[發明專利]圖像感測元件及其制法

有效

• 申請號: 200610110829.2
• 申請日: 2006-08-15
• 公開（公告）號: CN101127323A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 溫增飛;羅斯裘薩派;鄢如心;林家輝;施俊吉;黃建堯;柯登淵;彭念祖
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司;艾塔圣斯股份有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種圖像感測器及其制法，尤其涉及一種互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器及其制法。

背景技術

互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器(CMOS?image?sensor，CIS)和電荷耦合裝置(charge-coupled?devices，CCDs)都是現有技術中常用來將光轉換為電子信號的光學電路元件，兩者的應用范圍皆很廣泛，包括有掃描器、攝影機、以及照相機等等，但是因為電荷耦合裝置受限于價位高以及體積大的問題，所以目前市面上以互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器較為普及。

由于互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器是以傳統的半導體工藝制作，因此可以大幅減少所需成本及元件尺寸，而其應用范圍包括個人電腦相機以及數字相機等數字電子商品，目前互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器大致分為線型、面型兩種，而線型互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器以應用在掃瞄器等產品為主，面型互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器則以應用在數字相機等產品為主。

請參考圖1，圖1為現有的互補式金屬氧化物半導體晶體管(CMOS)圖像感測器(image?sensor)100的剖面示意圖。如圖1所示，圖像感測器100包括一像素陣列區102、一光學黑區(optical?black?region)104、及一邏輯區106，分別制作于一半導體基底110上。半導體基底110包括多個淺溝隔離(shallow?trench?isolation)112以及多個感光二極管114，各感光二極管114與至少一相對應的金屬氧化物半導體晶體管(未示出)電相連。淺溝隔離112是用來作為任兩相鄰的感光二極管114之間的絕緣體(insulator)。

一平坦化層116形成于半導體基底110上，以覆蓋感光二極管114與淺溝隔離112，接著于平坦化層116上形成圖案化金屬層118、120、及122。于圖案化金屬層上形成平坦化層124，平坦化層124可為多層結構，例如由高密度等離子體(high?density?plasma)方法制得的氧化硅層(簡稱HDP層)與利用等離子體增強式化學氣相沉積方法由乙基正硅酸鹽制得的氧化硅層(簡稱PETEOS層(plasma?enhanced?tetraethyl?ortho?silicate?layer))所組成。再于平坦化層124上形成保護層(passivation?layer)130，并沉積頂氧化層132，以防止水氣進入元件區中。

然后，由多個紅色、綠色、藍色(R/G/B)濾光圖案所構成彩色濾光陣列(color?filter?array，CFA)134位于像素陣列區102的頂氧化層132上方。一黑色層136位于光學黑區104的頂氧化層132上方。并于CFA與黑色層之上及之間形成平坦層138。并于平坦化層138上方具有多個微透鏡(microlens)140。一頂氧化層142位于最上方，保護微透鏡140。位于邏輯區106的金屬層122則裸露于外部，作為電相連的接合墊。

但是，現有的互補式金屬氧化物半導體晶體管圖像感測器在制造時，在制作完成保護層130之后，往往使得感光二極管表面上具有不少的懸空鍵(dangling?bond)，而產生漏電流，亦即暗電流的問題。現有的解決方式是利用氫氣退火(annealing)的方式，如圖2所示的退火步驟131，使氫原子移動至感光二極管的表面與懸空鍵反應，以鈍化懸空鍵。但是，由于具有遮光用的圖案化金屬層120，其金屬會與氫氣反應，妨礙懸空鍵的鈍化。因此，仍會產生許多暗電流。

因此，仍需要一種新穎的圖像感測元件的結構及制法以解決暗電流的問題。

發明內容

本發明的一目的是提供一種制造圖像感測元件的方法，以制得具有改善的暗電流的圖像感測元件，并且在光學黑區仍具有良好的遮光效果。

本發明的另一目的是提供一種圖像感測元件，其具有較低的暗電流，并且在光學黑區仍然可具有良好的遮光效果。