一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法，包括感光像素陣列和遮光像素陣列，遮光像素陣列周圍設(shè)置有紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻。從非遮光像素陣列中游走到遮光像素陣列中的光線，經(jīng)過彩色濾光側(cè)墻時(shí)被吸收，所以遮光像素不會(huì)受到光線干擾，提升了黑電平校準(zhǔn)的質(zhì)量，提高了圖像傳感器所采集到的圖像質(zhì)量。
【專利說明】一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，尤其涉及一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器像素陣列中，一般包含感光像素陣列和遮光像素陣列兩部分。感光像素陣列用來感知并采集圖像信息，而遮光像素陣列所采集到的信息用做圖像信息處理中的基準(zhǔn)信息校準(zhǔn)；也就是說，真實(shí)的圖像信息等于感光像素采集的信息減去遮光像素采集的信息，此方法在業(yè)內(nèi)稱為黑電平校準(zhǔn)。為了保證黑電平校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，遮光像素不能受到光線干擾，一般在遮光像素上面使用高層金屬遮光。但現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器使用高層金屬遮光，不能夠保證遮光像素完全不受光線干擾。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器像素陣列部分示意圖，如圖1所示。圖1中，101為半導(dǎo)體基體，102a為感光像素中感光器件，102b為遮光像素中的感光器件，103為器件中的低層金屬互連線，104為高層遮光金屬層，105為入射光線，106標(biāo)識(shí)感光像素陣列區(qū)，107標(biāo)識(shí)遮光像素陣列區(qū)，108為金屬之間絕緣介質(zhì)；109標(biāo)識(shí)在遮光像素區(qū)游走的光線，此部分光線在遮光像素陣列中的金屬之間反射，最終會(huì)射入感光器件中。
[0004]上述現(xiàn)有技術(shù)中，遮光像素中的感光器件仍然會(huì)接收到光線信息，感光器件采集的信息不是真正的無光信息，所以降低了圖像傳感器黑電平校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能提升黑電平校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器，包括感光像素陣列和遮光像素陣列，所述遮光像素陣列周圍設(shè)置有以下任一種或多種彩色濾光側(cè)墻:
[0008]紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻。
[0009]本發(fā)明的上述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器的制造方法，包括步驟:
[0010]a.在緊鄰制作遮光高層金屬工藝之前，旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口 ；
[0011]b.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉；
[0012]c.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0013]d.旋涂第一種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0014]e.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置留膠；
[0015]f.干法離子刻蝕，將非留膠位置的第一種彩色濾光材料全部刻蝕掉；
[0016]g.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0017]h.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口 ；
[0018]1.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉；
[0019]j.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0020]k.旋涂第二種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0021]1.重復(fù)步驟e-j;
[0022]m.旋涂第三種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0023]η.化學(xué)機(jī)械研磨，將絕緣介質(zhì)上表面的第一種、第二種和第三種彩色濾光材料全部去除。
[0024]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法，由于遮光像素陣列周圍設(shè)置有紅色、綠色和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻；從非遮光像素陣列中游走到遮光像素陣列中的光線，經(jīng)過彩色濾光側(cè)墻時(shí)被吸收，所以遮光像素不會(huì)受到光線干擾，提升了黑電平校準(zhǔn)的質(zhì)量，提高了圖像傳感器所采集到的圖像質(zhì)量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器像素陣列部分切面示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器像素陣列部分平面示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器像素陣列部分切面(圖2中的A-B虛線切面)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的緊鄰遮光高層金屬工藝之前的切面示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第一次旋涂光刻膠并顯影步驟示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第一次干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第一次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0032]圖8是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的旋涂第一種彩色濾光材料步驟示意圖；
[0033]圖9是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第二次旋涂光刻膠并顯影步驟示意圖；
[0034]圖10是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第二次干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0035]圖11是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第二次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0036]圖12是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第三次旋涂光刻膠并顯影步驟示意圖；
[0037]圖13是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第三次干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0038]圖14是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第三次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0039]圖15是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的旋涂第二種彩色濾光材料步驟示意圖；
