CMOS图像传感器的制造方法技术

提供了一种ＣＭＯＳ图像传感器及其制造方法，该ＣＭＯＳ图像传感器通过提高的微透镜尺寸的均匀性而具有提高的性能。ＣＭＯＳ图像传感器包括：光电二极管，形成在半导体衬底上，用于产生与入射光的量一致的电荷；层间绝缘层，形成在包括光电二极管的半导体衬底的整个表面上；滤色层，形成在层间绝缘层中，用于使相应波长的光通过；以及微透镜，形成在滤色层上，用于通过滤色层将光会聚到光电二极管上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像传感器，具体为一种CMOS图像传感器，以及该图像传感器的制造方法，该方法通过提高微透镜尺寸的均匀性可提高图像传感器的性能。
技术介绍
图像传感器是一种可将光学图像转换成电信号的半导体器件。一般而言，图像传感器可分成电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器由用于感测光的光电二极管和用于将所感测的光转换成电信号的CMOS逻辑电路而组成。如果通过光电二极管接收了较多的光子，则光敏性得到提高。为了提高光敏性，可增大光电二极管面积与整个图像传感器面积的比率，即填充因子，或调制光路以便将光会聚到光电二极管。一种典型的会聚光的方法是使用一个或多个微透镜，使得光被折射并聚焦到光电二极管上。当使用多个微透镜时，重要的是均匀地控制曝光和显影条件。现在，参考附图详细地描述一种传统的CMOS图像传感器及其制造方法。图1是示出典型CMOS图像传感器的横截面视图。如图1中所示，典型的CMOS图像传感器包括光电二极管区11，其形成在半导体衬底(未示出)上，以产生对应于入射光的量的电荷；层间绝缘层12，形成在包括光电二极管区11的衬底的整个表面上；保护层13，形成在层间绝缘层12上；RGB色(即，红、绿和蓝)的滤色层14，其形成在保护层13上并分别使具有预定波长的光通过；平坦化层15，形成在滤色层14的整个表面上；以及微透镜16，具有预定曲率的凸起形状，形成在平坦化层15上以便将光经过滤色层14会聚到光电二极管区11。虽然在图中没有示出，在层间绝缘层12中形成了光屏蔽层，用于防止光入射在除光电二极管区11以外的区域上。光电二极管可由用于感测光的光电门(photo gate)来代替。基于不同因素如所会聚的光的焦点来选择微透镜16的曲率和高度。微透镜16通过连续的工艺来形成，这些工艺如为微透镜涂覆光致抗蚀剂层、通过曝光和显影来图案化以及回流。微透镜应具有最优的尺寸、厚度和曲率半径，这些由以下所确定单位像素的尺寸、位置、形状，光感测器件的厚度，光屏蔽层的高度、位置以及尺寸等等。传统CMOS图像传感器的图案轮廓可能因为在制造期间曝光条件的变化而变化。例如，处理条件可能引起半导体衬底上薄膜条件的变化。从而，微透镜也可能变化。形成图案的处理条件可能非常不稳定，所以可能降低聚光效率。如上所述，在形成典型的CMOS图像传感器的工艺中，用于提高聚光效率的微透镜16是确定图像传感器的特性的主要因素。入射到光电二极管区11上的光通过微透镜16来会聚、经过滤色层14来过滤。每个微透镜16具有一作用，即当自然光入射时、经由每个滤色层14将更多的光会聚到光电二极管区11上。光屏蔽层防止入射光偏离所确定的路径。图2A至图2D是示出制造传统CMOS图像传感器的主要阶段的横截面视图。如图2A中所示，层间绝缘层12形成在半导体衬底上，其中形成了如光电二极管11的多个光检测器件。层间绝缘层12可形成为多层。例如，层间绝缘层12可通过以下步骤形成形成第一层间绝缘层；将光屏蔽层形成在第一层间绝缘层上，以防止光入射在除光电二极管区11之外的区域上；以及将第二层间绝缘层形成在光屏蔽层上。随后，将用于防止器件受潮和擦伤的保护层13形成在层间绝缘层12上并将其平坦化。将光致抗蚀剂涂覆在保护层13上，并通过曝光和显影工艺将其图案化，以便形成可根据不同波长来过滤光的滤色层14。随后，用于提供足够平坦度的平坦化层15形成在滤色层14上。参考图2B，用于形成微透镜的光致抗蚀剂层16a涂覆在平坦化层15上。具有开口的光掩模17提供在光致抗蚀剂层16a以上并与其对准。随后，通过经过光掩模17的开口来照射光，选择性地曝光光致抗蚀剂层16a。如图2C中所示，显影所曝光的光致抗蚀剂层16a，以便于形成微透镜16b。如图2D中所示，在预定温度回流微透镜图案16b，以便于形成微透镜16。