CN1992300A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器。该图像传感器包括：形成有多个光电二极管的半导体衬底；在该半导体衬底上形成的层间介电层；在该层间介电层上形成的滤色层；在该滤色层上形成的平面层；以及在该平面层上形成的微透镜。在该层间介电层的顶面上形成有具有预定图案的孔，从而可以提高层间介电层和层间介电层上形成的滤色层之间的粘合力，并且使得可以制造出具有高敏感度的图像传感器，而不会产生有缺陷的像素。

Description

图像传感器及其制造方法
本申请要求2005年12月28日递交的韩国专利申请No.10-2005-0131370的权益，通过参考其全部内容而合并于此。
技术领域
本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种这样的图像传感器，其能够通过在层间介电层的顶面上形成具有预定图案的孔来提高灵敏度而不会产生有缺陷的像素。
背景技术
通常，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，并且主要划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和CMOS图像传感器。
该图像传感器包括用于检测光的光电二极管和用于将检测的光转换成电信号以形成数据的逻辑电路。随着光电二极管中接收的光量的增加，图像传感器的光敏度将提高。
为了提高光敏度，或者需要增加填充系数(填充系数是光电二极管的面积与图像传感器的整个面积之比)，或者需要采用聚光技术来改变入射到光电二极管区域之外的区域中的光路，从而使得光可聚集在光电二极管内。
聚光技术的典型实例是采用微透镜。也就是说，使用具有较高透光率的材料在光电二极管的顶面上形成凸形的微透镜，由此，以使大量的光传输到光电二极管区域中的方式折射入射光的路径。
在这种情况下，平行于微透镜的光轴的光由微透镜折射，从而使得光聚集在光轴上的预定位置。
同时，传统的图像传感器主要包括光电二极管、层间介电层、滤色镜、微透镜等。
光电二极管检测光并将光转换成电信号，并且层间介电层使得彼此互连的金属绝缘。此外，滤色镜显示出三原色R、G和B，并且微透镜将光引导至光电二极管。
下面，参照附图描述传统的图像传感器。
图1是示出了传统的图像传感器的示意性剖视图。
如图1所示，在具有多个光电二极管40的半导体衬底10上形成层间介电层20。此外，在层间介电层20上分别与光电二极管40相对应地形成R、G和B滤色层30。
在滤色层30上形成平面层25，从而平坦化该滤色层30的不规则表面。此外，在平面层25上分别与光电二极管40和滤色层30相对应地形成微透镜50。
然而，如果在层间介电层20上直接形成滤色层30，则由于形成滤色层30的材料具有差的粘合性，因此可能会出现剥离现象，由此产生有缺陷的像素。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的第一个目的是提供一种图像传感器，通过在层间介电层中形成具有预定图案的孔而提高滤色层的粘合性，该图像传感器不会产生有缺陷的像素。
本发明的第二个目的是提供一种该图像传感器的制造方法。
为了达到第一个目的，本发明提供了一种图像传感器，其包括：形成有多个光电二极管的半导体衬底；在该半导体衬底上形成的层间介电层；在该层间介电层上形成的滤色层；在该滤色层上形成的平面层；以及在该平面层上形成的微透镜；其中，在该层间介电层的顶面上形成有具有预定图案的孔。
该层间介电层可以包括光致抗蚀剂。
在该层间介电层的顶面上形成的具有预定图案的孔可以呈圆形形状或多边形形状。
为了达到第二个目的，本发明提供了一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：制备形成有多个光电二极管的半导体衬底；在该半导体衬底上形成层间介电层；在该层间介电层的顶面上形成具有预定图案的孔；在包括具有预定图案的孔的层间介电层上形成滤色层；在该滤色层上形成平面层；以及在该平面层上形成微透镜。
附图说明
图1是示出了传统的图像传感器的示意性剖视图；
图2是示出了根据本发明第一实施例的图像传感器的示意性平面图；
图3A和图3B是沿图2中的A-A’线的剖视图；
图4是示出了根据本发明第二实施例的图像传感器的示意性平面图；以及
图5A至图5E是示出了根据本发明的代表性实施例的图像传感器的制造过程的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的代表性实施例。
1.图像传感器
实施例1
图2是示出了根据本发明第一实施例的图像传感器的示意性平面图；以及图3A和图3B是沿图2中的A-A’线的剖视图。
