[发明专利]图像传感器

说明书

本申请要求享有在2006年12月28日提交的韩国专利申请No.10-2006-0136969的权益，在这里引入其全部作为参考。

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种用于制备包括具有平坦台阶的滤色片的图像传感器的方法。

背景技术

图像传感器可以是将光学信号转换为电信号的半导体器件，并且可以大致分为两种类型器件。第一种类型是电荷耦合器件(CCD)图像传感器器件而第二种类型是互补型金属-氧化物-半导体(CMOS)图像传感器器件。

图像传感器可设置成像素单元并且可包括光电二极管和逻辑电路部件，光电二极管可感应照射光线，逻辑电路部件可将来自光电二极管感应的光线处理成电信号，以便将光线表示为数据。通常，在光电二极管处接收的光线的增加量导致图像传感器更好的光灵敏度特征。

为了增强这种光灵敏度，可使用扩大光电二极管面积占据图像传感器整个表面的填充因数或通过改变入射到除光电二极管之外的区域上的光学路径使光线聚集到光电二极管中的技术。

一种聚光技术可以是形成微透镜。换句话说，可使用具有良好透光率的材料在光电二极管上部上形成凸形微透镜。微透镜可折射入射光线的路径，这可能增加照射到光电二极管区的光线量。

在该情况中，可由微透镜使与微透镜光轴水平的光线折射，以便可在光轴上的预定位置处形成其焦点。

图像传感器可包括光电二极管、层间介电层、滤色片层和微透镜等部分。

光电二极管可执行感应光线并将光线转换为电信号的功能，而层间介电层可绝缘每个金属配线。滤色片层可包括光线的RGB三原色，而微透镜可执行将光线聚集到光电二极管的功能。

此后，将描述用于制备现有技术图像传感器的方法。

图1是现有技术图像传感器的示意横截面视图。

参考图1，可在与多个光电二极管40一起形成的半导体基板10上形成层间介电层20和RGB滤色片层30，每一个RGB滤色片层30对应多个光电二极管40的位置，其可在层间介电层20上形成。

用于平整化滤色片层30的任何不平表面层的平整化层25可在滤色片层30上形成，并且每一个对应多个光电二极管40和滤色片层30的微透镜50可在平整化层25上形成。

微透镜50应该以凸形透镜图案形成以将光线采集到各自光电二极管。可通过应用光蚀刻工艺构图微透镜。

可在下述结构中形成现有技术图像传感器，在该结构中平整化层25可在例如包括滤色片层的表面，例如整个表面上较厚地形成。这可克服滤色片层的不平台阶(即表面中的轻微变化)。然而，这种结构可具有缺点：随着图像传感器像素单元尺寸减小，平整化层厚度变得相对较厚。这可恶化感应光信号的性能。还可能有这样的问题：由于可形成滤色片层和平整化层的像素单元与可没有形成滤色片层和平整化层的逻辑电路单元之间的厚度差异，在用于形成微透镜的涂覆工艺期间可发生诸如条纹(striation)的斑纹(stripe)。另外，微透镜应该优选地较薄地形成以依照平整化层厚度而补偿焦距，从而可减小其工艺余量(margin)。

图2是另一现有技术图像传感器的示意横截面视图。

参考图2，可执行下述工艺方法，其可通过优化滤色片层形成工艺以在滤色片层30上直接形成微透镜50而不执行平整化层25而最小化步骤。然而，在该图像传感器中，在滤色片层30的三种色彩中，可发生另一个问题。特别地，在当形成部分色彩图案时涂覆滤色片附加的光致抗蚀剂的工艺期间可形成物理上不可避免的弯曲表面。

图3a到图3c是示出用于形成现有技术图像传感器的方法的工艺横截面视图。

参考图3a，蓝色滤色片层30B和红色滤色片层30R可在层间介电层20上形成。可涂覆绿色滤色片光致抗蚀剂60以形成绿色滤色片层30G。在可形成蓝色和红色滤色片层的部分与没有形成蓝色和红色滤色片层的部分之间可能发生台阶差异。如果涂覆绿色滤色片光致抗蚀剂，则没有形成蓝色和红色滤色片层的部分的表面可具有凹入弯曲表面。

参考图3b，如果形成图案，则可形成具有凹入弯曲上表面的绿色滤色片层30G。该弯曲表面可成为改变将在其上形成的微透镜图案的重要原因。可由此发生图像特征恶化。

参考图3c，虽然可额外执行反应离子蚀刻回蚀工艺，但是滤色片层图案之间的蚀刻选择性可能仍然不足以在与先前形状相同的形状中蚀刻，以致滤色片层图案之间的台阶差异可能仍然存在并且绿色滤色片层的弯曲表面可能也仍然存在。