專利名稱：圖像傳感器和制造其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器，且更具體地涉及具有改善的靈敏度的CMOS圖像傳感器。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是從物體接收光信號(hào)且將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的器件。電信號(hào)然后可以被傳輸用于進(jìn)一步的處理，諸如數(shù)字化，且然后在諸如存儲(chǔ)器或光盤或磁盤的存儲(chǔ)器件中存儲(chǔ)，或用于在顯示器上顯示、打印等。圖像傳感器通常用于諸如數(shù)字相機(jī)、攝像機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)等的裝置。
圖像傳感器通常為兩種類型，即，電荷耦合器件(CCD)傳感器和CMOS圖像傳感器(CIS)。CCD傳感器通常具有包括低噪音運(yùn)轉(zhuǎn)和器件均勻度的優(yōu)點(diǎn)。CIS器件通常的特征在于低功耗和由于高幀頻能力可以在高速運(yùn)行。
圖1包含依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器的示意性部分橫截面圖。圖1的器件包括半導(dǎo)體襯底1，在半導(dǎo)體襯底1上形成隔離區(qū)3，隔離區(qū)3在其間界定像素有源區(qū)3a。多個(gè)光敏元件8包括n型光電二極管5和p型空穴聚集器件(HAD)區(qū)7，多個(gè)光敏元件8形成于襯底1上像素有源區(qū)3a中。第一層間介質(zhì)層9形成于光敏元件8的上方。多個(gè)第一互連線11形成于第一層間介質(zhì)層9的上方。第二層間介質(zhì)層13形成于第一介質(zhì)層9和第一互連線11的上方。多個(gè)第二互連線15形成于第二層間介質(zhì)層13上。鈍化層19形成于第二互連線15上。彩色濾光器23如所示形成于鈍化層19上在有源像素區(qū)3a的上方，且平化層(flattening layer)25形成于彩色濾光器23的上方。微透鏡27形成于彩色濾光器23上方的平化層25上。
鈍化層19用于防止內(nèi)部電路受到諸如水氣的外部環(huán)境因素的影響。氮化硅(SiN)通常用作鈍化層。但是，SiN比其它一般使用的介質(zhì)膜諸如二氧化硅(SiO2)具有較高的光子吸收率和較高的折射率。結(jié)果，到達(dá)光敏元件8被傳感器探測(cè)的入射光29的量當(dāng)光通過鈍化層19時(shí)通過吸收和折射而減小。因此，傳感器的靈敏度減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征是提供一種圖像傳感器，其具有比現(xiàn)有技術(shù)的傳感器改善的靈敏度。
本發(fā)明的另一特征是提供一種制造具有改善的靈敏度的圖像傳感器的方法。
依據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種圖像傳感器。本發(fā)明的圖像傳感器包括襯底，在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)。主像素陣列區(qū)形成于有源像素陣列區(qū)。鈍化層形成于圖像傳感器上，鈍化層存在于控制電路區(qū)中且不存在于有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
在一實(shí)施例中，有源像素陣列區(qū)包括偽像素陣列區(qū)。在一實(shí)施例中，有源像素陣列區(qū)包括光學(xué)黑區(qū)。
圖像傳感器可以是CMOS圖像傳感器。
在一實(shí)施例中，鈍化層包括氮化硅。
圖像傳感器可以還包括在有源像素陣列區(qū)中的彩色濾光器。圖像傳感器可以還可以包括形成于有源像素陣列區(qū)中的微透鏡。圖像傳感器可以還包括形成于有源像素陣列區(qū)中的平化層。
依據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種圖像傳感器。圖像傳感器包括襯底，在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)。主像素陣列區(qū)形成于有源像素陣列區(qū)中。第一鈍化層形成于圖像傳感器上，第一鈍化層存在于控制電路區(qū)中且不存在于有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。第二鈍化層形成于第一鈍化層的上方。
在一實(shí)施例中，有源像素陣列區(qū)包括偽像素陣列區(qū)。在一實(shí)施例中，有源像素陣列區(qū)包括光學(xué)黑區(qū)。
圖像傳感器可以是CMOS圖像傳感器。
在一實(shí)施例中，第一和/或第二鈍化層包括氮化硅。
圖像傳感器可以還包括形成于有源像素陣列區(qū)中的微透鏡。圖像傳感器可以還可以包括形成于有源像素陣列區(qū)中的平化層。
在一實(shí)施例中，第二鈍化層不存在于焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。在一實(shí)施例中，第二鈍化層存在于控制電路區(qū)中。在一實(shí)施例中，第二鈍化層存在于有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)中。
