CN100459103C - 图像传感器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像传感器的制造方法。该方法包括以下步骤：制备形成有多个光电二极管的半导体衬底；在该半导体衬底上形成层间介电层；在该层间介电层上形成滤色层；在该滤色层上形成平面层；在该平面层上形成微透镜层；对该微透镜层进行图案化以形成微透镜图案；在图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物；以及通过加热该半导体衬底，使涂覆脂溶性聚合物的微透镜层成形，由此形成微透镜的曲面。由于涂覆在微透镜上的脂溶性聚合物，使得可均匀地形成微透镜，因此，提高了图像传感器的光敏度和色彩再现性，从而可以获得高质量的图像传感器。
Description
本申请要求2005年12月28日递交的韩国专利申请No.10-2005-0131365的权益，通过参考其全部内容而合并于此。
技术领域
本发明涉及一种图像传感器。更具体地，本发明涉及一种图像传感器的制造方法，其能够形成均匀的微透镜。
背景技术
通常，图像传感器是一种用于将光学图像转换成电信号的半导体器件，并且主要划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和CMOS图像传感器。
该图像传感器包括用于检测光的光电二极管以及用于将检测的光转换成电信号以形成数据的逻辑电路。随着光电二极管内接收的光量的增加，图像传感器的光敏度提高。
为了提高光敏度，或者需要增加填充系数(填充系数是光电二极管面积与图像传感器的整个面积之比)，或者需要采用聚光技术来改变入射到光电二极管区之外的区域中的光路，从而使得光可聚集在光电二极管内。
聚光技术的典型实例是采用微透镜。也就是说，使用具有较高透光率的材料在光电二极管的顶面上形成凸形的微透镜，由此，以较大量的光可被传输到光电二极管区中的方式折射入射光的路径。
在这种情况下，平行于微透镜的光轴的光由微透镜折射，以使得光聚焦在光轴上的特定位置。
同时，传统的图像传感器主要包括光电二极管、层间介电层、滤色镜、微透镜等。
在形成有多个光电二极管的半导体衬底上形成层间介电层，并且在该层间介电层上分别与光电二极管相对应地形成RGB滤色层。
在滤色层上形成平面层，从而平坦化该滤色层的不规则表面。此外，在平面层上分别与光电二极管和滤色层相对应地形成微透镜。
光电二极管检测光并将光转换成电信号，并且层间介电层使彼此互连的金属绝缘。此外，滤色镜显示出三原色R、G和B，并且微透镜将光引导至光电二极管。
下面，参考附图描述传统的微透镜的制造方法。
图1A至图1D是示出了传统的微透镜的制造方法的示意性剖视图。
如图1A所示，在其上形成有多个光电二极管40、层间介电层20，滤色层30和平面层25的半导体衬底10上形成微透镜层52。
之后，如图1B所示，对微透镜层52进行图案化，以使得微透镜图案与光电二极管40相对应。
接下来，如图1C所示，将半导体衬底10放置于热板60上，之后对半导体衬底10加热，从而形成微透镜。
然而，从图1D中的A部分可以看出，通过传统方法制造的图像传感器的微透镜50可能具有不规则表面。
如果对半导体衬底10加热来形成微透镜50的曲面，则微透镜50可被移动。此时，微透镜50可能与相邻的微透镜50结合，从而使得微透镜50具有不规则的表面。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种图像传感器的制造方法，通过利用在微透镜上涂覆的脂溶性聚合物防止微透镜彼此结合，从而能够形成均匀的微透镜。
为了达到上述目的，本发明提供了一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：制备形成有多个光电二极管的半导体衬底；在该半导体衬底上形成层间介电层；在该层间介电层上形成滤色层；在该滤色层上形成平面层；在该平面层上形成微透镜层；对该微透镜层进行图案化以形成微透镜图案；在图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物；以及通过加热该半导体衬底，使涂覆脂溶性聚合物的微透镜层成形，由此形成微透镜的曲面。
在该滤色层上形成的平面层的厚度在0.5μm至1.5μm的范围内。
通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，在该图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物。
此外，通过原子层沉积(ALD)工艺，在该图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物。
在图案化的微透镜层上涂覆的脂溶性聚合物的厚度在1nm至50nm的范围内。
附图说明
图1A至图1D是示出了根据现有技术的形成微透镜的过程的示意性剖视图；
图2A至图2E是示出了根据本发明实施例的图像传感器的制造过程的示意性剖视图；以及
图3A至图3E是示出了根据本发明实施例的微透镜的制造过程的剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的代表性实施例。
图2A至图2E是示出了根据本发明的实施例的图像传感器的制造过程的示意性剖视图。
