CN100530668C - Cmos图像传感器的微透镜及其制造方法 - Google Patents

Cmos图像传感器的微透镜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种CMOS图像传感器的微透镜的方法,消除了相邻微透镜的弯曲之间的变平间隙。多个滤色器层形成于半导体基板上,在所述半导体基板上形成光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连。在多个滤色器层上形成外敷层。在外敷层上形成微透镜。通过微透镜间的间隙所暴露的外敷层被蚀刻,以便在外敷层中的滤色器层之间的边界处形成间隙。执行流动工艺,使得微透镜的弯曲延伸到所述间隙。

Description

CMOS图像传感器的微透镜及其制造方法
对相关申请的交叉参考
本申请要求2004年12月30日提交的韩国专利申请号10-2004-0117235的优先权,其如同在此完整陈述一样结合于此以供参考。
技术领域
本发明涉及CMOS图像传感器,并且更具体地涉及CMOS图像传感器的微透镜及其制造方法,其中在光电二极管区域之外引发的光被引向光电二极管区域中以提高光敏性。
背景技术
图像传感器是用于将光图像转换成电信号的半导体器件。典型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器包括电荷耦合器件,其中电荷载流子存储在彼此非常接近的金属氧化物硅电容器以及对应于像素数的MOS晶体管中,所述MOS晶体管使用CMOS技术以像素数而制造。使用MOS晶体管,输出信号由外围电路区中的控制电路和信号处理电路来检测。
用于将目标信息转换成电信号的CMOS图像传感器可以包括具有光电二极管的信号处理芯片。放大器、模拟/数字转换器、内部电压发生器、时序发生器以及数字逻辑可连接到一个芯片,从而减小空间、功率和成本。电荷耦合器件通过特殊方法制造,而CMOS图像传感器使用蚀刻硅晶圆的方法制造,其比制造电荷耦合器件的方法便宜。因此,CMOS图像传感器可以有利地大量制造且具有高集成度。
图1A-1C表示根据现有技术制造CMOS图像传感器的微透镜的方法。
参考图1,部件(未示出)如光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连在半导体基板10上形成;钝化层11层压在其上;以及蓝滤色器图案12、红滤色器图案13以及绿滤色器图案14在钝化层11上形成。
参考图1B,外敷层(overcoating layer)15在蓝滤色器图案12、红滤色器图案13以及绿滤色器图案14上形成,而微透镜图案16在外敷层15上形成。
参考图1C,微透镜图案16经受漂白工艺(bleaching process)和流动工艺(flow process)以形成微透镜17。当微透镜17形成时,在微透镜17之间出现间隙A。
图2表示在外敷层15上所形成的微透镜17的光集中的图案。微透镜17的两侧由CMOS图像传感器所需的部件18所屏蔽,而其中心被暴露。因此,通过微透镜17的光到达光电二极管20。如图2中所示,通过区域B或C的光到达光电二极管20,而入射到微透镜17之间的间隙A的光不到达光电二极管20。
间隙A的宽度是大约0.1-0.4μm。如果入射光不到达光电二极管20,难以改善CMOS图像传感器的光敏性。
在根据相关技术的CMOS图像传感器中,在微透镜之间存在间隙,并且入射到间隙的光不引向光电二极管。因此,难以改善CMOS图像传感器的光敏性。
发明内容
因此,本发明涉及CMOS图像传感器的微透镜结构及其制造方法,所述方法基本消除了可由于相关技术的局限性和缺点导致的一个或者多个公开的或未公开的问题或争议。
本发明可以包括CMOS图像传感器的微透镜结构及CMOS图像的微透镜结构制造方法,其中在微透镜之间不存在间隙,使得在光电二极管区域之外引发的光被引向光电二极管区域以造成改善的光敏性。
本发明的其他优点、目的以及特征将在随后的描述中部分阐明,并且部分将根据以下的审查而对本领域技术人员变得明显。本发明的这些以及其他优点将通过该书面说明书和权利要求以及附图中所特别指出的结构而实现和达到。
为了实现根据本发明的目的的这些以及其他优点,如在此所体现以及广泛描述的,提供了一种微透镜结构,其包括半导体基板上的多个滤色器层、光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连。外敷图案可在多个滤色器层上形成,以及微透镜可在外敷图案上形成。
根据本发明的另一方面,一种制造CMOS图像传感器的微透镜结构的方法包括:在半导体基板上形成多个滤色器层;在多个滤色器层上形成外敷层;在外敷层上形成微透镜;蚀刻通过微透镜之间的第一间隙所暴露的外敷层以形成外敷层中的滤色器层之间的第二间隙;以及执行回流工艺(reflow process)使得微透镜的弯曲延伸到第二间隙。
本发明的一个实施例公开了一种CMOS图像传感器的微透镜结构,其具有半导体基板和所述半导体基板上的光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连,所述微透镜结构包括:多个滤色器层,在所述半导体基板上;外敷图案,在所述多个滤色器层上形成;以及微透镜,在所述外敷图案上形成,其中所述微透镜被相邻地设置,并且具有预定弯曲,并且其中相邻微透镜的预定弯曲会合在所述外敷层中。
本发明的另一实施例公开了一种CMOS图像传感器,其包括:半导体基板;多个滤色器层;外敷图案,在所述多个滤色器层上形成;以及微透镜,在所述外敷图案上形成,其中所述微透镜被相邻地设置,并且具有预定弯曲,并且其中所述微透镜的预定弯曲延伸到所述外敷图案中,直到所述预定弯曲与相邻微透镜的对应预定弯曲会合。
应理解的是,本发明的前述一般描述以及随后的详细描述都是示范性的和解释性的,且旨在提供对如权利要求的本发明的进一步解释。
附图说明
被包括以提供对本发明的示范实施例的进一步理解的附图说明了本发明的实施例,并且与所述说明书一起用于解释本发明。在附图中:
图1A-1C是横截面视图,说明根据相关技术制造CMOS图像传感器的微透镜的方法;
图2是现有技术的微透镜的光集中图案的图案示图;
图3A-3C是横截面视图,说明根据本发明制造CMOS图像传感器的微透镜的方法;以及
图4是本发明的微透镜的光集中图案的图案示图;
具体实施方式
现在将对本发明的示范性实施例详细进行参考,其实例在附图中说明。在可能的无论何处,相似的参考标记将在整个附图中被使用以引用相同或相似部分。
图3A-3C说明了根据本发明制造CMOS图像传感器的微透镜的方法。
参考图3A,部件(未示出)如光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连在半导体基板21上形成。钝化层22层压在基板21上,并且蓝滤色器图案23、红滤色器图案24以及绿滤色器图案25在钝化层22上形成。随后外敷层29在蓝滤色器图案23、红滤色器图案24以及绿滤色器图案25上形成。
参考图3B,微透镜图案(未示出)在外敷层29上形成。然后微透镜图案经受漂白工艺和第一流动工艺以形成微透镜27。
参考图3C,暴露在微透镜27之间的外敷层29利用O2等离子体方法被蚀刻以形成间隙28。外敷层29可利用光敏层被蚀刻。外敷层29以及微透镜27的部分经受第二流动处理,使得微透镜27的弯曲延伸到间隙28。特别地,所述弯曲可以在滤色器层之间的边界会合。
图4示出由微透镜27在外敷层图案29上所形成的光集中图案。微透镜27的两侧由CMOS图像传感器部件31所屏蔽,并且其中心被暴露。因此,通过微透镜27的光到达光电二极管30。即,通过区域E或F的光到达光电二极管30。此外,由于微透镜27的弯曲延伸以形成外敷层29之间的间隙,入射到位于微透镜27之间的间隙区域D的光被引向光电二极管30。实际上,本发明消除了微透镜之间的变平间隙(flattened gap)。
因此,入射到光电二极管区域之外的光被引向光电二极管区域中,并且因此光敏性可得到显著改善。此外,通过使用尽可能大的区形成微透镜可以实现高度集成。
对于本领域技术人员将明显的是可以在不背离本发明的精神或者范围的情况下进行各种修改。因此,这意味着如果所述修改在所附权利要求及其等价物的范围内,本发明应覆盖所述修改和变化。

