專利名稱：：制作彩色濾光陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種制作彩色濾光陣列的方法。技術(shù)背景隨著數(shù)字相機(jī)、掃瞄器等電子商品不斷的開(kāi)發(fā)與成長(zhǎng)，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)影像感測(cè)元件的需求亦持續(xù)的增加。一般而言，目前常用的影像感測(cè)元件，包括了電荷耦合感測(cè)元件(chargecoupleddevice,CCDsensor)以及CMOS影像感測(cè)元件(CMOSimagesensor,CIS)兩大類。其中，由于CMOS影像感測(cè)元件具有低操作電壓、低功率消耗與高操作效率、可根據(jù)需要進(jìn)行隨機(jī)存取(randomaccess)等因素，并且可以整合于目前的半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)大量制造，因此受到極廣泛的應(yīng)用。CMOS影像感測(cè)裝置的感光原理是將入射光線區(qū)分為各種不同波長(zhǎng)光線的組合，再分別由半導(dǎo)體基底上的多個(gè)感光元件(opticallysensitiveelement)予以接收，并轉(zhuǎn)換為不同強(qiáng)弱的數(shù)字信號(hào)。例如，將入射光區(qū)分為紅、藍(lán)、綠三色光線的組合，再由相對(duì)應(yīng)的光電二極管(photodiode)予以接收，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。因此，于各光學(xué)感測(cè)元件上方必須形成一彩色濾光陣列以區(qū)分入射光線的波長(zhǎng)。在相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，其中美國(guó)專利第5510215號(hào)披露了一種利用剝離(lift-off)方式來(lái)制作彩色濾光陣列的方法。請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3，圖l至圖3為公知利用剝離方式來(lái)制作彩色濾光陣列的方法示意圖。如圖1所示，首先形成一圖案化光致抗蝕劑層12于一基底IO表面，且基底IO上已形成有多個(gè)呈陣列排列的感光元件(未顯示)以及多層金屬內(nèi)連線(未顯示)。接著如圖2所示，沉積一彩色濾光層14,例如一分色膜(dichroicfilm),于基底10與光致抗蝕劑層12表面。然后進(jìn)行一剝離工藝，如圖3所示，利用一光致抗蝕劑剝離劑來(lái)移除圖案化光致抗蝕劑層12與設(shè)置于其上的彩色濾光層14，形成所需的彩色濾光圖案16。然而，在公知利用剝離方式制作彩色濾光陣列時(shí)，一般需控制工藝中沉積彩色濾光層的溫度于15(TC以下，以防止彩色濾光材料的品質(zhì)降低(degrade)或產(chǎn)生變形(deformation)。由于此工藝溫度的限制，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，這種利用剝離方式所制作出來(lái)的彩色濾光陣列均無(wú)法有效提供具有高光學(xué)特性的彩色濾光層。請(qǐng)參照?qǐng)D4至圖9，圖4至圖9為公知另一制作彩色濾光陣列的方法示意圖。如圖4所示，首先提供一基底20，其上已形成有多個(gè)呈陣列排列的感光元件(未顯示)以及多層金屬內(nèi)連線(未顯示)。然后依序形成一綠色濾光層22與一光致抗蝕劑層24于基底20表面。接著如圖5所示，進(jìn)行一圖案轉(zhuǎn)移工藝，利用一圖案化光掩模(圖未示)進(jìn)行一膝光顯影工藝，以圖案化光致抗蝕劑層24,并于光致抗蝕劑層24中形成多個(gè)凹槽26。如圖6所示，隨后進(jìn)行一蝕刻工藝，去除未被光致抗蝕劑層24覆蓋的綠色濾光層22,以形成多個(gè)綠色濾光片23，然后移除光致抗蝕劑層24。如圖7所示，接著沉積一藍(lán)色濾光層28于綠色濾光片23與基底20表面。然后如圖8所示，形成另一光致抗蝕劑層30于藍(lán)色濾光層28表面，并進(jìn)行另一圖案轉(zhuǎn)移工藝，以圖案化光致抗蝕劑層30，并于光致抗蝕劑層30中形成多個(gè)凹槽32。