專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是一種用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。 一般來 說，圖像傳感器可以分為電荷耦合圖像傳感器(CCD)或互補金屬氧化物半 導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。
CMOS圖像傳感器包括在單位像素中的光電二極管和MOS晶體管，以 通過切換模式連續(xù)地檢測各個單位像素的電信號，從而產(chǎn)生圖像。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例涉及一種圖像傳感器及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的
實施例的圖像傳感器可以包括形成在具有光接收器件的半導(dǎo)體襯底上的金 屬線層；形成在金屬線層上的第一微透鏡；形成在第一微透鏡上的濾色鏡陣 列；以及形成在濾色鏡陣列上的第二微透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像傳感器的制造方法可以包括在具有光接收 器件的半導(dǎo)體襯底上形成金屬線層；在金屬線層上形成第一微透鏡；在第一 微透鏡上形成第一平坦化層；在第一平坦化層上形成濾色鏡陣列；以及在濾 色鏡陣列上形成第二微透鏡。
本發(fā)明通過在圖像傳感器中形成了兩個微透鏡，從而可以將入射光更有 效地集中于光接收器件上，以提高圖像傳感器的靈敏度。


圖1至圖9為描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的制造方法的剖視圖。
具體實施例方式
下文將結(jié)合隨附附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器及其制造方法。
當(dāng)此處使用術(shù)語"上"、"上方"或"其上"時，如涉及層、區(qū)域、圖 案或者結(jié)構(gòu)，應(yīng)理解為所述的層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層 或結(jié)構(gòu)上，或者中間也可以存在其他的層、區(qū)域、圖案、或者結(jié)構(gòu)。當(dāng)此處 使用術(shù)語"下方"或"之下"時，如涉及層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)，應(yīng)理解 為所述的層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層或結(jié)構(gòu)下方，或者中 間也可以存在其他的層、區(qū)域，圖案，或結(jié)構(gòu)。在說明書附圖中，器件的厚 度或尺寸可被夸大或忽略，或是為了方便和清楚的解釋用示意圖來示出。此 外，各個部件的規(guī)格不一定以真實的圖像比例示出。
盡管，根據(jù)本發(fā)明的實施例描述了關(guān)于CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)，但是 根據(jù)本發(fā)明的實施例并不僅限于CMOS圖像傳感器。例如， 一些特定的實施 例也可應(yīng)用于CCD圖像傳感器。
圖1至圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的構(gòu)成(formation) 剖視圖。
參見圖1，在其上形成有器件隔離層5和光接收器件15的半導(dǎo)體襯底 IO上可以形成金屬線層20。
半導(dǎo)體襯底10可以包括位于高濃度？++型硅襯底上的低濃度P型外延層。
P型外延層的摻雜物(inclusion)可以通過使光電二極管的耗盡區(qū) (depletionregion)變大變深，來增加光電二極管采集光電荷的能力。此外， 如果將高濃度？++型襯底形成在P型外延層下，則在電荷擴散進入單位像素 之前可使電荷再結(jié)合(recombined)，從而可以降低光電荷的隨機擴散和在 光電荷遷移性能(transfer flmction)中的變化。例如，通過在半導(dǎo)體襯底10中形成溝槽并且用絕緣材料填充溝槽可以
形成器件隔離層5。器件隔離層5可用于確定單位像素的邊界。 光接收器件15可以是光電二極管，但并不以此為限。 在襯底10上可以形成金屬線層20，并且所形成的金屬線層20可以包括
金屬線25。金屬線層20可以包括多個層?？梢詫⒔饘倬€25按照避免遮擋光
接收器件15的方式進行排列。
參見圖2，在金屬線層20上可以形成氧化物膜圖案30。 可以通過在金屬線層20上形成第一氧化物膜，然后進行第一蝕刻工藝
以在第一氧化物膜中形成溝槽32，從而形成氧化物膜30。
將溝槽32置于氧化物膜圖案30之間，并且使其形成在對應(yīng)金屬線25
