TWI306665B - Method for fabricating image sensor without lto-based passivation layer - Google Patents

Description

1306665 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種影像感測器’且較明確地說，關於—種 用以製造影像感測器的方法，其中可無須使用一通常作為 微鏡片之鈍化層的低溫氧化物（LTO)層而形成襯墊與微鏡 片。 【先前技術】 互補型金氧半導體（CMOS)影像感測器係一種廣泛運用 於行動電話、個人電腦、照相機與其他電子裝置的裝置。 CMOS影像感測器係比典型電荷耦合裝置（CCD)容易搡 作’並藉由單一晶片上之整合信號處理電路使系統上一晶 片（SOC)變為可能，同時產生模組的微型化。同時，該 CMOS影像感測器使得運用事先設定CMOS技術具有一致 性’且因此，可降低產品的成本。 圖1A至1D說明關於一影像感測器之典型概塾製造處理 的斷面圖。 參考圖1A ’ 一金屬線101係形成於一底部結構（未顯示 出）上。該底部結構包括多種構成影像感測器之元件，例 如光二極體與電晶體《該金屬線1〇1係最上面金屬線，其 會接觸一襯墊’並包括一金屬，例如鋁（A1)。 一形成於該金屬線101上之蝕刻停止層1〇2係在形成該金 屬線101時’同時圖案化。該蝕刻停止層1 〇2之形成，係能 夠在用以形成一襯墊接觸之蝕刻處理期間使蝕刻停土。該 餘刻停止層102包括一氮化物層。 114363.doc 1306665 構成鈍化層之氧化物層103與氮化物層1〇4係接續形成於 所產生基板結構上。於該底部構成該鈍化層之該氧化物層 1〇3包括選自由四乙基正矽酸（TE〇s)層（其藉由運用電漿助 長化學汽相沈積（PECVD)方法（本文之後稱為一 pe_te〇s 層）、一未摻雜矽酸玻璃（USG)層與一摻雜氟矽酸玻璃 (FSG)層組成之群的其中一者。該氮化物層1〇4包括氮化矽 (si#4)與氮氧化矽（si0N)。該鈍化層可包括該氧化物層 103與該氮化物層104之堆疊結構或一單一層結構。 一用以形成該襯墊之光阻圖案105係形成於該氮化物層 104上。該光阻圖案1〇5會曝露能夠形成該襯墊接觸之該金 屬線101的上面部分。 參考子母「A」代表一襯墊區域，而參考字母「b」代 表一早7L像素區域。 參考圖1B，運用該光阻圖案1〇5作為一蝕刻遮罩之氧化 物層104以定義一襯墊區域1〇6 .此時，便可蝕刻掉該氧化 物層103之一部分或整體氧化物層1〇3。執行一運用氧氣 (〇2)電漿之灰化處理以移除該光阻圖案丨〇5。 一第一上塗布層（〇CL1)107、彩色濾光器1〇8、一第二上 塗布層（OCL2) 1 09與微鏡片i 1 〇係形成於該單元像素區域B 中。形成該OCL1 107與該〇CL2 109，以提升於該等彩色 慮光器10 8與該等微鏡片11 〇之下的底部結構平坦度。 參考圖1C，一低溫氧化物（LTO)層1U係形成於所產生基 板結構上。用以形成該襯墊之另一光阻圖案丨丨2係形成於 該低溫氧化物層1 11上。 114363.doc 1306665 參考圖ID，運用另外的光阻圖案112作為一蝕刻遮罩， 蝕刻該低溫氧化物層U1、該氧化物層1〇3與該蝕刻停止層 102以形成一會曝露該金屬線1〇1的開口 113。