[發明專利]圖像傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 200910150300.7
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101615596A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 樸珍暤
• 申請（專利權）人: 東部高科股份有限公司
• 主分類號: H01L21/8222
• 分類號: H01L21/8222;H01L21/3105;H01L27/146
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 李丙林;張 英

本申請基于35?U.S.C119要求第10-2008-0061599號(于2008年6月27日遞交)韓國專利申請的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器是一種將光學圖像轉換為電信號的半導體器件。這樣的圖像傳感器可以被劃分作為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器中的一種。

根據同時使用作為外圍電路的控制電路和信號處理電路的CMOS技術，COMS圖像傳感器設置了與單位像素(unit?pixel)的數量相對應的MOS晶體管，然后在開關模式下通過MOS晶體管來順序檢測各個單位像素的輸出。CMOS圖像傳感器可以包括一個光電二極管和多個MOS晶體管，且該CMOS圖像傳感器將光(即從圖像傳感器芯片的正面和背面發出的可見光)轉換為電信號，從而使圖像具體化。

已經開發了具有垂直光電二極管的垂直圖像傳感器，該垂直圖像傳感器能夠在一個單位像素中實現多種顏色，這不同于典型的水平圖像傳感器。

圖1示出了一種CMOS圖像傳感器，該圖像傳感器按如下步驟來制造。

如圖1所示，在半導體襯底1中形成至少一個光電二極管2。接下來，在包括光電二極管2的半導體襯底1上和/或上方形成具有多層結構的層間電介質3，其中，層間電介質3包括多個金屬線。通過在層間電介質3上和/或上方氣相沉積氧化物或氮化物來形成鈍化層4。然后，在與光電二極管2對應的鈍化層4上和/或上方形成至少一個濾色器。最后，形成至少一個微透鏡7，該微透鏡可以在其下部包括平坦化層。這樣的圖像傳感器制造工藝包括：形成使光聚焦的微透鏡7，形成對各種顏色(例如紅色、綠色和藍色)的信號進行區分的濾色器，以及形成光電二極管2，該光電二極管2通過收集從所聚焦的光中產生的電子來產生電信號。

這樣的圖像傳感器的層間電介質3相對地厚于CCD的層間電介質。由于這種厚度差異，使得CMOS圖像傳感器具有更小的像素間距(pixel?pitch)。因此，盡管采用了處于最佳狀態(optimum?state)的微透鏡7，但是對光電二極管2的聚焦性能卻比CCD中的聚焦性能惡化地更加嚴重。這是因為用最佳狀態的微透鏡7來聚焦的最小光斑尺寸(spot?size)與焦距成正比，同時還與數值孔徑(numericalaperture)(NA)有關。圖像傳感器的像素中的NA對應于像素間距，而焦距對應于層間電介質3的厚度，其中，層間電介質3包含位于其中的多個金屬線。從而，為了獲得聚焦的焦斑(focal?spot)，需要減小像素的尺寸和層間電介質3的厚度。

然而，根據CMOS圖像傳感器的結構，將層間電介質3的厚度減小至最小的必要厚度(necessary?thickness)會受到限制。這意味著，存在大約為1.75μm的有限像素間距，該有限像素間距已經被測作是不能再減小的最小限度間距。此外，由于對光電二極管2的聚焦性能不夠，使得如圖1所示的結構受限于僅使用微透鏡7來有效地聚焦光。除了置于上部的微透鏡7，可以進一步在層間電介質3中設置另一種由無機材料制成的微透鏡，以克服一定的限制。然而，這會使制造工藝變得相當復雜。

如圖2A所示，作為一種選擇，可以進一步設置波導(waveguide)8以將其用作入射光的通路(path)。通過在位于光電二極管2上和/或上方的上部按大約一個像素的大小形成溝槽來形成這樣的結構，其中，該溝槽的深度與層間電介質3的厚度相同。接下來，通過用具有旋涂玻璃(spin-on-glass)或折射率(折射系數)比層間電介質3大的材料填充溝槽來形成波導8。因此，入射光可以經由波導8被有效地傳輸至光電二極管2。然而，為了產生波導，需要實施刻蝕，因此，該刻蝕可能會由光電二極管引起對等離子體的損傷，從而增加了暗電流(dark?current)，且使得圖像傳感器的感光性(sensitivity)惡化。同樣，會使制造工藝變得復雜。

發明內容

本發明實施例涉及一種圖像傳感器及其制造方法，該方法通過形成波導(wave?guide)來提高將光聚焦至光電二極管的效率，其中，所述波導通過離子注入來形成。

本發明實施例涉及一種圖像傳感器，該圖像傳感器在減小了鄰接像素之間的干擾的同時，又通過形成波導來提高了聚焦效率，其中，所述波導通過比刻蝕更簡單的工藝來形成。