TWI730798B - 對準標記結構及影像感測器的製造方法 - Google Patents

對準標記結構及影像感測器的製造方法 Download PDF

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Abstract

一種對準標記結構，包括基底、透光層、有機不透光層與第二對準標記。基底具有第一對準標記。透光層位在基底上，且覆蓋第一對準標記。在透光層中具有至少一個凹洞。有機不透光層位在透光層上，且填入凹洞。第二對準標記位在第一對準標記上方。第二對準標記包括位在凹洞中的有機不透光層與至少一個反光層。反光層位在凹洞中的有機不透光層上。反光層與有機不透光層具有不同的反射率。

Description

對準標記結構及影像感測器的製造方法
本發明是有關於一種標記結構及半導體元件的製造方法，且特別是有關於一種對準標記結構及影像感測器的製造方法。
在一些影像感測器(如，螢幕指紋辨識(Fingerprint on Display，FoD)產品中，會使用黑色光阻層來阻擋某些區域的光線。然而，在形成黑色光阻層之後，必須移除位在對準標記上方的部分黑色光阻層，以避免黑色光阻層防礙對準製程的進行。
目前，可使用邊緣球狀物移除(edge bead removal，EBR)製程來移除位在對準標記上方的部分黑色光阻層。然而，上述方法會消耗部分的有效晶粒(die)，而使得晶圓的可用面積減少。除此之外，晶圓內部的區域的對準必須藉由晶圓邊緣(wafer edge)的EBR區域來估算其對準的位置，因此會增加重疊偏移(overlap shift)等風險。
本發明提供一種對準標記結構及影像感測器的製造方法，其可防止有效晶粒區域的損失。
本發明提出一種對準標記結構，包括基底、透光層、有機不透光層與第二對準標記。基底具有第一對準標記。透光層位在基底上，且覆蓋第一對準標記。在透光層中具有至少一個凹洞。有機不透光層位在透光層上，且填入凹洞。第二對準標記位在第一對準標記上方。第二對準標記包括位在凹洞中的有機不透光層與至少一個反光層。反光層位在凹洞中的有機不透光層上。反光層與有機不透光層具有不同的反射率。
依照本發明的一實施例所述，在上述對準標記結構中，位在凹洞中的有機不透光層可具有至少一個凹槽。反光層可位在凹槽中。
依照本發明的一實施例所述，在上述對準標記結構中，凹洞可與第一對準標記對準。第二對準標記可與第一對準標記對準。
依照本發明的一實施例所述，在上述對準標記結構中，反光層的數量可為多個。相鄰兩個反光層可互不相連。
本發明提出一種影像感測器的製造方法，包括以下步驟。提供基底。基底包括對準標記區與感光元件區。對準標記區的基底具有第一對準標記。在基底上形成透光層。透光層覆蓋第一對準標記。在第一對準標記上方的透光層上形成第二對準標記。第二對準標記的形成方法包括以下步驟。在對準標記區的透光層中形成至少一個凹洞。在透光層上形成有機不透光層。有機不透光層填入凹洞。在凹洞中的有機不透光層上形成至少一個反光層。反光層與有機不透光層具有不同的反射率。使用第二對準標記進行對準製程。在進行對準製程之後，移除感光元件區的部分有機不透光層，而在感光元件區的有機不透光層中形成開口。
依照本發明的一實施例所述，在上述影像感測器的製造方法中，在形成凹洞之前，透光層可具有平坦的上表面。
依照本發明的一實施例所述，在上述影像感測器的製造方法中，凹洞的形成方法可包括以下步驟。在透光層上形成圖案化光阻層。圖案化光阻層暴露出對準標記區的部分透光層。移除由圖案化光阻層所暴露出的部分透光層。
依照本發明的一實施例所述，在上述影像感測器的製造方法中，位在凹洞中的有機不透光層可具有至少一個凹槽。反光層可位在凹槽中。反光層的形成方法可包括以下步驟。在有機不透光層上形成填入凹槽的反光材料層。移除凹槽外部的反光材料層。
依照本發明的一實施例所述，在上述影像感測器的製造方法中，開口的形成方法可包括以下步驟。在有機不透光層上形成圖案化光阻層。圖案化光阻層可暴露出感光元件區的部分有機不透光層。使用圖案化光阻層作為罩幕，對有機不透光層進行蝕刻製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述影像感測器的製造方法中，有機不透光層的材料可為光阻材料。開口的形成方法包可括對感光元件區的有機不透光層進行曝光製程與顯影製程。
基於上述，在本發明所提出的對準標記結構中，第二對準標記位在第一對準標記上方，第二對準標記包括位在凹洞中的有機不透光層與反光層，且反光層與有機不透光層具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。如此一來，在後續製程中，可使用第二對準標記進行對準。此外，在形成第二對準標記的過程中，不會如EBR方法一樣過度移除有機不透光層，因此可防止有效晶粒區域的損失。除此之外，本發明的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
另一方面，在本發明所提出的影像感測器的製造方法中，在對準標記區的透光層中形成凹洞，在透光層上形成填入凹洞的有機不透光層，在凹洞中的有機不透光層上形成反光層，且反光層與有機不透光層具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。藉此，可在第一對準標記上方的透光層上形成第二對準標記。如此一來，可先使用第二對準標記進行對準製程，再於感光元件區的有機不透光層中形成開口。藉由上述方法在感光元件區的有機不透光層中形成開口，可避免如EBR方法一樣過度移除有機不透光層，因此可防止有效晶粒區域的損失。除此之外，本發明的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1G為本發明一實施例的影像感測器的製造流程剖面圖。