執行一運用 〇2電漿之灰化處理以移除另外的光阻圖案112。接著執行 一襯墊接觸形成處理以穿透該開口丨丨3。 一會將外部光線整合進入光二極體的光線接收單元在執 行影像感測器裝置時係十分重要。該光線接收單元係由彩 色;慮光器陣列與微鏡片構成。因此，經常會需要於該彩色 籲 濾光器陣列與微鏡片上形成一鈍化層，以作為物理與化學 保護。 在形成典型CMOS影像感測器之彩色濾光器陣列與微鏡 片後，會形成一低溫氧化物層（即，低溫氧化物層丨丨丨）以保 護該等彩色濾光器陣列與該等微鏡片，免受外部破壞因 子，例如濕氣、微粒與輕微熱應力侵害。該低溫氧化物層 係於低溫下形成，且因此該等微鏡片不會變形。 圖2說明由該等上述外部破壞因子破壞之典型微鏡片的 顯微圖，如同以參考字母「X」所指明。 通常會使用該低溫氧化物層1 1 1以避免於該等微鏡片i i 〇 中的破壞。然而，該等微鏡片110係突出成一如圖1D中所 顯示的圓形結構，且結果便因為在形成該低溫氧化物層 111時會有階梯型覆蓋特性，故而於邊界區域會出現脆弱 點。 該低溫氧化物層111之階梯型覆蓋在形成該低溫氧化物 層111時於該等邊界區域係非常脆弱。結果，於該等邊界 114363.doc 1306665 區域便很容易會產生破裂。在一邊界區域產生一小型破裂 時’於電漿處理期間用以移除該光阻圖案112所使用的電 漿會導致〇2電漿流入包括光阻之微鏡片1 i〇與OCL2 109中。 圖3 A與3B說明去除於該電漿處理期間用以移除該另外 光阻圖案112所產生之低溫氧化物層111的斷面圖。 參考圖3 A ’參考字母「γ」代表其中之破壞係由該電漿 處理期間用以移除該另外光阻圖案112之〇2電漿所產生的 區域。該區域「Y」之形成係由因形成該低溫氧化物層111 時會有的缺陷階梯覆蓋而於該低溫氧化物層1丨丨與該金屬 線101間之邊界區域處所產生的小型破裂。 參考圖3B’由於因該〇2電漿而產生的破壞，故而該氮化 物層1 04與該低溫氧化物層111之間會產生一空間。於一接 續之封裝處理期間便透過此空間而該低溫氧化物層i u， 如同字母「z」所指明。 於具有線寬為0.13 μιη或以下之CMOS影像感測器中，通 常基本上便應使一光二極體之微鏡片的光通道減少。因為 該低溫氧化物層的光通道增加，所以通常便需要無須該低 溫氧化物層之影像感測器製造方法。 【發明内容】 因此’本發明之目的係為能提供一種用以在沒有使用微 鏡片之鈍化層的情況下，製造影像感測器的方法。 根據本發明之一方面，提供了一種用以製造包括一第一 區域（其係一光線接收區域）與一第二區域（其係一襯墊區 域)之影像感測器的方法，該方法包括：於一包括光二極 114363.doc 1306665 體之基板結構上該第二區域中形成一金屬、線；於該基板結 構上形成一鈍化層；選擇性蝕刻該鈍化層，進而形成一會 曝露該金屬線之開口，纟中能夠形成—焊塾接觸；於該第 一區域中形成-第-上塗布層（()CL1)，同時並形成一能堵 塞於該第二區域中之開口上的上塗布層（〇CL);於該第一 區域中該〇CL1上依序形成彩色濾光器、一第二上塗布層 (OCL2)與微鏡片；形成一光阻圖案，其會曝露該〇。匕堵

