[发明专利]影像感测器及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种影像感测器及其制作工艺，且特别是涉及一种形成一彩色滤光片于一金属介电层中的影像感测器及其制作工艺。

背景技术

由于CMOS影像感测器即基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术而制造，因此采用CMOS电路制作工艺制作的CMOS影像感测器可将影像感测器以及其所需要的周边电路加以整合，因而被广泛使用。

典型的影像感测器可依其功能划分为一光感测区与一周边电路区，其中光感测区通常设有多个成阵列排列的感光二极管(photodiode)，并分别搭配重置晶体管(reset transistor)、电流汲取元件(current source follower)及列选择开关(row selector)等的MOS晶体管，用来接收外部的光线并感测光照的强度，而周边电路区则用来串接内部的金属内连线及外部的连接线路。影像感测器的感光原理是将入射光线区分为各种不同波长光线的组合，再分别由半导体基底上的多个感光元件予以接收，并转换为不同强弱的数字信号。例如，将入射光区分为红、蓝、绿三色光线的组合，再由相对应的感光二极管予以接收，进而转换为数字信号。

其中一种CMOS影像感测器是采用前照式（Front Side Illumination,FSI）技术来制造像素阵列上的像素，其入射光经过像素的前端（front side）到达光感测区域（photo-sensing area）。也就是说，CMOS影像感测器的结构，使得入射光先通过介电层、金属层之后到达光感测区域，因此透镜、彩色滤光片以及光感测区域等布局对于改善所形成的影像感测器的品质，例如增加量子效率（quantum efficiency）、减少像素间的交叉干扰（cross talk）以及降低暗电流（dark current）等等，具有重大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种影像感测器及其制作工艺，其形成一彩色滤光片于一金属介电层(inter metal dielectric,IMD)中，并且通过控制用以放置此彩色滤光片的凹槽的深度及位置来调整彩色滤光片的位置。

为了达上述目的，本发明提供一种影像感测器，其包含一透镜、一基底、一第一介电层、一第二介电层以及一彩色滤光片。透镜用以接收光。基底包含一光感测元件于一光感测区中，用以接收入射至透镜的光。第一介电层以及第二介电层由下而上堆叠于基底上，其中第二介电层具有一凹槽，而凹槽位于第一介电层上，且位于透镜以及光感测元件之间的一光路径上。彩色滤光片设置于凹槽中。

本发明提供一种影像感测制作工艺，包含下述步骤。首先，提供一基底，包含一光感测元件于一光感测区中。接着，依序形成一第一介电层以及一第二介电层堆叠于基底上。之后，形成一凹槽于第二介电层中。其后，形成一彩色滤光片于第一介电层上的凹槽中。而后，形成一透镜于彩色滤光片上方，以使光感测元件接收入射至透镜并且通过彩色滤光片的光。

基于上述，本发明提出一种影像感测器及其制作工艺，其形成一凹槽于一第二介电层中，以使彩色滤光片设置于凹槽中及第一介电层上，以优化通过彩色滤光片至一光感测元件的一光路径。再者，通过控制凹槽的深度、尺寸及位置可调整光路径以及彩色滤光片的厚度，进而提升所形成的影像感测器的感光度以及分色光的能力。

附图说明

图1-图9是绘示本发明一实施例的影像感测制作工艺的剖面示意图；

图10是绘示本发明另一实施例的影像感测制作工艺的剖面示意图。

主要元件符号说明

10：隔离结构

20：光感测元件

30：MOS晶体管

32：栅极

34：源/漏极

40：选择性接触洞蚀刻停止层

50：介电层

100：影像感测器

110：基底

120：第一介电层

122、142、144：金属内连线结构

124、132：部分

130、150：蚀刻停止层

140：第二介电层

146：盖层结构

148、149：图案化的介电层

160：彩色滤光片

170、170a：材料层

172a：延伸部

180：透镜

A：光感测区

B：周边区

C1：接触插塞

P1、P2：蚀刻制作工艺

R：凹槽

S1：正面