專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，圖像傳感器是一種將光圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。典型地，
圖像傳感器被劃分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補(bǔ)型金屬氧化物 半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)。
這種CIS的單位像素包括:光電二極管與金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶 體管。在操作過(guò)程中，該CIS以切換方式順序地檢測(cè)單位像素的電信號(hào)，以 產(chǎn)生圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種圖像傳感器及其制造方法，能夠增強(qiáng)傳感器的
l!^歩去性.WPfr塞脊眾綺疳一
在一個(gè)實(shí)施例中， 一種圖像傳感器可包括半導(dǎo)體襯底，包括第一光接 收元件；金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底上，其中所述金屬互連層包括第 一溝槽；引導(dǎo)圖案，設(shè)置在所述第一溝槽的側(cè)壁上；以及第一濾色鏡，位于 所述第一溝槽中。
在另一個(gè)實(shí)施例中， 一種圖像傳感器的制造方法，包括如下步驟在包 括第一光接收元件的半導(dǎo)體襯底上形成金屬互連層；在所述金屬互連層中形 成第一溝槽；在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成引導(dǎo)圖案；以及在所述第一溝槽 中形成第一濾色鏡。
本發(fā)明的實(shí)施例，在抑制相鄰像素之間的互相干擾的同時(shí)，能夠利用以 最小光損失到無(wú)光損失而入射到圖像傳感器上的光。
根據(jù)實(shí)施例，可在溝槽中形成濾色鏡，以減少光程(lightpath)的長(zhǎng)度， 從而改善圖像傳感器的性能。


圖1至圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造圖像傳感器的方法的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器及其 制造方法。
應(yīng)當(dāng)注意，為達(dá)到清晰說(shuō)明的目的，附圖中示出的元件的尺寸(尺度) 可能被放大了，元件的實(shí)際尺寸可能與附圖中示出的元件的尺寸不同。
在這里，當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)"上"或"上方"或"其上"時(shí)，當(dāng)涉及層、區(qū) 域、圖案或結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，該層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可以直接在另一層 或結(jié)構(gòu)上，或者也可以存在中間層、中間區(qū)域、中間圖案或中間結(jié)構(gòu)。在這 里，當(dāng)使用了術(shù)語(yǔ)"下"或"下方"時(shí)，當(dāng)涉及層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)時(shí)， 應(yīng)當(dāng)理解，該層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可以直接在另一層或結(jié)構(gòu)下，或者也可 以存在中間層、中間區(qū)域、中間圖案或中間結(jié)構(gòu)。
盡管本公開(kāi)內(nèi)容包括對(duì)示出互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器(CIS) 的附圖的參考，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可應(yīng)用到多種圖像傳感器中，包括電荷耦合器件(CCD) 圖像傳感器。
圖1至圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造圖像傳感器的方法的橫截面圖。
參見(jiàn)圖1，可在半導(dǎo)體襯底10上形成隔離層5與光接收元件15。光接 收元件可例如為光電二極管。
可在包括隔離層5與光接收元件15的半導(dǎo)體襯底10上形成電路層20。 電路層20可包括本領(lǐng)域公知的任意適合的電路元件，例如晶體管。
可在電路層20上形成金屬互連層30。金屬互連層30可包含互連35。 互連35可電連接至電路層20。
參加圖2，可在金屬互連層30中形成溝槽37?？尚纬蓽喜?7，使得部分電路層20被曝光。
