[go: up one dir, main page]

CN101414579A - Cmos图像传感器及其制造方法 - Google Patents

Cmos图像传感器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101414579A
CN101414579A CNA2008101702519A CN200810170251A CN101414579A CN 101414579 A CN101414579 A CN 101414579A CN A2008101702519 A CNA2008101702519 A CN A2008101702519A CN 200810170251 A CN200810170251 A CN 200810170251A CN 101414579 A CN101414579 A CN 101414579A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
interlayer dielectric
image sensor
cmos image
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008101702519A
Other languages
English (en)
Inventor
黄�俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DB HiTek Co Ltd
Original Assignee
Dongbu Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongbu Electronics Co Ltd filed Critical Dongbu Electronics Co Ltd
Publication of CN101414579A publication Critical patent/CN101414579A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/026—Wafer-level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • H10F39/8063—Microlenses

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

一种CMOS图像传感器及其制造方法。在本发明的一个示例性实施例中，用于制造CMOS图像传感器的方法包括多个步骤。首先，在包括光电二极管的半导体衬底上形成包括多个金属线的层间电介质。接下来，在层间电介质中形成沟槽。然后，在沟槽中形成钝化层。接下来，通过在钝化层上气相沉积附加介电层来填充沟槽。然后，在附加介电层上形成滤色器。接下来，在滤色器上形成平坦层。最后，在平坦层上形成微透镜。

