CMOS图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种CMOS图像传感器及其制造方法，通过形成一图案化的掩膜层于金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层，在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格，通过电镀工艺能够形成高度很高的金属网格，在后续形成滤光片阵列时，滤光片单元的顶面能够不高于所述金属网格的顶面，通过所述金属网格的阻挡，由此被引导到一个滤光片单元中的光不会/基本不会泄漏到滤光片阵列中的不同的非预期颜色的滤光片单元中，从而能够解决/减缓像素单元之间的串扰问题。

CMOS image sensor and its manufacturing method

The present invention provides an CMOS image sensor and a manufacturing method, by forming a patterned mask on a metal seed layer, the patterned mask layer includes a plurality of mask units, the mask unit corresponds to the pixel unit, and the metal seeds that are exposed in the gap between the two adjacent mask units. A metal grid is electroplated on the exposed metal seed layer to form a metal mesh, and a highly high metal mesh can be formed through the electroplating process. The top surface of the filter unit can not be higher than the top surface of the metal mesh in the subsequent formation of the filter array, through which the metal mesh is blocked by the metal mesh. The light that is guided to a filter unit will not / or basically leak into a different undesired color filter element in the filter array, thus solving / slowing down the crosstalk problem between the pixel units.

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。
技术介绍
图像传感器已变得无所不在。图像传感器在数码静态相机、蜂窝式电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用中广泛使用。用于制造图像传感器及(特定来说)互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的技术持续大幅进步。举例来说，对较高分辨率及较低功率消耗的需求已经促使这些图像传感器的进一步小型化及集成。在常规彩色图像传感器中，入射光通常被引导通过微透镜且接着通过滤光片阵列的滤光片单元到像素阵列的像素单元。像素单元包含光敏元件以将入射光转换成与入射光的强度成比例的电信号。彩色图像传感器使用滤光片阵列来帮助捕获入射光中的颜色信息。滤光片阵列包含不同颜色的滤光片单元以过滤到达下层彩色图像传感器中的每一像素单元的光。随着彩色图像传感器中的像素单元尺寸变得较小，微透镜通过滤光片阵列中的特定颜色的滤光片单元将所有入射光聚焦到下层像素单元变得越来越有挑战性。因此，当被引导到一个滤光片单元中的光最终泄漏到滤光片阵列中的不同的非预期颜色的滤光片单元中时，在下层像素单元之间可能存在非所要的串扰。且因此使由图像传感器捕获的图像的总体图像质量降级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，以解决/减缓现有技术中像素单元之间存在串扰的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种CMOS图像传感器的制造方法，所述CMOS图像传感器的制造方法包括：提供一像素晶圆，所述像素晶圆中形成有包括多个像素单元的像素阵列；形成一金属种子层于所述像素晶圆上；形成一图案化的掩膜层于所述金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与所述像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层；在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格；去除所述图案化的掩膜层，以露出部分的所述金属种子层；去除露出的所述金属种子层，以露出部分的所述像素晶圆；及形成包括多个滤光片单元的滤光片阵列于露出的所述像素晶圆上，所述滤光片单元与所述像素单元对应，所述滤光片单元的顶面不高于所述金属网格的顶面。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，在去除露出的所述金属种子层之后，形成所述滤光片阵列之前，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括：形成一保护层，所述保护层覆盖所述金属网格及露出的所述像素晶圆。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，所述保护层的材料选自于氧化硅和氮化硅中的其中之一。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，在形成所述滤光片阵列之后，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括：形成一平坦化层，所述平坦化层覆盖所述金属网格及所述滤光片阵列；及形成包括多个微透镜单元的微透镜阵列于所述平坦化层上，所述微透镜单元与所述滤光片单元对应。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，在形成所述金属种子层于所述像素晶圆上之前，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括：形成一缓冲层于所述像素晶圆上；其中，所述金属种子层形成于所述缓冲层上。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，所述图案化的掩膜层的材料选自于光刻胶。