請參照圖1A，提供基底100。基底100包括對準標記區R1與感光元件區R2。對準標記區R1的基底100具有對準標記AM1。基底100可為半導體基底，如矽基底。此外，依據產品需求，基底100可包括其他所需的膜層(如，紅外線截止濾光層(IR cut filter))或元件(如，位在感光元件區R2中的感光元件)(未示出)。對準標記AM1可為基底100上的具有凹凸特徵的圖案。
接著，在基底100上形成透光層102。透光層102覆蓋對準標記AM1。此外，透光層102可具有平坦的上表面S1。在本實施例中，將透光層102的平坦的上表面S1定義為透光層102的上表面S1的起伏不明顯，亦即對準標記AM1的凹凸特徵不會反映在透光層102的上表面S1上。透光層102的材料例如是無機或有機透光材料，如氧化矽等。透光層102的形成方法例如是化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或旋轉塗佈法。
然後，可在透光層102上形成圖案化光阻層104。圖案化光阻層104暴露出對準標記區R1的部分透光層102。舉例來說，圖案化光阻層104可暴露出位在對準標記AM1正上方的部分透光層102。圖案化光阻層104可藉由微影製程來形成。
請參照圖1B，可移除由圖案化光阻層104所暴露出的部分透光層102，而在對準標記區R1的透光層102中形成至少一個凹洞102a。凹洞102a可與對準標記AM1對準。在本實施例中，凹洞102a的數量是以多個為例，但本發明並不以此為限。部分透光層102的移除方法例如是乾式蝕刻法。此外，雖然凹洞102a的形成方法是以上述方法為例，但本發明並不以此為限。
請參照圖1C，可移除圖案化光阻層104。圖案化光阻層104的移除方法例如是乾式剝離法(dry stripping)或濕式剝離法(wet stripping)。
接著，可在透光層102上形成有機不透光層106。有機不透光層106填入凹洞102a。位在凹洞102a中的有機不透光層106可具有至少一個凹槽106a。亦即，有機不透光層106可不填滿凹洞102a。在本實施例中，凹槽106a的數量是以多個為例，但本發明並不以此為限。有機不透光層106可具有遮光性與吸光性。有機不透光層106的材料例如是光阻材料等有機材料。舉例來說，有機不透光層106可為黑色光阻層。有機不透光層106的形成方法例如是旋轉塗佈法。
此外，在形成凹洞102a之前的透光層102的厚度可大於有機不透光層106的厚度。
然後，可對有機不透光層106進行硬化處理。硬化處理可為熱硬化處理或光硬化處理。
請參照圖1D，可在有機不透光層106上形成填入凹槽106a的反光材料層108。反光材料層108的材料例如是氮化矽、氧化鈦(TiO 2)或金屬。反光材料層108的形成方法例如是電漿增強化學氣相沉積法(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、電漿增強原子層沉積法plasma-enhanced atomic layer deposition，PEALD)、物理氣相沉積法或旋轉塗佈法等方法。
請參照圖1E，可移除凹槽106a外部的反光材料層108，而在凹洞102a中的有機不透光層106上形成至少一個反光層108a。藉此，可在對準標記AM1上方的透光層102上形成對準標記AM2。對準標記AM2包括位在凹洞102a中的有機不透光層106與反光層108a。反光層108a與有機不透光層106具有不同的反射率，藉此可增進反射訊號的對比度。舉例來說，反光層108a的反射率可大於有機不透光層106的反射率。在一些實施例中，反光層108a與有機不透光層106可藉由折射率不同，而具有不同反射率。在本實施例中，對準標記AM2可與對準標記AM1對準。在另一些實施例中，對準標記AM2可不位在對準標記AM1的正上方，亦即對準標記AM2可不與對準標記AM1對準。在本實施例中，反光層108a的數量是以多個為例，但本發明並不以此為限。反光層108a可位在凹槽106a中。相鄰兩個反光層108a可互不相連。凹槽106a外部的反光材料層108的移除方法例如是化學機械研磨法或回蝕刻法。此外，雖然反光層108a的形成方法是以上述方法為例，但本發明並不以此為限。
藉此，可形成對準標記結構AS。雖然對準標記結構AS的形成方法是以上述方法為例，但本發明並不以此為限。對準標記結構AS包括基底100、透光層102、有機不透光層106與對準標記AM2。基底100具有對準標記AM1。透光層102位在基底100上，且覆蓋對準標記AM1。在透光層102中具有至少一個凹洞102a。有機不透光層106位在透光層102上，且填入凹洞102a。對準標記AM2位在對準標記AM1上方。對準標記AM2包括位在凹洞102a中的有機不透光層106與至少一個反光層108a。反光層108a位在凹洞102a中的有機不透光層106上。反光層108a與有機不透光層106具有不同的反射率。此外，對準標記結構AS中的各構件的材料、設置方式、形成方法與功效已於上述實施例進行詳盡地說明，於此不再說明。
請參照圖1F，使用對準標記AM2進行對準製程。在進行對準製程之後，可在有機不透光層106上形成圖案化光阻層110。圖案化光阻層110可暴露出感光元件區R2的部分有機不透光層106。圖案化光阻層110可藉由微影製程來形成。