依據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及制造圖像傳感器的方法，該方法包括在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；在有源像素陣列區(qū)中形成主像素陣列區(qū)；和在圖像傳感器上形成鈍化層，鈍化層存在于控制電路區(qū)中，且不存在于有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成偽像素陣列區(qū)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成光學(xué)黑區(qū)。
在一實(shí)施例中，圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。鈍化層可以包括氮化硅。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成彩色濾光器。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成微透鏡。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成平化層。
在一實(shí)施例中，通過包括n型注入和p型注入的兩步離子注入工藝形成主像素陣列區(qū)。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在主像素陣列區(qū)中形成晶體管。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括形成層間介質(zhì)層；形成導(dǎo)電線；在導(dǎo)電線的上方形成鈍化層；利用光刻蝕刻鈍化層；在鈍化層的上方形成彩色濾光器；和在彩色濾光器的上方形成微透鏡。該方法可以還包括形成n型浮置擴(kuò)散區(qū)；在浮置擴(kuò)散區(qū)的上方形成層間第二介質(zhì)層；在第二層間介質(zhì)層的上方形成第一互連線；在第一層間介質(zhì)層的上方形成第二層間介質(zhì)層；形成絕緣層；在彩色濾光器下形成第一平化層；在彩色濾光器的上方形成第二平化層；蝕刻第一和第二平化層來敞開焊盤區(qū)的焊接區(qū)；和在第二平化層的上方形成第二鈍化層。該方法可以還包括蝕刻第二鈍化層來敞開焊盤區(qū)的焊接區(qū)；蝕刻第二平化層來敞開焊盤區(qū)的焊接區(qū)。
依據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種形成圖像傳感器的方法，包括在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；在有源像素陣列區(qū)中形成主像素陣列區(qū)；在圖像傳感器上形成第一鈍化層，第一鈍化層存在于控制電路區(qū)中且不存在于有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)的焊接區(qū)中；和在第一鈍化層的上方形成第二鈍化層。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成偽像素陣列區(qū)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成光學(xué)黑區(qū)。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括，圖像傳感器可以是CMOS圖像傳感器。第一和/或第二鈍化層可以包括氮化硅。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成微透鏡。在一實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括在有源像素陣列區(qū)中形成平化層。
在一實(shí)施例中，第二鈍化層不存在于焊盤區(qū)的焊接區(qū)。在一實(shí)施例中，第二鈍化層存在于控制電路區(qū)中。在一實(shí)施例中，第二鈍化層存在于有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)中。
依據(jù)本發(fā)明，通過從有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)去除鈍化層，鈍化層不干擾被本發(fā)明的傳感器所探測(cè)的入射光。即，在本發(fā)明中消除了易于減小現(xiàn)有技術(shù)的傳感器的靈敏度的現(xiàn)有技術(shù)的吸收和折射影響。結(jié)果，獲得更靈敏的圖像傳感器。


本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從本發(fā)明的實(shí)施例的更具體的描述明顯易懂，如附圖所示。附圖不必按比例，而是著重于示出本發(fā)明的原理。貫穿附圖相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。
圖1包含依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器的示意性部分橫截面圖。
圖2包含依據(jù)本發(fā)明的有源像素的示意圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的頂平面示意圖。