如圖9所示，接著進(jìn)行一蝕刻工藝，去除未被光致抗蝕劑層30所覆蓋的藍(lán)色濾光層28,并于綠色濾光片23之間形成多個(gè)藍(lán)色濾光片34。然后再移除圖案化的光致抗蝕劑層30。接著可再重復(fù)進(jìn)行沉積與圖案轉(zhuǎn)移工藝步驟，以形成多個(gè)紅色濾光片(圖未示)于藍(lán)色濾光片34與綠色濾光片23之間，進(jìn)而完成一彩色濾光陣列的制作。道的圖案轉(zhuǎn)移與蝕刻工藝，因此各工藝中所使用的蝕刻劑將會(huì)無(wú)可避免的一再侵蝕各彩色濾光片的周圍區(qū)域，并形成多處缺口，進(jìn)而使完成的彩色濾光陣列無(wú)法具有一連續(xù)平面，最終將導(dǎo)致彩色濾光片產(chǎn)生分辨率不佳的問(wèn)題。因此，如何有效改善公知利用剝離或單純蝕刻方式來(lái)制作彩色濾光陣列，以提升為具有高光學(xué)特性的彩色濾光片即為現(xiàn)今一重要課題。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作彩色濾光陣列的方法，以改善公知制作彩色濾光陣列時(shí)因工藝的限制而無(wú)法提供具有高分辨率與高光學(xué)特性的彩色濾光片的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍，是公開(kāi)一種制作彩色濾光陣列的方法。首先提供一基底，且該基底表面包含有一介電層與一鈍化層。然后進(jìn)行一第一圖案轉(zhuǎn)移工藝，以形成一凹槽(trench)于該介電層與該鈍化層中。接著形成一彩色濾光片于該凹槽內(nèi)并覆蓋部分該鈍化層表面，并進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨(chemicalmechanicalpolishing)工藝，使該彩色濾光片形成一平坦表面，且該彩色濾光片的表面是與該鈍化層的表面齊平。由于本發(fā)明是先于一基底上進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移工藝，以于該基底上的介電層中形成一凹槽，然后再填入一彩色濾光層于該凹槽內(nèi)，并進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，使該彩色濾光層形成一平坦表面，因此可有效改善公知利用剝離工藝或單純蝕刻方式來(lái)制作彩色濾光陣列而導(dǎo)致分辨率或光學(xué)特性不佳的問(wèn)題。圖1至圖3為公知利用剝離方式來(lái)制作彩色濾光陣列的方法示意圖；圖4至圖9為公知另一制作彩色濾光陣列的方法示意圖；圖IO至圖14為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例制作一彩色濾光陣列的方法示意圖；圖15至圖24為本發(fā)明另一實(shí)施例制作一CMOS影像感測(cè)元件的方法示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>70鈍化層7273綠色濾光片74金屬間介電層76凹槽78紅色濾光片80凹槽82藍(lán)色濾光片84微透鏡具體實(shí)施方式請(qǐng)參照?qǐng)D10至圖14，圖10至圖14為本發(fā)明制作一彩色濾光陣列的方法示意圖。如圖IO所示，首先提供一基底40,其上已形成有多個(gè)呈陣列排列的光學(xué)元件(opticalelement)(未顯示)以及多層金屬內(nèi)連線(未顯示)，然后依序形成一介電層42與一鈍化層44于基底40表面。然后如圖11所示，進(jìn)行一圖案轉(zhuǎn)移工藝。例如先形成一圖案化光致抗蝕劑層(圖未示)于鈍化層44表面，接著利用此圖案化光致抗蝕劑層當(dāng)作掩模進(jìn)行一蝕刻工藝，去除未被此圖案化光致抗蝕劑層所覆蓋的部分鈍化層44與介電層42,以于鈍化層44與介電層42中形成一凹槽(trench)46。在去除圖案化光致抗蝕劑層之后，接著如圖12所示，沉積一彩色濾光層48，例如一分色膜于凹槽46內(nèi)。其中，彩色濾光層48可選自紅色濾光層、藍(lán)色濾光層、綠色濾光層、青綠色(cyan)濾光層、洋紅色(magenta)濾光層或黃色(yellow)濾光層等。