專利名稱：處理基材的方法及其應用元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件，特別是涉及一種處理基材的方法及其應用元件。
背景技術：
在美國專利6171885、6395576、6274917、6482669以及6495813號中，已描述適用于采用影像感應器的彩色濾光器，在此將這些專利案一并列入?yún)⒖肌?br> 彩色影像感應器一般為電荷耦合元件(CCD)或互補式金氧半導體(CMOS)光電二極管(Photodiode)陣列結構。此結構包括位于彩色濾光器陣列中的一或多層圖案化層下方的光譜(spectrally)感光層，在光譜感光層上存在一表面層陣列的微透鏡元素。在一些傳統(tǒng)架構中，利用影像感應器上的四個相鄰的像素來構成一彩色像素。利用選自于紅、藍以及二個綠色像素所組成的一族群中的不同顏色濾光器，來覆蓋這四個像素中的每一個像素，藉以使每一個單色像素僅暴露于三原色之一。接著，應用簡單的規(guī)則，以合并三種單色像素的輸入而形成一全彩像素。
請參閱圖1A與圖1B所示，是繪示具有“條紋缺陷”的彩色濾光器。當彩色光阻層之一的厚度較正常值厚或薄時，會產(chǎn)生條紋缺陷。在圖1A中，條紋缺陷的產(chǎn)生是源自于藍色與綠色光阻之間的厚度差異。感應器100包括數(shù)條以矩形陣列方式排列的切割線120。數(shù)個濾光區(qū)由這些切割線120所環(huán)繞。濾光區(qū)包括位于切割線120之間的主動區(qū)110與焊墊區(qū)130。條紋缺陷是指數(shù)個標示“B”的區(qū)域與數(shù)個標示“G”的區(qū)域，其中在標示“B”的區(qū)域中，藍色光阻層的厚度較其正常值厚，或者綠色光阻層的厚度較其正常值?。欢跀?shù)個標示“G”的區(qū)域中，綠色光阻層的厚度較其正常值厚，或者藍色光阻層的厚度較其正常值薄。相似地，在圖1B中，缺陷的產(chǎn)生是導因于綠色與紅色光阻之間的厚度差異。在圖1B的感應器100’中，主動區(qū)標示為110’，焊墊區(qū)標示為130’，且切割線標示為120’。在標示“G”的區(qū)域中，綠色光阻層的厚度較其正常值厚，或者紅色光阻層的厚度較其正常值薄。在標示“R”的區(qū)域中，紅色光阻層的厚度較其正常值厚，或者綠色光阻層的厚度較其正常值薄。
請參閱圖1D所示，是出現(xiàn)污染的焊墊的上視圖，其中當焊墊暴露于彩色濾光器顯影制程時，已可觀察到此污染的產(chǎn)生。這樣的污染現(xiàn)象表示出可能有二氧化硅、有機殘留物、鈉、鋁、氟及/或鉻存在。這樣的污染現(xiàn)象亦與良率問題有關。
請參閱圖1C所示，是繪示傳統(tǒng)的CMOS成像感應器(CMOS ImagingSensor；CIS)100的側向剖面圖。此CMOS的感應器100具有基材107，其中基材107具有數(shù)個切割線120，且這些切割線120排列而形成至少一濾光區(qū)101，而此濾光區(qū)101由切割線所環(huán)繞?；?07可為絕緣基材，或者可為位于半導體基材上的絕緣層(例如二氧化硅)。在具有許多濾光區(qū)101的晶圓中，這些切割線120形成垂直線網(wǎng)格。濾光區(qū)101包括主動區(qū)102與焊墊區(qū)108，其中數(shù)個焊墊122形成于焊墊區(qū)108上。主動區(qū)102中可具有n-型或p+型井光電二極管，且主動區(qū)102的材質可例如為多晶硅。主動區(qū)102上可具有鈍化層114(例如氮化硅)。鈍化層114具有復數(shù)個上金屬區(qū)103。鈍化層114具有平坦化層104a形成于其上，其中平坦化層104a可為光阻層，且光阻層的厚度大于晶圓表面上的階梯的高度?？蓪⑵教够瘜?04a灑在晶圓上，并可利用例如在提升的烘烤溫度下的無粘性光阻流體、或透過于加熱狀態(tài)下將平坦模具壓在光阻表面上所產(chǎn)生的受力光阻流體，來達到平坦化。于第一層的平坦化層104a上形成藍色、綠色與紅色光阻層，并定為濾光器111與113。于濾光器111與113上形成第二層的平坦化層104b。再于平坦化層104b上形成微透鏡層106。
平坦化層104b相對于鈍化層114的頂部的高度119可為約4.5μm。在焊墊122的頂部與鈍化層114的頂部之間具有額外的高度118介于約1.5μm至2μm之間，因此介于鈍化層114的頂部與焊墊122的頂部間的總階梯高度為介于約6μm至6.5μm之間。
若彩色濾光器的訊號的誤差太大，可能會影響CMOS影像感應器的性能，而造成高達15％至20％之間的良率損失。舉例而言，本案的發(fā)明人獲知產(chǎn)品樣本中所觀測到的彩色訊號標準誤差為藍色3.93％、綠色2.84％以及紅色1.68％。此相當于良率測量值Cpk指標低于0.5。
已知彩色濾光器的沉積制程及其與微透鏡陣列制作過程的關系會影響生產(chǎn)的制程時間(Cycle-time)、測試時間、良率以及最終的制造成本。
