TWI361487B - Filter, color filter array, method of manufacturing the color filter array, and image sensor - Google Patents

Description

1361487 23343pif3 修正日期：1〇〇年7月15日 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於影像感測，尤其是有關於彩色減鏡以 及製造彩色濾鏡的方法。 【先前技術】 影像感測器（Image sensor)是將光訊息轉換為電信號 的裝置，並且可以包括其它_器巾的電餘合器帥卿 coupled device，CCD)影像感測器以及CM〇s影像感測 器。可能由於信號處理電路之積集度與低消耗功率，CM〇s 影像感測器具有操作簡易、小型化以及製造成本降低的優 點。賴由設置於像素陣列内各像素内之M〇s電晶體之開 關操作，CMOS感測器能夠持續輸出資料。 CMOS影像感測器可以包括光感測器單元(〇ptical sensor unit)，其可藉由外部光線產生光電荷（〇ptical charge)。CMOS影像感測器還可以包括彩色濾鏡陣列(c〇1〇r

filter array) ’排列於光感測器單元上。圖1是習知CMOS 影像感測器之截面示意圖。參照圖1，多個光電二極體 (卩11(^〇(1丨(^)區11011、1100以及11〇6可以形成於半導體 基底100上，以及遮光層（light shielding layer)120可以形 成於光電二極體區110R、110G以及110B之間的半導體基 底100上，以曝露光電二極體區110R、110G以及110B。 多個彩色濾鏡(color filter)140R、140G以及140B可以排列 於半導體基底100上，與光電二極體區110R、110G以及

110B 相對應。微透鏡(micro lens)150R、150G 以及 150B 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15曰 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 可以排列於半導體基底100上，與彩色濾鏡140R、140G 以及140B相對應。夾層絕緣膜（interlayer insulating film)130可以置於遮光層120,彩色濾鏡140R、140G、140B 以及微透鏡150R、150G、150B之間。 習知之影像感測器中，彩色濾鏡可以是有機彩色濾 鏡’並且可以藉由混合負光阻劑(negative photoresist)内之 染料(dye)或色素(pigment)形成。有機彩色濾鏡包括不均勻 粒徑(Particle size) ’因此，像素之透射也許是不均勻的， 從而導致例如黑點(black spot)之缺陷。而且較難以形成具 有小間距(pitch)之圖案，並且如圖2所示，其顯示了習知 CMOS影像感測器之光透射率，及彩色殘影(cr〇sstaik)出現 之可能性較大。 【發明内容】 本發明之實施例可以包括彩色濾鏡，其藉由交替堆疊 (stack)具有彼此不同折射率(refractive index)之無機材質薄 膜來減少缺陷以及彩色殘影。 • 一些實施例可以包括具有多個彩色濾鏡之彩色濾鏡陣 列’具有彼此不同折射率(refractive index)之無機材質薄膜 係交替堆疊於彩色濾鏡内’以及製造彩色濾鏡陣列之方法。 進一步實施例可以包括具有彩色濾鏡之影像感測器， 具有彼此不同折射率之無機材質薄膜係交替堆疊於彩色濾 鏡内’以及製造影像感測器之方法。 、 根據本發明之一方面，彩色濾鏡可以包括基底，基底 上交替堆疊有第-無機薄膜以及第二無機薄膜，第一無機 5 1361487

23343piO 爲第96104756號中文麵書無劃線修正本 修正日期：1〇〇年7月15日 薄膜以及第一無機薄臈配置為過濾對應預設彩色之特定波 長之光線並且彼此具有不同之折射率。第一無機薄膜以及 第一無機薄膜之間的折射率差是〇 8或更大。彩色濾鏡是 藉由交替堆疊第一以及第二無機薄膜2至5次形成。&4〇〇 至700奈米(nm)之可見光區域内，第一無機薄膜以及第二 無機薄膜之折射率為1.3至6.0，並且由從氧化矽(Si〇2)、 氮氧化矽(SiON)、氮化矽(siN)以及矽(Si)中選擇之材質形 成0 在一些實施例中，當過濾具有對應紅色之特定波長之 光線時，藉由交替堆疊氧化矽(silic〇n 〇xide)膜以及矽 ㈣薩)膜2至5次，第-無機薄膜以及第二無機薄膜分別 形成為600_8〇〇埃(人)以及1〇〇·2〇〇埃(人)之厚度。在一些實 施例中’當财具有職綠Us錄之光線時，藉由 交替堆疊氧化賴以及賴2至5次，第—無機薄膜以及 1二無機_分卿絲·議埃(λ)以及爆_埃 ()之厚度’或藉由交替堆疊氮氧化石夕膜以及氧化石夕膜2 至5 -人’第-無機薄膜以及第二無機薄膜分別形成為 800-12⑻埃(Α)以及6G(M_埃山之厚度^在—些實施例 中’當過滤具有對應g色之特定波長之光料，藉由交替 堆疊矽膜以及氮化矽膜2至5次，第一盔機薄膜以 無機薄膜分卿成為埃(人〉以及_-麵埃(人 度0 於其他實施例中，影像感測器之彩色濾鏡陣列可以包 括半導體基底、第-耗錢、第二彩色錢以及第三彩 1361487 23343pif3 修正曰期：1〇〇年7月丨5日 爲第961047S6號中文說明書無劃線修正本 色遽鏡。第-彩色魏’可以配置為過遽具有對應第一色 彩之第一波長之光線，並包括交替堆疊於半導體基底上並 且具有彼此不同折射率之第1及第二無機薄膜。第二彩 色濾鏡，可以配置為過濾具有對應第二色彩之第二波長之 光線，並包括交替堆疊於半導體基底上並且具有彼此不同 折射率之第三以及第四無機薄膜1三彩色魏，可以配 置為過濾具有對應第三色彩之第三波長之光線，並包括交 替堆璺於半導縣底上並且具有彼此不同折料之第五以 及第六無機薄膜。一些實施例中，第一彩色廣 機薄膜以及第二無機薄膜間的折射率差: 二，色遽鏡之第三無機薄膜以及第四無機薄膜間的折射率 ，疋0.8或更大，以及第三彩色隸之第五無機薄膜以及 第六無機薄膜間的折射率差是0 8或更大。 -些實施例中’製造影像感測器之彩⑽鏡陣列的方 藉由於半導體基底上交替堆疊第—以及第二無機 ^、材質2至5次’且第—無機薄膜以及第二無機薄膜的 ^射率差為G.8或更大。第—色彩之第—彩色缝可以藉 由圖案化(pattern)第一以及第二無機薄膜形成。具有折射率 差為0.8或更大之第三以及第四無機薄膜可以藉由在第一 彩色舰以及半導縣底上交替堆4第三以及第四無機薄 膜材質2至5次來形成。與第一彩色遽鏡分離之第二色彩 =第二彩色渡鏡可以藉由圖案化第三以及第四無機薄膜形 成。具有折射率差為〇8或更大之第五以及第六無機薄膜 可以藉由於第-以及第二彩色滤鏡與半導體基底上交替堆 7

