Cmos圖像傳感器和cmos圖像傳感器的制造方法

專利名稱：Cmos圖像傳感器和cmos圖像傳感器的制造方法
技術領域：
本發明涉及圖像傳感器，且更具體地羅及具有改善的靈敏度的CMOS圖像 傳感器和CMOS圖像傳感器的制造方法。
背景技術：
圖像傳感器從物體接收光信號且將光信號轉化為電信號，接著電信號可 以被傳輸用于進一步的處理，諸如數字化，然后在諸如存儲器、光盤或磁盤 的存儲器件中存儲，或用于在顯示器上顯示、打印等。圖^f象傳感器通常用于 諸如數字相機、攝像機、掃描儀、傳真機等裝置。
圖像傳感器通常為兩種類型，電荷藕合器件(CCD)傳感器和CMOS圖像 傳感器(CIS)。 CCD稱為光電耦合器件，通過光電效應收集電荷，每行像素的 電荷隨時鐘信號被送到模擬位移寄存器上，然后串行轉換為電壓。CCD具有 很低的讀出噪音和暗電流噪音，同時具有高光子轉換效率，所以既提高了信 噪比，又提高了靈敏度，很低光度的入射光也能偵測到，其訊號不會被掩蓋。 CCD還具有高動態范圍，提高系統環境的使用范圍，不因亮度差異大而造成 信號反差現象。與CCD相比，CIS對光線的靈敏度、以及信噪比都相對較差， 導致它在成像質量上難以與CCD抗衡，所以以前主要運用于對成像質量要求 不是很高的低端市場。但是，新的CMOS技術也在不斷地改進，CIS在成像質 量方面也越來越具有與CCD相抗衡的實力。CMOS最明顯的優勢是集成度高、 功耗小，具有高度系統整合的條件，CMOS芯片幾乎可以將所有圖像傳感器所 需的功能集成到一塊芯片上，例如垂直位移、水平位移寄存器、時序控制和 模擬數字轉換等，甚至可以將圖像處理芯片、快閃記憶體等也可整合成單晶 片，大大減小了系統復雜性，降低了成本。而CCD的應用則需要外圍芯片的支持，以及多電壓供應，所以，采用CIS傳感器模組與CCD相比體積更小。另 外由于采用CMOS工藝，CIS還更加省電，因此在一些電池供電的便攜式產品 上更具竟爭力，如可拍照手機的應用。與CCD產品相比，CIS的生產成本也更 為低廉，因為CMOS是標準工藝制程，可利用現有的半導體設備，不需額外的 投資設備，且品質可隨著半導體技術的提升而進步；同時，全球晶圓廠的CMOS 生產線較多，日后量產時也有利于成本的降低，而CCD的生產相對復雜和昂 貴，需要專用生產線進行生產。
現有技術制作CMOS圖像傳感器的方法，如圖1A所示，在硅襯底10中形 成外圍電路區i01和圖像傳感區100,其中圖像傳感區100包括光電二極管102， 用于接收光線產生光電子；晶體管103,連接光電二極管102,控制光電信號 的輸出。外圍電路區101是對圖像傳感區100晶體管103獲得的電信號進行讀 取、轉換、運算處理等的邏輯電路。在硅襯底10表面化學氣相沉積法第一絕 緣層104,用來隔離晶體管103柵極105和后續沉積的金屬層；用旋涂法在第一 絕緣層104上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第一絕緣層104 至晶體管103的柵初U05表面，形成接觸孔107;去除光阻，用化學氣相沉積法 在第一絕緣層104上及接觸孔107內形成第一擴散阻擋縣著層106,防止后續沉 積的金屬層與硅村底10之間產生擴散，并使后續沉積的金屬層與晶體管103的 柵極105形成良好的電接觸；用化學氣相沉積法在第一擴散阻擋私著層106上 形成第一金屬層108，且第一金屬層108填充滿接觸孔107,接觸孔107中的第 一金屬層108與晶體管103的柵極105導通。
如圖1B所示，用化學機械研磨法研磨第一金屬層108和第一擴散阻擋l占著 層106至露出第一絕緣層104表面；在第一絕緣層104上用化學氣相沉積法形成 第 一蝕刻停止層110，防止后續熱處理過程中產生金屬擴散和后續蝕刻過程中 蝕刻中止。
如圖1C所示，用化學氣相沉積法在第一蝕刻停止層110上形成第二絕緣層 111;用旋涂法在第二絕緣層lll上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩 膜，蝕刻第二絕緣層1U和第一蝕刻停止層110至露出第一絕緣層104，形成溝 槽113與接觸孔107連通；去除光阻，用物理氣相沉積法在第二絕緣層lll上及 溝槽113內形成第二擴散阻擋翁著層112,防止后續沉積的金屬層產生擴散以 及使后續沉積的金屬層產生良好的附著；用化學氣相沉積法在第二擴散阻擋 黏著層112上形成第二金屬層114,且第二金屬層114填充滿溝槽113,溝槽113 中的第二金屬層114同接觸孔107中金屬連通。
如圖1D所示，用化學機械研磨法研磨第二金屬層114和第二擴散阻擋黏著 層112至露出第二絕緣層111;在第二絕緣層111上用化學氣相沉積法形成第二 蝕刻停止層116,防止后續熱處理過程中產生金屬擴散和后續蝕刻過程中蝕刻 中止；用化學氣相沉積法在第二蝕刻停止層116上形成第三絕緣層118;蝕刻 第三絕緣層118和第二蝕刻停止層116至露出第二絕緣層111表面，形成第一雙 鑲嵌結構120與溝槽113連通，所述雙鑲嵌結構120包括第二接觸孔120a和第二 溝槽120b;用物理氣相沉積法在第三絕緣層118上及第一雙鑲嵌結構120內形 成第三擴散阻擋黏著層119,防止后續沉積的金屬擴散至第三絕緣層118中； 用電鍍法在第三擴散阻擋縣著層119上形戍第三金屬層122,且第三金屬層122 填充滿第一雙鑲嵌結構120,第一雙鑲嵌結構120中的第三金屬層122同溝槽 13中的金屬連通；按照上述步驟及方法，研磨第三金屬層120和第三擴散阻 擋黏著層119至露出第三絕緣層118，在第三絕緣層118上形成第三蝕刻停止層 124，在第三蝕刻停止層124上形成第四絕緣層126，在外圍電路區101的第四 絕緣層126和第三蝕刻停止層124中形成第二雙鑲嵌結構128,與外圍電路區 101的第一雙鑲嵌結構120連通，在第二雙鑲嵌結構128側壁及底部形成有第四 擴散阻擋黏著層130,在第二雙鑲嵌結構128內填充滿金屬；再與在第四絕緣 層126上形成第四蝕刻停止層132,在第四蝕刻停止層132上形成第五絕緣層
134，在外圍電路區101的第五絕緣層134和第四蝕刻停止層132中形成第三雙 鑲嵌結構136,與外圍電路區101的第二雙鑲嵌結構128連通，在第三雙鑲嵌結 構136側壁及底部形成有第五擴散阻擋黏著層138,在第三雙鑲嵌結構136內填 充滿金屬。
如圖1E所示，用化學氣相沉積法在第五絕緣層134上形成第五蝕刻停止層 139;用化學氣相沉積法在第五蝕刻停止層139上形成氧化硅層140,作為應力 緩沖層；用化學氣相沉積法在氧化硅層140上形成氮氧化硅層142，氮氧化硅 層142是芯片罩幕層，用來阻擋芯片外部K境中的水分以及離子進入到芯片內 部；在氮氧化硅層142上形成樹脂層(未圖示)，通過曝光工藝在圖像傳感區 100的光電二極管102對應的區域形成微透鏡144。
現有CMOS圖像傳感器的制作方法參考申請號為200510084649中國專利 申請所公開的技術方案。
現有技術制作CMOS圖像傳感器的方法，由于CMOS圖像傳感器中存在多 層絕緣層和蝕刻停止層，造成光線大量被反射與吸收，使光電二極管接收到 的光能量減小，使光敏度下降，進而導致CMOS圖像傳感器使用的光照環境受 到限制，在較暗環境條件下成像不清晰。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，防止由于 CMOS圖像傳感器中存在多層絕緣層和蝕刻停止層，造成光線大量被反射與吸 收，使光電二極管接收到的光能量減小，使光敏度下降，進而導致CMOS圖像 傳感器使用的光照環境受到限制，在較暗環境條件下成像不清晰。
為解決上述問題，本發明提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括 在硅襯底上依次形成具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟
a. 在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；
b. 以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停 止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 ；
