[发明专利]CMOS图像传感器装置及其形成方法

说明书

本申请基于35 U.S.C 119要求第10-2007-0105937号(于2007年10月22日递交)韩国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器(在下文中，CIS)装置及其形成方法，更具体地，涉及一种装置及其形成方法，该装置可以通过各向同性蚀刻(isotropically etching)包括光电二极管的逻辑部件(逻辑区域，logic section)的顶部来提高CIS的灵敏度。

背景技术

图像传感器是一种将一维或二维光学信息(optical information)转换为电信号的装置。图像传感器可以被分为两种类型：摄像管和固态摄像装置(solid image pickup device)。摄像管被广泛的应用在与集中于电视的图像处理技术相适应的测量、控制和识别的相关领域中。已经开发出各种基于摄像管的应用技术。

图像传感器可以被进一步地分为两种不同的类型：金属氧化物半导体(MOS)型和电荷耦合器件(CCD)型。CMOS图像传感器使用由CMOS制造技术制成的装置将光学图像转换为电信号。CMOS图像传感器使用开关模式(switching mode)，该开关模式顺序地对于每个像素检测MOS晶体管的输出。与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器具有更方便的驱动模式并且能够实现各种扫描类型。而且，将信号处理电路集成到单个芯片中使得小型化CMOS图像传感器成为可能。此外，通过使用广泛兼容的CMOS技术，CMOS图像传感器有助于更低的功耗并降低制造成本。

为了提高这种CMOS图像传感器(该CMOS图像传感器可以称作CIS)的灵敏度，可以使用微透镜阵列(MLA)。在制造MLA的过程中，透镜的像差和面积比(aberration and area ratio)(典型地，称作“填充系数”)相对比较重要。在制造MLA的过程中，可以使用热熔(thermal reflow)方法。为了提高灵敏度，提出了一种用于增加“填充系数”的方法。

在上述相关技术中的MLA的制造过程中，例如，如图1A所示，可以使用圆形掩模来制造球形透镜阵列。在该制造过程中，填充系数为0.79，不足以提高CMOS图像传感器(在下文中，CIS)的灵敏度。为了克服这种不足，如图1B所示，可以通过使用矩形掩模制造MLA来将填充系数增加到相比于球形透镜阵列的一定程度。透镜的外部形状被制成矩形以增加填充系数。然而，这造成了产生自透镜平面中的像差问题。也就是说，透镜无法聚焦。

发明内容

本发明实施例涉及一种CMOS图像传感器(在下文中，CIS)装置及其形成方法，更具体地，涉及一种装置及其形成方法，该装置可以通过各向同性蚀刻包括光电二极管的逻辑部件的顶部来提高CIS的灵敏度。

本发明实施例涉及一种CIS装置及其形成方法，该CIS装置在通过各向同性蚀刻制造MLA来保持透镜的形状以具有球形表面的同时，可以通过最大化填充系数来提高CIS的灵敏度。

一种形成根据本发明实施例的CIS的方法包括：在可以形成包括光电二极管的逻辑部件的半导体衬底上方顺序地形成第一光刻胶和阻挡层(blocking layer)。可以通过在所形成的阻挡层的顶部上方涂覆第二光刻胶，图样化该第二光刻胶，以及然后使用被图样化的第二光刻胶作为掩模蚀刻阻挡层来形成微透镜阵列图样。可以通过使用微透镜阵列图样作为掩模实施各向同性蚀刻来图样化第一光刻胶。可以通过将具有折射率高于第一PR(photoresist，光刻胶)的折射率的材料填入第一光刻胶中被图样化的部分来形成微透镜阵列。

可以通过湿蚀刻或化学顺流蚀刻(chemical downstreametching，在下文中，CDE)方法来实施各向同性蚀刻。在CDE方法中，在真空深度(vacuum depth)设置于300毫托(mTorr)到500毫托的范围内以及时间段设置于4分钟到6分钟的范围内的条件下，可以通过使用MLA图样作为阻挡层来使用CH_xF_y气体蚀刻PR。具有更高折射率的材料可以是酚醛(novolac)PR。阻挡层可以是氧化膜或氮化硅膜Si₃N₄。通过PEP(光蚀刻工艺，Photo EtchingProcess)来实施蚀刻阻挡层的方法。