CN1992308A - Cmos图像传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种CMOS图像传感器及其制造方法，其中CMOS图像传感器包括：多个光电二极管，以预定的间隔形成在半导体衬底上；层间介电层，形成在具有光电二极管的半导体衬底的整个表面上；滤色层，包括多层蓝色滤色层，并且形成为对应于层间介电层上的各个光电二极管；平坦化层，其形成在具有滤色层的半导体衬底的整个表面上；以及微透镜，其形成在平坦化层上，并对应于各个光电二极管。

Description

CMOS图像传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。
背景技术
一般地，图像传感器是用于将光学图像转换为电信号的半导体器件，主要分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器器件和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器器件。
CMOS图像传感器包括光电二极管和CMOS逻辑电路，其中光电二极管用于检测光，CMOS逻辑电路用于将检测到的光转换为电信号并使其成为数据。当光电二极管中接收到的光的量增加时，图像传感器的光敏感度增加。
为了改善光敏感度，或者必须增加填充因数，该填充因数是光电二极管面积和图像传感器全部面积的比率，或者使用光聚集技术将入射光的路径改变到除光电二极管区域以外的区域，从而使光可以聚集在光电二极管中。
光聚集技术的代表实例是制造微透镜。即，使用具有良好透光率的材料在光电二极管的上表面形成凸微透镜，从而以使大量的光透射到光电二极管区域的这种方式折射入射光。
在这种情况下，通过微透镜折射与微透镜的光轴平行的光，从而使光聚焦到光轴上的某一位置。
下文，参照附图描述传统的CMOS图像传感器。
图1a到1d是示出制造传统CMOS图像传感器的过程的截面图。
参照图1a，在具有多个光传感元件(例如光电二极管12)的半导体衬底上形成层间介电层13。
在此，层间介电层13可以形成为多层。虽然图中未示出，但是在形成一个层间介电层之后，形成光屏蔽层以防止光入射到除光电二极管区域以外的部分，并且再次形成另一层间介电层。
进一步，在层间介电层13上涂布染色抗蚀剂，然后通过进行曝光和显影工艺形成用于每个波带滤光的滤色层14。
接着，在滤色层上形成平坦化层15，从而调节焦距并且保证形成透镜层的平坦度。
如图1b所示，在平坦化层15上涂布用于微透镜的抗蚀剂层16a，具有开口的标线(reticle)17排列在抗蚀剂层16a上方。
接着，通过将光(例如激光)照射到包括标线17的半导体衬底11的整个表面上来有选择地暴露抗蚀剂层16a，以对应于标线17开口。
如图1c所示，对该曝光的抗蚀剂层16a进行显影，以形成微透镜图案16b。
如图1d所示，通过在150℃到200℃的温度对微透镜图案16b回流，形成半球形微透镜16。
当自然光入射到微透镜16时，通过根据光的波长穿过滤色层14，微透镜16使大量的光聚焦到光电二级管12微透镜16使光穿过通过与光的波长对应的滤色层14，而使大量的光聚焦到光电二级管12。
入射到图像传感器上的光通过微透镜16聚焦并且通过滤色层14过滤，然后过滤后的光入射到相应地位于每个滤色层14下方的每个光电二极管12。
在将这种传统CMOS图像传感器用于数码相机(DSC)的情形(即需要较薄的彩色像素)，进行用于形成具有较高厚度的滤色层的过程，从而实现色彩再现。
因此，由于目前已形成的所有用于DSC CMOS图像传感器的滤色层大约在0.7到1.0μm，所以色彩的色彩再现性比较低，并且主要考虑敏感度。如果如上所述当进行形成较薄滤色层(具体地蓝色滤色层)时，通过一次工艺形成具有较高厚度的彩色像素，则同轴曝光波长(当涂布0.9μm或以上的彩色光致抗蚀剂时)的透射率是0.5％或更小，并且在与层间介电层13接触的部分，光反应性几乎接近零。因此，问题在于出现彩色像素的剥落。
发明内容
实现本发明以解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，其中通过使用双曝光工艺可以形成较薄的彩色像素。
根据本发明的一个方案，本发明提供一种CMOS图像传感器，其包括：多个光电二极管，其以预定的间隔形成在半导体衬底上；层间介电层，其形成在具有光电二极管的半导体衬底的整个表面上；滤色层，其包括多层蓝色滤色层，并且其形成为对应于层间介电层上的各个光电二极管；平坦化层，其形成在具有滤色层的半导体衬底的整个表面上；以及微透镜，其形成在平坦化层上，以对应于各个光电二极管。
根据本发明的CMOS图像传感器及其制造方法具有如下优点。
即，在需要较薄的彩色像素的用于DSC的CMOS图像传感器中，将蓝色滤色层形成为多层，以实现彩色再现，从而可以形成较薄的彩色像素。因此，实现均匀彩色的再现和防止滤色层的剥落，从而可以实现稳定的色彩。
