BSI图像传感器及其制作方法与流程

bsi图像传感器及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种bsi图像传感器及其制作方法。


背景技术：

2.cmos图像传感器技术由于具有高灵敏度、宽动态范围、高分辨率、低功耗、灵活的图像捕获能力以及优良的系统集成能力，已经成为相机的主流传感器类型，其中，背照式(bsi)结构的cmos图像传感器(以下称为bsi图像传感器)较前照式(fsi)结构，在同一单位时间内，单个像素能获取的辐射能量更大，对画质有明显提升，因而bsi技术将cmos成像的灵敏度提升到了一个新的水平。
3.利用金属钨的良好的光隔离特性，在bsi图像传感器(例如为芯片)的制作工艺中，常采用钨制作阻光结构(以下称为钨光栅)，以阻止照射到像素区域且目标为一个像素的光扩散到相邻像素，以及阻挡光入射到像素区域以外的要保持光学黑暗的区域。
4.但是，现有bsi图像传感器中，钨光栅的平整性较差，甚至存在缺失(w loss)，影响了bsi图像传感器的光学性能。


技术实现要素：

5.为了优化bsi图像传感器中钨光栅的形貌，提升bsi图像传感器的光学性能，本发明提供一种bsi图像传感器的制作方法，另外还提供一种bsi图像传感器。
6.一方面，本发明提供一种bsi图像传感器的制作方法，包括以下步骤：
7.提供一像素基底，所述像素基底具有朝向相反的正面侧和背面侧，且包括在所述正面侧形成的互连导电结构和在所述背面侧形成的绝缘层，所述像素基底包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧进入所述像素基底内的辐射；
8.在所述像素基底的背面侧采用pvd工艺沉积一氮化钛层，所述氮化钛层覆盖所述绝缘层；
9.采用cvd工艺在所述氮化钛层的表面沉积一钨薄膜；以及，
10.刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层，以在所述像素基底的背面侧形成钨光栅。
11.可选的，采用pvd工艺沉积所述氮化钛层时，采用钛纯度大于等于99.999％的靶材，直流功率为6000w～12000w，氮气流量为50sccm～100sccm。
12.可选的，所述氮化钛层的厚度为
13.可选的，在沉积所述氮化钛层之前，所述制作方法包括：
14.刻蚀所述像素基底，以在所述像素基底中形成从所述背面侧穿通至所述互连导电结构顶面的穿通孔；
15.在所述穿通孔的侧壁形成隔离层；
16.在所述绝缘层的上表面、所述隔离层的表面以及所述穿通孔的底表面随形覆盖一金属粘附层；
17.在所述金属粘附层上沉积导电材料，所述导电材料填充所述穿通孔并超出所述穿
通孔，还覆盖在所述穿通孔外的所述金属粘附层表面；以及，
18.采用平坦化工艺，使位于所述穿通孔外的所述导电材料和所述金属粘附层被去除，所述穿通孔内的所述导电材料构成一导电柱，其中，后续沉积的所述氮化钛层覆盖在所述平坦化工艺处理后形成的表面并与所述导电柱接触。
19.可选的，所述金属粘附层的材料包括氮化钨和氮化钛中的至少一种，所述导电柱的材料包括钨。
20.可选的，采用cvd工艺沉积所述金属粘附层和所述导电材料。
21.可选的，在形成所述钨薄膜后，且在刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层之前，所述制作方法包括：
22.在所述钨薄膜上形成焊盘材料层，并刻蚀所述焊盘材料层，以形成与所述导电柱通过所述钨薄膜和所述氮化钛层电性连接的焊盘。
23.可选的，刻蚀所述钨薄膜、所述氮化钛层和所述绝缘层，以在所述像素基底的背面侧形成钨光栅的方法包括：
24.在所述钨薄膜上形成一保护层，所述保护层覆盖所述钨薄膜被露出的表面；以及，
25.在所述保护层上形成一掩模层，并利用光刻及刻蚀工艺使所述掩模层图形化，以图形化的所述掩模层作为掩模，刻蚀所述保护层、所述钨薄膜和所述氮化钛层构成的叠层，在所述像素基底的背面侧形成所述钨光栅。
26.可选的，所述绝缘层包括在所述背面侧沿远离所述正面侧的方向依次叠加形成的高k材料膜、底部氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜，在刻蚀所述保护层、所述钨薄膜和所述氮化钛层构成的叠层以形成所述钨光栅时，所述绝缘层中的顶氧化膜和氮化膜也被图形化。
27.一方面，本发明提供一种bsi图像传感器，采用上述制作方法制作，所述bsi图像传感器包括：
28.像素基底，所述像素基底具有朝向相反的正面侧和背面侧，且包括在所述正面侧形成的互连导电结构和在所述背面侧形成的绝缘层，所述像素基底包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧进入所述像素基底内的辐射，所述像素基底包括光栅区；