如图2A所示，制备形成有多个光电二极管400的半导体衬底100。
然后，如图2B所示，在包括光电二极管400的半导体衬底100上形成层间介电层200。
该层间介电层200包括SiN或SiON。
之后，如图2C所示，在层间介电层200上形成滤色层300。
此时，滤色层300分别与光电二极管400相对应地排列。
然后，如图2D所示，在滤色层300上形成平面层250。
平面层250包括有机材料，其具有0.5μm至1.5μm的厚度，并在可见光区域内具有较高的透明度，以便有效地保护滤色层300，从而易于在平面层250上形成微透镜(未示出)，并调节焦距。
之后，如图2E所示，在平面层250上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透镜500，由此获得图像传感器。
此时，微透镜500可分别与光电二极管400和滤色层300相对应地排列。
通过防止微透镜500彼此结合，涂覆在微透镜500上的脂溶性聚合物使得微透镜500具有均匀的表面。
图3A至图3E是示出了根据本发明实施例的微透镜的制造过程的剖视图。
如图3A所示，在其上形成有多个光电二极管400、层间介电层200、滤色层300和平面层250的半导体衬底100上形成微透镜层520。
微透镜层520包括光致抗蚀剂或具有绝缘特性同时允许光穿过的材料。
之后，如图3B所示，对微透镜层520进行图案化，以使得微透镜图案与光电二极管400相对应。
也即，在将具有预定图案的掩模设置在微透镜层520上之后，使光照射到该微透镜层520上。然后进行显影处理，以对该微透镜层520进行图案化。
之后，如图3C所示，在图案化的微透镜层520上涂覆脂溶性聚合物700。
此时，脂溶性聚合物700的涂覆厚度在1nm至50nm的范围内。
此外，可通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在图案化的微透镜层520上涂覆脂溶性聚合物700。
根据MOCVD工艺，具有高蒸汽压力的脂溶性聚合物700的蒸汽被提供到加热的半导体衬底100的表面上，由此在半导体衬底100上形成薄膜。
上述MOCVD工艺的优点在于：其不会对衬底或晶体表面造成损害。此外，沉积速度相对较高，从而可以缩短工艺时间。因此，可以形成具有高纯度和高质量的薄膜。
此外，可通过原子层沉积(ALD)工艺，在图案化的微透镜层520上涂覆脂溶性聚合物700。
ALD工艺采用利用单原子现象(monatomic phenomenon)的纳米薄膜沉积技术，其中，在半导体的制造过程中，原子彼此化学结合。通过反复吸收和置换脂溶性聚合物700的分子，ALD工艺可以在半导体衬底100上沉积超微(ultra-micro)薄膜，其厚度对应于原子层的厚度。
因此，ALD工艺可以使薄膜尽可能薄，并且与MOCVD工艺相比，可以在相对较低的温度条件下形成膜。
之后，如图3D所示，将包括图案化的微透镜层520的半导体衬底100放置在热板600上，并且之后以使得微透镜可形成均匀曲面的方式对半导体衬底100进行加热。
如上所述，如图3E所示，如果在微透镜500上形成脂溶性聚合物700之后进行制造处理，则微透镜500会均匀间隔彼此分开。此外，由于在微透镜500之间存在脂溶性聚合物700，因此微透镜500彼此不结合。
根据具有上述结构的本发明，当对半导体衬底加热，以允许微透镜具有均匀的曲面时，由于微透镜涂覆有脂溶性聚合物以防止微透镜彼此结合，因此，相邻的微透镜彼此不会结合。
由于相邻的微透镜彼此不会结合，因此微透镜的尺寸可对应于像素尺寸而变大，从而可以制造具有高光敏度的图像传感器。
此外，如果微透镜的尺寸对应于像素尺寸变大，则由于相对于像素，微透镜的尺寸不会发生改变，因此可以均匀地形成微透镜。
此外，这种光敏度和均匀性的提高可获得较高的色彩再现性，从而可以获得高质量的图像传感器。
Claims (5)
1、一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：
制备形成有多个光电二极管的半导体衬底；
在该半导体衬底上形成层间介电层；
在该层间介电层上形成滤色层；
在该滤色层上形成平面层；
在该平面层上形成微透镜层；
对该微透镜层进行图案化以形成微透镜图案；
在图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物；以及
通过加热该半导体衬底，使涂覆脂溶性聚合物的微透镜层成形，由此形成微透镜的曲面。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其中，通过金属有机化学气相沉积工艺，在该图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物。
3、根据权利要求1所述的制造方法，其中，通过原子层沉积工艺，在该图案化的微透镜层上涂覆脂溶性聚合物。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其中，在该图案化的微透镜层上涂覆的脂溶性聚合物的厚度在1nm至50nm的范围内。
5、根据权利要求1所述的制造方法，其中，在该滤色层上形成的平面层的厚度在0.5μm至1.5μm的范围内。
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