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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen CMOS-Bildsensor und
ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die vorliegende Erfindung ist
für einen
weiten Bereich von Anwendungen geeignet, und sie ist insbesondere
zum Verbessern eines Lichtkondensoreffekts geeignet, wobei eine
Innen-Mikrolinse auf einem Halbleitersubstrat bereitgestellt wird.
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Ein
Bildsensor ist eine Halbleitereinrichtung, welche ein optisches
Bild in ein elektrisches Signal umsetzt. Bei einem CCD-Bildsensor
(ladungsgekoppelte Einrichtung) sind mehrere MOS-Kondensatoren (Metall-Oxid-Halbleiter)
eng aneinander angeordnet, um elektrische Ladungsträger zu übertragen
und zu speichern. Bei einem CMOS-Bildsensor (komplementärer MOS)
sind mehrere MOS-Transistoren entsprechend einer Anzahl von Pixeln
angeordnet und durch CMOS-Technologie hergestellt. Die CMOS-Technologie
nutzt eine Steuerschaltung und eine Signalverarbeitungsschaltung
als periphere Schaltungen und ein Schaltsystem zum schrittweisen Ermitteln
von Ausgangssignalen, wobei die MOS-Transistoren verwendet werden.
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Der
CMOS-Bildsensor besitzt Signalverarbeitungschips einschließlich Fotodioden. CMOS-Bildsensoren
sind hinsichtlich ihres Integrationsgrads vorteilhaft, da ein Verstärker, ein
Analog-Digital-Umsetzer (A/D), ein Innenspannungsgenerator, ein
Zeitgebergenerator, eine Digitallogik usw. auf jedem der Chips integriert
werden können.
Der CMOS-Bildsensor ist auch hinsichtlich der Energiereduzierung
und Kostenreduzierung vorteilhaft. Außerdem wird Massenproduktion
des CMOS-Bildsensors über
einen Ätzprozess
eines Siliziumwafers ermöglicht,
der billiger ist als ein Herstellungsprozess einer CCD. Die CCD
wird über
einen Spezialprozess hergestellt. Damit hat sich der Bildsensor
auf Anwendungsfelder erweitert, beispielsweise Digitalkameras, intelligente
Telefone, PDAs (persönliche
digitale Assistenten), Notebookcomputer, Sicherheitskameras, Strichcodedetektoren
und Spielzeug.
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Da
die Größe von CMOS-Bildsensoren
aufgrund des hohen Integrationsgrads reduziert wird, wird die Pixelgröße vermindert.
Damit wird ein Füllfaktor,
der die Rate eines Pixelbereichs innerhalb eines Chips zeigt, allgemein
lediglich zu ungefähr 30–40%. Somit
kann die Fotoempfindlichkeit nicht maximiert werden. Ein Verfahren
zum Steigern des Füllfaktors
wurde vorgeschlagen, um die Fotoempfindlichkeit zu steigern, wobei
jedoch ein logi sches Schaltungsteil zur Signalverarbeitung noch
Begrenzungen hinsichtlich des entsprechenden Bereichs setzt. Daher
kondensiert eine Mikrolinse (ML), die eine Fotolackschicht aufweist,
um maximale Lichtabsorption mit einer Fotodiode zu ermöglichen,
Licht, wobei ein Pfad des Lichts, der auf einem Beriech mit Ausnahme
der Fotodiode einfällt,
abgelenkt wird. Die Mikrolinse wird hauptsächlich dazu verwendet, die Intensität des einfallenden
Lichts zu maximieren.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines CMOS-Bildsensors mit einer Mikrolinse
gemäß dem Stand
der Technik wird mit Hilfe von 1 wie
folgt erläutert.
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Gemäß 1 können mehrere Epitaxial-Schichten
(nicht gezeigt) auf einem Halbleitersubstrat 10 gebildet
sein. Mehrere Fotodioden 18 sind auf der Epitaxial-Schicht
gebildet. Insbesondere kann eine erste Epitaxial-Schicht (nicht
gezeigt) auf dem Halbleitersubstrat 10 gezüchtet werden,
eine Rot-Fotodiode (nicht gezeigt) kann auf der ersten Epitaxial-Schicht
gebildet sein, eine zweite Epitaxial-Schicht (nicht gezeigt) kann
auf der ersten Epitaxial-Schicht einschließlich der Rot-Fotodiode gezüchtet werden,
und eine Grün-Fotodiode
(nicht gezeigt) kann dann auf der zweiten Epitaxial-Schicht gebildet sein.