29.导电柱，位于所述光栅区以外的区域，所述导电柱穿过所述像素基底，且一端与所述互连导电结构电性连接，另一端与所述氮化钛层连接，所述氮化钛层远离所述导电柱的表面被所述钨薄膜覆盖，所述氮化钛层和所述钨薄膜延伸至所述光栅区；
30.焊盘，位于所述光栅区以外的区域，且设置于所述钨薄膜远离所述氮化钛层的表面，所述焊盘通过所述钨薄膜和所述氮化钛层与所述导电柱电性连接；以及，
31.钨光栅，位于所述光栅区，所述钨光栅包括在所述背面侧沿远离正面侧的方向依次叠加的所述氮化钛层和所述钨薄膜。
32.本发明提供的bsi图像传感器的制作方法，在制作钨光栅时，先通过pvd工艺沉积一氮化钛层，以提供粗糙度极低的钨生长面，再采用cvd工艺沉积钨薄膜，并刻蚀所述钨薄膜和氮化钛层以形成钨光栅，由于钨生长面的平整性好，所述钨薄膜中钨晶粒较小，钨薄膜的均匀性和平整性较好，并且可以减少刻蚀过程中发生晶间腐蚀而导致钨缺失的风险，从而可以提高钨光栅的平整性，优化钨光栅形貌，有助于提升bsi图像传感器的光学性能。
33.本发明提供的bsi图像传感器中的钨光栅的质量和形貌好，有助于获得较佳的光
学性能。
附图说明
34.图1是本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法的流程示意图。
35.图2是本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法采用的像素基底的剖面示意图。
36.图3a至图3e是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法在像素基底中形成导电柱的过程示意图。
37.图4是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成氮化钛层后的剖面示意图。
38.图5是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成钨薄膜和焊盘后的剖面示意图。
39.图6a和图6b是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成钨光栅的过程中的剖面示意图。
40.附图标记说明：
41.100-像素基底；100a-正面侧；100b-背面侧；110-互连导电结构；120-绝缘层；200-支撑基板；10-穿通孔；101-隔离层；102-金属粘附层；20-导电材料；130-导电柱；103-氮化钛层；104-钨薄膜；140-焊盘；105-保护层；150-钨光栅；ga-光栅区。
具体实施方式
42.针对现有bsi图像传感器中钨光栅的平整性较差，甚至存在缺失的问题，发明人研究发现，采用化学气相沉积(cvd)工艺沉积钨时，钨的生长方式为柱状晶生长，且受基底层平整性的影响很大，如果在粗糙度较差的基底层上进行钨沉积，钨晶粒会生长得很大且不够均匀，从而形成的钨薄膜的平整性较差。而现有技术的基底层(如氧化硅、氮化钨)通常采用cvd工艺形成，表面粗糙度较差，使得在其基础上通过cvd工艺沉积的钨薄膜的平整性较差，而且，利用这样的钨薄膜进行图形化以制作钨光栅时，覆盖在钨薄膜上的保护层和掩模层的平整性也较差，不利于钨光栅的质量，此外，蚀刻过程中的等离子体及生成物容易在钨薄膜内发生晶间腐蚀，造成钨缺失(w loss)缺陷，这些原因最终影响了钨光栅的形貌及质量较差，进而影响了bsi图像传感器的光学性能的提升。
43.以下结合附图和具体实施例对本发明的bsi图像传感器及其制作方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。应当理解，说明书的附图均采用了非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。需要说明的是，本文所呈现的方法中各步骤的顺序并非必须是执行这些步骤的唯一顺序，一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其它步骤可被添加到该方法。
44.参照图1，本发明实施例涉及一种bsi图像传感器的制作方法，该bsi图像传感器的制作方法包括以下步骤：
45.第一步骤s1：提供一像素基底，所述像素基底具有朝向相反的正面侧和背面侧，且包括在所述正面侧形成的互连导电结构和在所述背面侧形成的绝缘层，所述像素基底包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧进入所述像素基底内的辐射；
46.第二步骤s2：在所述像素基底的背面侧采用pvd工艺沉积一氮化钛层，所述氮化钛层覆盖所述绝缘层；
47.第三步骤s3：采用cvd工艺在所述氮化钛层的表面沉积一钨薄膜；