塞；執行-㈣處理，以移除該〇CL堵塞；以及移除該光 阻圖案。 根據本發明之另一方面，提供了一種用以製造包括一第 一區域（其係一光線接收區域）與一第二區域（其係一襯墊區 域）之影像感測器的方法，該方法包括：於—包括光二極 體之基板結構上該第二區域中形成一金屬線；於該基板結 構上形成一鈍化層；選擇性蝕刻該鈍化層，進而形成一會 曝露》亥金屬線之開D ’丨中能夠形成__焊墊接觸；於該第 :區域中該鈍化層上形成彩色濾光器，並在該等彩色濾光 ^之中的f》色濾光器形成時，形成一能堵塞於該第二 區域中之開口上的彩色遽光器；接著，於該第—區域中該 等彩色濾光器之上形成—上塗布層(〇CL)與微鏡片；形成 一光阻圖案，其會曝露該彩色遽光ϋ堵塞；執行-回蚀處 理’以移除該彩色濾光器堵塞；以及移除該光阻圖案 【實施方式】 將參考附圖詳細地說明用以製造根據本發明範例性具體 實轭例-不具基於低溫氧化物鈍化層之影像感測器的方 114363.doc l3〇6665 、、太 '。此外’在本發明之所有範例性具體實施例中相同或相 像的參考編碼於不同圖式中代表相同或相像的元件。 圖4A至4G說明關於用以形成根據本發明特殊具體實施 例之影像感測器襯墊處理的斷面圖。 參考圖4A，一金屬線4〇1係形成於一底部結構（未顯示 出）上。該底部結構包括多種構成影像感測器之元件，例 如光一極體與電晶體。該金屬線401係最上部金屬線，其 會接觸一襯墊，並包括一金屬，例如鋁（A1)。 一形成於該金屬線4〇 1上之蝕刻停止層4〇2係在形成該金 屬線401時，同時圖案化。該蝕刻停止層4〇2之形成，係能 夠在用以形成一襯墊接觸之蝕刻處理期間使蝕刻停止。該 蝕刻停止層402包括一基於氮化物之層。 構成鈍化層的基於氧化物之層4〇3與基於氮化物之層4〇4 係接續形成於所產生基板結構上。於該底部構成該鈍化層 的》亥基於氧化物之層403包括選自由四乙基正石夕酸（TE〇s) 層（其藉由運用電漿助長化學汽相沈積（pECVD)方法（本文 之後稱為一 PE-TEOS層））、一未摻雜矽酸玻璃（USG)層與 一摻雜氟矽酸玻璃（FSG)層組成之群的其中一者。該基^ 虱化物之層404包括氮化矽（8丨3队）與氮氧化矽（si〇N)。該 鈍化層可包括該基於氧化物之層4〇3與該基於氮化物之層 404的堆疊結構或一單一層結構。 θ -用以形成該襯塾之光阻圖案彻係形成於該基於氮化 物之層404上。參考字母「Α」代表一襯墊區域，而參考字 母「Β」代表一單元像素區域。 114363.doc -11- 1306665 參考圖4B，運用該光阻圖案4〇5作為一餘刻遮罩，餘刻 該基於氮化物之層404、該基於氧化物之層4〇3與該姓刻停 止層402,以形成一開口 406,其定義一其中會形成該襯墊 的區域（即，一襯墊區域卜執行—運用氧氣（〇2)電漿之灰 化處理以移除該光阻圖案405 〇執行一清除處理。 參考圖4C，儘管未加以說明，然而於所產生基板結構上 有一第一上塗布層（OCL1)。其上執行一選擇性蝕刻處理， 以於一接續彩色滤光器會形成於該單元像素區域B的區域 • 上形成一圖案化第一上塗布層（〇CL1)4〇7B，以及一會在 該襯墊區域A中覆蓋該開口 4〇6的上塗布層（〇cl)堵塞 407A。 該OCL1包括陰性光阻，該〇cu會保護由該開口 4〇6所 曝露之金屬線401，因為該0CL1通常不會遭蝕刻或為一經 常於用以形成第二上塗布層（0CL2)之發展處理中使用的基 於鹼發展溶液（例如，氫氧化四曱銨（ΤΜΑΗ》κ破壞。 