專利名稱：微透鏡及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器，更具體地，涉及一種使用籽晶層(seed layer )制造的用于圖像傳感器的微透鏡及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖4象傳感器是一種用于將一階(first-order )、 二階(second-order ) 或更多階光學(xué)信息諸如光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。圖像傳感器 通常分為互^卜金屬fUt物半導(dǎo)體CMOS (互補(bǔ)金屬fUt物半導(dǎo)體) 圖像傳感器和電荷耦合器件CCD (電荷耦合器件)圖像傳感器。與 CMOS圖像傳感器相比，CCD圖像傳感器具有諸如感光性和抗噪聲 性能的突出特性，然而，CCD的高度集成組裝是很困難的而且CCD 需要大量的電功率。另一方面，CMOS圖像傳感器也稱作CIS,可 以通過(guò)比用于CCD圖像傳感器的工藝更簡(jiǎn)單的工藝來(lái)制造，CMOS 圖像傳感器容易被形成高度集成的組件，而且消耗相對(duì)很少的電功 率。
伴隨著半導(dǎo)體行業(yè)中迅速的技術(shù)進(jìn)步，近來(lái)用于制造CMOS 圖像傳感器的技術(shù)及其特性已經(jīng)得到極大地提高，因此，目前正在 對(duì)CMOS圖像傳感器的發(fā)展進(jìn)行大量的研究和調(diào)查。對(duì)用于收集外
部光線的纟效透4竟(ML)的使用可能導(dǎo)致CIS分辨率的^是高。在這 點(diǎn)上，典型地使用光刻膠(PR)來(lái)制造ML，但是光刻膠具有機(jī)械 強(qiáng)度(mechanical strength )差的缺點(diǎn)。由于在化學(xué)機(jī)械拋光(CMP ) 期間產(chǎn)生的微粒，這個(gè)缺點(diǎn)已經(jīng)引起了故障率的提高。
為了克服上述問(wèn)題，已經(jīng)將具有極好的機(jī)械強(qiáng)度的低溫氧化物 (low temperature oxide ) ( LTO )應(yīng)用于PR。然而，這同才羊具有在 PR和LTO之間的接觸面處出現(xiàn)裂縫且傳播穿過(guò)芯片的問(wèn)題，從而 在半導(dǎo)體器件使用期間對(duì)整個(gè)芯片造成損害。作為解決這個(gè)問(wèn)題的 才是i義，有一種4吏用LTO制造整個(gè)ML的方法，憑4昔該方法回流的 PR ( reflowed PR );故作為4奄月莫以蝕刻LTO并依次產(chǎn)生透4竟。然而， 為了制造透鏡的成形材料諸如基于ML的PR，回流PR產(chǎn)生了不均 勻的泮予晶層(uneven seed layer )。
實(shí)例圖1A示出了在PR回流之前ML的情況(狀態(tài)，condition ), 該情況呈現(xiàn)出ML之間良好的臨界尺寸(CD)和晶片的高均勻性 (high uniformity )。實(shí)例圖IB示出了在PR回流之后ML的情況， 該情況呈現(xiàn)出ML之間每個(gè)CD以及晶片的均勻性的顯著惡化。也 就是，在PR回流之后像素之間的CD將產(chǎn)生很大的差異。實(shí)例圖 1C示出了在PR回流之后晶片的才黃截面圖。實(shí)例圖ID是示出了 PR 回流之后的晶片情況的傾斜圖像。
實(shí)例圖2A至圖2C示出了在使用回流的PR作為掩膜蝕刻LTO 之后產(chǎn)生的籽晶層(seed layer )。如實(shí)例圖2A至圖2C所示，在蝕 刻工藝之后籽晶層的表面是粗糙的而且呈現(xiàn)出很差的均勻性?？梢?在像素的邊緣附近觀察到更顯著的粗糙度效應(yīng)(roughness effect) 并且線邊緣粗糙度也很嚴(yán)重。以上所披露的問(wèn)題背后的一個(gè)原因被 推測(cè)是因?yàn)橛糜谖g刻的PR具有很薄的厚度。
當(dāng)在如上所述的具有高表面粗糙度(即，很差的表面特征)的
泮予晶層上和/或上方沉^積LTO時(shí)，如實(shí)例圖3A至圖3C所示形成了 具有很差表面粗糙度的ML。
因此，這種用于回流PR的工藝具有缺點(diǎn)，諸如很難進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 過(guò)程控制(SPC)以及通過(guò)回流的PR圖樣化的邊緣中極大的粗糙 度。因此，使用回流的PR作為掩膜來(lái)蝕刻LTO仍然具有很差的邊 緣輪廓的問(wèn)題。這種很差的邊緣輪廓可能導(dǎo)致微透鏡陣列中的像素 之間的特性差異，從而引起半導(dǎo)體器件的性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種具有極好的表面特征的微透鏡(ML ) 及其制造方法。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種用于制造具有改善的表面粗糙度的ML 的方法，該方法可以包括在晶片的籽晶層上和/或上方沉積附加膜， 而不包括任何光刻力交(PR)回流工藝。