然而，以上所述的CMOS图像传感器及其制造方法具有以下所述的一些缺点。用于形成滤色层14的光致抗蚀剂层一般是负性抗蚀剂，即未曝光的区域通过显影液来显影。对光致抗蚀剂层的厚度有影响的粘度范围受到了严格地限制。因而，难以实现在处理中所需的不同厚度。如果使用不同的光致抗蚀剂来获得所需厚度，则工艺变的复杂。具体地，如果蓝光致抗蚀剂厚，则曝光的光不能通过，所以对下层的粘附降低，并可能出现图案脱落。另外，当在滤色层14后形成微透镜时，微透镜的尺寸可能不均匀。具体而言，微透镜可具有在它们之间的不规则间隔和不完全曲率(incomplete curvature)。而且，因为微透镜不能直接形成在滤色层上，平坦化层应形成在滤色层和微透镜之间，所以图像传感器的总厚度增大，且聚光效率降低。以上在
技术介绍
部分中所公开的信息只是为了增强对专利技术背景的理解，因此，其可包含不形成在本国中对本领域技术人员而言已经公知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，该CMOS图像传感器通过提高的微透镜尺寸的均匀性而具有提高的性能。一种根据本专利技术的CMOS图像传感器，包括光电二极管，形成在半导体衬底上，用于产生与入射光的量一致的电荷；层间绝缘层，形成在包括光电二极管的半导体衬底的整个表面上；滤色层，形成在层间绝缘层中，用于使相应波长的光通过；以及微透镜，形成在滤色层上，用于通过滤色层将光会聚到光电二极管上。一种用于制造与本专利技术实施例相一致的CMOS图像传感器的方法，包括在半导体衬底上形成多个光电二极管；将层间绝缘层形成在包括光电二极管的半导体衬底上；将光致抗蚀剂层形成在层间绝缘层上；图案化光致抗蚀剂层，以形成使层间绝缘层的一部分暴露的光致抗蚀剂图案；使用光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，形成在层间绝缘层中具有第一预定深度的多个沟槽；去除光致抗蚀剂图案；将多个滤色层形成在多个沟槽中；以及将多个微透镜形成在多个滤色层上。附图说明图1是示出典型CMOS图像传感器的横截面视图。图2A至图2D是示出制造传统CMOS图像传感器的主要阶段的横截面视图。图3A是示出根据本专利技术的CMOS图像传感器的横截面视图。图3B是示出根据本专利技术的CMOS图像传感器的横截面视图。图4A至图4G是示出制造根据本专利技术的CMOS图像传感器的主要阶段的横截面视图。图5是在形成根据本专利技术的CMOS图像传感器时围绕微透镜的格构的平面视图。具体实施例方式此后将参考附图更为全面地描述本专利技术。本领域技术人员将认识到，在所有不离开本专利技术的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以各种不同的方式修改。在附图中，为了清楚，放大了层、膜、面板(panel)、区域等的厚度。在整个说明书中相似的参数数字表示相似的元件。应理解，当诸如层、膜、区域或衬底的元件被称为“在”另一元件“上”时，其可直接在另一元件上或者也可以出现插入元件。相反地，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则无插入元件出现。在元件被描述为“高于”或“低于”的地方，每一描述都是关于衬底的。图3A是示出与本专利技术第一实施例一致的CMOS图像传感器的横截面视图。如图3A中所示，CMOS图像传感器包括光电二极管31，形成在半导体衬底上，用于产生与入射光的量一致的电荷；层间绝缘层32，形成在包括光电二极管31的半导体衬底30的整个表面上；如RGB即红、绿和蓝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＭＯＳ图像传感器，包括：多个光电二极管，形成在半导体衬底上，用于产生与入射光的量一致的电荷；层间绝缘层，形成在包括多个光电二极管的所述半导体衬底的整个表面上；多个滤色层，形成在所述层间绝缘层中，用于使相应波长的 光通过；以及多个微透镜，形成在所述多个滤色层上，用于通过所述多个滤色层将光会聚到所述多个光电二极管上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金尚源，
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]