專利名稱：Cmos圖像傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的制造方法。
背景技術(shù)：
通常，圖像傳感器是一種用于將光學圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導體器件。圖像傳感器通常劃分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。
CCD設(shè)置有光電二極管(PD)矩陣。每一光電二極管將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。CCD還包括多個垂直電荷耦合器件(VCCD)。每一VCCD形成于矩陣內(nèi)的光電二極管的垂直線之間，用于沿垂直方向傳輸光電二極管產(chǎn)生的電荷。CCD進一步包括水平電荷耦合器件(HCCD)，用于沿水平方向傳輸通過VCCD傳輸?shù)碾姾伞４送?，CCD包括用于感測沿水平方向傳輸?shù)碾姾刹⑤敵鲭娦盘柕淖x出放大器。
然而，CCD的缺點在于驅(qū)動方法復(fù)雜、能量消耗高并且需要采用包括多個光刻工藝步驟的復(fù)雜制造工藝來生產(chǎn)。
此外，CCD的另一缺點在于，由于難以在CCD芯片上集成控制電路、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器以及類似物，因此很難在小產(chǎn)品內(nèi)包含CCD。
近來，已經(jīng)預(yù)見到CMOS傳感器可以作為克服CCD缺點的下一代圖像傳感器。
CMOS圖像傳感器是利用CMOS技術(shù)捕捉圖像的器件。具體地，將控制電路、信號處理電路以及類似物用作外圍電路，以采用MOS晶體管連續(xù)檢測來自像素的輸出。MOS晶體管形成于用于每一像素的半導體襯底上。
也就是說，CMOS圖像傳感器具有形成于每一單元像素內(nèi)的光電二極管和MOS晶體管。通過監(jiān)視MOS晶體管的切換，COMS圖像傳感器連續(xù)檢測來自單元像素的光電二極管的電信號，以再現(xiàn)圖像。
由于只需較少的光刻工藝步驟，CMOS圖像傳感器能量消耗低且制造工藝簡單。
下面參考附圖描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的制造方法。
圖1a和圖1b是CMOS圖像傳感器的剖視圖，用于描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的制造方法。
如圖1a所示，在半導體襯底上形成層間介電層12。其中，多個諸如光電二極管11的光讀出器件形成于半導體襯底上。
其中，層間介電層12可形成為多層。雖然未示出，但可在形成一層層間介電層之后形成遮光層，然后再形成層間介電層。其中，該遮光層用于阻礙光入射到除光電二極管11區(qū)域以外的部分。
接著，在層間介電層12上形成平坦化鈍化層13，以便防止器件受潮并防止器件被劃傷。
進一步，在鈍化層13上涂布可見的抗蝕劑之后，在所得物上進行曝光和顯影工藝，以形成濾色層14，該濾色層根據(jù)波長濾光。
其中，選擇性地在紅(R)、綠(G)、藍(B)濾色層14中進行三次光刻，以形成分色層。
接著，在濾色層14上形成平坦化層15，以便調(diào)整聚焦距離并確保形成透鏡層的平整度。
進一步，在大于200℃的溫度下進行熱處理，以固化平坦化層15。
然后，在平坦化層15上涂布用于微透鏡的抗蝕劑層，并且在抗蝕劑層的上部對準具有開口部的中間掩模(未示出)。接著，利用中間掩模(reticle)作為掩模(mask)，用諸如激光束的光照射半導體襯底的整個表面，以相應(yīng)于中間掩模的開口部選擇性地曝光該抗蝕劑層。
然后，對經(jīng)曝光的抗蝕劑層16a進行顯影，以形成微透鏡圖案20。
之后，如圖1b所示，使微透鏡圖案20在預(yù)定溫度下回流，以形成微透鏡22。
另一方面，在形成微透鏡圖案20的過程中，由于照相設(shè)備的分辨率的限制，很難精確地限定微透鏡圖案之間的間距。而且，在完成回流工藝之后，相鄰微透鏡不能獲得零間隙。
因此，會發(fā)生直線傳輸?shù)墓獠荒芫奂罜MOS圖像傳感器的光接收部，這將導致CMOS圖像傳感器的靈敏度降低。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器的制造方法，其基本上消除了由現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點所導致的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，其能夠通過保持微透鏡之間的零間隙來提高靈敏度。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的和特征將在以下的說明中部分地闡明。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，通過閱讀下文將能在某種程度上明晰或者從本發(fā)明的實踐中將能了解本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的和特征。本發(fā)明的任務(wù)和其它優(yōu)點可以通過書面說明書、權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)和獲得。
