CMOS图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种互补型金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）图像传感器。ＣＭＯＳ图像传感器包括半导体衬底、层间绝缘层、滤色层、覆盖层和多个微透镜。该半导体衬底包括多个恒定间隔的光电二极管和晶体管；该层间绝缘层形成在该半导体衬底的整个表面上；该滤色层形成在该层间绝缘层上，并且该滤色层的各滤色镜与各光电二极管相对应；该覆盖层与每一光电二极管相对应的部分具有弧形的沟槽且形成在该半导体衬底的整个表面上；每一微透镜具有凸透镜形状并形成于该沟槽内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及其制造方法。
技术介绍
通常，图像传感器是一种用于将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器通常划分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和CMOS图像传感器(CIS)。CCD不仅驱动方法复杂、能量消耗高，而且还需要多个光刻加工。因此，CCD的缺点是制造工艺复杂。近来，CMOS图像传感器作为能克服CCD缺点的下一代图像传感器已成为大家关注的焦点。CMOS图像传感器在单位像素内设置光电二极管和MOS晶体管，并以切换方式(switching manner)依次检测各单位像素的电信号，以完成图像。图1是根据现有技术的CMOS图像传感器的剖视图。参考图1，层间绝缘层108形成在衬底(未示出)上，在该衬底上形成有晶体管(未示出)和光电二极管(未示出)。多种金属线109以恒定间隔形成在层间绝缘层108上。此外，在包括金属线109的半导体衬底100的整个表面上形成第一覆盖层(overcoat layer)110。滤色层111形成在第一覆盖层110上。此外，在包括滤色层111的半导体衬底100的整个表面上形成第二覆盖层112。微透镜113形成在第二覆盖层112上，以与滤色层111的各滤色镜相对应。通过在第二覆盖层112上涂覆抗蚀剂、选择性地使抗蚀剂图案化以形成抗蚀剂图案、并在预定温度使该抗蚀剂图案回流，来形成上述现有技术的CMOS图像传感器的半球形微透镜113。然而，根据现有技术，通过在第二覆盖层112上形成抗蚀剂图案并使抗蚀剂图案回流来形成半球形微透镜。因此，聚光度低。并且，根据现有技术，透镜形状很难控制，因此不容易控制非球面系数。并且，根据现有技术，根据抗蚀剂图案的密度，相邻的微透镜可能会彼此融合。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法，其基本上消除了由现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。本专利技术的一个目的是提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，其能够提高聚光度且易于控制非球面系数。本专利技术的另一目的是提供一种CMOS图像传感器及其制造方法，其能够防止相邻微透镜的融合。本专利技术的其他优点、目的和特征将在以下的说明中部分地阐明。对于本领域普通技术人员而言，通过阅读下文将能在某种程度上明晰或者从本专利技术的实践中将能了解本专利技术的其他优点、目的和特征。本专利技术的任务和其它优点可以通过所撰写的说明书、权利要求书以及附图中特别指出的结构实现和获得。为了实现这些目的和其它优点，并且根据本专利技术的意图，如在此具体实施及广泛描述的，本专利技术提供了一种互补型金属氧化物半导体图像传感器，包括半导体衬底，其包括多个恒定间隔的光电二极管和晶体管；层间绝缘层，其形成在该半导体衬底的整个表面上；滤色层，其形成在该层间绝缘层上，该滤色层的滤色镜与光电二极管相对应；覆盖层，其与每一光电二极管相对应的部分具有弧形的沟槽且形成在该半导体衬底的整个表面上；以及多个微透镜，每一微透镜具有凸透镜形状并形成于该沟槽内。本专利技术的另一方面提供了一种互补型金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，包括在半导体衬底上形成多个恒定间隔的光电二极管和多种晶体管；在半导体衬底的整个表面上形成层间绝缘层；在层间绝缘层上形成滤色层，使该滤色层的各滤色镜与各光电二极管相对应；在包括该滤色层的半导体衬底的整个表面上形成覆盖层；从该覆盖层的表面选择性地去除该覆盖层至预定厚度，以相应于各自的光电二极管形成具有弧形形状的沟槽；以及形成微透镜，每一微透镜具有凸透镜形状并位于该沟槽内。应当理解的是，本专利技术的前述概括说明和以下具体说明都是示例和解释性的，旨在对本专利技术的权利要求书的提供进一步解释。附图说明这里所包含的附图提供了对本专利技术的进一步理解，其被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分。所述的附图示出了本专利技术的实施例，其与文字描述一起用于解释本专利技术的原理。其中图1是根据现有技术的CMOS图像传感器的剖视图；图2是根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器的剖视图；以及图3至图10是用于描述根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器的制造方法的剖视图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的优选实施例，其实例在附图中示出。