高介电常数介电层形成方法、图像传感器器件及其制造方法

摘要

一种在衬底上形成高介电常数(高k)介电层的方法包括：对衬底的表面实施预清洗工艺。向表面引入氯前体。向表面引入氧化剂以在衬底上形成高k介电层。该高k介电层的氯浓度低于约8原子/立方厘米。本发明的实施例还涉及图像传感器器件及其制造方法。

权利要求

1.一种用于在衬底上形成高介电常数(高k)介电层的方法，包括：在所述衬底的表面上引入氯前体以形成金属氧化物键合；

向所述表面引入第一氧化剂以在所述衬底上形成所述高介电常数介电层；以及向所述表面引入第二氧化剂以进一步取代所述金属氧化物键合中的氯，所述第一氧化剂与所述第二氧化剂不同，其中，所述高介电常数介电层的氯浓度低于8原子/立方厘米。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氯前体是金属氯化物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氯前体是LaCl3、HfCl4或ZrCl4。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底由硅制成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化剂是H2O、臭氧或它们的组合。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高介电常数介电层的所述氯浓度低于5原子/立方厘米。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在引入所述氯前体之前，对所述衬底的所述表面实施预清洗工艺。

8.一种用于制造图像传感器器件的方法，包括：

在衬底中形成光感测区域，其中，所述光感测区域面向所述衬底的正面；以及通过使用原子层沉积(ALD)工艺在所述衬底的与所述正面相对的背面上形成高介电常数(高k)介电层，其中，所述原子层沉积工艺的前体包括氯，并且在所述原子层沉积工艺期间引入第一氧化剂的时间等于或长于0.5秒，并且引入第二氧化剂以进一步减小高介电常数介电层中的氯，所述第一氧化剂不同于所述第二氧化剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述原子层沉积工艺期间引入所述第一氧化剂的时间为0.5秒至1.5秒。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述前体还包括铪(Hf)、锆(Zr)、镧(La)或它们的组合。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原子层沉积工艺包括：去除所述衬底的表面上的自体氧化物以在所述衬底的所述表面上形成所述高介电常数介电层。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过使用稀释的氢氟酸(DHF)处理或氢氟酸蒸汽(VHF)处理实施所述去除。

13.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在所述衬底的所述正面上或之上形成互连结构。

14.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在所述高介电常数介电层上和所述光感测区域之上形成滤色镜。

15.一种图像传感器器件，包括：

衬底，具有正面和与所述正面相对的背面，其中，所述衬底还具有面向所述正面的光感测区域；以及高介电常数(高k)介电层，设置在所述衬底的所述背面上，其中，所述高介电常数介电层的氯浓度低于8原子/立方厘米，其中，所述高介电常数介电层通过向所述衬底的背面引入氯前体、第一氧化剂和第二氧化剂形成，所述第一氧化剂不同于所述第二氧化剂。

16.根据权利要求15所述的图像传感器器件，其中，所述高介电常数介电层的所述氯浓度低于5原子/立方厘米。

17.根据权利要求15所述的图像传感器器件，其中，所述高介电常数介电层由氧化镧、氧化铪、氧化锆或它们的组合制成。

18.根据权利要求15所述的图像传感器器件，其中，所述衬底由硅制成。

19.根据权利要求15所述的图像传感器器件，其中，所述高介电常数介电层是底部抗反射涂(BARC)层。

20.根据权利要求15所述的图像传感器器件，还包括：互连结构，设置在所述衬底的所述正面上或之上。

说明书

高介电常数介电层形成方法、图像传感器器件及其制造方法

[0001] 优先权声明和交叉引用

[0002] 本申请要求2015年5月7日提交的美国临时申请序列号为62/158,437的优先权，其内容结合于此作为参考。

技术领域

[0003] 本发明的实施例涉及图像传感器器件，更具体地，涉及高介电常数介电层形成方法、图像传感器器件及其制造方法。

背景技术

[0004] 集成电路(IC)技术正在不断改进。这样的改进通常涉及器件几何尺寸的按比例缩小以获得更低的制造成本、更高的器件集成密度、更高的速度和更好的性能。连同减小几何尺寸实现的优势，直接对IC器件进行改进。一种这样的IC器件是图像传感器器件。图像传感器器件包括用于检测光和记录检测的光的强度(亮度)的像素阵列(或网格)。像素阵列通过积聚电荷响应于光—例如，光的强度越高，像素阵列中积聚的电荷越高。之后，积聚的电荷用于(例如，通过其它的电路)提供用于合适的应用中(诸如，数码相机)的颜色和亮度。

