專利名稱：圖像傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，圖像傳感器是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件。圖像 傳感器包括用于將入射光聚集到光電二極管上的微透鏡。
圖1和圖2是現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器制造方法的橫截面圖。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的制造反法，如圖1所示，以矩陣的形式形成 光致抗蝕劑圖案11。參照圖2，在光致抗蝕劑圖案11上執(zhí)行熱處理工藝， 例如回流工藝，以形成微透鏡lla。
通過上述工藝，以矩陣的形式形成微透鏡lla。在這種情況下，在水平 方向上相鄰的微透鏡lla之間具有預(yù)定的間隙"s"。在垂直方向上相鄰的微 透鏡lla之間也具有預(yù)定的間隙"s"。
由于曝光裝置分辨率的限制，相鄰的光致抗蝕劑圖案11形成為相互之 間間隔0.3pm-0.5nm。通過熱處理工藝形成的相鄰的微透鏡lla相互之間間 隔0.2(xm-0.4(im。
在制造圖像傳感器的過程中一個重點是提高圖像傳感器的靈敏度，也就 是，入射光信號到電信號的轉(zhuǎn)換率。在制造高集成圖像傳感器的過程中，需 要具有零間隙的微透鏡，以使得由于像素間距的減小而有效地促進和/或增加 到達(dá)光電二極管的入射光。
在形成用于聚集入射光的微透鏡的過程中，已經(jīng)做出多種努力以在微透 鏡之間提供零間隙。零間隙表明在相鄰的微透鏡之間沒有間隙形成。然而， 曝光裝置(例如，光刻步進機)分辨率的限制使得在相鄰的微透鏡之間形成 零間隙很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種圖像傳感器的制造方法，其可以在相鄰的微透 鏡之間提供零間隙，從而改善了所述圖像傳感器的靈敏度。
本發(fā)明的一個實施例提供一種圖像傳感器的制造方法，包括下列步驟 在濾色鏡層上形成光致抗蝕劑層；對所述光致抗蝕劑層進行曝光，以在所述 光致抗蝕劑層中形成從所述光致抗蝕劑層的上表面起具有預(yù)定深度的圖 案；加熱所述光致抗蝕劑層以形成微透鏡前體；以及蝕刻所述微透鏡前體以 形成微透鏡。
本發(fā)明的另一個實施例提供一種圖像傳感器的制造方法，包括下列步 驟在濾色鏡層上形成平面化層；在平面化層上形成光致抗蝕劑層；對所述 光致抗蝕劑層進行曝光，以在所述光致抗蝕劑層中形成圖案；加熱所述光致 抗蝕劑層以形成微透鏡前體；以及蝕刻所述微透鏡前體以形成微透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的制造方法，能夠制造無間隙的微透鏡，從而 提高圖像傳感器的靈敏度。


圖1和圖2是現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器制造方法的橫截面圖。
圖3到圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖像傳感器制造方法的概念圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明其它示例性實施例的圖像傳感器的橫截面圖。
具體實施例方式
在實施例的說明中，在將每一層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)表述為位于"上面 /上方"或"下面/下方"時，可以解釋為它們可以直接位于其它層或結(jié)構(gòu)上， 或者也可以存在中間層、圖案或結(jié)構(gòu)。因此，其意義應(yīng)該根據(jù)實施例的精神 和/或本說明書的上下文來確定。
在下文中，將會參照附圖詳細(xì)地說明示例性實施例。
圖3到圖6是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的圖像傳感器制造方法的概念圖。
參照圖3到圖6，在濾色鏡層31上形成用于形成微透鏡的光致抗蝕劑層 33。所述圖像傳感器的制造方法還可以包括在形成濾色鏡層31之前，在
半導(dǎo)體襯底上形成光接收部件。光電二極管可以用作光接收部件。此外，濾
