[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器。

背景技术

半导体图像传感器件被广泛地用于各种应用的获取图像，例如数码照相机、可携式摄像机、打印机、扫描仪等。半导体图像传感器件包括图像传感器，其用于捕捉光学信息和将光学信息转换为电信号。电信号被处理、存储并另外被操作以在显示器和媒介(例如打印媒介)上产生图像。

现在广泛使用的有两种半导体图像器件：电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器。CMOS图像传感器工作于比CCD低的功耗，因此被认为特别适用于可携带电子器件。CMOS图像传感器或传感系统典型地包括CIS单元和图像信号处理(ISP)单元。CIS单元执行将光学信息转换为电信息的功能，而ISP单元执行信号处理电信息的功能。更具体地，CIS单元包括由光电池组成的像素阵列和关联的数字编码电路。每个光电池包括光电二极管，以感应照明和将光学信息转换为模拟电压电平。数字编码电路通过相关双采样(CDS)将模拟电压电平转换为对应的数字编码。数字编码被提供给对接收的数字编码执行信号处理功能的ISP单元。CIS单元和ISP单元可位于单个芯片上或分离的芯片上。

如需要的，越来越多的要求关于图像传感器的应用需要减小尺寸和成本，以及像素数目和性能的提高。然而，尺寸的减小和/或像素数目的增加使得提高性能更难。例如，光学串扰是很大的问题。光学串扰在当像素光在相邻像素处被接收时产生。

发明内容

本发明涉及一种形成图像传感器的方法。

在一个实施例中，该方法包括在衬底上形成第一电介质层，以及移除衬底的光敏区上的第一电介质层的部分，以在第一电介质层中形成凹处。内部透镜和蚀刻停止层同时形成在衬底上。内部透镜填充第一电介质层的凹处，而蚀刻停止层覆盖内部透镜和在第一电介质层上延展。第二电介质层可形成于内部透镜和蚀刻停止层上。第二电介质层可由与蚀刻停止层不同的材料组成。可在内部透镜上的第二电介质层中形成空腔。

在一个实施例中，使用蚀刻剂形成空腔，该蚀刻剂具有介于第二电介质层和蚀刻停止层之间的蚀刻选择性。

在一个实施例中，该方法进一步包括在衬底上形成填充空腔的平整层，和在平整层和空腔上形成微透镜。

在一个实施例中，内部透镜和蚀刻停止层可由SiN形成，而第二电介质层可以是SiO₂。

在一个实施例中，形成第一电介质作为铜互连工艺(damasceneprocess)的部分，以形成金属互连。例如，金属互连可包括铜。

在一个实施例中，形成第二电介质作为铜互连工艺的部分，以形成金属互连。例如，金属互连可包括铜。

在实施例中，内部透镜具有比第一电介质层更高的折射率。

形成图像传感器的另一实施例包括在衬底上形成夹层电介质层，使得夹层电介质层形成于衬底的光敏区上。蚀刻掩膜形成于夹层电介质层上，并且蚀刻掩膜暴露光敏区上的夹层电介质层的部分。使用蚀刻掩膜对夹层电介质层进行全向蚀刻。在移除蚀刻掩膜之后，内部透镜和蚀刻停止层同时形成在衬底上。内部透镜填充由全向蚀刻形成的夹层电介质层中的凹处，而蚀刻停止层覆盖内部透镜并在夹层电介质层上延展。执行第一铜互连工艺，以形成衬底上的金属互连。第一铜互连工艺在内部透镜和蚀刻停止层上形成金属间电介质层。这里，金属间电介质层由与蚀刻停止层不同的材料形成。通过使用蚀刻剂蚀刻，在内部透镜上的金属间电介质层中形成空腔，该蚀刻剂具有介于金属间电介质层和蚀刻停止层之间的蚀刻选择性。平整层形成于衬底上，并填充空腔。微透镜形成于平整层和空腔上。

而该方法的另一实施例包括在衬底上形成夹层电介质层，使得夹层电介质层形成于衬底的光敏区上。执行第一铜互连工艺，以形成衬底上的金属互连。铜互连工艺在衬底的光敏区上形成第一金属间电介质层。蚀刻掩膜形成于第一金属间电介质层上，并且蚀刻掩膜暴露光敏区上的第一金属间电介质的部分。使用蚀刻掩膜对第一金属间电介质层进行全向蚀刻。在移除蚀刻掩膜之后，内部透镜和蚀刻停止层同时形成在衬底上。内部透镜填充由全向蚀刻形成的第一金属间电介质层中的凹处，而蚀刻停止层覆盖内部透镜和在第一金属间电介质层上延展。执行铜互连工艺，以形成衬底上的第二金属互连。铜互连工艺在内部透镜和蚀刻停止层上形成第二金属间电介质层。第二金属间电介质层由与蚀刻停止层和金属间电介质层不同的材料形成。通过使用蚀刻剂蚀刻，在内部透镜上的第二金属间电介质层中形成空腔，该蚀刻剂具有介于第二金属间电介质层和蚀刻停止层之间的蚀刻选择性。平整层形成于衬底上，并填充空腔。微透镜形成于平整层和空腔上。

本发明还涉及一种图像传感器。