專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種半導體技術(shù)，更具體地，涉及一種圖像傳感器 及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是將光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號的半導體器件?？梢詫?圖像傳感器劃分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧 4匕石圭(complementary metal oxide silicon) (CMOS)圖1象4專感器 (CIS )。
CMOS圖像傳感器在每個單位像素中包括光電二極管和MOS 晶體管，并因此，以開關(guān)模式順序檢測各個單位像素的電信號，從 而顯示圖^f象。將CMOS圖^象傳感器劃分為光電二4及管區(qū)和晶體管 區(qū)，光電二極管區(qū)接收光信號并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，而晶體管 區(qū)處理該電信號。在CMOS圖像傳感器中，在傳感器的上端(upper end)上和/或上方形成用于';匚聚光(light concentration )的孩史透4免。 孩吏透4竟由有初」材泮+制成，并通過工藝i者如光刻蝕工藝(photo etching process) (PEP)和回流工藝來完成。然而，有機材料具有很弱的機械特性，因此容易有缺陷。在形
成《鼓透4竟之后的后續(xù)工藝中產(chǎn)生雜質(zhì)(Foreign substance )，而且該 雜質(zhì)附在微透鏡上，從而引起CMOS圖像傳感器的故障。此外，由 于像素之間的串擾(crosstalk), CMOS圖像傳感器可能產(chǎn)生圖像干 擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例涉及一種圖像傳感器及其制造方法，在該制造方 法中，在應用fU匕物之后通過光刻蝕工藝(PEP)和4旭光工藝 (polishing process )來形成孩史透鏡，而不是在應用有機材料之后通 過光刻蝕工藝(PEP)和回流工藝來形成微透鏡。
本發(fā)明實施例涉及一種圖像傳感器及其制造方法，該方法防止 了像素之間產(chǎn)生的串擾。
本發(fā)明實施例涉及一種圖像傳感器，該圖像傳感器可以包括以 下之中的至少一個在包括光電二極管的襯底上和/或上方形成的層 間絕緣膜(interlayer insulating film );在層間絕緣膜上和/或上方形 成的濾色器層(color filter layer);以及孩t透4免，形成在濾色器層上 和/或上方并i殳置有垂直4§入其中的金屬i里層(metal buried layer )。 才艮據(jù)本發(fā)明實施例，樣i透4竟由氧化石圭(Si02)制成，而在每個樣丈透 4竟的邊纟彖區(qū)上形成至少 一個金屬埋層。
本發(fā)明實施例涉及一種器件，該器件可以包括以下之中的至少 一個在包括光電二極管的襯底上方形成的層間絕緣膜；在層間絕 緣膜上方形成的濾色器層；在濾色器層上方形成的微透鏡陣列；以 及金屬層，垂直貫穿微透鏡陣列中的每個微透鏡。本發(fā)明實施例涉及一種器件，該器件可以包括以下之中的至少
一個具有光電二極管的半導體襯底；濾色器層，形成在光電二極 管上方并與光電二極管相對應；微透鏡，形成在濾色器層上方并與 濾色器層相對應；以及至少一個金屬層，在微透鏡的外緣(outer edge)處垂直貫穿纟鼓透4竟形成。
本發(fā)明實施例涉及 一 種制造圖象傳感器的方法，該方法可以包 括下列中的至少之一在包括光電二極管的襯底上和/或上方形成層 間絕緣膜；在層間絕緣膜上和/或上方形成濾色器層；以及在濾色器 層上和/或上方形成微透鏡，該微透鏡設置有垂直插入其中的金屬。 才艮據(jù)本發(fā)明實施例，孩史透4竟的形成包括在濾色器層上和/或上方沉 積IU匕物；在氧4b物上和/或上方形成感光膜圖才羊(photosensitive film pattern)以刻蝕與微透鏡的邊緣區(qū)相對應的部分氧化物；使用 感光膜圖樣作為刻蝕掩模通過刻蝕來在部分氧化物中的每一個處 形成至少一個溝槽；用金屬填充至少一個溝槽；以及通過拋光填充 有金屬的氧化物來形成微透鏡，該微透鏡設置有插入在微透鏡的邊 緣區(qū)中的金屬。
本發(fā)明實施例涉及 一 種制造圖像傳感器的方法，該方法可以包 括下列中的至少之一設置具有光電二極管的半導體襯底；在光電 二^^管上方形成濾色器；在濾色器上方形成樣i透4竟；以及然后在樣t 透鏡的外緣處形成垂直貫穿微透鏡的至少一個金屬層。


實例圖1至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器及其制 造方法。
具體實施例方式
盡管本發(fā)明實施例描述了 CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)，但是這樣 的實施例并不限于CMOS圖像傳感器，還可以將其應用到包括CCD 圖像傳感器的所有圖像傳感器中。
