[发明专利]具有波导的图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有作为入射光行进路径的波导的图像传感器及其制造方法，更具体地涉及具有波导的图像传感器及其制造方法，在具有波导的图像传感器中，单独的布线层形成于光电二极管上，从而当通过蚀刻形成波导时确保蚀刻的均匀性并防止在蚀刻过程中由等离子体离子产生暗电流。

背景技术

图像传感器是将光图像转换为电信号的半导体装置。典型的图像传感器包括电荷耦合装置(CCD)和CMOS图像传感器。

在这两种图像传感器之间，CMOS图像传感器代表通过使用CMOS制造技术将光图像转换为电信号的装置。CMOS图像传感器采用这样的切换方案，其中MOS晶体管由多个像素构成，随后通过CMOS晶体管检测输出。

当与迄今为止已经广泛用作图像传感器的CCD图像传感器相比时，在CMOS图像传感器中使用简单的驱动方案，并且可以实现各种扫描方案。此外，由于信号处理电路可以集成在单个芯片中，因此使得产品小型化成为可能，而且由于利用了兼容的CMOS技术，因此可降低制造成本并且可显著减少功率消耗。

CMOS传感器由检测光的光电二极管和将检测到的光转换为作为数据的电信号的CMOS逻辑电路组成。为了提高图像传感器的感光度，已经努力增大光电二极管面积与整个图像传感器面积的比率(通常被称为填充系数)。然而，由于不能省略CMOS逻辑电路，因此在增加该比率中必然存在困难。

在这种情形下，现有技术已经公开了这样的聚光技术，其中将入射到并非光电二极管的点上的光路改变为指向光电二极管以提高光敏性。典型的技术包括微透镜形成技术和使用波导的技术。

在通过微透镜进行聚光的情况下，随着目前集成像素数量增加，微透镜与置于微透镜下方的光电二极管之间的距离也逐渐增大。由于这一方面，因为不能光电二极管上形成焦点，所以引起的问题是已经穿过微透镜的光不能有效地传递至光电二极管。

同时，已经致力于如下技术进行了研究：在入射光的行进路径上提供波导和允许入射到光电二极管上的光穿过波导，从而使入射光的损耗最小并抑制相邻像素之间的串扰。

图1是图示传统的具有波导的图像传感器的剖视图。

参照图1，可以看到，传统的具有波导的图像传感器被配置为使得形成于光电二极管11上的层间介电层16被蚀刻并由此形成波导19。

然而，在传统的具有波导的图像传感器中，由于在形成波导19时被蚀刻的层间介电层16的量非常大并且蚀刻深度是实质性的，因此蚀刻均匀性不能得到保证。这种非均匀性导致光电二极管11的非均匀性，从而图像传感器的特性可能恶化。

而且，在形成波导19的蚀刻过程中所需的等离子体离子的量增加，一部分等离子体离子被引入光电二极管11中并成为导致光电二极管11中缺陷的因素，从而整个图像传感器的特性可能进一步恶化。

发明内容

因此，本发明致力于解决在本领域中出现的问题，本发明的目的是提供具有波导的图像传感器及其制造方法，在该具有波导的图像传感器中，布线层形成于光电二极管上，使得该布线层可在形成波导过程中用作蚀刻停止层从而可避免蚀刻深度的非均匀性，还使得在蚀刻过程中产生的带电等离子体离子可以放电至半导体衬底从而可以防止带电等离子体离子引入光电二极管中并且可抑制暗电流的产生。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了具有波导的图像传感器，该图像传感器包括：半导体衬底，形成有光电二极管和外围电路区域；抗反射层，形成于半导体衬底上；绝缘层，形成于抗反射层上；布线层，形成于绝缘层上并连接至半导体衬底；至少一个层间介电层，堆叠在布线层上；以及波导，通过穿过在光电二极管上形成的层间介电层和布线层连接至绝缘层。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种制造具有波导的图像传感器的方法，该方法包括以下步骤：(a)在形成有光电二极管和外围电路区域的半导体衬底上形成抗反射层；(b)在抗反射层上形成绝缘层；(c)在绝缘层上形成布线层；(d)在布线层上形成至少一个层间介电层；(e)对选层间介电层择性地进行蚀刻直到布线层暴露，以在光电二极管上方形成波导；以及(f)对在步骤(e)中暴露的布线层选择性地进行蚀刻，直到形成于光电二极管上方的绝缘层暴露。

附图说明

在结合附图阅读以下详细描述之后，本发明的上述目的、其它特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：

图1是图示具有波导的传统图像传感器的剖视图；

图2是图示根据本发明的实施方式的具有波导的图像传感器的剖视视图；

图3是图示根据本发明的该实施方式的具有波导的图像传感器的平面视图；