由此可見，上述現(xiàn)有的彩色濾光器在產(chǎn)品與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以.進一步改進。為了解決現(xiàn)有的處理基材的方法存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決的道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般方法又沒有適切的方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的制造彩色濾光器的方法，使其具有較小的訊號誤差，并可改善良率，便成了當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的彩色濾光器存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新制造彩色濾光器的方法，能夠改進一般現(xiàn)有的彩色濾光器，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設計，并經(jīng)反復試作及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是在提供一種制造彩色濾光器的方法，使其具有較小的訊號誤差，并可改善良率。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種處理基材的方法，使其可改善彩色濾光器中彩色光阻的厚度不均的現(xiàn)象，進一步避免條紋缺陷的產(chǎn)生。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種處理基材的方法，至少包括提供一基材，該基材具有至少一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中該些切割線環(huán)繞該濾光區(qū)與該些焊墊；形成一第一平坦化層于該基材上，該第一平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及在該第一平坦化層覆蓋在該些焊墊與該些切割線上時，形成至少一彩色光阻層于該第一平坦化層上且位于該濾光區(qū)中。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
前述的處理基材的方法，其更至少包括在形成該彩色光阻層后，從該些焊墊移除該第一平坦化層。
前述的處理基材的方法，其更至少包括在移除該彩色光阻層后，從該些切割線移除該第一平坦化層。
前述的處理基材的方法，其更至少包括形成一第二平坦化層于該第一平坦化層與該彩色光阻層上，且該第二平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及形成復數(shù)個微透鏡構件于該濾光區(qū)中的該第二平坦化層上。
前述的處理基材的方法，其更至少包括在形成該些微透鏡構件后，從該些焊墊移除該第一平坦化層與該第二平坦化層。
前述的處理基材的方法，其更至少包括在形成該些微透鏡構件后，從該些切割線移除該第一平坦化層與該第二平坦化層。
前述的處理基材的方法，其更至少包括形成一微透鏡保護層于該些微透鏡構件上；從該些焊墊與該些切割線蝕刻移除該第一平坦化層與該第二平坦化層；以及剝除該微透鏡保護層。
前述的處理基材的方法，其更至少包括在形成該微透鏡保護層時，形成一辨別記號于包含該些焊墊的一區(qū)域中的該基材上。
前述的處理基材的方法，其中所述的第一平坦化層是一非光敏材料層。
前述的處理基材的方法，其中利用選自于在提升的一烘烤溫度下的一無粘性光阻流體、以及透過于加熱狀態(tài)下利用一平坦模具所產(chǎn)生的一受力流體所組成的一族群中之一，來涂覆該第一平坦化層于該基材上且予以平坦化。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種彩色濾光元件，至少包括一基材，該基材具有一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中該些切割線環(huán)繞該濾光區(qū)與該些焊墊；一第一平坦化層，該第一平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及至少一彩色光阻層形成于該濾光區(qū)中的該第一平坦化層上。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
前述的彩色濾光元件，其更至少包括一第二平坦化層位于該彩色光阻層，其中該第二平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有一平坦上表面。
前述的彩色濾光元件，其更至少包括復數(shù)個微透鏡構件位于該濾光區(qū)中的該第二平坦化層上。