应当理解的是，当描述“一层在另一层或衬底之上”时，该层可以是直接位于另一层或衬底的上面，也可以是介入层。图2是根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器的剖视图。参考图2，p-型外延层201形成于p++型半导体衬底200上，该衬底限定有器件隔离区以及包括光电二极管区和晶体管区的有源区(active region)。用于隔离绿光、红光和蓝光输入区的器件隔离层202形成在半导体衬底200的器件隔离区。n型扩散区205a、205b和205c形成在半导体衬底200的光电二极管区。依次，栅电极204形成在半导体衬底200的晶体管区栅电极，其间夹设栅绝缘层203。绝缘层侧壁206形成在栅电极204的两侧。扩散阻挡层208形成在包括栅电极204的半导体衬底200的整个表面上。此外，晶体管的源极/漏极杂质区207形成在栅电极204的一侧。此外，层间绝缘层211形成在扩散阻挡层208上。多种金属线212以恒定间隔形成在层间绝缘层211上。该层间绝缘层是磷硅酸盐玻璃层、硼硅酸盐玻璃层和硼磷硅酸盐玻璃层中的一种。第一覆盖层213形成在包括金属线212的半导体衬底200的整个表面上覆盖层。红(R)滤色镜、蓝(B)滤色镜和绿(G)滤色镜形成在第一覆盖层213上，以分别与n-型扩散区205a、205b和205c相对应。此外，具有弧形沟槽217的第二覆盖层215形成在包括各滤色镜的半导体衬底200的整个表面上，以与各n-型扩散区205a、205b和205c相对应。微透镜218形成为具有向内和向外凸出的形状并与滤色层214的各滤色镜相对应，该形状包括第二覆盖层215的沟槽217的内侧。根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器以类似于凸透镜的垂直凸起形状来形成微透镜，以提高聚光能力，从而提高灵敏度。此外，根据本专利技术，第二覆盖层是各向同性蚀刻的，以具有弧形的沟槽，从而使得沟槽下球面的非球面系数得到控制，以自由地形成焦距。此外，根据本专利技术，可以避免相邻微透镜的融合。图3至图10是用于描述根据本专利技术的实施例的CMOS图像传感器的制造方法的剖视图。参考图3，在诸如高浓度的第一导电型(p++型)多晶硅的半导体衬底200上，通过外延工艺形成低浓度的第一导电型(P-型)外延层201。其中，外延层201用于在光电二极管内形成大而深的耗尽区，以增加用于收集光电荷的低压光电二极管的能力，并提高光敏度。此外，半导体衬底200限定有光电二极管区、晶体管区和器件隔离区。通过浅沟槽隔离(STI)工艺或硅的局部氧化(LOCOS)工艺，在器件隔离区内形成器件隔离层202。之后，在其内形成有器件隔离层202的外延层201的整个表面上，依次沉积栅绝缘层203和导电层(例如，高浓度多晶硅层)。选择性地去除导电层和栅绝缘层203，以形成每一晶体管的栅电极204。其中，可以利用热氧化或化学气相沉积(CVD)形成栅绝缘层203。可在导电层上进一步形成硅化物层，以形成栅电极。同时，可在栅电极204和半导体衬底200的表面上进行热氧化，以形成热氧化物层(未示出)。此外，栅电极20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互补型金属氧化物半导体图像传感器，包括：半导体衬底，其包括多个恒定间隔的光电二极管和晶体管；层间绝缘层，其形成在该半导体衬底的整个表面上；滤色层，其形成在该层间绝缘层上，该滤色层的各滤色镜与各光电二极管相对应；覆盖层，其与每一光电二极管相对应的部分具有弧形的沟槽且形成在该半导体衬底的整个表面上；以及多个微透镜，每一微透镜具有凸透镜形状并形成于该沟槽内。

【技术特征摘要】
KR 2005-12-28 10-2005-01326481.一种互补型金属氧化物半导体图像传感器，包括半导体衬底，其包括多个恒定间隔的光电二极管和晶体管；层间绝缘层，其形成在该半导体衬底的整个表面上；滤色层，其形成在该层间绝缘层上，该滤色层的各滤色镜与各光电二极管相对应；覆盖层，其与每一光电二极管相对应的部分具有弧形的沟槽且形成在该半导体衬底的整个表面上；以及多个微透镜，每一微透镜具有凸透镜形状并形成于该沟槽内。2.如权利要求1所述的互补型金属氧化物半导体图像传感器，其中，每一微透镜具有沿垂直方向的凸起形状。3.如权利要求1所述的互补型金属氧化物半导体图像传感器，其中，该覆盖层是透明绝缘层。4.如权利要求3所述的互补型金属氧化物半导体图像传感器，其中，该覆盖层是低温氧化物层。5.如权利要求3所述的互补型金属氧化物半导体图像传感器，其中，该覆盖层形成为具有1000-6000的厚度。6.如权利要求1所述的互补型金属氧化物半导体图像传感器，其中，该层间绝缘层是磷硅酸盐玻璃层、硼硅酸盐玻璃层和硼磷硅酸盐玻璃层中的一种。7.一种互补型金属氧化物半导体图像传感器的制造方法，包括在半导体衬底上形成多个恒定间隔的光电二...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹赫，
申请(专利权)人：东部电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]