Claims (9)

1.一种CMOS图像传感器的微透镜结构,具有半导体基板和所述半导体基板上的光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连,所述微透镜结构包括:
多个滤色器层,在所述半导体基板上;
外敷图案,在所述多个滤色器层上形成;以及
微透镜,在所述外敷图案上形成,
其中所述微透镜被相邻地设置,并且具有预定弯曲,并且
其中相邻微透镜的预定弯曲会合在所述外敷层中。
2.如权利要求1的微透镜结构,其中所述外敷图案通过使用O2等离子体蚀刻而形成。
3.一种制造CMOS图像传感器的微透镜结构的方法,包括:
在半导体基板上形成多个滤色器层,在所述半导体基板上形成光电二极管区域、栅电极、层间绝缘层以及金属互连;
在所述多个滤色器层上形成外敷层;
在所述外敷层上形成微透镜;
蚀刻通过所述微透镜之间的第一间隙所暴露的所述外敷层,以便形成所述外敷层中的滤色器层之间的第二间隙;以及
执行回流工艺,使得所述微透镜的弯曲延伸到所述第二间隙。
4.如权利要求3的方法,其中在所述外敷层以及所述微透镜的部分上执行所述回流工艺,使得所述微透镜的弯曲延伸到所述第二间隙。
5.如权利要求3的方法,其中所述外敷层使用O2等离子体蚀刻。
6.如权利要求3的方法,其中所述微透镜由流动工艺形成。
7.一种CMOS图像传感器,包括:
半导体基板;
多个滤色器层;
外敷图案,在所述多个滤色器层上形成;以及
微透镜,在所述外敷图案上形成,
其中所述微透镜被相邻地设置,并且具有预定弯曲,并且
其中所述微透镜的预定弯曲延伸到所述外敷图案中,直到所述预定弯曲与相邻微透镜的对应预定弯曲会合。
8.如权利要求7的CMOS图像传感器,其中所述外敷图案中的所述预定弯曲在滤色器层之间的边界会合。
9.如权利要求7的CMOS图像传感器,其中所述外敷图案通过使用O2等离子体的蚀刻来形成。
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