溝槽37可由本領(lǐng)域公知的任意適合的方法來(lái)形成。例如，通過(guò)在金屬 互連層30上形成光致抗蝕劑圖案，然后蝕刻該光致抗蝕劑圖案，可形成溝 槽37。
在一個(gè)實(shí)施例中，可形成溝槽37，使得至少部分溝槽37位于光接收元 件15上方。
參見(jiàn)圖3，可在包括溝槽37的金屬互連層30上形成引導(dǎo)層40。也就是 說(shuō)，可在金屬互連層30上及溝槽37中形成引導(dǎo)層40。
在一個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)層40可包含金屬層。金屬層可為本領(lǐng)域公知的 任意適合的材料，例如，Al、 Cu、鉭(Ta)、鈦(Ti)、 W、金(Au)、銀(Ag)、基 于A1的金屬、或其任意組合。
引導(dǎo)層40可反射入射光，使得光可以留在像素中，從而最小化光損失。
參見(jiàn)圖4，可在溝槽37的側(cè)壁形成引導(dǎo)圖案45。在一個(gè)實(shí)施例中，相 對(duì)于包括溝槽37與金屬互連層30的半導(dǎo)體襯底10，通過(guò)對(duì)引導(dǎo)層40執(zhí)行 蝕刻工藝，可形成引導(dǎo)圖案45。在特定的實(shí)施例中，蝕刻工藝可為等離子體 毯覆式蝕刻工藝。等離子毯覆式蝕刻工藝是具有高度方向性的各向異性蝕刻 工藝。
也就是說(shuō)，通過(guò)等離子毯覆式蝕刻工藝，位于溝槽37底面與金屬互連 層30頂面上的部分引導(dǎo)層40可被除去，從而在溝槽37的側(cè)壁上形成引導(dǎo) 圖案45。
由于可除去溝槽37底面上的部分引導(dǎo)層40，可增加入射到光接收元件 15上的光的總量，所以可改善圖像傳感器的透光特性。
另外，當(dāng)光入射到金屬互連35時(shí)，形成在溝槽37的側(cè)壁上的引導(dǎo)圖案 45可幫助阻擋光，使其不會(huì)入射到金屬互連層30中。因此，可抑制在圖像 傳感器中串?dāng)_和噪聲的產(chǎn)生。
然后，參見(jiàn)圖5，可在電路層20上形成第一光致抗蝕劑濾色鏡51，使 得第一光致抗蝕劑濾色鏡51位于至少一個(gè)溝槽37中。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)采用圖案掩模來(lái)曝光第一光致抗蝕劑濾色鏡層， 然后顯影第一光致抗蝕劑濾色鏡層，可形成第一光致抗蝕劑濾色鏡51。參見(jiàn)圖6，可在沒(méi)有形成第一光致抗蝕劑濾色鏡51的至少一個(gè)溝槽37 中形成第二光致抗蝕劑濾色鏡52。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)采用圖案掩模來(lái)曝光第二光致抗蝕劑濾色鏡層， 然后顯影第二光致抗蝕劑濾色鏡層，可形成第二光致抗蝕劑濾色鏡52。
另外，可在既沒(méi)有形成第一光致抗蝕劑濾色鏡51也沒(méi)有形成第二光致 抗蝕劑濾色鏡52的至少一個(gè)溝槽37中形成第三光致抗蝕劑濾色鏡53。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)采用圖案掩模來(lái)曝光第三光致抗蝕劑濾色鏡層， 然后顯影第三光致抗蝕劑濾色鏡層，可形成第三光致抗蝕劑濾色鏡53。
第一至第三光致抗蝕劑濾色鏡51、 52及53的每一個(gè)可為紅色濾色鏡， 綠色濾色鏡，或藍(lán)色濾色鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，第一光致抗蝕劑濾色鏡51 為紅色濾色鏡，第二光致抗蝕劑濾色鏡52為綠色濾色鏡，以及第三光致抗 蝕劑濾色鏡53為藍(lán)色濾色鏡。
如上所述，可將光致抗蝕劑濾色鏡材料填充到形成于半導(dǎo)體襯底10上 的各溝槽37中，使得可形成與各單位像素對(duì)應(yīng)的濾色鏡陣列。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一光致抗蝕劑濾色鏡51可具有與第二光致抗蝕劑 濾色鏡52的厚度和第三光致抗蝕劑濾色鏡53的厚度不同的厚度。同樣，第 二光致抗蝕劑濾色鏡52的厚度可與第三光致抗蝕劑濾色鏡53的厚度不同。 也就是說(shuō)，第一至第三光致抗蝕劑濾色鏡51、 52及53的每一個(gè)可具有彼此 不同的厚度。另外，濾色鏡頂面的高度可按紅色濾色鏡，綠色濾色鏡，藍(lán)色 濾色鏡的順序依次減少，使得紅色濾色鏡具有最大的厚度，而藍(lán)色濾色鏡具 有最小的厚度。這是因?yàn)榈谝恢恋谌庵驴刮g劑濾色鏡51、 52及53可根據(jù) 各濾色鏡的顏色過(guò)濾具有不同波長(zhǎng)的光。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于可在溝槽37中形成濾色鏡，所以可減少光 程的長(zhǎng)度，從而改善圖像傳感器的性能。
另外，當(dāng)光入射到金屬互連35時(shí)，形成在溝槽37的側(cè)壁上的引導(dǎo)圖案 45可幫助阻擋光經(jīng)過(guò)金屬互連層30，因此可抑制串?dāng)_和噪聲，從而改善圖 像傳感器的圖像品質(zhì)。
