC抗反射層MO的成分、折射率、 以及消光系數(shù)被調整，使得BSI圖像傳感器器件200顯示出最佳量子效率并且提供到基板 210的多種光波長(諸如紅、綠、和藍光波長)的最佳透射率。例如，在所述實施例中，SiC 抗反射層240具有約20%至約30%的Si與C的比。進一步地，對于小于約700nm的輻射(光)波長，尤其是對于約400nm至約700nm的光波長，SiC抗反射層240具有大于或等于約2. 2的折射率(η)以及小于或等于0. 05的消光系數(shù)(k)。在一個實例中，對于小于700nm 的光波長，SiC抗反射層240具有大于或等于2. 4的折射率。在一個實例中，當光波長大于約550nm時，消光系數(shù)為0，以及當光波長為約450nm至約550nm時，消光系數(shù)小于0. 05。如上所述，所披露的SiC抗反射層240可以改善圖像傳感器器件的量子效率，并且在所述實施例中，改善BSI圖像傳感器器件200的量子效率。更特別地，SiC抗反射層MO 代替通常在BSI圖像傳感器器件中使用的傳統(tǒng)氮氧化硅(SiON)和/或氮化硅(例如，紫外線SiN(UVSN))抗反射層。提出SiC抗反射層240是因為技術節(jié)點繼續(xù)減小，例如，減小到 65nm技術節(jié)點及以下，SiON和/或SiN抗反射層本質上受限于可以提供的量子效率改進， 這將在以下詳細解釋。為了描述的目的，可見光光譜包括從約400nm至約750nm的波長。藍光波長由約 440nm至約490nm的波長表示，綠光波長由約490nm至約570nm的波長表示，以及紅光波長由約620nm至約780nm波長表示。更特別地，為了舉例的目的，假設藍光由約450nm波長表示，綠光由約550nm波長表示，以及紅光由約650nm波長表示。由于綠光波長在可見光光譜的中心，改進BSI圖像傳感器的綠光透射率將改善所有光波長的整體透射率。從而，在所述實施例中，通過最優(yōu)化抗反射層240的綠光透射率，改善了 BSI圖像傳感器器件200整體透射率以及量子效率。例如，圖2為示出基于在BSI圖像傳感器的后表面上設置的抗反射層 (諸如，抗反射層M0)的折射率(η)的綠光波長的透射率(諸如，約550nm的波長)。在圖 2中，水平軸表示折射率值，以及垂直軸表示綠光波長的透射率。從圖2可以看出，當折射率為約2. 2至約2. 9時，尤其是在約2. 4和約2. 7之間，抗反射層最優(yōu)化綠光波長透射率(從抗反射層到基板)。假設抗反射層240的消光系數(shù)為約零。從而，使抗反射層240具有大于約2. 2的折射率和接近零的消光系數(shù)將改善到BSI圖像傳感器器件200的基板210的綠光波長透射率。如上所述，傳統(tǒng)SiON和/或SiN抗反射層本質上受限于可以提供的量子效率改進。例如，圖3是示出用于BSI圖像傳感器器件中使用的SiON抗反射層和UVSN抗反射層在多種光波長處的折射率值的曲線圖400。在圖3中，水平軸表示以納米(nm)為單位的光波長，以及垂直軸表示折射率(η)值。曲線402表示在各個所測量的光波長處的SiON抗反射層的折射率，以及曲線404表示在各個所測量的光波長處的UVSN抗反射層的折射率。 在圖3中，在約350nm的光波長處，由SiON抗反射層實現(xiàn)的最高折射率為約2. 35，以及在約200nm的光波長處，由UVSN抗反射層實現(xiàn)的最高折射率為約2. 3。從圖3可以清楚地看出，對于最佳綠光波長(例如，約550nm)透射率，傳統(tǒng)SiON和/或UVSN抗反射層不能達到高于約2. 2的折射率值。圖4是示出用于BSI圖像傳感器器件中使用的SiON抗反射層和 UVSN抗反射層的在多種光波長的消光系數(shù)值的曲線圖500。在圖4中，水平軸表示以納米為單位的光波長，以及垂直軸表示消光系數(shù)(k)值。曲線502表示在各個所測量的光波長處的SiON抗反射層的消光系數(shù)，以及曲線504表示在各個所測量的光波長處的UVSN抗反射層的消光系數(shù)。在圖4中，對于小于約400nm的光波長，SiON抗反射層的消光系數(shù)值大于約0. 12，對于在400nm與500nm之間的光波長，消光系數(shù)值大于0. 02，對于大于500nm的光波長，消光系數(shù)值小于0. 02。