c. 在氮氧化硅層上形成透光層，且透光層填充滿開口；
d. 在開口內透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
用干法蝕刻法蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止 層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 。
用旋涂法在氮氧化硅層上形成透光層，且透光層填充滿開口，所述透光 層在氮氧化硅層上的厚度為0.3um至0.8um，透光層的材料為丙烯酸樹脂。
所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
步驟d包括在透光層上形成樹脂層；經過曝光和顯影，在開口內透光層 上方的樹脂層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡圖案；加熱樹脂層。
用旋涂法形成樹脂層。 加熱樹脂層的溫度為200。C至300。C。
本發明提供一種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底、位于硅襯底上具有雙鑲 嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層 上的不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層 和蝕刻停止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于， 還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層
和絕緣層；透光層，形成于氮氧化硅層上并填充滿開口；微透鏡，形成于開 口內透光層上且與圖^(象傳感區光電二極管相對應。
用旋涂法形成透光層，所述透光層在氮氧化,主層上的厚度為0.3um至 0.8um，透光層的材料為丙烯酸樹脂。
所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
本發明提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形 成具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻 停止層、氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步 驟
A. 在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；
B. 以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻 停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口；
C. 在氮氧化硅層上和開口內壁形成透光層；
D. 在開口底部透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
用干法蝕刻法蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止 層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 。
用旋涂法在氮氧化硅層上及開口內壁形成透光層。氮氧化硅層上的透光 層與開口內壁的透光層等厚，所述透光層的厚度為0.3um至0.8um。透光層的 材料為丙烯酸樹脂。
所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
步驟D包括在開口底部的透光層上形成樹脂層；經過膝光和顯影，在樹 脂層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡圖案；加熱樹脂層。
用旋涂法形成樹脂層。加熱樹脂層的溫度為20(TC至30(TC。
本發明提供一種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底，位于硅襯底上具有雙鑲 嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層 上的不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層 和蝕刻停止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于， 還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層 和絕緣層；透光層，形成于氮氧化硅層上和開口內壁；微透鏡，形成于開口 底部透光層上且與圖像傳感區光電二極管相對應。
用旋涂法在氮氧化硅層上及開口內形成透光層，所述透光層在氮氧化硅 層上的厚度為0.3um至0.8um,透光層的材料為丙烯酸樹脂。
所述孩支透4免的厚度為0.8um至1.2um
本發明提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形 成具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻 停止層、氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步 驟在氮氧化硅層上形成光阻層；經過曝光、顯影和熱處理，在光阻層上形 成微透鏡圖形；以光阻層為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌 結構的蝕刻停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 且在包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的 微透鏡。
蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層的 方法為干法蝕刻法。
所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
本發明提供一種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底，位于硅襯底上具有雙鑲 嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層
上的不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層 和蝕刻停止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于， 還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不舍雙鑲嵌結構的蝕刻停止層 和絕緣層；微透鏡，形成于包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層上且與圖像傳感區光電二才及管相對應。
所述擺i:透4竟的厚度為0.8um至1.2um。
與現有技術相比，本發明具有以下優點將圖像傳感區的沒有進行金屬 連通的多層絕緣層和蝕刻停止層去除，填充透光好的樹脂材料或直接將多層 絕緣層和蝕刻停止層蝕刻成微透鏡，使光線被反射和吸收的量減少，使光電 二極管接收到的光能量增多，光敏度提高，進而實現CMOS圖像傳感器使用的 光照環境不受限制，在較暗環境條件下成像清晰。


圖1A至圖1E是現有技術制作CM0S圖像傳感器的過程示意圖； 圖2A至圖2E是本發明第一實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖； 圖3A至圖3E是本發明第二實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖； 圖4A至圖4E是本發明第三實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖。
具體實施例方式