23343pifB 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期：1〇〇年7月t 疊第五以及第六無機薄膜材質2至5次來形成。與第〜、 及第二彩色濾鏡分離之第三色彩之第三彩色濾鏡可以藉由 圖案化第五以及第六無機薄膜來形成。 曰 仍有其他實施例可以是影像感測器，包括半導體烏 以及多個配置為感測光線且形成於導體基底内之摻二區 (dopant region)。影像感測器還可以包括多個彩色濾鏡” & 對應摻雜區排列並且藉由交替堆疊具有折射率差為^ 更大之第一以及第二無機薄膜材質形成，以及多個微$ 鏡，其對應各彩色濾鏡排列於半導體基底上。影像感測器 可以進一步包括介於半導體基底以及微透鏡之間的絕ς 膜。 、’ 又實施例中，CMOS影像感測器可以包括配置為 測光線之多個第一摻雜區，以及配置為源/汲區之多個第1 摻雜區。第-以及第二掺純可崎半導縣底内相互分 離。閘絕緣膜可以形成於半導體基底上以及多個問電極可 以形成於第-摻雜區以及第二摻雜區之間的閘絕緣膜上。 夕個形色濾鏡可以對應各第一摻雜區排列並且藉由交替堆 ，具有折射率差為0.8或更大之第—無機薄膜材質以及第 無機薄膜材質2至5次形成。第—夾層絕緣膜可以形成 於閘電極和_緣膜上且第—金屬線可以排列在不盥第一 ，雜區對應的第-絕緣膜上。第二夾層絕緣膜可以形成於 第-金屬線和第-夾層絕緣膜上且第二金屬線可以排列在 不與第-掺雜區對應的第m緣膜上…第三夹層絕 緣膜可以形成於第二金祕和第m緣膜上且第三金 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第961〇4756號中文說明書無劃線修正本 屬線可以排列在不與第一摻雜區對應的第三夾層絕緣膜 上，。第四夹層絕緣膜可以形成於第三金屬線和第三夾層 絕緣膜上且多個微透鏡排列在與各彩色濾鏡對應的第四夾 層絕緣膜上。 【實施方式】

將參照附圖更加詳細地描述本發明，圖中顯示了本發 月之示範性實施例。但是，本發明可以以許多不同形式具 ，化，並且並不解釋為受於此列出之實施例的限制；相反， 這些實施例提供為使得此揭露將更徹底以及完整，並將對 所屬領域之熟悉此技術者完全傳達本發明之概念。附圖 中’為了清楚起見’層與區之厚度料誇大。整個附圖中， 相同之參考標號指代相同之元件。 明白地，當元件或層指為“於 工 接到，，另一元件或層時’它可以”直接於·.·上，，、” 到其他元件或層，或可能存在之中間元件或 層。相反地，當元件指為“直接於...上，，、“直接 或直接Μ制，，元件或層時 如在此使㈣術語“和/或，，包括咖件或層。 個或多_任意或所有^；：括_之關出的項目之一 於描述各第一、第二、第三等等可以於此用 件”件、區、層和/或分區，這些元件、组 用於H和/彳t分11料受雜鶴之關。钟術語僅 區、声成八，、區、層或分區從另—元件、組件、 刀£中區》。因此，下文討論之第-元件、組件、 9 1361487 23343ρΐβ 爲第961〇4756號中文說明書無劃線修正本 修正曰期：100年7月15曰 區、層或分區可以稱為第二元件、組件、區、層或分區而 沒有脫離本發明之教導。 空間相關術語，例如“於.· ·下方，,、“下部，，、‘‘於· · · 上方上。卩以及類似，可以於此使用以易於描述如圖所 示之-個元件或特徵與另—元件或特徵之_。明白地， 空間相關術語包含裝置於❹或操作情了财所描述之 之不同方位。例^ ’如果財的裝置被翻轉，描述 件或特徵之或於另—元件或特徵之下的元 ^將疋向為於其他元件或特徵之上方。因此，示範性術語 「·.下方”可以包含“於· ·.下方，，以及“於.·上 ，個方位。裝置可以其他方式定位(旋轉如度或其它方 位)並且從而解釋於此使用之空間相關描述。 ^此使用之術語是僅出於描述特定實施例之目的，並 二圖限制本發明。如於此使用的，單數形式‘‘」，以及“該” 括複數形式，除非上下文清楚地指出不同。進一 ^月^，當朗書中㈣術語“包括，，時，其指明所述特 ^一個驟、操作、元件和/或組件之存在，但並不排 、絲、㈣鬚、元件、 圖合截面圖觸述本發明之示範性實施例，截面 ^ 2 理想化實施例（以及中間結構)之示意性圖 解形狀之變化產生之結果’例如，製造技術和/ 產生之結果，是所期望的。因此，本二之實施 不解釋為受P艮於在此顯示之區的特定形狀，但欲包括 1361487 23343pif3 爲第 96104756 號中文說明書無劃線修正本 修正日期：100年7月15日 例如，由製造產生之形狀之背離。例如，顯示為矩形之植 入區將典型地具有圓形或曲線特徵和/或於其邊緣處之植 入濃度（implant concentration)梯度(gradient)，而不是從植 入至非植入區之二元變化(binary change)。相似地，藉由植 入形成之嵌入區可能導致在嵌入區與植入穿過區的表面間 的區内之一些植入。因此’顯示於圖中之區實質上是示音 性的，並且它們之形狀並不意圖顯示裝置之區的實際形 狀，並且並不意圖限制本發明。