的位置處。
參見圖3，在溝槽32中可以形成阻擋層35。
通過在包括溝槽32的氧化物膜圖案30上可以形成金屬層，然后實施平 坦化工藝，從而形成阻擋層35。
阻擋層35可以包括TiN。阻擋層35可以阻擋光入射到金屬線25以抑制 串?dāng)_，從而可以降低在圖像傳感器中出現(xiàn)噪聲。
然后，參見圖4，可以在包括阻擋層35的氧化物膜圖案30上形成第二 氧化物層42和第一光致抗蝕劑圖案44。
所形成的第一光致抗蝕劑圖案44的寬度可以小于氧化物膜圖案30的寬度。
通過在襯底10上涂覆第一光致抗蝕劑層，并且在該第一光致抗蝕劑層 上進行曝光工藝(exposure)和顯影工藝(development)，可以形成第一光 致抗蝕劑圖案44。
然后，參見圖5，采用第一光致抗蝕劑圖案44可以對第二氧化物膜42 進行第二蝕刻工藝，以形成第一微透鏡40。
在一實施例中，可以通過化學(xué)干法蝕刻法進行第二蝕刻工藝。
在進行第二蝕刻工藝中，對介于第一光致抗蝕劑圖案44邊緣之間的經(jīng) 暴露的第二氧化物膜42進行快速蝕刻。
換句話說，對第一光致抗蝕劑圖案44的邊緣區(qū)域的上表面和側(cè)面進行 蝕刻，以使其蝕刻速度快于對第一光致抗蝕劑圖案44的中間區(qū)域進行蝕刻的蝕刻速度。
因此，隨著對第一光致抗蝕劑圖案44的中間區(qū)域進行較少的蝕刻，從 而可以形成具有穹頂形狀(dome-like shape)的第一微透鏡40。
此時，可以形成厚度較薄的第一光致抗蝕劑圖案44,以通過第二蝕刻工 藝對整個第一光致抗蝕劑圖案44進行蝕刻。
在特定的實施例中，通過使用流量為10 500 sccm的02、流量為10 200 sccm的N2以及流量為10 500 sccm的CF4氣氛，功率為10 2000W， 并且處于帕斯卡壓力條件下，可以進行第二蝕刻工藝。
當(dāng)形成第一微透鏡40之后，可以進行清洗工藝以移除存留的光致抗蝕 劑和雜質(zhì)。
然后，如圖6所示，在第一微透鏡40上可以形成第一平坦化層50。 使用第二光致抗蝕劑層可形成第一平坦化層50。
參見圖7，在第一平坦化層50上可以形成濾色鏡陣列70和第二平坦化 層80。
使用第三光致抗蝕劑層可以形成第二平坦化層80。 然后，如圖8所示，在第二平坦化層80上可以形成第二光致抗蝕劑圖 案85。
通過在第二平坦化層80上形成第四光致抗蝕劑層，然后在該第四光致 抗蝕劑層上進行曝光工藝和顯影工藝，可以形成第二光致抗蝕劑圖案85。 此外，使用光致抗蝕劑可以形成第二光致抗蝕劑圖案85，用以形成微透
鏡<=
因此，如圖9所示，可以對第二光致抗蝕劑圖案85進行回流工藝(reflow process)以形成第二微透鏡90。
在一實施例中，在曝光能量為200 300 mJ/cm2并且溫度為180 220°C 的條件下，可以進行回流工藝。
通過回流工藝所形成的第二微透鏡90可以小于第一微透鏡40。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像傳感器的剖視圖。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像傳感器可以包括金屬線層20、氧化物層圖案 30、第一微透鏡40、第一平坦層化50、濾色鏡陣列70、第二平坦化層80以 及第二微透鏡90，其中氧化物層圖案30包括阻擋層35，以及第二微透鏡90位于包括光接收器件15的半導(dǎo)體襯底10上。
光接收器件15可以是光電二極管。形成在半導(dǎo)體襯底10上的金屬線層 20可以包括金屬線25。
在金屬線層20上可以形成阻擋層35，并且可以將阻擋層35置于第一微 透鏡40之間。
在其上形成有阻擋層35的氧化物圖案30上可以形成第一微透鏡40，并 且該第一微透鏡40可以形成在對應(yīng)于光接收器件15的區(qū)域中。 此外，第一微透鏡40可以由氧化物層形成。
在第一微透鏡40上可以形成第一平坦化層50，并且在第一微透鏡40上 還可以形成濾色鏡陣列70和第二平坦化層80。
在第二平坦化層80上可以形成第二微透鏡90，并且所形成的第二微透 鏡90的曲率可以小于所形成的第一微透鏡40的曲率。
也就是說，所形成的第一微透鏡40的曲率可以大于所形成的第二微透 鏡90的曲率。
如上所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖像傳感器的制造方法形成了兩個微 透鏡，以將入射光更有效地集中于光接收器件上，從而可以提高圖像傳感器 的靈敏度。
此外，在微透鏡之間可以形成阻擋層，以阻擋光入射到金屬線，從而抑 制串?dāng)_，因此可以降低圖像傳感器中出現(xiàn)的噪聲。