圖4是圖3的圖像傳感器IS的一實(shí)施例的部分橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
圖5是圖3的圖像傳感器IS的另一實(shí)施例的部分橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
圖6包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的一實(shí)施例的步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
圖7包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的一實(shí)施例的附加步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
圖8包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的一實(shí)施例的附加步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
圖9包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的另一實(shí)施例的附加步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。
具體實(shí)施例方式
圖2包含依據(jù)本發(fā)明的有源像素PX的示意圖。有源像素PX包括光電二極管PD，用于俘獲光且將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即一定量的電荷。傳輸晶體管TX從光電二極管PD接收電荷且將電荷從光電二極管傳輸?shù)较袼貍鞲衅麟娐返母≈脭U(kuò)散區(qū)。重置二極管RX用于重置在浮置擴(kuò)散區(qū)中聚集的任何電荷至基準(zhǔn)電平。以源跟隨器方式連接驅(qū)動(dòng)晶體管DX以緩沖輸出電壓Vout。在選擇像素電路期間使用選擇晶體管SX。
傳輸晶體管TX的柵電極電連接到電路的傳輸線TL。重整晶體管RX的柵電極電連接到重置線RL。選擇晶體管SX的柵電極電連接到字線WL。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的頂平面示意圖。圖像傳感器IS包括具有主像素陣列區(qū)A1、可選的偽像素陣列區(qū)A2和可選的光學(xué)黑區(qū)B的有源像素陣列區(qū)A。圖像傳感器IS還包括控制電路區(qū)C，其可以包括行驅(qū)動(dòng)器C1、列驅(qū)動(dòng)器E和其它電路C2，其可以包括諸如相關(guān)雙取樣器(CDS)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和其它與圖像傳感器IS的運(yùn)行有關(guān)的其他電路。圖像傳感器IS還包括焊盤區(qū)D，在焊盤區(qū)D可以將諸如引線和導(dǎo)電線路的電連接焊接到圖像傳感器IS。
圖4是圖3的圖像傳感器IS的一實(shí)施例的部分橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。參考圖4，所顯示的傳感器包括有源像素陣列區(qū)A，其包括主像素陣列區(qū)A1、偽像素陣列區(qū)A2和光學(xué)黑區(qū)B。還顯示了控制電路區(qū)C和焊盤區(qū)D。
圖4的傳感器形成于半導(dǎo)體襯底51上。隔離區(qū)53形成于襯底51中來界定主像素有源區(qū)53a、基準(zhǔn)像素(光學(xué)黑)有源區(qū)53b和偽像素有源區(qū)53c。在主像素陣列區(qū)的有源區(qū)A1、光學(xué)黑區(qū)B和偽像素陣列區(qū)A2中分別界定光敏區(qū)60a、60b和60c。每個(gè)光敏區(qū)60a、60b和60c包括n型光電二極管55和p型HAD區(qū)59。
層間介質(zhì)層72形成于襯底51和光敏區(qū)的上方。在圖4所示的實(shí)施例中，層間介質(zhì)層72包括第一層間介質(zhì)層63、在第一層間介質(zhì)層63上方的第二層間介質(zhì)層67和在第二層間介質(zhì)層67上的第三層間介質(zhì)層71。第一互連線65形成于第一層間介質(zhì)層63的上方，第二層間介質(zhì)層67形成于第一互連線65的上方。第二互連線69形成于第二層間介質(zhì)層67的上方，第三層間介質(zhì)層71形成于第二互連線69的上方。第二互連線69包括有源像素陣列區(qū)A中的第一部分69a和在控制電路區(qū)C中的第二部分69b。
由例如導(dǎo)電鋁制成的層73形成于第三層間介質(zhì)層71的上方。層73包括形成于光學(xué)黑區(qū)B的光阻擋層73a、形成于控制電路區(qū)C的電源線部分73b和形成于焊盤區(qū)D中的焊盤部分73c。導(dǎo)電層73的部分73c在焊盤區(qū)D的焊盤焊接區(qū)域中。由例如氧化硅制成的絕緣層形成于第三層間介質(zhì)層71和導(dǎo)電層73的上方，導(dǎo)電層73包括光阻擋部分73a和電源線部分73b。絕緣層不存在于導(dǎo)電層73的焊盤焊接部分73c上。
