[發明專利]影像感測器及其制作工藝

在審

• 申請號: 201310205544.7
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN104218044A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 彭俊宏
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種影像感測器及其制作工藝，且特別是涉及一種形成一彩色濾光片于一金屬介電層中的影像感測器及其制作工藝。

背景技術

由于CMOS影像感測器即基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術而制造，因此采用CMOS電路制作工藝制作的CMOS影像感測器可將影像感測器以及其所需要的周邊電路加以整合，因而被廣泛使用。

典型的影像感測器可依其功能劃分為一光感測區與一周邊電路區，其中光感測區通常設有多個成陣列排列的感光二極管(photodiode)，并分別搭配重置晶體管(reset?transistor)、電流汲取元件(current?source?follower)及列選擇開關(row?selector)等的MOS晶體管，用來接收外部的光線并感測光照的強度，而周邊電路區則用來串接內部的金屬內連線及外部的連接線路。影像感測器的感光原理是將入射光線區分為各種不同波長光線的組合，再分別由半導體基底上的多個感光元件予以接收，并轉換為不同強弱的數字信號。例如，將入射光區分為紅、藍、綠三色光線的組合，再由相對應的感光二極管予以接收，進而轉換為數字信號。

其中一種CMOS影像感測器是采用前照式（Front?Side?Illumination,FSI）技術來制造像素陣列上的像素，其入射光經過像素的前端（front?side）到達光感測區域（photo-sensing?area）。也就是說，CMOS影像感測器的結構，使得入射光先通過介電層、金屬層之后到達光感測區域，因此透鏡、彩色濾光片以及光感測區域等布局對于改善所形成的影像感測器的品質，例如增加量子效率（quantum?efficiency）、減少像素間的交叉干擾（cross?talk）以及降低暗電流（dark?current）等等，具有重大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提出一種影像感測器及其制作工藝，其形成一彩色濾光片于一金屬介電層(inter?metal?dielectric,IMD)中，并且通過控制用以放置此彩色濾光片的凹槽的深度及位置來調整彩色濾光片的位置。

為了達上述目的，本發明提供一種影像感測器，其包含一透鏡、一基底、一第一介電層、一第二介電層以及一彩色濾光片。透鏡用以接收光?；装还飧袦y元件于一光感測區中，用以接收入射至透鏡的光。第一介電層以及第二介電層由下而上堆疊于基底上，其中第二介電層具有一凹槽，而凹槽位于第一介電層上，且位于透鏡以及光感測元件之間的一光路徑上。彩色濾光片設置于凹槽中。

本發明提供一種影像感測制作工藝，包含下述步驟。首先，提供一基底，包含一光感測元件于一光感測區中。接著，依序形成一第一介電層以及一第二介電層堆疊于基底上。之后，形成一凹槽于第二介電層中。其后，形成一彩色濾光片于第一介電層上的凹槽中。而后，形成一透鏡于彩色濾光片上方，以使光感測元件接收入射至透鏡并且通過彩色濾光片的光。

基于上述，本發明提出一種影像感測器及其制作工藝，其形成一凹槽于一第二介電層中，以使彩色濾光片設置于凹槽中及第一介電層上，以優化通過彩色濾光片至一光感測元件的一光路徑。再者，通過控制凹槽的深度、尺寸及位置可調整光路徑以及彩色濾光片的厚度，進而提升所形成的影像感測器的感光度以及分色光的能力。

附圖說明

圖1-圖9是繪示本發明一實施例的影像感測制作工藝的剖面示意圖；

圖10是繪示本發明另一實施例的影像感測制作工藝的剖面示意圖。

主要元件符號說明

10：隔離結構

20：光感測元件

30：MOS晶體管

32：柵極

34：源/漏極

40：選擇性接觸洞蝕刻停止層

50：介電層

100：影像感測器

110：基底

120：第一介電層

122、142、144：金屬內連線結構

124、132：部分

130、150：蝕刻停止層

140：第二介電層

146：蓋層結構

148、149：圖案化的介電層

160：彩色濾光片

170、170a：材料層

172a：延伸部

180：透鏡

A：光感測區

B：周邊區

C1：接觸插塞

P1、P2：蝕刻制作工藝

R：凹槽

S1：正面