CN101436605A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开一种图像传感器,其可以包括:在具有光接收器件的半导体衬底上形成的金属线层;在金属线层上形成的第一微透镜;在第一微透镜上形成的滤色镜阵列;以及在滤色镜阵列上形成的第二微透镜。可以将氧化物层图案置于金属线层和第一微透镜之间。可以将阻挡层排列在氧化物层图案中并且排列在相邻第一微透镜之间的区域中。本发明通过在图像传感器中形成了两个微透镜,可以将入射光更有效地集中于光接收器件上,以提高图像传感器的灵敏度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于35 U.S.C§119主张于2007年11月16日提交的韩国专利申请No.10-2007-0117023的优先权,在此通过参考将该申请的全部内容并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。
背景技术
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。一般来说,图像传感器可以分为电荷耦合图像传感器(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
CMOS图像传感器包括在单位像素中的光电二极管和MOS晶体管,以通过切换模式连续地检测各个单位像素的电信号,从而产生图像。
发明内容
根据本发明的实施例涉及一种图像传感器及其制造方法。根据本发明的实施例的图像传感器可以包括:形成在具有光接收器件的半导体衬底上的金属线层;形成在金属线层上的第一微透镜;形成在第一微透镜上的滤色镜阵列;以及形成在滤色镜阵列上的第二微透镜。
根据本发明的实施例的图像传感器的制造方法可以包括:在具有光接收器件的半导体衬底上形成金属线层;在金属线层上形成第一微透镜;在第一微透镜上形成第一平坦化层;在第一平坦化层上形成滤色镜阵列;以及在滤色镜阵列上形成第二微透镜。
本发明通过在图像传感器中形成了两个微透镜,从而可以将入射光更有效地集中于光接收器件上,以提高图像传感器的灵敏度。
附图说明
图1至图9为描述根据本发明实施例的图像传感器的制造方法的剖视图。
具体实施方式
下文将结合随附附图描述根据本发明实施例的图像传感器及其制造方法。
当此处使用术语“上”、“上方”或“其上”时,如涉及层、区域、图案或者结构,应理解为所述的层、区域、图案或者结构可以直接位于另一层或结构上,或者中间也可以存在其他的层、区域、图案、或者结构。当此处使用术语“下方”或“之下”时,如涉及层、区域、图案或者结构,应理解为所述的层、区域、图案或者结构可以直接位于另一层或结构下方,或者中间也可以存在其他的层、区域,图案,或结构。在说明书附图中,器件的厚度或尺寸可被夸大或忽略,或是为了方便和清楚的解释用示意图来示出。此外,各个部件的规格不一定以真实的图像比例示出。
尽管,根据本发明的实施例描述了关于CMOS图像传感器的结构,但是根据本发明的实施例并不仅限于CMOS图像传感器。例如,一些特定的实施例也可应用于CCD图像传感器。
图1至图9示出了根据本发明实施例的图像传感器的构成(formation)剖视图。
参见图1,在其上形成有器件隔离层5和光接收器件15的半导体衬底10上可以形成金属线层20。
半导体衬底10可以包括位于高浓度P++型硅衬底上的低浓度P型外延层。
P型外延层的掺杂物(inclusion)可以通过使光电二极管的耗尽区(depletion region)变大变深,来增加光电二极管采集光电荷的能力。此外,如果将高浓度P++型衬底形成在P型外延层下,则在电荷扩散进入单位像素之前可使电荷再结合(recombined),从而可以降低光电荷的随机扩散和在光电荷迁移性能(transfer function)中的变化。
例如,通过在半导体衬底10中形成沟槽并且用绝缘材料填充沟槽可以形成器件隔离层5。器件隔离层5可用于确定单位像素的边界。
光接收器件15可以是光电二极管,但并不以此为限。
