專利名稱：影像傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種影像傳感器的制作方法，特別是涉及一種互補式金氧半導體晶體管影像傳感器的制作方法。
背景技術：
互補式金氧半導體晶體管影像傳感器(CIS)目前已被大量應用于數字電子商品中。例如線型互補式金氧半導體晶體管影像傳感器以掃瞄器等產品為主，而面型互補式金氧半導體晶體管影像傳感器則以數碼相機等產品為主。由于互補式金氧半導體晶體管影像傳感器可利用互補式金氧半導體晶體管標準工藝制作，又可利用現有半導體設備和技術，故生產量持續增加中。
請參考圖1，圖1為現有技術中于半導體基底100上形成互補式金氧半導體晶體管(CMOS)影像傳感器(image sensor)140的方法示意圖。如圖1所示，半導體基底100包括多個淺溝隔離(shallow trench isolation)120以及多個感光二極管(photodiode)122，且各感光二極管122與至少一相對應的金氧半導體晶體管(未顯示)電連接。其中，淺溝隔離120用來作為任兩相鄰的感光二極管122之間的絕緣體(insulator)，以避免感光二極管122因和其它元件相接觸而發生短路。
現有技術為先于半導體基底100上形成平坦化層102以覆蓋感光二極管122和金氧半導體晶體管(未顯示)，接著于平坦化層102上形成介電層104和多個圖案金屬層124，再于介電層104上形成多個圖案金屬層126以及介電層106。其中，金屬層124以及金屬層126皆形成于淺溝隔離120的上方，以使得入射光(未顯示)射入時可聚集于感光二極管122，而不發生散射，造成信號干擾(crosstalk)。而金屬層124、126為多重金屬內連線(multilevelinterconnects)，作為金氧半導體晶體管等的電路連結之用，之后，再于介電層106上形成護層(passivation)108并沉積氮化硅層110，以防止水氣進入元件區中。
然后，于氮化硅層110上方形成多個由紅色、綠色、藍色(R/G/B)濾光圖案所構成彩色濾光陣列(color filter array，CFA)128，并分別位于各個感光二極管122上方，接著于彩色濾光陣列128上方再形成一間隔層(spacerlayer)112，并于間隔層112上方形成一由壓克力材料(acrylate material)構成的聚合物層(未顯示)。最后再進行一曝光、顯影以及熱回流(reflow)工藝，以于相對應的彩色濾光圖案上方的該聚合物層(未顯示)中形成多個聚光鏡(U-lens)134，完成互補式金氧半導體晶體管影像傳感器140的制作。
但是，現有的互補式金氧半導體晶體管影像傳感器一直都存在有分辨率不足、干擾噪聲(cross talk noise)等問題，故近年來各家制造商都希望將發光二極管寬度/彩色濾光陣列至發光二極管厚度比提高，以增加影像傳感器的分辨率，所以如何提高發光二極管寬度/彩色濾光陣列至發光二極管厚度比是該領域的重要議題。
發明內容
本發明提供一種影像傳感器的制作方法，以解決上述問題。
在本發明的最佳實施例中，提供一種制作影像傳感器的方法，方法包括提供一個半導體基底，且半導體基底包括像素陣列區域與邏輯區域，于像素陣列區域的半導體基底中形成多個感光二極管，于半導體基底上進行多重金屬內連線工藝，于像素陣列區域和邏輯區域上沉積護層，去除像素陣列區域上方的護層，以及于像素陣列區域中形成多個濾光陣列，并分別對應各感光二極管。
由于本發明的像素陣列區域不具有護層，所以發光二極管寬度/彩色濾光陣列至發光二極管厚度比提高，使得影像傳感器的分辨率提高，有效解決過去現有技術的問題。
圖1為現有技術中于半導體基底100上形成CMOS影像傳感器的方法示意圖。
圖2至圖7為本發明于半導體基底上形成CMOS影像傳感器的方法示意圖。
簡單符號說明100、200半導體基底
102、202 平坦化層104、106、204、206 介電層108、208 護層110、210 氮化硅層112、212 間隔層120、220 淺溝隔離122、222 感光二極管124、126、224、226、227金屬層128、228、230、232 彩色濾光陣列134、234、236、238 聚光鏡140、240 補式金氧半導體晶體影像傳感器229屏蔽具體實施方式
