專利名稱：Cmos圖像傳感器的濾色器陣列及其重新形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器及其制造方法，更具體地，涉及一種CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的濾色器陣列及其重新形成(reforming)方法，以提高器件的可靠性。
背景技術：
通常，CMOS圖像傳感器的制造包括在形成金屬線后提供鈍化層，以保護器件不受濕氣和擦傷。在形成焊盤(pad)開口后接著在鈍化層上形成濾色器陣列。然而，在形成濾色器陣列期間，金屬焊盤的表面可能被腐蝕或損壞。為了使金屬焊盤的表面不受損壞，在CMOS圖像傳感器中形成蓋氧化層(cap oxide layer)。
下文中，將參照附圖描述根據(jù)相關技術的用于制造包括蓋氧化層的CMOS圖像傳感器的方法。
圖1A至1F是根據(jù)相關技術的用于制造CMOS圖像傳感器的過程的剖視圖。
為了提供對根據(jù)相關技術的CMOS圖像傳感器的全面理解，一并說明單位像素陣列區(qū)100和焊盤接觸區(qū)150。
如圖1A所示，制備了半導體襯底101。半導體襯底101包括通過順序地處理所形成的、用于CMOS圖像傳感器的元件，例如，光電二極管和MOS晶體管。在半導體襯底101的整個表面上形成絕緣層102，并且在絕緣層102上形成用于各信號線的金屬焊盤103。如果金屬焊盤103與柵電極(未示出)用同一材料形成，則金屬焊盤103可以形成在與柵電極(未示出)相同的層上。然而，可以通過另外的接觸處理，用與柵電極不同的材料形成金屬焊盤103。一般地，金屬焊盤103用鋁(Al)形成。
在半導體襯底101的整個表面，包括金屬焊盤103上，形成鈍化層104。鈍化層104可以通過氧化層、或氧化物和氮化物的雙重結(jié)構(gòu)層而形成。通過選擇性地蝕刻鈍化層104來使金屬焊盤103區(qū)域暴露。隨后，在半導體襯底的整個表面上，包括在金屬焊盤103的暴露區(qū)域上，形成蓋氧化層105。
如圖1B所示，在蓋氧化層105上涂覆藍色材料，并使用光掩模選擇性地執(zhí)行曝光和顯影處理，從而形成與光敏區(qū)相對應的藍色濾色器B。以同一方式，順序地形成綠色濾色器G和紅色濾色器R，從而形成濾色器陣列106。由于金屬焊盤103的表面被蓋氧化層105覆蓋，因此金屬焊盤103的表面不與來自濾色器材料或顯影劑的氧或氫接觸。通過這種方式，可以防止金屬焊盤103的表面被氧化或損壞。
如圖1C所示，為了在濾色器陣列106中獲得良好的臺階覆蓋(step coverage)，在單位像素陣列區(qū)100上形成外涂層材料(OCM)圖樣107。OCM圖樣107通常用光刻膠(photoresist，光致抗蝕劑)材料形成。外涂層材料(OCM)沉積在半導體襯底101的整個表面上，并且然后通過曝光和顯影將其選擇性地形成圖樣，從而形成與單位像素陣列區(qū)100相對應的OCM圖樣107。隨后，選擇性地蝕刻蓋氧化層105，以暴露金屬焊盤103的預定部分，從而形成焊盤開口區(qū)域108。
如圖1D所示，用于微透鏡的抗蝕劑層涂覆在半導體襯底101的整個表面上，并執(zhí)行曝光和顯影處理，以由此形成微透鏡圖樣。隨后，通過微透鏡圖樣以預定溫度的回流來形成半球形的微透鏡109。
如圖1E所示，如果需要再加工有缺陷的濾色器陣列106，則將微透鏡109、OCM圖樣107、和濾色器陣列106一同去除。
隨后，如圖1F所示，在對光敏區(qū)的濾色器陣列106執(zhí)行再加工之前，在半導體襯底101的整個表面上形成蓋氧化層110，使得金屬焊盤103的表面由蓋氧化層110覆蓋。通過這種方式，金屬焊盤103的表面不與濾色器材料或顯影劑的氧或氫接觸，并且因此，防止了其被氧化或損壞。通過上述的過程順序地形成OCM圖樣107、焊盤開口區(qū)域108、和微透鏡109。
相關技術的用于制造CMOS圖像傳感器的方法至少具有以下缺點。