[0005] 图像传感器器件的一种类型是背照式(BSI)图像传感器器件。BSI图像传感器器件用于感测朝向衬底(支持BSI图像传感器器件的图像传感器电路)的背侧表面投射的光的量。像素网格位于衬底的前侧处，并且该衬底足够薄，以使朝向衬底的背侧投射的光可以到达像素网格。与前照式(FSI)图像传感器器件相比，BSI图像传感器器件提供了高的填充因数和减小的相消干涉。由于器件的缩放，不断地对BSI技术进行改进以进一步改进BSI图像传感器器件的图像质量。

发明内容

[0006] 本发明的实施例提供了一种用于在衬底上形成高介电常数(高k)介电层的方法，包括：在所述衬底的表面上引入氯前体；以及向所述表面引入氧化剂以在所述衬底上形成所述高介电常数介电层，其中，所述高介电常数介电层的氯浓度低于8原子/立方厘米。

[0007] 本发明的另一实施例提供了一种用于制造图像传感器器件的方法，包括：在衬底中形成光感测区域，其中，所述光感测区域面向所述衬底的正面；以及通过使用原子层沉积(ALD)工艺在所述衬底的与所述正面相对的背面上形成高介电常数(高k)介电层，其中，所述原子层沉积工艺的前体包括氯，并且在所述原子层沉积工艺期间引入氧化剂的时间等于或长于0.5秒。

[0008] 本发明的又一实施例提供了一种图像传感器器件，包括：衬底，具有正面和与所述正面相对的背面，其中，所述衬底还具有面向所述正面的光感测区域；以及高介电常数(高k)介电层，设置在所述衬底的所述背面上，其中，所述高介电常数介电层的氯浓度低于8原子/立方厘米。

附图说明

[0009] 当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

[0010] 图1A至图1F是根据本发明的一些实施例的处于各个阶段的用于制造图像传感器器件的方法的截面图。

[0011] 图2是各个原子浓度和图1F中的图像传感器器件的滤色镜、高k介电层和衬底的深度的图。

具体实施方式

[0012] 以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实例。此外，本发明可在各个实施例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

[0013] 而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。

[0014] 在形成背照式(BSI)图像传感器器件的一些实施例中，高介电常数(高k)介电层形成在衬底上以成为图像传感器器件的底部抗反射涂(BRAC)层。由高k介电层形成的BARC层具有积聚电荷的能力，从而改善暗电流、白色像素和黑色图像不均匀性(DINU)质量问题。在一些实施例中，高k介电层通过ALD工艺并且使用金属氯化物作为前体形成。形成的高k介电层的氯浓度与高k介电层和衬底之间的粘合有关。为了改进高k介电层的粘合和脱层问题，以下段落中提供了图像传感器器件及其制造方法。

[0015] 图1A至图1F是根据本发明的一些实施例的处于各个阶段的用于制造图像传感器器件的方法的截面图。图像传感器器件包括像素P的阵列，并且像素P可以布置成列和行。术语“像素”是指包含将电磁辐射转化为电信号的部件(例如，可以包括各个半导体器件的光电探测器和各个电路)的单位单元。为简单起见，在本发明中描述了包括单个像素P的图像传感器器件；然而，这样的像素的阵列通常形成图1A中示出的图像传感器器件。

[0016] 像素P可以包括光电二极管、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器器件、电荷耦合器件(CCD)传感器、有源传感器、无源传感器、其它传感器或它们的组合。像素P可以设计为具有各个类型的传感器。例如，像素P的一组可以是CMOS图像传感器器件，而像素P的另一组可以是无源传感器。此外，像素P可以包括彩色图像传感器器件和/或单色图像传感器器件。在实例中，至少一个像素P是诸如CMOS图像传感器器件的有源像素传感器。在图1A中，像素P可以包括诸如光栅型光电探测器的用于记录光(辐射)的强度或亮度的光电探测器。像素P也可以包括各个半导体器件，诸如包括转移晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、选择晶体管、其它合适的晶体管或它们的组合的各个晶体管。额外的电路、输入和/或输出可以连接至像素阵列以提供像素P的操作环境并且支持像素P的外部通信。例如，像素阵列可以与读出电路和/或控制电路连接。虽然画出的示意图相同，但是像素P可以彼此不同以具有不同的结深、厚度、宽度等等。