為了實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的意圖，如在此具體實施及廣泛描述的，本發(fā)明提供了一種CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的制造方法，包括第一步在其上形成有多個光電二極管的半導體襯底上形成層間介電層；第二步在該層間介電層上以固定間隔形成多個濾色層；第三步在包括所述濾色層的半導體襯底的整個表面上形成平坦化層；第四步在該平坦化層上形成彼此間隔的多個犧牲抗蝕劑圖案；第五步在所述犧牲抗蝕劑圖案的側(cè)壁上形成間隔件；第六步去除所述犧牲抗蝕劑圖案；第七步在僅保留所述間隔件的平坦化層上形成抗蝕劑層；第八步去除所述間隔件；以及第九步在預(yù)定溫度使該抗蝕劑層回流，以形成微透鏡。
通過在所述犧牲抗蝕劑圖案上沉積并干蝕刻等離子體增強-四乙氧基硅烷(PE-TEOS)系統(tǒng)襯氧化層，形成第五步中的各個間隔件。
通過涂布抗蝕劑層并利用曝光和顯影工藝圖案化該抗蝕劑層，形成所述犧牲抗蝕劑圖案。
在300℃至700℃的溫度范圍進行第九步中的回流。
該方法進一步包括在形成抗蝕劑層之后，通過干蝕刻工藝使該抗蝕劑層的一部分凹陷，以形成均勻厚度的該抗蝕劑層。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的制造方法，包括第一步提供其上形成有平坦化層的半導體襯底，以形成用于CMOS圖像傳感器的微透鏡；第二步在該平坦化層上形成彼此間隔的多個犧牲抗蝕劑圖案；第三步在所述犧牲抗蝕劑圖案的側(cè)壁上形成間隔件；第四步去除所述犧牲抗蝕劑圖案；第五步在僅保留所述間隔件的平坦化層上形成抗蝕劑層；第六步；去除所述間隔件；以及第七步在預(yù)定溫度使該抗蝕劑層回流，以形成微透鏡。
應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的前述概括說明和以下具體說明都是示例和解釋性的，旨在為本發(fā)明的權(quán)利要求書提供進一步解釋。


其中所包含的附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，其被并入到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。所述的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與文字描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
其中圖1a和圖1b是CMOS圖像傳感器的剖視圖，用于描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器的制造方法；以及圖2a至圖2f是CMOS圖像傳感器的剖視圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS圖像傳感器的制造方法。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中示出。在所有附圖中盡可能用相同的標號來表示相同或相似的部件。
下面，參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制造方法的實施例。
圖2a至圖2f是CMOS圖像傳感器的剖視圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS圖像傳感器的制造方法。
如圖2a所示，在半導體襯底的整個表面上形成層間介電層32。至少一個光電二極管31形成于半導體襯底內(nèi)，并根據(jù)入射光的量產(chǎn)生電荷。
其中，層間介電層32可形成為多層。雖然未示出，但可以在形成一層層間介電層之后形成遮光層，然后再形成層間介電層。其中，遮光層用于阻礙光入射到除光電二極管31以外的部分。
接著，在層間介電層32上形成平坦化鈍化層33，以防止器件受潮，并防止器件被劃傷。
進一步，在鈍化層33上涂布可見的抗蝕劑并使其圖案化，以形成紅(R)、綠(G)、藍(B)濾色層34，所述濾色層根據(jù)波長濾光。
其中，選擇性地在紅(R)、綠(G)、藍(B)濾色層34進行三次光刻，以形成分色層。
然后，在各個濾色層34上進行UV曝光，以改善其表面的不穩(wěn)定狀態(tài)。
接著，在濾色層34上形成平坦化層35，以調(diào)整聚焦距離并確保形成透鏡層的平整度。
進一步，在150℃至300℃的溫度范圍內(nèi)進行熱處理，以固化平坦化層35。
然后，在平坦化層35上涂布第一抗蝕劑層，并且在該抗蝕劑層的上部對準具有開口部的中間掩模(未示出)。接著，利用中間掩模作為掩模，將諸如激光束的光照射到半導體襯底的整個表面，以相應(yīng)于中間掩模的開口部選擇性地對第一抗蝕劑層進行曝光，并且對經(jīng)曝光的抗蝕劑層進行顯影，以形成犧牲抗蝕劑圖案36。
接著，如圖2b所示，在所得物上沉積等離子體增強-四乙氧基硅烷(PE-TEOS)系統(tǒng)襯氧化層，并且在襯氧化層上進行干蝕刻，以在犧牲抗蝕劑圖案36側(cè)壁上形成間隔件38。
接著，如圖2c所示，通過剝離工藝去除犧牲抗蝕劑圖案36，以在平坦化層35的上部保留間隔件38。
接著，如圖2d所示，在形成有間隔件38的平坦化層35上涂布第二抗蝕劑層40。
通過間隔件38，在沉積的第二抗蝕劑層40上限定微透鏡圖案。