CMOS圖像傳感器是通過光電二極管接收光線并將光信號轉換成電信號， 為了增強光電二極管接收到的光能量，提.高光敏度，可以通過優化光線通道 的薄膜結構，使光線在傳播過程中的損失減少。本發明將圖像傳感區的沒有 進行金屬連通的多層絕緣層和蝕刻停止層去除，填充透光好的樹脂材料或直 接將多層絕緣層和蝕刻停止層蝕刻成微透鏡，使光線被反射和吸收的量減少， 使光電二極管接收到的光能量增多，光敏度提高，進而實現CMOS圖像傳感器 使用的光照環境不受限制，在較暗環境條件下成像清晰。為使本發明的上述 目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方 式估支詳細的說明。
本發明CMOS圖像傳感器的制造方法:包括在硅襯底上依次形成具有雙 鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、 氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟
a. 在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；
b. 以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻 停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 ；
c. 在氮氧化硅層上形成透光層，且透光層填充滿開口；
d. 在開口內透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
圖2A至圖2E是本發明第 一 實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖。如 圖2A所示，在硅襯底20中形成外圍電路區201和圖像傳感區200，其中圖像傳 感區200包括光電二極管202，用于接收光線產生光電子，晶體管203連接光電 二極管202,控制光電信號的輸出，外圍電路區201是對圖像傳感區200獲得的 電信號進行讀取、轉換、運算處理等的邏輯電路；在硅襯底20表面用化學氣 相沉積法形成厚度為0.5um至lum的第一絕緣層204,用來隔離晶體管203柵極 和后續沉積的金屬層；用旋涂法在第一絕緣層204上形成圖案化光阻(未圖 示)，以光阻為掩膜，蝕刻第一絕緣層204至晶體管203的柵極205表面，形成 接觸孔207;去除光阻，用化學氣相沉積沄在第一絕緣層204上及接觸孔207內 形成厚度為150埃至250埃的第一擴散阻擋黏著層206,防止后續沉積的金屬層 與硅襯底20之間產生擴散，并使后續沉積的金屬層與晶體管203的柵極205形 成良好的電接觸；用化學氣相沉積法在第一擴散阻擋黏著層206上形成第一金 屬層208，并將第一金屬層208填充滿接觸孔207，用于同晶體管203的柵極205連通。
如圖2B所示，用化學機械研磨法研磨第一金屬層208和第一擴散阻擋黏著 層206至露出第一絕緣層204表面；在第一絕緣層204上用化學氣相沉積法形成 厚度為300埃至500埃的第一蝕刻停止層210，防止后續熱處理過程中產生金屬 擴散和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第一蝕刻停止層210上 形成厚度為2000埃至4000埃的第二絕緣層211;用旋涂法在第二絕緣層211上 形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩摸，蝕刻第二絕緣層211至露出第一 絕緣層204，形成溝槽213與接觸孔207連通；去除光阻，用物理氣相沉積法在 第二絕緣層211上及溝槽213內形成厚度為200埃至300埃的第二擴散阻擋黏著 層212，防止后續沉積的金屬層產生擴散以及使后續沉積的金屬層產生良好的 附著；用化學氣相沉積法在第二擴散阻擋層212上形成第二金屬層214，并將 第二金屬層214填充滿溝槽213,用于同接觸孔207中金屬連通。
如圖2C所示，用化學機械研磨法研磨第二金屬層214和第二擴散阻擋祐著 層212至露出第二絕緣層211;在第二絕緣層211上用化學氣相沉積法形成厚度 為300埃至500埃的第二蝕刻停止層216，防止后續熱處理過程中產生金屬擴散 和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第二蝕刻停止層216上形成 厚度為6000埃至8000埃的第三絕緣層218;蝕刻第三絕緣層218至第二絕緣層 211表面，形成第一雙鑲嵌結構220與溝槽213連通，所迷雙鑲嵌結構220包括 第二接觸孔220a和第二溝槽220b;用物理氣相沉積法在第三絕緣層218上及第 一雙鑲嵌結構220內形成厚度為200埃至300埃的第三擴散阻擋黏著層219，防 止后續沉積的金屬擴散至第三絕緣層218中；用電鍍法在第三擴散阻擋黏著層 219上形成第三金屬層222，并將第三金屬層222填充滿第一雙鑲嵌結構220, 用于同溝槽213中的金屬連通；按照上述步驟及方法，研磨第三金屬層220和 第三擴散阻擋黏著層219至露出第三絕緣層218,在第三絕緣層218上形成第三
蝕刻停止層224，在第三蝕刻停止層224上形成第四絕緣層226，在外圍電路區 201的第四絕緣層226中形成第二雙鑲嵌結構228，與外圍電路區201的第一雙 鑲嵌結構220連通，在第二雙鑲嵌結構228側壁及底部形成有第四擴散阻擋黏 著層230，在第二雙鑲嵌結構228內填充滿銅；再與在第四絕緣層226上形成第 四蝕刻停止層232，在第四蝕刻停止層232上形成第五絕緣層234,在外圍電路 區201的第五絕緣層234中形成第三雙鑲嵌結構236，與外圍電路區201的第二 雙鑲嵌結構228連通，在第三雙鑲嵌結構236側壁及底部形成有第五擴散阻擋 黏著層238,在第三雙鑲嵌結構236內填充滿銅。
如圖2D所示，用化學氣相沉積法在第五絕緣層234上形成厚度為500埃至 700埃的第五蝕刻停止層239;用化學氣相沉積法在第五蝕刻停止層239上形成 厚度為2000埃至4000埃的氧化硅層240,作為應力緩沖層；用化學氣相沉積法 在氧化硅層240上形成厚度為2000埃至4000埃的氮氧化硅層242,氮氧化硅層 242是芯片罩幕層，用來阻擋芯片外部環境中的水分以及離子進入到芯片內 部；在氮氧化硅層242上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，用干法 蝕刻法蝕刻圖像傳感區200的氮氧化硅層242、氧化硅層240、第五蝕刻停止層 239、第五絕緣層234、第四蝕刻停止層232及第四絕緣層226至露出第三蝕刻 停止層224，形成開口243。
如圖2E所示，用旋涂法在氮氧化硅層242上及開口243內形成連續的透光 層244,作為光的抗反射之用，透光層244在氮氧化硅層242上的厚度為0.3微米 至0.8微米，并且透光層244填充滿開口243;然后在透光層244上旋涂一層樹脂 層(未圖示)，經過曝光和顯影在與光電二極管202相對應的樹脂層上形成微 透鏡圖案，在20(TC至30(TC溫度下加熱，使樹脂層靠表面張力形成厚度為 0.8um至1.2um微透鏡246。
本實施例中，第一絕緣層204、第二絕緣層211、第三絕緣層218、第四絕 緣層226和第五絕緣層234的材料是磷硅玻璃(PSG)、氟硅玻璃(FSG)或未 摻雜珪玻璃(USG)。第一絕緣層204的厚度具體例如0.5um、 0.6um、 0.7um、 0.8um、 0.9um或lum;第二絕緣層211的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000 埃、3500埃或4000埃；第三絕緣層218、第四絕緣層226和第五絕緣層234的厚 度具體例如6000埃6500埃、7000埃、7500埃或8000埃。
本實施例中，第一擴散阻擋祐著層206的材料為鈦和氮化鈦；第二擴散阻 擋黏著層212、第三擴散阻擋黏著層219、笫四擴散阻擋祐著層230和第五擴散 阻擋縣著層238的材料是鉭和氮化鉭。第一擴散阻擋縣著層206的厚度具體例 如150埃、170埃、190埃、200埃、210埃、230埃或250埃;第二擴散阻擋黏著 層212、第三擴散阻擋l占著層219、第四擴散阻擋黏著層230和第五擴散阻擋黏 著層238的厚度具體例如200埃、220埃、2:;0埃、280埃或300埃。