[0040]圖16是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第四次旋涂光刻膠并顯影步驟示意圖；
[0041]圖17是本發(fā)明的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第四次干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0042]圖18是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第四次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0043]圖19是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第五次旋涂光刻膠并顯影步驟示意圖；
[0044]圖20是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第五次干法離子刻蝕步驟示意圖；
[0045]圖21是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的第五次清洗光刻膠步驟示意圖；
[0046]圖22是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的旋涂第三種彩色濾光材料步驟示意圖；
[0047]圖23是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟中的化學(xué)機(jī)械研磨步驟示意圖；
[0048]圖24是本發(fā)明實(shí)施例中的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟完畢后的切面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0050]本發(fā)明的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0051]包括感光像素陣列和遮光像素陣列，所述遮光像素陣列周圍設(shè)置有以下任一種或多種彩色濾光側(cè)墻:
[0052]紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻。
[0053]所述紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻的寬度分別大于或等于0.7um。
[0054]所述紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻的上表面分別與高層遮光金屬接觸、下表面分別與半導(dǎo)體基體表面接觸。
[0055]相鄰的彩色濾光側(cè)墻的距離大于或等于0.2um。
[0056]本發(fā)明的上述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器的制造方法，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0057]包括步驟:
[0058]a.在緊鄰制作遮光高層金屬工藝之前，旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口 ；
[0059]b.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉；
[0060]c.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0061]d.旋涂第一種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0062]e.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置留膠；
[0063]f.干法離子刻蝕，將非留膠位置的第一種彩色濾光材料全部刻蝕掉；
[0064]g.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0065]h.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口 ；
[0066]1.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉；
[0067]j.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除；
[0068]k.旋涂第二種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0069]1.重復(fù)步驟e-j ；
[0070]m.旋涂第三種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平；
[0071]η.化學(xué)機(jī)械研磨，將絕緣介質(zhì)上表面的第一種、第二種和第三種彩色濾光材料全部去除。
[0072]所述第一種彩色濾光材料、第二種彩色濾光材料和第三種彩色濾光材料為紅色彩色濾光材料、綠色彩色濾光材料和藍(lán)色彩色濾光材料任意排序。
[0073]為了提升圖像傳感器黑電平校準(zhǔn)的質(zhì)量，避免遮光像素受到游走光線的干擾，本發(fā)明從改善圖像傳感器像素陣列結(jié)構(gòu)入手，在遮光像素陣列周圍制作紅綠藍(lán)三種彩色濾光側(cè)墻；無論哪種波長的可見光在通過彩色濾光側(cè)墻時(shí)，將會(huì)被三種彩色濾光側(cè)墻中的一種側(cè)墻吸收，因此遮光像素感光器件不會(huì)受到游走光線的干擾?？梢砸员苊庹诠庀袼厥艿焦饩€干擾，來提升黑電平校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，以便提高圖像傳感器所采集到的圖像質(zhì)量。
[0074]實(shí)施例一:
[0075]如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明的圖像傳感器像素陣列部分的平面示意圖。圖2中，201標(biāo)識(shí)感光像素陣列部分，202標(biāo)識(shí)彩色濾光側(cè)墻位置，203標(biāo)識(shí)遮光像素陣列部分，204a為感光像素,204b為遮光像素,205為203周圍的第一種彩色濾光側(cè)墻環(huán),206為203周圍的第二種彩色濾光側(cè)墻環(huán)，207為203周圍的第三種彩色濾光側(cè)墻環(huán)，虛線AB標(biāo)識(shí)一切線位置。所述第一種、第二種和第三種彩色濾光側(cè)墻分別為紅色、綠色和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻中一種；所述彩色濾光側(cè)墻環(huán)205、206和207的寬度分別大于或等于0.7um ;所述相鄰兩種彩色濾光側(cè)墻的距離大于或等于0.2um。
[0076]如圖3所示，圖3示出了本發(fā)明的圖像傳感器像素陣列部分切面示意圖，其切面位置為圖2所示的AB虛線切面位置。圖3中，301為半導(dǎo)體基體，302a為感光像素中的感光器件，302b為遮光像素中的感光器件，303為器件之間的低層金屬互連線，304為遮光高層金屬，305標(biāo)識(shí)入射光線，306標(biāo)識(shí)感光像素陣列區(qū)域，307標(biāo)識(shí)遮光像素陣列區(qū)域，308為第一種彩色濾光側(cè)墻，308a標(biāo)識(shí)被308吸收的光線，309為第二種彩色濾光側(cè)墻，309a標(biāo)識(shí)被309吸收的光線，310為第三種彩色濾光側(cè)墻，310a標(biāo)識(shí)被310吸收的光線，311為金屬之間的絕緣介質(zhì)。所述308、309和310彩色濾光側(cè)墻填充的材料分別為紅色、綠色和藍(lán)色彩色濾光材料中的一種，其上表面與304接觸，下表面與301上表面接觸。