因此，該OCL1可使用作為彩色濾光器與微鏡片之光阻 不會侵入遭破壞金屬線4〇1的顆粒。該〇cl 1可具有的厚度 範圍從約1,000 A至約20,000 A。 參考圖4D ’彩色濾光器4〇8、一第二上塗布層 (OCL2)409與微鏡片41〇係形成於該單元像素區域b。該等 彩色濾光器408可包括RGB或YMgCy彩色濾光器。該等微 鏡片410之形成係藉由形成一光阻層與執行發展與烘烤處 理。 同時’若省略該0CL丨形成處理，在形成該等彩色濾光 114363.doc •12· 1306665 器408之第一彩色濾光器時於該開口 4〇6上便會形成一彩色 濾光器堵塞。該彩色濾光器堵塞之功用可作為該〇cl堵塞 407A。 參考圖4E，所形成係一寬廣地曝露該襯墊區域之光阻圖 案411。參考字母「Cj指明該寬廣地曝露之部分。該光阻 圖案411會曝露該整體OCL堵塞4〇7A。該光阻圖案4ιι具有 在一能夠移除該OCL堵塞407A之回蝕處理後足以提供該等 微鏡片410遮照的厚度。該光阻圖案4丨丨通常必須能夠由一 可用以重做陽性光阻的溶劑所移除。 參考圖4F，執行一運用A電漿之回蝕處理以移除該〇cl 堵塞407A。此時，移除該光阻圖案411的一部分。參考編 碼411B指明該光阻圖案411遭移除的部分，而參考編碼 411A指明保留的光阻圖案。 由於運用〇2電漿之回蝕處理會移除該〇CL堵塞4〇7a，一 金屬氧化物層412遂形成於該金屬線4〇丨遭曝露出的部分。 該金屬氧化物層412係藉由金屬與〇2間之反應而形成。例 如，若該金屬線401包括鋁（A1)，則氧化鋁（Al2〇3)會形成 該金屬氧化物層412。 該回餘處理可運用〇2、氮（NO或氦（He)作為電漿來源。 具有約100C或更高之溫度的電漿來源可使光阻變硬。因 此’電聚钕刻物之溫度範圍可從約_2(rc至約l〇(rc。 參考圖4G ’在運用〇2電漿之回蝕處理期間，於該金屬線 401上產生之基於銘的金屬聚合物係運用一弱鹼化學劑 或一弱酸化學劑而移除。該保留的光阻圖案411A係在移除 114363.doc •13- 1306665 該：合物：前或之後運用較細光阻分離器而移除。 r二二:之電聚敍刻處理運用典型韻刻劑，例如四氟甲 :，、广仿(CHF3)時，因為在該處理期間所產生之聚合 阻之二及：保留光阻圖案411A之破壞與變硬，所以陽性光 阻分離器便無法移除該保留圖案411Αβ然而， 運用02電漿之回蝕處理不會對該保留之光阻圖案411Α產生 破壞以及變硬。 同時，因為該等微鏡片41〇與該OCL2 4〇9已變硬，所以 該等微鏡片41G與該〇CL2 便無法移除或遭破壞。然後 執行-較薄溶劑處理。因此，便可對該保留光阻圖案“A 執行一選擇性移除。 執行一清除處理以移除該金屬氧化物層412。該清除處 理會使用具有濃度約2·3%之醋酸或氫氧化四甲銨 (ΤΜΑΗ)。執行一接續襯塾形成處理以穿透該開口 4〇6。 圖5說明與圖4Ε中所說明處理相對應的顯微圖。參考編 碼Q心明一會形成襯塾之區域’而參考編碼❽指明一會形 成微鏡片之區域。該等區域〇與@之顯微圖係依箭頭之方 向加以放大。 圖6說明與圖4F中所說明處理相對應的顯微圖。參考編 碼Q)指明一會形成襯墊之區域，而參考編碼❻指明一會形 成微鏡片之區域。該區域Ο之顯微圖係依箭頭之方向加以 放大。參考字母「P」指明由02電漿所產生基於A1之聚合 物的保留部分。參考字母「Q」指明在移除OCL堵塞之後 的全然遭曝露金屬線。 114363.doc •14· 1306665 圖7與8說明圖扣中所 1| m ^ U仃儿成後的顯微圖。 圖W明-會形成襯墊的區域 忐细孰+ I- 〃号編碼③指明一會形 =片=而參考編碼㈣明，成微鏡片之區 成的正顯示在執行圖AG中所說明之處理後形 圖8說明一會形成微鏡片胤 ^ ^ .V _ ^ 像素&域。一光阻圖 較細條狀物而移除，且該等Μ # y y_ β ± 溫氧化物層之讀片在沒有使用低

