CN101442066B - 制造图像传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制造图像传感器的方法，该方法包括以下步骤：在其中形成有光电二极管的衬底上方形成层间介电层；在该层间介电层上方形成光致抗蚀剂膜；从多个不同的角度多次曝光该光致抗蚀剂膜；以及通过显影经曝光的该光致抗蚀剂膜以形成微透镜。其不包括回流工艺，而是包括从不同角度多次曝光光致抗蚀剂膜，然后，通过显影经曝光的光致抗蚀剂膜，形成一个或多个微透镜。根据本发明的方法可以简化形成微透镜的工艺，并且最小化微透镜的间隔而防止微透镜的桥接，以增加入射到光电二极管的光量，从而最佳化图像质量。

Description

制造图像传感器的方法
本申请主张于2007年11月提交的韩国专利申请No.10-2007-0117701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
本发明涉及制造半导体器件的方法，尤其涉及制造图像传感器的方法。
背景技术
图像传感器是一种将光图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器大致上可分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。CIS在单元像素中形成光电二极管和MOS晶体管，以连续地检测每个单元像素的电信号从而产成图像。CIS具有光电二极管区和晶体管区，其中在光电二极管区将接收到的光转换成电信号，以及在晶体管区传送(progressed)电信号。为了提高感光性，图像传感器可以使用某种技术，在整个区域上扩大光电二极管所具有的填充系数，或者，转变入射到光电二极管以外的区域上并且将要被聚焦到光电二极管上的光的路径。
聚焦技术的代表性例子是用于形成微透镜。为了在制造图像传感器的工艺中形成微透镜，须使用用于微透镜的特定光致抗蚀剂膜来进行微光(micro)处理，然后再使用回流方法。然而，回流特定光致抗蚀剂膜以形成微透镜的工艺颇为复杂，会产生桥接或微透镜间隔等问题。此外，为了形成微透镜，当增大光致抗蚀剂膜的回流时，会损失光致抗蚀剂膜的数量。结果，会在微透镜之间产生间隔，使得入射到光电二极管上的光量减少，从而产生图像缺陷。此外，当形成微透镜时，还会在微透镜的水平轴和对角线轴之间产生焦距差，从而在像素中产生串扰现象。
发明内容
本发明的实施例涉及制造诸如图像传感器等半导体器件的方法。
本发明的实施例涉及制造图像传感器的方法，其中该方法可以在无须回流工艺的条件下形成微透镜。
本发明的实施例涉及制造图像传感器的方法，其中该方法可以防止微透镜之间形成桥接并且也可以最小化微透镜之间的间隔。
本发明的实施例涉及制造图像传感器的方法，其中该方法包括以下步骤中的至少之一：在其中形成有光电二极管的衬底上和/或上方形成层间介电层；在该层间介电层上和/或上方形成光致抗蚀剂膜；从多个角度多次曝光该光致抗蚀剂膜；以及通过显影经曝光的该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
根据本发明的实施例的方法包括以下步骤中的至少之一：在其中形成有光电二极管的衬底上方形成层间介电层；然后，在该层间介电层上方形成光致抗蚀剂膜；然后，从多个不同角度多次曝光该光致抗蚀剂膜；以及然后通过显影经曝光的该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
根据本发明的实施例的方法包括以下步骤中的至少之一：提供其中形成有多个光电二极管的衬底；然后，在包括该光电二极管的该衬底上方形成介电层；然后，在该介电层上方形成滤色镜层；然后，在该滤色镜层上方形成平坦化层；然后，在该平坦化层上方形成光致抗蚀剂膜；然后，在该光致抗蚀剂膜上实施第一聚焦工艺；在实施该第一聚焦工艺之后，在该光致抗蚀剂膜上实施第二聚焦工艺；以及在实施该第二聚焦工艺之后，通过显影该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
