CN100583413C - 图像传感器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制造图像传感器的方法。在包含金属线的半导体衬底上形成层间绝缘层；在所述层间绝缘层上形成焊盘；在包含所述层间绝缘层和所述焊盘的半导体衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成钝化层；在所述钝化层上形成滤色片层；在所述滤色片层上形成平面化层；在所述平面化层上形成微透镜；在所述微透镜上形成柔性光致抗蚀剂层；在所述柔性光致抗蚀剂层上形成光致抗蚀剂层图案，暴露在焊盘上方的部分所述钝化层；使用所述光致抗蚀剂层图案作为蚀刻掩模暴露焊盘；以及除去所述光致抗蚀剂层图案。本发明能够抑制微透镜不符合要求地分离。
Description
技术领域
本发明涉及传感器，特别涉及图像传感器的制造方法。
背景技术
通常图像传感器是将光学图像转换为电子信号的半导体器件。图像传感器可以被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
CMOS图像传感器通常包括用于检测发射光的光电二极管和用于将所检测到的光做为电信号处理的CMOS逻辑电路。图像传感器的感光性通常随着光电二极管所接收到的光量的增加而提高。
图像传感器的填充系数是光电二极管的面积与图像传感器的总面积之比。为了增加图像传感器的感光性，可以增加填充系数或者使用聚焦技术。聚焦技术包括改变入射到光电二极管之外区域的光的光学路径，使得入射光被聚焦到光电二极管上。
聚焦技术的实例包括形成微透镜。具体地说，是用具有优良透光率的材料在光学二极管上形成凸透镜。微透镜用于折射入射光的路径，使得更大量的光能够射到光学二极管区域。
平行于微透镜的光轴的光被微透镜折射，使得它聚焦到光轴的预定位置。
在相关技术中，当制造CMOS图像传感器时，首先暴露金属焊盘，然后形成滤色片层。
然而，由于在形成滤色片层的后续工艺中将焊盘暴露在光致抗蚀剂层的显影溶液中，金属焊盘被腐蚀。
而且，在相关技术中形成微透镜时，在除去光致抗蚀剂层时微透镜经常会不符合要求地分离。
因此，在本领域需要一种制造图像传感器的改进方法。
发明内容
本发明提供了一种能够抑制金属焊盘腐蚀的制造图像传感器的方法。
本发明实施例还提供了一种制造能够抑制在微透镜形成期间微透镜不符合要求地分离的制造图像传感器的方法。
在本发明实施例中，制造图像传感器的方法可以包括：在包括金属线的半导体衬底上形成层间绝缘层；在层间绝缘层上形成焊盘；在层间绝缘层和焊盘上形成绝缘层；在绝缘层上形成钝化层；在钝化层上形成滤色片层；在滤色片层上形成平面化层；在平面化层上形成微透镜；在微透镜上形成柔性光致抗蚀剂层；形成光致抗蚀剂层图案，暴露出焊盘上方的部分所述钝化层；使用所述光致抗蚀剂层图案作为掩模暴露出焊盘；以及除去所述光致抗蚀剂层图案。
本发明能够抑制微透镜不符合要求地分离。
下面描述附图以及一个或者多个实施例的详细内容。根据详细描述，附图以及所附权利要求，本领域技术人员可以清楚了解本发明的其它技术特征。
附图说明
图1-图7是示出根据本发明实施例制造图像传感器的方法的横截面图。
具体实施方式
以下若涉及层、区、掩模或结构，使用术语“之上”或“上方”时，可以理解为上述的层、区、掩模或结构可以直接位于另一层、区、掩模或结构之上，或者它们之间也可能存在其它层、区、掩模或结构。以下若涉及层、区、掩模或结构时，使用术语“之下”或“下方”时，可以理解为上述的层、区、掩模或结构可以直接位于其它层、区、掩模或结构之下，或者它们之间也可能存在其它层、区、掩模或者结构。
参考图1，可在半导体衬底100上的层间绝缘层110中形成金属线120。
这里，衬底100上可形成多个光传感器件，例如，光电二极管(未示出)和/或多个晶体管(未示出)。
在一个实施例中，层间绝缘层110可以具有多层结构。在另一实施例中，可在形成一个层间绝缘层之后形成光阻层(未示出)，然后在光阻层(lightblocking layer)上形成另一层间绝缘层。光阻层可以用于防止光线入射到光电二极管(未示出)之外的区域。
然后，可在层间绝缘层110上形成焊盘130，并且可在包括焊盘130的半导体衬底100上形成绝缘层140。
绝缘层140可由本技术领域中已知的的任何合适的材料构成，例如像正硅酸乙酯(TEOS)等氧化物材料。绝缘层140可形成为厚度大约在