由例如氮化硅(SiN)制成的鈍化層77a形成于絕緣層75的上方。鈍化層77a不存在于有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1的上方。鈍化層部分地存在于有源像素陣列區(qū)A的偽像素陣列區(qū)A2中。鈍化層77a存在于光學(xué)黑區(qū)B和控制電路C中。鈍化層77a部分地存在于焊盤區(qū)D中，其中其不存在于焊盤區(qū)D的實(shí)際焊接區(qū)中。
平化層79在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1中形成于鈍化層77a的上方和的絕緣層75的上方。標(biāo)記為81R、81G和81B和81B’的彩色濾光器形成于主像素陣列區(qū)A1、光學(xué)黑區(qū)B和控制電路區(qū)C的上方。第二平化層83形成于彩色濾光器的上方，除了焊盤區(qū)D的焊接區(qū)中。微透鏡85在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列A1和光學(xué)黑區(qū)B中形成于第二平化層83的上方。
因此，依據(jù)本發(fā)明，已知微透鏡85和彩色濾光器保護(hù)主像素陣列區(qū)A1免受諸如水氣的外部環(huán)境影響。因此，鈍化層77a不用于主像素陣列區(qū)A1中。因此，在主像素陣列區(qū)A1中被探測(cè)的入射光不需經(jīng)過鈍化層77a。結(jié)果，由鈍化層導(dǎo)致的現(xiàn)有技術(shù)的器件中的吸收和折射得到消除，且實(shí)現(xiàn)了具有更高靈敏度的傳感器。
注意在圖4所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，鈍化層77a不存在于有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1中。鈍化層77a可以或可以不出現(xiàn)于光學(xué)黑區(qū)B中。它可以或可以不存在于偽像素陣列區(qū)A2中。它可以存在于控制電路區(qū)C中，且它可以部分地存在于焊盤區(qū)D中，其中它不存在于焊盤區(qū)D的實(shí)際焊盤焊接區(qū)中。
圖5是圖3的圖像傳感器IS的另一實(shí)施例的部分橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。圖5的傳感器是黑白傳感器。因此，它不包括圖4的實(shí)施例的彩色濾光器。因?yàn)椴噬珵V光器不存在，它們提供的對(duì)于諸如水氣的外部環(huán)境影響的保護(hù)也不存在。因此，為了保護(hù)圖5的傳感器免受水氣和其它影響，在形成圖3的傳感器的鈍化層之后增加第二鈍化層。允許第二鈍化層保留于有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A中來保護(hù)主像素陣列區(qū)A1免受外部環(huán)境影響。
除了缺少彩色濾光器和存在第二鈍化層之外，圖5的圖像傳感器非常相似于圖4的圖像傳感器。具體地，圖5的傳感器與圖4的傳感器直到氧化硅絕緣層75都是相同的。因此，這里將不重復(fù)兩個(gè)傳感器的相似特征的描述。
參考圖5，由例如氮化硅(SiN)制成的第一鈍化層77a形成于絕緣層75的上方。第一鈍化層77a不存在于有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1的上方。第一鈍化層77a部分地存在于有源像素陣列區(qū)A的偽像素陣列區(qū)A2中。第一鈍化層77a存在于光學(xué)黑區(qū)B和控制電路區(qū)C中。第一鈍化層77a部分地存在于焊盤區(qū)D中，其中它不存在于焊盤區(qū)D的實(shí)際焊接區(qū)中。
由例如氮化硅制成的第二鈍化層129在主像素陣列區(qū)A1中形成于絕緣層75的上方、在偽像素陣列區(qū)A2中絕緣層75和第一鈍化層77a的上方、在光學(xué)黑區(qū)B、控制電路區(qū)C和焊盤區(qū)D中第一鈍化層77a的上方。第二鈍化層129不存在于焊盤區(qū)D的焊接區(qū)中。在一實(shí)施例中，第一鈍化層77a是第二鈍化層129的五倍厚。例如，在一特別的實(shí)施例中，第一鈍化層是1000厚，而第二鈍化層129是200厚。
平化層131在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1中形成于第二鈍化層129和絕緣層75的上方。微透鏡可以可選地在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1和光學(xué)黑區(qū)B中形成于第二平化層135的上方。
如上所述，在圖5的傳感器中，第二鈍化層129在沒有彩色濾光器的主像素陣列區(qū)中提供保護(hù)使之免受諸如水氣的外部環(huán)境影響，彩色濾光器在圖4的實(shí)施例中提供保護(hù)。因?yàn)榈诙g化層129比較薄，光吸收和折射效應(yīng)被最小化，再次獲得具有改善靈敏度的傳感器。
在圖5的圖像傳感器的實(shí)施例中，第一鈍化層77a不存在于主像素陣列區(qū)A1中。它存在于控制電路區(qū)C中，它部分地存在于焊盤區(qū)D中，其中它不存在于焊盤區(qū)D的焊盤焊接區(qū)中。第一鈍化層77a可以或可以不存在于偽像素陣列區(qū)A2和光學(xué)黑區(qū)B中。第二鈍化層129存在于主像素陣列區(qū)A1中且部分地存在于焊盤區(qū)D中。第二鈍化層129可選地存在于控制電路區(qū)C、偽像素陣列區(qū)A2和光學(xué)黑區(qū)B中。通常，在這些后面的三個(gè)區(qū)域中，如果沒有允許去除第二鈍化層129的隨后的光刻制造步驟，第二鈍化層129將被允許保留。即，因?yàn)榈诙g化層129是可選的，就制造時(shí)間和成本的觀點(diǎn)而言，不包括從這些區(qū)域去除層129的特別的步驟是受到歡迎的。