根据本发明的实施例的方法包括以下步骤中的至少之一：在其中具有多个光电二极管的衬底上方形成滤色镜层；然后，在该滤色镜层上方形成光致抗蚀剂膜；然后，在该光致抗蚀剂膜上连续地实施第一和第二曝光工艺；以及在实施该第二曝光工艺之后，通过显影该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
根据本发明的实施例的方法包括以下步骤中的至少之一：在其中具有多个光电二极管的衬底上方形成滤色镜层；然后，在该滤色镜层上方形成光致抗蚀剂膜；然后，在该光致抗蚀剂膜上实施第一曝光工艺；在实施该第一曝光工艺之后，在该光致抗蚀剂膜上实施第二曝光工艺；以及在实施该第二曝光工艺之后，通过显影该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
通过本发明的实施例的制造图像传感器的方法可以形成具有不同焦点的微透镜，从而可以调整微透镜的间隔和形状，并且可以在无须回流工艺的条件下实施二次曝光或多次曝光。因此，根据本发明实施例的方法可以简化形成微透镜的工艺，并且最小化微透镜的间隔而防止微透镜的桥接，以增加射入光电二极管的光量，从而最佳化图像质量。
附图说明
示例性图1至图4示出了根据本发明实施例的制造图像传感器的方法的剖视图。
具体实施方式
本发明实施例并不局限于特定类型的图像传感器，而是可以应用于使用一个或多个微透镜的所有图像传感器。
如图1所示，在包括多个光电二极管120的衬底110上和/或上方形成层间介电层130。层间介电层130可以形成为多层结构。在形成第一层间介电层之后，形成遮光层以防止光入射到除光电二极管区域120以外的区域上和/或上方，从而可以形成层间介电层130。此后，在层间介电层130上和/或上方可以进一步形成保护层，以防止器件受潮和被划伤。
接下来，在层间介电层130上和/或上方涂覆可染色抗蚀剂(dyeableresist)，然后实施曝光工艺和显影工艺，从而形成R、G和B滤色镜层140，以过滤各波长范围的光。然后，在滤色镜层140上和/或上方可以形成平坦化层(PL)150，以便确保用于形成透镜层的平坦性并控制焦距。然后，在平坦化层150上和/或上方形成具有预定厚度的光致抗蚀剂膜170。该光致抗蚀剂膜170可用于形成一个或多个微透镜。当使用常规技术时，通过光处理并不能充分获得具有半球形截面的光致抗蚀剂图案，因此须使用回流工艺。然而，根据本发明的实施例，可以使用双聚焦方法来实施第一聚焦工艺和第二聚焦工艺。该曝光工艺的次数并不限于两次，而是可以实施三次或更多次。这意味着，可以从多个不同角度对光致抗蚀剂膜170实施多次曝光。
如示例性图2所示，例如，通过使用第一标线片210的聚焦工艺靠近最佳焦点，在光致抗蚀剂膜170上实施曝光工艺，从而曝光位于透镜边界处的光致抗蚀剂膜170a。以垂直于光致抗蚀剂膜170水平延伸的顶部表面的角度入射第一光线L1，从而曝光与微透镜边界(即相邻微透镜之间的间隔处)对应的部分光致抗蚀剂膜170。第一聚焦工艺有利于形成微透镜的中心部分。
如示例性图3所示，接下来，经由最佳焦点曝光，通过使用第二标线片220的第二聚焦工艺来实施散焦工艺。根据微透镜边缘部分的尺寸和厚度，散焦工艺(即第二聚焦工艺)的条件被设置成最优化的。通过实施两个单独的曝光工艺，本发明的实施例解决了在使微透镜获得最佳形状的中心部分和边缘部分时所遇到的困难，而这是在单曝光工艺中无法获得的。因此，在本发明的实施例中无须回流工艺。例如，光致抗蚀剂膜170的边界部分170b由第二光线L2来曝光。这意味着，微透镜的外围表面(peripheral surface)是在第二聚焦工艺中曝光的。第二光线L2可倾斜一定的角度而入射。第二标线片220可以使用如第一标线片的标线片，或使用其他标线片。
如示例性图4所示，在无须回流工艺的条件下，通过显影工艺形成微透镜171，就能够防止微透镜的桥接(bridge)并最小化微透镜之间的间隔。此外，由于对经由如示例性图2所示的第一聚焦工艺曝光的部分光致抗蚀剂膜170a进行显影，从而定义了用于每个光电二极管120的微透镜。由于对经由如示例性图3所示的第二聚焦工艺曝光的部分光致抗蚀剂膜170b进行显影，从而将每个微透镜的外围表面例如形成为半球形截面。