色鏡層31可以包括藍(lán)濾色鏡(B)、綠濾色鏡(G)以及紅濾色鏡(R)。 可選擇地，所述濾色鏡可以包括黃濾色鏡(Y)、藍(lán)綠濾色鏡(C)以及紅紫 濾色鏡(M)。 一般地，每個濾色鏡是通過沉積和光刻圖案化(例如，曝光 和顯影)而分別形成的。接下來，執(zhí)行曝光工藝，以在光致抗蝕劑層33內(nèi) 形成圖案，其中，所述圖案自光致抗蝕劑層33的上表面起具有預(yù)定深度。 通常執(zhí)行這樣的照射直到某一持續(xù)時間(a length of time)，所述持續(xù)時間與 作為時間的函數(shù)在光致抗蝕劑層33內(nèi)的目標(biāo)穿透度(例如，特定深度)相 關(guān)。在光致抗蝕劑層33內(nèi)，相鄰的圖案(所述圖案可以是在通過對曝光的 光致抗蝕劑33進行顯影而在光致抗蝕劑層33內(nèi)形成多個直角(orthogonal) 溝槽之后剩余的未蝕刻部分)相互之間間隔0.1pm-0.2^im的間隙"t"。在一 些情況下，間隙"t"可以與光刻設(shè)備可以形成的尺寸(例如，90、 65、 45 或32nm) —樣小。
執(zhí)行曝光工藝，直到對光致抗蝕劑層33的顯影將光致抗蝕劑33圖案化 而達(dá)到預(yù)定深度，但是不達(dá)到等于光致抗蝕劑層33厚度的深度。例如，如 圖3所示，溝槽的深度D小于光致抗蝕劑層33的厚度T。 一般，比例D/T 取決于微透鏡的目標(biāo)高度和曲率，但是在多種實施例中，比例D/T可以從大
約l: 10到大約10: 1、大約l: 5到大約5: 1、或者大約l: 3到大約3: 1。 通過執(zhí)行曝光工藝，曝光裝置的分辨率可以用來形成具有相對較窄間隙的圖 案。
例如，當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的曝光工藝時，如上面參照圖1和圖2所述，由 于曝光裝置分辨率的限制和需要的照射深度，圖案具有從0.3(im到0.5pm范 圍的間隙。然而，根據(jù)圖3所示的本發(fā)明的實施例，圖案化到預(yù)定深度的光 致抗蝕劑層33形成為使得相鄰的圖案相互之間間隔0.1pm-0.2^im的間隙"t"。
參照圖4，加熱光致抗蝕劑層33，以形成微透鏡前體33a。如此的加熱 可以處于足夠使光致抗蝕劑層33內(nèi)的光致抗蝕劑材料回流的溫度(例如， 從大約120°C到大約250°C，特別是從大約150°C到大約200°C)。
參照圖5A，蝕刻微透鏡前體33a，以形成微透鏡33b。在微透鏡前體33a 上的蝕刻工藝可以為毯覆式蝕刻工藝(例如，各向異性蝕刻或回蝕工藝)。
從而，微透鏡33b可以是無間隙的。也就是，在相鄰的微透鏡之間沒有
間隙形成。因此，通過聚集更多入射光，增加了光接收部件中接收的光量， 從而提高了圖像傳感器的靈敏度。
圖5B顯示微透鏡形成在低溫氧化物(LTO;本文其它地方所描述的合 適材料)上的實施例。在一個實施例中，所述LTO層可以用作平面化層(一 般地，在濾色鏡層31上沉積LTO層時，接下來對LTO層進行化學(xué)機械拋光)。
可選擇地，如圖5C所示，當(dāng)微透鏡的抗蝕劑材料與LTO相比，用于形 成微透鏡的各向異性蝕刻(或回蝕)對其不是非常具有選擇性(例如，大約 1: 1的蝕刻選擇率)時，可以繼續(xù)蝕刻或回蝕到LTO層內(nèi)，以形成基于LTO 的微透鏡。在如此的實施例中，LTO層的厚度可以至少等于(優(yōu)選大于)微 透鏡的光致抗蝕劑層33的厚度，以實現(xiàn)光致抗蝕劑層33的完全去除以及實 現(xiàn)無間隙LTO微透鏡的形成。
根據(jù)圖像傳感器制造方法的另外一個實施例，如圖6所示，在形成微透 鏡33b之后，可以在微透鏡33b上進一步形成低溫氧化物(LTO)層35。 LTO 層35避免微透鏡33b被外部微粒刮擦或損壞。
雖然已經(jīng)描述了形成在濾色鏡層31上的微透鏡，但是圖像傳感器制造 方法不限于此。在可選擇的實施例中，在濾色鏡層31上可以形成平面化層， 然后在平面化層上形成微透鏡33b。
圖7是根據(jù)實施例的圖像傳感器的橫截面圖，示出了圖像傳感器中與聚 集相關(guān)的主要部件。
參照圖7，根據(jù)實施例的圖像傳感器包括一個或更多個光接收部件102 (例如，光電二極管)、 一個或更多個場絕緣體(field insulator) 100 (例如， 淺溝槽隔離結(jié)構(gòu))、層間絕緣層104和108以及光遮蔽層106 (其中每一個也 用作金屬化層，用于將信號傳遞到單元像素中和從單元像素中傳遞出來以及 在單元像素內(nèi)傳遞信號，其中所述單元像素包括光電二極管102)。光接收 部件102和場絕緣體100形成在半導(dǎo)體襯底上。層間絕緣層104和108設(shè)置 在光接收部件102和場絕緣體100上方。光遮蔽層106形成在層間絕緣層108 內(nèi)和/或絕緣層104上，并且避免部分或所有光入射到除了直接位于指定微透 鏡118和對應(yīng)的濾色鏡112a、 112b、 112c或112d正下方的光接收部件以外 的其它區(qū)域。