本實施例中，第一金屬層208的材料為鎢；第二金屬層214和第三金屬層 222的材料為銅。
本實施例中，第一蝕刻停止層210、第二蝕刻停止層216、第三蝕刻停止 層224和第四蝕刻停止層232的材料是氮化硅。第一蝕刻停止層210、第二蝕刻 停止層216、第三蝕刻停止層224和第四蝕刻停止層232的厚度具體例如300埃、 350埃、400埃、450埃或500埃；第五蝕刻停止層239的厚度具體例如500埃、 550埃、600埃、650埃或700埃。
本實施例中，氧化硅層240的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、3500 埃或4000埃。
本實施例中，氮氧化硅層242的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、 3500埃或4000埃。
本實施例中，透光層244在氮氧化硅層242上的厚度具體例如0.3um、 0.4um、 0.5um、 0.6um、 0.7um或0.8um。透光層244的材泮牛是丙烯酸4對脂。
本實施例中，微透鏡246的厚度具體例如0.8um、 0.9um、 lum、 Uum或 1.2um。
本發明CMOS圖像傳感器，包括硅襯底、位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的 絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含 雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停 止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括 開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層； 透光層，形成于氮氧化硅層上并填充滿開口；微透鏡，形成于開口內透光層 上且與圖像傳感區光電二極管相對應。
繼續參考圖2A至圖2E所示，CMOS圖像傳感器包括硅襯底20;外圍電 路區201和圖像傳感區200，位于硅襯底20中，且圖像傳感區200兩側為外圍電 路區201,圖像傳感區200中包含光電二極管202和與光電二極管連接的晶體管 203;第一絕緣層204形成于硅襯底20上，接觸孔207貫穿第一絕緣層204,接 觸孔207側壁和底部覆蓋有第一擴散阻擋黏著層206;第一蝕刻停止層210覆蓋 于第一絕緣層204上，第二絕緣層211形成于第一蝕刻停止層210上，溝槽213 貫穿第二絕緣層211和第一蝕刻停止層210,與接觸孔207連通，溝槽213側壁 和底部覆蓋有第二擴散阻擋黏著層212;第二蝕刻停止層216覆蓋于第二絕緣 層211上，第三絕緣層218形成于第二蝕刻停止層216上，第一雙鑲嵌結構220 貫穿第三絕緣層218和第二蝕刻停止層216:,與溝槽213連通，第一雙鑲嵌結構 220側壁和底部覆蓋有第三擴散阻擋黏著層219;第三蝕刻停止層224覆蓋于第 三絕緣層218上，第四絕緣層226形成于第三蝕刻停止層224上，第二雙鑲嵌結 構228只位于外圍電路區201且貫穿第四絕緣層226和第三蝕刻停止層224，與第一雙鑲嵌結構220連通，第二雙鑲嵌結構228側壁和底部覆蓋有第四擴散阻 擋l占著層230;第四蝕刻停止層232覆蓋于第四絕緣層226上，第五絕緣層234 形成于第四蝕刻停止層232上，第三雙鑲嵌結構236只位于外圍電路區201且貫 穿第五絕緣層234和第四蝕刻停止層232,與第二雙鑲嵌結構228連通，第三雙 鑲嵌結構236側壁和底部覆蓋有第五擴散阻擋黏著層238;第五蝕刻停止層239 覆蓋于第五絕緣層234上；氧化硅層240位于第五蝕刻停止層239上；氮氧化硅 242位于氧化硅層240上；開口 243位于圖像傳感區200且貫穿氮氧化硅層242、 氧化硅層240、第五蝕刻停止層239、第五絕緣層234、第四蝕刻停止層232及 第四絕緣層226至露出第三蝕刻停止層224;透光層244位于氮氧化硅層242上 且填充于開口 243內；微透鏡246位于透光層上且與光電二極管202對應。
本發明CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形成具有雙 鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、 氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟
A. 在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；
B. 以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻 停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 ；
C. 在氮氧化硅層上和開口內壁形成透光層；
D. 在開口底部透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
圖3A至圖3E是本發明第二實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖。 如圖3A所示，在硅襯底30中形成外圍電路區301和圖像傳感區300，其中 圖像傳感區300包括光電二極管302,用于接收光線產生光電子，晶體管303 連接光電二極管302,控制光電信號的輸出，外圍電路區301是對圖像傳感區 300獲得的電信號進行讀取、轉換、運算處理等的邏輯電路；在硅襯底30表 面用化學氣相沉積法形成厚度為0.5um至lum的第一絕緣層304,用來隔離
晶體管303柵極和后續沉積的金屬層；用旋涂法在第一絕緣層304上形成圖 案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第一絕緣層304至晶體管303的柵 極305表面，形成接觸孔307;去除光阻，用化學氣相沉積法在第一絕緣層 304上及接觸孔307內形成厚度為150埃至250埃的第一擴散阻擋祐著層306, 防止后續沉積的金屬層與硅襯底30之間產生擴散，并使后續沉積的金屬層與 晶體管303的柵極305形成良好的電接觸；用化學氣相沉積法在第一擴散阻 擋黏著層306上形成第一金屬層308,并將第一金屬層308填充滿接觸孔307, 用于同晶體管303的柵極305連通。
如圖3B所示，用化學機械研磨法研磨第一金屬層308和第一擴散阻擋黏著 層306至露出第一絕緣層304表面；在第一絕緣層304上用化學氣相沉積法形成 厚度為300埃至500埃的第一蝕刻停止層310，防止后續熱處理過程中產生金屬 擴散和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第一蝕刻停止層310上 形成厚度為2000埃至4000埃的第二絕緣層311;用旋涂法在第二絕緣層311上 形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第二絕緣層311至露出第一 絕緣層304,形成溝槽313與接觸孔307連通；去除光阻，用物理氣相沉積法在 第二絕緣層311上及溝槽313內形成厚度為200埃至300埃的第二擴散阻擋祐著 層312,防止后續沉積的金屬層產生擴散以及使后續沉積的金屬層產生良好的 附著；用化學氣相沉積法在第二擴散阻擋層312上形成第二金屬層314，并將 第二金屬層314填充滿溝槽313,用于同接觸孔307中金屬連通。