除非其它之定義，如本發明所屬領域之熟知技藝者普 遍所知的，於此使用之所有術語（包括技術以及科^術語胃) 具有相同之意思。進一步明白地，術語，例如那些在通常 使用之字典中所定義的，將解釋為具有與相關領域之上下 文中它們之含意-致之意思m轉為理想化或過度 正式之意思，除非於此特別地定義了術語。 又 圆j是根據本發明 一立 ...... ^ 二六’〜嗯硯ζυ的截面

不思圖。參照圖3，彩色濾鏡20包括基底10，交替堆疊並 且具有彼此不同折射率之第一以及第二無機薄膜21 基底10可以包括半導體基底。第一無機薄膜21以及第- = =25可以包括於樣至權奈米之可見光區域‘ 無!^ 至6.0之無機材質。第一無機薄膜21可以由古 率機材質形成’而第二無機薄膜25可以由低折： 丰之無機材質形成。 丨柯 25之=^=1，第—減、賴21叹第二無機薄膜 的折射率差可以是至少G.8或更大。如果折射率差 11 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第96HM756號中文說明書無劃線修正本 是小的’可以增加堆疊之第一無機薄膜21以及第二無機薄 膜25之層數。因此，由於堆疊之彩色濾鏡的高度增加，彩 色濾鏡之形成變得更加困難。同樣，彩色濾鏡之垂直厚度 $增加對於獲得影像裝置之高積集度是不利的。因此，在 1 =施例之彩色濾、鏡2G中，第-無機薄膜21以及第二 *、、'機薄膜25之間的折射率差可以是至少為〇 8，以及第一 機薄膜21以及第二無機薄膜25可以交替堆疊5次或少 於5次。例如，第一無機薄膜21以及第二無機薄膜以可 以交替堆疊2至5次。 圖4A顯示當第一無機薄膜21以及第二無機薄膜25 隹疊2次時，彩色濾鏡之紅色R、綠色G以及藍B色彩之 光透射的曲線圖。圖4B顯示當第一無機薄膜21以及^二 無機薄膜25堆疊3次時，彩色濾鏡之紅色R、綠色g以 及藍B色彩之光透射的曲線圖，具有高 :為第-無機薄膜21，以及具有低折射率之== 為第—無機薄膜25。根據本發明—些實施例之彩色滅 二’包括=折射率差大於〇.8之第一以及第二無機薄； ^ ^堆秘基紅。與轉色魏相比， /色慮鏡2G具有較高之光穿透性以及較好·色r、 ^及藍色B之色彩分離能力，別地，當無機薄膜堆^ 人二堆疊2次相比，彩色濾鏡之光穿透性較高。 且 當彩色濾鏡是紅色R濾鏡時，氧化矽膜： 分別作為第-無機薄膜21以及第二無機薄;;2及/^可以 由交替堆疊氧化頻以及賴2至5次，可^ 12 1361487 23343ρΐβ 修正曰期：100年7月15日 爲第96而56號中文說明書無劃線修正本 Γβ Γ100'200 °f^ =及第r及氮切膜可以峨 魯綱埃⑷之‘/…別沈制綱德埃山以及 分別臈可以

=Γα化㈣以及㈣2至5次，可以分別沈S 當氮氧化賴以 B00-1200 第-中’具有低折射率之無機材質膜可以作為 二無機薄膜25。1有南折射率之無機材質可以作為第 二% ^些實施例中，第—無機薄膜21以及第 ^薄膜Μ /選擇為使得第-無機薄膜21以及第二 …、機溥膜25之_折射率差 膜21具有比第二無機薄膜25低的折射率？無機厚 圖=根據本發明一些實施例之彩色遽鏡陣列2〇〇的 姿彩色滤鏡陣列2〇0是用於實現全彩圖像之影