如圖13所示，然后進(jìn)行另一圖案轉(zhuǎn)移工藝，例如先形成一圖案化光致抗蝕劑層(圖未示)于彩色濾光層48表面，并進(jìn)行一蝕刻工藝，以去除未被此圖案化光致抗蝕劑層所覆蓋的彩色濾光層48，亦即位于鈍化層44表面的部分彩色濾光層48。在去除圖案化光致抗蝕劑層之后，如圖14所示，接著進(jìn)行一化學(xué)4幾械研磨(chemicalmechanicalpolishing,CMP)工藝，4吏彩色濾光層48形成一平坦表面，且彩色濾光層48的表面是與鈍化層44的表面齊平，并使彩色濾光層48鑲嵌于鈍化層44與介電層42中，進(jìn)而完成一彩色濾光片50的制作。然而，不局限于此方法，本發(fā)明又可于沉積彩色濾光層48于凹槽46后，便直接進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，使彩色濾光層48形成一平坦表面并與鈍化層44的表面齊平。接著，本發(fā)明又可于彩色濾光片50制作完成后移除其周圍的介電層42與鈍化層44，然后再重復(fù)進(jìn)行先前所述的圖案轉(zhuǎn)移與蝕刻步驟，以于彩色濾光片50的相鄰位置形成多個(gè)不同顏色的彩色濾光片，進(jìn)而完成一彩色濾光陣列的制作。值得注意的是，由于本發(fā)明是先于一基底上進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移工藝，以于該基底上的介電層中形成一凹槽，然后再填入一彩色濾光層于該凹槽內(nèi)，并進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，使該彩色濾光層形成一平坦表面，因此可有效改善公知利用剝離工藝或單純蝕刻方式來(lái)制作彩色濾光陣列而導(dǎo)致分辨率或光學(xué)特性不佳的問(wèn)題。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，隨著基底上已形成的光學(xué)元件(opticalelement)的不同，例如為光電二極管(photodiode)等的感光元件(opticallysensitiveelement)或反射電極等的微顯示元件(p-display)，上述彩色濾光陣列的制作方法可應(yīng)用于CMOS影像感測(cè)元件(CIS)、電荷耦合元件(CCD)或硅基液晶顯示面板(LCoSpanel)等產(chǎn)品的彩色濾光陣列的制作?，F(xiàn)以制作CMOS影像感測(cè)元件中的彩色濾光陣列為例。請(qǐng)參照第15圖至圖24，第15圖至圖24為本發(fā)明制作一CMOS影像感測(cè)元件的方法示意圖。如第15圖所示，首先提供一半導(dǎo)體基底60,并于半導(dǎo)體基底60表面形成多個(gè)用來(lái)收集光線的光電二極管(photodiode)62、多個(gè)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管(圖未示)以及多個(gè)隔離用的淺槽隔離(shallowtrenchisolation,STI)64。然后進(jìn)行一金屬內(nèi)連線工藝，以于半導(dǎo)體基底60上方形成多個(gè)金屬間介電層(inter-metaldielectric,IMD)74，且金屬間介電層74之間具有多層金屬層66設(shè)置于淺槽隔離64的上方，以及多個(gè)蝕刻停止層68位于各光電二極管62上方的金屬間介電層74中。其中，蝕刻停止層68可為一透光或不透光材料所構(gòu)成。接著沉積一由氮化硅或氧化硅等材料所構(gòu)成的鈍化層(passivationlayer)70覆蓋于金屬層66與金屬間介電層74表面。然后進(jìn)行一圖案轉(zhuǎn)移工藝，例如先形成一圖案化光致抗蝕劑層(圖未示)于鈍化層70上，隨后對(duì)鈍化層70與金屬間介電層74進(jìn)行一蝕刻工藝，直至相對(duì)應(yīng)的蝕刻停止層68，以于鈍化層70與金屬間介電層74中形成一凹槽72。值得注意的是，如蝕刻停止層68是由不透光材料所組成，本發(fā)明可于蝕刻出凹槽72的同時(shí)將蝕刻停止層68去除，以防止后續(xù)濾光片填入凹槽72后光線無(wú)法有效的穿透蝕刻停止層68而到達(dá)相對(duì)應(yīng)的光電二極管62。