CN1992217A - 图像传感器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像传感器的制造方法。该方法包括以下步骤：在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；以及在该滤色镜阵列上形成微透镜。本发明提供的图像传感器的制造方法能够防止金属焊盘污染，还能够防止多余光线入射到光电二极管。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器的制造方法。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的半导体器件，图像传感器大致分为电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
CCD具有多种缺点，例如驱动模式复杂、功耗大和由于多步光学工艺而造成制造工艺复杂等。此外，CCD还有另外一个缺点，即很难将控制电路、信号处理电路和模数(A/D)转换电路等集成到一个芯片上。
因此，近几年来，CMOS图像传感器作为能克服CCD的种种缺点的下一代图像传感器而受到关注。
CMOS图像传感器是采用开关模式的器件，其使用MOS晶体管来依次检测每个像素单元的输出，并使用CMOS技术(使用控制电路和信号处理电路作为外围电路)在半导体衬底上的每个像素单元处形成多个MOS晶体管。CMOS图像传感器具有多种优点，例如功耗小和由于光学工艺步骤少而使制造工艺简化等。此外，由于可以将控制电路、信号处理电路和模数转换电路等集成到一个CMOS芯片中，因此CMOS图像传感器还有另一个优点，即易于将产品小型化。
图1为根据传统技术的图像传感器的横截面图。
参照图1，图像传感器包括形成在半导体衬底2上的金属焊盘4、暴露金属焊盘4的金属焊盘开口6、第一平坦化层8、滤色镜阵列10、第二平坦化层12和微透镜14。
在这种图像传感器中，滤色镜阵列10用于实现彩色图像，可包含三种颜色，例如为红色、绿色和蓝色或者为黄色、洋红色和青色。
但是，在根据传统技术的图像传感器的制造过程中，由于用于形成每个滤色镜的感光层是通过蚀刻预定时间来去除，因此在金属焊盘开口中感光层没有被完全去除而有所残留，从而使金属焊盘受到污染。
在各个滤色镜上感光层也没有被完全去除而有所残留，从而使滤色镜的横截面未平坦化。因此，在各个滤色镜之间出现间隙，从而使多余的光线入射到光电二极管中。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种图像传感器的制造方法，该方法充分解决了由于传统技术的限制和不足造成的一个或多个问题。
具体地，本发明的目的在于提供一种将用于形成滤色镜阵列的感光层从金属焊盘上完全去除的方法。
关于本发明的其它优点、目的及特征，将一部分在以下说明中提出，且一部分对本领域技术人员而言在考察以下内容后将变得显而易见或能够从本发明的实践中知晓。本发明的目的和其它优点可通过本发明的文字说明和权利要求以及附图所特别指出的结构来实现及获得。
为实现上述目的和其它优点，根据本发明的意图，如在此具体实施和概括描述的，本发明提供一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；以及在该滤色镜阵列上形成微透镜。
为实现本发明的另一目的，本发明提供一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；在该钝化层的整个表面上形成第一平坦化层；通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；去除该焊盘区上的第一平坦化层；以及在该滤色镜阵列上形成微透镜。
为实现本发明的再一目的，本发明提供一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；在该钝化层的整个表面上形成第一平坦化层；通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；在包括该滤色镜阵列的半导体衬底的整个表面上形成第二平坦化层；去除该焊盘区上的第一平坦化层和第二平坦化层；以及在该滤色镜阵列上形成微透镜。
应理解的是，本发明的以上概括描述和以下详细描述均为示例性的和说明性的，且用于对要求保护的发明提供进一步说明。
附图说明
附图用于提供对本发明的进一步理解，其包含在本申请中并构成本申请的一部分。附图示出本发明的实施例，并和说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1为示出依据传统技术的图像传感器的横截面图。