[0017] 在图1A中，图像传感器器件是BSI图像传感器器件。图像传感器器件可以是集成电路(IC)芯片、片上系统(SoC)或它们的部分(包括诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、CMOS晶体管、双极结型晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、高功率MOS晶体管、鳍式场效应晶体管(FinFET)、其它合适的组件或它们的组合的各个无源和有源微电子组件)。为了清楚的目的，图1A已经简化以更好地理解本发明的发明构思。额外的部件可以添加至图像传感器器件中，并且对于图像传感器器件的其它实施例，可以替换或消除以下描述的一些部件。

[0018] 图像传感器器件包括具有正面112和背面114的衬底110。在图1A中，衬底110是包括硅的半导体衬底。可选地或额外地，衬底110包括诸如锗和/或金刚石的另一元素半导体；包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟的化合物半导体；包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP和/或GaInAsP的合金半导体；或它们的组合。衬底110可以是绝缘体上半导体(SOI)。衬底110可以包括梯度半导体层和/或覆盖另一不同类型的半导体层的半导体层(诸如，硅锗层上硅层)。在图1A中，衬底110可以是p-型衬底。掺杂衬底
110的p-型掺杂剂包括硼、镓、铟、其它合适的p-型掺杂剂或它们的组合。可选地，衬底110可以是n-型掺杂的衬底。可以掺杂衬底110的N-型掺杂剂包括磷、砷、其它合适的n-型掺杂剂或它们的组合。衬底110可以包括各个p-型掺杂的区域和/或n-型掺杂的区域。在各个步骤和技术中，可以使用诸如离子注入或扩散的工艺来实现掺杂。衬底110的厚度可以介于约
100微米(μm)和约3000μm之间的范围。

[0019] 衬底110包括诸如硅的局部氧化(LOCOS)和/或浅沟槽隔离(STI)的隔离部件120，以分隔开(或隔离)在衬底110上或内形成的各个区域和/或器件。例如，隔离部件120使像素P与邻近的像素隔离。在图1A中，隔离部件120是STI。隔离部件120包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它绝缘材料或它们的组合。隔离部件120通过任何合适的工艺形成。作为一些实例，形成STI包括光刻工艺，在衬底中蚀刻沟槽(诸如通过使用干蚀刻、湿蚀刻或它们的组合)，以及用一种或多种介电材料填充沟槽(例如，通过使用化学汽相沉积工艺)。在一些实例中，填充的沟槽可以具有多层结构(诸如，用氮化硅或氧化硅填充的热氧化物衬垫层)。在一些其它实例中，STI结构可以使用以下工艺顺序创建，诸如：生长垫氧化物、在垫氧化物上方形成低压化学汽相沉积(LPCVD)氮化物层、使用光刻和掩模在垫氧化物和氮化物层中图案化STI开口、在STI开口中的衬底中蚀刻沟槽、可选择地生长热氧化物沟槽衬垫以改进沟槽界面、用氧化物填充沟槽、使用化学机械抛光(CMP)处理回蚀刻以及平坦化、并且使用氮化物剥离工艺去除氮化物层。

[0020] 如上所述，像素P形成在衬底110中。像素P检测指向衬底110的背面114的辐射的强度(亮度)。该入射辐射是可见光。可选地，该辐射是红外(IR)、紫外(UV)、x射线、微波、其它合适的辐射类型或它们的组合。像素P可以配置为对应于特定的光波长(诸如，红色、绿色或蓝色的光波长)。换句话说，像素P可以配置为检测光的特定波长的强度(亮度)。在图1A中，像素P包括诸如光电二极管的光电探测器，该光电探测器包括光感测区域(或光敏区域)102。光感测区域102是具有形成在衬底110中的n-型和/或p-型掺杂剂的掺杂的区域，该光感测区域102沿着衬底110的正面112，从而使得光感测区域102面向正面112。在图1A中，光感测区域102可以是n-型掺杂的区域。光感测区域102通过诸如扩散和/或离子注入的方法形成。虽然在图1A中未示出，但是像素P还包括诸如与转移栅极有关的转移晶体管、与复位栅极有关的复位晶体管、源跟随晶体管、选择晶体管、其它合适的晶体管或它们的组合的各个晶体管。光感测区域102和各个晶体管(可以统称为像素电路)允许像素P检测特定的光波长的强度。可以提供用于像素P的额外的电路、输入和/或输出以提供像素P的操作环境和/或支持像素P的外部通信。