圖6包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的一實(shí)施例的步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。參考圖6，制備半導(dǎo)體襯底51，且在襯底51中形成隔離區(qū)53來界定主像素有源區(qū)53a、基準(zhǔn)像素(光黑)有源區(qū)53b和偽像素有源區(qū)53c。在主像素陣列區(qū)的有源區(qū)A1、光學(xué)黑區(qū)B和偽像素陣列區(qū)A2中分別界定光敏區(qū)60a、60b和60c。每個(gè)光敏區(qū)60a、60b和60c包括n型光電二極管55和p型HAD區(qū)59。光敏區(qū)可以通過兩步離子注入工藝形成，其包括n型注入來形成n型光電二極管55和p型注入來形成p型HAD區(qū)59。
如圖所示，可以通過在表面上形成晶體管柵結(jié)構(gòu)和通過形成n型浮置擴(kuò)散區(qū)61在該結(jié)構(gòu)上形成晶體管。第一層間介質(zhì)層63形成于該結(jié)構(gòu)的上方，且第一互連線65形成于第一層間介質(zhì)層63的上方。
圖7包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的一實(shí)施例的附加步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。參考圖7，在襯底51和光敏區(qū)域的上方形成層間介質(zhì)層72。通過形成第一層間介質(zhì)層63，在第一層間介質(zhì)層63的上方形成第二層間介質(zhì)層67和在第二層間介質(zhì)層67的上方形成第三層間介質(zhì)層71來形成層間介質(zhì)層62。在第一層間介質(zhì)層63的上方形成第一互連線65，且在第一互連線65的上方形成第二層間介質(zhì)層67。在第二層間介質(zhì)層67的上方形成第二互連線69，且在第二互連線69的上方形成第三層間介質(zhì)層71。第二互連線69包括在有源像素陣列區(qū)A中的第一部分69a和在控制電路區(qū)C中的第二部分69b。
在第三層間介質(zhì)層71的上方形成由例如導(dǎo)電鋁制成的導(dǎo)電線或?qū)?3。層73包括形成于光學(xué)黑區(qū)B中的光阻擋層73a、形成于控制電路區(qū)C中的電源線部分73b和形成于焊盤區(qū)D中的焊盤部分73c。導(dǎo)電層73的部分73c在焊盤區(qū)D的焊盤焊接區(qū)中。在第三層間介質(zhì)層71和導(dǎo)電層73的上方形成由例如氧化硅制成的絕緣層，導(dǎo)電層73包括光阻擋部分73a和電源線部分73b。絕緣層不存在于導(dǎo)電層73的焊盤焊接部分73c上。在絕緣層75的上方形成由例如氮化硅(SiN)制成的鈍化層77a。
圖8包含如圖4、6和7的制造圖像傳感器的方法中的附加步驟的橫截面示意圖。參考圖8，蝕刻鈍化層77a使得它從主像素陣列區(qū)A1和部分的偽像素陣列區(qū)A2和焊盤區(qū)D的焊接區(qū)去除。即，在蝕刻鈍化層77a之后，鈍化層77a不存在于有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1的上方。鈍化層77a部分地存在于有源像素陣列區(qū)A的偽像素陣列區(qū)A2中。鈍化層77a存在于光學(xué)黑區(qū)B和控制電路區(qū)C中。鈍化層77a部分地存在于焊盤區(qū)D中，其中它不存在于焊盤區(qū)D的實(shí)際焊接區(qū)中。
在鈍化層77a的上方和絕緣層75的上方在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1中形成平化層79。在主像素陣列區(qū)A1、光學(xué)黑區(qū)B和控制電路區(qū)C的上方形成標(biāo)記81R、81G、81B和81B’的彩色濾光器。在彩色濾光器的上方，除了焊盤區(qū)D的焊接區(qū)之外形成第二平化層83。
在第二平化層83的上方在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1和光學(xué)黑區(qū)B中形成微透鏡85。
圖9包含依據(jù)本發(fā)明制造圖像傳感器的方法的另一實(shí)施例中的附加步驟的橫截面示意圖，沿圖3的線I-I’截取。具體地，圖9示出了在制造圖5的傳感器中使用的步驟，其不同于用于圖4的傳感器的圖6至圖8所示的步驟。直至形成第一鈍化層77a之前，制造圖5的傳感器中使用的步驟與用于圖4的傳感器的那些步驟相同。因此，不重復(fù)相似步驟的描述。
參考圖9，在絕緣層75的上方形成由例如具有50至400厚度的氮化硅制成的第二鈍化層129。蝕刻第二鈍化層129來敞開焊盤區(qū)D的焊盤焊接區(qū)。即，蝕刻第二鈍化層使得它不存在于焊盤區(qū)D的焊接區(qū)中。在一實(shí)施例中，第一鈍化層77a是第二鈍化層129的厚度的五倍。例如，在一特別實(shí)施例中，第一鈍化層77a是1000厚，且第二鈍化層129是200厚。