當執(zhí)行濾色器陣列的再加工時，另一蓋氧化層形成在第一蓋氧化層上，這使得微透鏡離光電二極管更遠。因為有了該距離，使得通過微透鏡的光是散焦的，從而導致劣質(zhì)圖像。此外，在去除第一蓋氧化層105之后執(zhí)行濾色器陣列的再加工可能損壞金屬焊盤103的暴露表面。因此，由于焊盤中的凹點導致了成品率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法，其能夠基本上消除由于相關技術的局限性和缺陷而導致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，其能夠提供一種用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法，例如，以防止金屬焊盤被腐蝕、損壞和污染，并通過提高可靠性來提高成品率。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點的另外的實例將在下面的描述中闡明，或?qū)谋景l(fā)明的描述或?qū)嵺`中變得顯而易見。
為了實現(xiàn)這些優(yōu)點和其它優(yōu)點，并根據(jù)本發(fā)明的實施例，如本文中所體現(xiàn)和概括描述的，提供了一種CMOS圖像傳感器的濾色器陣列，所述CMOS圖像傳感器包括半導體襯底，被分成單位像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)；金屬焊盤，形成在所述半導體襯底的所述焊盤區(qū)中；以及第一蓋氧化層、第一濾色器陣列、第一外涂層材料圖樣、和第一微透鏡層，順序地形成在所述單位像素陣列區(qū)中；通過去除所述第一微透鏡層、所述第一外涂層材料圖樣、以及所述第一濾色器陣列來暴露出所述第一蓋氧化層，并去除所暴露出的第一蓋氧化層，所述濾色器陣列包括第二蓋氧化層，在所述半導體襯底的整個表面上形成；第二濾色器陣列，其在所述第二蓋氧化層上形成，與所述單位像素陣列區(qū)相對應；第二外涂層材料圖樣，在所述第二濾色器陣列上形成；所述金屬焊盤，其通過選擇性地蝕刻所述第二蓋氧化層來暴露；以及第二微透鏡層，其在所述第二外涂層材料圖樣上形成。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法，其中，CMOS圖像傳感器包括被分成單位像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)的半導體襯底，形成在半導體襯底的焊盤區(qū)中的金屬焊盤，以及順序形成在單位像素陣列區(qū)中的第一蓋氧化層、第一濾色器陣列、第一外涂層材料圖樣、和第一微透鏡，該方法包括以下步驟通過去除第一微透鏡、第一外涂層材料圖樣、和第一濾色器陣列來暴露第一蓋氧化層；去除所暴露的第一蓋氧化層；在半導體襯底的整個表面上形成第二蓋氧化層；在第二蓋氧化層上形成與單位像素陣列區(qū)相對應的第二濾色器陣列；在第二濾色器陣列上形成第二外涂層材料圖樣；通過選擇性地蝕刻第二蓋氧化層來暴露金屬焊盤；以及在第二外涂層材料圖樣上形成第二微透鏡。
應該了解，前面的概括描述以及隨后的詳細描述均是示范性和說明性的，目的在于提供對所要求的發(fā)明的進一步的說明。


附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，其被并入和構(gòu)成本申請的一部分，示出本發(fā)明的實施例并和說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1A至1F是根據(jù)相關技術的用于制造CMOS圖像傳感器的過程的剖視圖；以及圖2A至2G是根據(jù)本發(fā)明的用于制造CMOS圖像傳感器的過程的剖視圖。
具體實施例方式
以下將詳細描述本發(fā)明的實施例，其實例在附圖中示出。盡可能地，附圖中將使用相同的附圖標號來表示相同或相似的部件。
在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法。
圖2A至2G是根據(jù)本發(fā)明的用于制造CMOS圖像傳感器的過程的剖視圖。在附圖中，示出了單位像素陣列區(qū)200和焊盤接觸區(qū)250。
如圖2A所示，諸如柵絕緣層或絕緣中間層的絕緣層202形成在半導體襯底201上，該半導體襯底包括通過常規(guī)方法形成的光電二極管和MOS晶體管(未示出)。然后，在絕緣層202上形成用于各信號線的金屬焊盤203。
如果金屬焊盤203用與柵電極(未示出)相同的材料形成，則金屬焊盤203與柵電極(未示出)形成在相同的層中。然而，金屬焊盤203可以通過另外的接觸法，由與柵電極不同的材料形成。一般地，金屬焊盤203用鋁(Al)形成。
在半導體襯底201的整個表面上，包括在金屬焊盤203上，形成厚度在7000至9000之間的氮化硅鈍化層204。