請參考圖2至圖7，圖2至圖7為本發明于半導體基底200上形成互補式金氧半導體晶體管(CMOS)影像傳感器(image sensor)240的方法示意圖。如圖2所示，半導體基底200上可概分為像素陣列區域(pixel array area)I和邏輯區域(logic area)II。在像素陣列區域I中，半導體基底200包括多個淺溝隔離(shallow trench isolation)220以及多個感光二極管(photodiode)222，且各感光二極管222與至少一相對應的金氧半導體晶體管(未顯示)電連接。其中，淺溝隔離220用來作為任兩相鄰的感光二極管222之間的絕緣體，以避免感光二極管222因和其它元件相接觸而發生短路。
本發明為先于半導體基底200上形成一平坦化層202，以覆蓋感光二極管222和金氧半導體晶體管(未顯示)，接著于平坦化層202上形成介電層204和多個圖案金屬層224，再于介電層204上形成多個圖案金屬層226以及介電層206。其中，金屬層224以及金屬層226皆形成于淺溝隔離220的上方，使得入射光(未顯示)射入時可聚集于感光二極管222，而不發生散射，造成信號干擾(crosstalk)。而金屬層224、226為多重金屬內連線(multilevelinterconnects)，其可利用金屬濺射、蝕刻或銅工藝加以制備，作為金氧半導體晶體管等元件的電路連結之用。
接著，僅于邏輯區域II中的介電層206上，制作一金屬層227，用來當作互補式金氧半導體晶體管影像傳感器(CIS)對外連接的導線，以完成所需設計的多重金屬內連線(multilevel interconnects)。然后于半導體基底200上方沉積護層(passivation)208，護層208的材料由氧化物(oxide)層所形成，其材料可為二氧化硅、磷硅酸玻璃等。隨后于護層208上方旋轉涂抹(spin coating)一光致抗蝕劑層(photoresist layer)(未顯示)，再利用光掩模(photo mask)(未顯示)定義出像素陣列區域I和邏輯區域II。例如，當光致抗蝕劑層(未顯示)為正光致抗蝕劑(positive photoresist)時，光掩模(未顯示)能使像素陣列區域I在曝光時被光照射，但是邏輯區域II則不會被光照射。接著再以顯影劑侵入(penetrate)光致抗蝕劑層(未顯示)使邏輯區域II上方形成屏蔽(mask)229，如圖3所示。
請參閱圖4，隨后對半導體基底200進行一蝕刻(etch)工藝。因為像素陣列區域I上方沒有屏蔽229遮蔽，所以位于像素陣列區域I的護層208會被蝕刻去除，但是在邏輯區域II的護層208則會因為受到屏蔽229的保護而被保留。在完成光刻暨蝕刻工藝之后，隨即剝除(strip)屏蔽229，形成如圖5的結構。值得注意的是，由于像素陣列區域I不具有護層208，但邏輯區域II仍具有護層208，因此本發明可視產品結構、設計需求、實際用途的不同，若邏輯區域II的金屬層227有裸露、需待加強保護的狀況，本發明可選擇性地于半導體基底200上方再沉積一層介電層(未顯示)來保護金屬層227。
然后請參閱圖6，于半導體基底200上沉積一氮化硅層210，用來阻擋水氣進入多重金屬內連線以及元件區中。接著再于邏輯區域II形成圖案化光致抗蝕劑層(未顯示)，并進行一蝕刻工藝以形成一接合墊(pad)開口(未顯示)，通達邏輯區域II的金屬層227。
如圖7所示，于氮化硅層210上方依序形成紅色濾光陣列(color filterarray，CFA)228、綠色濾光陣列230和藍色濾光陣列232于相對應的感光二極管222上方，接著于彩色濾光陣列228、230、232上方形成間隔層(spacerlayer)212，并于間隔層212上方形成一由壓克力材料(acrylate material)構成的聚合物層(未顯示)。最后再進行一曝光、顯影以及熱回流(reflow)工藝，以于相對應的彩色濾光陣列228、230、232上方的該聚合物層中形成相對應的聚光鏡(U-lens)234、236、238，完成互補式金氧半導體晶體管影像傳感器240的制作。