圖5 ’彩色遽鏡陣列200包括半導體基底 、，工色R慮鏡210，綠色G ;：|鏡22G 23〇。紅色及滤鏡21G包括具有彼此不同折射無兄 13 1361487 23343piB 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 t 修正日期：100年7月 15日 機薄膜211以及第二無機薄膜215。綠色G濾鏡220包括 具有彼此不同折射率之第一無機薄膜221以及第二無機薄 膜225。藍色B濾鏡230包括具有彼此不同折射率之第一 無機薄膜231以及第二無機薄膜235。 紅色R、綠色G以及藍色b濾鏡210、220以及230 之第一無機薄膜211、221以及231可以包括彼此不同之無 機材質’或至少一第一無機薄膜211、221以及231可以由 不同於其它無機材質之無機材質形成。同樣，紅色R、綠 色G以及藍色B濾鏡210、220以及230之第二無機薄膜 215、225以及235可以包括彼此不同之無機材質，或至少 一第二無機薄膜215、225以及235可以由不同於其它無機 材質之無機材質形成。 紅色R濾鏡210包括具有高折射率之第一無機薄膜 211以及具有低折射率之第二無機薄膜215，第一無機薄膜 211以及具有低折射率之第二無機薄膜215交替堆疊。組 成紅色R遽鏡21〇之第一無機薄膜211以及第二無機薄膜 215之折射率差為〇.8或更大，並且交替堆疊2至5次。 -些實施例t，第-無機薄膜211以及第二無機薄膜215 是交替堆疊3次。每—層第—無機薄膜211可以包括厚度 為齡800埃(人〕之氧化石夕膜，以及每-層第二無機薄膜 215可以包括厚度為1〇〇_2〇〇埃(人)之矽膜。 綠色G遽鏡22〇可以包括具有高折射率之第一無機薄 膜221以及具有低折射率之第二無機薄膜225，其是交替 堆疊。組成綠色G遽鏡22〇之第一無機薄膜如以及第二 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第961〇4756號中文說明書無劃線修正本 膜22:ί折射率差為〇·8或更大，並且交替堆疊2 中，第一無機薄膜221以及第二無機 涛膜225疋父替堆f 3次。第一無機薄膜221可以包括厚 度為·-U00 之氧化賴，以及第二“括尽 可以包括厚度為埃山之賴。同樣，每—層第― 無機薄膜221可以包括厚度為埃(人〉之氮二化

膜’以及每-層第二無機薄m 225彳以包括厚 6〇〇-1〇〇〇埃(人}之氧化矽膜。 序又馮 藍色B遽鏡23〇可以包括具有高折射率之第—無機 膜231以及具有低折射率之第二無機薄膜235，其是交替 堆疊二組成藍色B遽鏡230之第一無機薄膜231以及第二 無機薄膜235之折射率差為〇8或更大，並且交替堆疊2 至5次。-些實施例中，第一無機薄膜231以及第二^ 薄膜235是交替堆疊3 :欠。每一層第一無機薄膜23ι可以 包括厚度為300-600埃(人)之矽膜，以及每一層第二無機薄 膜235可以包括厚度為4〇〇_8〇〇埃(人)之氮化矽膜。、4 彩色濾鏡陣列200中，紅色R、綠色〇以及藍色B濾 鏡210、220以及230之第一無機薄膜211、221以及231 可以由具有低折射率之無機薄膜形成，以及第益 犯、225以及235可以由具有高折射率之無機薄膜= 圖6是根據本發明一些實施例之影像感測器的截面示 意圖。參照圖6，影像感測器可以包括形成於半導體基底 300内之多個光電二極體區311、313以及315，對應光電 二極體區311、313以及315排列之多個彩色濾鏡33〇、34〇 1361487 23343ρΐβ 修正日期：100年7月15日 爲第96ΗΜ756號中文說明書無劃線修正本 以及350，以及對應彩色濾鏡330、340以及350排列之多 個微透鏡361、363以及365。影像感測器可以進一步包括 介於半導體基底300以及彩色濾鏡330、340以及350之間 的失層絕緣膜321，以及形成於夾層絕緣膜321上之平坦 化(planarizing)膜325’以覆蓋彩色滤鏡330、340以及350〇 彩色濾鏡330、340以及350分別包括紅、綠以及藍色 濾鏡，並且藉由交替2至5次堆疊第一以及第二無機薄膜 33卜335，341、345以及351、355形成，使得第一以及 第二無機薄膜331、335 ’ 341、345以及351、355之折射 率差為0·8或更大。紅色濾鏡330之第一無機薄膜331可 以包括具有厚度為600-800埃(人)之氧化矽膜，第二無機薄 膜335可以包括厚度為1〇〇-200人之石夕膜。綠色渡鏡340 之第一無機薄膜341可以包括厚度為700·11〇〇人之氧化矽 膜或厚度為800-1200埃(人)之氮氧化矽膜，第二無機薄膜 345可以包括厚度為500-800埃(人)之石夕膜或厚度為 600-1000埃(人)之氧化矽膜。藍色濾鏡35〇之第一無機薄膜 351可以包括厚度為300-600埃(人)之矽膜，第二無機薄膜 355可以包括厚度為4〇〇_8〇〇埃(人〉之氮化石夕膜。…、/ 、 -些實施例+’藉由使用最佳㈣、最佳厚度以 佳堆叠數量所形絲色濾鏡之第—無機薄膜以及第二無機 薄膜，可以㈣各紅色、綠色以及藍色之最 ^ 率。-些實施射，影像感測器可以包括紅色、^ = 藍色濾鏡330、340以及350，但本發明並不限制於 且可以包括㈣射率差為〇·8或更大之不同無機薄膜形成 1361487