在附圖中，金屬焊盤203形成為單層結(jié)構(gòu)。盡管沒有示出，但是金屬焊盤203可以形成為雙層結(jié)構(gòu)。在雙層結(jié)構(gòu)中，金屬焊盤203將包括阻擋金屬層和不反射層。
鈍化層204也可以通過結(jié)合氧化層和氮化層而由多層結(jié)構(gòu)形成。
如圖2B所示，通過使用掩模和蝕刻處理來選擇性地蝕刻鈍化層204，以暴露金屬焊盤203的預定部分。然后通過PEVCD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等離子體增強化學氣相沉積)在半導體襯底201的整個表面上沉積厚度在400至1000之間的TEOS(tetraethyl orthosilicate，四乙基原硅酸鹽)氧化層205。
如圖2C所示，藍色的材料層被涂覆在TEOS氧化層205上。然后使用第一光掩模通過曝光和顯影處理使藍色的材料層選擇性地形成圖樣，從而在單位像素陣列區(qū)200之上形成藍色濾色器B。以相同的方式，順序地形成綠色濾色器G和紅色濾色器R，從而形成濾色器陣列206。所使用的濾色器材料可以是染色的光刻膠。
在濾色器的形成期間，金屬焊盤203的表面由TEOS氧化層205覆蓋。通過這種方式，金屬焊盤203的表面不與來自濾色器材料或顯影劑的氧或氫接觸。因此，可以防止金屬焊盤203的表面被氧化或損壞。
如圖2D所示，為了在濾色器陣列206中獲得良好的臺階覆蓋并提高光透射率，在單位像素陣列區(qū)200上形成外涂層材料(OCM)圖樣207。OCM圖樣207用光刻膠材料形成。特別地，外涂層材料OCM沉積在半導體襯底201的整個表面上，并然后通過曝光和顯影選擇性地形成圖樣，從而形成對應于單位像素陣列區(qū)200的OCM圖樣207。隨后，選擇性地蝕刻TEOS氧化層205，以暴露金屬焊盤203的預定部分，從而形成焊盤開口區(qū)域208。
如圖2E所示，用于微透鏡的抗蝕劑層涂覆在半導體襯底201的整個表面上，并對其執(zhí)行曝光和顯影處理，從而形成微透鏡圖樣。隨后，通過以約150℃至200℃之間的溫度回流微透鏡圖樣來形成半球形的微透鏡209。
如果必須對濾色器陣列206進行再加工，則去除已經(jīng)存在的濾色器。然后，通過使用第二光掩模，在焊盤開口區(qū)250中形成光刻膠211的掩模層，其中，第二光掩模與當形成OCM圖樣207時所使用的第一光掩模相反。然后，從單位像素陣列區(qū)200選擇性地去除所暴露的TEOS氧化層205。當金屬焊盤203被光刻膠211覆蓋時，TEOS氧化層205被選擇性地去除。
隨后，如圖2G所示，在去除光刻膠211之后，通過PECVD在半導體襯底201的整個表面上形成TEOS氧化層305。在這種情況下，TEOS氧化層305沉積厚度為400至1000之間。然后，在TEOS氧化層305上順序地形成與單位像素陣列區(qū)200相對應的濾色器陣列306、OCM圖樣307、以及微透鏡309。此外，在焊盤接觸區(qū)250中形成焊盤開口區(qū)域308。
參照圖2A到圖2G，通過去除已經(jīng)存在的濾色器，從單位像素陣列區(qū)200選擇性地去除所暴露的TEOS氧化層205。重新形成的濾色器陣列包括TEOS氧化層305，在半導體襯底201的整個表面上形成；濾色器陣列306，其在TEOS氧化層305上形成，與單位像素陣列區(qū)200相對應；OCM圖樣307，在濾色器陣列306上形成；焊盤開口區(qū)域308，其通過選擇性地蝕刻TEOS氧化層305來暴露；以及微透鏡309，其在OCM圖樣307上形成。
在相關技術的方法中，在另一濾色器陣列形成之前，在去除先前形成的濾色器陣列之后，形成TEOS氧化層，以防止金屬焊盤被損壞。由于第二TEOS氧化層沉積在前TEOS氧化層上，因此位于TEOS氧化層之上的微透鏡離位于TEOS氧化層之下的光電二極管更遠。這導致了不良聚焦，并使圖片質(zhì)量變差。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法的情況下，前TEOS氧化層在重新形成濾色器陣列之前被去除。也就是說，在去除前TEOS氧化層之后形成第二TEOS氧化層。因此，在濾色器陣列和微透鏡之間的間隔被適當?shù)乇３?，從而可以在不另外改變結(jié)構(gòu)的情況下獲得很好的圖像特性。