參見(jiàn)圖7，在一個(gè)實(shí)施例中，可在具有形成于溝槽37中的濾色鏡陣列的 半導(dǎo)體襯底10上形成第一保護(hù)層61。在一個(gè)實(shí)施例中，可在第一保護(hù)層61
8上形成第二保護(hù)層62。
第一保護(hù)層61可用于平坦化具有不同高度的濾色鏡的階梯差。
在另一個(gè)實(shí)施中，可在第二保護(hù)層62上形成微透鏡65。微透鏡65可形 成在第一至第三光致抗蝕劑濾色鏡51、 52及53的每一個(gè)的上方。
在又一個(gè)實(shí)施例中，在形成第一保護(hù)層61之前，可在金屬互連30上形 成焊盤(pán)60。焊盤(pán)60可形成在金屬互連35上方。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)橐龑?dǎo)圖案45沿著溝槽37的內(nèi)壁形成，所以 可最小化由光折射引起的光損失。
另外，當(dāng)光入射到金屬互連35時(shí)，形成在溝槽37的側(cè)壁上的引導(dǎo)圖案 45可幫助阻擋光經(jīng)過(guò)金屬互連層30，因此可抑制串?dāng)_和噪聲。所以可改善 圖像傳感器的圖像品質(zhì)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于濾色鏡陣列可在溝槽37中形成，所 以不需要額外的濾色鏡陣列。因此，可減少光程的長(zhǎng)度，從而抑制光損失并 增加圖像傳感器的光效。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可忽略濾色鏡陣列層，導(dǎo)致圖像傳感器的 厚度減少。
在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)于"一個(gè)實(shí)施例"、"一實(shí)施例"、"示例性實(shí)施例" 等的任意引用表示結(jié)合該實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本 發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)中各處的這類(lèi)短語(yǔ)的出現(xiàn)不必都涉及相 同的實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任意實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，可認(rèn) 為在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所屬范圍內(nèi)，可結(jié)合其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié) 構(gòu)或特性。
盡管對(duì)實(shí)施例的描述中結(jié)合了其中多個(gè)示例性實(shí)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(shí)施例，并落入本公開(kāi)內(nèi)容 的原理的精神和范圍之內(nèi)。特別是，可以在該公開(kāi)、附圖和所附權(quán)利要求的 范圍內(nèi)對(duì)組件和/或附件組合設(shè)置中的排列進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。除組件和/ 或排列的變化和改進(jìn)之外，其他可選擇的應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是 顯而易見(jiàn)的。
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權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，包括半導(dǎo)體襯底，包括第一光接收元件；金屬互連層，位于所述半導(dǎo)體襯底上，其中所述金屬互連層包括第一溝槽；引導(dǎo)圖案，設(shè)置在所述第一溝槽的側(cè)壁上；以及第一濾色鏡，位于所述第一溝槽中。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中至少部分所述第一溝槽設(shè)置在 所述第一光接收元件上方。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中至少部分所述第一濾色鏡設(shè)置 在所述第一光接收元件上方。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括微透鏡，設(shè)置在所述第一濾 色鏡上方。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述引導(dǎo)圖案包括金屬材料。
6. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述金屬互連層還包括第二溝 槽和第三溝槽，并且其中所述引導(dǎo)圖案設(shè)置在所述第二溝槽的側(cè)壁上和所述 第三溝槽的側(cè)壁上。
7. 如權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，還包括 第二濾色鏡，位于所述第二溝槽中；以及 第三濾色鏡，位于所述第三溝槽中。
8. 如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其中所述半導(dǎo)體襯底還包括第二光 接收元件和第三光接收元件；其中至少部分所述第一溝槽位于所述第一光接 收元件上方，至少部分所述第二溝槽位于所述第二光接收元件上方，并且其 中至少部分所述第三溝槽位于所述第三光接收元件上方。
9. 如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其中所述第一濾色鏡的厚度與所述 第二濾色鏡的厚度及所述第三濾色鏡的厚度不同，并且其中所述第二濾色鏡 的厚度與所述第三濾色鏡的厚度不同。
10. 如權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，還包括平坦化層，位于所述金屬互 連層以及所述第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡上，填充至少部分所述第三溝槽。
11. 一種制造圖像傳感器的方法，包括如下步驟 在包括第一光接收元件的半導(dǎo)體襯底上形成金屬互連層； 在所述金屬互連層中形成第一溝槽；在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成引導(dǎo)圖案；以及在所述第一溝槽中形成第一濾色鏡。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述第一溝槽的側(cè)壁上形成所述 引導(dǎo)圖案的步驟包括在包括所述第一溝槽的所述金屬互連層上形成金屬層；以及 實(shí)施等離子體毯覆式蝕刻工藝，以蝕刻位于所述第一溝槽底部和位于所 述金屬互連層頂面上的部分所述金屬層。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中至少部分所述第一溝槽在所述第一 光接收元件上方形成。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述第一濾色鏡上方形成微透鏡。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括如下步驟在形成所述第一溝槽的同時(shí)，在所述金屬互連層中形成第二溝槽和第三 溝槽；以及在所述第二溝槽的側(cè)壁上和所述第三溝槽的側(cè)壁上形成所述引導(dǎo)圖案。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括如下步驟在所述第二溝槽中形成第二濾色鏡；以及 在所述第三溝槽中形成第三濾色鏡。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底還包括第二光接收 元件和第三光接收元件；其中至少部分所述第一溝槽形成在所述第一光接收 元件上方，至少部分所述第二溝槽形成在所述第二光接收元件上方，并且其 中至少部分所述第三溝槽形成在所述第三光接收元件上方。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一濾色鏡的厚度與所述第二 濾色鏡的厚度及所述第三濾色鏡的厚度不同，并且其中所述第二濾色鏡的厚 度與所述第三濾色鏡的厚度不同。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括如下步驟在所述金屬互連層以 及所述第一濾色鏡、第二濾色鏡和第三濾色鏡上形成平坦化層，填充至少部 分所述第三溝槽。
20. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述引導(dǎo)圖案包括金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器及其制造方法。該圖像傳感器可包括半導(dǎo)體襯底，包括光接收元件；金屬互連層，具有溝槽；引導(dǎo)圖案，位于溝槽側(cè)壁上；以及濾色鏡，位于溝槽中。由于可在溝槽中形成濾色鏡，所以可減少光程的長(zhǎng)度，從而改善圖像傳感器的性能。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101447499SQ20081018193
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者鄭圣勛 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司