[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

根据美国法典第35条119款，本申请要求享有在2007年11月30号递交的韩国专利申请第10-2007-0123619号的优先权，其全部内容通过引用而合并于此。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

一般来说，图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以分为CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。图像传感器包括：具有光电二极管以感知光的光接收区域，和将感知到的光处理为可以转换成数据的电信号的逻辑区域。人们为了提高光敏度作出了很多努力。

图1是CMOS图像传感器1的剖视图，示出了包括光电二极管20a、20b和20c的光接收区域。参见图1，图像传感器1可以包括多个光电二极管20a、20b和20c，和用于使多个光电二极管20a、20b和20c彼此隔离的器件隔离层(浅沟槽隔离，或＂STI＂)12。第一和第二绝缘层30和34可以形成在半导体衬底10的上方。金属线32可以电连接位于第二绝缘层34中的逻辑区域。接触件36可以电连接金属线32到另一区域。包括红色(R)、蓝色(B)和绿色(G)的滤色镜层42可以形成在第二绝缘层34上方，并且和多个光电二极管20a、20b和20c的每一个对应。平坦化层44可以形成在滤色镜层42上方，并且，可以形成在平坦化层44上方的微透镜46和包括红色(R)、蓝色(B)、绿色(G)的滤色镜层42对应。

由于CMOS图像传感器的像素间距减小，尽管形成了最佳微透镜，光电二极管也可能不能完全聚焦。这是由于在最佳聚焦条件下的可聚光的最小光点的大小为艾里斑(airy disc)的大小，其与1/NA和焦距成比例。在这种情况下，NA(数值孔径)指的是光圈(iris)的孔径。

在CMOS图像传感器的像素中，NA对应于像素间距，并且焦距对应于金属线层的厚度。为了获得同样大小的焦点，金属线层的厚度的减小应当和给定的CMOS图像传感器中的像素大小的减小成比例。然而，当金属线需要具有的厚度小于其它设计方法所规定的要求的最小厚度时，图像传感器结构达到了设计极限。因此，产生了像素间距限制，并阻止了像素大小更进一步的减小。根据计算机模拟研究的结果，上述光学极限估计达到每像素约1.75μm。

发明内容

实施例涉及一种半导体器件，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。实施例涉及一种图像传感器及其制造方法，通过有效减小图像传感器的光电二极管和微透镜之间的垂直距离，提高微透镜的聚光效率，可以提高图像传感器的灵敏度。实施例涉及一种图形传感器及其制造方法，使用比其它微透镜厚的微透镜，聚集的光也可以有其它图像传感器相同的水平。

实施例涉及一种图像传感器的制造方法，其可以包括：提供半导体衬底；形成多个光电二极管，位于该半导体衬底上方；形成第一绝缘层，位于包括所述多个光电二极管的该半导体衬底上方；形成至少一根金属线，位于该第一绝缘层上方；形成第二绝缘层，位于包括至少一根所述金属线的该第一绝缘层上方；通过蚀刻该第二绝缘层而形成多个阱，位于所述多个光电二极管上方；使用滤色镜层填充所述多个阱，以形成多个滤色镜；形成多个微透镜，位于所述多个滤色镜上方。

实施例涉及一种图像传感器，其可以包括：半导体衬底；多个光电二极管，形成在该半导体衬底上方；第一绝缘层，形成在包括所述多个光电二极管的该半导体衬底上方；至少一根金属线，形成在该第一绝缘层上方；具有多个阱的第二绝缘层，形成在所述多个光电二极管上方；多个滤色镜，通过在所述多个阱中填充多个滤色镜层而形成；多个微透镜，形成在所述多个滤色镜上方。

实施例涉及一种图像传感器的制造方法，其可以包括：形成多个光电二极管，位于该半导体衬底上方；形成第一绝缘层，位于包括所述多个光电二极管的该半导体衬底上方；形成至少一根金属线，位于该第一绝缘层上方；在该第一绝缘层中形成多个阱，位于所述多个光电二极管上方；通过在所述多个阱中放置滤色镜层，以形成多个滤色镜；形成第二绝缘层，位于包括至少一根所述金属线和所述多个滤色镜的该第一绝缘层上方；形成多个微透镜，位于所述多个滤色镜上方。