[0021] 随后，在衬底110的正面112上方(包括像素P上方)形成互连结构130。互连结构130连接至BSI图像传感器器件的各个组件(诸如，像素P)，从而使得BSI图像传感器器件的各个组件可操作以适当地响应于照明光(成像辐射)。互连结构130可以包括提供图像传感器器件的各个掺杂的部件、电路和输入/输出之间的互连(例如，布线)的多个图案化的介电层和导电层。互连结构130还可以包括层间电介质(ILD)和多层互连(MLI)结构。在图1A中，互连结构130包括各个导电部件，该导电部件可以是诸如通孔132的垂直互连件和/或诸如线134的水平互连件。各个导电部件(即，通孔132和线134)包括诸如金属的导电材料。在一些实例中，可以使用的金属包括铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、多晶硅、金属硅化物或它们的组合。在一些实施例中，各个导电部件(即，通孔132和线134)可以称为铝互连件。铝互连件可以通过包括物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)或它们的组合的工艺形成。用于形成各个导电部件(即，通孔132和线134)的其它的制造技术可以包括光刻处理和蚀刻以图案化导电材料，从而形成垂直和水平连接件。还可以实施其它的制造工艺以形成互连结构130(诸如，实施热退火以形成金属硅化物)。用于多层互连件的金属硅化物可以包括硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钽、硅化钛、硅化铂、硅化铒、硅化钯或它们的组合。可选地，各个导电部件(即，通孔132和线134)可以是包括铜、铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、多晶硅、金属硅化物或它们的组合的铜多层互连件。铜互连件可以通过包括PVD、CVD或它们的组合的工艺形成。应该理解，示出的导电部件(即，通孔132和线134)是示例性的，导电部件(即，通孔132和线134)的实际布置和配置可以根据设计需求而改变。

[0022] 在一些实施例中，可以在互连结构130上形成缓冲层140。在图1A中，缓冲层140包括诸如氧化硅的介电材料。可选地，缓冲层140可以可选择地包括氮化硅。缓冲层140通过CVD、PVD或其它合适的技术形成。可以通过CMP工艺平坦化缓冲层140以形成光滑表面。

[0023] 随后，载体晶圆150可以通过缓冲层140进一步与衬底110接合，从而使得可以对衬底110的背面114实施处理。在本实施例中的载体晶圆150类似于衬底110并且包括硅材料。可选地，载体晶圆150可以包括玻璃衬底或另一合适的材料。载体晶圆150可以通过分子间力接合至衬底110—称为直接接合或光学熔融接合的技术—或通过诸如金属扩散或阳极接合的本领域中已知的其它接合技术。

[0024] 缓冲层140提供了衬底110和载体晶圆150之间的电隔离。载体晶圆150为形成在衬底110的正面112上的各个部件(诸如像素P)提供保护。载体晶圆150也为下述讨论的处理衬底110的背面114提供机械强度和支撑。接合之后，可选择地退火衬底110和载体晶圆150以增强接合强度。

[0025] 参照图1B，在完成衬底110的正面112的CMOS工艺之后，翻转衬底110并且可以对背面114实施削薄工艺以削薄衬底110。该削薄工艺可以包括机械研磨工艺和化学削薄工艺。在机械研磨工艺期间，可以首先从衬底110去除大量的衬底材料。之后，化学削薄工艺可以向衬底110的背面114施加蚀刻化学物以进一步削薄衬底110至期望的厚度。当衬底110是SOI类型时，嵌入的埋氧层(BOX)可以用作蚀刻停止层。BSI图像传感器器件中的衬底110的厚度为约5μm至10μm。在一些实施例中，该厚度可以小于约5μm，甚至下至约2μm至3μm。衬底
110的厚度可以根据图像传感器器件的应用的类型来实现。

[0026] 随后，在衬底110的背面114上形成高介电常数(高k)介电层160(见图1E)。高k介电层160可以是图像传感器器件的底部抗反射涂(BARC)层。更详细地，可以对衬底110的背面114实施预清洗工艺以去除背面114上的自体氧化物以创建氢封端(OH)表面。这可以使用稀释的氢氟酸(DHF)处理或氢氟酸蒸汽(VHF)处理合适的时间来完成。