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Eine
dritte Epitaxial-Schicht (nicht gezeigt) kann auf der zweiten Epitaxial-Schicht
einschließlich der
Grün-Fotodiode
gezüchtet
sein, eine Blau-Fotodiode (nicht gezeigt) kann auf der dritten Epitaxial-Schicht
gebildet sein, und ein Graben zur Feldisolation kann auf der dritten
Epitaxial-Schicht gebildet sein. Eine STI-Schicht (schmale Grabenisolations-Schicht) 11 wird
dann durch Auffüllen
des Grabens mit einem Isolationsmaterial gebildet.
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Eine
Isolationszwischenschicht 13 ist auf der dritten Epitaxial-Schicht
gebildet, eine erste Metallschicht (nicht gezeigt) kann auf der
Isolationszwischenschicht 13 gebildet sein, und eine Metallleitung 14 wird
dann durch Bemusterung der ersten Metallschicht gebildet. Der Prozess
zum Bilden der Isolationszwischenschicht 13 und der Metallleitung 14 wird mehrere
Male wiederholt, um die Zwischenschicht 13 und die Metallleitung 14 zu
stapeln.
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Dann
wird eine Farbfilterschicht 15 auf der Isolationszwischenschicht 14 gebildet.
Eine Einrichtungsschutz-Isolationsschicht 16 wird auf der
Farbfilterschicht 15 gebildet, um die Einrichtung gegenüber Feuchtigkeit
oder körperlichem
Stoß zu
schützen. Eine
Mikrolinse 17 wird dann auf der Einrichtungsschutz-Isolationsschicht 16 gebildet.
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Wenn
der CMOS-Bildsensor nach dem Stand der Technik hergestellt wird,
ist die Mikrolinse 17, welche auf der Oberschicht gebildet
ist, jedoch von der Fokussierungslänge zwischen dem Halbleitersubstrat 10 und
der Oberschicht abhängig.
Folglich tritt Licht, welches durch eine seitliche Seite der Mikrolinse 17 gebrochen
wird, welche eine lange Fokussie rungslänge hat, nicht in die Fotodiode
ein. Anstelle davon tritt das Licht in ein Nachbarpixel ein, was
eine optisches Übersprechen
zwischen benachbarten Pixeln zur Folge hat.
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Folglich
richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen CMOS-Bildsensor
und ein Herstellungsverfahren dafür, bei dem im Wesentlichen
ein oder mehrere der Probleme aufgrund von Begrenzungen und Nachteilen
des Standes der Technik vermieden werden.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen CMOS-Bildsensor
und ein dazu gehöriges
Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit denen ein Lichtkondensoreffekt
verbessert wird, wobei eine Innen-Mikrolinse zwischen einer Fotodiode und
einer Mikrolinse vorgesehen ist.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der anschließenden Beschreibung
herausgestellt und werden insbesondere aus der Beschreibung deutlich
oder können
durch die Ausübung der
Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und weiteren Vorteile der
Erfindung werden durch den Aufbau und das Verfahren realisiert und
erlangt, welche insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und deren
Ansprüche
wie auch in den angehängten Zeichnungen
herausgestellt sind.
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Um
diese und weitere Vorteile zu erlangen und gemäß der Aufgabe der Erfindung,
wie sie ausgeübt
und breit beschrieben ist, weist ein CMOS-Bildsensor nach der vorliegenden
Erfindung auf: mehrere Fotodioden auf einem Halbleitersubstrat;
mehrere Innen-Mikrolinsen auf mehreren der Fotodioden; eine Isolationszwischenschicht
auf mehreren der Innen-Mikrolinsen; mehrere Metallleitungen innerhalb
der Isolationszwischenschicht; eine Einrichtungsschutzschicht auf
der Isolationszwischenschicht; und mehrere Mikrolinsen auf der Einrichtungsschutzschicht.