在衬底10上可以形成金属线层20,并且所形成的金属线层20可以包括金属线25。金属线层20可以包括多个层。可以将金属线25按照避免遮挡光接收器件15的方式进行排列。
参见图2,在金属线层20上可以形成氧化物膜图案30。
可以通过在金属线层20上形成第一氧化物膜,然后进行第一蚀刻工艺以在第一氧化物膜中形成沟槽32,从而形成氧化物膜30。
将沟槽32置于氧化物膜图案30之间,并且使其形成在对应金属线25的位置处。
参见图3,在沟槽32中可以形成阻挡层35。
通过在包括沟槽32的氧化物膜图案30上可以形成金属层,然后实施平坦化工艺,从而形成阻挡层35。
阻挡层35可以包括TiN。阻挡层35可以阻挡光入射到金属线25以抑制串扰,从而可以降低在图像传感器中出现噪声。
然后,参见图4,可以在包括阻挡层35的氧化物膜图案30上形成第二氧化物层42和第一光致抗蚀剂图案44。
所形成的第一光致抗蚀剂图案44的宽度可以小于氧化物膜图案30的宽度。
通过在衬底10上涂覆第一光致抗蚀剂层,并且在该第一光致抗蚀剂层上进行曝光工艺(exposure)和显影工艺(development),可以形成第一光致抗蚀剂图案44。
然后,参见图5,采用第一光致抗蚀剂图案44可以对第二氧化物膜42进行第二蚀刻工艺,以形成第一微透镜40。
在一实施例中,可以通过化学干法蚀刻法进行第二蚀刻工艺。
在进行第二蚀刻工艺中,对介于第一光致抗蚀剂图案44边缘之间的经暴露的第二氧化物膜42进行快速蚀刻。
换句话说,对第一光致抗蚀剂图案44的边缘区域的上表面和侧面进行蚀刻,以使其蚀刻速度快于对第一光致抗蚀剂图案44的中间区域进行蚀刻的蚀刻速度。
因此,随着对第一光致抗蚀剂图案44的中间区域进行较少的蚀刻,从而可以形成具有穹顶形状(dome-like shape)的第一微透镜40。
此时,可以形成厚度较薄的第一光致抗蚀剂图案44,以通过第二蚀刻工艺对整个第一光致抗蚀剂图案44进行蚀刻。
在特定的实施例中,通过使用流量为10~500sccm的O2、流量为10~200sccm的N2以及流量为10~500sccm的CF4气氛,功率为10~2000W,并且处于帕斯卡压力条件下,可以进行第二蚀刻工艺。
当形成第一微透镜40之后,可以进行清洗工艺以移除存留的光致抗蚀剂和杂质。
然后,如图6所示,在第一微透镜40上可以形成第一平坦化层50。
使用第二光致抗蚀剂层可形成第一平坦化层50。
参见图7,在第一平坦化层50上可以形成滤色镜阵列70和第二平坦化层80。
使用第三光致抗蚀剂层可以形成第二平坦化层80。
然后,如图8所示,在第二平坦化层80上可以形成第二光致抗蚀剂图案85。
通过在第二平坦化层80上形成第四光致抗蚀剂层,然后在该第四光致抗蚀剂层上进行曝光工艺和显影工艺,可以形成第二光致抗蚀剂图案85。
此外,使用光致抗蚀剂可以形成第二光致抗蚀剂图案85,用以形成微透镜。
因此,如图9所示,可以对第二光致抗蚀剂图案85进行回流工艺(reflowprocess)以形成第二微透镜90。
在一实施例中,在曝光能量为200~300mJ/cm2并且温度为180~220℃的条件下,可以进行回流工艺。
通过回流工艺所形成的第二微透镜90可以小于第一微透镜40。
图9为根据本发明的实施例的图像传感器的剖视图。
根据本发明的实施例的图像传感器可以包括金属线层20、氧化物层图案30、第一微透镜40、第一平坦层化50、滤色镜阵列70、第二平坦化层80以及第二微透镜90,其中氧化物层图案30包括阻挡层35,以及第二微透镜90位于包括光接收器件15的半导体衬底10上。
光接收器件15可以是光电二极管。形成在半导体衬底10上的金属线层20可以包括金属线25。
在金属线层20上可以形成阻挡层35,并且可以将阻挡层35置于第一微透镜40之间。
在其上形成有阻挡层35的氧化物图案30上可以形成第一微透镜40,并且该第一微透镜40可以形成在对应于光接收器件15的区域中。
此外,第一微透镜40可以由氧化物层形成。
在第一微透镜40上可以形成第一平坦化层50,并且在第一微透镜40上还可以形成滤色镜阵列70和第二平坦化层80。