實例圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的縱向截面圖。參 照實例圖1,圖像傳感器包括具有光電二極管的襯底110。在襯底 110上和/或上方形成層間絕緣膜。在層間絕纟彖膜上和/或上方形成濾 色器層120。設置在濾色器層120下方的層間絕緣膜包括金屬線。 圖像傳感器進一步包括在具有光電二極管的襯底110上和/或上方 的電^各。
在濾色器層120上和/或上方形成孩i透4竟131。在每個孩t透4竟131 的外*彖區(qū)中形成相對于濾色器層120的最上表面垂直延伸的金屬埋 層133。根據(jù)本發(fā)明實施例，微透鏡131由例如氧化珪(Si02)的 氧化物制成。在每個微透鏡131的外緣區(qū)設置至少一個金屬埋層 133。根據(jù)本發(fā)明實施例，金屬埋層133從樣吏透鏡131的底部表面 至微透鏡131的最上表面穿透微透鏡131，其中在該微透鏡131的 底部表面處金屬埋層133接觸濾色器層120的最上表面。通過在凝: 透4竟131的外鄉(xiāng)彖區(qū)處形成溝槽并用鎢(W)填充溝槽來形成金屬埋 層133。因此，金屬被垂直插入到微透鏡131的外緣區(qū)中，并從而， 用作阻擋物(barrier)以防止像素之間產(chǎn)生的串擾。
實例圖2至圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造圖像傳
感器的方法的^/v向截面圖。
參照實例圖2，在包括光電二極管的村底110上和/或上方首先 形成層間絕緣膜。例如，層間絕緣膜具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包 括第 一層間絕緣膜，光屏蔽層(light shielding layer )以及第二層間絕緣膜，其中該第一層間絕緣膜形成在包括光電二極管的襯底110
上和/或上方，該光屏蔽層用以防止光入射在除了光電二極管區(qū)以外
的襯底110的區(qū)域上，而該第二層間絕》彖膜形成在光屏蔽層上和/
或上方。從而，形成具有多層結(jié)構(gòu)的層間絕緣膜。此外，在具有多 層結(jié)構(gòu)的層間絕緣膜上和/或上方形成鈍化層，該鈍化層用來保護器
件免受濕氣(moisture)和擦傷(scratches )。
其次，在層間絕緣膜上和/或上方形成濾色器層120。濾色器層 120包括多個根據(jù)各自的波長過濾光的R、 G和B濾色器。通過向 層間絕緣膜施加可染色的光刻膠(dyeable resist)并然后實施曝光 和顯影工藝(exposure and development processes )來形成濾色器層 120。隨后，在濾色器層120上和/或上方形成平坦化層(planarization layer),該平坦化層用來調(diào)節(jié)焦距和確保用于穩(wěn)定形成微透鏡131 的平坦度(flatness )。然后，通過在平坦化層上和/或上方沉積氧化 物來形成氧化膜131a。將省略對上述平坦化層的形成過程的描述， 而在下文中，將描述用來在濾色器層120上和/或上方形成孩么透銷: 131的fU匕物的沉4只。
可以在大約200°C或更<氐的溫度下沉4只氧4匕物，該氧〗匕物可以 是氧化石圭(Si02)。然而，用來形成氧化力莫131a的氧化物并不限于 氧化硅(Si02)。此外，在氧化物的沉積過程中可以使用CVD、 PVD 或PECVD。已經(jīng)在濾色器層120上和/或上方沉積氧化硅(Si02 ) 之后，在所沉積的氧化硅(Si02)上和/或上方形成用以刻蝕部分所 沉積的氧化硅(Si02)的感光膜圖樣。這里，感光膜圖樣用來選擇 性地刻蝕與微透鏡131的外緣區(qū)相對應的部分所沉積的氧化硅 (Si02),該微透鏡131將在隨后完成。使用感光膜圖樣作為刻蝕掩 才莫通過刻蝕來形成氧化膜131a，該氧化膜131a包括在其每個部分 處形成的至少一個溝槽(T)。這里，溝槽T位于與每個微透鏡131 的外緣區(qū)相對應的位置。根據(jù)本發(fā)明實施例，溝槽(T)穿透氧化膜131a直至達到濾色器層120的最上表面的深度，其中濾色器層 120形成在氧化膜131a下方。
其后，如實例圖3所示，金屬133a沉積在氧化膜131a上和/ 或上方并且填充溝槽(T)。例如，用鴒(W)填充溝槽(T)。然而， 填充溝槽(T)的金屬并不限于鵠(W)，沖艮據(jù)本發(fā)明實施例，可以 使用任何具有良好間隙填充(gap-fill)性能的金屬。
其后，如實例圖4所示，通過拋光填充有金屬的氧化膜131a 來形成微透鏡131，該微透鏡131設置有垂直插入在其外緣部分中 的金屬。使用CMP來拋光氧化膜131a,而用于金屬的漿料(金屬 漿料，slurry for metal)被用來實施該CMP。通過使用用于金屬的 漿料，優(yōu)先地去除了氧化膜131a的外緣，其中氧化膜131a設置有 垂直插入其中的金屬，從而形成具有凸面形狀的孩i透4竟131。由于 通過使用用于金屬的漿料，由氧化物和金屬兩者制成的微透鏡131 的外緣區(qū)比僅由氧化物制成的微透鏡131的中心區(qū)被更多地去除， 所以形成凸面的微透鏡131是可能的。根據(jù)本發(fā)明實施例，由于微 透鏡131由氧化物而不是有才幾材:扦來制成，所以在后續(xù)工藝中產(chǎn)生 的雜質(zhì)可能不影響透鏡。此外，在相鄰的微透鏡之間設置了形成在 微透鏡中的金屬，并從而防止了串擾。