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Bei
einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Innen-Mikrolinsen
innerhalb des Halbleitersubstrats gebildet, die entsprechend mehreren Fotodioden
entsprechen.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Halbleitersubstrat
aus Silizium gebildet, welches ein inverses Dreiecksprofil aufgrund
eines Ätzgrads
hat, der in Abhängigkeit
von einer kristallinen Richtung variiert, wenn unter Verwendung
eines Ätzmittels
geätzt
wird.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Halbleitsubstrat
aus Silizium gebildet, welches eine kristalline Struktur (1, 0,
0) hat.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung besitzt ein CMOS-Bildsensor
mehrere Fotodioden auf einem Halbleitersubstrat; eine erste Isolationszwischenschicht
auf mehreren der Fotodioden; eine erste Metallleitung innerhalb
der ersten Isolationszwischenschicht; mehrere Innen-Mikrolinsen auf
der ersten Isolationszwischenschicht; eine zweite Isolationszwischenschicht
auf mehreren der Innen-Mikrolinsen; eine zweite Metallleitung innerhalb der
zweiten Isolationszwischenschicht; eine Einrichtungsschutzschicht
auf der zweiten Isolationszwischenschicht; und mehrere Mikrolinsen
auf der Einrichtungsschutzschicht.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung besitzt der CMOS-Bildsensor
außerdem
eine Siliziumschicht, die an der ersten Isolationsschicht angebracht
ist, wobei mehrere Innen-Mikrolinsen innerhalb der Siliziumschicht
gebildet sind, die entsprechend mehreren Fotodioden entsprechen.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Siliziumschicht
aus Silizium gebildet, die ein inverses Dreiecksprofil aufgrund
eines Ätzgrads
hat, der gemäß der Kristallrichtung
variiert, wenn unter Verwendung eines Ätzmittels geätzt wird.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Halbleitersubstrat
aus Silizium gebildet, welches eine kristalline Struktur (1, 0,
0) hat.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren
zum Herstellen eines CMOS-Bildsensors auf: Bilden mehrerer Fotodioden
auf einem Halbleitersubstrat auf; Bilden mehrerer Innen-Mikrolinsen
auf mehreren der Fotodioden; abwechselndes Bilden von Isolationszwischenschichten
und Metallleitungen auf mehreren der Innen-Mikrolinsen, um die Isolationszwischenschicht auf
der Metallleitung zu bilden; Bilden einer Einrichtungsschutzschicht
auf der Isolationszwischenschicht; und Bilden mehrerer Mikrolinsen
auf der Einrichtungsschutzschicht.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren,
wobei mehrere Innen-Mikrolinsen gebildet sind, auf: Bilden eines
Fotolackmusters auf dem Halbleitersubstrat, um einen Bereich entsprechend
mehreren der Fotodioden freizulegen; Bilden von konkaven Ausnehmungen
durch Nassätzen,
welches auf dem Halbleitersubstrat unter Verwendung des Fotolackmusters
als Maske ausgeführt
wird: und Bilden einer Nitridschicht auf dem Halbleitersubstrat
einschließlich
der konkaven Ausnehmungen.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der Konkavausnehmungs-Bildungsschritt
die Schritte zum Erzeugen eines inversen Dreieckprofils auf, wobei
das Nassätzen
auf dem Halbleitersubstrat durchgeführt wird und das inverse Dreiecksprofil
durch chemisches Trockenätzen
abgerundet wird, um jede der konkaven Ausnehmungen zu bilden.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren
zum Herstellen des CMOS-Bildsensors folgende Schritte auf: Bilden von
mehreren Fotodioden auf einem Halbleitersubstrat; abwechselndes
Bilden erster Isolationszwischenschichten und erster Metallleitungen
auf mehreren der Fotodioden, um dadurch die erste Isolationszwischenschicht
auf der ersten Metallleitung zu bilden; Bilden von mehreren Innen-Mikrolinsen
auf der ersten Isolationszwischenschicht; abwechselndes Bilden zweiter
Isolationszwischenschichten und zweiter Metallleitungen auf mehreren
der Innen-Mikrolinsen, um dadurch die zweite Isolationszwischenschicht
auf der zweiten Metallleitung zu bilden; Bilden einer Einrichtungsschutzschicht
auf der zweiten Isolationszwischenschicht; und Bilden mehrerer Mikrolinsen
auf der Einrichtungsschutzschicht.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wenn mehrere
Innen-Mikrolinsen
gebildet werden, weist das Verfahren auf: Anbringen einer Siliziumschicht
auf der ersten Isolationsschicht, wobei Oxidschichten auf Ober-
bzw. Bodenflächen der
Siliziumschicht überzogen
sind; Bilden eines Fotolackmusters auf der Siliziumschicht, um einen
Bereich entsprechend mehreren der Fotodioden freizulegen; Bilden
von konkaven Ausnehmungen durch Nassätzen, welches auf der Siliziumschicht
unter Verwendung des Fotolackmusters als Maske durchgeführt wird;
und Bilden einer Nitridschicht auf dem Halbleitersubstrat einschließlich der
konkaven Ausnehmungen.
