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（互补金属氧化物半导体）图像传感器及其制造方法。在该方法中，在衬底上依次形成光电二极管、层间绝缘层、滤色器层、和平坦化层。在平坦化层上涂敷光刻胶。使光刻胶选择性地形成图样，以形成多个光刻胶图样。硬化每个光刻胶图样的表面。回流用于形成微透镜的硬化的光刻胶图样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
一般而言，图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器大体上分成电荷耦合器件(CCD)图像传感器器件和CMOS图像传感器器件。CMOS图像传感器包括光电二极管部分，用于检测辐射光；以及CMOS逻辑电路部分，用于处理电信号，以提供相应的数据。光电二极管部分收到的光量越多，图像传感器的光敏特性就越好。图1是根据相关技术的CMOS图像传感器的剖视图。根据相关技术，为了提高光敏性，或者提高形成于衬底10上的光电二极管11区域的填充系数，或者改变入射到光电二极管11之外其他区域的光径，使光线能会聚到光电二极管11。聚光技术的一个典型实例是使用微透镜16，其通常由具有优良透光性的材料成凸状形成于光电二极管上，以折射入射光，并将大部分的光辐射到光电二极管11区域上。然而，由于在根据相关技术形成微透镜16的过程中，在回流处理期间微型图样(miniaturized pattern)导致在相邻微透镜16之间形成重叠(A)，由此，这些重叠(A)减弱了聚光效果。由于用于CMOS图像传感器的微透镜近来变得微型化(用于0.25μm技术、0.18μm技术、和0.13μm技术的CMOS图像传感器的微透镜的尺寸分别是5.2μm×5.2μm、3.2μm×3.2μm、和2.5μm×2.5μm)，因此，可靠地保证微透镜之间的间隔变得越来越重要。
技术实现思路
因此，本专利技术旨在提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，可充分地解决由于相关技术的局限和落后所导致的一个或多个问题。本专利技术的一个目的在于提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，形成微型化微透镜，同时防止相邻微透镜的重叠。本专利技术的其他优点、目的和特征将作为说明书的一部分随后阐述，在本领域技术人员分析以下内容的基础上变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为了实现这些目标和其它优点，并根据本专利技术的目的，如本文中所体现和概括描述的，提供了一种CMOS图像传感器的制造方法，包括以下步骤在衬底上依次形成光电二极管、层间绝缘层、滤色器层、和平坦化层；在平坦化层上涂敷光刻胶；使光刻胶选择性地形成图样，形成多个光刻胶图样；硬化每个光刻胶图样的表面；以及回流硬化的光刻胶图样，以形成微透镜。根据本专利技术的另一方面，提供了一种CMOS图像传感器，包括衬底，其上形成有光电二极管；层间绝缘层，形成于包括光电二极管的衬底上；滤色器层，形成于层间绝缘层上；平坦化层，形成于滤色器层上；以及多个微透镜，其形成于平坦化层上，在微透镜之间介入有防重叠材料(overlap preventing material)。应该理解，本专利技术的先前的概述和随后的详述都是示例性的和说明性的，目的在于提供对所要求的本专利技术的进一步说明。附图说明附图提供了对本专利技术的进一步理解，其被结合于并且构成本申请的一部分。所示本专利技术的实施例与说明书一起用于说明本专利技术的原理。附图中图1是根据相关技术的CMOS图像传感器的剖视图；图2到图5是示出根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器制造方法的各阶段的剖视图。具体实施例方式以下将详细描述附图所描述的本专利技术的优选实施例。附图中将尽可能地使用相同的附图标号来表示相同或相似的部件。图5是根据本专利技术的一个实施例的CMOS图像传感器的剖视图。