何 颖

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110000）

1 引 言

随着图像传感器技术的发展，由像素尺寸限制带来的量子效率较低等问题，影响到了对正照式CMOS 图像传感器在成像领域的进一步应用[1]。伴随着晶圆键合技术的提出，背照式CMOS 图像传感器（Back-Side Illumination CMOS Image Sensor,BSI CIS）成为新的研究热点[2]。BSI CIS 可以将量子效率从正照式的70%提高到90%。这一显著的提高得益于良好的器件结构以及高质量的表面钝化薄膜。这一层关键的氧化薄膜的形成是通过原子层沉积工艺来实现的，对相关工序工艺条件优化与质量控制至关重要。这就需要对表面钝化及原子层沉积工艺原理加深理解，结合实验反复调整，摸索出最佳方案。

2 表面钝化

BSI CIS 在完成晶圆键合后需对感光侧晶圆进行减薄，达到指定厚度，保证入射光更充分地到达光电转换矩阵[3-4]。在完成减薄工艺后，裸露于空气中的硅由于氧化会迅速在表面生成二氧化硅，虽然厚度只有几纳米，但内部存在大量的正电荷，会与硅界面形成界面态，形成势阱。当光照在光电二极管中产生光生载流子后，由于势阱的作用导致光生载流子与空穴复合，降低器件的量子效率。为保证较高的量子效率和器件稳定性，需在减薄工艺后对表面进行钝化[5]。氧化铝薄膜因其高的介电常数，及]其在可见光波段消光系数k 为0 的特点，可兼具钝化层与抗反射层的功能，在BSI CIS 领域获得良好应用。

3 原子层沉积

原子层沉积ALD（Atomic Layer Deposition）是化学气相沉积CVD（Chemical Vapor Deposition）的一种，属于表面饱和式反应，可以控制薄膜以原子级尺度进行生长，得到厚度均匀性更好的薄膜[6]。……