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Bei
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung, wenn konkave
Ausnehmungen gebildet werden, weist das Verfahren auf: Erzeugen
eines inversen Dreiecksprofils durch Durchführen des Nassätzens auf
der Siliziumschicht; Beseitigen einer Oxidschicht von der Oberfläche der
Siliziumschicht; und Abrunden des inversen Dreiecksprofils durch chemisches
Trockenätzen,
um jede der konkaven Ausnehmungen zu bilden.
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Es
soll verstanden sein, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung
als auch die nachfolgende ausführliche
Beschreibung Beispiele sind und erläuternd sind und dazu dienen
sollen, weitere Erläuterung
der Erfindung wie beansprucht bereitzustellen.
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Die
beigefügten
Zeichnungen dienen dazu, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen
und hier enthalten sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden,
zeigen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das
Prinzip der Erfindung zu erläutern.
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1 ist
ein Querschnittsdiagram eines CMOS-Bildsensors, der durch ein CMOS-Bildsensor-Herstellungsverfahren
nach dem Stand der Technik hergestellt ist;
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2 bis 5 sind
Querschnittsdiagramme eines Verfahrens zum Herstellen eines CMOS-Bildsensors
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein Bild eines Realbildes eines Halbleitersubstrats, welches unter
Verwendung eines Ätzmittels
geätzt
ist;
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7 bis 13 sind
Querschnittsdiagramme eines Verfahrens zum Herstellen eines CMOS-Bildsensors
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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14 ist
ein Diagramm von Simulationsergebnissen der Lageverfolgung von CMOS-Bildsensoren
nach dem Stand der Technik und nach der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird nun ausführlich
auf Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bezuggenommen, von denen Beispiele in
den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind. Wenn immer möglich werden
die gleichen Bezugszeichen durchwegs in den Zeichnungen verwendet,
um die gleichen oder ähnlichen Teile
zu bezeichnen.
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Gemäß 2 können mehrere
Epitaxial-Schichten (nicht gezeigt) auf einem Halbleitersubstrat 30 gebildet
sein. Mehrere Fotodioden sind in einem Fotodiodenbereich 32 gebildet.
Zunächst
kann eine erste Epitaxial-Schicht (nicht gezeigt) auf dem Halbleitersubstrat 30 gezüchtet werden,
eine Rot-Fotodiode (nicht gezeigt) kann auf der ersten Epitaxial-Schicht
gebildet sein, eine zweite Epitaxial-Schicht (nicht gezeigt) kann über dem
zweiten Halbleitersubstrat 30 einschließlich Rot-Fotodiode gezüchtet, und eine
Grün-Fotodiode
(nicht gezeigt) kann dann auf der zweiten Epitaxial-Schicht gebildet
sein. Anschließend
kann eine dritte Epitaxial-Schicht (nicht gezeigt) auf der zweiten
Epitaxial-Schicht einschließlich
der Grün-Fotodiode wachsen,
eine Blau-Fotodiode (nicht gezeigt) kann auf der dritten Epitaxial-Schicht
gebildet sein, ein Graben zur Feldisolation ist auf der dritten
Epitaxial-Schicht gebildet, und eine STI-Schicht (schmale Grabenisolationsschicht)
ist dann durch Auffüllen
des Grabens mit einem Isolationsmaterial gebildet.
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Ein
Fotolack (nicht gezeigt) kann über
dem Halbleitersubstrat 30 einschließlich der STI-Schicht 33 aufgebracht
sein. Ein Fotolackmuster 39 wird dann durch Belichtung
und Entwicklung gebildet, um einen Bereich über den Fotodiodenbereich 32 freizulegen.
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Gemäß 3 wird
Nassätzen
auf dem Halbleitersubstrat 30 durch ein Ätzmittel
unter Verwendung des Fotolackmusters 39 als Maske durchgeführt. Beim
Nassätzen,
bei dem das Ätzmittel
verwendet wird, variiert ein Ätzgrad
gemäß einer
Kristallrichtung. Folglich kann ein (1, 0, 0)-Siliziumsubstrat als
das Halbleitersubstrat 30 verwendet werden, um ein inverses
Dreiecksprofil zu haben. Eine geneigte Ebene des inversen Dreiecksprofils
würde dann
eine (1, 1, 1)-Richtung haben, wie in 7 gezeigt
ist, welche ein Realbild des Halbleitersubstrats zeigt, welches
durch das Ätzmittel
geätzt
ist.
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Gemäß 4 ist
das Fotolackmuster 39 beseitigt.