在去除圖案化光致抗蝕劑層之后，如圖16所示，接著沉積一選自于紅色濾光層、藍(lán)色濾光層、綠色濾光層、青綠色濾光層、洋紅色濾光層或黃色濾光層等的彩色濾光層，例如一由綠色分色膜所構(gòu)成的綠色濾光片73，于鈍化層70表面與凹槽72內(nèi)。然后如圖17所示，進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，去除覆蓋于鈍化層70表面的綠色濾光片70并使填入凹槽72內(nèi)的綠色濾光片73具有一平坦表面，且填入凹槽72內(nèi)的綠色濾光片73的表面是與鈍化層70的表面齊平，并使彩色濾光片73鑲嵌于鈍化層70與介電層74中。相似地，再重復(fù)進(jìn)行上述的步驟，如圖18所示，接著進(jìn)行另一圖案轉(zhuǎn)移工藝，例如先形成一圖案化光致抗蝕劑層(圖未示)于鈍化層70上，然后進(jìn)行一蝕刻工藝直至相對(duì)應(yīng)的蝕刻停止層68，以于綠色濾光片73左側(cè)的鈍化層70與金屬間介電層74中形成一凹槽76。在去除圖案化光致抗蝕劑層之后，接著如圖19所示，沉積另一顏色的彩色濾光層，例如一由紅色分色膜所構(gòu)成的紅色濾光片78，于鈍化層70表面與凹槽76內(nèi)。然后如圖20所示，進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以去除覆蓋于鈍化層70表面的紅色濾光片78并使填入于凹槽76內(nèi)的紅色濾光片78具有一平坦表面，且填入于凹槽76內(nèi)的紅色濾光片78的表面是與鈍化層70的表面齊平。同樣地，再重復(fù)進(jìn)行上述的步驟，如圖21所示，然后于填入紅色濾光片78后再進(jìn)行另一圖案轉(zhuǎn)移工藝，先形成一圖案化光致抗蝕劑層(圖未示)于鈍化層70表面，然后進(jìn)行一蝕刻工藝，以于綠色濾光片73右側(cè)的鈍化層70與金屬間介電層74中形成一凹槽80,并曝露出相對(duì)應(yīng)的蝕刻停止層68。接著如圖22所示，沉積一其他顏色的彩色濾光層，例如一由藍(lán)色分色膜所構(gòu)成的藍(lán)色濾光片82，于鈍化層70表面與凹槽80內(nèi)。然后如圖23所示，進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以去除覆蓋于鈍化層70表面的藍(lán)色濾光片82并使填入于凹槽80內(nèi)的藍(lán)色濾光片82具有一平坦表面，且填入于凹槽80內(nèi)的藍(lán)色濾光片82的表面是與鈍化層70的表面齊平。至此，完成三色彩色濾光陣列的制作，或亦可再重復(fù)上述的步驟，以制備更多色系的彩色濾光陣列，在此不另加贅述。接著如圖24所示，形成多個(gè)微透鏡(microlens)84于紅色濾光片78、綠色濾光片73以及藍(lán)色濾光片82上，并藉由微透鏡84來(lái)有效的聚集光線，以使光線經(jīng)由微透鏡84及各顏色的濾光片聚焦投射于光電二極管62上，進(jìn)而完成本發(fā)明的CMOS影像感測(cè)元件的制作。綜上所述，有別于公知制作彩色濾光陣列的方法，本發(fā)明是先于一基底上進(jìn)行一圖案轉(zhuǎn)移工藝，以于該基底上的介電層中形成一凹槽，然后再形成一彩色濾光片于該凹槽內(nèi)，并藉由一化學(xué)機(jī)械研磨工藝使該彩色濾光片形成一平坦表面，因此可有效改善公知利用剝離工藝或單純蝕刻方式來(lái)制作彩色濾光陣列而導(dǎo)致分辨率或光學(xué)特性不佳的問(wèn)題。而且本發(fā)明的彩色濾光陣列的制作方法可應(yīng)用于CMOS影像感測(cè)元件(CIS)、電荷耦合元件(CCD)或硅基液晶顯示面板(LCoSpand)等光學(xué)產(chǎn)品的彩色濾光陣列的工藝。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。權(quán)利要求1.一種制作彩色濾光陣列的方法，包含有提供一基底，且該基底表面包含有一介電層與一鈍化層；進(jìn)行一第一圖案轉(zhuǎn)移工藝，以形成一凹槽于該介電層與該鈍化層中；形成一彩色濾光片于該凹槽內(nèi)并覆蓋部分該鈍化層表面；以及進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，使該彩色濾光片形成一平坦表面，且該彩色濾光片的表面是與該鈍化層的表面齊平。