使用硬掩模的滤色器图案化制造技术

本发明专利技术揭示包含包括一组滤色器的滤色器布置的设备的实施例。所述组滤色器包括：一对第一滤色器，其每一者上面形成有第一及第二硬掩模层；第二滤色器，其上面形成有所述第一硬掩模层；及第三滤色器，其上面不形成硬掩模层。本发明专利技术还揭示并请求其它实施例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及图像传感器，且特定来说但非排他性地涉及图像传感器中的使用硬掩模的滤色器图案化。
技术介绍
随着像素大小按比例缩小，滤色器的设计规则应遵循所述趋势且也允许按比例缩小滤色器，但由于滤色器的特定处理特征，所述按比例缩小具有挑战性且是艰巨的。引入新材料是用于改善滤色器按比例缩放的常见方法，但可能牺牲光透射、工艺可控制性、合格率、递送及总体光学性能
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及一种设备。所述设备包含滤色器布置，其包括一组滤色器，所述组滤色器包含一对第一滤色器，其每一者上面形成有第一及第二硬掩模层，第二滤色器，其上面形成有所述第一硬掩模层，及第三滤色器，其上面不形成硬掩模层。本专利技术的另一实施例涉及一种方法。所述方法包含在衬底的表面上方沉积第一滤色器层，所述衬底中形成有像素阵列；在所述第一滤色器层上方沉积第一硬掩模；图案化并蚀刻所述第一硬掩模及所述第一滤色器层以形成第一开口 ；在所述第一开口中沉积第二滤色器层；在所述第一滤色器层、所述第二滤色器层及所述第一硬掩模上方沉积第二硬掩模；图案化并蚀刻所述第一硬掩模、所述第二硬掩模及所述第一滤色器层以形成第二开口 ；及在所述第二开口中沉积第三滤色器层。本专利技术的另一实施例涉及一种设备。所述设备包含衬底，其具有前侧及后侧；图像传感器，其包括形成于所述衬底的所述前侧中或所述前侧上的像素阵列；滤色器布置，其形成于所述像素阵列的对应数目个像素上方，所述滤色器布置包括一组滤色器，所述组滤色器包含一对第一滤色器，其每一者上面形成有第一及第二硬掩模层，第二滤色器，其上面形成有所述第一硬掩模层，及第三滤色器，其上面不形成硬掩模层。附图说明参照以下图描述本专利技术的非限制性及非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则各个视图中的相同参考编号指代相同部件。图IA是滤色器布置的实施例的平面视图。图IB是图2A中所示的滤色器布置的实施例的实质沿截面线B-B截取的横截面图。图2A是图IA中所示的滤色器布置的另一平面视图。图2B是图2A中所示的滤色器布置的实施例的实质沿截面线B-B截取且与前侧照射像素的实施例一起使用的横截面图。图2C是图2A中所示的滤色器布置的实施例的实质沿截面线B-B截取且与后侧照射像素的实施例一起使用的横截面图。图3A到图3H是图解说明用于制造滤色器布置(例如，图IA到图IB及/或图2A到图2C中所示的滤色器布置)的工艺的实施例的平面视图(左侧)及对应横截面图(右侧)。具体实施例方式本专利技术描述用于使用硬掩模的滤色器图案化的设备、系统及方法的实施例。描述众多特定细节以提供对本专利技术的实施例的透彻理解，但所属领域的技术人员将认识到，可在没有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或通过其它方法、组件、材料等实践本专利技术。在一些实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但其仍涵盖于本专利技术的范围内。在整个本说明书中所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指特定特征、结构或特性包括于至少一个所描述的实施例中。因此，本说明书中的片语“在一个实施例中”或“在 一实施例中”的出现未必全部是指同一实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合于一个或一个以上实施例中。图IA到图IB图解说明四个像素的群组的滤色器布置100的实施例；图IA是平面视图，而图IB是实质沿截面线B-B截取的横截面图。滤色器布置100可实施于前侧照射(FSI)传感器中(如图2B中所示)或后侧照射(BSI)传感器中(如图2C中所示)。