48.第四步骤s4：刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层，以在所述像素基底的背面侧形成钨光栅。
49.以下结合附图对该制作方法作进一步说明。
50.图2是本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法采用的像素基底的剖面示意图。参照图2，第一步骤中提供的像素基底100具有朝向相反的正面侧100a和背面侧100b，像素基底100包括在所述正面侧100a形成的互连导电结构110和在所述背面侧100b形成的绝缘层120，所述像素基底100包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧100b进入所述像素基底100内的辐射。
51.为了便于在背面侧100b执行后续步骤，该像素基底100的正面侧100a与一支撑基板200接合(如分子力键合、粘接键合等)。所述像素基底100和支撑基板200均可包括硅、锗、硅锗、碳化硅、氧化镓、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟或其它公知的材料。
52.像素基底100包括用于设置钨光栅的光栅区ga，所述钨光栅用来阻止照射到像素区域且目标为一个像素的光扩散到相邻像素，以及阻挡光入射到像素区域以外的要保持光学黑暗的区域。示例的，所述光栅区ga包括像素基底100上用来设置多个感光像素的像素区域，还包括位于所述像素区域周围且用于设置参考像素及数字器件等需要保持光学黑暗的器件的区域。本发明实施例要制作的bsi图像传感器为背照式结构，即，入射光辐射可以从背面侧100b进入像素基底100内，并被基于正面侧100a在像素基底100内部及正面形成的像素感测到。像素区域内设置的像素例如均包括光电二极管。为了简化，附图中仅示出了部分光栅区。
53.所述互连导电结构110在像素基底100的正面侧100a形成，其可与光栅区ga范围内的像素及器件电性连接。互连导电结构110可以是多层电性互连结构，其中包括通过介质材料隔离的多层图形化的导电层以及导电插塞，所述导电层和导电插塞在bsi图像传感器的各掺杂区、电路和输入/输出之间提供互连。从背面侧110b来看，互连导电结构110具有朝向像素基底100背面侧110b的顶面，后续可通过该顶面将互连导电结构110的电性从背面侧110b引出。应该理解，附图中仅是示意性地示出了互连导电结构110的组件和位置，实际中可以根据设计需求而变化。
54.需要说明的是，由于本发明实施例重点要描述的是在背面侧110b形成钨光栅的技术特征，因此，在第一步骤获得像素基底100时，该像素基底100可以完成了像素以及互连导电结构110等正面侧100a的全部工艺，并已与支撑基板200接合，并且，为了便于在背面侧110b将互连导电结构110的电性引出，像素基底100从背面侧110b作了减薄，并沉积了一绝缘层120。所述绝缘层120可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化物掺杂碳化硅(nsicn)以及高介电常数(即高k)材料(如氧化铝、氧化铪等)等绝缘材料中的至少一种。绝缘层120可以是单层绝缘层或者多层材料组合形成的复合绝缘层。本实施例中的绝缘层120例如为一复合绝缘层，具体包括在像素基底100背面侧110b沿远离像素基底100的方向依次叠加形成的高k材料膜、底部氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜，其中，所述底部氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜的叠层可记为ono层。
55.可选的，本发明一实施例中，在执行上述第二步骤之前，先在像素基底100中制作了与互连导电结构110电性连接的导电柱，以利用所述导电柱，将互连导电结构110的电性引出到像素基底100的背面侧110b，以便于在背面侧110b制作与互连导电结构110电性连接的焊盘，并且，先制作导电柱，可利用后续形成的氮化钛层与导电柱相接触，并根据氮化钛层的覆盖区域灵活设置焊盘的位置。
56.图3a至图3e是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法在像素基底中形成导电柱的过程示意图。参照图3a至图3e，作为示例，在沉积第二步骤中的氮化钛层之前，一实施例的bsi图像传感器的制作方法包括如下过程：
57.首先，如图3a所示，刻蚀像素基底100，以在像素基底100中形成从所述背面侧100b穿通至所述互连导电结构110顶面的穿通孔10，穿通孔10的孔径(平均值)可以根据bsi图像传感器的结构具体设置，例如约10μm～100μm，所述穿通孔10可以是硅通孔(tsv)，其占用衬底面积小，有助于使bsi图像传感器实现小尺寸；