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Das
Profil des geätzten
Halbleitersubstrats 30 wird durch chemischen Trockenätzungsprozess abgerundet,
der verwendet wird, um einen Randbereich der STI 33 abzurunden.
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Eine
Nitrid-Schicht 41, welche einen großen Brechungsindex hat, ist
auf dem abgerundeten Halbleitersubstrat 30 gestapelt. Es
wird chemisches mechanisches Polieren auf der Nitrid-Schicht 41 durchgeführt, um
eine Innen-Mikrolinse 41 zu bilden.
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Gemäß 5 wird
eine Isolationszwischenschicht 34 über dem Halbleitersubstrat 30 einschließlich der
Innen-Mikrolinse 41 gebildet.
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Eine
Metallschicht (nicht gezeigt) kann auf der Isolationszwischenschicht 34 gebildet
sein und kann dann bemustert sein, um eine Metallleitung 35 zu
bilden. In einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Prozess zum Bilden der Isolationszwischenschicht 34 und
der ersten Metallleitung 35 mehrere Male wiederholt, um
die Isolationszwischenschicht 34 und die erste Metallleitung 35 zu
bilden. Dadurch wird die Isolationszwischenschicht 34 auf
der ersten Metallleitung 35 aufgebracht. Eine Farbfilterschicht 44 wird
auf der aufgebrachten Isolationszwischenschicht 34 gebildet.
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Eine
Einrichtungsschutzschicht 45, welche eine Isolationsschicht
sein kann, ist auf der Farbfilterschicht 44 abgelagert,
um den Sensor gegenüber Feuchtigkeit
und körperlichem
Stoß zu
schützen. Dann
ist eine Mikrolinse 46 auf der Einrichtungsschutzschicht 45 gebildet.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, um die Intensität des Lichts, welches auf die
Fotodiode einfällt,
wobei die Fokussierungslänge
reduziert wird, zu steigern, die Innen-Mikrolinse durch Anbringen
einer Oxid-Überzugssiliziumschicht
auf der Isolationszwischenschicht und durch Ätzen der aufgebrachten Siliziumschicht
gebildet, anstelle das Halbleitersubstrat unmittelbar zu ätzen. Dies
wird ausführlich
mit Hilfe von 7 bis 13 erläutert.
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Gemäß 7 können mehrere
Epitaxial-Schichten (nicht gezeigt) auf einem Halbleitersubstrat 50 gebildet
sein, und mehrere Fotodioden sind in einem Fotodiodenbereich 52 gebildet.
Der Epitaxial-Schichtprozess und der Fotodiodenerzeugungsprozess
sind ähnlich
dem, der mit Hilfe von 2 erläutert wurde. Eine erste Isolationszwischenschicht 54 ist
auf der Epitaxial-Schicht aufgebracht.
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Eine
erste Metallschicht (nicht gezeigt) kann auf der ersten Isolationszwischenschicht 54 gebildet sein
und wird dann bemustert, um eine erste Metallleitung 55 zu
bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird der Prozess zum Bilden der Isolationszwischenschicht 54 und
der ersten Metallleitung 55 mehrere Male wiederholt, um
die Isolationszwischenschicht 54 und die erste Metallleitung 55 zu
bilden. Dadurch wird die Isolationszwischenschicht 54 auf
der ersten Metallleitung 55 aufgebracht. Eine STI-Schicht
(schmale Grabenisolationsschicht) 53 ist gezeigt.
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Gemäß 8 wird
eine Siliziumschicht 57 auf der ersten Isolationszwischenschicht 54 aufgebracht.
Die Oberfläche
und die Bodenfläche
der Siliziumschicht 57 können jeweils mit einer thermischen Oxidschicht 56 überzogen
sein.
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Gemäß 9 ist
ein Fotolack auf der thermischen Oxidschicht 56 aufgebracht.
Belichtung und Entwicklung werden auf dem Fotolack durchgeführt, um
ein Fotolackmuster 59 zu bilden, welches einen Bereich
der thermischen Oxidschicht 56 über dem Fotodiodenbereich 52 freigibt.
Die Siliziumschicht 57 ist auf der ersten Isolationszwischenschicht 54 durch ein
Verfahren aufgebracht, welches beim Herstellen eines SOI-Wafers
(silicon on insulator) verwendet wird.
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Gemäß 10 wird
Nassätzen
auf der Siliziumschicht 57 durch ein Ätzmittel durchgeführt, wobei das
Fotolackmuster 59 als Maske verwendet wird. Das Fotolackmuster 59 wird
dann beseitigt. 10 zeigt ein vergrößertes Diagramm
der geätzten
Siliziumschicht 57.