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種用于制造ML的方法，該方法可以包括「 至少下列步驟之一 在晶片上和/或上方形成由氧化硅組成的籽晶層 圖樣；通過(guò)應(yīng)用等離子(plasma)來(lái)磨圓籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角部分(邊 角部分，comer portion);以及然后在該津予晶層圖沖羊上和/或上方沉 積氧化膜。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種方法，該方法可以包4舌至少下列步驟之 一在晶片上形成第一氧化膜，通過(guò)在第一氧化膜上實(shí)施第一蝕刻 工藝來(lái)形成籽晶層圖樣，在籽晶層圖樣上實(shí)施第二蝕刻工藝以磨圓 籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角部分，以及然后在籽晶層圖樣上形成第二氧化膜。
可以通過(guò)至少下列步驟之一來(lái)形成籽晶層圖樣在晶片上和/ 或上方沉積籽晶層；在籽晶層上和/或上方形成用于透鏡的PR圖樣； 使用PR圖樣作為掩膜蝕刻籽晶層的一個(gè)部分；以及然后在實(shí)施蝕 刻步-銀之后去除PR殘留物。PR圖樣可以形成具有足夠的厚度以在 蝕刻步驟之后允許PR殘留物具有不少于1000埃的厚度?？梢酝ㄟ^(guò) 聚合4勿生成工藝(polymer generation process )完成i蟲(chóng)刻步驟以Y更寸吏 圖樣的側(cè)面傾斜。可選地，蝕刻步驟可以采用使用PR圖樣作為掩 膜的濕蝕刻方法。轉(zhuǎn)角磨圓步驟可以包括對(duì)整個(gè)晶片的毯式(等離 子)蝕刻(blanket (plasma) etching )以暴露4予晶層圖才羊的專爭(zhēng)角。可 選地，轉(zhuǎn)角磨圓步驟可以包括對(duì)整個(gè)晶片的化學(xué)下游(等離子)蝕 凌寸(chemical downstream (plasma) etching )以暴露沖予晶層圖才羊的哞爭(zhēng) 角。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種ML,該ML可以包括下列至少之一 晶片；通過(guò)磨圓籽晶層的轉(zhuǎn)角在晶片上和/或上方形成的籽晶層圖 樣；以及形成于籽晶層圖樣上和/或上方的再沉積的氧化膜。為了暴 露籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角，通過(guò)等離子蝕刻籽晶層圖樣，籽晶層圖樣優(yōu) 選地^皮磨圓轉(zhuǎn)角。


實(shí)例圖1A示出了 PR回流之前的樣i透4竟的情況。
實(shí)例圖IB示出了 PR回流之后的樣i透4竟的情況。
實(shí)例圖1C示出了在PR回流之后晶片的沖黃截面圖。
實(shí)例圖ID是示出了在PR回流之后的晶片情況的傾斜圖像。
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實(shí)例圖2A至圖2C示出了在使用回流的PR作為掩膜蝕刻LTO 之后形成的籽晶層。
實(shí)例圖3A至圖3C示出了具有高表面粗糙度的微透鏡。
實(shí)例圖4A至4E示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微透鏡及其制造方法。
實(shí)例圖5A至5B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微透鏡的形狀。
實(shí)例圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了微透鏡的寬度相對(duì)于籽晶 層的寬度變化的曲線圖。
實(shí)例圖7根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了當(dāng)籽晶層具有減小的厚度時(shí) 所形成的樣i透4竟。
實(shí)例圖8根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了用于估計(jì)與籽晶層的寬度和 沉積在籽晶層上和/或上方的附加膜的厚度相關(guān)的微透鏡的期望寬 度的過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖考慮到本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)和功能來(lái)更詳 細(xì)地描述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，這僅僅用于說(shuō)明性的目的而不是為 了限制本發(fā)明的精神和范圍。