對于約300nm至約800nm的光波長，UVSN抗反射層的消光系數(shù)值小于約0. 02。從圖4可以清楚地看出，對于最佳綠光波長(例如，約550nm)透射率，傳統(tǒng)SiON抗反射層不能實現(xiàn)約0的消光系數(shù)。相反地，對于最佳綠光波長透射率，諸如SiC抗反射層240的SiC抗反射層可以實現(xiàn)高透射率和低消光系數(shù)。例如，圖5為示出對于在BSI圖像傳感器器件中使用的諸如SiC 抗反射層MO的SiC抗反射層，在多種光波長處的折射率值的曲線圖600。在圖5中，水平軸表示以納米為單位的光波長，以及垂直軸表示折射率(η)值。曲線602表示在各個所測量的光波長處的SiC抗反射層的折射率。在圖5中，對于約250nm至約650nm的整個光波長范圍，SiC抗反射層將折射率值保持在2. 3以上。圖6是示出對于在BSI圖像傳感器中使用的SiC抗反射層，在多種光波長處的消光系數(shù)的曲線圖700。在圖6中，水平軸表示以納米(nm)為單位的光波長，以及垂直軸表示消光系數(shù)(k)值。曲線702表示在各個所測量的光波長處的SiC抗反射層的消光系數(shù)。在圖6中，對于約250nm至約650nm的光波長，SiC 抗反射層的消光系數(shù)值小于0. 8，并且特別地，對于約450nm至約550nm的光波長，消光系數(shù)值小于0. 05。實際上，曲線702還表示，當光波長大于約550nm時，SiC抗反射層的消光系數(shù)約為0。從圖5和圖6可以看出，諸如SiC抗反射層MO的SiC抗反射層可以實現(xiàn)大于約 2. 2的折射率和約為0的消光系數(shù)，特別是在綠光波長處，從而提供最佳綠光波長透射率。 圖7是示出在BSI圖像傳感器器件中使用的諸如SiC抗反射層240的SiC抗反射層的光波長透射率的曲線圖800。對于小于約700nm的光波長，尤其對于約400nm至約700nm的光波長，SiC抗反射層具有大于或等于約2. 2的折射率以及小于或等于約0. 05的消光系數(shù)。在圖7中，水平軸表示以納米(nm)為單位的光波長，以及垂直軸表示色彩透射率百分數(shù)。曲線802表示SiC抗反射層的藍光帶的透射率，曲線804表示SiC抗反射層的綠光帶的透射率，以及曲線806表示SiC抗反射層的紅光帶的透射率。在圖7中，所披露的SiC抗反射層實現(xiàn)了約80%的藍光(例如，約450nm的光波長)透射率，約90%的綠光(例如，約550nm 的光波長)透射率，以及約100%的紅光(例如，約650nm的光波長)透射率。圖8是示出隨著SiC抗反射層的折射率而改變的SiC抗反射層的吸收特性的曲線圖900。在圖8中，水平軸表示波數(shù)，以及垂直軸表示吸收。采用四個不同的樣本，折射率為2. 1的UDC-1，折射率為2. 2的UDC-2，折射率為2. 3的UDC-4，以及折射率為2. 5的UDC-5。如圖8中所示，隨著 SiC抗反射涂層的折射率增加，吸收增加。從而，從前述描述可以清楚地看出，所披露的SiC 抗反射層240可以實現(xiàn)用于所有光波長的改進光透射率，得到BSI圖像傳感器器件200的改進量子效率和減小的信噪比?？狗瓷鋵覯O的成分、折射率、以及消光系數(shù)可以通過控制在抗反射層的形成工藝中的多個工藝參數(shù)來調整(修改)。例如，在所述實施例中，SiC抗反射層MO由諸如等離子體增強型CVD (PECVD)工藝的化學汽相沉積(CVD)工藝形成。PECVD工藝的多個工藝參數(shù)被修改為將SiC抗反射層240調整為具有在此描述的理想成分、折射率、以及消光系數(shù)。 可以調整的多個工藝參數(shù)的實例包括氣體類型、氣體流速、功率(諸如，射頻(RF)功率)、室壓力、室溫度、晶圓溫度、其他工藝參數(shù)、或其結合。在所述實施例中，SiC抗反射層240形成在PECVD工具的工藝室中，諸如具有多個室的NovelIus VECTOR PECVD工具或者具有一對室的 Applied Materials Applied Producer SE PECVD 工具。例如，PECVD 工藝室可以包括具有閥的一個或多個材料入口，閥用于控制在PECVD工藝期間給室提供的材料的流速。材料及其相應流速可以用于控制被沉積在基板210的后表面214上方的SiC抗反射涂層MO的成分和厚度。