如圖3C所示，用化學機械研磨法研磨第二金屬層314和第二擴散阻擋黏著 層312至露出第二絕緣層311;在第二絕緣層311上用化學氣相沉積法形成厚度 為300埃至500埃的第二蝕刻停止層316,防止后續熱處理過程中產生金屬擴散 和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第二蝕刻停止層316上形成 厚度為6000埃至8000埃的第三絕緣層318;蝕刻第三絕緣層318至第二絕緣層 311表面，形成第一雙鑲嵌結構320與溝槽313連通，所述雙鑲嵌結構320包括第二接觸孔320a和第二溝槽320b;用物理氣相沉積法在第三絕緣層318上及第 一雙鑲嵌結構320內形成厚度為200埃至300埃的第三擴散阻擋私著層319,防 止后續沉積的金屬擴散至第三絕緣層318中；用電鍍法在第三擴散阻擋黏著層 319上形成第三金屬層322,并將第三金屬層322填充滿第一雙鑲嵌結構320, 用于同溝槽313中的金屬連通；按照上述步驟及方法，研磨第三金屬層320和 第三擴散阻擋翁著層319至露出第三絕緣層318，在第三絕緣層318上形成第三 蝕刻停止層324,在第三蝕刻停止層324上形成第四絕緣層326,在外圍電路區 301的第四絕緣層326中形成第二雙鑲嵌結構328,與外圍電路區301的第一雙 鑲嵌結構320連通，在第二雙鑲嵌結構328側壁及底部形成有第四擴散阻擋黏 著層330，在第二雙鑲嵌結構328內填充滿銅；再與在第四絕緣層326上形成第 四蝕刻停止層332,在第四蝕刻停止層332上形成第五絕緣層334,在外圍電路 區301的第五絕緣層334中形成第三雙鑲嵌結構336，與外圍電路區301的第二 雙鑲嵌結構328連通，在第三雙鑲嵌結構3'36側壁及底部形成有第五擴散阻擋 l占著層338,在第三雙鑲嵌結構336內填充滿銅。
如圖3D所示，用化學氣相沉積法在第五絕緣層334上形成厚度為500埃至 700埃的第五蝕刻停止層339;用化學氣相沉積法在第五蝕刻停止層339上形成 厚度為2000埃至4000埃的氧化硅層340,作為應力緩沖層；用化學氣相沉積法 在氧化硅層340上形成厚度為2000埃至4000埃的氮氧化硅層342,氮氧化硅層 342是芯片罩幕層，用來阻擋芯片外部環境中的水分以及離子進入到芯片內 部；在氮氧化硅層342上形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，用干法 蝕刻法蝕刻圖像傳感區300的氮氧化硅層342、氧化硅層340、第五蝕刻停止層 339、第五絕緣層334、第四蝕刻停止層332及第四絕緣層326至露出第三蝕刻 停止層324,形成開口343。
如圖3E所示，用旋涂法在氮氧化硅層342上及開口343的內壁(所述內壁 為側壁和底部)形成厚度為0.3um至0.8um透光層344，作為光的抗反射之用；
然后在開口343底部的透光層344上旋涂一層樹脂層(未圖示)，具體為丙烯 酸樹脂，經過曝光和顯影在與光電二極管302相對應的樹脂層上形成微透鏡圖 案，經過加熱，使樹脂層靠表面張力形成厚度為0.8um至1.2um微透鏡346。
本實施例中，第一絕緣層304、第二絕緣層311、第三絕緣層318、第四絕 緣層326和第五絕緣層334的材料是磷硅玻璃(PSG)、氟硅玻璃(FSG)或未 摻雜硅玻璃(USG)。第一絕緣層304的厚度具體例如0.5um、 0.6um、 0.7um、 0.8um、 0.9um或lum;第二絕緣層311的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000 埃、3500埃或4000埃；第三絕緣層318、第四絕緣層326和第五絕緣層334的厚 度具體例如6000埃6500埃、7000埃、7500埃或8000埃。
本實施例中，第一擴散阻擋祐著層306的材料是鈦和氮化鈦；第二擴散阻 擋黏著層312、第三擴散阻擋黏著層319、第四擴散阻擋黏著層330和第五擴散 阻擋黏著層338的材料是鉭和氮化鉭。第--擴散阻擋黏著層306的厚度具體例 如150埃、170埃、l卯埃、200埃、210埃、230埃或250埃；第二擴散阻擋黏著 層312、第三擴散阻擋黏著層319、第四擴散阻擋勒著層330和第五擴散阻擋黏 著層338的厚度具體例如200埃、220埃、2:50埃、280埃或300埃。
本實施例中，第一金屬層308的材料為鎢；第二金屬層314和第三金屬層 322的材料為銅。
本實施例中，第一蝕刻停止層310、第二蝕刻停止層316、第三蝕刻停止 層324和第四蝕刻停止層332的材料是氮化硅。第一蝕刻停止層310、第二蝕刻 停止層316、第三蝕刻停止層324和第四蝕刻停止層332的厚度具體例如300埃、 350埃、400埃、450埃或500埃；第五蝕刻停止層339的厚度具體例如500埃、 550埃、600埃、650埃或700埃。
本實施例中，氧化硅層340的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、3500 埃或4000埃。
本實施例中，氮氧化硅層342的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、 3500埃或4000埃。
本實施例中，透光層344在氮氧化辟-層342上的厚度具體例如0.3um、 0.4um、 0.5um、 0.6um、 0.7um或0.8um。透光層344的材料是丙烯酸樹脂。
本實施例中，微透鏡346的厚度具體例如0.8um、 0.9um、 lum、 l.lum或 1.2um。
本發明CMOS圖像傳感器，包括硅襯底，位于硅村底上具有雙鑲嵌結構的 絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含 雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停 止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括 開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層； 透光層，形成于氮氧化硅層上和開口內壁；微透鏡，形成于開口底部透光層 上且與圖像傳感區光電二極管相對應。
繼續參考圖3A至圖3E， CMOS圖像傳感器包括硅村底30;外圍電路區 301和圖像傳感區300，位于硅襯底30中，且圖像傳感區300兩側為外圍電路區 301 ，圖像傳感區300中包含光電二極管302和與光電二極管連接的晶體管303; 第一絕緣層304形成于硅村底30上，接觸孔307貫穿第一絕緣層304,接觸孔307 側壁和底部覆蓋有第一擴散阻擋黏著層306;第一蝕刻停止層310覆蓋于第一 絕緣層304上，第二絕緣層311形成于第一蝕刻停止層310上，溝槽313貫穿第 二絕緣層311和第一蝕刻停止層310,與接觸孔307連通，溝槽313側壁和底部 覆蓋有第二擴散阻擋黏著層312;第二蝕刻停止層316覆蓋于第二絕緣層311 上，第三絕緣層318形成于第二蝕刻停止層316上，第一雙鑲嵌結構320貫穿第 三絕緣層318和第二蝕刻停止層316，與溝槽313連通，第一雙鑲嵌結構320側 壁和底部覆蓋有笫三擴散阻擋黏著層319;第三蝕刻停止層324覆蓋于第三絕
緣層318上，第四絕緣層326形成于第三蝕刻停止層324上，第二雙鑲嵌結構328 只位于外圍電路區301且貫穿第四絕緣層326和第三蝕刻停止層324，與第一雙 鑲嵌結構320連通，第二雙鑲嵌結構328側壁和底部覆蓋有第四擴散阻擋黏著 層330;第四蝕刻停止層332覆蓋于第四絕緣層326上，第五絕緣層334形成于 第四蝕刻停止層332上，第三雙鑲嵌結構336只位于外圍電路區301且貫穿第五 絕緣層334和第四蝕刻停止層332,與第二雙鑲嵌結構328連通，第三雙鑲嵌結 構336側壁和底部覆蓋有第五擴散阻擋黏著層338;第五蝕刻停止層339覆蓋于 第五絕緣層334上；氧化硅層340位于第五蝕刻停止層339上；氮氧化硅342位 于氧化硅層340上；開口343位于圖像傳感區300且貫穿氮氧化硅層342、氧化 硅層340、第五蝕刻停止層339、第五絕緣層334、第四蝕刻停止層332及第四 絕緣層326至露出第三蝕刻停止層324;透光層344位于氮氧化硅層342和開口 343內壁；微透鏡346位于透光層上且與光電二極管302對應。
本發明CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形成具有 雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、 氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟在氮 氧化硅層上形成光阻層；經過曝光和顯影，在光阻層上形成微透鏡圖形；以 光阻層為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層 和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口且在包含雙鑲嵌結 構的蝕刻停止層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
