图像传感器的制造方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器的制造方法，该方法包括如下步骤；在半导体衬底上形成金属线层；然后在该金属线层上形成滤色镜；然后在所述滤色镜上分隔地形成籽晶微透镜；然后清洗所述籽晶微透镜的表面；然后通过在所述籽晶微透镜上和所述籽晶微透镜之间的空间中沉积无机层，在所述滤色镜上形成无间隙微透镜。无间隙微透镜能够防止串扰和噪声，以及能够提高图像传感器的图像质量。形成薄无机层的微透镜能够防止由于物理碰撞产生的裂纹。通过执行清洗处理能够提高微透镜的第一无机层和第二无机层之间的粘附力，从而提高了入射光的折射率和光透射率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
图像传感器是一种将光图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器可大致分为电荷耦合器件(CCD)和互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像 传感器(CIS)。CIS可在单位像素中包括多个光电二极管和MOS晶体管，用于以开关 的方式依次检测各单位像素的电信号，从而实现图像。在滤色镜上和/或上方可形成微透镜，以提高CIS的光敏度。通过在光敏 有机材料上和/或上方依次执行曝光工艺、显影工艺和回流工艺，可形成半圆 形的微透镜。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及，该图像传感器包括由无机 材料构成的多个微透镜。本专利技术的实施例涉及，该方法包括下列步骤的至 少之一在半导体衬底上形成金属线层；然后在该金属线层上形成滤色镜； 然后在所述滤色镜上形成分隔开的籽晶微透镜；然后清洗所述籽晶微透镜的 表面；然后通过在所述籽晶微透镜上和所述籽晶微透镜之间的空间中沉积无 机层，来在所述滤色镜上形成无间隙微透镜。本专利技术实施例涉及，该方法包括下列步骤的至少 之一提供具有多个单位像素的半导体衬底；然后为每个单位像素形成光检 测部；然后形成包括多条金属线的层间介电层，每条金属线电连接至各自的 光检测部；然后在该层间介电层上形成滤色镜阵列；然后在该滤色镜阵列上 直接分隔地形成籽晶微透镜阵列，其中该籽晶微透镜阵列包括每个单位像素的籽晶微透镜；然后至少在该籽晶微透镜阵列的表面上执行清洗处理；然后 通过在籽晶微透镜上沉积第一无机层并使该第一无机层填充在相邻籽晶微 透镜之间的空间中，来在该滤色镜阵列上直接形成微透镜。本专利技术实施例涉及，该方法包括下列步骤的至少 之一在衬底上形成包括多条金属线的层间介电层；然后在该层间介电层上 直接形成多个滤色镜；然后在所述滤色镜上直接分隔地形成多个籽晶微透 镜，其中所述籽晶微透镜由第一无机层构成；然后在所述籽晶微透镜的表面 上依次执行多个清洗处理；然后通过在所述籽晶微透镜上沉积第二无机层并 使该第二无机层填充在相邻的籽晶微透镜直接的空间中，来在滤色镜阵列上 直接形成微透镜，其中该微透镜具有连续的表面形状。附图说明图1至图5为示出根据本专利技术实施例的图像传感器的制造工艺的示图。具体实施方式如图1所示，半导体衬底IO包括为半导体衬底10的每个单位像素形成 的多个光检测部11。在半导体衬底10上和/或上方可形成用于限定有源区和场区的器件隔离层。光检测部11包括光电二极管和连接至光电二极管的CMOS电路，其中光电二极管用于接收光以产生光电荷，CMOS电路用于将 所产生的光电荷转变为电信号。在形成包括器件隔离层和光检测部11的相关器件之后，在半导体衬底 10上和/或上方可形成层间介电质20。层间介电质20可包括多条金属线21， 并且该层间介电层20还可被形成为具有多层结构(包括多个层)。每条金 属线21具有期望的布局，不屏蔽入射到光电二极管的光。金属线21可电连 接至光检测部11。可在包括金属线21的层间介电质20上和/或上方形成钝化层30。提供 钝化层30用于保护器件以免受潮或刮擦。钝化层30可由介电材料构成。钝 化层30可由二氧化硅(Si02)层、氮化硅(SiN)层和氮氧化硅(SiON)层 其中之一构成。钝化层30可具有多层结构，其中多层中的至少一层被叠置。 例如，钝化层30可具有包括正硅酸乙酯(TEOS)层(其厚度为1000-5000人)和氮化层(其厚度为1000-10000人)的叠置结构。根据实施例，可省略钝化层30的使用，并在后续处理期间直接在层间 介电质20上和/或上方形成多个滤色镜40。这种结构影响图像传感器的整体 高度，所以能够提供更薄的图像传感器。另外，由于工艺数量减少，所以能 够实现降低成本的效果。可选地，可直接在钝化层30上和/或上方形成滤色镜40，并且为了实现 彩色图像，包括三个滤色镜40。用于滤色镜40的材料实例包括染色的光致 抗蚀剂(dyed photoresist)。可在每个单位像素上和/或上方形成一个滤色镜 40以从入射光分离颜色。滤色镜40可分别代表不同的颜色，例如红色、绿 色和蓝色。相邻的滤色镜40可彼此略微重叠，以具有高度差。为了补偿这 种高度差，可在滤色镜40上和/或上方直接形成平坦化层50。可在平坦化的 表面上和/或上方形成在后续工艺中待形成的微透镜。因此，可在滤色镜40 上和/或上方形成平坦化层50，以去除由滤色镜40导致的高度差。当然，也 可省略平坦化层50。