專利名稱：Cmos圖像傳感器的微透鏡及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器，并且更具體地涉及CMOS圖像傳感器的微透鏡及其制造方法，其中在光電二極管區(qū)域之外引發(fā)的光被引向光電二極管區(qū)域中以提高光敏性。
背景技術：
圖像傳感器是用于將光圖像轉換成電信號的半導體器件。典型的互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器包括電荷耦合器件，其中電荷載流子存儲在彼此非常接近的金屬氧化物硅電容器以及對應于像素數(shù)的MOS晶體管中，所述MOS晶體管使用CMOS技術以像素數(shù)而制造。使用MOS晶體管，輸出信號由外圍電路區(qū)中的控制電路和信號處理電路來檢測。
用于將目標信息轉換成電信號的CMOS圖像傳感器可以包括具有光電二極管的信號處理芯片。放大器、模擬/數(shù)字轉換器、內部電壓發(fā)生器、時序發(fā)生器以及數(shù)字邏輯可連接到一個芯片，從而減小空間、功率和成本。電荷耦合器件通過特殊方法制造，而CMOS圖像傳感器使用蝕刻硅晶圓的方法制造，其比制造電荷耦合器件的方法便宜。因此，CMOS圖像傳感器可以有利地大量制造且具有高集成度。
圖1A-1C表示根據(jù)現(xiàn)有技術制造CMOS圖像傳感器的微透鏡的方法。
參考圖1，部件(未示出)如光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連在半導體基板10上形成；鈍化層11層壓在其上；以及藍濾色器圖案12、紅濾色器圖案13以及綠濾色器圖案14在鈍化層11上形成。
參考圖1B，外敷層(overcoating layer)15在藍濾色器圖案12、紅濾色器圖案13以及綠濾色器圖案14上形成，而微透鏡圖案16在外敷層15上形成。
參考圖1C，微透鏡圖案16經受漂白工藝(bleaching process)和流動工藝(flow process)以形成微透鏡17。當微透鏡17形成時，在微透鏡17之間出現(xiàn)間隙A。
圖2表示在外敷層15上所形成的微透鏡17的光集中的圖案。微透鏡17的兩側由CMOS圖像傳感器所需的部件18所屏蔽，而其中心被暴露。因此，通過微透鏡17的光到達光電二極管20。如圖2中所示，通過區(qū)域B或C的光到達光電二極管20，而入射到微透鏡17之間的間隙A的光不到達光電二極管20。
間隙A的寬度是大約0.1-0.4μm。如果入射光不到達光電二極管20，難以改善CMOS圖像傳感器的光敏性。
在根據(jù)相關技術的CMOS圖像傳感器中，在微透鏡之間存在間隙，并且入射到間隙的光不引向光電二極管。因此，難以改善CMOS圖像傳感器的光敏性。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明涉及CMOS圖像傳感器的微透鏡結構及其制造方法，所述方法基本消除了可由于相關技術的局限性和缺點導致的一個或者多個公開的或未公開的問題或爭議。
本發(fā)明可以包括CMOS圖像傳感器的微透鏡結構及CMOS圖像的微透鏡結構制造方法，其中在微透鏡之間不存在間隙，使得在光電二極管區(qū)域之外引發(fā)的光被引向光電二極管區(qū)域以造成改善的光敏性。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的以及特征將在隨后的描述中部分闡明，并且部分將根據(jù)以下的審查而對本領域技術人員變得明顯。本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點將通過該書面說明書和權利要求以及附圖中所特別指出的結構而實現(xiàn)和達到。
為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目的的這些以及其他優(yōu)點，如在此所體現(xiàn)以及廣泛描述的，提供了一種微透鏡結構，其包括半導體基板上的多個濾色器層、光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連。外敷圖案可在多個濾色器層上形成，以及微透鏡可在外敷圖案上形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造CMOS圖像傳感器的微透鏡結構的方法包括在半導體基板上形成多個濾色器層；在多個濾色器層上形成外敷層；在外敷層上形成微透鏡；蝕刻通過微透鏡之間的第一間隙所暴露的外敷層以形成外敷層中的濾色器層之間的第二間隙；以及執(zhí)行回流工藝(reflow process)使得微透鏡的彎曲延伸到第二間隙。
應理解的是，本發(fā)明的前述一般描述以及隨后的詳細描述都是示范性的和解釋性的，且旨在提供對如權利要求的本發(fā)明的進一步解釋。
被包括以提供對本發(fā)明的示范實施例的進一步理解的
了本發(fā)明的實施例，并且與所述說明書一起用于解釋本發(fā)明。在附圖中圖1A-1C是橫截面視圖，說明根據(jù)相關技術制造CMOS圖像傳感器的微透鏡的方法；圖2是現(xiàn)有技術的微透鏡的光集中圖案的圖案示圖；圖3A-3C是橫截面視圖，說明根據(jù)本發(fā)明制造CMOS圖像傳感器的微透鏡的方法；以及圖4是本發(fā)明的微透鏡的光集中圖案的圖案示圖；
