專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。
技術(shù)背景一般而言，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)包括用 于各單位像素的光電二極管和晶體管電路。通常，在光電二極管和晶體管電 路上方形成多個(gè)金屬層和通孔(via)以向比如晶體管電路這樣的器件提供信 號(hào)和電力線。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，執(zhí)行金屬形成工藝和通孔形成工藝而不考慮光路。因 此，在形成微透鏡的過(guò)程中可能出現(xiàn)未對(duì)準(zhǔn)或者重疊變化。未對(duì)準(zhǔn)或者重疊 變化可能散射或者反射入射光。這造成光損耗，因此使產(chǎn)品的圖像質(zhì)量變壞。通常，在用于微透鏡的光刻工藝中，使用頂部金屬層來(lái)對(duì)準(zhǔn)微透鏡。這 在出現(xiàn)金屬工藝和通孔工藝中的重疊變化時(shí)還可能加劇光散射/反射的限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例提供一種可以提高圖像傳感器光學(xué)效率的圖像傳感器 及其制造方法。在一個(gè)方面中，可以使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微透鏡對(duì) 準(zhǔn)方法來(lái)處理金屬層與微透鏡之間的重疊。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器可以包括具有像素區(qū)域的襯底、在襯底 的像素區(qū)域上方形成的金屬線和在金屬線上方形成的微透鏡，其中微透鏡對(duì) 準(zhǔn)形成于像素區(qū)域的有源區(qū)域上方?？梢蕴峁┯糜趯⑽⑼哥R與有源區(qū)域?qū)?zhǔn) 的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造圖像傳感器的方法可以包括提供具有像素 區(qū)域的襯底；在襯底上形成層間介電質(zhì)和金屬線；以及在金屬線上方形成與像素區(qū)域的有源區(qū)域?qū)?zhǔn)的微透鏡。本發(fā)明可以通過(guò)將微透鏡與有源區(qū)域直接對(duì)準(zhǔn)來(lái)最小化光損耗。在附圖和以下描述中闡述一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。其它特征從描述 和附圖中以及從權(quán)利要求中將是清楚的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器的橫截面圖。圖2A和圖2B是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造圖像傳感器的方 法中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignmentkey)的俯視圖和橫截面圖。圖3A是示出了具有常規(guī)對(duì)準(zhǔn)微透鏡的圖像傳感器的測(cè)試?yán)拥纳罘?散(color difference dispersion)的直方圖。圖3B示出了具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)準(zhǔn)的微透鏡的圖像傳感器的測(cè)試 例子的色差分散的直方圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將具體參照在附圖中圖示其例子的本公開的實(shí)施例。 在以下描述中，可以理解當(dāng)層(或者膜)稱為在另一層或者襯底'上' 時(shí)，它可以直接在另一層或者襯底上或者也可以存在中間層。另外，可以理 解當(dāng)層稱為在另一層'以下'時(shí)，它可以直接在另一層以下或者也可以存在 一個(gè)或者多個(gè)中間層。此外也可以理解當(dāng)層稱為在兩層'之間'時(shí)，它可以 是在兩層之間的唯一層或者也可以存在一個(gè)或者多個(gè)中間層。參照p 1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器可以包括在襯底IIO上的器件 隔離層130。器件隔離層120可以例如是淺溝道隔離。當(dāng)然，實(shí)施例不限于 此?？梢栽谝r底110的像素區(qū)域設(shè)置光電二極管130。可以在光電二極管130 的側(cè)部形成各種晶體管(未示出)。根據(jù)為各單位像素形成的晶體管的數(shù)目，可以將圖像傳感器分為1Tr型、 2Tr型、3Tr型、4Tr型、5Tr型等。例如，3Tr型圖像傳感器包括一個(gè)光電 二極管和三個(gè)晶體管(復(fù)位晶體管、驅(qū)動(dòng)晶體管和選擇晶體管)，而4Tr型 圖像傳感器包括一個(gè)光電二極管和四個(gè)晶體管(轉(zhuǎn)移晶體管、復(fù)位晶體管、 驅(qū)動(dòng)晶體管和選擇晶體管)。層間介電質(zhì)140可以形成于其上形成有光電二極管130和一個(gè)或者多個(gè)晶體管(未示出)的襯底110的整個(gè)表面上。層間介電質(zhì)140可以是多層。例如，可以形成第一層間介電質(zhì)，可以在 第一層間介電質(zhì)上形成用于抑制在與光電二極管130不對(duì)應(yīng)的區(qū)域入射的光 的光截獲層(light interception layer,未示出)，然后可以在所得結(jié)構(gòu)上形成 第二層間介電質(zhì)?？梢栽趯娱g介電質(zhì)140上形成金屬線150?？梢栽诙鄬又行纬山饘倬€150。然后，可以形成用于保護(hù)器件免于受潮或者刮擦的鈍化層160。在又一實(shí)施例中，可以形成濾色層170。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)在 層間介電質(zhì)140上涂敷可染色抗蝕劑并且執(zhí)行曝光和顯影工藝來(lái)形成濾色層 170。濾色層170可以包括用于過(guò)濾具有特定波段的光的紅、綠和藍(lán)濾色鏡。如果需要，則可以在濾色層170上形成鈍化層180。鈍化層180可以用 來(lái)提供聚焦長(zhǎng)度調(diào)整層和用于透鏡層的平坦表面。然后，可以形成微透鏡190。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以在像素區(qū)域的有源區(qū)域上方直接對(duì)準(zhǔn)形成微透鏡190。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在有源區(qū)域中光電二極管130上方直接對(duì)準(zhǔn)形成 微透鏡190。另外，可以將微透鏡190形成為不形成于金屬線150的正上方 此外，微透鏡190可以不形成于頂部金屬(未示出)的正上方。 圖2A和圖2B圖示了在根據(jù)實(shí)施例的用于制造圖像傳感器的方法中所使用的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的一個(gè)實(shí)施例。