一种CMOS图像传感器及其制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115117101A(43)申请公布日2022.09.27(21)申请号202110309997.9(22)申请日2021.03.23(71)申请人芯恩（青岛）集成电路有限公司地址266000山东省青岛市黄岛区太白山路19号德国企业南区401(72)发明人季明华王欢(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219专利代理师刘星(51)Int.Cl.H01L27/146(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种CMOS图像传感器及其制作方法(57)摘要本发明提供一种CMOS图像传感器及其制作方法，该制作方法包括以下步骤：提供像素晶圆及逻辑晶圆，像素晶圆中设有多个光电二极管，逻辑晶圆中设有CMOS器件，像素晶圆的一表面设有第一铜焊盘，逻辑晶圆的一表面设有第二铜焊盘；选择性沉积第一帽层于第一铜焊盘表面，选择性沉积第二帽层于第二铜焊盘表面；键合像素晶圆与逻辑晶圆，其中，第一帽层与第二帽层连接。本发明在像素晶圆和逻辑晶圆的铜焊盘表面选择性沉积帽层以密封铜焊盘的表面，可以提高键合稳定性，即便键合后铜焊盘发生一定的错位，铜也不易沿着界面扩散，从而有效改善了泄漏、图像失真的问题，提高了CMOS图像传感器的可靠性。此外，具有帽层的铜焊盘仍然具有较低的电阻率。CN115117101ACN115117101A权利要求书1/2页1.一种CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供像素晶圆及逻辑晶圆，所述像素晶圆中设有多个光电二极管，所述逻辑晶圆中设有CMOS器件，所述像素晶圆的一表面设有第一铜焊盘，所述逻辑晶圆的一表面设有第二铜焊盘；选择性沉积第一帽层于所述第一铜焊盘表面，选择性沉积第二帽层于所述第二铜焊盘表面；键合所述像素晶圆与所述逻辑晶圆，其中，所述第一帽层与所述第二帽层连接。2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：形成所述第一帽层的方法包括选择性化学气相沉积，形成所述第二帽层的方法包括选择性化学气相沉积。3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：选择性沉积所述第一帽层时采用所述第一铜焊盘表面的铜作为催化剂，选择性沉积所述第二帽层时采用所述第二铜焊盘表面的铜作为催化剂。4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述第一帽层的材质包括W、CoWP、CoWBo及CuGeN中的至少一种，所述第二帽层的材质包括W、CoWP、CoWBo及CuGeN中的至少一种。5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述第一帽层的厚度小于3nm，所述第二帽层的厚度小于3nm。6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：选择性沉积所述第一帽层之前，将所述像素晶圆进行预退火；选择性沉积所述第二帽层之前，将所述逻辑晶圆进行预退火。7.根据权利要求6所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述像素晶圆的预退火温度范围是200℃‑400℃，时间范围是0.5小时‑2小时；所述逻辑晶圆的预退火温度范围是200℃‑400℃，时间范围是0.5小时‑2小时。8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：键合所述像素晶圆与所述逻辑晶圆的温度范围是300℃‑500℃，时间范围是10分钟‑60分钟。9.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的制作方法，其特征在于：所述像素晶圆中，所述第一铜焊盘的侧面被第一介质层包围，所述逻辑晶圆中，所述第二铜焊盘被第二介质层包围。10.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：像素层，所述像素层中设有多个光电二极管，所述像素层的一表面设有第一键合焊盘，所述第一键合焊盘包括由内而外依次堆叠的第一铜焊盘及第一帽层；逻辑层，所述逻辑层中设有CMOS器件，所述逻辑层的一表面设有第二键合焊盘，所述第二键合焊盘包括由内而外依次堆叠的第二铜焊盘及第二帽层；其中，所述像素层与所述逻辑层通过所述第一键合焊盘与所述第二键合焊盘键合连接。11.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一帽层的材质包括W、CoWP、CoWBo及CuGeN中的至少一种，所述第二帽层的材质包括W、CoWP、CoWB及CuGeN中的至少一种。12.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述第一帽层的厚度小于2CN115117101A权利要求书2/2页3nm，所述第二帽层的厚度小于3nm。13.根据权利要求10所述的CMOS图像传感器，其特征在于：所述像素层中，所述第一铜焊盘的侧面被第一介质层包围，所述逻辑层中，所述第二铜焊盘被第二介质层包围。3CN115117101A说明书1/5页一种CMOS图像传感器及其制作