Description

CMOS图像传感器及其制造方法
本申请要求于2007年10月17日提交的第10-2007-0104401号韩国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明实施例涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及其制造方法。
背景技术
用来将光学图像转换为电信号的图像传感器一般可以分为两种类型：互补金属氧化物半导体(CMOSs)和电荷耦合器件(CCDs)。CMOS图像传感器应用开关方式并且使用MOS晶体管检测输出，其中开关方式产生与像素的数量相对应的金属氧化物半导体(MOS)晶体管。相比于CCD图像传感器，CMOS图像传感器在多个方面都有优势。例如，由于信号处理电路可以被集成到单个芯片上，所以CMOS图像传感器在操作上更方便并且能够应用各种扫描方式，以及实现尺寸压缩(紧凑型，compact-sized)的产品。此外，通过使用兼容的CMOS技术可以降低制造成本，并可以显著地减小功耗。因此，对CMOS图像传感器的使用越来越多。
0.18μm的CMOS图像传感器需要包括具有4层线结构(linestructure)的传感器驱动器的逻辑器件。更具体地，逻辑器件不仅需要4层线结构还需要三层金属间电介质(inter-metal dielectric)(IMD)和一层层间电介质(interlayer dielectric)(ILD)。现在将参照图1说明与现有技术的CMOS图像传感器有关的问题。
图1是示意地示出了现有技术的CMOS图像传感器的结构的截面图。如图1所示，现有技术的CMOS图像传感器包括半导体衬底1、形成于半导体衬底1上的层间电介质4、形成于层间电介质4上的钝化层6、形成于层间电介质4上的滤色器(color filter)7、形成于滤色器7上的平坦层(planarization layer)8以及形成于平坦层8上的微透镜9。半导体衬底1包括器件隔离层2和光电二极管3。层间电介质4包括多个金属线5a、5b和5c。
如图1所示，金属线5a、5b和5c具有多层结构，该多层结构增加了置于微透镜9和光电二极管3之间的层间电介质4的厚度。增加的厚度阻碍了穿过微透镜9传播的光的聚焦。用来改善光的聚焦的尝试已经包括减小微透镜9的曲率。然而，这些尝试已经证实是无效的，而并没有充分地解决从微透镜9至光电二极管3的光传播的恶化(deterioration)。此外，由于光聚焦在光电二极管3的上部上，所以在现有技术的CMOS图像传感器中存在感光度的劣化。同样，由于入射光不规则的漫射和反射，导致了诸如像素间串扰(cross-talk)的缺陷。
发明内容
总体而言，本发明示例性实施例涉及一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及其制造方法。通过在其中光从微透镜传播至光电二极管的地方增加具有相对高的导光性(light guidingproperty)材料至层间电介质，本发明的一些示例性实施例能够提高感光度。同样，本发明的一些示例性实施例减小了串扰(cross-talk)。在本发明一个示例性实施例中，用于制造CMOS图像传感器的方法包括多个步骤。首先，在包括光电二极管的半导体衬底上形成包括多个金属线的层间电介质。接下来，在层间电介质中形成沟槽。然后，在沟槽中形成钝化层。接下来，通过在钝化层上气相沉积(vapor-depositing)附加介电层来填充沟槽。然后，在附加介电层上形成滤色器。接下来，在滤色器上形成平坦层。最后，在平坦层上形成微透镜。
在本发明另一个示例性实施例中，CMOS图像传感器包括半导体衬底和形成于半导体衬底上的层间电介质，其中半导体衬底包括光电二极管。层间电介质包括多个金属线和与到光电二极管的光路(light path)相对应布置的沟槽。CMOS图像传感器还包括形成于沟槽中的钝化层、填充在沟槽中的附加介电层、形成于附加介电层上的滤色器、形成于滤色器上的平坦层以及形成于平坦层上的微透镜。
提供这些概要的目的在于以简单的形式介绍一种概念的选择，这些概念将在以下的具体实施方式中作进一步描述。这些概要不是为了确定所要求的主题内容的关键特征或本质特性，也不是为了用作确定所要求的主题内容的范围的辅助。此外，可以理解的是，本发明的上述总体描述和以下的具体描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供对所要求的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括用来提供对本发明示例性实施例的进一步理解，并结合于此而构成本申请的一部分，示出了本发明的示例性实施例。在附图中：
图1是示意地示出了现有技术的CMOS图像传感器的结构的截面图；以及
图2A至图2C是示出了示例性CMOS图像传感器的结构的截面图。
具体实施方式
在以下本发明实施例的详细描述中，现在将详细地参照本发明的优选实施方式和在附图中示出的实施例。。在所有可能的地方，在整个附图中使用相同的标号以表示相同或相似的部件。这些具体实施方式描述的足够详细以使本领域技术人员能够实施本发明。可以利用其他的具体实施方式，并在不脱离本发明的范围内可以作结构的、逻辑的和电的改变。而且，可以理解的是，本发明的各种具体实施方式，尽管不同，但不是一定互相独立的。例如，在一个具体实施方式中描述的显著特征、结构或特性也可能包含在其他的具体实施方式中。因此，以下的具体描述不应该被局限的理解，而本发明的范围仅通过所附的权利要求以及这些权利要求所享有的等同替换的全部范围来限定。
图2A至图2C是示出了示例性互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的结构的截面图。如图2A中所披露，通过首先在半导体衬底10上形成包括多个金属线21、22和23的层间电介质20来制造示例性CMOS图像传感器。半导体衬底10包括器件隔离层11和光电二极管12。层间电介质20可以例如由非掺杂硅酸盐玻璃(undoped silicate glass)(USG)层、氟掺杂硅酸盐玻璃(fluorinedoped silicate glass)(FUSG)层或其若干组合形成。
形成在层间电介质20中的金属线21、22和23包括用于驱动图像传感器的金属线和用于驱动逻辑电路的金属线。金属线21、22和23可以形成在多层中，其中例如多层在大约2层到大约5层之间。更具体地，当在层间电介质20中形成多层的金属线21、22和23时，重复一系列工艺，这些工艺包括USG的气相沉积、平坦化、氮化层的气相沉积、氮化层的退火和去除。
接下来，现在参照图2B，在层间电介质20上形成光刻胶图样(未示出)。然后，使用光刻胶图样作为蚀刻掩膜来部分蚀刻层间电介质20，从而在其中光被传播至光电二极管12的地方形成沟槽。如下所述，沟槽的深度可以同于或大于随后将形成的附加介电层的厚度。在沟槽具有比附加介电层大的深度的情况下，如下所述，形成于沟槽中的钝化层30的厚度同样可以被认为是附加介电层厚度的一部分。在用于形成沟槽的蚀刻期间，光刻胶图样也可以被同时蚀刻并从而被去除。
接下来，在层间电介质20的整个表面上，包括在形成于层间电介质20中的沟槽内形成钝化层30。通过等离子增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition)(PECVD)来气相沉积氮化硅层，可以以衬垫(liner)的形式制造钝化层30。在形成钝化层30之后，可以对半导体衬底10实施退火以固化(cure)钝化层30。
现在参照图2C，接下来，在钝化层30的整个表面上气相沉积附加介电层40，从而填充形成于层间电介质20中的沟槽。附加介电层40可以具有比层间电介质20高的折射率。同样，附加介电层40可以由具有比层间电介质20高的导光性的介电材料(dielectricmaterial)形成。在形成附加介电层40之后，为了平坦化附加介电层40的表面，可以对附加介电层40的表面实施旋涂(spin coating)。
接下来，在附加介电层40上施加用于滤色器的抗蚀剂(resist)，然后形成滤色层。在本发明实施例中，滤色器50包括三种颜色：红(R)、绿(G)和蓝(B)，并且通过多次实施滤色器制造工艺来形成该滤色器50。R、G和B滤色器50根据他们各自的抗蚀特性(resist properties)彼此呈阶梯状(stepped)。
接下来，形成例如由氮化硅制成的平坦层60以补偿滤色器50的高度差。此外，在平坦层60上形成抗蚀图样(resist pattern)，该抗蚀图样用于形成微透镜70。接下来，通过在平坦层60上施加用于微透镜70的抗蚀剂并且对抗蚀剂实施光刻来形成微透镜抗蚀图样。然后，对微透镜抗蚀图样实施退火以致微透镜抗蚀图样回流(reflows)。从而，形成具有圆顶形的微透镜70。
如上所述，是本发明的一些实施例，在其中光从微透镜70传播至光电二极管12的地方形成沟槽。然后，施加具有比层间电介质高的导光性的介电材料以填充沟槽。该结构使得图像传感器的聚光效率(light condensing efficiency)和感光度提高，同时也减小了滤色器中串扰。
尽管已经示出并描述了本发明的多个示例性实施例，但是可以对本发明的这些示例性实施例作改变。因此，本发明的范围由下述权利要求及其等同替换来限定。

Claims (16)

1.一种用于制造互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的方法，包括：
在包括光电二极管的半导体衬底上形成包括多个金属线的层间电介质；
在所述层间电介质中形成沟槽；
在所述沟槽中形成钝化层；
通过在所述钝化层上气相沉积附加介电层来填充所述沟槽；
在所述附加介电层上形成滤色器；
在所述滤色器上形成平坦层；以及
在所述平坦层上形成微透镜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述层间电介质中形成沟槽包括：
在所述层间电介质上形成光刻胶图样；以及
使用所述光刻胶图样作为蚀刻掩膜来部分蚀刻所述层间电介质以形成所述沟槽。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层间电介质包括非掺杂硅酸盐玻璃(USG)层、氟掺杂硅酸盐玻璃(FUSG)层或其若干组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)气相沉积氮化硅层来形成所述钝化层。
5.根据权利要求1所述的方法，在形成所述钝化层之后，进一步包括对所述半导体衬底实施退火。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述附加介电层包括具有比所述层间电介质高的导光性的介电材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述附加介电层包括具有比所述层间电介质高的折射率的材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过PECVD气相沉积氮化硅层来形成所述附加介电层。
9.根据权利要求8所述的方法，在气相沉积所述附加介电层之后，进一步包括，通过旋涂来平坦化所述附加介电层。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述层间电介质上光被传播至所述光电二极管的地方布置所述沟槽。
11.一种CMOS图像传感器，包括：
半导体衬底，包括光电二极管；
层间电介质，形成于所述半导体衬底上，所述层间电介质包括多个金属线和与到所述光电二极管的光路相对应地布置的沟槽；
钝化层，形成于所述沟槽中；
附加介电层，填充在所述沟槽中；
滤色器，形成于所述附加介电层上；
平坦层，形成于所述滤色器上；以及
微透镜，形成于所述平坦层上。
12.根据权利要求11所述的CMOS图像传感器，其中，所述层间电介质包括USG层、FUSG层或其若干组合。
13.根据权利要求11所述的CMOS图像传感器，其中，通过PECVD气相沉积氮化硅层来形成所述钝化层。
14.根据权利要求11所述的CMOS图像传感器，其中，所述附加介电层包括具有比所述层间电介质高的导光性的介电材料。
15.根据权利要求11所述的CMOS图像传感器，其中，所述附加介电层由具有比所述层间电介质高的折射率的材料形成。
16.根据权利要求11所述的CMOS图像传感器，其中，通过PECVD气相沉积氮化硅层来形成所述附加介电层。
CNA2008101702519A 2007-10-17 2008-10-16 Cmos图像传感器及其制造方法 Pending CN101414579A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070104401A KR20090039015A (ko) 2007-10-17 2007-10-17 씨모스 이미지 센서 제조 방법
KR1020070104401 2007-10-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101414579A true CN101414579A (zh) 2009-04-22