下於襯墊圖案化處理期間通常受到保護 而免遭破壞。 、此具體實施例相-致，該等微鏡片在沒有制該低溫 氧化物層(即，該鈍化層)之情況下於執行該襯墊接觸處理 期間’實質上係受到保護而免遭破壞。因&，便可減少由 該低溫氧化物層所導致與剝除該低溫氧化物層有關並會增 加光通道的缺陷。 與此具體實施例相一致之具體實施例，可減少缺陷之產 生’並可於-影像感測器中提升光吸收之效率以提升產率 與性能。 本應用包含與韓國專利局在2〇〇5年9月8曰頒佈的韓國專 利申請案第KR 2005-0083683相關之主題内容，其全部内 谷以提及方式併入本文。 儘管根據部分特定具體實施例說明本發明，但習知本技 術人士應明白，可作各種變化及修改而不背離隨附申請專 利範圍所界定之本發明精神及範疇。 【圖式簡單說明】 114363.doc .15- 1306665 參考聯繫附圖給出的範例性具體實施例之上述說明，將 明白本發明之上面及其他目的與特徵，其中·· 圖ία至m說明關於一影像感測器之典型襯墊製造處理 的斷面圖； 圖2說明一典型微鏡片中所產生破壞的顯微圖； 圖3 A與3 B說明去除於該電漿處理期間用以移除一光阻 圖案所產生之典型低溫氧化物層的斷面圖； 圖4A至4G說明關於用以形成根據本發明特殊具體實施 例之影像感測器襯墊處理的斷面圖； 圖5說明與圖4E中所說明處理相對應的顯微圖； 圖6說明與圖4F中所說明處理相對應的顯微圖；以及 圖7與8說明圖4G中所說明處理執行完成後的顯微圖。 【主要元件符號說明】 101 金屬線 102 蝕刻停止層 103 氧化物層 104 氮化物層 105 光阻圖案 106 襯墊區域 107 第一上塗布層（OCL1) 108 彩色濾光器 109 第二上塗布層（OCL2) 110 微鏡片 111 低溫氧化物（LTO)層 114363.doc -16- 1306665 112 光阻圖案 113 開口 401 金屬線 402 触刻停止層 403 基於氧化物之層 404 基於氮化物之層 405 光阻圖案 406 開口

407A 上塗布層（OCL)堵塞 407B 圖案化第一上塗布層（OCL1) 408 彩色濾光器 409 第二上塗布層（OCL2) 410 微鏡片 411 光阻圖案 411A 保留的光阻圖案 411B 光阻圖案411遭移除的部分 412 金屬氧化物層 -17- 114363.doc

Claims (1)

