專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造cmos圖像傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造補(bǔ)償金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器的方法，并更具體地，涉及用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其中，厚地形成墊鈍化膜，并在形成微透鏡以前去除所述墊鈍化膜，因而防止微透鏡缺陷的發(fā)生并獲得白均勻性，從而改善圖像傳感器的質(zhì)量和產(chǎn)出。
背景技術(shù)：
通常，圖像傳感器是將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。圖像傳感器可分類(lèi)為電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器。CCD在MOS電容中存儲(chǔ)電荷載體，并將電荷載體傳輸?shù)組OS電容。MOS電容相互近似。CMOS圖像傳感器運(yùn)用轉(zhuǎn)換模式，其通過(guò)使用將控制電路和信號(hào)處理電路用作外圍電路的CMOS技術(shù)形成與單位像素?cái)?shù)相應(yīng)的MOS晶體管而使用MOS晶體管順序探測(cè)單位像素輸出。
將目標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到電信號(hào)的CMOS圖像傳感器包括具有光電二極管的信號(hào)處理芯片。每個(gè)信號(hào)處理芯片包括放大器，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)，內(nèi)置電壓發(fā)生器，計(jì)時(shí)發(fā)生器，和數(shù)字邏輯。在此情況中，以空間，功率消耗和成本的眼光，其很經(jīng)濟(jì)。CCD制造需要技術(shù)制程步驟。然而，CMOS圖像傳感器可通過(guò)簡(jiǎn)單的比CCD制程便宜的硅晶片蝕刻制程以大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)制造。而且，CMOS圖像傳感器在其排列密度上具有優(yōu)勢(shì)。
為加強(qiáng)CMOS圖像傳感器的光敏感度，出現(xiàn)了提高圖像傳感器整個(gè)面積中由光電二極管占據(jù)的面積的填充系數(shù)的努力。然而，因?yàn)橛捎糜谛盘?hào)處理的邏輯電路導(dǎo)致的有限的面積，此種努力存在限制。因而，需要改變到非光電二極管區(qū)域的入射光的路徑以將入射光聚到光電二極管。為將入射光聚到光電二極管，通常使用微透鏡。
CMOS圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)字相機(jī)，移動(dòng)通信終端，視頻電話，和計(jì)算機(jī)攝像頭。CMOS圖像傳感器完全通過(guò)形成金屬墊和器件隔離膜的制程后的形成濾色器層和微透鏡的制程制造。這些制程對(duì)圖像傳感器的產(chǎn)出和特性是必需的。
在圖像傳感器的金屬墊被露開(kāi)后，通過(guò)光制程形成濾色器層和平坦化層。此時(shí)，如果不執(zhí)行用于保護(hù)金屬墊的制程，打開(kāi)的金屬墊可能與顯影劑反應(yīng)。其結(jié)果，顯影劑中的氟離子可能腐蝕金屬墊并導(dǎo)致金屬污染，以致在探測(cè)測(cè)試期間妨礙軟探測(cè)。如果通過(guò)硬探測(cè)執(zhí)行探測(cè)測(cè)試，可能產(chǎn)生很多金屬顆粒。因而，因功能失敗惡化了晶片級(jí)產(chǎn)出，并且因線接合缺陷也惡化了封裝級(jí)產(chǎn)出。
為使金屬墊免受光制程，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種制程。其中一個(gè)制程是在形成濾色器層之前，在露開(kāi)的金屬墊上薄地沉積了等離子體增強(qiáng)(PE)原硅酸四乙酯(TEOS)的狀態(tài)中，分別形成濾色器層和微透鏡以后，去除PE TEOS膜的制程。在此情況中，將PE TEOS膜用作墊鈍化膜。將PE TEOS膜用于在蝕刻該P(yáng)E TEOS膜時(shí)，將給予微透鏡的物理等離子體破壞最小化，從而將微透鏡的缺陷最小化。
更具體的，由于優(yōu)選的，在露開(kāi)金屬墊后不執(zhí)行光制程，在與最近一個(gè)光制程對(duì)應(yīng)的微透鏡制程以后，去除金屬墊上的PE TEOS膜。然而，去除PE TEOS膜時(shí)，微透鏡可能畸變，或圖像均勻性可能惡化。隨著PE TEOS膜變厚，這些缺點(diǎn)變嚴(yán)重。與此對(duì)比，如果PE TEOS膜過(guò)薄，厚度均勻性惡化，導(dǎo)致在圖像傳感器光學(xué)測(cè)試期間負(fù)面影響白均勻性。所述白均勻性以中央像素塊和邊緣像素塊間的差表示圖像級(jí)。