圖4A至圖4E是本發明第三實施例制作CMOS圖像傳感器過程示意圖。 如圖4A所示，在硅襯底40中形成外圍電路區401和圖像傳感區400，其中 圖像傳感區400包括光電二極管402,用于接收光線產生光電子，晶體管403 連接光電二極管402，控制光電信號的輸出，外圍電路區401是對圖像傳感區 400獲得的電信號進行讀取、轉換、運算處理等的邏輯電路；在硅襯底40表 面用化學氣相沉積法形成厚度為0.5um至lum的第一絕緣層404，用來隔離
晶體管403柵極和后續沉積的金屬層；用旋涂法在第一絕緣層404上形成圖 案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第一絕緣層404至晶體管403的柵 極405表面，形成接觸孔407;去除光E^，用化學氣相沉積法在第一絕緣層 404上及接觸孔407內形成厚度為150埃至250埃的第一擴散阻擋私著層406, 防止后續沉積的金屬層與硅襯底40之間產生擴散，并使后續沉積的金屬層與 晶體管403的柵極405形成良好的電接觸；用化學氣相沉積法在第一擴散阻 擋黏著層406上形成第一金屬層408,并將第一金屬層408填充滿接觸孔407, 用于同晶體管403的柵極405連通。
如圖4B所示，用化學機械研磨法研磨第一金屬層408和第一擴散阻擋f占著 層406至露出第 一絕緣層404表面；在第 一絕緣層404上用化學氣相沉積法形成 厚度為300埃至500埃的第一蝕刻停止層41()，防止后續熱處理過程中產生金屬 擴散和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第一蝕刻停止層410上 形成厚度為2000埃至4000埃的第二絕緣層411;用旋涂法在第二絕緣層411上 形成圖案化光阻(未圖示)，以光阻為掩膜，蝕刻第二絕緣層411至露出第一 絕緣層404，形成溝槽413與接觸孔407連通；去除光阻，用物理氣相沉積法在 第二絕緣層411上及溝槽413內形成厚度為200埃至300埃的第二擴散阻擋黏著 層412,防止后續沉積的金屬層產生擴散以及使后續沉積的金屬層產生良好的 附著；用化學氣相沉積法在第二擴散阻擋層412上形成第二金屬層414，并將 第二金屬層414填充滿溝槽413，用于同接觸孔407中金屬連通。
如圖4C所示，用化學機械研磨法研磨第二金屬層414和第二擴散阻擋黏著 層412至露出第二絕緣層411;在第二絕緣層411上用化學氣相沉積法形成厚度 為300埃至500埃的第二蝕刻停止層416，防止后續熱處理過程中產生金屬擴散 和后續蝕刻過程中蝕刻中止；用化學氣相沉積法在第二蝕刻停止層416上形成 厚度為6000埃至8000埃的第三絕緣層418;蝕刻第三絕緣層418至第二絕緣層 411表面，形成第一雙鑲嵌結構420與溝槽413連通，所述雙鑲嵌結構420包括
第二接觸孔420a和第二溝槽420b;用物理氣相沉積法在第三絕緣層418上及第 一雙鑲嵌結構420內形成厚度為200埃至3G0埃的第三擴散阻擋翻著層419,防 止后續沉積的金屬擴散至第三絕緣層418中；用電鍍法在第三擴散阻擋勤著層 419上形成第三金屬層422，并將第三金屬層422填充滿第一雙鑲嵌結構420, 用于同溝槽413中的金屬連通；按照上述步驟及方法，研磨第三金屬層420和 第三擴散阻擋黏著層419至露出第三絕緣層418,在第三絕緣層418上形成第三 蝕刻停止層424,在第三蝕刻停止層424上形成第四絕緣層426，在外圍電路區 401的第四絕緣層426中形成第二雙鑲嵌結構428,與外圍電路區401的第一雙 鑲嵌結構420連通，在第二雙鑲嵌結構428側壁及底部形成有第四擴散阻擋l占 著層430,在第二雙鑲嵌結構428內填充滿銅；再與在第四絕緣層426上形成第 四蝕刻停止層432，在第四蝕刻停止層432上形成第五絕緣層434,在外圍電路 區401的第五絕緣層434中形成第三雙鑲嵌結構436，與外圍電路區401的第二 雙鑲嵌結構428連通，在第三雙鑲嵌結構436側壁及底部形成有第五擴散阻擋 #占著層438,在第三雙鑲嵌結構436內填充滿銅。
如圖4D所示，用化學氣相沉積法在第五絕緣層434上形成厚度為500埃至 700埃的第五蝕刻停止層439;用化學氣相沉積法在第五蝕刻停止層439上形成 厚度為2000埃至4000埃的氧化硅層440,作為應力緩沖層；用化學氣相沉積法 在氧化硅層440上形成厚度為2000埃至4000埃的氮氧化硅層442,氮氧化硅層 442是芯片罩幕層，用來阻擋芯片外部環境中的水分以及離子進入到芯片內 部；用化學氣相沉積法在氮氧化硅層442上形成硬掩膜層443,作為蝕刻停止 層；在硬掩膜層443上旋涂一層圖案化光阻層(未圖示)，以圖案化光阻層為 掩膜蝕刻圖像傳感區400的硬掩膜層443至露出氮氧化硅層442;在外圍電路區 401的硬掩膜層443上和圖像傳感區400的氮氧化硅層442上形成光阻層444,經 過曝光、顯影和熱處理后在光阻層444上形成微透鏡圖形445。
如圖4E所示，用干法蝕刻法蝕刻光阻層444、氮氧化硅層442、氧化硅層 440、第五蝕刻停止層439、第五絕緣層434、第四蝕刻停止層432及第四絕緣 層426至露出硬掩膜層443和第三蝕刻停止層424,在圖象傳感區400形成開口 447且在與圖像傳感區400光電二極管402相對應的第三蝕刻停止層424上形成 厚度為0.8um至1.2um微透鏡446;去除硬掩膜層443 。
本實施例中，第一絕緣層404、第二絕緣層411、第三絕緣層418、第四絕 緣層426和第五絕緣層434的材料是磷硅玻璃(PSG)、氟硅玻璃(FSG )或未 摻雜硅玻璃(USG)。第一絕緣層404的厚度具體例如0.5um、 0.6um、 0.7um、 0.8um、 0.9um或lum;第二絕緣層411的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000 埃、3500埃或4000埃；第三絕緣層418、第四絕緣層426和第五絕緣層434的厚 度具體例如6000埃6500埃、7000埃、7500埃或8000埃。
本實施例中，第一擴散阻擋黏著層406的材料為鈦和氮化鈦；第二擴散阻 擋黏著層412、第三擴散阻擋黏著層419、第四擴散阻擋黏著層430和第五擴散 阻擋黏著層438的材料是鉭和氮化鉭。第一擴散阻擋黏著層406的厚度具體例 如150埃、170埃、190埃、200埃、210埃、230埃或250埃;第二擴散阻擋黏著 層412、第三擴散阻擋私著層419、第四擴散阻擋翁著層430和第五擴散阻擋黏 著層438的厚度具體例如200埃、220埃、250埃、280埃或300埃。
本實施例中，第一金屬層408的材料為鎢；第二金屬層414和第三金屬層 422的材料為銅。
本實施例中，第一蝕刻停止層410、第二蝕刻停止層416、第三蝕刻停止 層424和第四蝕刻停止層432的材料是氮化硅。第一蝕刻停止層410、第二蝕刻 停止層416、第三蝕刻停止層424和第四蝕刻停止層432的厚度具體例如300埃、 350埃、400埃、450埃或500埃；第五蝕刻停止層339的厚度具體例如500埃、 550埃、600埃、650埃或700埃。
本實施例中，氧化硅層440的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、3500 埃或4000埃。
本實施例中，氮氧化硅層442的厚度具體例如2000埃、2500埃、3000埃、 3500埃或4000埃。
本實施例中，硬掩膜443的厚度為4000埃至5000埃，具體厚度例如4000埃、 4200埃、4400埃、4600埃、4800埃或5000埃。
本實施例中，熱處理后光阻層444的溫度為20(TC至30(TC，具體溫度為 200。C、 250。C或300。C。
本實施例中，微透鏡346的厚度具體例如0.8um、 0.9um、 lum、 l.lum或 1.2um。