如實(shí)例圖4E所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的孩吏透鏡ML可以包括 晶片，通過(guò)磨圓籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角10形成于晶片上和/或上方的籽 晶層圖樣，以及然后在籽晶層圖樣上和/或上方沉積的氧化膜?？梢?通過(guò)在晶片上和/或上方形成第一氧化膜以及然后在第一氧化膜上 實(shí)施第一蝕刻以形成籽晶層圖樣來(lái)形成籽晶層圖樣。然后，通過(guò)等
離子暴露(等離子曝光，plasma exposure )在籽晶層圖樣IO上實(shí)施 第二蝕刻。使用聚合物生成工藝實(shí)施第一蝕刻以便使籽晶層圖樣的 側(cè)面傾斜。作為第一蝕刻的實(shí)例，盡管也可以使用千蝕刻，但使用 濕蝕刻是優(yōu)選的。可以通過(guò)趙式(等離子)蝕刻實(shí)施第二蝕刻以暴 露籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角10。可選地，也可以采用化學(xué)下游(等離子) 蝕刻來(lái)暴露籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角。
在下文中，將更詳細(xì)地描述制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ML的過(guò)程。
如實(shí)例圖4A至圖4C所示，PR圖樣:故應(yīng)用于在晶片上和/或 上方形成微透鏡的籽晶層圖樣。為了形成籽晶層圖樣，在晶片上和 /或上方沉積籽晶層1。接下來(lái)，如實(shí)例圖4A所示，在所沉積的辟子 晶層1上和/或上方形成PR圖樣2。如實(shí)例圖4B所示， -使用PR圖 樣2作為掩膜來(lái)部分地且選4奪性地蝕刻津予晶層1。在這種情況下， 在蝕刻之后PR圖樣2具有不少于1000埃的厚度。意味著，在蝕刻 之后，具有不少于1000埃的厚度的PR圖樣2a殘留在籽晶層圖樣 la上和/或上方。因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻之前形成的PR 圖樣2具有預(yù)定的厚度足以^吏得在蝕刻之后PR殘留物具有不少于 1000埃的厚度。此外，〗吏用上述PR圖樣的蝕刻工藝可以包括聚合 物生成工藝以便使籽晶層圖樣的側(cè)壁傾斜。例如，可以實(shí)施利用了 聚合物生成工藝的濕蝕刻或干蝕刻。
如實(shí)例圖4C所示，在蝕刻之后通過(guò)去除PR殘留物來(lái)完全形 成泮予晶層圖樣la。如實(shí)例圖4D所示，對(duì)籽晶層圖樣la實(shí)施轉(zhuǎn)角 磨圓工藝。更具體地，籽晶層圖樣la遭受到遍及整個(gè)晶片使用等 離子的轉(zhuǎn)角磨圓工藝以便獲得籽晶層圖樣la的磨圓的轉(zhuǎn)角部分10。 轉(zhuǎn)角磨圓工藝可以包括對(duì)整個(gè)晶片的毯式(等離子)蝕刻和對(duì)整個(gè) 晶片的化學(xué)下游(等離子)蝕刻以暴露籽晶層圖樣la的轉(zhuǎn)角10。 更具體地，籽晶層圖樣la的轉(zhuǎn)角部分10通過(guò)趁式蝕刻或化學(xué)下游
蝕刻暴露于等離子，乂人而產(chǎn)生磨圓的轉(zhuǎn)角部分。如實(shí)例圖4E所示， 在轉(zhuǎn)角磨圓的籽晶層圖樣lb上和/上方沉積附加的氧化膜3以完成 作為最終產(chǎn)品的ML的制造。
實(shí)例圖5A至圖5B分別示出了如實(shí)例圖4A至圖4E示出的所 制造的ML的形狀。對(duì)由鋁金屬膜而不是氧化硅膜制成的籽晶層進(jìn) 行控制試驗(yàn)，由氧化硅膜制成的籽晶層被用作根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 籽晶層。基于試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的所制造的ML的性能 評(píng)估如下。由鋁金屬膜制成的籽晶層具有360nm厚度。然后，在籽 晶層上和/或上方形成厚度為7750nm的氧化膜，附加的氧化膜用來(lái) 制造微透鏡。
實(shí)例圖5A示出了由氧化膜制成的透鏡的寬度和輪廓分別相對(duì) 于不同的籽晶層寬度諸如290nm、 410nm和591nm的變化。如實(shí)例 圖5A所示，由氧化膜制成的透鏡的厚度基本上與籽晶層的厚度相 同。換句話說(shuō)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)籽晶層的厚度來(lái)調(diào)整ML的厚度以便 ML的厚度可以被更方Y(jié)更和更有效地控制。
如實(shí)例圖5B所示，ML的幾何形狀使才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ML 具有提高的表面粗糙度變得很明顯。