說明書中所涉及的"一實施例"、"實施例"、"示例性實施例"等， 其含義是結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性均包括在本發(fā)明的至少 一個實施例中。說明書中出現(xiàn)于各處的這些短語并不一定都涉及同一個實施 例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，都認(rèn)為其落在 本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其它實施例就可以實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍內(nèi)。
盡管對實施例的描述中結(jié)合了其中多個示例性實施例，但可以理解的是 本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以推導(dǎo)出許多其它變化和實施例，并落入本公開內(nèi)容 的原理的精神和范圍之內(nèi)。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的 范圍內(nèi)對組件和/或附件組合設(shè)置中的設(shè)置進行多種變化和改進。除組件和/ 或設(shè)置的變化和改進之外，其他可選擇的應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是 顯而易見的。
權(quán)利要求
1、一種圖像傳感器，包括金屬線層，位于包括光接收器件的半導(dǎo)體襯底上；第一微透鏡，位于該金屬線層上；濾色鏡陣列，位于該第一微透鏡上；第二微透鏡，位于該濾色鏡陣列上。
2、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中該第一微透鏡的曲率大于該 第二微透鏡的曲率。
3、 如權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中該第一微透鏡包括氧化物膜。
4、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括第一平坦化層，介于該 第一微透鏡和該濾色鏡陣列之間。
5、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括第二平坦化層，介于該 濾色鏡陣列和該第二微透鏡之間。
6、 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括絕緣層，介于該金屬線 層和該第一微透鏡之間，其中阻擋層被置于該絕緣層中，并且該阻擋層位于 該第一微透鏡和相鄰的第一微透鏡之間的區(qū)域。
7、 一種圖像傳感器的制造方法，包括如下步驟 在包括光接收器件的半導(dǎo)體襯底上形成金屬線層； 在該金屬線層上形成第一微透鏡； 在該第一微透鏡上形成第一平坦化層； 在該第一平坦化層上形成濾色鏡陣列； 在該濾色鏡陣列上形成第二微透鏡。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，在形成該第二微透鏡之前，還包括如下 步驟在該濾色鏡陣列上形成第二平坦化層。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中該第一微透鏡的曲率大于該第二微 透鏡的曲率。
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，在形成該第一微透鏡之前，還包括如下 步驟在該金屬線層上形成第一氧化物膜；在該第一氧化物膜中形成溝槽，其中該溝槽被置于該第一微透鏡和相鄰的第一微透鏡之間的區(qū)域中；以及， 用金屬材料填充該溝槽。
11、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中在該金屬線層上形成該第一微透鏡 的步驟包括-在該金屬線層上形成第二氧化物膜； 在該第二氧化物膜上形成光致抗蝕劑圖案；以及，通過使用該光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模對該第二氧化物膜實施化學(xué) 干法蝕刻，在該金屬線層上形成該第一微透鏡。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中形成該第二微透鏡的步驟包括 在該濾色鏡陣列上形成第二光致抗蝕劑圖案；以及， 對該第二光致抗蝕劑圖案實施回流工藝。
全文摘要
本發(fā)明的實施例公開一種圖像傳感器，其可以包括在具有光接收器件的半導(dǎo)體襯底上形成的金屬線層；在金屬線層上形成的第一微透鏡；在第一微透鏡上形成的濾色鏡陣列；以及在濾色鏡陣列上形成的第二微透鏡。可以將氧化物層圖案置于金屬線層和第一微透鏡之間?？梢詫⒆钃鯇优帕性谘趸飳訄D案中并且排列在相鄰第一微透鏡之間的區(qū)域中。本發(fā)明通過在圖像傳感器中形成了兩個微透鏡，可以將入射光更有效地集中于光接收器件上，以提高圖像傳感器的靈敏度。
文檔編號H01L23/552GK101436605SQ20081017666
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者黃祥逸 申請人:東部高科股份有限公司