參照?qǐng)D2A和2B，為了在像素區(qū)域的有源區(qū)域上方直接形成對(duì)準(zhǔn)的微透鏡190，微透鏡190的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記290與用于像素區(qū)域的有源區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記230對(duì)準(zhǔn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，為了在像素區(qū)域的有源區(qū)域上方直接形成對(duì)準(zhǔn) 的微透鏡190，微透鏡190的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記290可以與用于有源區(qū)域中光電二極 管的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記230對(duì)準(zhǔn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，不同于現(xiàn)有技術(shù)，為了總是在像素區(qū)域的有源區(qū) 域正上方形成微透鏡190，微透鏡190的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記290不與金屬線(未示出)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。例如，微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記290不與頂部金屬層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。 在光刻工藝中，重疊往往變化。因而對(duì)于重疊變化有管理范圍。不同于 具有電子通行(electron pass)用途的其它器件，在CMOS圖像傳感器中的 金屬結(jié)構(gòu)影響光的傳送，因此在光刻工藝中必須考慮金屬和通孔的幾何布 置。圖1圖示了在重疊規(guī)范中增強(qiáng)的BE0L工藝的M1C至頂部金屬。 當(dāng)增強(qiáng)M1C、 Ml、 M2C、 M2和M3C以及頂部金屬的重疊規(guī)范時(shí)，可以獲得最優(yōu)光學(xué)效率。此外，對(duì)于后續(xù)工藝而言增加了重疊裕度。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使當(dāng)在下層上有誤重疊時(shí)，仍可通過(guò)在有源區(qū)域(例如光電二極管)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記230上直接對(duì)準(zhǔn)微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記290圖像故障使最小化。當(dāng)進(jìn)一步管理重疊規(guī)范時(shí)，可以進(jìn)一步提高光學(xué)效率。圖3A圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器的測(cè)試?yán)?，而圖3B圖示了具 有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)準(zhǔn)的微透鏡的圖像傳感器的測(cè)試?yán)?。也就是說(shuō)，圖3A和圖3B是根據(jù)微透鏡對(duì)準(zhǔn)方法的色差直方圖。 圖3A圖示了當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在頂部金屬上對(duì)準(zhǔn)微透鏡時(shí)的色差分散。 參照?qǐng)D3A，有許多采樣，各采樣具有中心值1.025和超過(guò)1.05的標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范。在這一點(diǎn)，缺陷率為16.8%。模塊級(jí)測(cè)試結(jié)果與晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)果相似。 圖3B圖示了當(dāng)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在有源區(qū)域直接對(duì)準(zhǔn)微透鏡時(shí)的色差彌散。參照?qǐng)D3B，可以注意中心值為近似于理想水平1的1.01，而彌散顯示 為0.075。與圖3A做比較，可以注意通過(guò)對(duì)準(zhǔn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微透鏡顯 著地提高了色差。在這一點(diǎn)，缺陷率為0%。也就是說(shuō)，顯著地提高了色差 特性。此外，模塊級(jí)測(cè)試結(jié)果與這一結(jié)果相似。如測(cè)試所示，當(dāng)在有源區(qū)域?qū)?zhǔn)微透鏡時(shí)，可以有效地提高色差性質(zhì)。 根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器及其制造方法可以通過(guò)將微透鏡與有源區(qū)域 直接對(duì)準(zhǔn)來(lái)最小化光損耗。此外，可以通過(guò)執(zhí)行重疊管理來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)光學(xué)效 率。在本說(shuō)明書中提到的"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例性實(shí)施例"等，都意味著結(jié)合實(shí)施例所描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性被包含在本發(fā) 明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說(shuō)明書各處出現(xiàn)的這些詞語(yǔ)并不一定都指同一 個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任一實(shí)施例來(lái)描述特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性時(shí)， 則認(rèn)為其落入本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合其它的實(shí)施例來(lái)實(shí)施這些特征、結(jié)構(gòu) 或特性的范圍內(nèi)。雖然以上參考本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例而對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng) 理解的是，本領(lǐng)域人員可以導(dǎo)出落在此公開文件的原理的精神和范圍內(nèi)的許 多其它改型和實(shí)施例。