專利名稱:圖像傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的制造方法，其能夠形成均勻的微透鏡。
背景技術(shù)：
通常，圖像傳感器是一種用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，并且主要?jiǎng)澐譃殡姾神詈掀骷?CCD)圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。
該圖像傳感器包括用于檢測(cè)光的光電二極管以及用于將檢測(cè)的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以形成數(shù)據(jù)的邏輯電路。隨著光電二極管內(nèi)接收的光量的增加，圖像傳感器的光敏度提高。
為了提高光敏度，或者需要增加填充系數(shù)(填充系數(shù)是光電二極管面積與圖像傳感器的整個(gè)面積之比)，或者需要采用聚光技術(shù)來(lái)改變?nèi)肷涞焦怆姸O管區(qū)之外的區(qū)域中的光路，從而使得光可聚集在光電二極管內(nèi)。
聚光技術(shù)的典型實(shí)例是采用微透鏡。也就是說(shuō)，使用具有較高透光率的材料在光電二極管的頂面上形成凸形的微透鏡，由此，以較大量的光可被傳輸?shù)焦怆姸O管區(qū)中的方式折射入射光的路徑。
在這種情況下，平行于微透鏡的光軸的光由微透鏡折射，以使得光聚焦在光軸上的特定位置。
同時(shí)，傳統(tǒng)的圖像傳感器主要包括光電二極管、層間介電層、濾色鏡、微透鏡等。
在形成有多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層，并且在該層間介電層上分別與光電二極管相對(duì)應(yīng)地形成RGB濾色層。
在濾色層上形成平面層，從而平坦化該濾色層的不規(guī)則表面。此外，在平面層上分別與光電二極管和濾色層相對(duì)應(yīng)地形成微透鏡。
光電二極管檢測(cè)光并將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且層間介電層使彼此互連的金屬絕緣。此外，濾色鏡顯示出三原色R、G和B，并且微透鏡將光引導(dǎo)至光電二極管。
下面，參考附圖描述傳統(tǒng)的微透鏡的制造方法。
圖1A至圖1D是示出了傳統(tǒng)的微透鏡的制造方法的示意性剖視圖。
如圖1A所示，在其上形成有多個(gè)光電二極管40、層間介電層20，濾色層30和平面層25的半導(dǎo)體襯底10上形成微透鏡層52。
之后，如圖1B所示，對(duì)微透鏡層52進(jìn)行圖案化，以使得微透鏡圖案與光電二極管40相對(duì)應(yīng)。
接下來(lái)，如圖1C所示，將半導(dǎo)體襯底10放置于熱板60上，之后對(duì)半導(dǎo)體襯底10加熱，從而形成微透鏡。
然而，從圖1D中的A部分可以看出，通過(guò)傳統(tǒng)方法制造的圖像傳感器的微透鏡50可能具有不規(guī)則表面。
如果對(duì)半導(dǎo)體襯底10加熱來(lái)形成微透鏡50的曲面，則微透鏡50可被移動(dòng)。此時(shí)，微透鏡50可能與相鄰的微透鏡50結(jié)合，從而使得微透鏡50具有不規(guī)則的表面。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是提供一種圖像傳感器的制造方法，通過(guò)利用在微透鏡上涂覆的脂溶性聚合物防止微透鏡彼此結(jié)合，從而能夠形成均勻的微透鏡。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟制備形成有多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層；在該層間介電層上形成濾色層；在該濾色層上形成平面層；以及在該平面層上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡。
在該濾色層上形成的平面層的厚度在0.5μm至1.5μm的范圍內(nèi)。
在該平面層上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡的步驟包括如下子步驟在該平面層上形成微透鏡層；對(duì)該微透鏡層進(jìn)行圖案化；在該圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物；以及將包括圖案化的微透鏡層的半導(dǎo)體襯底放置在熱板上，然后對(duì)該半導(dǎo)體襯底加熱，由此形成微透鏡的曲面。
通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝，在該圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物。
此外，通過(guò)原子層沉積(ALD)工藝，在該圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物。
在圖案化的微透鏡層上涂覆的脂溶性聚合物的厚度在1nm至50nm的范圍內(nèi)。
圖1A至圖1D是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的形成微透鏡的過(guò)程的示意性剖視圖；圖2A至圖2E是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器的制造過(guò)程的示意性剖視圖；以及圖3A至圖3E是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微透鏡的制造過(guò)程的剖視圖。
具體實(shí)施方式下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的代表性實(shí)施例。
圖2A至圖2E是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的制造過(guò)程的示意性剖視圖。
如圖2A所示，制備形成有多個(gè)光電二極管400的半導(dǎo)體襯底100。
然后，如圖2B所示，在包括光電二極管400的半導(dǎo)體襯底100上形成層間介電層200。
該層間介電層200包括SiN或SiON。
之后，如圖2C所示，在層間介電層200上形成濾色層300。
此時(shí)，濾色層300分別與光電二極管400相對(duì)應(yīng)地排列。
然后，如圖2D所示，在濾色層300上形成平面層250。
平面層250包括有機(jī)材料，其具有0.5μm至1.5μm的厚度，并在可見光區(qū)域內(nèi)具有較高的透明度，以便有效地保護(hù)濾色層300，從而易于在平面層250上形成微透鏡(未示出)，并調(diào)節(jié)焦距。
之后，如圖2E所示，在平面層250上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡500，由此獲得圖像傳感器。