實(shí)例圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了 ML的寬度相對(duì)于籽晶層 的寬度變化的曲線圖。曲線圖示出了 ML的寬度變化和籽晶層的寬 度變化之間存在線性關(guān)系。實(shí)例圖7示出了當(dāng)才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制 成的籽晶層具有很薄的厚度時(shí)所形成的ML。實(shí)例圖8示出了用于 估計(jì)與才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的籽晶層的寬度和沉積在籽晶層上和/或 上方的附加膜的厚度有關(guān)的ML的期望寬度的過(guò)程。
如實(shí)例圖8所示，可以通過(guò)下述與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的籽晶層 的寬度和沉積在籽晶層上和/或上方的附加膜的厚度有關(guān)的公式1 來(lái)確定ML的期望寬度。
7>式1: ML寬度(期望的)=A+2C*tan0
其中A是籽晶層的層寬(floor width ), C是沉積在籽晶層上和 /或上方的附加膜的厚度，而e是在附加的沉積工藝中的保角 (conformal angle )。例3口， 乂于于PE-CVD， 0的范圍可以在20。到 30。之間 30。)。
從上面的描述中可以清楚地知道，用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的ML的方法使用了對(duì)籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角磨圓工藝。因此，在籽晶 層圖樣上和/或上方再沉積附加的氧化膜之后，所制造的ML在接觸 面即沖予晶層和所沉積的氧化膜之間的邊緣處呈現(xiàn)出改善的表面啦L 糙度。從而，ML具有使用所沉積的氧化膜形成的良好的表面。此 夕卜，LTO可以用來(lái)制備才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的籽晶層和所沉積的氧化 膜。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，即使當(dāng)在籽晶層上和/或上方沉積附加膜而 沒(méi)有用于并予晶層的轉(zhuǎn)角磨圓工藝的PR回流時(shí)，也可以成功地具體 化出具有改善的表面粗糙度的透鏡。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不 需要PR回流工藝的方法可以很容易地實(shí)施SPC。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 例使用等離子的籽晶層的轉(zhuǎn)角磨圓導(dǎo)致極大地改善了在下層(底 層，under layer)上的沖予晶層與沉積在津予晶層上和/或上方的附加氧 化膜之間的接觸面處的粗糙度以及像素之間的邊緣區(qū)域中的表面 粗糙度。此外，顯著地增大了 ML (也就是，像素)之間的CD差 異，從而提高了圖像傳感器的性能。
此外，通過(guò)相對(duì)于下層上的籽晶層的厚度和寬度調(diào)節(jié)沉積在籽
晶層上和/或上方的附加氧化膜的厚度可以容易地控制ML的整個(gè) 寬度和厚度。這個(gè)特征有利于調(diào)節(jié)ML的焦距。簡(jiǎn)要地，可以根據(jù) 籽晶層的尺寸來(lái)簡(jiǎn)單地控制ML的形狀。最后，4艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的ML容易適用于需要小間距(pitch )和薄厚度ML的領(lǐng)先邊緣技 術(shù)(leading edge technologies )。
才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以通過(guò)有效地增加用于在下層上和/或上 方形成籽晶層圖樣的PR的厚度來(lái)完成在蝕刻期間防止籽晶層暴露 (曝光，exposure )。結(jié)果，籽晶層由于PR所增加的厚度而被保護(hù)， 而且^T子晶層本質(zhì)上不受蝕刻的影響，乂人而在沉積期間維持了 一定的 表面粗糙度。
本發(fā)明實(shí)施例可以通過(guò)等離子暴露(等離子曝光，plasma exposure )磨圓形成在下層(底層，underlying layer )上的泮予晶層的 轉(zhuǎn)角部分來(lái)降低表面粗糙度，其中等離子暴露要先于在籽晶層圖樣 的上表面上和/或上方進(jìn)一步沉積附加膜。這意p木著通過(guò)補(bǔ)償籽晶 層，透鏡具有改善的表面質(zhì)量。