例如，在所述實施例中，PECVD工藝使用氦(He)氣和四甲基硅烷 (4MS)氣體，以形成SiC抗反射層M0。圖9示出在4MS和He之間形成SiC材料的化學反應。在一個實例中,PECVD工藝使用約300sccm至約500sccm的4MS流速，以及約4000sccm 至約8000SCCm的He流速。在一個實例中，PECVD工藝使用約2托至約3托的室壓力(諸如，RF功率)，約300°C至約350°C的室溫度，以及約800W至約1300W的功率。調整多個工藝參數(shù)還可以實現(xiàn)約20%至約30%的Si與C的比。應該理解，除了 PECVD工藝之外的另一工藝可以形成調整后的SiC抗反射層M0。為了實現(xiàn)在此描述的理想成分、折射率、以及消光系數(shù)，形成SiC抗反射層240可以集中于調整抗反射層Mo，以(1)無Si-O鍵或Si-N鍵，⑵增加Si-C鍵，和/或(3)增加網(wǎng)狀碳。在所述實施例中，SiC抗反射層240被調整為無Si-O鍵和/或Si-N鍵，其通常導致比理想折射率低并且比理想消光系數(shù)高(例如，如在包括Si-O鍵和Si-N鍵的傳統(tǒng)SiON 和/或UVSN抗反射層中，其防止這些傳統(tǒng)抗反射涂層在低消光系數(shù)的情況下實現(xiàn)更高的折射率)。而且，在所述實施例中，SiC抗反射層240被調整，以實現(xiàn)增加的Si-C鍵。這可以通過改變氣體比率以實現(xiàn)約20%至約30%的Si與C的比來實現(xiàn)。增加的Si-C鍵有助于與SiC抗反射層MO的低消光系數(shù)結合的較高折射率。從而，只要能實現(xiàn)高折射率/低消光系數(shù)，可以想到其他Si與C的比率。增加Si-C鍵還可以增加網(wǎng)狀Cfcetworked C)，意味著C完全鍵合至Si或SiC抗反射層MO的組分的其他要素。在一個實例中，SiC抗反射層 240被調整為不懸掛C鏈。增加網(wǎng)狀C的量可以通過降低沉積速度來實現(xiàn)。再次參考圖1，濾色器層250上覆在基板210的后表面214。更特別地，濾色器層 250上覆在BSI圖像傳感器器件200的抗反射涂層M0。在所述實施例中，濾色器層250支持多于一個濾色器。例如，濾色器層250包括用于過濾出到像素220R的紅色波長的可見光的濾色器250R，用于過濾出到像素220G的綠色波長的可見光的濾色器250G，以及用于過濾出到像素220B的藍色波長的可見光的濾色器250B。每個濾色器250R、250G和250B均與其各自相應像素220R、220G和220B對準。濾色器250R、250G和250B包括任何合適的材料。 例如，濾色器250R、250G和250B可以包括用于濾出特定頻帶(例如，光的理想波長)的基于染料的(或基于顏料的)聚合物?？蛇x地，濾色器250R、250G和250B可以包括樹脂或具有彩色顏料的有機材料。微透鏡層260設置在濾色器層250上方。在所述實施例中，微透鏡層260包括與每個濾色器250R、250G和250B對準并且與每個像素220R、220G和220B對準的微透鏡。微透鏡可以在具有像素陣列220和濾色器250的多種位置布置中，以將入射輻射225集中于基板210的感光區(qū)上。每個微透鏡均包括合適的材料，并且微透鏡層沈0中的微透鏡可以具有相同或不同的材料。而且，微透鏡具有取決于微透鏡的材料的折射率和/或微透鏡和基板210的感光區(qū)之間的距離的多種形狀和尺寸。可選地，濾色器層250和微透鏡層260 的位置可以顛倒，使得微透鏡層260位于抗反射層240和濾色器層250之間。本發(fā)明還期望具有位于微透鏡層之間的濾色器層的BSI圖像傳感器器件200。濾色器層上方的微透鏡可以具有與濾色器層下方的微透鏡層相同或不同的材料和/或折射率。在操作中，BSI圖像傳感器器件200被設計成接收朝向基板210的后表面214傳播的輻射225。微透鏡層260將入射的輻射225引導至濾色器250R、250G和250B。然后， 光從濾色器250R、250G和250B通過SiC抗反射層240傳輸至基板210和相應像素220R、220G和220B (特別是感光區(qū)222R、222G和222B)。由于上覆在基板210的前表面212上的多個器件部件(例如，柵電極)和/或金屬部件(例如，MLI結構230的導電層235和236) 不阻擋光，因此傳輸至濾色器250R、250G和250B和像素220R、220G和220B的光可以被最大化。