根据本发明的实施例的制造图像传感器的方法，可以形成焦点有异的微透镜，从而可以调整微透镜的间隔和形状，并且无须回流工艺而实施二次曝光或多次曝光。因此，根据本发明实施例的方法可以简化形成微透镜的工艺，并且最小化微透镜的间隔而防止微透镜的桥接，以增加入射到光电二极管上的光量，从而最佳化图像质量。
尽管上文中描述了根据本发明的实施例，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排列进行多种变化和改进。除组件和/或排列的变化和改进之外，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 (11)

1.一种制造图像传感器的方法，包括以下步骤：
在其中形成有光电二极管的衬底上方形成层间介电层；然后
在该层间介电层上方形成光致抗蚀剂膜；然后
在该光致抗蚀剂膜上实施最佳焦点曝光；以及然后
在经最佳焦点曝光的该光致抗蚀剂膜上实施散焦曝光；以及然后
通过显影经曝光的该光致抗蚀剂膜以形成微透镜，
其中实施该最佳焦点曝光的步骤包括：曝光在相邻微透镜之间的间隔中的该光致抗蚀剂膜，以及在该光致抗蚀剂膜上以角度垂直于该光致抗蚀剂膜顶部表面的入射光进行曝光。
2.如权利要求1所述的方法，其中实施该散焦曝光的步骤包括：曝光该光致抗蚀剂膜的外围表面边缘。
3.如权利要求1所述的方法，其中实施该散焦曝光的步骤包括：在该光致抗蚀剂膜上以角度并非垂直于该光致抗蚀剂膜顶部表面的光进行曝光。
4.如权利要求1所述的方法，其中用于实施该散焦曝光的标线片与用于实施该最佳焦点曝光的标线片相同。
5.如权利要求1所述的方法，其中用于实施该散焦曝光的标线片与用于实施该最佳焦点曝光的标线片不同。
6.一种制造图像传感器的方法，包括以下步骤：
提供其中形成有多个光电二极管的衬底；然后
在包括该光电二极管的该衬底上方形成介电层；然后
在该介电层上方形成滤色镜层；然后
在该滤色镜层上方形成平坦化层；然后
在该平坦化层上方形成光致抗蚀剂膜；然后
在该光致抗蚀剂膜上实施第一聚焦工艺，其中实施该第一聚焦工艺的步骤包括：使用第一标线片，在与相邻微透镜之间的间隔对应的部分该光致抗蚀剂膜上，以角度垂直于该光致抗蚀剂膜上顶部表面的入射光进行曝光；然后
实施该第一聚焦工艺之后，在该光致抗蚀剂膜上实施第二聚焦工艺，其中实施该第二聚焦工艺的步骤包括：使用该第一标线片，在该光致抗蚀剂膜的外围边缘部分上，以角度并非垂直于该光致抗蚀剂膜顶部表面的入射光进行曝光；以及然后
实施该第二聚焦工艺之后，通过显影该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
7.如权利要求6所述的方法，其中实施该第一聚焦工艺的步骤包括：在该光致抗蚀剂膜上实施最佳焦点曝光。
8.如权利要求6所述的方法，其中实施该第二聚焦工艺的步骤包括：在该光致抗蚀剂膜上实施散焦曝光。
9.一种制造图像传感器的方法，包括以下步骤：
在其中形成有多个光电二极管的衬底上方形成滤色镜层；然后
在该滤色镜层上方形成光致抗蚀剂膜；然后
在该光致抗蚀剂膜上依次实施第一和第二曝光工艺，其中实施该第一曝光工艺的步骤包括：使用第一标线片，在与相邻微透镜之间的间隔对应的部分该光致抗蚀剂膜上，以角度垂直于该光致抗蚀剂膜顶部表面的入射光进行曝光，以及其中实施该第二曝光工艺的步骤包括：使用第二标线片，在该光致抗蚀剂膜的外围边缘部分上，以角度并非垂直于该光致抗蚀剂膜顶部表面的入射光进行曝光；以及然后
实施该第二曝光工艺之后，通过显影该光致抗蚀剂膜而形成微透镜。
10.如权利要求9所述的方法，其中该第二标线片与该第一标线片不同。
11.如权利要求9所述的方法，其中该第一曝光工艺的步骤包括在该光致抗蚀剂膜上实施最佳焦点曝光，以及该第二聚焦工艺的步骤包括在该光致抗蚀剂膜上实施散焦曝光。
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