23343piC 爲第961 (Μ756號中文說明書無劃線修正本 修正曰期·· 1〇〇年7月15日 之帶藍色的綠色濾鏡、黃色濾鏡以及帶紫色的紅色濾鏡。 同樣’影像感測器可以包括至少一紅色、綠色以及藍色遽 鏡0 圖7Α至7G是根據本發明之一些實施例，顯示製造具 有無機彩色濾鏡之影像感測器之方法的截面示意圖。參照 圖7Α’藉由將傳導率與半導體基底3〇〇相反之推雜物離子 植入半導體基底300内’形成多個摻雜區Μ〗、M3以及 φ 315。摻雜區311、313以及315可以是影像感測器之光電 二極體區31卜313以及315。夾層絕緣膜321可以形成於 具有光電二極體區311、313以及315之半導體基底300 上。 ’ 參照圖7Β以及7C，氧化矽膜331以及矽膜335於夾 層絕緣膜321上交替堆疊3次。氧化矽膜331之厚度可以 1 600-800埃(人），以及矽臈335之厚度可以為1〇〇 2⑻埃 (Α)。感光膜371可以形成於矽膜335上，使對應第一来雷 二極體區311之石夕膜335暴露。藉由使用感光^ 371來餘 刻石夕膜335以及氧化石夕膜331可以形成紅色渡鏡33〇。 參照圖7D以及7Ε，氧化矽膜341以及矽膜345於夾 =緣膜321上是交替堆疊3次，其上形成紅色舰330。 虱=石夕膜341之厚度可以為7〇〇_11〇〇埃山，以及石夕膜⑷ 可以為5〇〇__埃(人)。感光膜373可以形成於石夕膜 ’使對應第二光電二極體區313之石夕膜345暴露。 膜Μ來師夕膜345以及氧切請可 ^成、，杂色遽鏡。綠色渡鏡3 4 〇可以具有堆叠結構，其内 17 1361487 23343ρΐβ 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期：1〇〇年7月15曰 可以形成厚度為800-1200埃(人)之氮氧化矽膜以及厚度為 600-1000埃(人)之氧化矽膜。 參照圖7F以及7G，矽膜351以及氮化矽膜於夾層絕 緣膜321上交替堆疊3次，其上形成紅色濾鏡33〇以及綠 色濾鏡340。矽膜351之厚度可以為30〇_6〇〇埃(人），以及 氮化石夕膜355之厚度可以為400-800埃(人）。感光膜375可 以形成於氮化石夕膜355上，使對應第三光電二極體區315 之氮化矽膜355暴露。使用感光膜375蝕刻氮化矽膜355 以及矽膜351可以形成藍色濾鏡35〇。 隨後，如圖6所示’覆蓋紅色'綠色以及藍色濾鏡33〇、 340以及350之平坦化膜325可以形成於夾層絕緣膜321 上。多個微透鏡361、363以及365可以對應平坦化膜膜 325上之紅色、綠色以及藍色濾鏡33〇、34〇以及350形成。 以這種方式，可以製造圖6之影像感測器。作為另一實施 例，使用上述彩色濾鏡形成製程，紅色、綠色以及藍色滤 鏡330、340以及350可以直接形成於半導體基底3〇〇上， 對應光電二極體區311、313以及315，以及微透鏡361、 363以及365可以形成於不具有平坦化膜膜325之夾層絕 緣膜321上。 圖8是根據本發明一些實施例之具有無機彩色濾鏡之 CMOS影像感測II之截面示意圖^參照圖8，用於多個光 電一極體區之第一摻雜區41卜413以及415與用於源(或 没)區之第一摻雜區412、414以及416可以設置於半導體 基底400内相互間隔一定距離。閘絕緣膜42〇可以形成於 18 1361487 23343pif3 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期·· 100年7月15日 半導體基底400上，以及閘電極421、423以及425與紅色、 綠色以及藍色濾鏡430、440以及450可以形成於閘絕緣膜 420 上。 紅色、綠色以及藍色濾鏡430、440以及450可以分別 包括第一無機薄膜431、441以及451與第二無機薄膜 • 435、445以及455，其交替堆疊3次並且折射率差為〇8 或更大。紅色濾鏡430之第一無機薄膜431以及第二無機 薄膜435分別使用氧化矽膜形成600-800人之厚度以及使 • 用石夕膜形成埃A之厚度。綠色遽鏡440之第一無 機薄膜441以及第一無機薄膜445分別使用氧化石夕膜以及 矽膜形成7〇〇-11〇〇埃(人；)以及5〇〇_8〇〇埃(人〉之厚度，或者 分別使用氮氧化矽膜以及氧化矽膜形成800-1200埃(人)以 及600-1000埃(人)之厚度。藍色濾鏡450之第一無機薄膜 451以及第二無機薄膜455分別使用矽膜以及氮化矽膜形 成300-600埃(人)以及400-800埃(人)之厚度。 覆蓋紅色、綠色以及藍色遽鏡430、440以及450與問 • 電極42卜423以及425之第一夾層絕緣膜461可以形成於 閘絕緣膜420上。第一金屬線471可以形成在不與第一摻 雜區4H、413以及415對應的第一夾層絕緣膜461上，即 不對應於紅色、綠色以及藍色遽鏡430、440以及450。第 二夾層絕緣膜463可以形成於第一金屬線471以及第一夾 層絕緣膜461上，以及第二金屬線473可以形成在不與第 一摻雜區4U、413以及415對應的第二夾層絕緣膜· 上，，即不對應於紅色、綠色以及藍色濾鏡43〇、44()以及 19 1361487 23343pif3 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期：1〇〇年7月I5日 ^〇。第三夹層絕緣膜465可以形成於第二金屬線473以及 ，一夾層絕緣膜463上。第三金屬線475可以形成在不與 第一摻雜區411、413以及415對應的第三夾層絕緣膜465 上’ ’即不對應於紅色、綠色以及藍色濾鏡430、440以及 450。第四夾層絕緣膜467可以形成於第三金屬線475以及 第二夾層絕緣膜465上。微透鏡481、483以及485可以排 列於第四夾層絕緣膜467上，對應第一摻雜區411、413 以及415’即’紅色、綠色以及藍色濾鏡430、440以及450。 根據本發明之CMOS影像感測器之結構並不限於圖8 中所示的結構，並且可以具有各種結構 。例如，紅色、綠 色以及藍色濾鏡430、440以及450可以與第一金屬線471 一起形成於第一夾層絕緣膜461上，可以與第二金屬線473 一起形成於第二夾層絕緣膜463上，或可以與第三金屬線 475—起形成於第三夾層絕緣膜465。同樣，紅色、綠色以 及藍色濾鏡可以形成於第四夾層絕緣膜467上，以及平坦 化膜可以介於第四夾層絕緣膜467以及微透鏡481、483、 485之間。 如上所述，根據本發明一些實施例中之彩色濾鏡以及 具有彩色濾鏡之CMOS影像感測器可以減少對介於彩色 濾鏡以及微透鏡之間的保護膜以及平坦化膜的需要。反 而’無機薄膜可被形成與半導體基底上之閘電極之相同位 準，由於影像感測器之垂直厚度之減少，從而簡化製程以 及實現高積集度。同樣，藉由形成使用折射率差大於預設 位準之無機材質組成彩色渡鏡之第一以及第二無機薄膜， 20 1361487 23343ρίβ 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 可以減少第-以及第二無機薄膜之堆疊次數。因此，其 於裝置之高積集度是有利的。 ” —雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明’任何熟習此技藝者，在不脫縣發明之精 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】