附图说明
图1a到图1d是示出传统CMOS图像传感器的制造过程的截面图；
图2是示出根据本发明的CMOS图像传感器结构的截面图；以及
图3a到图3g是示出根据本发明的CMOS图像传感器的制造过程的截面图。
具体实施方式
图2是示出根据本发明的CMOS图像传感器结构的截面图。
如图2所示，根据本发明的图像传感器包括：光电二极管32，其中至少一个形成在半导体衬底31上以根据入射光的量产生电荷；层间介电层33，形成在包括光电二极管32的半导体衬底31的整个表面上；滤色层，包括形成在对应于光电二极管32的层间介电层33上的多层蓝色绿色层34R，34B和34G，从而使具有特定波带的光照射到光电二极管32上；平坦化层35，形成在具有滤色层的半导体衬底31的整个表面上；以及微透镜36，形成在对应于光电二极管32的平坦化层35上，从而引导光到光电二极管32上。
进一步，微透镜36形成为凸半球形的形状。
滤色层包括在层间绝缘层33上形成为单层的红色滤色层34R和绿色滤色层34G以及形成为双层的蓝色滤色层34B。
在双层蓝色滤色层34B中，通过染色抗蚀剂的涂布/曝光/显影工艺在层间介电层33的蓝色滤色层区域上形成厚度为0.8到0.9μm的第一蓝色滤色层34B1。
进一步，在蓝色滤色层34B中，通过染色抗蚀剂的涂布/曝光/显影工艺在层间介电层33的第一蓝色滤色层34B1上形成与第一蓝色滤色层34B1相同厚度的第二蓝色滤色层34B2。
为了增加第一和第二蓝色滤色层34B1和34B2的重叠度，形成的第二蓝色滤色层34B2的尺寸比第一蓝色滤色层34B1小。为此，当形成第二蓝色滤色层34B2时，通过使曝光能量比形成第一蓝色滤色层34B1时的曝光能量小5％到10％左右来防止错位。在此，将第一蓝色滤色层34B1和第二蓝色滤色层34B2的重叠度设置为大约是像素尺寸的±5％。
即在根据本发明的需要较薄的彩色像素的用于DSC的CMOS图像传感器中，为了实现色彩再现，蓝色滤色层形成为多层，从而可以形成较薄的彩色像素。因此，实现均匀色彩再现和防止滤色层的剥落，从而可以实现稳定的彩色。
图3a到3g是示出制造本发明CMOS图像传感器的过程的截面图。
如图3a所示，在具有多个光传感元件(例如光电二极管32)的半导体衬底31上形成层间介电层33。
在此，层间介电层33可以形成为多层。虽然图中未示出，但是在形成一个层间介电层之后，形成光屏蔽层以防止光入射到除光电二极管32区域以外的部分，然后再次形成另一层间介电层。
如图3b所示，在层间介电层33的蓝色滤色层区域上涂布染色抗蚀剂，然后通过进行曝光和显影工艺形成用于在蓝色波带中滤光的第一蓝色滤色层34B1。
随后，如图3c所示，将染色抗蚀剂涂布在第一蓝色滤色层34B1上，然后通过进行曝光和显影工艺形成用于在蓝色波带中滤光的第二蓝色滤色层34B2。这时，为增加第一蓝色滤色层34B1和第二蓝色滤色层34B2的重叠度，形成的第二蓝色滤色层34B2的尺寸小于第一蓝色滤色层34B1。为此，当形成第二蓝色滤色层34B2时，通过使曝光能量比形成第一蓝色滤色层34B1时的曝光能量小5％到10％左右来防止错位。在此，将第一蓝色滤色层34B1和第二蓝色滤色层34B2的重叠度设置为大约像素尺寸的±5％。
然后，如图3d所示，将染色抗蚀剂涂布在层间介电层33的红色滤色层区域，然后通过进行曝光和显影工艺形成用于在红色波带中滤光的红色滤色层34R。
进一步，将染色抗蚀剂涂布在层间介电层33的绿色滤色层区域，然后通过进行曝光和显影工艺，形成用于在绿色波带中滤光的绿色滤色器34G。
然后，如图3e所示，为了调节焦距并且保证形成透镜层的平坦度，在具有滤色层的半导体衬底31的整个表面上形成平坦化层35。
同时，由于光学透射在图像传感器中非常重要，因此形成厚度为1000到6000的平坦化层35，从而消除薄膜由于其膜厚产生的干涉现象。
然后，如图3f所示，将用于微透镜的光致抗蚀剂涂布在具有平坦化层35的半导体衬底31的整个表面上，从而有效聚光，并且通过曝光和显影工艺有选择地图案化用于微透镜的光致抗蚀剂，从而形成微透镜图案36a。
如图3g所示，在温度为150℃到200℃的情况下，通过对微透镜图案37进行回流，形成半球形微透镜36。
当自然光入射到微透镜36时，通过根据光的波长穿过各个滤色层，微透镜36使大量的光聚焦到光电二级管32。
在此描述和说明的实施例和附图并非限制本发明，显而易见本领域技术人员在不脱离本发明的技术精神的情况下可以对本发明做出各种变化、改变和修改。
根据本发明的CMOS图像传感器及其制造方法具有下述优点。
即，在需要较薄彩色像素的用于DSC的CMOS图像传感器中，将蓝色滤色层形成为多层，以实现色彩再现，从而可以形成薄彩色像素。因此，实现均匀彩色再现和防止滤色层的剥落，从而可以实现稳定的色彩。