58.接着，如图3b所示，在所述穿通孔10的侧壁形成隔离层101，一些实施例中，隔离层101也可以覆盖在绝缘层120上表面(本文示例地以背面侧100b为上，绝缘层120的上表面相对于下表面更远离互连导电结构110)和穿通孔10的部分底面，隔离层101例如采用氧化硅；
59.然后，如图3c所示，在所述绝缘层120的上表面、所述隔离层101的表面以及所述穿通孔10的底表面随形覆盖一金属粘附层102，所述金属粘附层102的材料可包括氮化钨和氮化钛中的至少一种或者其它材料，例如为氮化钨或氮化钛，其沉积方式例如为cvd工艺；
60.接着，如图3d所示，在所述金属粘附层102上沉积导电材料20，所述导电材料20填充所述穿通孔10并超出穿通孔10，且还覆盖在穿通孔10外的金属粘附层102表面，所述导电材料20可包括钨，例如是钨，其沉积方式例如为cvd工艺；
61.然后，如图3e所示，采用平坦化工艺(如化学机械研磨，cmp)，使位于所述穿通孔10外的所述导电材料20和金属粘附层102被去除，所述穿通孔10内的所述导电材料20构成一导电柱130。另外的实施例中，去除位于所述穿通孔10外的所述导电材料20和金属粘附层102也可以通过刻蚀或者“cmp+刻蚀”或者其它方法去除。
62.图4是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成氮化钛层后的剖面示意图。参照图4，执行上述第二步骤，在像素基底100的背面侧采用pvd工艺沉积一氮化钛层103，所述氮化钛层103覆盖所述绝缘层120。对于在此之前先形成了导电柱130的情形，第二步骤沉积的氮化钛层103覆盖在平坦化工艺处理后形成的表面并与所述导电柱130接触，并且，氮化钛层103还覆盖导电柱130以外的像素基底100背表面，此处即绝缘层120上表面。示例的，采用pvd工艺沉积所述氮化钛层103时，采用高纯钛靶材(钛纯度大于或等于99.999％)，直流功率为6000w～12000w，氮气流量为50sccm～100sccm。所述氮化钛层103的厚度例如在范围。由于pvd工艺主要以物理溅射方式获得钛，所形成的氮化钛层103较cvd工艺形成的氮化钛层更为致密，平整性更好。
63.图5是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成钨薄膜后的剖面示意图。参照图5，执行上述第三步骤，采用cvd工艺在所述氮化钛层103的表面沉积一钨薄膜104。在利用cvd工艺沉积钨薄膜104时，可以根据需要选择适合的工艺条件。所述钨薄膜104覆盖氮化钛层103的远离绝缘层120的表面，钨薄膜104的厚度可以根据钨光栅的设计高度设置。位于导电柱130上的钨薄膜104通过氮化钛层103和导电柱130与互连导电结构110电
性连接。
64.可选的，如图5所示，在形成钨薄膜104后，执行上述第四步骤之前，在钨薄膜104上先制作了与导电柱130电性连接的焊盘140，所述焊盘140用于与外部电路连接。所述焊盘140的制作可包括如下过程：在钨薄膜104上沉积焊盘材料(例如为铝)，形成焊盘材料层，然后利用本领域公开的光刻及刻蚀工艺对钨薄膜104上沉积的焊盘材料层进行图形化，从而形成焊盘140。焊盘140与导电柱130通过钨薄膜104和氮化钛层103电性连接。一实施例中，像素基底100的背面侧100b事先形成有一凹槽(未示出)，该凹槽位于光栅区ga以外，上述绝缘层、氮化钛层以及钨薄膜均随形地覆盖在凹槽表面，而焊盘形成在该凹槽内，并且，焊盘的上表面高度可高于凹槽外的钨薄膜上表面，这样可以在确保焊盘性能的情况下，缩小芯片厚度，以及便于后续覆盖保护层后通过无掩模回刻蚀仅将焊盘露出而将钨薄膜掩埋。
65.图6a和图6b是采用本发明一实施例的bsi图像传感器的制作方法形成钨光栅的过程中的剖面示意图。参照图6a和图6b，执行上述第四步骤，刻蚀所述钨薄膜104和所述氮化钛层103，以在像素基底100的背面侧100b形成钨光栅。作为示例，形成所述钨光栅包括如下过程：
66.首先，如图6a所示，在所述钨薄膜104上先形成一保护层105，所述保护层105例如随形地覆盖在焊盘140的上表面、侧表面以及钨薄膜104被露出的表面，所述保护层可以包括氮化硅、氮氧化硅和氧化硅中的至少一种；
67.然后，如图6b所示，在所述保护层105上形成一掩模层(未示出)，并利用光刻及刻蚀工艺使所述掩模层图形化，并以图形化的所述掩模层作为掩模，刻蚀保护层105、钨薄膜104和氮化钛层103构成的叠层，在像素基底100的背面侧100b形成钨光栅150，最后去除所述掩模层。所述掩模层可以是单层或者多层结构，例如可以是光刻胶层，或者是抗反射层与光刻胶层的叠层。