在層間絕緣層108上形成鈍化層110。在鈍化層110上以陣列的形式順
序地形成紅濾色鏡112a、綠濾色鏡112b和藍(lán)濾色鏡112c。在不同的實施例 中，第一濾色鏡(例如藍(lán)濾色鏡)可以具有從6000 A到7500 A (例如從6500 A到7200 A)的高度；第二濾色鏡(例如綠濾色鏡)可以具有比第一濾色鏡 更高的高度，并且在從6500 A到8000 A (例如從7000 A到7500 A)的范 圍內(nèi)；以及第三濾色鏡(例如紅濾色鏡)可以具有比第二濾色鏡更高的高度 并且在從7000 A到9000 A (例如從7500A到8500A)的范圍內(nèi)。
因此，在濾色鏡112a、 112b和112c上可以形成平面化層116來提供平 滑、平面的表面，以在其上形成微透鏡。具有凸透鏡形狀的微透鏡118分別 設(shè)置在與濾色鏡112a、 112b和112c相對的位置上。LTO層120形成在微透 鏡118上。LTO層120可以包括基于TEOS的氧化物或基于等離子體硅烷的 氧化物(plasma silane-based oxide)。因此，通過來自TEOS和氧化劑(例 如雙氧(dioxygen)和/或臭氧)的氧化硅的化學(xué)氣相沉積；或者通過來自硅 烷(SiH4)和氧化劑(例如雙氧)的二氧化硅的等離子輔助沉積，由此形成 LTO層120。微透鏡118形成為使得在相鄰的微透鏡之間沒有間隙形成。附 圖標(biāo)記"114"表示另一絕緣層， 一般處于圖像傳感器的外圍區(qū)域或除了像 素區(qū)域以外的區(qū)域中。
通過微透鏡118聚集入射光。紅濾色鏡112a、綠濾色鏡112b和藍(lán)濾色 鏡112c分別透射紅光、綠光和藍(lán)光。濾色后的光穿過鈍化層110以及層間 絕緣層108和104，入射到光接收部件102上，比如設(shè)置在各個濾色鏡112a、 112b和112c之下的光電二極管。光遮蔽層106用以避免入射光偏離預(yù)期路 徑。
根據(jù)圖像傳感器制造方法的實施例，能夠制造無間隙微透鏡，因此提高 了圖像傳感器的靈敏度。
在本說明書中，對于"一個實施例"、"實施例"、"示例性實施例" 等等的任何引用都意味著，結(jié)合該實施例描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性 包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書中多處出現(xiàn)的這類短語不 一定都引用同一個實施例。此外，當(dāng)結(jié)合任一實施例來描述特定的特征、 結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)認(rèn)為結(jié)合其它實施例來實現(xiàn)這類特征、結(jié)構(gòu)或特性處于 本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍內(nèi)。
盡管以上參考多個說明性的實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解本領(lǐng)域技
術(shù)人員可在本發(fā)明公開原理的精神和范圍內(nèi)構(gòu)想出許多其它修改方案和實 施例。更具體地說，在本說明書、附圖及所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā) 明的主要組合配置方案的部件和/或配置能夠有各種改變和修改。除了部件 和/或配置的改變和修改之外，替代性用途對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯 而易見的。