CMOS圖像傳感器，包括硅襯底，位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的絕緣層 和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含雙鑲嵌 結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上 的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括開口， 貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層；微透 鏡，形成于包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層上且與圖像傳感區光電二極管相對 應。
繼續參考圖4E, CMOS圖像傳感器包括硅襯底40;外圍電路區401和圖 像傳感區400，位于硅襯底40中，且圖像傳感區400兩側為外圍電路區401,圖 像傳感區400中包含光電二極管402和與光電二極管連接的晶體管403;第一絕 緣層404形成于硅襯底40上，接觸孔407貫穿第一絕緣層404,接觸孔407側壁 和底部覆蓋有第一擴散阻擋勒著層406;第一蝕刻停止層410覆蓋于第一絕緣 層404上，第二絕緣層411形成于第一蝕刻停止層410上，溝槽413貫穿第二絕 緣層411和第一蝕刻停止層410,與接觸孔407連通，溝槽413側壁和底部覆蓋
有第二擴散阻擋黏著層412;第二蝕刻停止層416覆蓋于第二絕緣層411上，第 三絕緣層418形成于第二蝕刻停止層416上，第一雙鑲嵌結構420貫穿第三絕緣 層418和第二蝕刻停止層416，與溝槽413連通，第一雙鑲嵌結構420側壁和底 部覆蓋有第三擴散阻擋黏著層419;第三蝕刻停止層424覆蓋于第三絕緣層418 上，第四絕緣層426形成于第三蝕刻停止層424上，第二雙鑲嵌結構428只位于 外圍電路區401且貫穿第四絕緣層426和第三蝕刻停止層424,與第一雙鑲嵌結 構420連通，第二雙鑲嵌結構428側壁和底部覆蓋有第四擴散阻擋黏著層430; 第四蝕刻停止層432覆蓋于第四絕緣層426上，第五絕緣層434形成于第四蝕刻 停止層432上，第三雙鑲嵌結構436只位于外圍電路區401且貫穿第五絕緣層 434和第四蝕刻停止層432,與第二雙鑲嵌結構428連通，第三雙鑲嵌結構436 側壁和底部覆蓋有第五擴散阻擋黏著層438;第五蝕刻停止層439覆蓋于第五 絕緣層434上；氧化硅層440位于第五蝕刻停止層439上；氮氧化硅442位于氧 化硅層440上；開口443位于圖像傳感區400且貫穿氮氧化硅層442、氧化硅層 440、第五蝕刻停止層439、第五絕緣層434、第四蝕刻停止層432及第四絕緣 層426至露出第三蝕刻停止層424;微透鏡446位于第三蝕刻停止層424且與光 電二極管302對應。
本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何 本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形成具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、氧化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟a.在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；b.以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口；c.在氮氧化硅層上形成透光層，且透光層填充滿開口；d.在開口內透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
2. 根據權利要求l所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用干法 蝕刻法蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層 至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 。
3. 根據權利要求2所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用旋涂 法在氮氧化硅層上形成透光層，且透光層填充滿開口。
4. 根據權利要求3所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于所述透 光層在氮氧化硅層上的厚度為0.3um至0.8um。
5. 根據權利要求4所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于透光層 的材料為丙烯酸樹脂。
6. 根據權利要求l至5任一項所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在 于所述微透鏡的厚度為0.811111至1.211111。
7. 根據權利要求l所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于步驟d 包括在透光層上形成樹脂層；經過曝光和顯影，在開口內透光層上方的樹脂層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡圖案； 加熱樹脂層。
8. 根據權利要求7所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用旋涂 法形成樹脂層。
9. 根據權利要求8所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于加熱樹 脂層的溫度為200。C至30(TC。
10. —種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底、位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的絕 緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含雙 鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止 層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕 緣層；透光層，形成于氮氧化硅層上并填充滿開口；微透鏡，形成于開口內透光層上且與圖像傳感區光電二極管相對應。
11. 根據權利要求10所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于用旋涂法形成透 光層。
12. 根據權利要求ll所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述透光層在氮 氧化硅層上的厚度為0.3um至0.8um。
13. 根據權利要求12所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于透光層的材料為 丙烯酸樹脂。
14. 根據權利要求10至11任一項所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述 微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
15. —種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形成具有雙鑲 嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、氧 化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟A. 在氮氧化硅層上形成圖案化光阻；B. 以光阻為掩膜，蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻 停止層和絕緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口 ；C. 在氮氧化硅層上和開口內壁形成透光層；D. 在開口底部透光層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