前述的彩色濾光元件，其更至少包括一微透鏡保護層位于該些微透鏡構件上。
前述的彩色濾光元件，其更至少包括一辨別記號，其中該辨別記號是由一光阻材料所構成，且該辨別記號位于包含該些焊墊的一區(qū)域中的該基材上。
前述的彩色濾光元件，其中所述的第一平坦化層與該第二平坦化層是復數(shù)個非光敏材料層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術方案可知，本發(fā)明的主要技術內容如下為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種處理基材的方法。此基材具有至少一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊、以及復數(shù)個切割線環(huán)繞濾光區(qū)與焊墊。形成第一平坦化層于基材上。此第一平坦化層具有實質平坦的上表面位于濾光區(qū)、焊墊與切割線上。形成至少一彩色光阻層位于第一平坦化層上，且位于濾光區(qū)中，其中第一平坦化層覆蓋在焊墊與切割線上。
在一些實施例中，基材具有濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊、以及復數(shù)個切割線環(huán)繞濾光區(qū)與焊墊。基材具有平坦化層。此平坦化層具有實質平坦的上表面位于濾光區(qū)、焊墊與切割線上。此基材具有至少一彩色光阻層形成于至少一濾光區(qū)中的平坦化層上。
另外，為了達到上述目的，本發(fā)明另提供了一種彩色濾光元件，至少包括一基材，此基材具有一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中這些切割線環(huán)繞濾光區(qū)與焊墊；一第一平坦化層，其中第一平坦化層在濾光區(qū)、焊墊與切割線上具有實質平坦的上表面；以及至少一彩色光阻層形成于濾光區(qū)中的第一平坦化層上。
借由上述技術方案，本發(fā)明處理基材的方法至少具有下列優(yōu)點藉由本發(fā)明的運用，可提升彩色濾光器中彩色光阻的厚度均勻度，而可避免條紋缺陷的產(chǎn)生，進而可縮減訊號誤差，達到改善良率的目的。
綜上所述，本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在方法或功能上皆有較大的改進，在技術上有顯著的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的處理基材的方法具有增進的功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1A與圖1B是繪示具有條紋缺陷的復數(shù)個彩色濾光器主動區(qū)。
圖1C是繪示傳統(tǒng)彩色影像感應器的剖面圖。
圖1D是繪示具有污染現(xiàn)象的焊墊的平面圖。
圖1E是繪示光阻剝離現(xiàn)象的平面圖。
圖2是繪示利用示范方法形成的彩色影像感應器的主動區(qū)的剖面圖。
圖3是繪示位于圖2的基板上方的光罩的平面圖。
圖4是繪示利用不同光罩所形成的彩色影像感應器的主動區(qū)的剖面圖。
圖5是繪示一種光罩的平面圖，其中此光罩是用以沉積光阻于圖4的彩色影像感應器上。
圖6至圖9是繪示依照另一示范實施例的一種制作彩色影像感應器的方法的制程剖面圖。
圖10至圖17是繪示依照又一示范實施例的一種制作彩色影像感應器的方法的制程剖面圖。
100感應器100’感應器101濾光區(qū)102主動區(qū)103上金屬區(qū) 104a平坦化層
104b平坦化層106微透鏡層107基材 108焊墊區(qū)110主動區(qū) 110’主動區(qū)111濾光器 113濾光器114鈍化層 118高度119高度 120切割線120’切割線 122焊墊130焊墊區(qū) 130’焊墊區(qū)200彩色濾光元件 201濾光區(qū)202主動區(qū) 203上金屬區(qū)204a平坦化層204b平坦化層205半導體層 206微透鏡層207基材 208焊墊區(qū)210切割線 211濾光器212光阻 213濾光器214鈍化層 218階梯高度222焊墊 224后鈍化墊部分300彩色濾光器 301濾光區(qū)302方形區(qū) 303上金屬區(qū)304a平坦化層304b平坦化層305半導體層 306微透鏡構件307基材 308焊墊區(qū)310切割線 311彩色光阻層313彩色光阻層 314鈍化層320微透鏡保護層 322焊墊324辨別記號 400a光罩400b光罩412光阻H階梯高度 H2階梯高度具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的處理基材的方法其具體實施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