[0027] 参照图1C和图1D。在衬底110的背面114上引入氯前体210的脉冲并持续第一时间周期。在一些实施例中，氯前体是诸如氯化镧(LaCl3)、四氯化铪(HfCl4)或四氯化锆(ZrCl4)的金属氯化物。如图1D所示，图1C的氯前体210与OH表面(即，背面114)反应形成金属氧化物键合162。从背面114去除氯前体210的未反应的部分。在一些实施例中，根据实际情况，第一时间周期为约0.5秒至约2秒。

[0028] 参照图1D和图1E。随后，向背面114引入氧化剂220并持续第二时间周期。在一些实施例中，氧化剂220是水(H2O)。水分子与金属氧化键合162反应。金属氧化键合162的氯可以由水的OH离子取代，从而形成如图1E所示的高k介电层160。在一些实施例中，高k介电层160由氧化镧、氧化铪、氧化锆或它们的组合制成。高k介电层160的介电常数高于SiO2的介电常数(即，k大于约3.9)。例如，可以通过引入与OH封端表面反应的氯前体持续工艺周期。在一些实施例中，第二时间周期等于或长于约0.5秒。在一些其它实施例中，根据实际情况，第二时间周期为约0.5秒至约1.5秒。

[0029] 在一些实施例中，在引入氧化剂220之后，可以向背面114引入另一氧化剂并持续第二时间周期以进一步取代金属氧化键合162的氯。该氧化剂可以是臭氧。由于氯被有效地取代，因此进一步减少了高k介电层160的氯。在一些实施例中，高k介电层的氯浓度低于约8原子/立方厘米。在一些其它实施例中，高k介电层的氯浓度低于约5原子/立方厘米。

[0030] 在图像传感器器件的制造工艺期间，使用水并且水将解离以给予与氯反应的氢离子以形成盐酸(HCl)。该盐酸将侵蚀高k介电层160，从而减小高k介电层160和衬底110之间的粘合，并且引起高k介电层160的脱层。然而，在图1E中，由于高k介电层160的氯浓度低于约8原子/立方厘米，因此形成的盐酸的浓度相对较低。因此，如下表1所示，可以改进粘合和脱层的问题。

[0031] 表1是高k介电层和衬底之间的脱层缺陷密度的实验结果。在表1中，高k介电层由HfO2制成，衬底由硅制成，并且氯前体是HfCl4。表1示出了当第二时间周期增加时，氯(Cl)浓度减小，并且当高k介电层的氯浓度降低时，缺陷密度减小。例如，当第二时间周期为约0.5秒时，氯浓度减小至8原子/立方厘米，并且缺陷密度从约55NO./平方毫米降至16NO./平方毫米。此外，当第二时间周期为约1.5秒时，氯浓度减小至约5原子/立方厘米，并且缺陷密度进一步降至约0NO./平方毫米。

[0032] 表1

[0033]

[0034] 参照图1E，作为BARC层的大部分高k介电层160具有积聚的电荷(大部分为负，但是在一些情况下为正)。高k介电层160的电荷积聚的能力改进了暗电流(在图像传感器器件上缺乏入射光时的图像传感器器件中流动的电流)、白色像素(在过量的电流泄漏引起来自像素的异常高的信号的位置产生)和黑色图像不均匀性(DINU)质量问题。当高k介电层160具有积聚的负(正)电荷时，它们可以将衬底110中的正(负)电荷吸引至高k介电层或衬底界面以形成电偶极子。也就是说，该负(正)电荷增加了界面处的空穴(电子)积聚并且创建了界面处或接近界面的耗尽区。电偶极子起到阻挡电荷的作用，捕获诸如悬空键的瑕疵或缺陷。

[0035] 参照图1F，可以实施额外的工艺以完成图像传感器器件的制造。例如，可以在图像传感器器件周围形成钝化层以保护图像传感器器件(例如，抵抗灰尘或湿度)。滤色镜170形成在高k介电层160上并且与像素P的光感测区域102对准。滤色镜170可以放置成使得入射光指向其上并且穿过。滤色镜170可以包括用于过滤入射光的特定波段(对应于色谱(例如，红、绿和蓝))的染料型(或颜料型)聚合物或树脂。