图2A至图2H以横截面图示出根据本发明的图像传感器的制造方法。
实施例方式
以下将详细地介绍本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在全部附图中尽可能用相同的标号来表示相同或相似的部件。
图2A至图2H以横截面图示出根据本发明的图像传感器的制造方法。
参照图2A，在包括有源区和焊盘区的半导体衬底22上形成绝缘层24，例如氧化物层，并且在焊盘区上形成用于各信号线的金属焊盘26。这里，金属焊盘26可以由铝形成。
钝化层28形成在绝缘层24和金属焊盘26上。钝化层28可以由氧化物、氮化物等形成。
参照图2B，在钝化层28上形成第一感光层。通过曝光和显影处理，图案化第一感光层，以暴露与金属焊盘26对应的那部分钝化层28，从而形成第一感光层图案30a。此外，使用第一感光层图案30a作为掩模，选择性蚀刻钝化层28，以在金属焊盘26上形成焊盘开口32。
参照图2C，去除第一感光层图案30a。在钝化层28a的整个表面上沉积第一平坦化层34之后，在半导体衬底22的有源区上形成红光滤色层36。选择性蚀刻红滤色层36，然后在半导体衬底22上沉积第二感光层38。
接着，为了通过去除第二感光层38的预定部分而形成第二感光层图案，使用终点检测(EPD)方法进行干式灰化，以选择性去除第二感光层38的预定部分。
换句话说，去除在红滤色层36上形成的第二感光层38的预定部分和焊盘区上的第二感光层38，以形成第二感光层图案。
而且，在使用EPD方法进行干式灰化时，终点为在金属焊盘26上形成的第一平坦化层34的表面。也就是说，由于将第一平坦化层34的表面设置为终点，即目标，因此第二感光层38不会残留在金属焊盘26上。
参照图2D，选择性去除第二感光层38，以形成第二感光层图案38a。然后，使用第二感光层图案38a作为掩模，选择性蚀刻红滤色层36，以形成红滤色镜36a。
此外，为了完全清除可能存在于金属焊盘26或红滤色镜36a上的第二感光层38，可以使用O2在半导体衬底22的整个表面上重新进行干式灰化。
参照图2E，去除红滤色镜36a上的第二感光层图案38a。然后，对绿滤色层和蓝滤色层类似地执行图2C和图2D所示的上述处理，以形成绿滤色镜40a和蓝滤色镜42a。
如图2F所示，在半导体衬底22的有源区上形成滤色镜阵列43，其中红滤色镜36a、绿滤色镜40a和蓝滤色镜42a依次排列。
此处，由于通过使用EPD方法进行灰化处理去除了用于形成各个滤色镜36a、40a和42a的多个感光层，因此各个滤色镜36a、40a和42a的横截面得以平坦化。
参照图2G，在包括滤色镜阵列43的半导体衬底22的整个表面上形成第二平坦化层之后，依次去除第二平坦化层和第一平坦化层34，以形成第二平坦化层图案44和第一平坦化层图案34a。
参照图2H，在第二平坦化层图案44上形成多个微透镜46，使得这些微透镜对应于各个滤色镜36a、40a和42a。随后，通过对图像传感器的各个金属焊盘26进行探针测试来检验接触电阻。如果没有问题，则将外部驱动电路电连接至金属焊盘。
应该理解，上述所有实施例在所有方面都是示例性的。
例如，在本发明的实施例中，提到如下方案：在形成第二平坦化层、然后将其部分去除(形成第二平坦化层图案44)之后，通过部分去除第一平坦化层34来形成第一平坦化层图案34a。然而，作为修改的实施例，可在形成第一平坦化层34之后立即去除金属焊盘26上形成的第一平坦化层34，从而形成第一平坦化层图案34a。在这种情况下，在使用EPD方法进行灰化处理时，终点是金属焊盘22的表面。
如上所述，依据本发明，使用灰化处理来去除用于形成各个滤色镜的感光层，从而完全去除残留在金属焊盘上的感光层。因此，本发明具有防止金属焊盘污染的效果。
此外，根据本发明，通过精确控制EDP方法，可以平坦化每个滤色镜的横截面。因此，本发明还具有防止多余光线入射到光电二极管的效果。
对于本领域技术人员来说，显然可对本发明进行各种修改和改动。因此，本发明应涵盖落在所附权利要求及其等效方案的范围内的对本发明的修改和改动。
Claims (20)
1.一种图像传感器的制造方法，包括以下步骤：
在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；
通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；
通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；以及