更具體地說(shuō)，在此公開文件、附圖以及所附權(quán)利要求 書的范圍內(nèi)，能夠?qū)M件和/或附件組合排列中的排列進(jìn)行各種變更與改型。 除了組件和/或排列的變更與改型之外，本發(fā)明的其他應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員 而言也是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括層間介電質(zhì)和金屬線，位于襯底的像素區(qū)域上；以及微透鏡，在所述層間介電質(zhì)和所述金屬線的上方，其中所述微透鏡與所述像素區(qū)域的有源區(qū)域?qū)?zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括光電二極管，位于所 述像素區(qū)域的所述有源區(qū)域處，其中所述微透鏡直接設(shè)置于所述光電二極管 的上方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述微透鏡不設(shè)置于所述 金屬線的正上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括頂部金屬，位于所述 微透鏡以下，其中所述微透鏡不設(shè)置于頂部金屬的正上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括有源區(qū)域?qū)?zhǔn)標(biāo)記和 微透鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述微透鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述有源區(qū)域?qū)?zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn) 將所述微透鏡與所述像素區(qū)域的所述有源區(qū)域?qū)?zhǔn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括光電二極管對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 和微透鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述微透鏡對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述光電二極管對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的 對(duì)準(zhǔn)將所述微透鏡與所述像素區(qū)域的所述有源區(qū)域?qū)?zhǔn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述微透鏡不與所述金屬 線對(duì)準(zhǔn)。
8. —種用于制造圖像傳感器的方法，包括提供具有像素區(qū)域的襯底，所述像素區(qū)域包括形成在所述像素區(qū)域的有 源區(qū)域；在所述襯底的所述像素區(qū)域上形成層間介電質(zhì)和金屬線；以及 通過(guò)將微透鏡與所述像素區(qū)域的所述有源區(qū)域?qū)?zhǔn)，在所述層間介電質(zhì) 和所述金屬線上方形成所述微透鏡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中形成所述微透鏡包括將所述微透 鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與所述像素區(qū)域的所述有源區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述有源區(qū)域形成光電二極 管，其中形成所述微透鏡包括將所述微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與所述光電二極管的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在形成所述微透鏡的過(guò)程中，所 述微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記不與所述金屬線的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在形成所述微透鏡之前，在所 述襯底上形成頂部金屬。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在形成所述微透鏡的過(guò)程中， 所述微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記不與所述頂部金屬的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，通過(guò)在所述有源區(qū)域的所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 上直接對(duì)準(zhǔn)所述微透鏡的所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，使圖像故障最小化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，通過(guò)在所述光電二極管的所述對(duì)準(zhǔn) 標(biāo)記上直接對(duì)準(zhǔn)所述微透鏡的所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，使圖像故障最小化。
全文摘要
公開了一種可以提供直接與襯底的有源區(qū)域上方對(duì)準(zhǔn)的微透鏡的圖像傳感器及其制造方法。圖像傳感器可以包括具有像素區(qū)域的襯底。有源區(qū)域可以形成于像素區(qū)域上并且可以包括光電二極管?？梢栽谝r底的像素區(qū)域上設(shè)置金屬線和層間介電質(zhì)。微透鏡可以形成于金屬線和層間介電質(zhì)的上方以直接與像素區(qū)域的有源區(qū)域?qū)?zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的對(duì)準(zhǔn)，微透鏡的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以與有源區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以避免微透鏡形成于金屬線正上方。本發(fā)明可以通過(guò)將微透鏡與有源區(qū)域直接對(duì)準(zhǔn)，使光損耗最小化。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101335285SQ20081012932
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者黃善才 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司