工艺集成作者

背照式传感器为什么先键合,再减薄?

让光从传感器背面进入,并不只是把器件在图上翻过来。背面硅需要被去除到适合后续器件与光学集成的状态,而越来越薄的传感器结构还必须承受加工和搬运。键合首先解决的就是后续材料去除所需的支撑问题。

键合改变的是承载条件

第 290 步 CIS/ISP Wafer TC Bond 把两侧晶圆连接为一个集成结构。界面必须与已形成的器件和互连相容,才能支持后续背面加工。结构图中的两侧接触,并不能代替界面结合质量的证据,但可以清楚说明支撑来自哪一侧。

Process checkpoint · 工艺坐标

40nmBONDStep 290
工艺截面示意图 · 40nm BSI CMOS Image Sensor · 步骤 290

理解 CIS/ISP Wafer TC Bond 的工艺作用

比较键合建立的支撑关系与背面减薄后的结构,理解这两步的先后依赖。

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背面集成:为什么先键合,再减薄与钝化
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翻转观察方向,不等于材料在工序中移动

进入第 295 步时,图使用背面视角。应沿“传感器硅—器件/互连—键合界面”的身份关系追踪,而不是只比较屏幕上下。CMP 继续减薄和平整的是传感器背面。这样改变了光到感光区的硅路径,也为后续处理提供表面;它并不意味着吸收、收集和机械稳定性问题自动同时解决。

键合与钝化为何属于同一条集成逻辑?

减薄暴露了新的硅表面,缺陷和近表面电势会影响载流子复合与收集。 [P1]第 307 步的背面 AlO 介质因此接手界面问题。键合让减薄成为可实施的加工,减薄形成需要处理的背面,钝化再管理这个背面的电学边界。

这条短路线的重点是工序依赖,不是展示完整键合配方。理解这个顺序后,才能继续讨论抗反射层、滤光与透镜如何放在已准备好的背面之上。

固定物理方向观察

所有概念图都把传感器背面放在上方,将已完成正面与支撑放在下方。虚线轮廓表示待去除材料,不是新增物理膜层。键合提供承载,减薄建立背面表面,钝化处理该界面。器件与互连细节合并为正面结构块,图解只解释依赖关系,不证明键合质量、去除量或光学性能。

支撑在传感器已完成的正面一侧建立键合。
支撑在传感器已完成的正面一侧建立键合。
从相反的背面去除传感器硅,下方支撑保持。
从相反的背面去除传感器硅,下方支撑保持。
新暴露背面建立钝化界面,后续再进行光学集成。
新暴露背面建立钝化界面,后续再进行光学集成。

独立原理示意;非课程截面、实测结果或工艺规格。

参考来源

[P1] 论文2014

A Review of the Pinned Photodiode for CCD and CMOS Image Sensors

E. Fossum, Donald B. Hondongwa · IEEE Journal of the Electron Devices Society

DOI: 10.1109/JEDS.2014.2306412

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常见问题

所链接流程为什么先键合再减薄?
键合后的结构在传感器硅去除和加工过程中提供支撑。其它集成可以采用不同的支撑安排。
结构图翻转方向是否表示材料移动了?
不是。比较正面与背面视图时,应按身份追踪传感器硅、器件、互连和键合界面。
减薄后为什么仍需要背面钝化?
新暴露表面会影响载流子复合与收集;机械支撑本身不能控制这条电学边界。
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