到大约
。在这个范围内的厚度可以帮助促进在下一工艺中暴露焊盘130。
然后，钝化层150可以在绝缘层140上形成。
钝化层150可用于防止器件受潮和刮伤。在一个实施例中，钝化层150可通过施加有机层并在有机层上执行硬固化工艺来形成。可将有机层施加至厚度例如为大约等于或小于50nm。在可见光谱中具有优良透明度的有机材料可以帮助提高在后续工艺中形成的滤色片层160的轮廓和平滑度。在一个实施例中，钝化层150可使用热塑性树脂来形成。
参考图2，可在钝化层150上方的半导体衬底100上形成滤色片层160。
在一个实施例中，为了形成滤色片层160，可在绝缘层140上施加可染色抗蚀剂(未示出)，并可执行曝光和显影工艺以形成滤色器(R、G和B)。
可通过将相应的光致抗蚀剂材料施加至厚度为大约1nm到大约5nm，来形成各滤色器(R、G和B)。然后可使用分开的掩模，通过光刻工艺将光致抗蚀剂材料图案化。因此，可将在每个波长带进行滤光的滤色片层160形成作单一一层。
然后，可以在滤色片层160上形成平面化层170。在一个实施例中，可通过在包括滤色片层160的半导体衬底100的整个表面上沉积氮化硅层来形成平面化层170，以提高可靠性并抑制潮气或重金属渗入。
由于在图像传感器中光传输是十分重要的，因此平面化层170的厚度例如可以从
到大约
。使用厚度在此范围内的平面化层170可以帮助抑制薄膜干扰。
在相关技术中，在图像传感器的制造工艺中，焊盘在滤色片层形成之前是暴露的，所以在形成滤色片层的工艺期间焊盘暴露在光致抗蚀剂层的显影溶液中。在相关技术中，光致抗蚀剂层的显影溶液导致金属焊盘的腐蚀。
但是，根据本发明的实施例，由于焊盘130可以在微透镜形成之后暴露，所以可以抑制焊盘的腐蚀。
参考图3，可在平面化层170上形成微透镜180。
在一个实施例中，可将用于微透镜180的光致抗蚀剂(未示出)施加到包括平面化层170的半导体衬底100的整个表面上。
可以使用微透镜掩模(未示出)，通过曝光和显影工艺选择性地将光致抗蚀剂图案化以形成微透镜图案(未示出)。用于微透镜180的光致抗蚀剂可以是本技术领域中已知的任何合适的光致抗蚀剂，例如，正性光致抗蚀剂或者负性光致抗蚀剂。
包括微透镜图案(未示出)的半导体衬底100可以在热板上经历温度为大约150℃或更高的热处理，以将微透镜图案回流，从而形成具有椭圆形状的微透镜180。例如，回流可在大约300℃到大约700℃的温度进行。
在一个实施例中，钝化层150通过平面化层170暴露的部分可以在微透镜180的曝光、显影和回流工艺期间被除去。
参考图4，可在包括微透镜180的半导体衬底100的整个表面上形成柔性光致抗蚀剂层190。
柔性光致抗蚀剂层190可由本技术领域中已知的任何合适的在材料，例如像“SLIM”等等柔性抗蚀剂来形成。
在相关技术中，在除去光致抗蚀剂层时，微透镜经常不符合要求地分离。
但是，根据本发明实施例，由于柔性光致抗蚀剂层190可以在微透镜180上形成，在光致抗蚀剂层被除去时，可以防止微透镜180受到损害。因此，可以抑制不符合要求地分离微透镜。
但是，根据本发明实施例，由于可在微透镜180上形成柔性光致抗蚀剂层190，所以可防止微透镜180在除去光致抗蚀剂层时受到损伤。因此，可抑制微透镜不符合要求地分离，由此能够改善微透镜180的表面形状和透明度。
参考图5，可在包括微透镜180的半导体衬底上形成光致抗蚀剂层图案200，暴露出在焊盘130上方的柔性光致抗蚀剂层190的一部分。
参考图6，可通过用光致抗蚀剂层图案200作为掩模来暴露出焊盘130。
参考图7，然后可从半导体衬底100上除去光致抗蚀剂层图案200。在实施例中，可将柔性光致抗蚀剂层190与光致抗蚀剂层图案200一起被除去，以防止微透镜180受到损伤。
根据本发明实施例，由于可在形成微透镜之后暴露焊盘130，因此可以抑制焊盘的腐蚀。
而且，在本发明的实施例中，由于可在微透镜上形成柔性光致抗蚀剂层190，所以在除去用于暴露焊盘区的光致抗蚀剂层时，可以防止微透镜180受到损伤。因此，可以抑制微透镜不符合要求地分离，由此改善微透镜180的表面形状和透明度。