圖1是習知CMOS影像感測器之截面示意圖。 圖2是顯_丨巾習知CMQS影像之光 線圖。 圖3是根據本發明之一些實施例之彩色濾鏡的截面示 意圖。 圖4A是顯示根據本發明之一些實施例之彩色濾鏡之 光透射曲線®.，其中具有不同折料之兩無機材交替 沈積2次。

修正日期：100年7月15日 圖4B是顯示根據本發明之一些實施例之彩色濾鏡之 光透射曲線圖，其中具有不同折射率之三無機材質&交替 沈積3次。 圖5是根據本發明之一些實施例之用於影像感測器之 彩色濾鏡陣列的戴面示意圖。 圖6是根據本發明之一些實施例之影像感測器的截面 示意圖。 圖7A至7G是根據本發明之一些實施例，用於示例製 造影像感測器之方法的截面示意圖。 21 1361487

23343piG 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期：100年7月15日 圖8根據本發明之一些實施例之CMOS影像感測器的 截面示意圖。 【主要元件符號說明】 10 基底 20 彩色濾鏡 21 第一無機薄膜 25 :第二無機薄膜 100、300、400 :半導體基底 200 :彩色濾鏡陣列 210、430 :紅色R濾鏡 2U、22卜 23卜 331、341、351、431、441、451 : 第一無機薄膜 215、225、235、335、345、355、435、445、455 : 第二無機薄膜 220、440 :綠色G濾鏡 230、450 :藍色B濾鏡 311、313、315 :光電二極體區 321 :夾層絕緣膜 325 :平坦化膜 330、340、350 :彩色濾鏡 361、363、365、481、483、485 :微透鏡 371、373、375 :感光膜 411、413、415 :第一摻雜區 420 :閘絕緣膜 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 421、423、425 :閘電極 461 :第一夾層絕緣膜 463 :第二夾層絕緣膜 465 :第三夾層絕緣膜 467 :第四夾層絕緣膜 471 :第一金屬線 473 :第二金屬線 475 :第三金屬線 23

Claims (1)