請參照圖1G，可使用圖案化光阻層110作為罩幕，對有機不透光層106進行蝕刻製程。藉此，可移除感光元件區R2的部分有機不透光層106，而在感光元件區R2的有機不透光層106中形成開口OP。對有機不透光層106進行的蝕刻製程例如是乾式蝕刻製程。此外，可依據製程需求來決定是否要移除圖案化光阻層110。在一些實施例中，可保留圖案化光阻層110。在另一些實施例中，可移除移除圖案化光阻層110。
另外，依據產品需求，可在後續製程中形成其他透光層或微透鏡等所需技術領域具有通常知識者所周知的構件，於此不再說明。
基於上述實施例可知，在對準標記結構AS中，對準標記AM2位在對準標記AM1上方，對準標記AM2包括位在凹洞102a中的有機不透光層106與反光層108a，且反光層108a與有機不透光層106具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。如此一來，在後續製程中，可使用對準標記AM2進行對準。此外，在形成對準標記AM2的過程中，不會如EBR方法一樣過度移除有機不透光層106，即對準標記區R1可以做的很小，因此可防止有效晶粒區域(如，感光元件區R2)的損失。除此之外，上述實施例的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
另一方面，在影像感測器10的製造方法中，在對準標記區R1的透光層102中形成凹洞102a，在透光層102上形成填入凹洞102a的有機不透光層106，在凹洞102a中的有機不透光層106上形成反光層108a，且反光層108a與有機不透光層106具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。藉此，可在對準標記AM1上方的透光層102上形成對準標記AM2。如此一來，可先使用對準標記AM2進行對準製程，再於感光元件區R2的有機不透光層106中形成開口OP。藉由上述方法在感光元件區R2的有機不透光層106中形成開口OP，可避免如EBR方法一樣過度移除有機不透光層106，因此可防止有效晶粒區域的損失。除此之外，上述實施例的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
圖2A至圖2D為本發明一實施例的影像感測器的製造流程剖面圖。圖2A至圖2D為接續圖1B的步驟之後的製作流程剖面圖。
請參照圖1A至圖1G與圖2A至圖2D，圖2A至圖2D的實施例與圖1A至圖1G的實施例的差異如下。在圖2A的步驟中，有機不透光層106的材料可為光阻材料，且在形成有機不透光層106之後，不立即對有機不透光層106進行硬化處理。請參照圖2D，在藉由圖2B與圖2C的步驟形成反光層108a之後，使用對準標記AM2進行對準製程，再對感光元件區R2的有機不透光層106進行曝光製程與顯影製程，以移除感光元件區R2的部分有機不透光層106，而在感光元件區R2的有機不透光層106中形成開口OP。在形成開口OP之後，可對有機不透光層106進行硬化處理。此外，在圖2A至圖2D的影像感測器20的製造方法中，不需形成圖1A至圖1G的實施例中的圖案化光阻層110。另外，圖2A至圖2D的實施例與圖1A至圖1G的實施例中相同的構件以相同的符號表示，且圖2A至圖2D的實施例中的其他步驟可參考圖1A至圖1G的實施例的說明，於此不再說明。
綜上所述，在上述實施例的對準標記結構中，第二對準標記位在第一對準標記上方，第二對準標記包括位在凹洞中的有機不透光層與反光層，且反光層與有機不透光層具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。如此一來，在後續製程中，可使用第二對準標記進行對準。此外，在形成第二對準標記的過程中，不會如EBR方法一樣過度移除有機不透光層，因此可防止有效晶粒區域的損失。另外，除此之外，上述實施例的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
另一方面，在上述實施例的影像感測器的製造方法中，可在第一對準標記上方的透光層上形成第二對準標記，且第二對準標記的反光層與有機不透光層具有不同的反射率，因此可增進反射訊號的對比度。如此一來，可先使用第二對準標記進行對準製程，再於感光元件區的有機不透光層中形成開口。藉由上述方法在感光元件區的有機不透光層中形成開口，可避免如EBR方法一樣過度移除有機不透光層，因此可防止有效晶粒區域的損失。除此之外，上述實施例的晶圓內部的區域的對準可以不需藉由晶圓邊緣的EBR區域來估算其對準的位置，因此對於晶圓面內的重疊對準具有較高的準確性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10, 20:影像感測器 100:基底 102:透光層 102a:凹洞 104, 110:圖案化光阻層 106:有機不透光層 106a:凹槽 108:反光材料層 108a:反光層 AM1, AM2:對準標記 AS:對準標記結構 OP:開口 R1:對準標記區 R2:感光元件區 S1:上表面
圖1A至圖1G為本發明一實施例的影像感測器的製造流程剖面圖。 圖2A至圖2D為本發明一實施例的影像感測器的製造流程剖面圖。
10:影像感測器
100:基底
102:透光層
102a:凹洞
110:圖案化光阻層
106:有機不透光層
106a:凹槽
108a:反光層
AM1,AM2:對準標記
AS:對準標記結構
OP:開口
R1:對準標記區
R2:感光元件區