68.在形成钨光栅150的刻蚀工艺中，基于钨光栅的图形设计，部分区域的钨薄膜104及下方的氮化钛层103被刻穿而去除，剩余的部分在光栅区ga构成钨光栅150的线条。具体的，在像素区域，钨光栅150的线条可以对应于像素之间的间隙形成，在像素区域以外的光栅区ga，钨光栅150的线条根据需要设置在需要光学黑暗的区域。如前面所述的，一实施例中，绝缘层120包括在所述背面侧110b沿远离正面侧110a依次叠加形成的高k材料膜、底部氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜，对于该结构的绝缘层120，可以在执行光刻及刻蚀工艺形成所述钨光栅150时，使绝缘层120中的顶氧化膜和氮化膜也被图形化，而绝缘层120中的高k材料膜和底部氧化膜保留，以避免刻蚀工艺对像素基底100的影响。但不限于此，另外的实施例中，所述绝缘层120可以是其它结构，并且可以不被刻蚀。
69.在形成钨光栅150后，后续可以进一步在钨光栅150的间隙内以及上方沉积介质材料，并将焊盘140露出(钨薄膜104不露出)。具体可采用本领域公开的方法，此处不再赘述。
70.经过上述步骤，在像素基底100的背面侧100b形成了钨光栅150。其中，先通过pvd工艺沉积一氮化钛层103，以提供粗糙度极低的钨生长面，再采用cvd工艺沉积钨薄膜104，再刻蚀所述钨薄膜104和氮化钛层103，以形成钨光栅150，由于钨生长面的平整性好，所述钨薄膜104中钨晶粒较小，钨薄膜的均匀性和平整性较好，并且可以减少刻蚀过程中发生晶间腐蚀而导致钨缺失的风险，从而可以提高钨光栅的平整性，优化钨光栅形貌，因而有助于提升bsi图像传感器的光学性能。
71.本发明实施例还涉及一种bsi图像传感器，所述bsi图像传感器采用本发明实施例描述的bsi图像传感器的制作方法制作，其中钨光栅150中钨晶粒较小且钨薄膜的均匀性和平整性较好，钨缺失的风险较低，即钨光栅150具有较佳的形貌和质量，因而有助于获得较佳的光学性能。参照图6b，具体的，所述bsi图像传感器包括：
72.像素基底100，所述像素基底100具有朝向相反的正面侧100a和背面侧100b，且包括在所述正面侧100a形成的互连导电结构110和在所述背面侧100b形成的绝缘层120，所述像素基底100包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧100b进入所述像素基底100内的辐射，所述像素基底100包括光栅区ga；
73.导电柱130，位于所述光栅区ga以外的区域，所述导电柱130穿过所述像素基底100，且一端与所述互连导电结构110电性连接，另一端与氮化钛层103连接，所述氮化钛层103远离所述导电柱130的表面被钨薄膜104覆盖，所述氮化钛层103和所述钨薄膜104延伸至所述光栅区ga；
74.焊盘140，位于所述光栅区ga以外的区域，且设置于所述钨薄膜104远离所述氮化钛层103的表面，所述焊盘140通过所述钨薄膜104和所述氮化钛层103与所述导电柱130电性连接；
75.钨光栅150，位于所述光栅区ga，所述钨光栅150包括在所述背面侧110b沿远离正面侧110a的方向依次叠加的氮化钛层103和钨薄膜104。
76.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的bsi图像传感器而言，由于与实施例公开的bsi图像传感器的制作方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
77.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，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作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种bsi图像传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供一像素基底，所述像素基底具有朝向相反的正面侧和背面侧，且包括在所述正面侧形成的互连导电结构和在所述背面侧形成的绝缘层，所述像素基底包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧进入所述像素基底内的辐射；在所述像素基底的背面侧采用pvd工艺沉积一氮化钛层，所述氮化钛层覆盖所述绝缘层；采用cvd工艺在所述氮化钛层的表面沉积一钨薄膜；以及，刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层，以在所述像素基底的背面侧形成钨光栅。