在此正式提出2003年6月6日申請的美國專利申請案編號第10/456,759號與2004年2月17日申請的美國專利申請案編號第10/781,217號，且全面列入?yún)⒖肌?br> 輔以所附的圖示的圖形來閱讀示范實施例的描述，所附的圖示視為整個說明書的一部分。在描述中，相對用語，例如“較低”、“較高”、“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“頂部”與“底部”以及其衍生詞(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)應視為與隨后所述或目前所討論的圖示中所示的方位有關。這些相對用語是用以方便說明，而并非要求裝置以特殊方位來進行建構或操作。在圖式中，相同的圖號表示相同的構件或項目。
發(fā)明人已確定造成彩色濾光器的彩色訊號誤差的主要因素是在此稱作“條紋缺陷”的問題。條紋缺陷是指在像素內及/或像素之間，彩色光阻的厚度不均的情況。在藍色與綠色彩色光阻層上特別會發(fā)生這樣的問題。從上方觀看主動區(qū)時，這些不均勻的彩色光阻層似乎具有藍色和綠色條紋或不規(guī)則區(qū)。
發(fā)明人已確定條紋缺陷是由嚴重的前端地形問題所造成。亦即，處理流程的前端在半導體基材上留下不平整表面，而彩色濾光器則是形成于此半導體基材的不平整表面上。此不平整表面會降低于其上沉積平坦層的能力。
發(fā)明人更已確定基材中的切割線的階梯高度愈深，條紋缺陷就變得更嚴重。第二個因素為焊墊的階梯高度。其他因素包括光阻涂覆速度，其中較快的涂覆速度會增加條紋缺陷。然而，切割線的階梯高度為造成條紋缺陷的主因，而焊墊的階梯高度為次重要的因素。
請參閱圖2所示，是繪示一種示范彩色濾光元件200的剖面圖。彩色濾光元件200具有基材207，其中基材207具有復數(shù)個切割線210，這些切割線210排列而形成至少一濾光區(qū)201，而濾光區(qū)201由數(shù)個切割線210所圍繞?；?07可為絕緣基材，或者可為位于半導體基材上的絕緣層(例如二氧化硅)。在具有許多濾光區(qū)201的晶圓中，這些切割線210形成垂直線網(wǎng)格。濾光區(qū)201包括主動區(qū)202與焊墊區(qū)208，其中數(shù)個焊墊222形成于焊墊區(qū)208上。主動區(qū)202中可具有n-型或p+型井光電二極管，且主動區(qū)202的材質可例如為多晶硅。主動區(qū)202上可具有鈍化層214(例如氮化硅)。鈍化層214具有復數(shù)個上金屬區(qū)203。鈍化層214具有平坦化層204a形成于其上，其中平坦化層204a可為光阻層，且此光阻層的厚度大于晶圓表面上的階梯的高度。平坦化層204a較佳是由具有高敏感度與透明度的光阻所構成。可將平坦化層204a灑在晶圓上，并可利用例如在升高的烘烤溫度下的無粘性光阻流體、或透過于加熱狀態(tài)下將平坦模具壓在光阻表面上所產(chǎn)生的受力光阻流體，來達到平坦化。
于第一層的平坦化層204a上形成藍色、綠色與紅色光阻層，并定為濾光器211與213。由于紅色、綠色與藍色光阻的排列，紅色光阻并未繪示于圖2中，但在此技術領域中具有通常知識者可了解到，從上視之，彩色光阻是將四個綠色光阻元素的族群排列成鉆石架構，再于每個鉆石架構的中心安排紅色或藍色光阻元素。相同元件的另一剖面圖(未繪示)將僅繪示綠色與紅色光阻元素。于濾光器211與213上形成第二層的平坦化層204b。再于平坦化層204b上形成微透鏡層206。
切割線210最初具有階梯高度H。階梯高度是取決于集成電路技術的類型。舉例而言，0.6μm的CMOS影像感應器的切割線的階梯高度H為3.33μm。0.35μm的CMOS影像感應器的切割線的階梯高度H為4.55μm。0.25μm的CMOS影像感應器的切割線的階梯高度H較4.55μm深。其他集成電路技術具有不同于上述的相對應階梯高度H。
在數(shù)個示范實施例中，可修改平坦化層204a的沉積步驟，以包括利用光阻212來至少部分填充切割線210，藉以將切割線210的階梯高度降低至階梯高度H2(其中經(jīng)部分填充后的階梯高度H2為介于光阻212的表面與基材的表面之間的距離)。藉由以光阻來至少部分填充切割線，可降低或消減不平整地形，而能形成具有均勻彩色光阻層的濾光器211與213。
請參閱圖2所示，光阻212僅沉積在切割線210中，以部分填充切割線210。在一些實施例中，利用光阻至少部分填充切割線的步驟是在光阻的頂部低于基材的表面時完成(亦即，維持正階梯高度)。在其他實施例中，完全填滿切割線210，如下所述。
請參閱圖3所示，是繪示一種光罩400a的例子的示意圖，其中此光罩400a可用以沉積圖2的光阻。在一些實施例中，光罩400a在切割線210處為透明，而在切割線210以外的區(qū)域為暗區(qū)(對負型光阻而言)。暴露于輻射下，在切割線中的光阻變成不溶(硬化)，而切割線外的光阻維持可溶以供移除。