以下，將參照


一種相關(guān)技術(shù)的用于制造CMOS圖像傳感器的方法。
圖1到圖4是說(shuō)明一種相關(guān)技術(shù)的用于制造CMOS圖像傳感器的方法，尤其一種通過(guò)傳統(tǒng)制程形成金屬墊以后的制程的剖視圖。
參照?qǐng)D1，在層間絕緣膜(未示出)上形成金屬墊10。在包括該金屬墊10的所述層間絕緣膜上沉積用作器件鈍化膜的氧化物膜12。然后，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程平坦化該氧化物膜12。在所述氧化物膜12上沉積用作器件鈍化膜的氮化物膜14。在該氮化物膜14上涂覆光刻膠膜(未示出)，并然后通過(guò)曝光和顯影制程對(duì)其圖案化以形成露開(kāi)所述金屬墊10的光刻膠圖案(未示出)。將該光刻膠圖案用作掩模蝕刻所述氧化物膜12和氮化物膜14以暴露所述金屬墊10。
如圖2所示，在半導(dǎo)體基片的整個(gè)表面上沉積用作墊鈍化膜16的PE TEOS膜以便防止所述露開(kāi)的金屬墊10在形成紅、綠和藍(lán)的顏色過(guò)濾陣列的制程、平坦化制程和形成微透鏡的制程的期間被污染。此時(shí)，所述墊鈍化膜16不超過(guò)500，并執(zhí)行熱固化制程以去除金屬墊上的氟離子。
如圖3所示，在所述墊鈍化膜16上形成紅、綠和藍(lán)顏色過(guò)濾陣列層18，并且在包括所述顏色過(guò)濾陣列層18的墊鈍化膜16上形成平坦化層20。在該平坦化層20上形成微透鏡22。在該微透鏡22形成時(shí)，執(zhí)行熱回流制程，如漂白。
如圖4所示，通過(guò)等離子體干蝕刻制程去除墊區(qū)上的所述墊鈍化膜16。然后，形成比通過(guò)無(wú)等離子體干蝕刻制程形成的結(jié)構(gòu)相對(duì)更為不良的微透鏡22。
在如以上制造的相關(guān)技術(shù)的CMOS圖像傳感器中，在形成所述器件鈍化膜12和14的制程之后形成的所述墊鈍化膜16薄，從而導(dǎo)致器件的均勻性退化，并負(fù)面影響圖像傳感器的白均勻性。在形成微透鏡的制程之后的墊鈍化膜16的蝕刻制程導(dǎo)致在微透鏡22中產(chǎn)生缺陷，如透鏡陰影(lens shading)。并且，白均勻性退化導(dǎo)致圖像傳感器產(chǎn)出和質(zhì)量的惡化。
白均勻性通過(guò)比較中央像素塊和邊緣像素塊之間的顏色信號(hào)中的最小值與最大值而獲得。由于白均勻性受微透鏡22或微透鏡以下的層的變化的影響，如果顏色過(guò)濾陣列層以下的墊鈍化膜16相對(duì)地具有不良的均勻性，則其特性可能退化。具體的，在微透鏡22形成以后，去除墊鈍化膜16時(shí)，因?yàn)槲⑼哥R22具有缺陷導(dǎo)致白均勻性失敗率上升。因?yàn)榇嗽?，圖像傳感器的產(chǎn)出和其質(zhì)量可能同時(shí)惡化。
用于制造上述CMOS圖像傳感器的相關(guān)技術(shù)的方法具有以下問(wèn)題。
形成器件鈍化膜的制程之后形成的墊鈍化膜薄，從而導(dǎo)致器件均勻性退化并負(fù)面地影響圖像傳感器的白均勻性。并且，由于在微透鏡形成后蝕刻墊鈍化膜，則在微透鏡內(nèi)產(chǎn)生諸如透鏡陰影的缺陷，并且白均勻性退化。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)的，本發(fā)明針對(duì)CMOS圖像傳感器的方法，其充分避免了相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其中墊鈍化膜被厚地形成，并在形成微透鏡以前去除所述墊鈍化膜，因而防止微透鏡缺陷的發(fā)生并獲得白均勻性，從而改善圖像傳感器的質(zhì)量和產(chǎn)出。
本發(fā)明此外的優(yōu)點(diǎn)和特征將在以下說(shuō)明中部分闡明，并且，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，其一部分可在仔細(xì)閱讀本說(shuō)明后明顯得出，或可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)在本書(shū)面說(shuō)明及相應(yīng)權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為實(shí)現(xiàn)這些及其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的用途，如所體現(xiàn)的和廣泛描述的，根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，包括在具有有源區(qū)和墊區(qū)的半導(dǎo)體基片的墊區(qū)上形成金屬墊；在包括所述金屬墊的半導(dǎo)體基片的整個(gè)表面上形成絕緣膜；通過(guò)蝕刻與所述金屬墊對(duì)應(yīng)的所述絕緣膜的部分形成開(kāi)口以暴露該金屬墊；在包括所述開(kāi)口的絕緣膜上形成墊鈍化膜；在與所述有源區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分上形成濾色器層；去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分；以及在去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分后在所述濾色器層上形成微透鏡。
