專利名稱：圖像傳感器中平面濾色器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到圖像傳感器，尤更確切地說是用于圖像傳感器的濾色器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是可用于產(chǎn)生靜像或視頻圖像的電子集成電路。固態(tài)圖像傳感器可為電荷耦合器件(CCD)型，也可為互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)型。無論在哪種圖像傳感器中，都是將收集光的像素做在襯底中并排列成二維陣列。現(xiàn)代的圖像傳感器典型地含有數(shù)百萬像素以提供高分辨的圖像。圖像傳感器的重要部分是在像素上制作的濾色器和微透鏡結(jié)構(gòu)。顧名思義，濾色器的工作是與信號處理相結(jié)合來提供彩色的圖像。微透鏡用于將入射光聚焦至像素上，因而改善每個(gè)像素的填充因子(fill factor)。
雖然制作濾色器的基礎(chǔ)技術(shù)較為成熟，但仍有可以提升的空間，特別是在較高的集成度方面。例如，美國專利6,297,071號、6,362,513號和6,271,900號表明了濾色器的技術(shù)現(xiàn)狀。在大多數(shù)濾色器工藝中，一個(gè)重要的要求是使用平面型的濾色器層。這可容易地做到，如果濾色器下面的初始襯底就是平面的話。
由于各種原因，濾色器下面的襯底是較為“凹凸不平”的。在現(xiàn)有技術(shù)中，這種不平整可這樣來簡單地解決，即先用旋轉(zhuǎn)涂敷技術(shù)在襯底表面的凹處淀積第一平整層。然后，在第一平整層上淀積第二平整層。兩個(gè)平整層都是聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)。盡管如此，這種方法還是沒有提供所需的平整度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種平整化圖像傳感器襯底的方法，包括在所述圖像傳感器襯底上淀積第一聚合物層；對所述第一聚合物層刻圖形以形成所述第一聚合物層的許多柱體；以及在所述第一聚合物層的所述柱體上淀積第二聚合物層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在圖像傳感器襯底上制作濾色器的方法，包括在所述圖像傳感器襯底上淀積第一聚合物層；對所述第一聚合物層刻圖形以形成所述第一聚合物層的許多柱體；在所述第一聚合物層的所述柱體上淀積第二聚合物層；以及在所述第二聚合物層上制作濾色器層。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的部分剖面圖。
圖2-5為說明本發(fā)明一種實(shí)施方式之方法的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及到一種在制作圖像傳感器所用的濾色器層之前制作平整層的方法。在下面的描述中，提供了許多具體細(xì)節(jié)，以徹底了解本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員將會(huì)認(rèn)識到，缺少一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)，或是用其他方法、元件等也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，沒有詳細(xì)示出或描述熟知的結(jié)構(gòu)或操作以免模糊了本發(fā)明不同縱觀本說明書，所謂“一種實(shí)施方式”或“某種實(shí)施方式”意味著，結(jié)合此實(shí)施方式所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性至少包含在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中。因此，在此說明書中各處出現(xiàn)的詞語“在一種實(shí)施方式中”或“在某種實(shí)施方式中”，不必都認(rèn)為是同一實(shí)施方式。而且，此特征、結(jié)構(gòu)或特性可由任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中。
圖1表示現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器101的簡化剖面圖，圖像傳感器101上制作有微透鏡。如圖1所示，圖像傳感器含有制作在襯底中的多個(gè)像素，像素具有光探測元件103。光探測元件103可為幾種類型之一，如光二極管、光閘(photogate)或其他固態(tài)光敏元件。在每個(gè)像素上面形成的是微透鏡105。微透鏡105將入射光聚焦至光探測元件103上。微透鏡通常是在平整層上旋轉(zhuǎn)涂敷微透鏡材料層而成。然后腐蝕微透鏡材料層而形成與每個(gè)像素對中的柱狀或其他形狀的區(qū)域。對微透鏡材料加熱使之回流來形成凸面的半球形微透鏡。而且，在光探測元件103和微透鏡105之間由參考數(shù)字107所代表的區(qū)域中，還有各種中間層，典型地可包括濾色層109及各種金屬導(dǎo)線層。應(yīng)可理解，圖1所示的結(jié)構(gòu)只是圖像傳感器結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明可適用于任何數(shù)目的變種。作為選擇，濾色器109也可制作在微透鏡105上面。
濾色器109典型地由顏料或染料材料制成，這種材料只允許通過窄帶的光，例如，紅、藍(lán)或綠光。在其他實(shí)施方式中，濾色器可為青色、黃色或深紅色的。這些只是濾色器109的一些示例色。雖然使用顏料或染料材料是濾色器最流行的方案，也可使用其他反射型濾色器，如反射材料的多層疊層。制作濾色器109的技術(shù)是熟知的，這里將不再描述，以免不必要地模糊了對本發(fā)明的描述。