根据本专利技术的一个实施例的CMOS图像传感器可包括光电二极管31，形成于衬底上；层间绝缘层32，形成于包括光电二极管31的衬底30上；保护层33，形成于层间绝缘层32上；滤色器层34，形成于保护层33上；平坦化层35，形成于滤色器层34上；以及多个微透镜36，形成于平坦化层35上，并且有防重叠材料38介于这些微透镜36之间。下面，将参照图2到图5描述根据本专利技术的CMOS图像传感器的制造方法。如图2所示，在半导体衬底30上形成多个感光器件例如光电二极管31和各种晶体管(未示出)，在半导体衬底30上形成层间绝缘层32。感光器件可形成为光栅(photo gate)结构，而不是光电二极管31结构。层间绝缘层32可形成为多个层。例如，在形成第一层间绝缘层(未示出)之后，在第一层间绝缘层上形成遮光层(未示出)，用于阻挡光入射到非光电二极管31的区域，此后，在其之上可形成第二层间绝缘层(未示出)。接下来，可在层间绝缘层32上形成保护层33，以保护该器件免受潮湿和擦伤。在保护层33上涂敷染料抗蚀剂(dye resist)，然后进行曝光和显影，以形成滤色器层34，用于过滤不同波长范围的光。此处，在形成滤色器层34的曝光处理过程中，可使用具有限定图样的掩模作为光掩模(未示出)，使滤色器层34的边界上可形成凹凸形状(concavo-convex form)。接下来，可在滤色器层34上形成用于确保平坦的已平坦的平坦化层35，以在该层上形成均匀的焦距和透镜层。参照图3，在平坦化层35上涂敷用于形成微透镜的光刻胶。然后，通过曝光和显影使光刻胶形成图样，以形成多个分离的光刻胶图样36a。参照图4，使每个光刻胶图样36a的表面硬化。此处，可通过等离子体处理来执行光刻胶图样36a表面的硬化。通过对光刻胶图样36a的硬化处理，在其表面上形成聚合物37。此处，用于硬化光刻胶图样36a表面的等离子体处理可分别使用或混合使用例如包括元素氟的基于CxFy的气体或基于CHxFy的气体作为聚合物形成气体。基于CxFy或CHxFy的气体的流量与聚合物形成成比例，使得气体量过多引起光刻胶图样过度硬化，而使用太少的气体则导致脆弱的光刻胶图样表面。本专利技术可使用10-25sccm的C5F8和2-10sccm的CH2F2来硬化光刻胶图样36a的表面，以防止微透镜的重叠。例如，本专利技术可使用18sccm的C5F8和5sccm的CH2F2来有效地硬化光刻胶图样36a的表面，防止了微透镜的重叠。此外，可分别使用或混合使用O2和Ar气体进行用于硬化表面的等离子体处理。O2气体的功能是用于防止聚合物的过度形成。在O2气体流量与聚合物的形成之间存在反比例。O2气体的合适程度约为0.1-10sccm。Ar气体的功能是用于提高等离子体均匀性，以确保均匀形成聚合物，或用于防止通过聚合物溅射，在光刻胶顶部上过度形成聚合物。Ar气体流量与聚合物的形成之间成反比例。当Ar气体为50-200sccm时，会合适地形成聚合物当形成聚合物时，压力与功率之间存在相关性。当压力太大时，会在光刻胶顶部形成过多的聚合物，太低的压力则导致形成太少的聚合物。因而，可用10-15mT(或50mt)压力和600-800W功率形成合适量的聚合物。例如，本专利技术在用于硬化光刻胶图样36a表面的等离子体处理中可使用30mT压力和700W功率，以形成合适量的聚合物来防止微透镜的重叠。参照图5，通过回流光刻胶图样36a形成半球形微透镜36，该光刻胶图样36a具有通过等离子体处理所硬化的表面。此处，使用加热板或加热炉提供150-200℃的温度来执行等离子体处理。此处，微透镜36的曲率根据用于收缩微透镜36的加热方法而变化，微透镜36的聚焦效率则根据微透镜36的曲率而变化。当将光刻胶图样36a回流时，在光刻胶图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造ＣＭＯＳ图像传感器的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上依次形成光电二极管、层间绝缘层、滤色器层、和平坦化层；在所述平坦化层上涂敷光刻胶；使所述光刻胶选择性地形成图样，形成多个光刻胶图样；硬化每个光刻 胶图样的表面；以及回流所述硬化的光刻胶图样，以形成微透镜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金荣实，
申请(专利权)人：东部电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]