允許通過至各個像素220R、220G和220B的光的理想波長(例如，紅光、綠光和藍光) 包括光電流，其可以被記錄并被處理。BSI圖像傳感器器件200的SiC抗反射層240提供光波長(特別是紅、綠和藍)到基板以及分別到像素220R、220G和220B的感光區(qū)222R、222G 和222B的增加的透射率。從而，本發(fā)明提供用于圖像傳感器的抗反射層，可以提供特別是紅、綠和藍光波長的增加的透射率。從而，實現(xiàn)具有改進量子效率的圖像傳感器器件。例如，可以看出，所披露的SiC抗反射層可以將BSI圖像傳感器的量子效率改善差不多10%?？梢钥闯?，所披露的SiC抗反射層顯著減小信噪比。所披露的組分、折射率、和/或消光系數(shù)有助于改進透射率。而且，應該注意，隨著技術節(jié)點例如65nm技術節(jié)點及以下不斷地按比例縮小，可以在器件中實現(xiàn)所披露的抗反射層。不同實施例可以具有與在此描述的優(yōu)點不同的優(yōu)點，并且特定優(yōu)點不必須用于任何實施例。本發(fā)明提供用于多個不同實施例。在一個實例中，背照式(BSI)圖像傳感器包括 基板，具有前表面和后表面；感光區(qū)，設置在基板的前表面處；以及抗反射層，設置在基板的后表面上方。當以小于700nm的波長測量時，抗反射層具有大于或等于約2. 2的折射率以及小于或等于約0.05的消光系數(shù)。抗反射層可以具有約IOOA至約600A的厚度?？狗瓷鋵涌梢詻]有Si-O鍵和Si-N鍵。在一個實例中，抗反射層為碳化硅(SiC)層。SiC層的 Si與C的比可以為約20%至約30%。BSI圖像傳感器器件可以進一步包括設置在抗反射層上方的濾色器和設置在濾色器上方的微透鏡。濾色器和微透鏡可以與感光區(qū)對準。在另一實例中，背照式(BSI)圖像傳感器器件包括基板，具有前表面和后表面； 感光區(qū)，設置在基板的前表面處；以及碳化硅(SiC)抗反射層，設置在基板的后表面上方， 其中，SiC抗反射層具有約20%至約30%的Si與C的比。對于約450nm至約700nm的光波長，SiC抗反射層可以具有大于或等于約2. 4的折射率。SiC抗反射層可以具有約IOOA 至約600A的厚度。SiC抗反射層可以沒有Si-O鍵和Si-N鍵。在一個實例中，與氮氧化硅 (SiON)或氮化硅(SiN)抗反射層相比，SiC抗反射層為約450nm至約550nm的輻射波長提供相對高等級的傳輸。SiC抗反射層可以具有小于或等于約0. 05的消光系數(shù)。在一個實例中，基板為硅基板，并且SiC抗反射層可以與硅基板直接接觸。在另一實例中，一種方法包括提供具有前表面和后表面的基板；在基板的前表面處形成感光區(qū)；以及在基板的后表面上方形成抗反射層。當在小于700nm的波長進行測量時，抗反射層被調整為具有大于或等于約2. 2的折射率以及小于或等于0. 05的消光系數(shù)。在一個實例中，形成抗反射層包括使用等離子體增強型化學汽相沉積(PECVD)工藝形成SiC抗反射層。PECVD工藝可以使用包含氦(He)和四甲基硅烷(4MS)的氣體混合物。 PECVD工藝可以使用約300sccm至約500sccm的4MS流速和約4000sccm至約8000sccm的 He流速。PECVD工藝可以使用約2托至約3托的室壓力，約300°C至約350°C的室溫度，以及約800W至約1300W的功率。形成SiC抗反射層可以包括調整PECVD工藝，以形成具有約 20%至約30%的Si與C的比的抗反射層。上述多個實施例的特征使得本領域技術人員可以更好地理解本發(fā)明的多個方面。應該理解，本領域技術人員可以容易地使用本發(fā)明作為用于設計或修改用于執(zhí)行與在此介紹的多個實施例相同的目的和/或實現(xiàn)相同優(yōu)點的其他工藝和結構的基礎。本領域技術人員還應該認識到，這種等同替換結構不脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此可以作出多種改變、替換、以及修改。
權利要求