本發(fā)明涉及在制作濾色器109之前制備襯底(平整化)的工藝過程。圖2表示典型的晶片襯底201，其上制作有像素。此像素含有光探測元件203，在此情形下光探測元件為光二極管。然而，應(yīng)可理解，也可使用現(xiàn)在知道的(如光閘)或?qū)黹_發(fā)的其他類型的光探測元件。而且，像素典型地也包含放大和/或讀出電路。為了清楚起見，圖2中沒有示出此電路。在一種實(shí)施方式中，像素可為現(xiàn)有技術(shù)中通常所知的有源像素。制作光二極管和其他相關(guān)電路的詳情在現(xiàn)有技術(shù)中都已知道，這里不再重復(fù)以免模糊了本發(fā)明。然而，現(xiàn)有技術(shù)的一些實(shí)例可參見美國專利5,904,493號和6,320,617號。
而且，在襯底201中還存在著其他結(jié)構(gòu)。一個(gè)實(shí)例為多晶硅或金屬互連線的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)205，例如用來輸送至或來自光探測元件或像素中的其他元件的信號的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。由于這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)205通常制作在襯底201的上面，這就引起了由谷207和脊209所表征的不平整的表面形貌。
在制作濾色器109前應(yīng)使谷207和脊209變平整。于是，轉(zhuǎn)至圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在襯底201上旋轉(zhuǎn)涂敷第一聚合物層301。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一聚合物層301為聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。然而，可代之以其他類型的材料，但優(yōu)選的材料是可被旋轉(zhuǎn)涂敷然后固化為固體的材料。一些實(shí)例包括各種旋轉(zhuǎn)涂敷的玻璃材料和光致抗蝕劑材料。
下面就圖4而論，將會(huì)看到，在一種實(shí)施方式中光致抗蝕劑型材料有其優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗芍苯悠毓夂惋@影來刻圖形。非光致抗蝕劑型材料，雖仍可用，但還需要腐蝕步驟。具體地，見圖4，將第一聚合物層301刻成間距為d的許多柱體401。柱體401無須設(shè)置為規(guī)則圖形，也沒有任何特別的尺寸，但在一種實(shí)施方式中，參數(shù)d為2微米的量級。對于光致抗蝕劑型材料的情形，可由，例如，步進(jìn)機(jī)(stepper machine)的曝光照射使第一聚合物層301曝光成柱狀圖形。然后對第一聚合物層301顯影而形成柱體401。對于非光致抗蝕劑型材料的情形，第一聚合物層301的刻圖形需要使用各種掩蔽和腐蝕技術(shù)。
轉(zhuǎn)至圖5，在形成柱體401后，在其上施加第二聚合物層501。在一種實(shí)施方式中，第二聚合物層501為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)。然而，可代之以其他類型的材料，但優(yōu)選的材料是可被旋轉(zhuǎn)涂敷然后固化為固體的材料。一些實(shí)例包括各種旋轉(zhuǎn)涂敷的玻璃材料和光致抗蝕劑材料。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，柱體401看來使第二聚合物層501基本上變平。
而且，為控制平整化的第二聚合物層501的厚度，可進(jìn)行可選的回蝕步驟，以使襯底201上第一和第二聚合物層的總厚度降低至所希望的和/或控制的厚度。
從上述將會(huì)理解，為了說明的目的這里已描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但可做出各種修改而不背離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。因此，除了權(quán)利要求之外本發(fā)明不受限制。
權(quán)利要求
1.一種平整化圖像傳感器襯底的方法，包括在所述圖像傳感器襯底上淀積第一聚合物層；對所述第一聚合物層刻圖形以形成所述第一聚合物層的許多柱體；以及在所述第一聚合物層的所述柱體上淀積第二聚合物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括回蝕所述第二聚合物層的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在所述第二聚合物層上制作濾色器層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一聚合物層的所述柱體具有約2微米的間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一聚合物層和所述第二聚合物層是聚甲基丙烯酸甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
6.一種在圖像傳感器襯底上制作濾色器的方法，包括在所述圖像傳感器襯底上淀積第一聚合物層；對所述第一聚合物層刻圖形以形成所述第一聚合物層的許多柱體；在所述第一聚合物層的所述柱體上淀積第二聚合物層；以及在所述第二聚合物層上制作濾色器層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括回蝕所述第二聚合物層的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述第一聚合物層的所述柱體具有約2微米的間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述第一聚合物層和所述第二聚合物層是聚甲基丙烯酸甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
全文摘要
公開了圖像傳感器中平面濾色器的制作方法。此方法包括在圖像傳感器襯底上淀積第一聚合物層。對第一聚合物層刻圖形而形成許多柱體。然后，在柱體上淀積第二聚合物層?？蛇x地，對第二聚合物層進(jìn)行回蝕。本發(fā)明的方法使得能夠平整化圖像傳感器襯底。
文檔編號G02B5/22GK1504827SQ200310104368
公開日2004年6月16日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者山本克已 申請人:華微半導(dǎo)體(上海)有限責(zé)任公司