在本说明书中，对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等等的任何引用都表示结合该实施例所描述的特定的特征、结构或者特性包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的多处出现的这类短语不是必定指相同的实施例。而且，在结合任何实施例来描述特定的特征、结构或者特性时，应认识到上述特征、结构或者特性可结合实施例中其它的特征、结构或者特性来实现，这处于本领域技术人员的范围内。
尽管参考多个示例性实施例来描述本发明，可以理解的是，只要在本发明的原理范围内，本领域技术人员可构想出许多变型和实施例。更特别地，在本发明的范围内的主题组合排列的组件部分和/或装置中可以进行多种变型和修改。除了在组件部分和/或装置中的变化和修改，对于本领域技术人员来说其他的用途也是十分明显的。
Claims (17)
1.一种制造图像传感器的方法，包括以下步骤：
在包含金属线的半导体衬底上形成层间绝缘层；
在所述层间绝缘层上形成焊盘；
在包含所述层间绝缘层和所述焊盘的所述半导体衬底上形成绝缘层；
在所述绝缘层上形成钝化层；
在所述钝化层上形成滤色片层；
在所述滤色片层上形成平面化层；
在所述平面化层上形成微透镜；
在所述微透镜上形成柔性光致抗蚀剂层；
在所述柔性光致抗蚀剂层上形成光致抗蚀剂层图案，暴露出所述钝化层位于所述焊盘上方的部分；
使用所述光致抗蚀剂层图案作为蚀刻掩模，暴露出所述焊盘；以及
除去所述光致抗蚀剂层图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在除去所述光致抗蚀剂层图案时，除去所述柔性光致抗蚀剂层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述柔性光致抗蚀剂层包括柔性抗蚀剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述柔性光致抗蚀剂层包括SLIM。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘层包括正硅酸乙酯。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述绝缘层的厚度在50
到200
之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层包括热塑性树脂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述钝化层的步骤包括以下步骤：
在所述绝缘层上施加有机层；以及
在所述有机层上执行硬固化工艺。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述有机层的厚度最多为50nm。
10.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述钝化层的步骤包括在所述绝缘层上沉积氮化硅层。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述平面化层的厚度为1000
到6000
12.根据权利要求1所述的方法，还包括在形成所述微透镜时，除去所述钝化层通过所述平面化层暴露的部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中形成所述微透镜的步骤包括以下步骤：
将光致抗蚀剂施加到所述平面化层；
使用微透镜掩模将所述光致抗蚀剂图案化，以形成微透镜图案；以及
执行热处理以将所述微透镜图案回流，以形成所述微透镜。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述热处理是在至少150℃的温度执行的。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述热处理是在300℃到700℃的温度执行的。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤色片层是在所述半导体衬底的像素区上方的所述钝化层上形成的。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊盘包含金属材料。
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