图像传感器和其制造方法技术

本发明专利技术提供图像传感器及其制造方法。所述图像传感器包括光电二极管区域、绝缘层结构、防止漏光单元、滤色器和微透镜。半导体衬底的像素区域中的光电二极管区域产生对应于入射光的电信号。光电二极管区域包括第一光电二极管、第二光电二极管、和第三光电二极管。所述绝缘层结构包括对应于第一到第三光电二极管之间的边界的沟槽。防止漏光单元形成在所述光电二极管之间的沟槽中并且防止光通过沟槽。滤色器对应于第一到第三光电二极管而形成在绝缘层结构上，并且微透镜对应于每个滤色器位于滤色器上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器及其制造方法。
技术介绍
通常，图像传感器是将光学图像转化为电信号的半导体器件。电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体器(CMOS)图像传感器是典 型的现有技术图像传感器。根据现有技术的图像传感器制造方法在图像传感器的微透镜之间 形成间隙。聚焦在特定微透镜上的光可通过对应于微透镜和相邻微透镜 之间的间隙的区域漏出，并进入相邻的光电二极管。漏出的光导致光学 串扰和混色，从而使色纯度下降。结果，光电二极管的图像质量变差。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供图像传感器及其制造方法，其用于通过防止 穿过微透镜的光漏入微透镜之间的间隙而改善光电二极管的图像质量。在一个实施方案中，图像传感器包括在半导体衬底的像素区域中 的用于产生对应于入射光的电信号的光电二极管区域，具有第一光电二 极管、第二光电二极管和第三光电二极管；具有对应于第一到第三光电 二极管边界的沟槽的绝缘层结构；通过填充沟槽用于防止光通过沟槽的 防止漏光单元；在绝缘层结构上的对应于第一到第三光电二极管的滤色 器；和在滤色器上的对应于每个滤色器的微透镜。在另一个实施方案中，制造图像传感器的方法可包括在半导体衬 底的像素区域中形成光电二极管区域，用于产生对应于入射光的电信 号，包括第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管；通过在 第一到第三光电二极管上形成绝缘层以覆盖第一到第三光电二极管，在 所述绝缘层上涂敷光刻胶膜，和在通过使用光刻胶膜图案化所述绝缘层 以在第一到第三光电二极管的边界处形成沟槽，从而形成绝缘层结构；通过在绝缘层结构上沉积填隙材料从而在沟槽中形成防止漏光单元；在 绝缘层结构上形成对应于第一到第三光电二极管的滤色器；和在滤色器 上形成对应于每个滤色器的微透镜。一个或多个实施方案的细节阐述在附图和以下的详细说明中。其他 特征将由说明书、附图和权利要求中显而易见。附图说明图l是根据一个实施方案的图像传感器的横截面图。 图2是图1所示光电二极管区域的俯视图。图3A和图3B是说明在光电二极管区域上形成绝缘层结构的方法 的横截面图。图4是说明在绝缘层结构上形成防止漏光单元的方法的横截面图。 图5是说明在绝缘层结构上形成滤色器结构的方法的横截面图。 图6是说明在滤色器上形成平坦化层的方法的横截面图。 图7是说明在平坦化层上形成微透镜的方法的横截面图。 具体实施例方式以下，将参考附图详细说明根据实施方案的。在实施方案的说明中，应理解当层(或膜)称为在另一层或衬底'上， 的时候，其可以直接在另一层或衬底上，或也可存在插入的层。此外， 应理解当层被称为在另一个层下的时候，其可以直接在另一层下， 也可存在一个或多个插入的层。另外，也应理解当层称为在两层'之间 '的时候，其可以为两层之间的仅有的层，或也可存在一个或多个插入 的层。图l是根据一个实施方案的图像传感器的横截面图，图2是图1所 示光电二极管区域的俯视图。根据该实施方案的图像传感器300可包括光电二极管区域100、绝缘层结构150、防止漏光单元160、滤色器200、 平坦化层210、和微透镜250。在半导体衬底10的像素区域中形成光电二极管区域IOO，并产生对 应于进入的光的电信号。光电二极管区域100包含第一光电二极管102、 第二光电二极管104、和第三光电二极管106。参考图2，第一到第三光电二极管102、 104和106中的每个包含用 于感测光量的光电二极管PD、转移晶体管Tx、重置晶体管Rx 、选择 晶体管Sx、和存取晶体管Ax。转移晶体管的漏极用作作为浮动扩散层 FD。再次参考图1，绝缘层结构150包括用于使具有覆盖半导体衬底10 的多层结构的线(未显示)绝缘的绝缘层152，在所述半导体衬底10上 形成有三个光电二极管102、 104和106。在对应于第一到第三光电二极 管102、 104和106之间边界的区域中在绝缘层152的顶表面中，以预 定宽度w和深度d形成沟槽154。在一个实施方案中，绝缘层152可包含氮化物。例如，绝缘层152 可包含光折射率约1.9~2.0的SiN。绝缘层152的厚度可以为约 200~300nm 。可以通过例如物理气相沉积、化学气相沉积(CVD例如 低压CVD、高密度等离子体CVD或等离子体增强的CVD)、或毯覆式 沉积的方法形成绝缘层152。沟槽154可以形成为具有比绝缘层152的厚度小的深度。而且，沟宽度w 。在微透镜制造期间可以在各微透镜250之间形成间隙252 。间 隙252的尺寸为至少约200nm~300nm。沟槽154的宽度w可以为约 100nm~400nm或更小，沟槽154的深度可以为约100nm~300nm 。在聚焦的光传输到光电二极管PD时，防止漏光单元160防止聚焦 到微透镜250的光漏到在微透镜之间形成的间隙252的区域。