在第二鈍化層129的上方形成平化層131且蝕刻平化層131來敞開焊盤區(qū)D的焊接區(qū)。在有源像素陣列區(qū)A的主像素陣列區(qū)A1和光學(xué)黑區(qū)B中在第二平化層131的上方可選地形成微透鏡135。應(yīng)注意作為上述實(shí)施例的替換，可以形成三層且然后可以一次蝕刻所有三層來敞開焊盤窗口，在上述實(shí)施例中，第一和第二鈍化層和平化層均分開地形成和蝕刻來敞開焊盤窗口。
雖然參考其示范性實(shí)施例具體顯示和描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以理解在不脫離權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以作出形式和細(xì)節(jié)上的不同變化。
本申請(qǐng)要求于2004年7月16日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)No.04-55760的優(yōu)先權(quán)，其全體內(nèi)容引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括襯底，在所述襯底上形成有有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；主像素陣列區(qū)，形成于所述有源像素陣列區(qū)中；以及鈍化層，形成于所述圖像傳感器上，所述鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中且不存在于所述有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述有源像素陣列區(qū)包括偽像素陣列區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述有源像素陣列區(qū)包括光學(xué)黑區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述鈍化層包括氮化硅。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中的彩色濾光器。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括形成于所述有源像素陣列區(qū)中的微透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括形成于所述有源像素陣列區(qū)中的平化層。
9.一種圖像傳感器，包括襯底，在所述襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；主像素陣列區(qū)，形成于所述有源像素陣列區(qū)中；第一鈍化層，形成于所述圖像傳感器上，所述第一鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中且不存在于所述有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中；第二鈍化層，形成于所述第一鈍化層的上方且在所述主像素陣列區(qū)中。
10.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述有源像素陣列區(qū)包括偽像素陣列區(qū)。
11.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述有源像素陣列區(qū)包括光學(xué)黑區(qū)。
12.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
13.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述第一鈍化層包括氮化硅。
14.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述第二鈍化層包括氮化硅。
15.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，還包括形成于所述有源像素陣列區(qū)中的微透鏡。
16.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，還包括形成于所述有源像素陣列區(qū)中的平化層。
17.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述第二鈍化層不存在于所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
18.如權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，其中，所述第二鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中。
