[發明專利]圖像傳感器和其制造方法

無效

• 申請號: 200710302128.3
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN101207148A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 尹盈提
• 申請（專利權）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/822
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉繼富;蔡勝有

技術領域

本發明涉及圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是將光學圖像轉化為電信號的半導體器件，并可以分類為電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。

在制造圖像傳感器的典型現有技術方法中，在半導體襯底上形成晶體管和電連接到晶體管的光電二極管。在晶體管和光電二極管上形成絕緣層結構和互連，在絕緣層結構上形成紅色、綠色和藍色濾色器。

根據制造圖像傳感器的典型現有技術的方法，因為濾色器具有不同的厚度，在濾色器的上表面上涂敷光刻膠材料以形成平坦的層。然后，在平坦層的上表面上涂敷另一種光刻膠膜，并進行回流工藝(reflowprocess)以形成微透鏡，使得光集中在光電二極管上。然而，覆蓋濾色器的平坦層可引起光損失。換句話說，隨著平坦層的厚度增加，光信號的靈敏度下降，使得圖像傳感器的性能也可能下降。

另外，根據制造圖像傳感器的現有技術的方法，平坦層可抑制微透鏡在像素區域上精確地聚焦。因此，為了補償由于平坦層的厚度的聚焦距離，微透鏡往往形成為較薄的。然而，這可降低圖像傳感器的工藝裕度。

此外，由于在形成有濾色器和平坦層的像素區域以及沒有濾光器或平坦層的劃線(scribe?line)之間的厚度差異，在形成微透鏡的過程中可以形成涂層剝離圖案。

因此，在所述領域中存在改進圖像傳感器和其制造方法的需要。

發明內容

本發明的實施方案提供圖像傳感器及其制造方法，其能夠形成具有彼此平齊的上表面的濾色器。

在一個實施方案中，一種圖像傳感器可包括光電二極管區域、在光電二極管區域上的包括溝槽的絕緣層結構、和絕緣層結構上的濾色器結構。濾色器結構可包括第一濾色器、第二濾色器和第三濾色器。第三濾色器可以比第一濾色器厚，第一濾色器的上表面可以大致與第二濾色器和第三濾色器的上表面平齊。

在一個實施方案中，一種制造圖像傳感器的方法可包括：在半導體襯底上形成光電二極管區域；在光電二極管區域上形成包括溝槽的絕緣層結構；通過在絕緣層結構的上表面上涂敷并圖案化第一濾色器材料形成第一濾色器；通過在絕緣層結構的上表面上涂敷和圖案化第二濾色器材料形成第二濾色器；和通過在絕緣層結構的上表面上涂敷和圖案化第三濾色器材料形成第三濾色器，其中所述第三濾色器比第一濾色器厚，第一濾色器的上表面大致與第二濾色器和第三濾色器的上表面平齊。

附圖說明

圖1是顯示根據本發明的一個實施方案的圖像傳感器的橫截面圖。

圖2是顯示圖1的光電二極管區域的平面圖。

圖3～8是顯示根據本發明的一個實施方案制造圖像傳感器的方法的橫截面圖。

具體實施方式

在本發明中使用“上(on)”或“上方(over)”時，當涉及層、區域、圖案或結構時，理解為所述層、區域、圖案或結構可以直接在另一層或結構上，或也可存在插入其間的層、區域、圖案或結構。在本發明中使用“下(under)”或“下方(below)”時，當涉及層、區域、圖案或結構時，理解為所述層、區域、圖案或結構可以直接在另一層或結構下，或也可存在插入其間的層、區域、圖案或結構。

圖1表示根據本發明的一個實施方案的圖像傳感器300，圖2是表示圖1的光電二極管區域的平面圖。

參考圖1，根據一個實施方案的圖像傳感器300可包括光電二極管像素區100、絕緣層結構150、濾色器結構200和微透鏡250。光電二極管像素區100可以形成在半導體襯底10的像素區中，以通過入射光產生電信號。光電二極管像素區100可包括任意適當數目的光電二極管。在一個實施方案中，光電二極管像素區100可包括第一像素區102、第二像素區104和第三像素區106。

參考圖2，光電二極管像素區100的每個光電二極管像素區20(例如第一像素區102、第二像素區104和第三像素區106)可包括可檢測光的光電二極管PD、轉移晶體管Tx、重置晶體管Rx、選擇晶體管Sx、存取晶體管Ax。轉移晶體管Tx的漏極可用作浮置擴散FD區。

再次參考圖1，絕緣層結構150可包含絕緣層152以通過覆蓋含有光電二極管像素區(例如第一像素區102、第二像素區104和第三像素區106)的半導體襯底10的上部來使多層互連(未顯示)彼此絕緣，絕緣層結構150還包括在對應于光電二極管(例如第三像素區106)的絕緣層152的上部中形成的有預定深度的溝槽154。溝槽154的深度例如可以為約300nm～約500nm。