在其他實施例中，光罩圖案是相反的，光罩會造成切割線區(qū)以外的正型光阻變可溶，以僅保留切割線210中的光阻。此光罩在切割線以外的區(qū)域呈透明，而在切割線內的區(qū)域為暗區(qū)(對正型光阻而言)。位于切割線中的光阻維持不可溶而予以保留。
在一些實施例中，應用化學溶液來溶解并移除切割線210以外的光阻的可溶部分。在其他實施例中，運用干式電漿蝕刻，其中受到電漿場所激發(fā)的離子撞擊切割線210外的光阻層部分，并將此部分的光阻層予以化學溶解。光阻212繼續(xù)留存在切割線210中。
請參閱圖4所示，是繪示彩色濾光器300的另一種例子，其中光阻412完全填滿切割線且延伸于基材上，而高達約鈍化層204a的高度。在圖4中，光阻412沉積于整個基材上，除了緊鄰焊墊222的區(qū)域。如此一來，可獲得更高度的平坦化，且相信有助于形成具有更均勻厚度的彩色光阻層的濾光器211與213。
請參閱圖5所示，是繪示光罩400b的示意圖，其中此光罩400b可用以進行圖4的光阻412的沉積的光阻沉積步驟。示范的光罩400b全部呈透明(假設使用負型光阻)，除了方形區(qū)302內以外，其中這些方形區(qū)302是位于焊墊區(qū)208上方并圍住焊墊222。光罩400b在方形區(qū)302中為暗區(qū)。因此，當透過光罩400b對基材進行曝光時，光阻完全曝光，除了在焊墊區(qū)208中的光阻以外。曝光后，焊墊區(qū)208以外的光阻層變不可溶。利用上述的化學溶液或干式電漿蝕刻來移除焊墊區(qū)208中的光阻的可溶部分，而在切割線210中留下光阻412。
在其他實施例中，光罩圖案是相反的(采用正型光阻)，因此僅有焊墊區(qū)受到曝光，而光阻層的曝光部分變可溶。焊墊區(qū)以外的光阻部分(包括切割線中的光阻)維持不可溶。
光阻212與412可包括任何能敏材料，且可形成于基材上，以在集成電路制作過程中產(chǎn)生圖案。光阻212可在許多其他組成中包含能敏高分子聚合物，其中負型光阻的能敏高分子聚合物于曝露于能量源后會從可溶變成不可溶；而正型光阻反的亦然。光阻材料通常適合于特定曝光源。在一些實施例中，248nm的深紫外線(DUV)應用248nm的光阻材料，193nm的深紫外線應用193nm的光阻材料。上述僅為舉例，可采用其他光阻(包括紫外線、深紫外線、X光、電子束光阻)。
在一些實施例中，利用例如蝕刻制程平坦化光阻412。在一些實施例中，涂布光阻412與回蝕光阻412(以平坦化光阻)的步驟重復進行數(shù)次，直至達到所需的平坦化程度且切割線中的階梯高度降低至所需高度。
在一些實施例中，重復利用例如圖3的光罩一或多次，以在切割線中沉積光阻，接著利用圖5的光罩，以在基材207的表面上沉積光阻。
待光阻412沉積之后，利用規(guī)則平坦化光罩(未繪示)來沉積光阻于濾光區(qū)的主動區(qū)202上，以形成平坦化層204a。當經(jīng)硬化(不可溶)的光阻材料留存在切割線時，在至少一濾光區(qū)內的基材上形成具彩色光阻層的濾光器211與213中的至少之一。接著，形成第二層的平坦化層204b，再形成微透鏡層206。
一旦光阻412沉積在切割線210中，此光阻可長期(例如直到切割)保留在切割線中。若有需要，可隨意從切割線中移除光阻412。
在一實驗中，形成0.35μm的CMOS影像感應器。于沉積光阻412以前，切割線的階梯高度為4.55μm。在利用圖5的光罩沉積第一層的光阻后，階梯高度(亦即，從光阻的頂部到基材的頂部的距離)降低至2.6μm，縮減了43％。利用相同光罩沉積第二層光阻后，階梯高度降低至0.6μm。這樣表示階梯高度縮減了87％。此實驗顯示出良率(以Cpk指標量測)獲得大幅改善。表1提供了色彩不均勻的結果。在表1中，編號001A光罩表示傳統(tǒng)光罩，用以在主動區(qū)中形成平坦化層204a。編號001B光罩表示圖5所示的光罩。因此，標示“僅1X 001A光罩”代表傳統(tǒng)制程。平均與標準誤差代表彩色濾光訊號誤差。
表1

在表1，標示“1X 001B光罩與001A組合”的欄代表利用圖5的光罩001B來沉積一層光阻于切割線中(部分填充切割線)，再沉積平坦化層于主動區(qū)202上的制程。標示“2X 001B光罩與001A組合”的欄代表利用圖5的光罩001B來沉積二層光阻于切割線中(部分填充切割線)，再沉積平坦化層于主動區(qū)202上的制程。例如，Cpk值0.5相當于良率約85％，而Cpk值1.9相當于良率值接近100％。
因此，在形成具彩色光阻層的濾光器211與213前，藉由以光阻部分或完全填滿切割線，可提供更平坦的表面，以提升后續(xù)形成的彩色濾光層的均勻度。
雖然上述的例子是利用兩次沉積光阻的方式，然可依切割線的深度來進行所需次數(shù)的光阻沉積。
請參閱圖9所示，是繪示另一示范實施例的剖面圖，其中除了降低了切割線的階梯高度，焊墊222的階梯高度也獲得縮減。CMOS成像感應器的制作繪示于圖6至圖9中。
