[发明专利]CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

本申请要求于2008年6月27日递交的第10-2008-0061516号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

本发明涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

通常，图像传感器是将光学图像转化为电信号的半导体器件。这样的图像传感器可以被大致地分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

CMOS图像传感器由光电二极管部分和CMOS逻辑电路部分构成，其中，光电二极管部分用以检测所照射的光，而CMOS逻辑电路部分用以将检测到的光处理为用于数据形成(data formation)的电信号。由光电二极管接收到的光的量越多，图像传感器的光敏性(photo-sensitivity)就越高。

为了增强光敏性，使用了用以提高所谓的“填充系数”的技术，或者使用了用以改变射入到除了光电二极管之外的区域中的光的路径以从而将光聚集到光电二极管的技术，其中填充系数指的是光电二极管相对于图像传感器的整个区域的占有比。聚光技术(condensing technology)的一个典型示例是用于形成微透镜的方法，在该方法中，通过使用高透光率(light transmittance)材料在光电二极管上方形成常规的凸微透镜，该凸微透镜用来折射入射光的路径以允许更多的光量照射到光电二极管。在这种情况下，与微透镜的光轴水平的光被该微透镜折射，从而在光轴上的预定位置上聚焦。

在制造用于图像传感器的器件中，用于图像接收的光电二极管的数量决定了图像分辨率。由于这个原因，已经改进地使像素具有更小的尺寸，并提供更多数量的像素。利用这尺寸更小和数量更多的像素，输入到图像平面(image plane)中的外部图像经由微透镜聚焦。

关于滤色器，原色型(primary color type)或补色型(complementary color type)的滤色器层被形成用于颜色分离(colorseparation)。更具体地，为了实现颜色分离以及随后的颜色再现(color reproduction)，在原色型的情形下以片上(On-Chip)方式来形成红色、绿色和蓝色滤色器层，以及在互补色型的情形下以片上方式来形成青色(Cyan)、黄色和品红色(Magenta)滤色器层。

注意的是，微透镜被设置用来提高聚光效率(condensingefficiency)，以实现对入射光的有效利用，也就是，实现对入射光的最大利用。典型地，通过光刻胶热回流来形成这样的微透镜。然而，如果实施光刻胶热回流以使用于聚集更多光量的微透镜的尺寸最大化，可能会在相邻的微透镜之间引起桥接(bridge)。因此，就良好的均匀性(uniformity)而言，必须提供一定程度的临界尺寸(CD)。

基于晶体管的数量，CMOS图像传感器被分为3T型、4T型、5T型等。3T型CMOS图像传感器包括一个光电二极管和三个晶体管，而4T型CMOS图像传感器包括一个光电二极管和四个晶体管。现在，将描述关于3T型CMOS图像传感器的单元像素的布局。

图1是常规3T型CMOS图像传感器的等效电路图，而图2是示出了常规3T型CMOS图像传感器的单元像素的布局图。

如图1所示，常规3T型CMOS图像传感器的单元像素包括一个光电二极管PD和三个nMOS晶体管T1、T2和T3。光电二极管PD的阴极连接至第一nMOS晶体管T1的漏极和第二nMOS晶体管T2的栅极。第一nMOS晶体管T1和第二nMOS晶体管T2两者的源极都连接至用于提供参考电压VR的电源线。第一nMOS晶体管T1的栅极连接至用于提供复位信号RST的复位线。同样，第三nMOS晶体管T3的源极连接至第二nMOS晶体管T2的漏极，第三nMOS晶体管T3的漏极经由信号线连接至读出电路(readingcircuit)(未示出)，而第三nMOS晶体管T3的栅极连接至用于提供选择信号SLCT的行选择线(row selection line)。这样，第一nMOS晶体管T1称作复位晶体管Rx，第二nMOS晶体管T2称作驱动晶体管Dx，而第三nMOS晶体管T3称作选择晶体管Sx。