滤色器布置100包括四个滤色器第一色彩的两个过滤器106及108、第二色彩的过滤器Iio及第三色彩的过滤器112。在所图解说明的实施例中，所述第一色彩为绿色，所述第二色彩为蓝色，且所述第三色彩为红色，且所述色彩经布置以形成熟悉的红色-绿色-蓝色(RGB)贝尔图案。然而，在其它RGB实施例中，可存在每一色彩的不同数目，且所述色彩可不同于所展示而布置。在另外其它实施例中，过滤器布置中所使用的色彩可不同(举例来说，青绿色、品红色及黄色(CMY))且可具有每一色彩的任何分布及任何数目。四个滤色器106、108、110及112形成于平面化层104的表面104上。第一硬掩模层114及第二硬掩模层116形成于第一滤色器106及第二滤色器108上方，而仅第二硬掩模层116形成于第三滤色器110上方。无硬掩模层形成于第四滤色器112上方。硬掩模层114及116在所关注的波长中实质光学透明。在一个实施例中，硬掩模层114及116为氧化物层，但在其它实施例中，可使用其它材料，只要其满足光学性能及制造要求。通过使用具有良好光透射性质的氧化物或其它材料，“旧的”低成本、成熟的经优化滤色器材料可将其应用延伸到任何大小的像素，唯一的限制是图案化分辨率，其小于可见光的最短波长。图2A到图2C图解说明其中滤色器布置100可与前侧照射(FSI)像素(图2B)或后侧照射(BSI)像素(图2C) —起使用的实施例。所述解说明滤色器布置100到四个像素的群组的应用，但在具有大数目个像素的实际像素阵列中，可依据所述阵列中的像素的数目将所图解说明的布置复制许多次。图2A图解说明滤色器布置100，其包括四个滤色器第一色彩的两个过滤器102及104、第二色彩的过滤器106及第三色彩的过滤器108。在所图解说明的实施例中，所述第一色彩为绿色，所述第二色彩为蓝色，且所述第三色彩为红色，且所述三个色彩经布置以形成熟悉的红色-绿色-蓝色(RGB)贝尔图案。然而,在其它RGB实施例中，可存在每一色彩的不同数目，且所述色彩可不同于所展示而布置。在另外其它实施例中，过滤器布置100中所使用的色彩可不同(举例来说，青绿色、品红色及黄色(CMY))且可具有每一色彩的任何布置及任何数目。图2B图解说明CMOS图像传感器中的前侧照射(FSI)像素200的实施例的沿图2A中的截面B-B截取的横截面，其中FSI像素200使用例如滤色器布置100的滤色器布置。FSI像素200的前侧为衬底的上面安置有光敏区域204及相关联像素电路且上方形成有用于重新散布信号的金属堆叠206的侧。金属堆叠206包括金属层Ml及M2,金属层Ml及M2经图案化以形成光学通道，入射于FSI像素200上的光可穿过所述光学通道到达光敏或光电二极管(“H)”)区204。为实施彩色图像传感器，前侧包括滤色器布置100，其中其个别滤色器(个别过滤器108及112图解说明于此特定横截面中)中的每一者安置于帮助将光聚焦到ro区204上的微透镜206下方。图2C图解说明CMOS图像传感器中的后侧照射(BSI)像素250的实施例的沿图2A中的截面B-B截取的横截面，其中所述BSI像素使用例如滤色器布置100的滤色器布置。与像素200相同，像素250的前侧为衬底的上面安置有光敏区204及相关联像素电路且上 方形成有用于重新散布信号的金属堆叠206的侧。所述后侧为所述像素的与所述前侧相对的侧。为实施彩色图像传感器，所述后侧包括滤色器布置100，其中其个别滤色器(个别过滤器108及112图解说明于此特定横截面中)中的每一者安置于微透镜206下方。微透镜206帮助将光聚焦到光敏区204上。像素250的后侧照射意指金属堆叠206中的金属互连线不阻挡正被成像的物体与光敏区204之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包含：滤色器布置，其包括一组滤色器，所述组滤色器包含：一对第一滤色器，其每一者上面形成有第一及第二硬掩模层，第二滤色器，其上面形成有所述第一硬掩模层，及第三滤色器，其上面不形成硬掩模层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，毛杜利，戴幸志，霍华德·E·罗兹，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：