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器的制造方法，包括下列步驟在濾色鏡層上形成光致抗蝕劑層；對所述光致抗蝕劑層進行曝光，以在所述光致抗蝕劑層中形成具有預(yù)定深度的圖案；加熱所述光致抗蝕劑層以形成微透鏡前體；以及蝕刻所述微透鏡前體以形成微透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述圖案包括多 個凸起部分，所述多個凸起部分被所述光致抗蝕劑層內(nèi)的多個直角溝槽包 圍，而且相互之間間隔0.1um-0.2um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器的制造方法，還包括下列步驟在 形成所述濾色鏡之前，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成光接收部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述光接收部件 包括光電二極管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器的制造方法，還包括下列步驟在 所述微透鏡上形成低溫氧化物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述微透鏡中相 鄰的微透鏡是無間隙的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述蝕刻所述微 透鏡前體的步驟包括毯覆式蝕刻工藝。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述圖案的深度 小于所述光致抗蝕劑層的厚度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述光致抗蝕劑 層形成在低溫氧化物層上，所述蝕刻所述微透鏡前體的步驟是通過毯覆式蝕 刻而實現(xiàn)的，以及所述圖像傳感器的制造方法還包括下列步驟毯覆式蝕刻 所述低溫氧化物層以形成基于低溫氧化物的微透鏡。
10. —種圖像傳感器的制造方法，包括下列步驟 在濾色鏡層上形成平面化層； 在所述平面化層上形成光致抗蝕劑層；對所述光致抗蝕劑層進行曝光，以在所述光致抗蝕劑層中形成具有預(yù)定深度的圖案；加熱所述光致抗蝕劑層以形成微透鏡前體；以及 蝕刻所述微透鏡前體以形成微透鏡。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述圖案包括 多個凸起部分，所述多個凸起部分被多個直角溝槽包圍，而且相互之間間隔 0.1fim-0.2|om。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，還包括下列步驟 在形成所述濾色鏡之前，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成光接收部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像傳感器額制造方法，其中所述光接收部 件包括光電二極管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，還包括下列步驟在所述微透鏡上形成低溫氧化物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，所述微透鏡中相鄰 的微透鏡是無間隙的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述蝕刻所述 微透鏡前體的步驟包括毯覆式蝕刻工藝。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述圖案的深 度小于所述光致抗蝕劑層的厚度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器的制造方法，其中所述光致抗蝕 劑層形成在低溫氧化物層上，所述蝕刻所述微透鏡前體的步驟是通過毯覆式 蝕刻而實現(xiàn)的，以及所述圖像傳感器的制造方法還包括下列步驟毯覆式蝕 刻所述低溫氧化物層以形成基于低溫氧化物的微透鏡。
全文摘要
一種圖像傳感器的制造方法，包括下列步驟在濾色鏡層上形成光致抗蝕劑層；對所述光致抗蝕劑層進行曝光，以形成從所述光致抗蝕劑層的上表面起具有預(yù)定深度的圖案；熱處理所述光致抗蝕劑層以形成微透鏡前體；以及蝕刻所述微透鏡前體以形成微透鏡。根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的制造方法，能夠制造無間隙的微透鏡，從而提高圖像傳感器的靈敏度。
文檔編號H04N5/369GK101207076SQ20071016219
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者俊 黃 申請人:東部高科股份有限公司