[发明专利]图像传感器和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像转化为电信号的半导体器件，并可以分类为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

在制造图像传感器的典型现有技术方法中，在半导体衬底上形成晶体管和电连接到晶体管的光电二极管。在晶体管和光电二极管上形成绝缘层结构和互连，在绝缘层结构上形成红色、绿色和蓝色滤色器。

根据制造图像传感器的典型现有技术的方法，因为滤色器具有不同的厚度，在滤色器的上表面上涂敷光刻胶材料以形成平坦的层。然后，在平坦层的上表面上涂敷另一种光刻胶膜，并进行回流工艺(reflowprocess)以形成微透镜，使得光集中在光电二极管上。然而，覆盖滤色器的平坦层可引起光损失。换句话说，随着平坦层的厚度增加，光信号的灵敏度下降，使得图像传感器的性能也可能下降。

另外，根据制造图像传感器的现有技术的方法，平坦层可抑制微透镜在像素区域上精确地聚焦。因此，为了补偿由于平坦层的厚度的聚焦距离，微透镜往往形成为较薄的。然而，这可降低图像传感器的工艺裕度。

此外，由于在形成有滤色器和平坦层的像素区域以及没有滤光器或平坦层的划线(scribe line)之间的厚度差异，在形成微透镜的过程中可以形成涂层剥离图案。

因此，在所述领域中存在改进图像传感器和其制造方法的需要。

发明内容

本发明的实施方案提供图像传感器及其制造方法，其能够形成具有彼此平齐的上表面的滤色器。

在一个实施方案中，一种图像传感器可包括光电二极管区域、在光电二极管区域上的包括沟槽的绝缘层结构、和绝缘层结构上的滤色器结构。滤色器结构可包括第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器。第三滤色器可以比第一滤色器厚，第一滤色器的上表面可以大致与第二滤色器和第三滤色器的上表面平齐。

在一个实施方案中，一种制造图像传感器的方法可包括：在半导体衬底上形成光电二极管区域；在光电二极管区域上形成包括沟槽的绝缘层结构；通过在绝缘层结构的上表面上涂敷并图案化第一滤色器材料形成第一滤色器；通过在绝缘层结构的上表面上涂敷和图案化第二滤色器材料形成第二滤色器；和通过在绝缘层结构的上表面上涂敷和图案化第三滤色器材料形成第三滤色器，其中所述第三滤色器比第一滤色器厚，第一滤色器的上表面大致与第二滤色器和第三滤色器的上表面平齐。

附图说明

图1是显示根据本发明的一个实施方案的图像传感器的横截面图。

图2是显示图1的光电二极管区域的平面图。

图3～8是显示根据本发明的一个实施方案制造图像传感器的方法的横截面图。

具体实施方式

在本发明中使用“上(on)”或“上方(over)”时，当涉及层、区域、图案或结构时，理解为所述层、区域、图案或结构可以直接在另一层或结构上，或也可存在插入其间的层、区域、图案或结构。在本发明中使用“下(under)”或“下方(below)”时，当涉及层、区域、图案或结构时，理解为所述层、区域、图案或结构可以直接在另一层或结构下，或也可存在插入其间的层、区域、图案或结构。

图1表示根据本发明的一个实施方案的图像传感器300，图2是表示图1的光电二极管区域的平面图。

参考图1，根据一个实施方案的图像传感器300可包括光电二极管像素区100、绝缘层结构150、滤色器结构200和微透镜250。光电二极管像素区100可以形成在半导体衬底10的像素区中，以通过入射光产生电信号。光电二极管像素区100可包括任意适当数目的光电二极管。在一个实施方案中，光电二极管像素区100可包括第一像素区102、第二像素区104和第三像素区106。

参考图2，光电二极管像素区100的每个光电二极管像素区20(例如第一像素区102、第二像素区104和第三像素区106)可包括可检测光的光电二极管PD、转移晶体管Tx、重置晶体管Rx、选择晶体管Sx、存取晶体管Ax。转移晶体管Tx的漏极可用作浮置扩散FD区。

再次参考图1，绝缘层结构150可包含绝缘层152以通过覆盖含有光电二极管像素区(例如第一像素区102、第二像素区104和第三像素区106)的半导体衬底10的上部来使多层互连(未显示)彼此绝缘，绝缘层结构150还包括在对应于光电二极管(例如第三像素区106)的绝缘层152的上部中形成的有预定深度的沟槽154。沟槽154的深度例如可以为约300nm～约500nm。