Claims (10)

1、一种CMOS图像传感器，包括：
多个光电二极管，其以预定的间隔形成在半导体衬底上；
层间介电层，形成在具有所述光电二极管的半导体衬底的整个表面上；
滤色层，包括多层蓝色滤色层，并且形成为对应于该层间介电层上的各个光电二极管；
平坦化层，形成在具有所述滤色层的半导体衬底的整个表面上；以及
微透镜，形成在该平坦化层上，并对应于所述各个光电二极管。
2、如权利要求1所述的CMOS图像传感器，其中该滤色层包括多层蓝色滤色层、单层红色滤色层以及单层绿色滤色层。
3、如权利要求2所述的CMOS图像传感器，其中该多层蓝色滤色层包括：
第一蓝色滤色层，形成在该层间介电层上；以及
第二蓝色滤色层，形成在该第一蓝色滤色层上。
4、如权利要求3所述的CMOS图像传感器，其中该第二蓝色滤色层的宽度小于该第一蓝色滤色层的宽度。
5、如权利要求4所述的CMOS图像传感器，其中所述第一蓝色滤色层和所述第二蓝色滤色层的覆盖度大约为像素尺寸的±5％。
6、一种CMOS图像传感器的制造方法，该方法包括以下步骤：
在具有多个光电二极管的半导体衬底上形成层间介电层；
在该层间介电层上形成具有多层蓝色滤色层的滤色层，以对应于各个光电二极管；
在具有所述滤色层的半导体衬底上形成平坦化层；
在该平坦化层上形成对应于所述各个光电二极管的微透镜。
7、如权利要求6所述的CMOS图像传感器，其中形成该滤色层的步骤包括以下子步骤：
在该层间介电层上形成多层蓝色滤色层；以及
在该层间介电层上分别形成红色滤色层和绿色滤色层。
8、如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其中形成多层蓝色滤色层的步骤包括以下子步骤：
在该层间介电层上形成第一蓝色滤色层；以及
在该第一蓝色滤色层上形成第二蓝色滤色层。
9、如权利要求8所述的方法，其中该第二蓝色滤色层的宽度小于该第一蓝色滤色层。
10、如权利要求9所述的方法，其中所述第一蓝色滤色层和所述第二蓝色滤色层的重叠度大约为像素尺寸的±5％。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101176545B1 (ko) * 2006-07-26 2012-08-28 삼성전자주식회사 마이크로 렌즈의 형성방법과 마이크로 렌즈를 포함한이미지 센서 및 그의 제조방법
KR100883038B1 (ko) * 2007-10-15 2009-02-09 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2009224980A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその製造方法
WO2010028177A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-11 Sionyx, Inc. High sensitivity photodetectors, imaging arrays, and high efficiency photovoltaic devices produced using ion implantation and femtosecond laser irradiation
US8492056B2 (en) * 2009-10-22 2013-07-23 Himax Display, Inc. Color filter and manufacturing method thereof
JP2011221515A (ja) * 2010-03-23 2011-11-04 Fujifilm Corp カラーフィルタ及び電子表示装置
US8742406B1 (en) * 2011-02-16 2014-06-03 Iowa State University Research Foundation, Inc. Soft lithography microlens fabrication and array for enhanced light extraction from organic light emitting diodes (OLEDs)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5708264A (en) * 1995-11-07 1998-01-13 Eastman Kodak Company Planar color filter array for CCDs from dyed and mordant layers
KR20010037405A (ko) 1999-10-16 2001-05-07 구자홍 히터 구동전력 보정방법
JP2002184965A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Sony Corp カラー固体撮像素子とその製造方法
KR100410670B1 (ko) * 2001-06-28 2003-12-12 주식회사 하이닉스반도체 시모스 이미지센서의 칼라필터 형성방법
KR100439650B1 (ko) 2002-08-14 2004-07-12 엘지.필립스 엘시디 주식회사 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 반사형 액정표시장치
KR100549589B1 (ko) 2003-09-29 2006-02-08 매그나칩 반도체 유한회사 이미지센서 및 그 제조 방법
KR20050059738A (ko) * 2003-12-15 2005-06-21 매그나칩 반도체 유한회사 씨모스 이미지 센서 제조방법
KR100658930B1 (ko) * 2004-12-30 2006-12-15 매그나칩 반도체 유한회사 칼라별 초점 거리 조절이 가능한 이미지센서 및 그 제조방법
JP4623641B2 (ja) * 2005-02-23 2011-02-02 パナソニック株式会社 固体撮像装置の製造方法
KR100698082B1 (ko) * 2005-12-28 2007-03-23 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법

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