[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

本申请要求享有在2007年11月19号递交的韩国专利申请第10-2007-0117990号的优先权，其全部内容通过引用而合并于此。 

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种图像传感器及其制造方法。

背景技术

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种图像传感器及其制造方法。尽管本发明适用于较广的应用范围，其更适用于当执行热处理以改善暗特性(dark characteristic)时，防止保护层被热应力损坏。

一般来说，图像传感器是一种将光学图像转换为电信号的半导体器件，并且图像传感器可以划分为电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器(CIS)。CCD具有复杂的驱动机制，耗电量较大，并且需要多步光学处理。因此，CCD具有制造工艺复杂的缺点。另外，CCD很难将控制电路、信号处理电路、模拟/数字(A/D)转换器等集成在CCD芯片上和/或上方，从而不利于产品小型化。

由于下一代的图像传感器是为了克服CCD的缺点，注意力便集中到了CIS上。CIS图像传感器包括和单位像素的数量相同的MOS晶体管。通过使用控制电路、信号处理电路等作为外围电路的CMOS技术，CIS可以形成在半导体衬底上和/或上方。因此，CIS是采用开关系统，使用MOS晶体管分别按顺序探测单位像素输出的器件。尤其是，CIS实现图像的方式是：在单位像素中形成光电二极管和MOS晶体管，然后使用开关按顺序探测相应的单位像素的电信号。由于CIS采用CMOS制造工艺，减少了光处理等步骤，从而具有低功耗和制造方法简单的优点。另外，CIS可以将控制器、信号处理器、A/D转换器等集成到CIS芯片上，从而具有产品小型化的优点。因此，CIS广泛的应用于各种数字相机、数字摄影机等各种应用领域。

示例性图1是CIS的单位像素的等效电路图，其包括一个光电二极管(PD)和四个MOS晶体管。CIS的单位像素包括光电二极管(PD)，通过接收光产生光电荷；转移晶体管Tx，将在光电二极管(PD)中收集到的光电荷转移到浮置扩散区(FD)；复位晶体管Rx，将浮置扩散区(FD)的电位设置为特定值，并通过释放电荷重新设置浮置扩散区(FD)；驱动晶体管Dx，对源极跟随缓冲器的幅值起作用(play a role as)；以及选择晶体管Sx，起到开关的作用以使能寻址。负载晶体管，在单位像素的外部，以使输出信号可读。

示例性图2是如示例性图1所示的CIS的横截面图。如示例性图2所示，CIS包括：场氧化物层，形成在半导体衬底11上和/或上方，该半导体衬底11限定为感测(sensing)部和驱动部，以限定有源区；多个光电二极管12，形成在半导体衬底11的有源区中；以及多个晶体管13，形成在半导体衬底11的有源区上和/或上方。第一层间绝缘层14形成在包括感测部和外围驱动部的半导体衬底11上和/或上方，该感测部11具有光电二极管12及晶体管13。第一金属线M1形成在第一层间绝缘层14上和/或上方。第二层间绝缘层15、第二金属线M2、第三层间绝缘层16、第三金属线M3、第四层间绝缘层17、第四金属线M4和保护层18按顺序形成在第一金属线M1上和/或上方。

接触孔和接触栓塞形成在金属线M1、M2、M3和M4之间的层间绝缘层14、15、16和17中，以分别电连接金属线M1、M2、M3和M4。第二金属线M2、第三金属线M3和第四金属线M4设置在外围驱动部中，从而不影响光入射到光电二极管12上和/或上方。R/G/B滤色镜层19形成在感测部的保护层18上和/或上方，以实现彩色图像。微透镜20的阵列形成在滤色镜层19上和/或上方，并与其空间上对应。微透镜20得到特定曲率(specificcurvature)的方式是：涂覆光致抗蚀剂，图案化所述光致抗蚀剂以使其仅残留在光电二极管12上和/或上方，然后通过烘烤(baking)来回流光致抗蚀剂。微透镜20对光电二极管12上和/或上方聚焦的入射光起了重要的作用。