相較于現有技術，由于本發明的互補式金氧半導體晶體管影像傳感器240的像素陣列區域I不具有護層208，所以發光二極管222寬度/彩色濾光陣列228、230、232至發光二極管222厚度比提高，現有技術中護層108至半導體基底100的厚度通常是34k至58k，但本發明素陣列區域I不具有護層208后，其介電層206至半導體基底200厚度可達26k，使得影像傳感器的分辨率提高，故可有效解決現有技術所遭遇到的問題，大幅改善互補式金氧半導體晶體管影像傳感器的干擾噪聲(cross talk noise)并提高分辨率。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種制作影像傳感器的方法，該方法包括提供一半導體基底，且該半導體基底包括一像素陣列區域與及一邏輯區域；于該像素陣列區域的該半導體基底中形成多個感光二極管；于該半導體基底上進行一多重金屬內連線工藝；于該像素陣列區域和該邏輯區域上沉積一護層；去除該像素陣列區域上方的該護層；以及于該像素陣列區域中形成多個濾光陣列，并分別對應各該感光二極管。
2.如權利要求1所述的方法，其中該影像傳感器為一互補式金氧半導體晶體管影像傳感器，且各該感光二極管分別各電連接于至少一金氧半導體晶體管。
3.如權利要求1所述的方法，其中該像素陣列區域的該半導體基底中還包括多個絕緣體，分別設置于任兩相鄰的這些感光二極管之間。
4.如權利要求3所述的方法，其中該多重金屬內連線工藝至少包括于該半導體基底表面形成一第一介電層與多個第一金屬層，且這些第一金屬層位于該第一介電層中；以及于該第一介電層表面形成一第二介電層與多個第二金屬層，且這些第二金屬層位于該第二介電層中。
5.如權利要求4所述的方法，其中設置于該像素陣列區域內的這些第一金屬層與這些第二金屬層依序堆棧于各該感光二極管間的各該絕緣體的上方。
6.如權利要求4所述的方法，其中該多重金屬內連線工藝還包括一于該邏輯區域內的該第二介電層表面形成多個第三金屬層的步驟。
7.如權利要求4所述的方法，其中該護層形成于該第二介電層表面，且該護層為一氧化物層。
8.如權利要求7所述的方法，其中該方法還形成有一氮化硅層，設置于該像素陣列區域內的該第二介電層表面以及該邏輯區域內的該護層表面，用來阻擋水氣。
9.如權利要求8所述的方法，其中這些濾光陣列形成于該氮化硅層表面。
10.如權利要求1所述的方法，其中該方法還形成有多個聚光鏡，且這些聚光鏡分別位于相對應的各該濾光陣列上方。
11.如權利要求10所述的方法，其中這些聚光鏡與各該濾光陣列之間還形成有一間隔層。
12.一種影像傳感器的結構，包括一半導體基底，包括一像素陣列區域與及一邏輯區域；多個感光二極管位于該像素陣列區域的該半導體基底中；至少一具有金屬層的介電層位于該半導體基底上；一護層僅設置于該邏輯區域的該介電層上；以及多個濾光陣列位于該像素陣列區域的該介電層上方，其中該些濾光陣列分別對應該些感光二極管。
13.如權利要求12所述的結構，其中該影像傳感器還包括多個絕緣體位于該像素陣列區域的該半導體基底上，這些感光二極管位于這些絕緣體兩兩之間，這些介電層的金屬層位于這些絕緣體上方。
14.如權利要求12所述的結構，其中該影像傳感器為一互補式金氧半導體晶體管影像傳感器，且各該感光二極管分別各電連接于至少一金氧半導體晶體管。
15.如權利要求12所述的結構，其中該護層為一氧化物層。
16.如權利要求12所述的結構，其中該結構另有一氮化硅層，設置于該像素陣列區域內的該介電層表面以及該邏輯區域內的該護層表面，用來阻擋水氣。
17.如權利要求16所述的結構，其中這些濾光陣列形成于該氮化硅層表面。
18.如權利要求17所述的結構，其中該結構還具有多個聚光鏡，且這些聚光鏡分別位于相對應的各該濾光陣列上方。
19.如權利要求18所述的結構，其中這些聚光鏡與各該濾光陣列之間還形成有一間隔層。
全文摘要
本發明提供一種制作影像傳感器的方法，方法包括提供一個半導體基底，且半導體基底包括像素陣列區域與邏輯區域，于像素陣列區域的半導體基底中形成多個感光二極管，于半導體基底上進行多重金屬內連線工藝，于像素陣列區域和邏輯區域上沉積護層，去除像素陣列區域上方的護層，以及于像素陣列區域中形成多個濾光陣列，并分別對應各感光二極管。
文檔編號H01L21/822GK1901210SQ20051008486
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月19日 優先權日2005年7月19日
發明者李盛進 申請人:聯華電子股份有限公司