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其中該彩色濾光片是為一分色膜。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該彩色濾光片包含紅色濾光片、綠色濾光片、藍(lán)色濾光片、青綠色濾光片、洋紅色濾光片、以及黃色濾光片。4.如權(quán)利要求l所述的方法，其中該第一圖案轉(zhuǎn)移工藝另包含有形成一圖案化光致抗蝕劑層于該鈍化層表面；利用該圖案化光致抗蝕劑層當(dāng)作掩模，進(jìn)行一蝕刻工藝，從而于該介電層與該鈍化層中形成一凹槽；以及移除該圖案化光致抗蝕劑層。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法于進(jìn)行該化學(xué)機(jī)械研磨工藝之前另包含有進(jìn)行一第二圖案轉(zhuǎn)移工藝。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該第二圖案轉(zhuǎn)移工藝另包含有形成一圖案化光致抗蝕劑層于該凹槽內(nèi)的該彩色濾光片表面；進(jìn)行一蝕刻工藝，以移除該鈍化層上的部分該彩色濾光片；以及移除該圖案化光致抗蝕劑層。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法于進(jìn)行該化學(xué)機(jī)械研磨工藝后另包含有移除該彩色濾光片周圍的該介電層與該鈍化層。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基底包含互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體。9.如權(quán)利要求l所述的方法，其中該介電層是為一CMOS影像感測(cè)元件的金屬間介電層。10.如權(quán)利要求l所述的方法，其中該基底是為一硅基液晶顯示面板的硅基底。11.一種CMOS影像感測(cè)元件，包含有一基底；多個(gè)光電二極管，設(shè)置于該基底表面；一介電層，覆蓋于該基底與該光電二極管上；一鈍化層，設(shè)置于該介電層表面；多個(gè)彩色濾光片，鑲嵌于該介電層與該鈍化層中并對(duì)應(yīng)各該光電二極管；以及多個(gè)微透鏡，設(shè)置于部分該鈍化層表面并對(duì)應(yīng)各該彩色濾光片。12.如權(quán)利要求11所述的CMOS影像感測(cè)元件，其中該影像感測(cè)元件另包含有多個(gè)金屬層設(shè)置于該介電層中。13.如權(quán)利要求11所述的CMOS影像感測(cè)元件，其中該影像感測(cè)元件另包含有多個(gè)CMOS晶體管設(shè)置于該基底表面。14.如權(quán)利要求11所述的CMOS影像感測(cè)元件，其中該彩色濾光片包含紅色濾光片、綠色濾光片、藍(lán)色濾光片、青綠色濾光片、洋紅色濾光片、以及黃色濾光片。全文摘要本發(fā)明涉及一種制作彩色濾光陣列的方法。首先提供一基底，且該基底表面包含有一介電層與一鈍化層。然后進(jìn)行一第一圖案轉(zhuǎn)移工藝，以形成一凹槽(trench)于該介電層與該鈍化層中。接著形成一彩色濾光片于該凹槽內(nèi)并覆蓋部分該鈍化層表面，并進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨(chemicalmechanicalpolishing)工藝，使該彩色濾光片形成一平坦表面，且該彩色濾光片的表面是與該鈍化層的表面齊平。文檔編號(hào)H01L27/085GK101118298SQ20061010097公開(kāi)日2008年2月6日申請(qǐng)日期2006年8月4日優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日發(fā)明者吳沂庭,官大雙,歐富國(guó)申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司;聯(lián)誠(chéng)光電股份有限公司