[发明专利]制作滤光片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体的制造，尤其是可增加一半导体晶片上的一滤光片(color filter)附着力(adhesion)并避免光线的跨越干扰(cross talk)现象的一种制作滤光片的方法。

背景技术

载子偶合装置(charge-coupled devices，CCDs)是传统上用来将光转换为电子信号的光学电路元件，CCD的应用范围很广，包括显示器(monitor)、录音设备(transcription machine)以及照相机(camera)等等。虽然CCD的功能广泛，但是在应用上仍受限于其较高的价位以及体积大小的问题。为了克服CCD的缺点并降低元件成本及尺寸，一种CMOS感光二极管(photodiode)于是被发展出来。由于CMOS感光二极管是以传统的半导体制程制作，因此可以大幅减少所需成本及元件尺寸。CMOS感光二极管应用范围包括个人电脑相机(PC camera)以及数字相机(digital camera)等等。

不论是由CCD或CMOS感光二极管构成的影像感测装置，入射光线都必须要被分隔成各种不同波长光线的组合，例如：红光、蓝光及绿光，然后分别由相对应的感测元件予以接收并转换为电子信号，因此而还原得知入射光的颜色，例如入射黄光是由50％蓝光及50％绿光所组成，所以在各光学感测元件上方必须形成一滤光片阵列，现今滤光片的制作是利用具有光敏感性(photosensitive)的树脂(resin)，以黄光暨蚀刻制程(photo-etching)得到所需的滤光片阵列图案后，再利用染料予以染色，或是直接利用含有染料的光阻作为滤光片材质。

请参考图1至图6，图1至图6为习知于一光学感测元件上形成滤光片阵列的方法示意图。该光学感测元件设于一半导体晶片10上且包含有复数个CMOS感光二极管。如图1所示，半导体晶片10包含有一硅基底(siliconsubstrate)12，以及一P型井(P-well)14设于硅基底12之上。感光二极管包含有金属氧化半导体(metal-oxide semiconductor，MOS)晶体管(未显示)，设于P型井14的表面，以及一光感测区18，形成于P型井14表层并与该MOS晶体管电连接。其中该MOS晶体管是由一N型金属氧化半导体(NMOS)晶体管以及一P型金属氧化半导体(PMOS)晶体管所组成的互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)晶体管，用来作为一CMOS晶体管感测器(sensor)。半导体晶片10另包含有复数个场氧化层或浅沟隔离16，分别设于硅基底12表面且环绕于光感测区18周围，用来作为介电隔绝物质的绝缘层，以避免光感测区18与其他元件相接触而发生短路。

首先，于半导体晶片10表面形成一保护层(passivation later)20，以覆盖各光感测区18。接着如图2所示，半导体晶片10表面形成红色滤光层(未显示)，滤光层是由正光阻(positive type photoresist)构成，该正光阻含有重量比例(dry weight)约10％至50％的红色染料(dye)，然后经由一曝光(pattern-exposure)制程，以于滤光层中形成各红色滤光片的图案，之后去除滤光层中曝光的部分，以形成各红色滤光片22。为了加强滤光片的滤光效果及可靠度，在红色滤光片22形成后，必须经过一紫外线(ultravioletlight)照射过程以及热处理。使用的紫外线波长为320nm，能量范围是20J/cm2以下。加热过程必须在一惰性气体的环境下进行，例如氮气(nitrogen)，以避免光阻材料被氧化，加热的起始温度范围是60℃至140℃，之后以1.5℃/sec的速率提高温度，最终温度范围约160℃至220℃。