盡管本文中描述了多個實施例，^f旦是應該理解，本領域^支術(shù)人 員可以想到多種其他^l^改和實施例，它們都將落入本/>開的原則的 精神和范圍內(nèi)。更特別地，在本/>開、附圖、以及所附4又利要求的
種{爹改和改變。除了組成部分和/或4非列方面的f爹改和改變以外，可 選的使用對本領域技術(shù)人員來說也是顯而易見的選擇。
權(quán)利要求
1. 一種器件，包括層間絕緣膜，在包括光電二極管的襯底上方形成；濾色器層，在所述層間絕緣膜上方形成；微透鏡陣列，在所述濾色器層上方形成；以及金屬層，垂直貫穿所述微透鏡陣列中的每個微透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述微透鏡陣列中的每個 微透鏡都由氧化物材料組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中，所述氧化物材料包括氧化 硅(Si02 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述金屬層在所述微透鏡 陣列中的每個微透鏡的外緣區(qū)處形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中，所述金屬層從微透鏡的最 底部表面至其最上表面貫穿所述微透鏡陣列中的每個微透鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中，所述金屬層接觸所述濾色 器層的所述最上表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述金屬層從微透鏡的最 上表面至其最底部表面貫穿所述微透鏡陣列中的每個微透鏡， 所述金屬層在所述最底部表面處接觸所述濾色器層的所述最 上表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述金屬層由鴒組成。
9. 一種器件，包括半導體襯底，具有光電二極管；濾色器層，在所述光電二極管上方形成；微透鏡，在所述濾色器層上方形成；至少一個金屬層，在所述微透鏡的外緣處垂直貫穿所述 微透鏡形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中，所述微透鏡由氧化物材料 組成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中，所述氧化物材料包括氧 化硅(Si02 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中，所述至少一個金屬層包括 第 一金屬層和與所述第 一金屬層隔離開的第二金屬層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，其中，所述第一和第二金屬層 每個都從所述微透鏡的底部表面至其最上表面貫穿所述微透 鏡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述第一和第二金屬層 接觸所述濾色器層的所述最上表面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中，所述至少一個金屬層由鎢 組成。
16. —種方法，包4舌設置具有光電二極管的半導體村底； 在所述光電二極管上方形成濾色器；在所述濾色器上方形成纟敬透4竟；以及然后在所述樣i透鏡的外纟彖處形成垂直貫穿所述孩t透鏡的至少 一個金屬層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成所述微透鏡包括在所述濾色器層上方沉積氧化層；以及然后 在所述氧化層的外纟彖部分處形成至少一個溝槽。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，形成所述至少一個金屬 層包括用金屬材沖牛填充所述至少一個溝槽；以及然后 拋光填充有所述金屬材并+的所述氧化層。
19. 才艮據(jù)4又利要求17所述的方法，其中，所述氧化層包4舌氧化石圭(Si02 )。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述至少一個金屬層從 所述微透鏡的最底部表面至其最上表面貫穿所述微透鏡并接 觸所述濾色器的所述最上表面。
全文摘要
一種圖像傳感器及其制造方法，該方法包括設置具有光電二極管的半導體襯底，在光電二極管上方形成濾色器，在濾色器上方形成微透鏡以及在微透鏡的外緣處形成垂直貫穿微透鏡的至少一個金屬層。
文檔編號H01L23/552GK101431090SQ20081017581
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
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