在第二平坦化层80上可以形成第二微透镜90,并且所形成的第二微透镜90的曲率可以小于所形成的第一微透镜40的曲率。
也就是说,所形成的第一微透镜40的曲率可以大于所形成的第二微透镜90的曲率。
如上所示,根据本发明的实施例的图像传感器的制造方法形成了两个微透镜,以将入射光更有效地集中于光接收器件上,从而可以提高图像传感器的灵敏度。
此外,在微透镜之间可以形成阻挡层,以阻挡光入射到金属线,从而抑制串扰,因此可以降低图像传感器中出现的噪声。
说明书中所涉及的“一实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等,其含义是结合实施例描述的特定特征、结构、或特性均包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中出现于各处的这些短语并不一定都涉及同一个实施例。此外,当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时,都认为其落在本领域技术人员结合其它实施例就可以实现这些特征、结构或特性的范围内。
尽管对实施例的描述中结合了其中多个示例性实施例,但可以理解的是本领域技术人员完全可以推导出许多其它变化和实施例,并落入本公开内容的原理的精神和范围之内。尤其是,可以在该公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或附件组合设置中的设置进行多种变化和改进。除组件和/或设置的变化和改进之外,其他可选择的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。
Claims (12)
1、一种图像传感器,包括:
金属线层,位于包括光接收器件的半导体衬底上;
第一微透镜,位于该金属线层上;
滤色镜阵列,位于该第一微透镜上;
第二微透镜,位于该滤色镜阵列上。
2、如权利要求1所述的图像传感器,其中该第一微透镜的曲率大于该第二微透镜的曲率。
3、如权利要求1所述的图像传感器,其中该第一微透镜包括氧化物膜。
4、如权利要求1所述的图像传感器,还包括:第一平坦化层,介于该第一微透镜和该滤色镜阵列之间。
5、如权利要求1所述的图像传感器,还包括:第二平坦化层,介于该滤色镜阵列和该第二微透镜之间。
6、如权利要求1所述的图像传感器,还包括:绝缘层,介于该金属线层和该第一微透镜之间,其中阻挡层被置于该绝缘层中,并且该阻挡层位于该第一微透镜和相邻的第一微透镜之间的区域。
7、一种图像传感器的制造方法,包括如下步骤:
在包括光接收器件的半导体衬底上形成金属线层;
在该金属线层上形成第一微透镜;
在该第一微透镜上形成第一平坦化层;
在该第一平坦化层上形成滤色镜阵列;
在该滤色镜阵列上形成第二微透镜。
8、如权利要求7所述的方法,在形成该第二微透镜之前,还包括如下步骤:在该滤色镜阵列上形成第二平坦化层。
9、如权利要求7所述的方法,其中该第一微透镜的曲率大于该第二微透镜的曲率。
10、如权利要求7所述的方法,在形成该第一微透镜之前,还包括如下步骤:
在该金属线层上形成第一氧化物膜;
在该第一氧化物膜中形成沟槽,其中该沟槽被置于该第一微透镜和相邻的第一微透镜之间的区域中;以及,
用金属材料填充该沟槽。
11、如权利要求7所述的方法,其中在该金属线层上形成该第一微透镜的步骤包括:
在该金属线层上形成第二氧化物膜;
在该第二氧化物膜上形成光致抗蚀剂图案;以及,
通过使用该光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模对该第二氧化物膜实施化学干法蚀刻,在该金属线层上形成该第一微透镜。
12、如权利要求11所述的方法,其中形成该第二微透镜的步骤包括:
在该滤色镜阵列上形成第二光致抗蚀剂图案;以及,
对该第二光致抗蚀剂图案实施回流工艺。
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