所述方法還包括在所述濾色器層和微透鏡之間形成平坦化層。
所述墊鈍化膜以800到1200的厚度形成。
所述絕緣膜包括氧化物膜和在該氧化物膜上的氮化物膜。
還應(yīng)理解，以上總體說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明均為示范性和解釋性?xún)?nèi)容，意在提供如權(quán)利要求的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。

所包括的為進(jìn)一步理解本發(fā)明而提供的附圖與本說(shuō)明相結(jié)合并構(gòu)成其一部分，附圖結(jié)合本說(shuō)明服務(wù)于解釋本發(fā)明的實(shí)施例以及本發(fā)明的原理。在附圖中圖1到圖4是說(shuō)明一種相關(guān)技術(shù)的用于制造CMOS圖像傳感器的方法的剖視圖；以及圖5到圖9是說(shuō)明一種根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于制造CMOS圖像傳感器的方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將對(duì)本說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹，其實(shí)例在附圖中說(shuō)明?？赡軙r(shí)，同一參考號(hào)將貫穿附圖使用以指代同一或相似部分。
圖5到圖9是說(shuō)明一種根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于制造CMOS圖像傳感器的方法的剖視圖。
首先，將簡(jiǎn)要介紹形成金屬墊的制程。在半導(dǎo)體基片上生長(zhǎng)第一外延層，并在所述第一外延層中形成紅光電二極管。然后，在包括所述紅光電二極管的半導(dǎo)體基片上生長(zhǎng)第二外延層，并在該第二外延層中形成綠光電二極管。在包括所述綠光電二極管的第二外延層上生長(zhǎng)第三外延層，并在該第三外延層中形成藍(lán)光電二極管。并且，在所述第三外延層中形成溝槽以將場(chǎng)相互絕緣。以絕緣材料填充該溝槽以形成淺溝槽隔離(STI)。在所述第三外延層上沉積第一層間絕緣膜，并在該第一層間絕緣膜上形成第一金屬層。然后圖案化該第一金屬層以形成第一金屬線。將形成所述第一層間絕緣膜和該第一金屬線的制程重復(fù)若干次以沉積所需數(shù)目的金屬線。在最后沉積的第一層間絕緣膜上沉積第二層間絕緣膜，并在該第二層間絕緣膜上形成最終金屬層。然后圖案化該最終金屬層以形成最終金屬線和金屬墊。
如圖5所示，在包括金屬墊100的第二層間絕緣膜(未示出)上沉積用作器件鈍化膜的氧化物膜102。然后，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)制程平坦化該氧化物膜102。在該氧化物膜102上沉積用作器件鈍化膜的氮化物膜104。將未摻雜的石英玻璃高密度等離子體(USG HDP)用作氧化物膜102，并將PECVD SiN用作氮化物膜104。
隨后，在該氮化物膜104上涂覆光刻膠膜(未示出)，并然后通過(guò)曝光和顯影制程圖案化所述光刻膠膜以形成露開(kāi)用于金屬墊100的區(qū)的光刻膠圖案(未示出)。將該光刻膠圖案用作掩模來(lái)蝕刻所述氧化物膜102和氮化物膜104以暴露金屬墊100。
如圖6所示，沉積用作墊鈍化膜的PE TEOS膜106以便防止露開(kāi)的金屬墊100在形成紅、綠和藍(lán)的顏色過(guò)濾陣列的制程、平坦化制程和形成微透鏡的制程期間被污染。此時(shí)，該P(yáng)E TEOS膜106具有800到1200的沉積厚度(與相關(guān)技術(shù)的PE TEOS膜的2倍相當(dāng))。通過(guò)此沉積厚度，器件的均勻性改善了。并且，執(zhí)行熱固化制程以去除金屬墊100上的氟離子。
如圖7所示，在所述PE TEOS膜106上形成紅、綠和藍(lán)的顏色過(guò)濾陣列層108，并且在包括該顏色過(guò)濾陣列層108的所述墊鈍化物膜106上形成平坦化層200。在此情況中，將用作該平坦化層200的光刻膠膜以與相關(guān)技術(shù)的厚度相比增加0.1μm到0.2μm的厚度而涂覆。
如圖8所示，沒(méi)有平坦化層的區(qū)，即墊區(qū)上的PE TEOS膜106通過(guò)等離子體干蝕刻制程去除。在去除該P(yáng)E TEOS膜106時(shí)，可能略微破壞平坦化層120。然而，因?yàn)槠教够瘜有纬傻煤?，平坦化層的破壞比微透鏡的破壞更小。因而，在微透鏡形成以前去除所述PE TEOS膜106。并且，如果微透鏡200在暴露金屬墊100的狀態(tài)下形成，則與在形成微透鏡后蝕刻PE TEOS膜的情況相比，圖像傳感器的圖像特性惡化得很小。