如图2所示，在半导体衬底100上形成具有预定图案的孔220的层间介电层(未示出)，并且在层间介电层上形成滤色层300。
滤色层300包括以矩阵图案的形式交替排列的R像素、B像素和G像素。
此外，如图3A所示，半导体衬底100包括多个光电二极管400，并且在该半导体衬底100上形成包括具有预定图案的孔220的层间介电层200。
层间介电层200包括光致抗蚀剂。
然而，本发明并不局限于此，各种材料均可用于层间介电层200，只要所述材料具有与光致抗蚀剂相对应的较好的光敏性或者所述材料可易于形成图案即可。
在层间介电层200中形成的孔220可以是如图3A所示的盲孔(shallowhole)。或者，如图3B所示，该孔220可以延伸穿过该层间介电层200。
如图3B所示，如果孔220延伸穿过该层间介电层200，则由于层间介电层220在形成孔220的区域被去除，因此可以提高滤色层的粘合性，并且还可以提高透光率。
由于图像传感器的透光率提高了，因此该图像传感器可以在暗处对图像进行摄像，同时可提高色彩再现性。
孔220可以形成为具有在约10nm至一个像素尺寸的范围内的各种尺寸。
此外，孔220的数量可以有多种变化。如果形成多个微小尺寸的孔而非形成一个大尺寸的孔，则滤色层的粘合力可以显著提高。
在包括具有预定图案的孔220的层间介电层200上分别与设置在半导体衬底100中的光电二极管400相对应地形成滤色层。
在该滤色层300上形成平面层250，该平面层250用于平坦化滤色层300的顶面同时保护该滤色层300。在该平面层250上形成微透镜500。
平面层250包括在可见光区域内具有较高透明度的有机材料，以便有效地保护滤色层300，从而易于在平面层250上形成微透镜500，并调节焦距。
微透镜500包括具有较高的绝缘性同时可允许光穿过的光致抗蚀剂或绝缘材料。
实施例2
图4是示出了根据本发明第二实施例的图像传感器的示意性平面图。
除了在层间介电层(未示出)中形成的孔220的形状之外，根据本发明第二实施例的图像传感器的结构与根据本发明第一实施例的图像传感器的结构相同。
如图4所示，层间介电层(未示出)中形成的孔220除了具有圆形形状之外还可具有矩形形状。
此外，尽管在附图中未示出，该层间介电层中形成的孔也可具有多边形形状。
2.图像传感器的制造方法
图5A至图5E是示出了根据本发明的代表性实施例的图像传感器的制造过程的示意性剖视图。
首先，如图5A所示，制备形成有多个光电二极管400的半导体衬底100，然后，在该半导体衬底100上形成层间介电层200。
之后，如图5B所示，在层间介电层200的顶面上形成具有预定图案的孔220。
如图5B所示，具有预定图案的孔220可包括延伸穿过层间介电层200的通孔。然而，该孔220也可以形成为盲孔。
之后，如图5C所示，在包括具有预定图案的孔220的层间介电层200上形成滤色层300。
滤色层300分别与设置在半导体衬底100上的光电二极管400对齐。
然后，如图5D所示，在滤色层300上形成平面层250。
之后，如图5E所示，在平面层250上形成微透镜500，由此获得图像传感器。
根据具有上述结构的本发明，在层间介电层中形成具有预定图案的孔，从而使得层间介电层和形成于层间介电层上的滤色层之间的粘合力提高，由此可防止脱落现象。
由于可防止脱落现象，因此可降低产生有缺陷的像素的可能性，从而可提高图像传感器的产率。
此外，由于在层间介电层中形成孔，因此可降低从外部入射的光的吸收，从而可以提高光效率。因此，可以制造具有高敏感度的图像传感器。

Claims (4)

1、一种图像传感器，包括：
半导体衬底，其形成有多个光电二极管；
层间介电层，其形成于该半导体衬底上；
滤色层，其形成于该层间介电层上；
平面层，其形成于该滤色层上；以及
微透镜，其形成于该平面层上；
其中，在该层间介电层的顶面上形成有具有预定图案的孔。
2、根据权利要求1所述的图像传感器，其中，该层间介电层包括光致抗蚀剂。
3、根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在该层间介电层的顶面上形成的具有预定图案的孔呈圆形形状或多边形形状。
4、一种图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：
制备形成有多个光电二极管的半导体衬底；
在该半导体衬底上形成层间介电层；
在该层间介电层的顶面上形成具有预定图案的孔；
在包括所述具有预定图案的孔的层间介电层上形成滤色层；
在该滤色层上形成平面层；以及
在该平面层上形成微透镜。
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