另一方面，在形成間隔件的過程中，當難以形成厚度均勻的第二抗蝕劑層時，在第二抗蝕劑層沉積之后，在晶片的整個表面上進行干蝕刻，以使第二抗蝕劑層的非均勻區(qū)域凹陷。
接著，如圖2e所示，在形成有第二抗蝕劑層40的所得物的整個表面上進行濕蝕刻，以去除間隔件38。相應(yīng)的，保留由間隔件38保持恒定寬度的第二抗蝕劑層，由此形成微透鏡圖案40。
這樣，如圖2f所示，使保持預(yù)定間隔的微透鏡圖案40在預(yù)定溫度下回流，以形成多個微透鏡42。
其中，為了形成微透鏡42，回流溫度范圍大約是300℃至700℃。
相應(yīng)的，由于間隔件的去除，微透鏡圖案具有固定間隔。因此，在回流工藝完成之后，相鄰微透鏡之間也可以保持零間隙。這使得光能聚集在光接收部，而不會使直線傳輸?shù)墓獠唤?jīng)過微透鏡而損失。這樣，可以提高CMOS圖像傳感器的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明，由于間隔件的去除、微透鏡圖案具有固定間隔，因此，在回流工藝完成之后，相鄰微透鏡之間也可以保持零間隙。這使得光能聚集在光接收部，而不會使直線傳輸?shù)墓獠唤?jīng)過微透鏡而損失。這樣，可以提高CMOS圖像傳感器的靈敏度。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)，可對本發(fā)明進行各種修改和變化。因而，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求書及其等同范圍內(nèi)的對于本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括第一步在其上形成有多個光電二極管的半導體襯底上形成層間介電層；第二步在該層間介電層上以固定間隔形成多個濾色層；第三步在包括所述濾色層的半導體襯底的整個表面上形成平坦化層；第四步在該平坦化層上形成彼此間隔的多個犧牲抗蝕劑圖案；第五步在所述犧牲抗蝕劑圖案的側(cè)壁上形成間隔件；第六步去除所述犧牲抗蝕劑圖案；第七步在僅保留所述間隔件的平坦化層上形成抗蝕劑層；第八步去除所述間隔件；以及第九步在預(yù)定溫度使該抗蝕劑層回流，以形成微透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過涂布該抗蝕劑層并利用曝光和顯影工藝圖案化該抗蝕劑層，形成第四步中的所述犧牲抗蝕劑圖案。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過在所述犧牲抗蝕劑圖案上沉積并干蝕刻等離子體增強-四乙氧基硅烷系統(tǒng)襯氧化層，形成第五步中的各個間隔件。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在第七步形成該抗蝕劑層之后，通過干蝕刻工藝使該抗蝕劑層的一部分凹陷，以形成厚度均勻的該抗蝕劑層。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在300℃至700℃的溫度范圍進行第九步中的回流。
6.一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括第一步提供其上形成有平坦化層的半導體襯底，以形成用于CMOS圖像傳感器的微透鏡；第二步在該平坦化層上形成彼此間隔的多個犧牲抗蝕劑圖案；第三步在所述犧牲抗蝕劑圖案的側(cè)壁上形成間隔件；第四步去除所述犧牲抗蝕劑圖案；第五步在僅保留所述間隔件的平坦化層上形成抗蝕劑層；第六步；去除所述間隔件；以及第七步在預(yù)定溫度使該抗蝕劑層回流，以形成微透鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過涂布該抗蝕劑層并利用曝光和顯影工藝圖案化該抗蝕劑層，形成第二步中的所述犧牲抗蝕劑圖案。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過在該犧牲抗蝕劑圖案上沉積并干蝕刻等離子體增強-四乙氧基硅烷系統(tǒng)襯氧化層，形成第三步中的各個間隔件。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括，在第五步中形成抗蝕劑層之后，通過干蝕刻工藝使該抗蝕劑層的一部分凹陷，以形成厚度均勻的該抗蝕劑層。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在300℃至700℃的溫度范圍進行第七步中的回流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種CMOS圖像傳感器的制造方法。該方法包括在其上形成有多個光電二極管的半導體襯底上形成層間介電層；在該層間介電層上以固定間隔形成多個濾色層；在包括所述濾色層的半導體襯底的整個表面上形成平坦化層；在該平坦化層上形成彼此間隔的多個犧牲抗蝕劑圖案；在所述犧牲抗蝕劑圖案的側(cè)壁上形成間隔件；去除所述犧牲抗蝕劑圖案；在僅保留所述間隔件的平坦化層上形成抗蝕劑層；去除所述間隔件；以及在預(yù)定溫度使該抗蝕劑層回流，以形成微透鏡。
文檔編號H01L27/146GK1992219SQ20061017018
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者沈喜成 申請人:東部電子股份有限公司