1.一種背照式(B Si)圖像傳感器器件，包括基板，具有前表面和后表面；感光區(qū)，設置在所述基板的所述前表面處；以及抗反射層，設置在所述基板的所述后表面上方，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，所述抗反射層具有大于或等于約2. 2的折射率和小于或等于約0. 05的消光系數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的BSI圖像傳感器器件，其中，當在大于500nm的波長處進行測量時，所述消光系數(shù)為0;或者所述折射率大于或等于約2. 4。
3.根據(jù)權利要求1所述的BSI圖像傳感器器件，其中，所述抗反射層為碳化硅(SiC) 層，所述SiC層具有約20%至約30%的Si與C的比；或者所述抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者所述抗反射層具有約100 A至約600A的厚度。
4.一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括基板，具有前表面和后表面；感光區(qū)，設置在所述基板的所述前表面處；以及碳化硅(SiC)抗反射層，設置在所述基板的所述后表面上方，其中，所述SiC抗反射層具有約20%至約30%的Si與C的比。
5.根據(jù)權利要求4所述的BSI圖像傳感器器件，其中，對于約450nm至約700nm的光波長，所述SiC抗反射層具有大于或等于2. 4的折射率。
6.根據(jù)權利要求4所述的BSI圖像傳感器器件，其中，所述SiC抗反射層不含Si-O鍵和Si-N鍵；或者與氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)抗反射層相比，對于約450nm至約550nm輻射波長， 所述SiC抗反射層提供相對高等級的傳輸。
7.根據(jù)權利要求4所述的BSI圖像傳感器器件，其中，所述SiC抗反射層具有小于或等于約0. 05的消光系數(shù)；或者所述SiC抗反射層與所述基板直接接觸；或者所述Si c抗反射層具有約IOOA至約600A的厚度。
8.一種方法，包括提供具有前表面和后表面的基板；在所述基板的所述前表面處形成感光區(qū)；以及在所述基板的所述后表面上方形成抗反射層，其中，當在小于700nm的波長處進行測量時，所述抗反射層被調整為具有大于或等于約2. 2的折射率和小于或等于約0. 05的消光系數(shù)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，形成所述抗反射層包括使用等離子體增強型化學汽相沉積(PECVD)工藝形成SiC抗反射層。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，執(zhí)行所述PECVD工藝包括使用含有氦(He) 和四甲基硅烷(4MS)的氣體混合物，其中，使用約300SCCm至約500SCCm的4MS流速和約 4000sccm至約8000sccm的He流速；或者執(zhí)行所述PECVD工藝包括使用約2托至約3托的室壓力、約300°C至約350°C的室溫度、以及約800W至約1300W的功率；或者形成所述SiC抗反射層包括調整所述PECVD工藝，以形成具有約20%至約30%的Si 與C的比的所述SiC抗反射層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種呈現(xiàn)改進的量子效率的圖像傳感器器件。例如，提供了一種背照式(BSI)圖像傳感器器件，包括具有前表面和后表面的基板；設置在基板的前表面處的感光區(qū)；以及設置在基板的后表面上方的抗反射層。當在小于700nm的波長處進行測量時，抗反射層具有大于或等于約2.2的折射率以及小于或等于約0.05的消光系數(shù)。本發(fā)明還提供了用于背照式圖像傳感器的抗反射層及其制造方法。
文檔編號H01L27/146GK102376724SQ201110218318
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日2010年8月13日
發(fā)明者劉人誠, 杜友倫, 楊敦年, 蔡嘉雄, 蔡正原, 黃志輝 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司