當在重新形成濾色器陣列之前去除前TEOS氧化層時，金屬焊盤由光刻膠覆蓋。這防止了金屬焊盤203在去除TEOS氧化層期間被損壞。因此，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造CMOS圖像傳感器的方法中，可以提高器件的可靠性并提高成品率。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種CMOS圖像傳感器的濾色器陣列，所述CMOS圖像傳感器包括半導體襯底，被分成單位像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)；金屬焊盤，形成在所述半導體襯底的所述焊盤區(qū)中；以及第一蓋氧化層、第一濾色器陣列、第一外涂層材料圖樣、和第一微透鏡層，順序地形成在所述單位像素陣列區(qū)中；通過去除所述第一微透鏡層、所述第一外涂層材料圖樣、以及所述第一濾色器陣列來暴露出所述第一蓋氧化層，并去除所暴露出的第一蓋氧化層；所述濾色器陣列包括第二蓋氧化層，在所述半導體襯底的整個表面上形成；第二濾色器陣列，其在所述第二蓋氧化層上形成，與所述單位像素陣列區(qū)相對應；第二外涂層材料圖樣，在所述第二濾色器陣列上形成；所述金屬焊盤，其通過選擇性地蝕刻所述第二蓋氧化層來暴露；以及第二微透鏡層，其在所述第二外涂層材料圖樣上形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的濾色器陣列，其中，所述第二蓋氧化層用四乙基原硅酸鹽氧化層形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的濾色器陣列，其中，所述第二蓋氧化層通過等離子體增強化學氣相沉積來沉積。
4.根據(jù)權利要求1所述的濾色器陣列，其中，所述第二蓋氧化層形成厚度為約400至1000之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的濾色器陣列，其中，所暴露出的第一蓋氧化層通過以下步驟去除在所述金屬焊盤上形成掩模層；以及通過使用所述掩模層作為掩模來去除所暴露出的第一蓋氧化層。
6.一種用于重新形成CMOS圖像傳感器的濾色器陣列的方法，所述CMOS圖像傳感器包括半導體襯底，被分成單位像素陣列區(qū)和焊盤區(qū)；金屬焊盤，形成在所述半導體襯底的所述焊盤區(qū)中；以及第一蓋氧化層、第一濾色器陣列、第一外涂層材料圖樣、和第一微透鏡層，順序地形成在所述單位像素陣列區(qū)中，所述方法包括以下步驟通過去除所述第一微透鏡層、所述第一外涂層材料圖樣、以及所述第一濾色器陣列來暴露所述第一蓋氧化層；去除所暴露出的第一蓋氧化層；在所述半導體襯底的整個表面上形成第二蓋氧化層；在所述第二蓋氧化層上形成與所述單位像素陣列區(qū)相對應的第二濾色器陣列；在所述第二濾色器陣列上形成第二外涂層材料圖樣；通過選擇性地蝕刻所述第二蓋氧化層來暴露所述金屬焊盤；以及在所述第二外涂層材料圖樣上形成第二微透鏡層。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述第二蓋氧化層用四乙基原硅酸鹽氧化層形成。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述第二蓋氧化層通過等離子體增強化學氣相沉積來沉積。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述第二蓋氧化層形成厚度為約400至1000之間。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述去除所暴露出的第一蓋氧化層的過程包括在所述金屬焊盤上形成掩模層；以及通過使用所述掩模層作為掩模來去除所暴露出的第一蓋氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種CMOS圖像傳感器的濾色器陣列及其重新形成方法，其中，該方法包括以下步驟通過去除第一微透鏡、第一外涂層材料圖樣、以及第一濾色器陣列來暴露第一蓋氧化層；去除所暴露的第一蓋氧化層；在半導體襯底的整個表面上形成第二蓋氧化層；在第二蓋氧化層上形成與單位像素陣列區(qū)相對應的第二濾色器陣列；在第二濾色器陣列上形成第二外涂層材料圖樣；通過選擇性地蝕刻第二蓋氧化層來暴露金屬焊盤；以及在第二外涂層材料圖樣上形成第二微透鏡。
文檔編號H01L21/822GK1801494SQ20051013191
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權日2004年12月15日
發(fā)明者車東權 申請人:東部亞南半導體株式會社