1361487 修正日期：100年7月15日 23343ρίβ 爲第96丨〇4756號中文說明書無劃線修正本 七、申請專利範圍： 1.一種彩色濾鏡陣列，用於影像感測器，包括： 一半導體基底； 一第一彩色濾鏡，包括配置為過濾對應一第一色彩之 第一波長的光線的至少一第一無機薄膜以及至少一第二無 機薄膜，其中所述第一無機薄膜以及所述第二無機薄膜交 替堆疊於所述半導體基底上並且具有彼此不同之折射率； 一第二彩色濾鏡，包括配置為過濾對應一第二色彩之 第二波長的光線的至少一第三無機薄膜以及至少一第四無 機薄膜’其中所述第三無機薄膜以及所述第四無機薄膜^ 替堆疊於所述半導體基底上並且具有彼此不同之折射率； 以及 -第三彩色遽鏡，包括配置為過滤 波長的光線的至少-第五無機薄膜以及至少：d 第五無機薄膜以及所述第六無機仏 體基底上並且具有彼此不同之折射率， 第二無機薄膜的折:ίίΐ::第薄膜以及所述 無述第四 所述第二彩色濾鏡之所述第五盔媳 無機薄膜的所述折射率差大約从所述第六 及所機===薄膜、所述第三無機薄膜以 、疋狀其它所述第-無機薄膜、 24 1361487 23343ρϊβ 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 修正日期：100年7月15曰 所述第三無機薄膜以及所述第五無機薄膜之一無機材質步 成，以及 、夕 其中至少一所述第二無機薄膜、所述第四無機薄膜以 及所述第六無機薄膜是由不同於其它所述第二無機薄膜、 所述第四無機薄膜以及所述第六無機薄膜之一無機材質形 成， 乂 其中所述第一彩色濾鏡包括一紅色濾鏡，藉由交替飧 疊氧化矽膜以及矽膜2至5次以形成所述交替堆疊的第〜 拳無機薄膜以及所述第二無機薄膜，每一層第一無機薄 厚度為600-800埃且每一層第二無機薄膜的厚声 100-200埃 八馬 一其中所述第一彩色濾鏡、所述第二彩色濾鏡以及所述 第三彩色濾鏡彼此分離開來並且水平地排列於所述丰二 基底上。 ㈣ 2. 如申請專利範圍第丨項所述之彩色濾鏡陣列，其中 所述第二彩色濾鏡包括一綠色濾鏡，藉由交替堆疊氧化矽 φ 膜以及石夕膜2至5次以形成所述交替堆疊的第三無機薄膜 以及所述第四無機薄膜，每一層第三無機薄膜的厚度為 • 700-1100埃且每一層第四無機薄膜的厚度為500-800埃， 或藉，交替堆疊氮氧化矽膜以及氧化矽膜2至5次以形成 所述父替堆疊的第三無機薄膜以及所述第四無機薄膜，其 厚度分別為800-1200埃以及600-1000埃。 ’、 3. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾鏡陣列，其中 所述第二彩色濾鏡包括一藍色濾鏡，藉由交替堆疊矽膜以 25 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第961 (M756號中文說明書無劃線修正本 及氮化石夕膜2至5次以形成所述交替堆疊的第五以及第六 無機薄膜，每-層第玉無機薄膜的厚度為3〇〇 6〇〇埃且每 一層第六無機薄膜的厚度為400-800埃。 、 4.-種製造影像感測n之彩色遽鏡陣狀方法 法包括： 於一半導體基底上交替堆疊第一以及第二無機薄膜材 質2至5次’其中第一無機薄膜以及第二無機薄膜之折射 率差為大約0.8或更大； 藉由圖案化所述第-以及第二無機薄膜，形成一第一籲 色彩之第一彩色濾鏡； 一於所述第一彩色濾鏡以及所述半導體基底上交替堆疊 第三，及第四無機薄膜材f2至5次，其中第三無機薄ς 以及第四無機薄膜之折射率差為大約0·8或更大之； ^由圖案化所述第三以及第四無機薄膜，形成與所述 第-彩色遽鏡分離之-第二色彩之第二彩色渡鏡； 於所述第一以及第二彩色濾鏡以及所述半導體基底上 交替堆疊第五以及第六無機薄膜材質2至5次，其中第五 無機薄膜以及第六無機薄膜之折射率差為大約G8或更 大；以及 〃藉由圖案化所述第五以及第六無機薄膜，形成與所述 第一以及第二彩色濾鏡分離之一第三色彩之第三彩色滹 鏡， 〜 一^中所述第一彩色渡鏡、所述第二彩色渡鏡以及所述 第二彩色濾鏡彼此分離開來並且水平地排列於所述半導體 26 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月15日 爲第96HM756號中文說明書無劃線修正本 基底上。 A、者5如*申。月專利辜已圍第4項所述之製造影像感測器之彩 ^濾鏡陣列之方法，其+所述第1 鏡桂藉衫替堆疊氡切膜以歸膜2至5次以形成^ ^替堆豐的笫-無機薄膜以及所述第二無機薄膜，每一層 ^無機_的厚度為_侧埃且每—層第二 的厚度為100-200埃。

6.如㈣專利範㈣4項所述之製造影像感測器之彩 色滤鏡陣列之方法，其中所述第-岛A、者 @色魏包括一綠色濾 鏡’精由父替堆疊氧化賴以騎膜2至5次以形成所述 父替堆疊的第二無機薄膜以及所述第四無機賴， 分別為70(M10〇埃以及500_8_，或藉由交替堆叠^ 化石夕膜以及氧化销2至5次以形成所述交替堆疊： 無機薄膜以及所述第四無機薄膜，每—層第三無機: 厚度為800-1200埃且每一層第四無機薄 為 600-1000埃。 予及馬