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，采用pvd工艺沉积所述氮化钛层时，采用钛纯度大于等于99.999％的靶材，直流功率为6000w～12000w，氮气流量为50sccm～100sccm。3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮化钛层的厚度为4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在沉积所述氮化钛层之前，所述制作方法包括：刻蚀所述像素基底，以在所述像素基底中形成从所述背面侧穿通至所述互连导电结构顶面的穿通孔；在所述穿通孔的侧壁形成隔离层；在所述绝缘层的上表面、所述隔离层的表面以及所述穿通孔的底表面随形覆盖一金属粘附层；在所述金属粘附层上沉积导电材料，所述导电材料填充所述穿通孔并超出所述穿通孔，还覆盖在所述穿通孔外的所述金属粘附层表面；以及，采用平坦化工艺，使位于所述穿通孔外的所述导电材料和所述金属粘附层被去除，所述穿通孔内的所述导电材料构成一导电柱，其中，后续沉积的所述氮化钛层覆盖在所述平坦化工艺处理后形成的表面并与所述导电柱接触。5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述金属粘附层的材料包括氮化钨和氮化钛中的至少一种，所述导电柱的材料包括钨。6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，采用cvd工艺沉积所述金属粘附层和所述导电材料。7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成所述钨薄膜后，且在刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层之前，所述制作方法包括：在所述钨薄膜上形成焊盘材料层，并刻蚀所述焊盘材料层，以形成与所述导电柱通过所述钨薄膜和所述氮化钛层电性连接的焊盘。8.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，刻蚀所述钨薄膜和所述氮化钛层以在所述像素基底的背面侧形成钨光栅的方法包括：在所述钨薄膜上形成一保护层，所述保护层覆盖所述钨薄膜被露出的表面；以及，在所述保护层上形成一掩模层，并利用光刻及刻蚀工艺使所述掩模层图形化，以图形化的所述掩模层作为掩模，刻蚀所述保护层、所述钨薄膜和所述氮化钛层构成的叠层，在所述像素基底的背面侧形成所述钨光栅。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述绝缘层包括在所述背面侧沿远离所述正面侧的方向依次叠加形成的高k材料膜、底部氧化膜、氮化膜和顶部氧化膜，在刻蚀所述保护层、所述钨薄膜和所述氮化钛层构成的叠层以形成所述钨光栅时，所述绝缘层中的顶氧化膜和氮化膜也被图形化。10.一种bsi图像传感器，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的制作方法制作，所述bsi图像传感器包括：像素基底，所述像素基底具有朝向相反的正面侧和背面侧，且包括在所述正面侧形成的互连导电结构和在所述背面侧形成的绝缘层，所述像素基底包括多个感光像素，所述感光像素被配置为感测从所述背面侧进入所述像素基底内的辐射，所述像素基底包括光栅区；导电柱，位于所述光栅区以外的区域，所述导电柱穿过所述像素基底，且一端与所述互连导电结构电性连接，另一端与所述氮化钛层连接，所述氮化钛层远离所述导电柱的表面被所述钨薄膜覆盖，所述氮化钛层和所述钨薄膜延伸至所述光栅区；焊盘，位于所述光栅区以外的区域，且设置于所述钨薄膜远离所述氮化钛层的表面，所述焊盘通过所述钨薄膜和所述氮化钛层与所述导电柱电性连接；以及，钨光栅，位于所述光栅区，所述钨光栅包括在所述背面侧沿远离正面侧的方向依次叠加的所述氮化钛层和所述钨薄膜。

技术总结
本发明涉及一种BSI图像传感器及其制作方法。所述制作方法先通过PVD工艺沉积一氮化钛层，以提供粗糙度极低的钨生长面，再采用CVD工艺沉积钨薄膜，并刻蚀所述钨薄膜和氮化钛层以形成钨光栅，由于钨生长面的平整性好，所述钨薄膜中钨晶粒较小，钨薄膜的均匀性和平整性较好，并且可以减少刻蚀过程中发生晶间腐蚀而导致钨缺失的风险，从而可以提高钨光栅的平整性，优化钨光栅形貌，有助于提升BSI图像传感器的光学性能。的光学性能。的光学性能。


技术研发人员：李振亚 王鹏 方玉娇 周璐
受保护的技术使用者：武汉新芯集成电路制造有限公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8