[0077]由此可見，本發(fā)明的圖像傳感器中的三種彩色濾光側(cè)墻完全吸收了游走的可見光部分的光線，避免了遮光像素的感光器件受到光線的干擾，使遮光像素采集到的信息成為真正的黑色電平信息。因此，本發(fā)明的圖像傳感器提升了黑電平校準(zhǔn)的質(zhì)量，提高了圖像傳感器所采集到的圖像質(zhì)量。
[0078]實(shí)施例二:
[0079]本發(fā)明的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻的工藝制作步驟，如圖4?圖24所示。圖4示出了在緊鄰制作遮光高層金屬工藝之前的切面示意圖，其中，401為半導(dǎo)體基體，402a為感光像素中的感光器件，402b為遮光像素中的感光器件，403為器件之間的低層金屬互連線，404為填充在金屬互連線之間的絕緣介質(zhì)。所述彩色濾光側(cè)墻的工藝制作從圖4所示工藝位置開始。具體工藝步驟敘述如下:
[0080]1.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口，開口寬度大于等于0.7um，如圖5所示；
[0081]2.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉，開口處下表面為半導(dǎo)體上表面,如圖6所示；
[0082]3.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除，如圖7所示；
[0083]4.旋涂第一種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平，并且所述填充材料上表面不低于洞口上表面，如圖8所示，其中801為第一種彩色濾光材料；
[0084]5.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置留膠，所述留膠位置恰好為步驟2中的絕緣介質(zhì)開口位置，如圖9所示；
[0085]6.干法離子刻蝕，將步驟5中的非留膠位置的第一種彩色濾光材料全部刻蝕掉，如圖10所示；
[0086]7.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除，如圖11所示；
[0087]8.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口，開口的寬度大于等于0.7um,所述預(yù)定位置開口處與步驟I中的預(yù)定位置開口處的距離大于等于0.2um，如圖12所示；
[0088]9.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉，其中，開口處下表面與半導(dǎo)體基體401上表面平齊，如圖13所示；
[0089]10.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除，如圖14所示；
[0090]11.旋涂第二種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平，如圖15所示，其中，1501為第二種彩色濾光材料；
[0091]12.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置留膠，所述留下的光刻膠覆蓋步驟2和步驟9中的洞口，如圖16所示；
[0092]13.干法離子刻蝕，將步驟12中的非留膠位置的第二種彩色濾光材料全部刻蝕掉，如圖17所示；
[0093]14.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除，如圖18所示；
[0094]15.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口，開口的寬度大于等于0.7um，所述預(yù)定位置開口處與步驟8中的預(yù)定位置開口處的距離大于等于0.2um，如圖19所示；
[0095]16.干法離子刻蝕，將步驟15中的光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉，開口下表面與401上表面平齊，如圖20所示；
[0096]17.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除，如圖21所示；
[0097]18.旋涂第三種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平，如圖22所示，其中2201為第三種彩色濾光材料；
[0098]19.化學(xué)機(jī)械研磨，將絕緣介質(zhì)上表面的第一種、第二種和第三種彩色濾光材料全部去除,如圖23所示。
[0099]20.圖24示出了本發(fā)明的圖像傳感器中的彩色濾光側(cè)墻工藝步驟完畢后的切面示意圖，此步驟后，繼續(xù)做邏輯工藝中的遮光高層金屬工藝。
[0100]上述第一種、第二種和第三種彩色濾光材料分別是紅色、綠色和藍(lán)色彩色濾光材料中的一種。
[0101]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器，包括感光像素陣列和遮光像素陣列，其特征在于，所述遮光像素陣列周圍設(shè)置有以下任一種或多種彩色濾光側(cè)墻: 紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器，其特征在于，所述紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻的寬度分別大于或等于0.7um。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器，其特征在于，所述紅色彩色濾光側(cè)墻、綠色彩色濾光側(cè)墻和藍(lán)色彩色濾光側(cè)墻的上表面分別與高層遮光金屬接觸、下表面分別與半導(dǎo)體基體表面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器及其制作方法，其特征在于，相鄰的彩色濾光側(cè)墻的距離大于或等于0.2um。
5.一種權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器的制造方法，其特征在于，包括步驟: a.在緊鄰制作遮光高層金屬工藝之前，旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口； b.干法離子刻蝕,將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉； c.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除； d.旋涂第一種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平； e.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置留膠； f.干法離子刻蝕，將非留膠位置的第一種彩色濾光材料全部刻蝕掉； g.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除； h.旋涂光刻膠并顯影，在預(yù)定位置開口； 1.干法離子刻蝕，將光刻膠開口處的絕緣介質(zhì)全部刻蝕掉； j.清洗光刻膠，將光刻膠全部去除； k.旋涂第二種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平； 1.重復(fù)步驟e-j ； m.旋涂第三種彩色濾光材料，至絕緣介質(zhì)中的洞口完全填平； η.化學(xué)機(jī)械研磨，將絕緣介質(zhì)上表面的第一種、第二種和第三種彩色濾光材料全部去除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的改良黑電平校準(zhǔn)的圖像傳感器的制造方法，其特征在于，所述第一種彩色濾光材料、第二種彩色濾光材料和第三種彩色濾光材料為紅色彩色濾光材料、綠色彩色濾光材料和藍(lán)色彩色濾光材料任意排序。
【文檔編號(hào)】H01L21/76GK104201181SQ201410441377
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】郭同輝, 曠章曲, 陳多金, 陳杰, 劉志碧, 唐冕 申請(qǐng)人:北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司