16. 根據權利要求15所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用干 法蝕刻法蝕刻氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣 層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口。
17. 根據權利要求16所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用旋 涂法在氮氧化硅層上及開口內壁形成透光層。
18. 根據權利要求17所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于氮氧 化硅層上的透光層與開口內壁的透光層等厚。
19. 根據權利要求18所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于所述 透光層的厚度為0.3um至0.8um。
20. 根據權利要求19所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于透光 層的材料為丙烯酸樹脂。
21. 根據權利要求15至20任一項所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征 在于所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
22. 根據權利要求15所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于步驟 D包括在開口底部的透光層上形成樹脂層；經過曝光和顯影，在樹脂層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡圖案；加熱樹脂層。
23. 根據權利要求22所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于用旋 涂法形成樹脂層。
24. 根據權利要求23所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于加熱 樹脂層的溫度為200°C至30(TC 。
25. —種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底、位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的絕 緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含雙 鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止 層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕 緣層；透光層，形成于氮氧化硅層上和開口內壁；微透鏡，形成于開口底部透光層上且與圖像傳感區光電二極管相對應。
26. 根據權利要求25所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于用旋涂法在氮氧 化硅層上及開口內壁形成透光層。
27. 根據權利要求26所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于氮氧化硅層上的 透光層與開口內壁的透光層等厚。
28. 根據權利要求27所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述透光層的厚 度為0.3um至0.8um。
29. 根據權利要求28所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于透光層的材料為 丙烯酸樹脂。
30. 根據權利要求25至29任一項所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述 微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
31. —種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括在硅襯底上依次形成具有雙鑲 嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、氧 化硅層和氮氧化硅層，其特征在于，圖像傳感區形成包括下列步驟在氮氧化硅層上形成光阻層；經過曝光、顯影和熱處理，在光阻層上形成微透鏡圖形；蝕刻光阻層、氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕 緣層至露出包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層，形成開口且在包含雙鑲嵌結構的 蝕刻停止層上形成與圖像傳感區光電二極管相對應的微透鏡。
32. 根據權利要求31所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于蝕刻 氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層的方法為干 法蝕刻法。
33. 根據權利要求31或32所述的CMOS圖像傳感器的制造方法，其特征在于 所述微透鏡的厚度為0.8um至1.2um。
34. —種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底，位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的絕 緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含雙 鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層，位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止 層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層，其特征在于，還包括開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕 緣層；微透鏡，形成于包含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層上且與圖像傳感區光電二 極管相對應。
35.根據權利要求34所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于所述微透鏡的厚 度為0.8um至1.2um。
全文摘要
一種CMOS圖像傳感器，包括硅襯底、位于硅襯底上具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層上的不含雙鑲嵌結構的絕緣層和蝕刻停止層、位于具有雙鑲嵌結構的蝕刻停止層上的氧化硅層和位于氧化硅層上的氮氧化硅層；開口，貫穿氮氧化硅層、氧化硅層、不含雙鑲嵌結構的蝕刻停止層和絕緣層；透光層，形成于氮氧化硅層上并填充滿開口；微透鏡，形成于開口內透光層上。過上述步驟，將沒有進行金屬連通的多層絕緣層和蝕刻停止層去除，填充透光好的樹脂材料使光線被反射和吸收的量減少，使光電二極管接收到的光能量增多，光敏度提高，進而實現CMOS圖像傳感器使用的光照環境不受限制，在較暗環境條件下成像清晰。
文檔編號H01L21/822GK101197320SQ20061011917
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者盧普生, 楊建平 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司