如圖9所示，在平坦化層200上形成微透鏡202。此時(shí)，當(dāng)去除墊鈍化膜106時(shí)，在金屬墊100被暴露的狀態(tài)下，形成微透鏡202。在此情況下，因?yàn)闆](méi)有成功地進(jìn)行暴露，因此金屬墊未被污染。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于制造所述CMOS圖像傳感器的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)。
因?yàn)閴|鈍化膜被厚且均勻地形成，其可能改善白均勻性并防止圖像傳感器的產(chǎn)出的惡化。并且，因?yàn)樵谖⑼哥R形成以前蝕刻墊鈍化膜，其可能防止微透鏡遭到破壞，從而改進(jìn)包括白均勻性的圖像質(zhì)量，并且還防止圖像傳感器的產(chǎn)出的惡化。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然可在本發(fā)明中作出不同的修改和變化而不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍。因而，本發(fā)明應(yīng)覆蓋所述修改和變化，只要其來(lái)自所附權(quán)利要求及其等價(jià)例的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，包括在具有有源區(qū)和墊區(qū)的半導(dǎo)體基片的墊區(qū)上形成金屬墊；在包括所述金屬墊的半導(dǎo)體基片的整個(gè)表面上形成絕緣膜；通過(guò)蝕刻與所述金屬墊對(duì)應(yīng)的所述絕緣膜的部分形成開(kāi)口以暴露該金屬墊；在包括所述開(kāi)口的絕緣膜上形成墊鈍化膜；在與所述有源區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分上形成濾色器層；去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分；以及在去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分后在所述濾色器層上形成微透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述方法，還包括在所述濾色器層和微透鏡之間形成平坦化層。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其中將所述平坦化層用作掩模去除所述墊鈍化膜。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其中所述墊鈍化膜以800到1200的厚度形成。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其中形成絕緣膜的步驟包括在包括所述金屬墊的半導(dǎo)體基片的整個(gè)表面上形成氧化物膜；以及在該氧化物膜上形成氮化物膜。
6.如權(quán)利要求1所述方法，還包括在形成所述墊鈍化膜后，執(zhí)行熱固化制程。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其中墊鈍化膜通過(guò)等離子體干蝕刻制程去除。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其中墊鈍化膜包括PE TEOS膜。
9.如權(quán)利要求5所述方法，其中氧化物膜包括USG HDP膜。
10.如權(quán)利要求5所述方法，其中氮化物膜包括PECVD SiN膜。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其中墊鈍化膜被厚地形成，并在形成微透鏡以前將其去除，從而防止微透鏡缺陷的發(fā)生并獲得白均勻性，由此改善圖像傳感器的質(zhì)量和產(chǎn)出。所述方法包括在具有有源區(qū)和墊區(qū)的半導(dǎo)體基片的墊區(qū)上形成金屬墊；在包括所述金屬墊的半導(dǎo)體基片的整個(gè)表面上形成絕緣膜；通過(guò)蝕刻與所述金屬墊對(duì)應(yīng)的所述絕緣膜的部分形成開(kāi)口以暴露該金屬墊；在包括所述開(kāi)口的絕緣膜上形成墊鈍化膜；在與所述有源區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分上形成濾色器層；去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分；以及在去除與所述墊區(qū)對(duì)應(yīng)的墊鈍化膜的部分后在所述濾色器層上形成微透鏡。
文檔編號(hào)H01L21/822GK1819151SQ20051013516
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者金唇翰 申請(qǐng)人:東部亞南半導(dǎo)體株式會(huì)社