盡管已經(jīng)參照多個(gè)示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng) 該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到多種其他修改和實(shí)施例，他們都 將落入本公開(kāi)的原則的精神和范圍內(nèi)。更特別地，在本公開(kāi)、附圖、 以及所附4又利要求的范圍內(nèi)，可以在主題結(jié)合排列的排列方式和/ 或組成部分方面進(jìn)^f于各種^f'務(wù)改和改變。除了組成部分和/或排列方面 的寸奮改和改變以外，可選的4吏用對(duì)本領(lǐng)域才支術(shù)人員來(lái)i兌也是顯而易 見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1. 一種方法，包括在晶片上形成籽晶層圖樣；通過(guò)應(yīng)用等離子來(lái)磨圓所述籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角部分；以及然后在所述籽晶層圖樣上沉積氧化膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述籽晶層圖樣包括在所述晶片上形成籽晶層； 在所述籽晶層上形成光刻膠圖樣；使用所述光刻膠圖樣作為掩膜蝕刻所述籽晶層的 一個(gè)部 分；以及然后在實(shí)施所述蝕刻之后從所述籽晶層上去除光刻膠殘留物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所形成的所述光刻膠圖樣 形成具有的厚度使得在實(shí)施所述蝕刻之后所述光刻膠殘留物 具有不少于IOOO埃的厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過(guò)聚合物生成工藝來(lái)實(shí) 施所述蝕刻以使_使所述籽晶層圖樣的伯'j壁傾斜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用所述光刻膠圖樣作為 掩膜通過(guò)濕蝕刻工藝實(shí)施所述蝕刻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用等離子毯式蝕刻來(lái)實(shí) 施磨圓所述轉(zhuǎn)角部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用等離子化學(xué)下游蝕刻 來(lái)實(shí)施磨圓所述轉(zhuǎn)角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述籽晶層包括氧化物材 料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述氧化物材料包括氧化 硅。
10. —種《效透4竟，包4舌晶片；籽晶層圖樣，形成于所述晶片上并具有磨圓的轉(zhuǎn)角部分；以及氧化膜，形成于所述籽晶層圖樣上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的微透鏡，其中，通過(guò)等離子蝕刻工藝 來(lái)磨圓所述籽晶層圖樣的所述轉(zhuǎn)角部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的微透鏡，其中，所述籽晶層包括低溫 氧化物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的微透鏡，其中，所述氧化膜包括低溫 氧化物。
14. 一種用于制造孩i透4竟的方法，包括在晶片上形成第一氧化膜； 通過(guò)在所述第 一氧化膜上實(shí)施第 一蝕刻工藝來(lái)形成籽晶層圖樣；在所述籽晶層圖樣上實(shí)施第二蝕刻工藝以磨圓所述籽晶 層圖樣的轉(zhuǎn)角部分；以及然后在所述籽晶層圖樣上形成第二氧化膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二蝕刻工藝包括 等離子蝕刻工藝。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述等離子蝕刻工藝包 4舌趁式蝕刻和4匕學(xué)下游蝕刻中的至少 一種。
17. 根據(jù)4又利要求14所述的方法，其中，所述第一氧化膜和所述 第二氧化月莫由相同的材料組成。
18. 才艮才居斗又利要求14所述的方法, 第二氧化膜包括低溫氧化物。
19. 才艮據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 述籽晶層圖樣的'J壁傾斜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法, 刻工藝。其中，所述第一氧化膜和所述 其中，所述第一蝕刻包括使所 其中，所述第一蝕刻包括濕蝕
全文摘要
一種使用籽晶層制造的用于圖像傳感器的微透鏡以及不包括回流工藝的用于制造該微透鏡的方法。制造微透鏡的方法包括在晶片上形成籽晶層圖樣，通過(guò)應(yīng)用等離子來(lái)磨圓籽晶層圖樣的轉(zhuǎn)角部分，以及然后在籽晶層圖樣上沉積氧化膜。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101378032SQ20081021398
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者沈千萬(wàn) 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司