[发明专利]具有光阻挡层的图像传感器装置及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体装置和半导体装置的制造方法，更具体地，涉及图像传感器装置和图像传感器装置的制造方法。

背景技术

图像传感器是使用光敏半导体器件获得图像的一种设备。特别地，一些半导体器件具有与外部能量比如来自光子的能量起反应的某些属性。被自然界中存在的任何物体反射/发射的光，具有以其波长为特征的唯一的能量。图像传感器通过像素单元的滤色器接收由物体反射/发射的光，然后利用设置在图像传感器内的光敏二极管(PD)或者其它光敏半导体器件，将光能转换为电信号。

图1A和图1B分别是示出常规的图像传感器装置的截面图和平面图。

参照图1A和图1B，图像传感器装置包括光接收单元10、像素金属配线层20、滤色器单元30和透镜单元40。光接收单元10包括将探测到的光能转换为电信号的多个光敏二极管或者其它光敏半导体器件。像素金属配线层20包括透明材料，比如氧化硅(SiO₂)，并包括像素之间的多层金属配线22。

滤色器单元30包括滤色器32，即规律地布置的接收和传输相应波长光的红、蓝和绿滤色器。如图1A和1B所示，滤色器单元30被分为接收光的有源像素区域(active pixel region)A和光学黑像素区域(optical black pixelregion)B。在光学黑像素区域B中，光基本上被防止到达光接收单元10。因此，光接收单元10在光学黑区域B输出的信号能够提供关于“黑”信号(也就是，没有光)的标准。用于平坦化图像传感器装置的树脂层34和36通常形成于滤色器32的上方和下方。

如图1B所示，光学黑像素区域B的滤色器用滤色器32形成，其中所述滤色器32具有与有源像素区域A中的滤色器同样的配置。如图1A所示，用于阻挡光的层24形成于光学黑像素区域B的下部中的像素金属配线层20中。也就是说，顶金属层24形成于像素金属配线层20的上部中，以便阻挡/反射通过透镜单元40进入光学黑像素区域B的光。

在常规图像传感器装置中，由于在光学黑像素区域B中存在顶金属层24，图像传感器装置的整体厚度的增加如顶金属层24的厚度。另外，由于顶金属层24的存在，光学黑像素区域B的某些电特性会与有源像素区域A的那些不同。也就是说，为了改善光接收单元10的暗特性(darkcharacteristics)和/或噪声特性(noise characteristics)，通常在像素金属配线层20形成后进行退火处理，比如氢钝化处理。然而，由于顶金属层24的存在，对光学黑像素区域B应用氢钝化处理可能会比较困难。因此，在光学黑像素区域B内的光接收单元10的电特性会与有源像素区域A内的光接收单元10的电特性不同。

发明内容

本发明的某些实施例提供了图像传感器装置，其可以以较小的尺寸形成，并且其中像素金属配线层的金属配线可以在有源像素区域和光学黑像素区域内以相似的方式形成。因此，在光学黑像素区域中的光接收单元和在有源像素区域中的光接收单元能具有相似的电特性。

如本发明的某些具体实施例的图像传感器装置包括光学黑像素区域和有源像素区域。图像传感器装置包括光接收单元，该光接收单元包含多个光敏半导体器件，该光敏半导体器件配置来探测入射在其上的光；还包括像素金属配线层，该像素金属配线层包含光接收单元上的透明材料并包含其中的多条金属配线。该装置还包括像素金属配线层上的滤色器单元。该滤色器单元可以包括配置来根据光的波长传输光的多个滤色器。在图像传感器装置的光学黑像素区域中的滤色器单元的滤色器包括单一颜色的滤色器。图像传感器装置还包括光阻挡层，该光阻挡层在光学黑像素区域中滤色器单元和光接收单元之间。该光阻挡层配置来阻挡穿过滤色器单元的光。

光阻挡层可以包括具有足以允许对像素金属配线层在光阻挡层下的部分进行氢钝化工艺的厚度和材料成分的膜。在某些实施例中，光阻挡层可以包括在光学黑像素区域中的像素金属配线层上低温沉积的层。

光阻挡层可以包括配置来吸收和/或反射穿过滤色器单元的光的有机膜的组合。

在光学黑像素区域中的滤色器可以包括蓝滤色器，且在光学黑像素区域中的光阻挡层可以包括非晶硅(a-Si)和/或晶体硅(Si)，并可以关于穿过滤色器单元的光具有吸收和/或反射属性。

光阻挡层可以包括厚度大于具有蓝色波长的光的穿入深度的非晶硅。特别地，光阻挡层可以包括从约0.01μm至约0.5μm的厚度的非晶硅。

像素金属配线层中的金属配线在光学黑像素区域和有源像素区域中可以具有相似的结构。

光阻挡层可以包括非金属材料。