[0036] 在一些实施例中，在滤色镜170上形成微透镜以用于朝向衬底110中的特定的辐射感测区域(诸如像素P)定向和聚焦入射光。微透镜可以以各种布置放置并且根据用于微透镜的材料的折射率和与传感器表面的距离而具有各种形状。应该理解，在形成滤色镜170或微透镜之前，衬底110可以经受光学激光退火工艺。

[0037] 图2是各个原子浓度和图1F中的图像传感器器件的滤色镜170、高k介电层160和衬底110的深度的图。在图2中，滤色镜170由氧化物制成，高k介电层160由HfO2制成，以及衬底110由硅制成。线202代表氯浓度，线204代表氟化物浓度，以及线206代表碳浓度。在图2中，Cl浓度低于1原子/立方厘米。

[0038] 根据上述实施例，高k介电层可以使用ALD工艺形成。氯前体用于形成高k介电层。由于在ALD工艺期间引入氧化剂并持续基本等于或长于0.5秒，因此氯前体的氯可以由氧化剂的离子有效地取代，从而使得形成的高k介电层的氯浓度可以减小并且低于约8原子/立方厘米。低氯浓度改进了高k介电层的脱层问题，并且增加了高k介电层和衬底之间的粘合。

[0039] 根据本发明的一些实施例，用于在衬底上形成高k介电常数(高k)介电层的方法包括在衬底的表面上引入氯前体。向表面引入氧化剂以在衬底上形成高k介电层。高k介电层的氯浓度低于约8原子/立方厘米。

[0040] 在上述方法中，其中，所述氯前体是金属氯化物。

[0041] 在上述方法中，其中，所述氯前体是LaCl3、HfCl4或ZrCl4。

[0042] 在上述方法中，其中，所述衬底由硅制成。

[0043] 在上述方法中，其中，所述氧化剂是H2O、臭氧或它们的组合。

[0044] 在上述方法中，其中，所述高介电常数介电层的所述氯浓度低于5原子/立方厘米。

[0045] 在上述方法中，还包括：在引入所述氯前体之前，对所述衬底的所述表面实施预清洗工艺。

[0046] 根据本发明的一些实施例，用于制造图像传感器器件的方法包括在衬底中形成光感测区域。该光感测区域面向衬底的正面。通过使用原子层沉积(ALD)工艺，在衬底的与正面相对的背面上形成高介电常数(高-k)介电层。ALD工艺的前体包括氯，并且在ALD工艺期间引入氧化物的时间基本等于或长于约0.5秒。

[0047] 在上述方法中，其中，在所述原子层沉积工艺期间引入所述氧化剂的时间为0.5秒至1.5秒。

[0048] 在上述方法中，其中，所述前体还包括铪(Hf)、锆(Zr)、镧(La)或它们的组合。

[0049] 在上述方法中，其中，所述原子层沉积工艺包括：去除所述衬底的表面上的自体氧化物以在所述衬底的所述表面上形成所述高介电常数介电层。

[0050] 在上述方法中，其中，所述原子层沉积工艺包括：去除所述衬底的表面上的自体氧化物以在所述衬底的所述表面上形成所述高介电常数介电层，通过使用稀释的氢氟酸(DHF)处理或氢氟酸蒸汽(VHF)处理实施所述去除。

[0051] 在上述方法中，还包括：在所述衬底的所述正面上或之上形成互连结构。

[0052] 在上述方法中，还包括：在所述高介电常数介电层上和所述光感测区域之上形成滤色镜。

[0053] 根据本发明的一些实施例，图像传感器器件包括衬底和高介电常数(高k)介电层。该衬底具有正面和与正面相对的背面。该衬底还具有面向正面的光感测区域。高介电常数(高k)介电层设置在衬底的背面上。高k介电层的氯浓度低于约8原子/立方厘米。

[0054] 在上述图像传感器器件中，其中，所述高介电常数介电层的所述氯浓度低于5原子/立方厘米。

[0055] 在上述图像传感器器件中，其中，所述高介电常数介电层由氧化镧、氧化铪、氧化锆或它们的组合制成。

[0056] 在上述图像传感器器件中，其中，所述衬底由硅制成。

[0057] 在上述图像传感器器件中，其中，所述高介电常数介电层是底部抗反射涂(BARC)层。

[0058] 在上述图像传感器器件中，还包括：互连结构，设置在所述衬底的所述正面上或之上。

[0059] 上面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本发明的方面。本领域人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本人所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文中他们可以做出多种变化、替换以及改变。