此時(shí)，微透鏡500可分別與光電二極管400和濾色層300相對(duì)應(yīng)地排列。
通過(guò)防止微透鏡500彼此結(jié)合，涂覆在微透鏡500上的脂溶性聚合物使得微透鏡500具有均勻的表面。
圖3A至圖3E是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微透鏡的制造過(guò)程的剖視圖。
如圖3A所示，在其上形成有多個(gè)光電二極管400、層間介電層200、濾色層300和平面層250的半導(dǎo)體襯底100上形成微透鏡層520。
微透鏡層520包括光致抗蝕劑或具有絕緣特性同時(shí)允許光穿過(guò)的材料。
之后，如圖3B所示，對(duì)微透鏡層520進(jìn)行圖案化，以使得微透鏡圖案與光電二極管400相對(duì)應(yīng)。
也即，在將具有預(yù)定圖案的掩模設(shè)置在微透鏡層520上之后，使光照射到該微透鏡層520上。然后進(jìn)行顯影處理，以對(duì)該微透鏡層520進(jìn)行圖案化。
之后，如圖3C所示，在圖案化的微透鏡層520上涂覆脂溶性聚合物700。
此時(shí)，脂溶性聚合物700的涂覆厚度在1nm至50nm的范圍內(nèi)。
此外，可通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝在圖案化的微透鏡層520上涂覆脂溶性聚合物700。
根據(jù)MOCVD工藝，具有高蒸汽壓力的脂溶性聚合物700的蒸汽被提供到加熱的半導(dǎo)體襯底100的表面上，由此在半導(dǎo)體襯底100上形成薄膜。
上述MOCVD工藝的優(yōu)點(diǎn)在于其不會(huì)對(duì)襯底或晶體表面造成損害。此外，沉積速度相對(duì)較高，從而可以縮短工藝時(shí)間。因此，可以形成具有高純度和高質(zhì)量的薄膜。
此外，可通過(guò)原子層沉積(ALD)工藝，在圖案化的微透鏡層520上涂覆脂溶性聚合物700。
ALD工藝采用利用單原子現(xiàn)象(monatomic phenomenon)的納米薄膜沉積技術(shù)，其中，在半導(dǎo)體的制造過(guò)程中，原子彼此化學(xué)結(jié)合。通過(guò)反復(fù)吸收和置換脂溶性聚合物700的分子，ALD工藝可以在半導(dǎo)體襯底100上沉積超微(ultra-micro)薄膜，其厚度對(duì)應(yīng)于原子層的厚度。
因此，ALD工藝可以使薄膜盡可能薄，并且與MOCVD工藝相比，可以在相對(duì)較低的溫度條件下形成膜。
之后，如圖3D所示，將包括圖案化的微透鏡層520的半導(dǎo)體襯底100放置在熱板600上，并且之后以使得微透鏡可形成均勻曲面的方式對(duì)半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行加熱。
如上所述，如圖3E所示，如果在微透鏡500上形成脂溶性聚合物700之后進(jìn)行制造處理，則微透鏡500會(huì)均勻間隔彼此分開。此外，由于在微透鏡500之間存在脂溶性聚合物700，因此微透鏡500彼此不結(jié)合。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體襯底加熱，以允許微透鏡具有均勻的曲面時(shí)，由于微透鏡涂覆有脂溶性聚合物以防止微透鏡彼此結(jié)合，因此，相鄰的微透鏡彼此不會(huì)結(jié)合。
由于相鄰的微透鏡彼此不會(huì)結(jié)合，因此微透鏡的尺寸可對(duì)應(yīng)于像素尺寸而變大，從而可以制造具有高光敏度的圖像傳感器。
此外，如果微透鏡的尺寸對(duì)應(yīng)于像素尺寸變大，則由于相對(duì)于像素，微透鏡的尺寸不會(huì)發(fā)生改變，因此可以均勻地形成微透鏡。
此外，這種光敏度和均勻性的提高可獲得較高的色彩再現(xiàn)性，從而可以獲得高質(zhì)量的圖像傳感器。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟制備形成有多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層；在該層間介電層上形成濾色層；在該濾色層上形成平面層；以及在該平面層上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的制造方法，其中，在該平面層上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡的步驟包括如下子步驟在該平面層上形成微透鏡層；對(duì)該微透鏡層進(jìn)行圖案化；在圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物；以及將包括該圖案化的微透鏡層的半導(dǎo)體襯底放置在熱板上，然后對(duì)該半導(dǎo)體襯底加熱，由此形成微透鏡的曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的制造方法，其中，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝，在該圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的制造方法，其中，通過(guò)原子層沉積工藝，在該圖案化的微透鏡層上涂覆脂溶性聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的制造方法，其中，在該圖案化的微透鏡層上涂覆的脂溶性聚合物的厚度在1nm至50nm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的制造方法，其中，在該濾色層上形成的平面層的厚度在0.5μm至1.5μm的范圍內(nèi)。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種圖像傳感器的制造方法。該方法包括以下步驟制備形成有多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體襯底；在該半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層；在該層間介電層上形成濾色層；在該濾色層上形成平面層；以及在該平面層上形成涂覆有脂溶性聚合物的微透鏡。由于涂覆在微透鏡上的脂溶性聚合物，使得可均勻地形成微透鏡，因此，提高了圖像傳感器的光敏度和色彩再現(xiàn)性，從而可以獲得高質(zhì)量的圖像傳感器。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1992207SQ200610156703
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月28日
發(fā)明者金相植 申請(qǐng)人:東部電子股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan