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  5. 背照式传感器为什么先键合,再减薄?
工艺集成2026年9月10日·作者 Joseph Swann

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

40nm/BOND/Step 290
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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。

与「背照式传感器为什么先键合,再减薄?」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · BOND · Step 290

背面集成:为什么先键合,再减薄与钝化→
查看这一步的工艺作用→可公开打开 · 阅读范围见步骤页

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。 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。

沿三个交接点读图

CIS/ISP Wafer TC Bond

传感器侧与另一侧晶圆通过键合界面相接;比较后续背面图时沿材料身份追踪。

第一张图先找键合界面:它把已经完成前侧结构的传感器与另一侧晶圆组合起来。这里的支撑关系为后续加工提供条件,不是光学堆栈已经完成的标志。

CIS Backside Si, CMP1

从背面观察传感器硅去除后的轮廓;视图方向与键合图不同,支撑关系仍应保持。

第二张图确认去除的是传感器背面。画面方向改变时,仍应通过器件和互连的位置判断哪一侧是背面;不能因材料出现在屏幕另一侧,就认为键合层在工序中穿过了硅。

HKD/AR1 AlO deposition

AlO 介质位于硅背面,标示钝化作用的界面位置;这不是局部衬底接触开口。

第三张图关注新暴露硅与介质之间的边界。机械支撑解决“能否继续加工”,钝化管理“加工后表面怎样影响载流子”。两种问题都必要,但不能互相替代。

这解释的是本集成路线的先后依赖,不是在比较所有晶圆支撑技术。其他实现可以采用不同的载体安排;判断顺序时,必须先明确哪种结构在减薄期间承担支撑。

来源

  • 40nm · Step 290 · CIS/ISP Wafer TC Bond
  • 40nm · Step 295 · CIS Backside Si, CMP1
  • 40nm · Step 307 · HKD/AR1 AlO deposition

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

图示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。

目录

  • 键合改变的是承载条件
  • 翻转观察方向,不等于材料在工序中移动
  • 键合与钝化为何属于同一条集成逻辑?
  • 沿三个交接点读图
  • 来源

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