具體實施例方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的示范性實施例詳細進行參考，其實例在附圖中說明。在可能的無論何處，相似的參考標記將在整個附圖中被使用以引用相同或相似部分。
圖3A-3C說明了根據(jù)本發(fā)明制造CMOS圖像傳感器的微透鏡的方法。
參考圖3A，部件(未示出)如光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連在半導體基板21上形成。鈍化層22層壓在基板21上，并且藍濾色器圖案23、紅濾色器圖案24以及綠濾色器圖案25在鈍化層22上形成。隨后外敷層29在藍濾色器圖案23、紅濾色器圖案24以及綠濾色器圖案25上形成。
參考圖3B，微透鏡圖案(未示出)在外敷層29上形成。然后微透鏡圖案經受漂白工藝和第一流動工藝以形成微透鏡27。
參考圖3C，暴露在微透鏡27之間的外敷層29利用O2等離子體方法被蝕刻以形成間隙28。外敷層29可利用光敏層被蝕刻。外敷層29以及微透鏡27的部分經受第二流動處理，使得微透鏡27的彎曲延伸到間隙28。特別地，所述彎曲可以在濾色器層之間的邊界會合。
圖4示出由微透鏡27在外敷層圖案29上所形成的光集中圖案。微透鏡27的兩側由CMOS圖像傳感器部件31所屏蔽，并且其中心被暴露。因此，通過微透鏡27的光到達光電二極管30。即，通過區(qū)域E或F的光到達光電二極管30。此外，由于微透鏡27的彎曲延伸以形成外敷層29之間的間隙，入射到位于微透鏡27之間的間隙區(qū)域D的光被引向光電二極管30。實際上，本發(fā)明消除了微透鏡之間的變平間隙(flattened gap)。
因此，入射到光電二極管區(qū)域之外的光被引向光電二極管區(qū)域中，并且因此光敏性可得到顯著改善。此外，通過使用盡可能大的區(qū)形成微透鏡可以實現(xiàn)高度集成。
對于本領域技術人員將明顯的是可以在不背離本發(fā)明的精神或者范圍的情況下進行各種修改。因此，這意味著如果所述修改在所附權利要求及其等價物的范圍內，本發(fā)明應覆蓋所述修改和變化。
權利要求
1.一種CMOS圖像傳感器的微透鏡結構，具有半導體基板和所述半導體基板上的光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連，所述微透鏡結構包括多個濾色器層，在所述半導體基板上；外敷圖案，在所述多個濾色器層上形成；以及微透鏡，在所述外敷圖案上形成。
2.如權利要求1的微透鏡結構，其中所述外敷圖案通過使用O2等離子體蝕刻而形成。
3.如權利要求1的微透鏡結構，其中所述微透鏡被相鄰地設置。
4.如權利要求3的微透鏡結構，其中所述微透鏡具有預定彎曲。
5.如權利要求4的微透鏡結構，其中所述相鄰微透鏡的預定彎曲會合在所述外敷層中。
6.一種制造CMOS圖像傳感器的微透鏡結構的方法，包括在半導體基板上形成多個濾色器層，在所述半導體基板上形成光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連；在所述多個濾色器層上形成外敷層；在所述外敷層上形成微透鏡；蝕刻通過所述微透鏡之間的第一間隙所暴露的所述外敷層，以便形成所述外敷層中的濾色器層之間的第二間隙；以及執(zhí)行回流工藝，使得所述微透鏡的彎曲延伸到所述第二間隙。
7.如權利要求6的方法，其中在所述外敷層以及所述微透鏡的部分上執(zhí)行所述流動工藝，使得所述微透鏡的彎曲延伸到所述第二間隙。
8.如權利要求6的方法，其中所述外敷層使用O2等離子體蝕刻。
9.如權利要求6的方法，其中所述微透鏡由流動工藝形成。
10.一種CMOS圖像傳感器，包括半導體基板；多個濾色器層；外敷圖案，在所述多個濾色器層上形成；以及微透鏡，在所述外敷圖案上形成。
11.如權利要求10的CMOS圖像傳感器，其中所述微透鏡具有預定彎曲，并且其中所述微透鏡的預定彎曲延伸到所述外敷圖案中，直到所述預定彎曲與相鄰微透鏡的對應預定彎曲會合。
12.如權利要求11的CMOS圖像傳感器，其中所述外敷圖案中的所述預定彎曲在濾色器層之間的邊界會合。
13.如權利要求19的CMOS圖像傳感器，其中所述外敷圖案通過使用O2等離子體的蝕刻來形成。
14.如權利要求10的CMOS圖像傳感器，其中所述微透鏡被相鄰地設置。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器的微透鏡的方法，消除了相鄰微透鏡的彎曲之間的變平間隙。多個濾色器層形成于半導體基板上，在所述半導體基板上形成光電二極管區(qū)域、柵電極、層間絕緣層以及金屬互連。在多個濾色器層上形成外敷層。在外敷層上形成微透鏡。通過微透鏡間的間隙所暴露的外敷層被蝕刻，以便在外敷層中的濾色器層之間的邊界處形成間隙。執(zhí)行流動工藝，使得微透鏡的彎曲延伸到所述間隙。
文檔編號H01L21/822GK1797780SQ20051013204
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者黃 俊 申請人:東部亞南半導體株式會社