請先參閱圖6所示，CMOS成像感應器的制作始于絕緣層207的制作、半導體(例如多晶硅)層205的沉積與摻雜、鈍化層214的下部的沉積、以及上金屬層203與焊墊222的沉積，其中上金屬層203與焊墊222的材料可例如為鋁/銅。接著，沉積并蝕刻鈍化層214的上部，而暴露出焊墊222。在此時，焊墊222的頂部與鈍化層214的頂部之間的階梯高度218可介于約1.5μm至約2μm之間。如上所述，在加入平坦化層204a與204b時，若無采取降低階梯高度的行動，階梯高度可增加至約6μm與約6.5μm之間。
請參閱圖6所示，額外的步驟包括沉積后鈍化墊部分224于焊墊222的頂部，以形成焊墊結構(包括焊墊222與后鈍化墊部分224)，其中此焊墊結構的高度大于焊墊222的高度，且此焊墊結構的階梯高度小于焊墊的階梯高度。利用例如濺鍍、微影制程或光阻蝕刻(剝除)制程，形成后鈍化墊部分224，其中后鈍化墊部分224的材料與焊墊222的材料相同。后鈍化墊部分224的厚度可介于約1.5μm與約6.0μm之間，取決于欲降低或欲消減的階梯高度。
請參閱圖7所示，是繪示圖6的結構在沉積平坦化層204a后的剖面圖。平坦化層204a較佳是具有高敏感度與透明度。在一些實施列中，利用上述參照圖4的方法，在切割線210中填滿平坦化層204a的材料(例如光阻)，如圖號412所指。光阻412較佳是存留在切割線中，直至切割步驟為止。在圖7的實施例中，僅暴露出后鈍化墊部分224。
后鈍化墊部分224的頂部較佳是(恰好或)大約與平坦化層204a的頂部的高度相等(導致后鈍化墊部分224與平坦化層204a之間近乎零階梯高度)。具有較小高度的后鈍化墊部分224(導致下降但非零的階梯高度)可使良率獲得某種程度的改善，但是后鈍化墊部分224的高度大致與平坦化層204a的高度相等時可獲得較大的改善。在圖7中，后鈍化墊部分224稍微高于平坦化層204a的頂部。圖7所示的結果結構具有平坦地形，有利于降低濾光器211與213中的彩色光阻層的條紋缺陷。
在其他實施例(未繪示)中，提供后鈍化墊部分224，且位于主動區(qū)202上的平坦化層204a相對于后鈍化墊部分224具有近乎零的階梯高度，但切割線210并未填充平坦化材料。雖然相較于圖1C的習知結構，這類的實施例可提供良率改善，當光阻412的材料亦填入圖7的切割線210時，良率的改善較大。
請參閱圖8所示，是繪示形成濾光器211與213中的彩色光阻層與間隙的平坦化層204b的步驟。平坦化層204b的材料與平坦化層204b的材料相同，且平坦化層204b完全覆蓋住濾光器211與213中的彩色光阻層。在較佳實施例中，平坦化層204b亦覆蓋切割線，藉此僅暴露出后鈍化墊部分224。圖8所示的結果架構具有平坦上表面，而有利于降低微透鏡層206中的條紋缺陷。平坦化層204b的頂部與后鈍化墊部分224之間的階梯高度實質小于圖1的高度118和平坦化層104b的頂部與焊墊122之間的高度119的總和(4.5μm+[1.5μm至2μm]＝6μm至6.5μm)。
請參閱圖9所示，是繪示微透鏡層206形成后的架構。微透鏡層206形成后，加熱并對微透鏡材料進行回流。
提供光阻于切割線中以防止條紋化(如以上參閱圖2所述)時，若光阻殘留在切割線中，在晶粒切割后，可能光阻剝落的現(xiàn)象。圖1E是繪示切割后所觀察到這樣光阻剝落的一種例子。
請參閱圖10至圖17所示，是繪示依照另一實施例的一種消減條紋缺陷的方法，其亦避免焊墊污染效應(圖1D)與光阻剝落(圖1E)。在此實施例中，形成平坦化層304a于基材307上。平坦化層304a在濾光區(qū)301、焊墊322以及切割線310上方具有實質平坦的上表面。當平坦化層304a覆蓋在焊墊322與切割線310上時，形成至少一彩色光阻層311與313于平坦化層304a上。平坦化層304a可降低地形效應。在一些實施例中，利用平坦化層304a來使整個晶圓在整個彩色濾光器制作過程中維持完全平坦，接著在彩色濾光器制作過程后打開焊墊。
現(xiàn)請參閱圖10，基材307可為絕緣體或位于下方的半導體材料層上的絕緣層。形成半導體層305于基材307上?；?07具有復數(shù)個切割線310，且這些切割線310排列而形成至少一濾光區(qū)301，而此濾光區(qū)301由切割線310所環(huán)繞。在具有許多濾光區(qū)301的晶圓中，對應于每一濾光區(qū)的切割線310形成垂直線網(wǎng)格。濾光區(qū)301包括主動區(qū)302與焊墊區(qū)308，其中焊墊區(qū)308具有數(shù)個焊墊322。主動區(qū)302中可具有n-型及/或p+型井光電二極管，且主動區(qū)302的材質可例如為多晶硅。主動區(qū)302上具有鈍化層314(例如氮化硅)。鈍化層314具有復數(shù)個上金屬區(qū)303。在洗滌器中清潔基材307。