1306665 十、申請專利範圍： 1. 一種用以製造包括一影像感測器之方法，該影像感測器 包含一第一區域與一第二區域，該第一區域係一光線接 收區域，該第二區域係一襯墊區域，該方法包括： 於包括一光二極體之一基板結構上的第二區域中形成 一金屬線； 於該基板結構上形成一鈍化層； 選擇性触刻該鈍化層，進而形成會曝露該金屬線之一 開口’其中能夠形成一焊墊接觸； 於該第一區域中形成一第—上塗布層（〇CLl)，同時並 形成能堵塞該第二區域中之開口上的一上塗布層 (OCL)； 於該第一區域中該OCL1上依序形成彩色濾光器、—第 二上塗布層（OCL2)與微鏡片； 形成一光阻圖案，其會曝露該〇CL堵塞； 執行一回蝕處理，以移除該OCL堵塞；以及 移除該光阻圖案。 2. 如請求項1之方法，其中形成該光阻圖案包括形成具有 能夠在該回蝕處理執行完成後提供該等微鏡片遮罩之一 足夠厚度的光阻圖案。 3. 如請求項2之方法，其中執行該回蝕處理包括運用—電 衆方法’該電漿方法會在從約_2〇°c至約100。(：之—溫产 範圍運用一電漿來源。 4. 如請求項3之方法’其中移除該光阻圖案包括執行用以 114363.doc 1306665 重做陽性光阻稀釋劑的一較薄溶劑處理。 5·如凊求項3之方法，其中該電漿來源包括氧（〇2)。 如β求項5之方法，其中執行該回蝕處理包括在移除該 ◦CL堵塞後’於該金屬線上形成一金屬氧化物層。 如咕求項3之方法，其中該電漿來源包括氦（He)與氮（ν2) 的其中一者。 8. • 9· 10. 如睛求項1之方法，其中形成該0CL1包括形成具有從約 1，〇〇〇 A至約2〇,〇〇〇 A之一厚度範圍ocli。 如請求項1之方法，其中形成該等微鏡片包括省略使低 溫氧化物（LTO)層形成至該等微鏡片上的一處理。 月长項1之方法’其在移除該光阻圖案後，進一步包 括一清除處理。 11. 如請求項1〇之方法，其甲該清除處理包括運用醋酸與氫 氧化四甲銨（TMAH)之其中一者，其具有約2.3。/〇之一濃 度。 12. 如請求項i之方法，其中該鈍化層包括一堆疊結構，其 包括一基於氧化物之層與一基於氮化物之層。 13. —種用以製造包括一影像感測器之方法，該影像感測器 包含一第一區域與一第二區域，該第一區域係一光線接 收區域，該第二區域係一襯墊區域，該方法包括： 於包括一光二極體之一基板結構上的第二區域中形成 一金屬線； 於該基板結構上形成一鈍化層； 選擇性蚀刻該純化層’進而形成會曝露該金屬線之一 114363.doc -2- 1306665 開口：其中能夠形成-焊墊接觸； 第⑤域巾該鈍化層上形成彩 等彩色濾光器之中沾唆f 15並在該 堵塞於兮當「彩色遽光器形成時，形成能 二以第―區域中之開口上的一彩色濾光器； 接著，於該第—θ #缺 珍右“ 等彩色濾光器之上形成-上 塗布層（OCL)與微鏡片； 形成一光阻圖案’其會曝露該彩色遽光器堵塞； 執仃-回#處理，以移除該彩色濾光 移除該光阻圖案。 有基，以及 14. ^求項13之方法，其中形成該光阻圖案，包括形成且 :能夠在該㈣處理執行完成後提供該等微鏡片遮罩之 一足夠厚度的光阻圖案。 15·如請求们4之方法’其_執行制域理包括運用一電 聚方法，該電聚方法會在從約_2〇t至約1〇〇t 範圍運用一電漿來源。 16·如請求項15之方法，其中移除該光阻圖案包括執行用以 重做—陽性光阻稀釋劑的一較薄溶劑處理。 17. 如清求項15之方法，其中該電漿來源包括氧（ο。。 18. 如靖求項17之方法，其中執行該喊處理包括在移除該 彩色瀘、光ϋ堵塞後於該金屬線上形成—金屬氧化物層。 19·如請求項15之方法’其中該電漿來源包括氦㈣與氮 (Ν2)的其中一者。 2〇.如請求们3之方法，以形㈣等微鏡片包括省略使低 溫氧化物（LTO)層形成至該等微鏡片上的—處理。 114363.doc