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Bei
dem Nassätzen,
bei dem das Ätzmittel verwendet
wird, variiert ein Ätzgrad
gemäß der kristallinen
Richtung. Daher wird vorzugsweise eine (1, 0, 0)-Siliziumschicht
als Siliziumschicht 57 verwendet, um ein inverses Dreiecksprofil
zu haben. Eine geneigte Ebene des inversen Dreieckprofils hat eine (1,
1, 1)-Richtung.
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Gemäß 11 kann
die Oxidschicht 56 auf der Oberfläche der Siliziumschicht 57 entfernt
werden.
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Das
Profil der Siliziumschicht 57 wird wie eine Linse durch
einen chemischen Trockenätzungsprozess
abgerundet, der beim Abrunden eines Randbereichs der STI 53 verwendet
wird.
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Gemäß 12 wird
eine Nitridschicht 60, welche einen großen Brechungsindex hat, auf
der abgerundeten Siliziumschicht 57 gestapelt.
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Chemisches
mechanisches Polieren wird auf der Nitridschicht durchgeführt, um
eine Innen-Mikrolinse 60 zu bilden.
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Gemäß 13 wird
eine zweite Isolationszwischenschicht 62 über dem
Halbleitersubstrat 50 einschließlich der Innen-Mikrolinse 60 gebildet.
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Eine
zweite Metallschicht (nicht gezeigt) kann auf der zweiten Isolationszwischenschicht 62 gebildet
sein und dann bemustert werden, um eine zweite Metallleitung 63 zu
bilden. Bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Prozess zum Herstellen der zweiten
Isolationszwischenschicht 62 und der zweiten Metallleitung 63 mehrere Male wiederholt,
um die zweite Isolationszwischenschicht 62 und die zweite
Metallleitung 63 zu bilden. Dadurch wird die zweite Isolationszwischenschicht 62 auf
der zweiten Metallleitung 63 abgelagert.
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Eine
Farbfilterschicht 64 ist auf der abgelagerten zweiten Isolationszwischenschicht 62 gebildet.
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Eine
Einrichtungsschutzschicht 65, welche eine Isolationsschicht
sein kann, ist über
der Farbfilterschicht 64 aufgebracht, um den Sensor gegen Feuchtigkeit
oder körperlichen
Stoß zu
schützen. Eine
Mikrolinse 66 ist auf der Einrichtungsschutzschicht 65 gebildet.
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14 ist
ein Diagramm von Simulationsergebnissen der Lageverfolgung von CMOS-Bildsensoren
nach dem Stand der Technik und nach der vorliegenden Erfindung.
In 14(A) ist ein Lageverfolgungs-Simulationsergebnis
eines CMOS-Bildsensors nach dem Stand der Technik gezeigt. In 14(B) ist ein Lageverfolgungs-Simulationsergebnis
eines CMOS-Bildsensors nach der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Gemäß 14 ist
die Intensität
von Licht, welches auf der Fotodiode des CMOS-Bildsensors kondensierte, der eine Innen-Mikrolinse
nach der vorliegenden Erfindung hat, besser als die Intensität von Licht,
welches auf der Fotodiode des CMOS-Bildsensors kondensierte, welcher
die Mikrolinse auf der Oberschicht gemäß dem Stand der Technik hat.
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Gemäß folglich
liefert die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte und Vorteile.
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Die
Abhängigkeit
gemäß der vergrößerten Fokussierungslänge aufgrund
der hochintegrierten Schaltung kann reduziert werden. Insbesondere kompensiert
die Innen-Mikrolinse wie auch die Mikrolinse, welche auf einer Oberschicht
vorgesehen ist, den Verlust von Licht aufgrund der Schichtinterferenz oder
Brechung, die auftreten, wenn das Licht auf die Fotodiode auftrifft.
Damit wird die Abtastfähigkeit
vergrößert, um
die Bildqualität
zu verbessern.
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Außerdem ist
die Innenlinse durch Ätzen
einer Siliziumschicht gebildet, welche an der Isolationszwischenschicht
angebracht ist, um die Fokussierungslänge zu reduzieren. Folglich
kann die vorliegende Erfindung weiter die Intensität von Licht,
welches auf die Fotodiode auftrifft, steigern.
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Es
ist offensichtlich für
den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen bei
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Somit soll beabsichtigt sein,
dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen
dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, dass diese in den Rahmen der
beigefügten
Patentansprüche
und der Äquivalente
fallen.