[發明專利]CMOS圖像傳感器制造方法及CMOS圖像傳感器

無效

• 申請號: 200810044041.5
• 申請日: 2008-12-02
• 公開（公告）號: CN101752309A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 陳華倫;熊濤;陳瑜;陳雄斌;羅嘯
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L27/146
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 周赤

技術領域

本發明涉及半導體工藝，特別涉及一種CMOS圖像傳感器制造方法及CMOS圖像傳感器。

本發明涉及。

背景技術

傳統的CIS(CMOS?Image?Sensor，CMOS圖像傳感器)制造方法后段工藝如圖1所示，它的后段工藝過程如下：

1.傳統介質層(如PEOX、HDP、FSG等，折射系數RI為1.4～1.5)CVD(化學氣象淀積)淀積和平坦化

2.完成后續通孔及金屬層工藝

3.重復步驟1、步驟2直到全部工藝完成

傳統的CMOS圖像傳感器制造方法特點如下：

1.考慮到內部放大電路及其他外圍電路晶體管的速度等特性，后段工藝(包括介質層和金屬層厚度等)往往與純邏輯電路的后段工藝一致或者相當，從而整個后段介質層的厚度比較厚。

2.太厚的后段介質層厚度導致入射光通過微透鏡要經過比較遠的距離才能到達感光二極管(photo?diode，PD)的表面，這樣就有可能導致像素之間的“光互擾”以及降低CMOS圖像傳感器對光的響應角度，從而降低了圖像的質量，特別是隨著像素的尺寸日益縮小，這種現象越來越嚴重。

由圖2可見，薄的后段工藝能夠得到更大的光的響應角度。由圖3-A、圖3-B可見，對同一角度的入射光，當H1＞H2時(H為介質厚度)，一定有D1＞D2(D為光線偏離選定感光二極管的距離)；因此，厚的后段工藝容易發生像素之間的“光互擾”。

在傳統的CIS(CMOS?Image?Sensor，CMOS圖像傳感器)后段工藝中，只有一種介質層，當入射光以大角度入射時，由于CIS的后段介質層及金屬層有一定高度且很難降低，因此該入射光有可能入射到相鄰的CIS像素，造成“光互擾”的產生，從而使相鄰的CIS像素產生雜訊；同時，這也就表明對特定的像素來說，其光的響應角度不能太大，這就極大的限制了光的轉換效率，降低了圖像傳感器成像的質量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是避免CMOS圖像傳感器的像素產生“光互擾”，提高特定像素來的響應角度。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種CMOS圖像傳感器制造方法，其后段工藝包括以下步驟：

步驟一.在分布有感光二極管的感光層之上淀積一層阻擋層；

步驟二.在上述阻擋層之上進行常規介質的金屬前介質層淀積和平坦化；

步驟三.對常規介質的金屬前介質層進行光刻和刻蝕，將位于感光二極管上方的常規介質的金屬前介質層刻蝕掉，停止在阻擋層上；

步驟四.淀積較常規介質折射率高的高折射率介質層；

步驟五.將該高折射率介質層平坦化，并且保持總的厚度與上述平坦化后的常規介質的金屬前介質層厚度相等；

步驟六.完成金屬前介質層上的后續工藝；

步驟七.進行常規介質的金屬層間介質層淀積和平坦化；

步驟八.對常規介質的金屬層間介質層進行光刻和刻蝕，將位于感光二極管上方的常規介質的金屬層間介質層刻蝕掉；

步驟九.淀積較常規介質折射率高的高折射率介質層；

步驟十.將該高折射率介質層平坦化，并且保持總的厚度與上述平坦化后的常規介質的金屬前介質層厚度相等；

步驟十一.完成金屬層間介質層上的后續工藝；

步驟十二.重復步驟七～步驟十一，直到最后一層金屬層完成；

步驟十三.進行后續工藝。

為解決上述技術問題，本發明還公開了一種CMOS圖像傳感器，在硅襯底之上為分布有感光二極管的感光層，感光層之上為一阻擋層，在阻擋層之上覆蓋有介質層，其中感光二極管對應上方的介質層為較常規介質層折射率高的高折射率介質層，其它部分的介質層為常規介質層。

本發明，利用光的全反射原理，在像素單元引入了不同折射率的介質層，因此當入射光以大角度入射時(滿足全反射)，該入射光在像素單元上面的介質層發生全反射，從而該入射光也能到達該像素單元的感光二極管(PD)；另外如果光線入射角還達不到全反射的臨界條件，但由于從光密進入光疏的過程中，光線能發生較大角度的折射偏轉，那么也能改善像素之間的“光互擾”，從而提高了CMOS圖像傳感器對光的響應角度和轉換效率，并且在提高CMOS圖像傳感器成像質量的同時也不影響CMOS器件的性能。

附圖說明

下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是傳統的CIS剖面圖及入射角

圖2是后段工藝的厚薄對光的響應角度的影響示意圖；

圖3-A是較厚的后段介質層對產生光干擾的影響；

圖3-B是較薄的后段介質層對產生光干擾的影響；