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，所述金属种子层和电镀的金属材料的材料均选自于铜、金、铝和银中的其中之一。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，所述像素晶圆中还形成有多个传输门，所述传输门与所述像素单元电性连接。可选的，在所述的CMOS图像传感器的制造方法中，所述像素晶圆键合于一承载晶圆或者逻辑晶圆上，所述承载晶圆或者逻辑晶圆与所述金属种子层分别位于所述像素晶圆相对的两个表面。本专利技术还提供一种上述CMOS图像传感器的制造方法制造的CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括：一像素晶圆，所述像素晶圆中形成有包括多个像素单元的像素阵列；一金属网格，形成于所述像素晶圆上；包括多个滤光片单元的滤光片阵列，形成于所述像素晶圆上，且所述滤光片单元位于所述金属网格的单元格中，所述滤光片单元与所述像素单元对应，所述滤光片单元的顶面不高于所述金属网格的顶面。在本专利技术提供的CMOS图像传感器及其制造方法中，通过形成一图案化的掩膜层于金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层，在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格，通过电镀工艺能够形成高度很高的金属网格，在后续形成滤光片阵列时，滤光片单元的顶面能够不高于所述金属网格的顶面，通过所述金属网格的阻挡，由此被引导到一个滤光片单元中的光不会/基本不会泄漏到滤光片阵列中的不同的非预期颜色的滤光片单元中，从而能够解决/减缓像素单元之间的串扰问题。附图说明图1是本专利技术实施例的CMOS图像传感器的制造方法的流程示意图；图2至图9是本专利技术实施例的CMOS图像传感器的制造方法过程中所形成的结构的部分剖面示意图；其中，200-像素晶圆；210-像素阵列；211-像素单元；220-硅外延层；230-传输门；240-金属互连层；250-栅极氧化层；260-承载晶圆或者逻辑晶圆；270-缓冲层；280-金属种子层；290-图案化的掩膜层；291-掩膜单元；292-间隙；300-金属网格；310-保护层；320-滤光片阵列；321-滤光片单元；330-平坦化层；340-微透镜阵列；341-微透镜单元。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的CMOS图像传感器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。专利技术人研究发现，现有技术中的滤光片单元的顶面常高于(突出于)隔离相邻两个所述滤光片单元的金属网格，从而导致被引导到一个滤光片单元中的光容易泄漏到滤光片阵列中的不同的非预期颜色的滤光片单元中，进而导致下层像素单元之间存在非所要的串扰。专利技术人进一步研究发现，上述问题并不能很简单的克服，即想要使得滤光片单元的顶面不高于隔离相邻两个所述滤光片单元的金属网格是非常困难的，通过现有工艺基本不可能实现。专利技术人继续深入研究发现，现有技术中通过形成一金属层后刻蚀所述金属层而形成金属网格，同时，为了保证后续形成滤光片单元的面积，金属网格的格条截面宽度有一定限制，通常为0.1μm-0.15μm，而由于刻蚀工艺前的必须的光刻工艺以及刻蚀工艺本身的工艺条件的限制，在上述格条截面宽度下，不能够制备出高度很高的金属网格，从而后续形成滤光片单元时，往往使得滤光片单元的顶面高于(突出于)金属网格的顶面，导致像素单元之间存在非所要的串扰。基此，在本专利技术实的核心思想在于，通过形成一图案化的掩膜层于金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层，在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格，通过电镀工艺能够形成高度很高的金属网格，在后续形成滤光片阵列时，滤光片单元的顶面能够不高于所述金属网格的顶面，通过所述金属网格的阻挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述CMOS图像传感器的制造方法包括：提供一像素晶圆，所述像素晶圆中形成有包括多个像素单元的像素阵列；形成一金属种子层于所述像素晶圆上；形成一图案化的掩膜层于所述金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与所述像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层；在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格；去除所述图案化的掩膜层，以露出部分的所述金属种子层；去除露出的所述金属种子层，以露出部分的所述像素晶圆；及形成包括多个滤光片单元的滤光片阵列于露出的所述像素晶圆上，所述滤光片单元与所述像素单元对应，所述滤光片单元的顶面不高于所述金属网格的顶面。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述CMOS图像传感器的制造方法包括：提供一像素晶圆，所述像素晶圆中形成有包括多个像素单元的像素阵列；形成一金属种子层于所述像素晶圆上；形成一图案化的掩膜层于所述金属种子层上，所述图案化的掩膜层包括多个掩膜单元，所述掩膜单元与所述像素单元对应，相邻两个所述掩膜单元之间的间隙露出部分的所述金属种子层；在露出的所述金属种子层上电镀金属材料，以形成金属网格；去除所述图案化的掩膜层，以露出部分的所述金属种子层；去除露出的所述金属种子层，以露出部分的所述像素晶圆；及形成包括多个滤光片单元的滤光片阵列于露出的所述像素晶圆上，所述滤光片单元与所述像素单元对应，所述滤光片单元的顶面不高于所述金属网格的顶面。2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，在去除露出的所述金属种子层之后，形成所述滤光片阵列之前，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括：形成一保护层，所述保护层覆盖所述金属网格及露出的所述像素晶圆。3.如权利要求2所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，所述保护层的材料选自于氧化硅和氮化硅中的其中之一。4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的制造方法，其特征在于，在形成所述滤光片阵列之后，所述CMOS图像传感器的制造方法还包括：形成一平坦化层，所述平坦化层覆盖所述金属网格及所述滤光片阵列；及形成包括多个微透镜单元的微透镜阵列于所述平坦化层上，所述微透镜单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：林率兵，严青松，
申请(专利权)人：豪威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31