防止漏光 单元160可以在沟槽154中形成，并可基本上填充沟槽154。也可形成 预定厚度的防止漏光层以覆盖绝缘层结构150的整个顶表面，从而基本 上平坦化图像传感器300的顶表面。防止漏光单元160覆盖绝缘层结构150顶表面的部分的厚度(即， 防止光的单元160的顶面到绝缘层152的顶表面的厚度)为约10nm~ 20nm在一个实施方案中，防止漏光单元160可包含氧化物材料，例如原 硅酸乙酯(TEOS)氧化物材料，其折射率小于绝缘层结构的材料SiN的 折射率。TEOS氧化物材料的光折射率为约1.4~1.5。可以通过例如物 理气相沉积、化学气相沉积(CVD，例如低压CVD、高密度等离子体 CVD、或等离子体增强的CVD)、或毯覆式沉积的方法形成防止漏光单 元160。滤色器200可以形成在防止漏光单元160上。滤色器200包括用于 通过蓝色可见光的、形成在对应于第一光电二极管102的预定区域的蓝 色滤色器202、用于通过绿色可见光的、形成在对应于第二光电二极管 104的预定区域的绿色滤色器204、和用于通过红色可见光的、形成在 对应于第三光电二极管106的预定区域的红色滤色器206。蓝色、绿色和红色滤色器202、 204和206可以形成为具有不同的 厚度，如图1所示。更具体地说，滤色器在基本上平坦的衬底上形成为 具有不同的厚度。例如，红色滤色器206可具有比与其相邻的绿色滤色 器204大的厚度，绿色滤色器204可具有与其相邻的蓝色滤色器202大 的厚度，其中蓝色滤色器202在绿色滤光器204远离红色滤色器206的 的一侧。或者，蓝色、绿色和红色滤色器202、 204、和206可以形成为 具有相同的厚度。平坦化层210可以形成在滤色器200上方或之上。平坦化层210降 低或基本上除去可能在蓝色、绿色和红色滤色器202、 204和206之间 形成的阶梯差(例如滤色器达到的厚度差)。微透镜250精确地聚焦并将光传播到每个光电二极管区域100。在 平坦化层210上形成微透镜250以各自与蓝色、绿色或红色滤色器202、 204和206对齐。更具体地说，在平坦化层210上形成光刻胶膜。光刻胶膜可以由通 过常规方法(例如旋涂)沉积的常规聚合物光刻胶材料形成。光刻胶层可以形成为200~500nm的厚度。然后通过包括在约120C 250C温 度下的热回流工艺(reflow process )的曝光和显影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：在半导体衬底的像素区域中的光电二极管区域，用于产生对应于入射光的电信号并且包括第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管；具有对应于所述第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管的两个或更多个之间边界的沟槽的绝缘层结构；在所述沟槽中的防止漏光单元，用于防止光通过所述沟槽；在所述绝缘层结构上对应于所述第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管的滤色器；和在所述滤色器上对应于每个所述滤色器的微透镜。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-27 10-2006-01356341.一种图像传感器，包括在半导体衬底的像素区域中的光电二极管区域，用于产生对应于入射光的电信号并且包括第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管；具有对应于所述第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管的两个或更多个之间边界的沟槽的绝缘层结构；在所述沟槽中的防止漏光单元，用于防止光通过所述沟槽；在所述绝缘层结构上对应于所述第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管的滤色器；和在所述滤色器上对应于每个所述滤色器的微透镜。2. 权利要求1的图像传感器，其中所述绝缘层结构包括氮化物层。3. 权利要求1的图像传感器，其中所述沟槽的宽度是约100nm 400nm ， 所述沟槽的深度小于所述绝缘层结构的厚度。4. 权利要求3的图像传感器，其中所述沟槽的深度是约100~300nm 。5. 权利要求1的图像传感器，其中所述防止漏光单元包含光折射率小于 所述绝缘层结构的光折射率的氧化物材料。6. 权利要求5的图像传感器，其中所述氧化物材料包括TEOS(原硅酸四 乙酯)。7. 权利要求1的图像传感器，其中所述防止漏光单元在包括所述沟槽的 所述绝缘层结构的整个顶表面上，并且具有约10nm 20nm的厚度。8. —种制造图像传感器的方法，所述方法包括在半导体衬底的像素区域中形成用于将光转化为电信号的光电二 极管区域，所述光电二极管区域包括第一光电二极管、第二光电二极管 和第三光电二极管；形成绝缘层结构，包括在所述第一光电二极管、第二光电二极管和 第三光电二极管上形成绝缘层以覆盖所述第一光电二极管、第二光电二 极管和第三光电二极管，在所述绝缘层上涂敷并图案化光刻胶膜以在所 述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹盈提，
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[韩国]