[发明专利]图像传感器的制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种图像传感器的制造方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换为电子信号的半导体装置，电荷藕合器件(CCDs)具有各自的紧密封装在一起的金属氧化物半导体(MOS)电容器，电荷载体在其中存贮和迁移。

互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器是一种使用切换法并应用CMOS技术的装置，在该CMOS技术中，用控制电路和信号处理电路作为外围电路，并利用与像素大小相关的MOS晶体管来依次检测输出。

图像传感器制造中需要克服的阻碍是从入射光信号到电信号的转换比率。换句话说，也就是需要提高灵敏度。

微透镜形成在CMOS图像传感器的最上层。经微透镜聚焦的光线穿过平坦化层和滤色镜阵列层，并在诸如光电二极管等集光器中转换为电信号。

图像传感器使用通过上述方法转换为电信号的信号来显示图像。这里，图像会受到一些因素的影响，如微透镜的焦距、滤色镜的尺寸和分布、平坦化层的厚度、以及光电二极管的节距(pitch)尺寸。

还有，为了形成聚光的微透镜，已经提出了许多方法，用以最小化相邻的微透镜之间的间隙或生成零间隙。

发明内容

本发明的实施例提供一种图像传感器的制造方法，其具有最小化的微透镜阵列中透镜之间的间隙。

在一个实施例中，形成图像传感器的方法包括：在具有光电二极管和晶体管的半导体衬底上形成滤色镜层；在滤色镜层上形成平坦化层；在平坦化层上形成LTO(低温氧化物)层；在LTO层上形成光致抗蚀剂图案(例如与滤色镜层中的滤色镜相对应)，并实施回流工艺；在光致抗蚀剂图案和LTO层上，通过实施反应离子蚀刻工艺而形成微透镜阵列；以及在反应离子蚀刻工艺期间，在光致抗蚀剂图案和/或LTO层上可选择地实施第二次回流工艺。

在本发明的图像传感器中，微透镜之间的间隙被最小化。

在以下的附图与描述中给出一个或多个实施例的详细信息。根据这些描述和附图，以及根据权利要求，其他特征也显而易见。

附图说明

图1至图4是用于描述根据本实施例的图像传感器制造方法的剖面图。

图5和图6是用于描述在根据本实施例的反应离子蚀刻期间，在光致抗蚀剂图案上不实施回流工艺时的剖面图。

具体实施方式

下面将具体参考本发明所公开的实施例，结合附图对其实例进行描述。

图1至图4是用于描述根据不同的实施例的图像传感器制造方法的剖面图。

参见图1至图4，首先，第一滤色镜层11形成在半导体衬底上，平坦化层12形成在滤色镜层11上，低温氧化物(LTO)层13形成在平坦化层12上。然后，光致抗蚀剂涂覆于LTO层上，并被图案化以形成光致抗蚀剂图案14。虽然没有显示，但光电二极管和晶体管也可以形成在半导体衬底10上，并且该半导体衬底10包括至少一个层间绝缘层和一根金属线。半导体衬底10通常包括多个单元像素，每个单元像素包括一个光电二极管和预定数量的(通常为3、4或5个)晶体管。

滤色镜层11包括红色(R)滤色镜、绿色(G)滤色镜和蓝色(B)滤色镜，通常排列在与单元像素相对应的阵列内。根据滤色镜的设计，也可以包括其他颜色的滤色镜(如黄色、青色和红紫色)，或应用其他各种排列方式。在一个实施例中，红色滤色镜、绿色滤色镜和蓝色滤色镜的每一个都排列在与位于其下的图像传感器单元像素内的光电二极管相对应的位置上。

LTO层13包括二氧化硅，并且在不高于250℃的温度下，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法，经由二氧化硅前驱体(例如硅烷气体或原硅酸四乙酯等硅源，以及分子氧和臭氧等氧源)而形成该LTO层。在不同的实施例中，LTO层13可以在150-200℃的温度下，通过PECVD法而形成，并具有200-500纳米(例如370纳米)的厚度。

光致抗蚀剂图案14是为了形成微透镜前驱体而设，该微透镜前驱体用于从LTO层13中制造微透镜。该光致抗蚀剂图案14通过在LTO层13上涂覆厚度为250-500纳米(例如400纳米)的光致抗蚀剂材料，然后对光致抗蚀剂材料进行图案化而形成。

如图2所示，对光致抗蚀剂图案14进行诸如回流工艺等热处理，以形成微透镜形状(例如微透镜前驱体)。该回流工艺在120到250℃(例如150-200℃)的温度下实施。然后，以光致抗蚀剂图案14作为掩模，应用各向异性反应离子刻蚀(RIE)法来蚀刻LTO层13。