請參閱圖11所示，是繪示于基材307上形成第一的平坦化層304a。平坦化層304a具有實質平坦的上表面，而無需進行平坦化。平坦化層304a位于濾光區(qū)301、焊墊322與切割線310上。第一的平坦化層304a的厚度可介于0至約2μm之間。此平坦化層304a的厚度取決于前端的地形。晶圓表面愈平坦，平坦化層可愈薄?？稍谕坎紮C臺中涂覆平坦化層304a，且平坦化層304a可由覆蓋在整個晶圓表面上的光阻或非光敏材料所構成。可選擇合適的非光敏材料，以提供高耐熱力與高透明度，然而，抗反射覆蓋膜的特定應用是另一種替代解決方式?？衫美缭谔嵘暮婵緶囟认碌臒o粘性光阻流體、或透過于加熱狀態(tài)下將平坦模具壓在光阻表面上所產(chǎn)生的受力流體，將平坦化層304a涂覆在晶圓上且予以平坦化。亦可利用其他方式，例如蝕刻或化學機械研磨，來平坦化第一平坦化層304a。
請參閱圖12所示，是繪示在第一平坦化層304a覆蓋在焊墊322與切割線310時，形成紅色、綠色以及藍色的彩色光阻層311與313于濾光區(qū)301內的第一平坦化層304a上。以此方法所形成的彩色光阻層311與313可避免條紋缺陷?？衫猛坎紮C、顯影機與i線步進(i-line Stepper)設備來涂覆彩色光阻層。在此步驟的最后，基材307具有濾光區(qū)301、數(shù)個焊墊322、環(huán)繞住濾光區(qū)301與焊墊322的數(shù)個切割線310、在濾光區(qū)301、焊墊322與切割線310上具有實質平坦的上表面的平坦化層304a、以及形成于至少一濾光區(qū)301內的平坦化層304a上的至少一彩色光阻層311與313。
請參閱圖13所示，是繪示第二平坦化層304b形成于第一平坦化層304a與彩色光阻層311與313上。第二平坦化層304b具有平坦上表面位于濾光區(qū)301、焊墊322與切割線310上。可在涂布機臺中涂覆第二平坦化層304b，且平坦化層304b可由覆蓋在整個晶圓表面上的光阻或非光敏材料所構成。位于主動區(qū)302上的第一與第二平坦化層304a與304b相加的總厚度可例如介于約1μm與約5μm之間?？衫美缭谔嵘暮婵緶囟认碌臒o粘性光阻流體、或透過于加熱狀態(tài)下將平坦模具壓在光阻表面上所產(chǎn)生的受力流體，將第二平坦化層304b涂覆在晶圓上且予以平坦化。亦可利用其他方式，例如蝕刻或化學機械研磨，來平坦化平坦化層304b。
請參閱圖14所示，是繪示于第二平坦化層304b上的濾光區(qū)301中形成微透鏡構件306。可利用涂布機、顯影機與i線步進設備來涂覆微透鏡構件306。
請參閱圖15所示，是繪示在彩色濾光感測區(qū)上形成并圖案化微透鏡保護層320。舉例而言，微透鏡保護層320可至少包括光阻，且厚度可介于約4μm與約10μm之間。可利用涂布機、顯影機、i線步進設備與灰化設備來涂覆并圖案化微透鏡保護層320。可利用例如氫氧化四甲銨(Tetra-Methyl Ammonium Hydroxide；TMAH)是列顯影液來顯影高粘性正型光阻的方式，圖案化微透鏡保護層320?？商娲缘乩闷渌绦蚺c顯影液來圖案化微透鏡保護層320。
在此步驟的最后，基材307具有濾光區(qū)301；數(shù)個焊墊322；環(huán)繞住濾光區(qū)301與焊墊322的數(shù)個切割線310；位于濾光區(qū)301、焊墊322與切割線310上且具有實質平坦的上表面的平坦化層304a；形成于至少一濾光區(qū)301內的平坦化層304a上的至少一彩色光阻層311與313；位于彩色光阻層311與313上且在濾光區(qū)301、焊墊322與切割線310上具有實質平坦的上表面的平坦化層304b；位于平坦化層304b上的濾光區(qū)301中的數(shù)個微透鏡構件306；位于微透鏡構件306上的微透鏡保護層320；以及由光阻材料所構成且位于基材307上包含焊墊322的區(qū)域中的辨別記號324。
請參閱圖16B所示，在形成微透鏡保護層320時，本方法可選擇性地包括形成辨別記號324于基材307上包含焊墊322的區(qū)域中。辨別記號324可為任意形狀，且可位于環(huán)繞包含感測構件的主圖案區(qū)的任何地方。此辨別記號324后續(xù)可用來檢測微透鏡保護層320是否存在。
請參閱圖16A所示，是繪示在彩色光阻層311與313以及微透鏡構件306形成后，從焊墊322與從切割線310移除第一與第二平坦化層304a與304b的步驟。可藉由從焊墊322與切割線310蝕刻移除第一與第二平坦化層304a與304b的方式，來完成此一步驟。舉例而言，可利用干蝕刻制程，例如氧電漿蝕刻，來清除感測構件上的區(qū)域外的微透鏡保護層320，其中感測構件上的區(qū)域受到微透鏡保護層320的保護。于蝕刻步驟后，微透鏡保護層320的厚度介于約2μm與約8μm之間。
請參閱圖17所示，是繪示剝除微透鏡保護層320的步驟，其中可利用例如旋轉/批次式步進機來進行此剝除微透鏡保護層320的步驟。目前，CMOS彩色濾光器300已準備好而可在清潔機中進行清潔。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種處理基材的方法，其特征在于其至少包括提供一基材，該基材具有至少一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中該些切割線環(huán)繞該濾光區(qū)與該些焊墊；形成一第一平坦化層于該基材上，該第一平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及在該第一平坦化層覆蓋在該些焊墊與該些切割線上時，形成至少一彩色光阻層于該第一平坦化層上且位于該濾光區(qū)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括在形成該彩色光阻層后，從該些焊墊移除該第一平坦化層。