19.一種制造圖像傳感器的方法，包括在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；在所述有源像素陣列區(qū)中形成主像素陣列區(qū)；和在所述圖像傳感器上形成鈍化層，所述鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中，且不存在于所述有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成偽像素陣列區(qū)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成光學(xué)黑區(qū)。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述鈍化層包括氮化硅。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成彩色濾光器。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成微透鏡。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成平化層。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，通過包括n型注入和p型注入的兩步離子注入工藝形成所述主像素陣列區(qū)。
28.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述主像素陣列區(qū)中形成晶體管。
29.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在形成所述鈍化層之前形成層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層的上方形成導(dǎo)電線，所形成的導(dǎo)電線包括覆蓋部分的所述控制電路區(qū)的電源線、覆蓋部分的焊盤區(qū)的焊盤和在有源像素陣列區(qū)中覆蓋光學(xué)黑區(qū)的光學(xué)黑層，由此暴露在主像素陣列區(qū)中的層間介質(zhì)層；在形成所述鈍化層之后在所述主像素陣列區(qū)中在所述層間介質(zhì)層的上方形成彩色濾光器；和在所述彩色濾光器的上方形成微透鏡。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在形成層間介質(zhì)層之前在所述襯底中形成光敏元件；在所述層間介質(zhì)層和所述鈍化層的上方形成絕緣層；在形成所述彩色濾光器之前在所述絕緣層和鈍化層上方形成第一平化層；在形成所述彩色濾光器之后在所述彩色濾光器和所述第一平化層的上方形成第二平化層；和蝕刻所述第一和第二平化層來敞開所述焊盤區(qū)的焊盤。
31.一種形成圖像傳感器的方法，包括在襯底上形成有源像素陣列區(qū)、焊盤區(qū)和控制電路區(qū)；在所述有源像素陣列區(qū)中形成主像素陣列區(qū)；在所述圖像傳感器上形成第一鈍化層，所述第一鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中且不存在于所述有源陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)和所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中；和在所述第一鈍化層的上方且在所述主像素陣列區(qū)中形成第二鈍化層。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成偽像素陣列區(qū)
33.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中形成光學(xué)黑區(qū)。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第一鈍化層包括氮化硅。
36.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第二鈍化層包括氮化硅。
37.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在所述有源像素陣列區(qū)中在第二鈍化層上方形成微透鏡。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括在形成所述微透鏡之前在所述第二鈍化層的上方形成平化層。
39.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第二鈍化層不存在于所述焊盤區(qū)的焊接區(qū)中。
40.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第二鈍化層存在于所述控制電路區(qū)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的靈敏度的CMOS圖像傳感器，其包括在半導(dǎo)體襯底上形成的有源像素陣列區(qū)的主像素陣列區(qū)。鈍化層形成于傳感器的上方，且它至少部分地從主像素陣列區(qū)去除，使得用主像素陣列探測(cè)的入射光不通過鈍化層。由鈍化層的材料導(dǎo)致的光吸收和折射得到消除，獲得具有改善的光靈敏度的圖像傳感器。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1722459SQ200510084649
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者樸永薰, 李受哲, 金起弘, 安正, 李容濟(jì), 裵貞勛, 黃圣仁, 安有真, 金范錫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社