Claims (10)

  1. 一種對準標記結構，包括：基底，具有第一對準標記；透光層，位在所述基底上，且覆蓋所述第一對準標記，其中在所述透光層中具有至少一個凹洞；有機不透光層，位在所述透光層上，且填入所述至少一個凹洞；以及第二對準標記，位在所述第一對準標記上方，且包括：位在所述至少一個凹洞中的所述有機不透光層；以及反光層，位在所述至少一個凹洞中的所述有機不透光層上，其中所述反光層與所述有機不透光層具有不同的反射率。
  2. 如請求項1所述的對準標記結構，其中位在所述至少一個凹洞中的所述有機不透光層具有至少一個凹槽，且所述反光層位在所述至少一個凹槽中。
  3. 如請求項1所述的對準標記結構，其中所述至少一個凹洞與所述第一對準標記對準，且所述第二對準標記與所述第一對準標記對準。
  4. 如請求項1所述的對準標記結構，其中所述至少一個凹洞的數量為多個，且位在相鄰兩個所述凹洞中的所述有機不透光層上的所述反光層互不相連。
  5. 一種影像感測器的製造方法，包括：提供基底，其中所述基底包括對準標記區與感光元件區，且 所述對準標記區的所述基底具有第一對準標記；在所述基底上形成透光層，其中所述透光層覆蓋所述第一對準標記；在所述第一對準標記上方的所述透光層上形成第二對準標記，其中所述第二對準標記的形成方法包括：在所述對準標記區的所述透光層中形成至少一個凹洞；在所述透光層上形成有機不透光層，其中所述有機不透光層填入所述至少一個凹洞；以及在所述至少一個凹洞中的所述有機不透光層上形成反光層，其中所述反光層與所述有機不透光層具有不同的反射率；使用所述第二對準標記進行對準製程；以及在進行所述對準製程之後，移除所述感光元件區的部分所述有機不透光層，而在所述感光元件區的所述有機不透光層中形成開口。
  6. 如請求項5所述的影像感測器的製造方法，其中在形成所述至少一個凹洞之前，所述透光層具有平坦的上表面。
  7. 如請求項5所述的影像感測器的製造方法，其中所述至少一個凹洞的形成方法包括：在所述透光層上形成圖案化光阻層，其中所述圖案化光阻層暴露出所述對準標記區的部分所述透光層；以及移除由所述圖案化光阻層所暴露出的部分所述透光層。
  8. 如請求項5所述的影像感測器的製造方法，其中位在所述至少一個凹洞中的所述有機不透光層具有至少一個凹槽，所述反光層位在所述至少一個凹槽中，且所述反光層的形成方法包括：在所述有機不透光層上形成填入所述至少一個凹槽的反光材料層；以及移除所述至少一個凹槽外部的所述反光材料層。
  9. 如請求項5所述的影像感測器的製造方法，其中所述開口的形成方法包括：在所述有機不透光層上形成圖案化光阻層，其中所述圖案化光阻層暴露出所述感光元件區的部分所述有機不透光層；以及使用所述圖案化光阻層作為罩幕，對所述有機不透光層進行蝕刻製程。
  10. 如請求項5所述的影像感測器的製造方法，其中所述有機不透光層的材料包括光阻材料，且所述開口的形成方法包括：對所述感光元件區的所述有機不透光層進行曝光製程與顯影製程。
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