Family

ID=40560966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008101702519A Pending CN101414579A (zh) 2007-10-17 2008-10-16 Cmos图像传感器及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090101950A1 (zh)
KR (1) KR20090039015A (zh)
CN (1) CN101414579A (zh)
DE (1) DE102008051583A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102683375A (zh) * 2012-06-01 2012-09-19 昆山锐芯微电子有限公司 Cmos图像传感器及其制作方法
CN110148604A (zh) * 2019-05-29 2019-08-20 上海思立微电子科技有限公司 微镜头制备方法及微镜头

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101550067B1 (ko) * 2008-12-24 2015-09-03 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
CN108807449B (zh) * 2018-08-24 2022-02-08 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5088993B2 (ja) * 2001-02-16 2012-12-05 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US7119319B2 (en) * 2004-04-08 2006-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device
US7193289B2 (en) * 2004-11-30 2007-03-20 International Business Machines Corporation Damascene copper wiring image sensor
KR20070104401A (ko) 2005-02-15 2007-10-25 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 연료 파이프 조립체를 위한 부착 시스템 및 그 조립 방법
US7803647B2 (en) * 2007-02-08 2010-09-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Optical transmission improvement on multi-dielectric structure in advance CMOS imager

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102683375A (zh) * 2012-06-01 2012-09-19 昆山锐芯微电子有限公司 Cmos图像传感器及其制作方法
CN110148604A (zh) * 2019-05-29 2019-08-20 上海思立微电子科技有限公司 微镜头制备方法及微镜头

Also Published As

Publication number Publication date
US20090101950A1 (en) 2009-04-23
KR20090039015A (ko) 2009-04-22
DE102008051583A1 (de) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5437432B2 (ja) Ｃｍｏｓイメージセンサー及びイメージセンサーを形成する方法
CN107425023B (zh) 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备
TWI419311B (zh) 影像感測器之自校濾波器
US7393477B2 (en) Method of fabricating microlens structure
TWI520317B (zh) 半導體裝置及其製造方法
CN101105543A (zh) 微透镜装置及其制造方法
CN101404289B (zh) 图像传感器及其制造方法
CN101202248B (zh) 图像传感器及其制造方法
CN101667586A (zh) 图像传感器及其制造方法
KR100524200B1 (ko) 이미지 소자 및 그 제조 방법
CN101207146B (zh) 图像传感器及其制造方法
CN101414579A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN100544012C (zh) 图像传感器及其制造方法
US20080131991A1 (en) Method of manufacturing cmos image sensor
US20050236653A1 (en) Image sensor having notch filter and method for fabricating the same
JP4153426B2 (ja) 集積イメージセンサを製造するための方法
US8119436B2 (en) Image sensor having optical waveguide structure and method for manufacturing the same
CN100524687C (zh) 制造图像传感器的方法
CN101419975A (zh) 图像传感器及其制造方法
US20080054387A1 (en) Image Sensor and Method for Manufacturing the Same
CN101136363A (zh) 微聚光镜结构及其制作方法
KR100718771B1 (ko) 광 감도가 향상된 이미지센서의 제조방법
KR100902583B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR20110002994A (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR100932132B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090422