7.如申請專職圍第4項所述之製造影像感測器 色滤鏡陣列之方法，其中所述第三彩色濾鏡包括—嘴 鏡’藉由交替堆疊石夕膜以及氮化賴2至5次以形成所= 交替堆疊的第五以及第六無機_，每—層第五無腺 的厚度為300-600埃且每一層第六無機薄膜 a 400-800埃。 又冷 8. —種影像感測器，包括： 一半導體基底； 27 1361487 23343pif3 修正曰期：1〇〇年7月15日 爲第96104756號中文說明書無麵修正本 多個摻雜區，形成於所述半導體基底内，配置為感測 光線； 多個彩色濾鏡，對應所述摻雜區排列，所述多個彩色 濾鏡包括紅色、綠色以及藍色濾鏡，其中 所述紅色濾鏡包括至少一第一無機薄膜以及至少 一第二無機薄膜，其是藉由交替堆疊氧化矽膜以及矽膜2 至5次以形成交替堆疊的第一無機薄膜以及所述第二無機 薄膜’每H無機薄膜的厚度為_携埃且每一層 第一無機薄膜的厚度為1〇〇_2〇〇埃之厚度； 所述綠色親包括至少—第三無機薄膜以及至少 -第四無機薄膜’其是藉由㈣堆疊氧化賴以及石夕膜2 至5次以形成交替堆疊的第三無機薄膜以及第四益 膜’每-層第三無機薄膜的厚度為7〇〇_11〇〇埃且每一 四無機薄膜的厚度為埃之厚度；或者藉由交^ 疊氮氧化頻以及氧切膜2至5次以形成交替堆叠隹 二無機薄膜以及所述第四無機薄膜，每—三 的厚度_-聽料每-層第四無機的 600-1000埃之厚度； "予度為 所述藍色遽鏡包括至少一第五無機薄膜以及至小 一第"無機薄膜，其是藉由交替堆疊頻以及氮化石夕膜1 至5次以形成交替堆疊的第五無機薄膜以及第六域 膜，每-層第五無機薄膜的厚度為3⑻德埃且备二= 六無機薄膜的厚度為400-800埃之厚度. 、 層第 多個微透鏡，排列於所述半導體基底上對應於各所述 28 1361487 23343pif3 修正日期：丨〇〇年7月】5日 爲第961〇4756號中文說明書無劃線修正本 多個彩色遽鏡；以及 一絕緣膜’介於所述半導體基底以及所述多個微透鏡 之間。 9.如申凊專利範圍第8項所述之影像制器，其中所 述絕緣膜包括-夾層絕緣膜，以及其中所述彩色遽鏡排列 於所述半導縣底的所述雜區上並在所述絕緣膜下方。 10·如申明專利範圍第8項所述之影像感測器，其中所 述絕緣膜包括-介於所料導縣紅及所述彩色濾、鏡之 間的夾層絕賴’並錢-步包括—介㈣賴色滤鏡以 及所述微透鏡之_平坦倾，其巾所述彩色雜排列於 所述夾層絕緣膜上與所述摻雜區對應。 11.一種CMOS影像感測器，包括： 一半導體基底； 配置為感測光線之多個第—摻雜區，以及配置為源/ 沒區之多個第二摻雜區，其中所述多個第—摻雜區與所述 半導體基底之内所述多個第二摻雜區分離； 一閘絕緣膜’形成於所述半導體基底上. 多個閘電極，形成於所述第—摻^區以及所述第 雜區之間的所述閘絕緣膜上； > 多個彩色遽鏡，對應各所述多個第一播雜區排列 由^替堆4折射率差為G.8或更大之至少―第—無^ 材質以及至少一第二無機薄膜材質形成； 嗎 賴=第m賴，形成於所述__及所述閑絕 29 1361487 23343pif3 修正日期：100年7月is日 爲第96104756號中文說明書無劃線修正本 一第一金屬線，排列於所述第一夾層絕緣膜上，與所 述第一摻雜區不相對應； 一第二夾層絕緣膜，形成於所述第一金屬線以及所述 第一夾層絕緣膜上； 一第二金屬線，排列於所述第二夾層絕緣膜上，與所 述第一摻雜區不相對應； 一第三夹層絕緣膜，形成於所述第二金屬線以及所述 第二夾層絕緣膜上； 一第二金屬線，排列於所述第三夾層絕緣膜上，與所 述第一摻雜區不相對應； 〜 -第四婦絕賴，形成於所㈣三金屬線以及所述 弟二夹層絕緣膜上；以及 多個微魏，湖於所述第四失魏賴上，與各所 述多個彩色濾鏡對應。 考，圍第11項所述之⑽s影像感測 閉絕緣膜上贿色錢與所關電極—起排列於所述 器，㈣11項所述之C應影像感測 金屬Ϊ之二色遽鏡分別與所述第一、第二或第三 屬線之夾層絕緣膜之—上广第—或第二形成有金 14.如申請專利範圍笛 器，其中所述多個每H項所述之cm〇s影像感測 30 1361487 23343pif3 爲第96104756號中文說明書無割鎌正本 修正日期：ΠΚ)年7月15日 f機薄膜是由—不同於其它之無機材質形成，以及至少〆 斤迷第二無機薄膜是由—不同於其它之無機材質形成。 时1甘申清專利範圍第14項所述之CM0S影像感測 ，八所述、.工色據鏡包括所述第一無機薄膜以及所述第 二無機薄膜’藉由交替堆疊氧切膜以及賴2至5次以 j交替堆叠的第-無機薄膜以及所述第二無機薄膜，每 曰第無機薄膜的厚度為6〇〇__埃且每一層第二無機 溥獏的厚度為100-200埃之厚度。 ‘ 16.如申料觀_ 14顧叙CMQ 器^情_色濾、鏡包括所述第—無機薄膜以及=第 了，:機賴’精由交替堆疊氧化㈣以及㈣2至5次以 = 機薄膜以及所述第二無機薄膜，每 機度為7〇0·1100埃且每-層第二無 =膜的厚度為爆咖埃；或者藉由交替堆疊氮氧化梦 成父替堆璺的第一無機薄膜 二層第-無機_厚度為 、 “第一無機薄膜的厚度為600_1000埃 之厚度。 、 哭利ί圍第u項所述之_s影像感測 二無機薄膜，藉由交替堆4賴以及氮切膜2至5 t 形成交替堆疊的第-無機薄膜以及所述第二I機薄膜 -層第-無機薄關厚度為游_埃鸡^第_、益機 薄膜的厚度為400-800埃之厚度β β弟一.，，、機 31