在该滤色镜阵列上形成微透镜。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其中该滤色镜阵列包括红滤色镜、绿滤色镜和蓝滤色镜。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其中形成滤色镜阵列的步骤包括以下步骤：
在该有源区中的钝化层上形成滤色层；
通过在包括该滤色层的半导体衬底的整个表面上沉积感光层，并利用终点检测方法进行灰化处理来去除该感光层的预定部分，形成感光层图案；以及
使用该感光层图案作为掩模选择性蚀刻该滤色层，以形成滤色镜，并去除该感光层图案。
4.根据权利要求3所述的图像传感器的制造方法，还包括以下步骤：使用O2在该半导体衬底的整个表面上进行灰化处理。
5.根据权利要求3所述的图像传感器的制造方法，其中通过去除在该滤色层上形成的感光层的预定部分和在该焊盘区上形成的感光层，形成该感光层图案。
6.根据权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其中在利用终点检测方法进行灰化处理时，终点是该金属焊盘的表面。
7.根据权利要求1所述的图像传感器的制造方法，还包括以下步骤：在该半导体衬底与该金属焊盘之间形成绝缘层。
8.根据权利要求1所述的图像传感器的制造方法，其中该金属焊盘由铝形成。
9.一种图像传感器的制造方法，包括以下步骤：
在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；
通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；
在该钝化层的整个表面上形成第一平坦化层；
通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；
去除该焊盘区上的第一平坦化层；以及
在该滤色镜阵列上形成微透镜。
10.根据权利要求9所述的图像传感器的制造方法，其中该滤色镜阵列包括红滤色镜、绿滤色镜和蓝滤色镜。
11.根据权利要求9所述的图像传感器的制造方法，其中形成滤色镜阵列的步骤包括以下步骤：
在该有源区中的钝化层上形成滤色层；
通过在包括该滤色层的半导体衬底的整个表面上沉积感光层，并利用终点检测方法进行灰化处理来去除该感光层的预定部分，形成感光层图案；以及
使用该感光层图案作为掩模选择性蚀刻该滤色层，以形成滤色镜，并去除该感光层图案。
12.根据权利要求9所述的图像传感器的制造方法，还包括以下步骤：使用O2在该半导体衬底的整个表面上进行灰化处理。
13.根据权利要求11所述的图像传感器的制造方法，其中通过去除在该滤色层上形成的感光层的预定部分和在该焊盘区上形成的感光层，形成该感光层图案。
14.根据权利要求9所述的图像传感器的制造方法，还包括以下步骤：在该半导体衬底与该金属焊盘之间形成绝缘层。
15.根据权利要求9所述的图像传感器的制造方法，其中该金属焊盘由铝形成。
16.一种图像传感器的制造方法，包括以下步骤：
在包括有源区和焊盘区的半导体衬底的该焊盘区上形成金属焊盘；
通过在包括该金属焊盘的半导体衬底的整个表面上形成钝化层，并选择性去除该钝化层，形成金属焊盘开口以暴露该金属焊盘；
在该钝化层的整个表面上形成第一平坦化层；
通过利用终点检测方法进行灰化处理来去除用于形成滤色镜阵列的感光层，在该有源区的钝化层上形成该滤色镜阵列；
在包括该滤色镜阵列的半导体衬底的整个表面上形成第二平坦化层；
去除该焊盘区上的第一平坦化层和第二平坦化层；以及
在该滤色镜阵列上形成微透镜。
17.根据权利要求16所述的图像传感器的制造方法，其中在利用终点检测方法进行灰化处理时，终点是该第一平坦化层的表面。
18.根据权利要求16所述的图像传感器的制造方法，其中形成滤色镜阵列的步骤包括以下步骤：
在该有源区中的钝化层上形成滤色层；
通过在包括该滤色层的半导体衬底的整个表面上沉积感光层，并利用终点检测方法进行灰化处理来去除该感光层的预定部分，形成感光层图案；以及
使用该感光层图案作为掩模选择性蚀刻该滤色层，以形成滤色镜，并去除该感光层图案。
19.根据权利要求16所述的图像传感器的制造方法，还包括以下步骤：使用O2在该半导体衬底的整个表面上进行灰化处理。
20.根据权利要求16所述的图像传感器的制造方法，其中通过去除在该滤色层上形成的感光层的预定部分和在该焊盘区上形成的感光层，形成该感光层图案。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |