專利名稱：制造cmos圖像傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造CMOS圖像傳感器的方法。
背景技術(shù)：
通常，光學(xué)圖像傳感器是一種把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。光學(xué)圖像傳感器大致分為電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
CMOS圖像傳感器包括光電二極管，用于檢測輻射光的，以及CMOS邏輯電路，用于將該檢測到的光轉(zhuǎn)換為電信號數(shù)據(jù)。光電二極管能檢測到的光越多，圖像傳感器的感光度特性就越好。
根據(jù)CMOS圖像傳感器的晶體管的數(shù)量，它被分為3T型，4T型，5T型等等。
下面將參考附圖描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的制造方法。
圖1A到1D是剖面圖，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)CMOS圖像傳感器的制造過程。
參考圖1A，多個光電檢測模塊，例如，光電二極管12形成在半導(dǎo)體襯底11上，在其上形成層間絕緣層13。
然后，在層間絕緣層13上涂覆染料抗蝕劑之后，進行曝光和顯影處理以形成濾色層14，該濾色層14由用于過濾各種范圍的波長的濾光片構(gòu)成。
接著，為了調(diào)節(jié)焦距并在濾色層14上形成透鏡層，形成平滑層15，以確保平滑度。
參考圖1B，在平滑層15上采用用于微透鏡的抗蝕劑層16a，并在抗蝕劑層16a上排列具有開口的中間掩模17。
此外，激光照射在包括中間掩模17的抗蝕劑層16a的整個表面上，以有選擇地對對應(yīng)于中間掩模17的開口的抗蝕劑層16a進行曝光。
參看圖1C，形成曝光后的抗蝕劑層16a，以形成微透鏡圖案16b。
參看圖1D，在預(yù)定的溫度下對該微透鏡圖案進行重熔，以形成微透鏡16。
這里A和B表示微透鏡16之間形成的各個空間。由于很難控制重熔處理，因此每個微透鏡16之間就會產(chǎn)生臨界尺寸(CD)空間中的差異。
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)CMOS圖像傳感器的制造方法存在以下問題。
當(dāng)進行重熔處理以形成拱頂形微透鏡時，CD空間(A和B)是不均勻的，這就導(dǎo)致了微透鏡的輝紋現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器的制造方法，其充分地消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點而導(dǎo)致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的就是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，該CMOS圖像傳感器在微透鏡之間均勻地形成CD空間，以同時防止出現(xiàn)輝紋。
在后面的說明書部分將說明本發(fā)明另外的優(yōu)點、目的和特征，基于后面的審查，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會明白，或可以從本發(fā)明的實踐得知。通過在書面描述及其權(quán)利要求以及所附附圖具體指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)越性。
為了實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里的具體和概括所述，提供了一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在其中形成有至少一個光電二極管和晶體管的半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成層間絕緣層；在層間絕緣層上形成對應(yīng)于每個光電二極管的濾色層；在包括濾色層的半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成平滑層；在平滑層上涂覆第一光致抗蝕劑，并使用第一掩模進行構(gòu)圖，用于形成對應(yīng)于光電二極管的微透鏡圖案；對微透鏡圖案進行重熔，以形成拱頂形微透鏡；在包括微透鏡的半導(dǎo)體襯底的整個表面上涂覆第二光致抗蝕劑，并使用第二掩模進行構(gòu)圖，用于在微透鏡的頂部保留第二光致抗蝕劑；以及使用構(gòu)圖后的第二光致抗蝕劑作為掩模有選擇地去除微透鏡的邊緣部分，并使得微透鏡之間的CD(臨界尺寸)空間均勻。
可以理解，本發(fā)明前面的一般性描述和后面的詳細描述都是示范性和解釋性的，用于提供如所要求的本發(fā)明的進一步解釋。


所包含的附圖提供對本發(fā)明的進一步理解，并結(jié)合構(gòu)成本申請的一部分，說明本發(fā)明的實施例并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1A至1D為剖面圖，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的制造過程；以及圖2A至2H為剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制造過程。
具體實施例方式
通過下面將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其例子在附圖中說明。只要可能，將在所有附圖中使用相同的參考標(biāo)號表示相同或類似的部件。
圖2A至2H為剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制造過程。
參看圖2A，在該半導(dǎo)體襯底31上形成層間絕緣層33，該半導(dǎo)體襯底31上形成多個光檢測器(例如，光電二極管31)以及各種晶體管。
這里，層間絕緣層33可以被形成為多層，或者可以被先形成為單層，其上形成用于阻礙入射光照射到除了光電二極管32以外區(qū)域的阻光層(未示出)，并且在其上形成另一個層間絕緣層。
進一步，可以在層間絕緣層33上形成保護層(未示出)，用于以保護后者不受潮和被劃傷。該保護層可以為有機層，該有機層被沉積作為薄膜，其厚度為大約50nm或更薄，并接著被硬固化。
特別地，為了(將在后面形成的)濾色層34的輪廓和均勻性，可以通過有機物質(zhì)來形成該保護層，其中該有機物質(zhì)對于可見射線波長具有更強的可透性。
參看圖2B，在層間絕緣層33上涂覆染料抗蝕劑，并進行曝光和顯影，以形成濾色層34，該濾色層34包括用于對各個波長的光進行過濾的濾色片R、G和B。
這里，通過在每個用于顏色過濾的濾色片上涂覆光感材料，可以形成用于對各個范圍波長的光進行過濾的簡單濾色層34，使得濾色片的厚度為1-5μm，并通過使用單獨掩模的光刻處理來對濾色片進行構(gòu)圖。
參看圖2C，為了增加可靠性以及防止受潮及重金屬滲透，在包括濾色層34的半導(dǎo)體襯底31的整個表面上涂覆上氮化硅。
由于圖像傳感器的光學(xué)透明度很重要，為了消除由厚平滑層35導(dǎo)致的薄膜之間的干擾，后者(平滑層)的厚度形成為1000-6000。
這里，在形成平滑層35時，用于布線的焊盤使用光致抗蝕劑作為掩模打開了平滑層35的襯墊以及位置線部分。另外，可以通過干或濕刻形成預(yù)定的焊盤(未示出)。
為了在形成第一平滑層35之后進行硬化，在150-300℃之間的溫度下對其進行熱處理。
參看圖2D，為了有效地在光電二極管32上聚光，在包括平滑層35的半導(dǎo)體襯底31的整個表面上涂覆用于微透鏡的光致抗蝕劑36。
參看圖2E，用于微透鏡的掩模(未示出)被用于曝光和顯影處理，以有選擇地構(gòu)圖光致抗蝕劑36和形成微透鏡圖案37。
根據(jù)本發(fā)明，用于微透鏡的光致抗蝕劑36可以為負性光致抗蝕劑或正性光致抗蝕劑。
雖然在本發(fā)明的實施例中描述的用于微透鏡的光致抗蝕劑36為正性光致抗蝕劑，但它也可以是負性光致抗蝕劑。
當(dāng)光致抗蝕劑36為正性光致抗蝕劑時，由于當(dāng)光致抗蝕劑36的引發(fā)劑的感光化合物(即吸收材料)被溶解時透明度得到了改進，因此通過整片曝光，保留在微透鏡圖案中的感光化合物也被溶解。
在通過上述微透鏡37的整片曝光增加透明度之后，通過釋放光酸，就可以增加微透鏡的流動能力。
參看圖2F，其上形成有微透鏡圖案37的半導(dǎo)體襯底31被放置在熱板(未示出)上，并在150℃或更高的溫度進行熱處理，以允許半導(dǎo)體襯底31頂部的微透鏡圖案37重熔并形成拱頂形微透鏡38。例如，可以在大約300-700℃下進行重熔。
接著，已經(jīng)通過熱處理而經(jīng)歷過重熔的微透鏡38被冷卻。這里，當(dāng)半導(dǎo)體襯底31被放置在冷卻板上時進行冷卻。
參看圖2G，負性光致抗蝕劑被涂覆在包括微透鏡38的半導(dǎo)體襯底的整個表面上，并且第二掩模(未示出)被用于通過曝光和顯影進行構(gòu)圖，使得只有微透鏡38的頂部被保留。
這里，用作第二掩模的掩?？梢跃哂信c用于微透鏡的掩模恰好相反的圖案。
在涂覆負性光致抗蝕劑39之前，UV射線被照射在微透鏡38上，使得在涂覆負性光致抗蝕劑39時，在微透鏡38和負性光致抗蝕劑39之間不會有反應(yīng)。
由于微透鏡圖案37重熔處理的不穩(wěn)定性，微透鏡38之間的CD空間就會出現(xiàn)不穩(wěn)定。也就是說，會出現(xiàn)微透鏡38邊緣的尾部(T)(如圖2G所示)，因此微透鏡38之間的CD空間就會變得不穩(wěn)定，并且微透鏡38的均勻性也會降低。
因此，為了克服微透鏡38之間的CD空間的不穩(wěn)定性，本發(fā)明采用了具有與微透鏡39相反特性的負性光致抗蝕劑39，并進行構(gòu)圖。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制造過程中，通過正性光致抗蝕劑36來形成微透鏡38，并在微透鏡38上形成負性光致抗蝕劑39。
本發(fā)明中使用的負性光致抗蝕劑和正性光致抗蝕劑具有如下特性。
首先，負性光致抗蝕劑為包含在有機溶劑中的基于硬化橡膠的樹脂和雙二疊氮基化合物的混合物。該雙二疊氮基化合物是感光的并被用作交聯(lián)劑。
負性光致抗蝕劑中的光照射部分變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并通過交聯(lián)劑被硬化，并通過使用被照射部分與未被照射部分之間顯影可溶性中的差別來形成圖案。
還有，正性光致抗蝕劑中被光照射部分溶解在顯影劑(堿性的)中，并且通過未被照射部分的不可溶性以及使用可溶性的差異，在負性光致抗蝕劑中形成圖案。
通常，正性光致抗蝕劑為由苯醌二疊氮基感光材料，堿性可溶苯酚基樹脂，以及有機溶劑組成的混合物。該混合物本身在堿性環(huán)境中不可溶，但通過光照在堿性環(huán)境中可溶。
參看圖2H，當(dāng)使用構(gòu)圖后的負性光致抗蝕劑39作為掩模來形成微透鏡38時，由于重熔處理而出現(xiàn)的微透鏡38的尾部(T)被去除，并且在微透鏡38之間形成均勻的CD空間。
接著，去除負性光致抗蝕劑39，對半導(dǎo)體襯底31進行濕洗，并去除在制造過程中產(chǎn)生的聚合物及其它雜質(zhì)。
還有，在本發(fā)明的實施例中，在有選擇地去除微透鏡38的邊緣部分的過程中，可以有選擇地對暴露在微透鏡38之間的平滑層35進行過度腐蝕，以消除蝕刻后的微透鏡38之間的間隙。
根據(jù)本發(fā)明CMOS圖像傳感器的上述制造方法具有如下優(yōu)點。
為了去除在重熔處理中出現(xiàn)的微透鏡的尾部(T)以達到微透鏡38之間的零間隙并增加微透鏡38的均勻性，根據(jù)本發(fā)明CMOS圖像傳感器的制造方法使用正性光致抗蝕劑來形成微透鏡38，并接著在微透鏡38上形成負性光致抗蝕劑39(具有與正性光致抗蝕劑相反的特性)。
還有，通過使得微透鏡之間的CD空間均勻，本發(fā)明去除了在微透鏡上出現(xiàn)的輝紋現(xiàn)象，用以確保微透鏡的均勻性并增加全面色彩再現(xiàn)。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然可以在本發(fā)明中進行各種修改和變化。因此，本發(fā)明試圖覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于制造CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的方法，包括在其中形成至少一個光電二極管和晶體管的半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成層間絕緣層；在層間絕緣層上形成對應(yīng)于每個光電二極管的濾色層；在包括濾色層的半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成平滑層；在平滑層上涂覆第一光致抗蝕劑，并使用第一掩模進行構(gòu)圖，以形成對應(yīng)于光電二極管的微透鏡圖案；對微透鏡圖案進行重熔，以形成拱頂形微透鏡；在包括微透鏡的半導(dǎo)體襯底的整個表面上涂覆第二光致抗蝕劑，并使用第二掩模進行構(gòu)圖，用于在微透鏡的頂部保留第二光致抗蝕劑；以及使用構(gòu)圖后的第二光致抗蝕劑作為掩模有選擇地去除微透鏡的邊緣部分，并使得微透鏡之間的CD(臨界尺寸)空間均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第一光致抗蝕劑為負性光致抗蝕劑，并且第二光致抗蝕劑為正性光致抗蝕劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第一光致抗蝕劑為正性光致抗蝕劑，并且第二光致抗蝕劑為負性光致抗蝕劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二掩模具有與第一掩模相反對圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中有選擇地去除微透鏡的邊緣部分包括有選擇地對暴露在微透鏡之間的平滑層進行過度腐蝕，以消除蝕刻后的微透鏡之間的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在涂覆第二光致抗蝕劑之前在微透鏡上照射UV射線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在微透鏡上照射UV射線可以防止涂覆第二光致抗蝕劑時微透鏡與光致抗蝕劑之間的反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該平滑層由氮化硅形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該平滑層的厚度為1000-6000。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在有選擇地去除微透鏡的邊緣部分之后，去除第二光致抗蝕劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在有選擇地去除微透鏡的邊緣部分之后，清潔該半導(dǎo)體襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在半導(dǎo)體襯底上形成層間絕緣層之后，形成由有機材料構(gòu)成的保護層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中保護層的厚度為大約50nm或更小。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在形成平滑層之后，在150-300℃的溫度對平滑層進行硬化。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在形成微透鏡圖案之后，通過在微透鏡圖案的整個表面上進行整片曝光，溶解保留在微透鏡圖案中的感光化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在形成微透鏡的過程中在300-700℃的溫度執(zhí)行重熔。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中提供多個層間絕緣層，并且形成層間絕緣層包括形成第一層間絕緣層，并且形成阻光層，用于阻止入射光照到除了光電二極管以外的區(qū)域；以及在包括阻光層的半導(dǎo)體襯底上形成第二層間絕緣層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該濾色層的厚度為1-5μm。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括用于對平滑層進行布線的焊盤。
全文摘要
提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法。該方法包括形成層間絕緣層，濾色層，以及平滑層。在平滑層上涂覆第一光致抗蝕劑，并使用第一掩模進行構(gòu)圖，以形成對應(yīng)于半導(dǎo)體襯底上的光電二極管的微透鏡圖案。對微透鏡圖案進行重熔，以形成拱頂形微透鏡。在半導(dǎo)體襯底的整個表面上涂覆第二光致抗蝕劑，并使用第二掩模進行構(gòu)圖，用于在微透鏡的頂部保留第二光致抗蝕劑。使用構(gòu)圖后的第二光致抗蝕劑作為掩模，有選擇地去除微透鏡的邊緣部分，并使得微透鏡之間的CD(臨界尺寸)空間均勻。
文檔編號H01L27/146GK1893026SQ20061009416
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者尹準韓 申請人:東部電子有限公司