然后可在滤色镜40上和/或上方形成无机层60，以形成籽晶微透镜阵列。 无机层60可由氧化物层、氮化物层和氮氧化物层形成。例如，在大约 50'C-25(TC的低温下，在氧化物层上和/或上方通过执行化学气相沉积 (CVD)、物理气相沉积(PVD)或等离子增强CVD (PECVD)可形成无 机层60。无机层60可形成为具有大约2000-20000A的厚度。如图2 所示，可在无机层60上和/或上方为每个单位像素形成阵列中的 微透镜掩模71。通过用有机光致抗蚀剂层涂敷无机层60，使用光刻 (lithography)工艺图案化有机光致抗蚀剂层，然后执行回流工艺，可将每 个微透镜掩模71形成为半圆形或拱顶形(dome shape)。可将与一个单位像 素对应的微透镜掩模71和与相邻的单位像素对应的微透镜掩模71相分隔。如图3所示，然后可在滤色镜40上和/或上方形成籽晶微透镜61的阵列。 利用微透镜掩模71作为蚀刻掩模，通过在无机层60上和/或上方执行无图形 蚀刻(blanket etching)可形成籽晶微透镜61。可以无机层60与微透镜掩模 71之间的蚀刻比为1:1来执行无机层60的无图形蚀刻。因此，可一直执行 用于形成籽晶微透镜61的无机层60的蚀刻，直到有机光致抗蚀剂层被完全 蚀刻掉，所以可形成与相邻籽晶微透镜61相分隔的籽晶微透镜61。这意味着，各单位像素的各籽晶微透镜61可彼此分隔，以防止发生微透镜的合并 和桥形现象。因此，在滤色镜40上和/或上方可分隔地形成包括低温氧化物 层的籽晶微透镜61。从而没有降低图像传感器的敏感度。如图4所示，然后执行籽晶微透镜61的阵列的表面清洗处理。执行籽 晶微透镜61的表面清洗处理，以去除不希望的粒子，例如在籽晶微透镜61 的形成过程中留在籽晶微透镜61上和/或上方的有机光致抗蚀剂层的残留 物。这种粒子或光致抗蚀剂层的残留材料能降低随后在微透镜61上和/或上 方沉积的无机层的粘附力，并可能成为图像的缺陷源(defect source)。使用 碱性溶液(basic solution)执行籽晶微透镜61的表面清洗处理。在执行清洗 处理时，不应损伤形成籽晶微透镜61的氧化物层。因此，使用碱性溶剂在 大约10-200秒的时间内执行清洗处理。具体地，使用NH4F基的碱性溶剂执 行清洗处理大约30-60秒。通过这样做，不但防止了籽晶微透镜61的表面损 伤，同时能够容易去除光致抗蚀剂层的残留物。另外，由于防止了籽晶微透 镜61的表面损伤，所以能够提高微透镜的折射率和反射率，以及能够提高 随后在籽晶微透镜61上方形成的无机薄层的粘附力。另外，在使用碱性溶 液进行了籽晶微透镜61的初始清洗之后，使用去离子(DI)水执行第二清 洗处理。在执行第二清洗处理之后，可执行干燥处理。如图5所示，然后在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器的制造方法，该方法包括如下步骤：在半导体衬底上形成金属线层；然后在该金属线层上形成滤色镜；然后在所述滤色镜上分隔地形成籽晶微透镜；然后清洗所述籽晶微透镜的表面；然后通过在所述籽晶微透镜上和所述籽晶微透镜之间的空间中沉积无机层，在所述滤色镜上形成无间隙微透镜。

【技术特征摘要】
KR 2007-5-3 10-2007-00429081. 一种图像传感器的制造方法，该方法包括如下步骤在半导体衬底上形成金属线层；然后在该金属线层上形成滤色镜；然后在所述滤色镜上分隔地形成籽晶微透镜；然后清洗所述籽晶微透镜的表面；然后通过在所述籽晶微透镜上和所述籽晶微透镜之间的空间中沉积无机层，在所述滤色镜上形成无间隙微透镜。2. 如权利要求1所述的方法，其中使用NH4F溶液和去离子水中的至少 一种清洗所述籽晶微透镜。3. 如权利要求2所述的方法，其中执行所述籽晶微透镜的表面清洗约 10-200秒。4. 如权利要求1所述的方法，其中形成所述籽晶微透镜的阵列包括如下步骤在该金属线层上形成第二无机层；然后 在该第二无机层上分隔地形成透镜掩模；然后 使用所述透镜掩模作为蚀刻掩模，蚀刻该第二无机层。5. 如权利要求4所述的方法，其中所述透镜掩模由光致抗蚀剂材料构成。6. 如权利要求4所述的方法，其中以1:1的蚀刻比蚀刻该第二无机层和 所述透镜掩模。7. 如权利要求1所述的方法，其中每个所述籽晶微透镜包括氧化物层、 氮化物层和氮氧化物层。8. 如权利要求1所述的方法，其中该无机薄层包括氧化物层、氮化物层 和氮氧化物层。9. 如权利要求l所述的方法，其中在100-20(TC的温度下沉积所述籽晶 微透镜和该无机层。10. 如权利要求1所述的方法，还包括在形成所述滤色镜之前，在该金 属线层上形成钝化层。11. 如权利要求1所述的方法，还包括在形成该第二无机层之前，在所述滤色镜上形成平坦化层。12. —种方法，包括如下步骤提供具有多个单位像素的半导体衬底；然后 为每个单位像素形成光检测部；然后形成包括多条金属线的层间介电层，其中每条金属线电连接至各自的光 检测部；然后在该层间介电层上形成滤色镜阵列；然后在该滤色镜阵列上直接分隔地形成籽晶微透镜阵列，其中该籽晶微透镜阵列包括每个单位像素的籽晶微透镜；然...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑冲耕，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[]