3.根據(jù)權利要求1所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括在移除該彩色光阻層后，從該些切割線移除該第一平坦化層。
4.根據(jù)權利要求1所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括形成一第二平坦化層于該第一平坦化層與該彩色光阻層上，且該第二平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及形成復數(shù)個微透鏡構件于該濾光區(qū)中的該第二平坦化層上。
5.根據(jù)權利要求4所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括在形成該些微透鏡構件后，從該些焊墊移除該第一平坦化層與該第二平坦化層。
6.根據(jù)權利要求4所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括在形成該些微透鏡構件后，從該些切割線移除該第一平坦化層與該第二平坦化層。
7.根據(jù)權利要求4所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括形成一微透鏡保護層于該些微透鏡構件上；從該些焊墊與該些切割線蝕刻移除該第一平坦化層與該第二平坦化層；以及剝除該微透鏡保護層。
8.根據(jù)權利要求7所述的處理基材的方法，其特征在于其更至少包括在形成該微透鏡保護層時，形成一辨別記號于包含該些焊墊的一區(qū)域中的該基材上。
9.根據(jù)權利要求1所述的處理基材的方法，其特征在于其中該第一平坦化層是一非光敏材料層。
10.根據(jù)權利要求.9所述的處理基材的方法，其特征在于其中利用選自于在提升的一烘烤溫度下的一無粘性光阻流體、以及透過于加熱狀態(tài)下利用一平坦模具所產(chǎn)生的一受力流體所組成的一族群中的一者，來涂覆該第一平坦化層于該基材上且予以平坦化。
11.一種彩色濾光元件，其特征在于其至少包括一基材，該基材具有一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中該些切割線環(huán)繞該濾光區(qū)與該些焊墊；一第一平坦化層，該第一平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有實質平坦的一上表面；以及至少一彩色光阻層形成于該濾光區(qū)中的該第一平坦化層上。
12.根據(jù)權利要求11所述的彩色濾光元件，其特征在于其更至少包括一第二平坦化層位于該彩色光阻層，其中該第二平坦化層在該濾光區(qū)、該些焊墊與該些切割線上具有一平坦上表面。
13.根據(jù)權利要求12所述的彩色濾光元件，其特征在于其更至少包括復數(shù)個微透鏡構件位于該濾光區(qū)中的該第二平坦化層上。
14.根據(jù)權利要求13所述的彩色濾光元件，其特征在于其更至少包括一微透鏡保護層位于該些微透鏡構件上。
15.根據(jù)權利要求13所述的彩色濾光元件，其特征在于其更至少包括一辨別記號，其中該辨別記號是由一光阻材料所構成，且該辨別記號位于包含該些焊墊的一區(qū)域中的該基材上。
16.根據(jù)權利要求12所述的彩色濾光元件，其特征在于其中該第一平坦化層與該第二平坦化層是復數(shù)個非光敏材料層。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種處理基材的方法及其應用元件。此基材具有至少一濾光區(qū)、復數(shù)個焊墊以及復數(shù)個切割線，其中這些切割線環(huán)繞濾光區(qū)與焊墊。形成第一平坦化層于基材上。此第一平坦化層在上述的濾光區(qū)、焊墊與切割線上具有實質平坦的上表面。在第一平坦化層覆蓋于上述的焊墊與切割線上時，形成至少一彩色光阻層于第一平坦化層上且位于濾光區(qū)中。
文檔編號G02B5/23GK1885526SQ200610083628
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權日2005年6月20日
發(fā)明者翁福田, 蕭玉焜, 徐宏仁, 戴逸明, 郭晉辰, 曾德富, 張志光, 鄧世杰, 熊中圣, 張筆政 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司