專利名稱：用于制造cmos圖像傳感器的方法
技術領域：
本發明涉及一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器，更具體地，涉及一種CMOS圖像傳感器和用于制造所述CMOS圖像傳感器的方法，其中所述CMOS圖像傳感器的性能得以改善，并且同時，其產出得以改善。
背景技術：
圖像傳感器是將光學圖像轉換成電信號的半導體器件。圖像傳感器被分類為電荷耦合器件(CCD)和CMOS圖像傳感器。
由于復雜的驅動模式，高功耗和多級光刻過程，CCD具有其制造過程方面的缺陷。而且，將控制電路，信號處理電路，和模擬到數字轉換器集成在一個CCD芯片中并仍獲得小尺寸產品是困難的。
近來，作為克服CCD的缺陷的下一代圖像傳感器，CMOS圖像傳感器得到了許多關注。
通過使用將控制電路和信號處理電路用作外圍電路的CMOS技術在半導體基板上形成對應于單元像素數目的MOS晶體管，CMOS圖像傳感器采用切換模式，其使用MOS晶體管來順序檢測單元像素的輸出。
因為CMOS技術，CMOS圖像傳感器具有低功耗，且因為相對小的光刻過程步驟的數目，制造過程是簡單的。此外，由于CMOS圖像傳感器允許控制電路，信號處理電路，和模擬到數字轉換器被集成在其芯片中，其具有的優點在于，可獲得小尺寸的產品。
因而，CMOS圖像傳感器被廣泛用于各種應用領域，如數字照相機和數字攝像機。
參照圖1和圖2，將對通用的CMOS圖像傳感器予以說明。圖1是電路圖，說明3T型CMOS圖像傳感器，其包括3個晶體管，以及，圖2是說明圖1所示CMOS圖像傳感器的單元像素的布局。
如圖1所示，3T型CMOS圖像傳感器的單元像素包括光電二極管PD和三個nMOS晶體管T1，T2和T3。所述光電二極管PD的陰極被連接到第一nMOS晶體管T1的漏和第二nMOS晶體管T2的柵。
所述第一和第二nMOS晶體管T1和T2的源連接到被提供了基準電壓VR的電源端子。所述第一nMOS晶體管T1的柵連接到被提供了重置信號RST的重置端子。
此外，第三nMOS晶體管T3的源被連接到所述第二nMOS晶體管T2的漏，其源通過信號線連接到讀取電路(未示出)，且其柵連接到被提供了熱選擇信號SLCT的熱選擇端子。
因此，所述第一nMOS晶體管T1被稱為重置晶體管Rx，所述第二nMOS晶體管T2被稱為驅動晶體管Dx，以及所述第三nMOS晶體管T3被稱為選擇晶體管Sx。
如圖2所示，在所述3T型CMOS圖像傳感器的單元像素中，光電二極管20被形成于有源區域10的寬部分中，并且三個晶體管的柵電極120，130和140被形成為覆蓋所述有源區域10的其它部分。
以此方式，所述重置晶體管Rx通過所述柵電極120形成，所述驅動晶體管Dx通過所述柵電極130形成，以及所述選擇晶體管Sx通過所述柵電極140形成。
雜質離子被注入到每個晶體管的有源區域10中，除了所述柵電極120，130，和140以下的部分，從而形成每個晶體管的源和漏區域。
電源電壓Vdd被施加于所述重置晶體管Rx和驅動晶體管Dx之間的源和漏區域，而在所述選擇晶體管Sx的一側的源和漏區域被連接到讀取電路(未示出)。
盡管未示出，所述柵電極120，130，和140各連接到相應的信號線。每個信號線在一端被提供有墊(pad)以連接到外部驅動電路。
將參照圖3A到圖3E來描述在CMOS圖像傳感器中形成上述墊的過程步驟和以后的過程步驟。
首先，如圖3A所示，絕緣層101(例如，氧化物層)如柵絕緣層或層間絕緣層被形成在半導體基板100上。每個信號線的金屬墊102被形成在所述絕緣層101上。
所述金屬墊102可由與所述柵電極120，130，和140相同的材料形成在與所述柵電極120，130，和140相同的層上。可替換地，該金屬墊102可通過單獨的接觸孔由與所述柵電極120，130，和140不同的材料形成。
鈍化層103被形成在包括所述金屬墊102的絕緣層101的整個表面上。該鈍化層103由氧化物層或氮化物層形成。
如圖3B所示，光阻劑膜(photoresist film)104被涂覆在所述鈍化層103上，然后通過曝光和顯影過程來圖案化，以暴露對應于所述金屬墊102的鈍化層部分。
通過將經圖案化的光阻劑膜104用作掩模，選擇性地蝕刻所述鈍化層103，以在所述金屬墊102形成敞開部分105。
接著，如圖3C所示，光阻劑膜104被去除，并且第一平坦化層106被沉積在所述鈍化層103的整個表面上。使用掩模通過光刻過程將該第一平坦化層106去除為僅保留在除了所述金屬墊以外的部分中。
藍濾色器層107，綠濾色器層108和紅濾色器層109被依次形成在所述第一平坦化層上，對應于每個光電二極管區域(未示出)。每個濾色器層以如此方式被形成，使得對應的有色阻止劑(color resist)被涂覆，且使用單獨的掩模來執行光刻過程。
如圖3D所示，第二平坦化層111被沉積在包括相應濾色器層107，108和109的所述半導體基板的整個表面上。然后，使用掩模通過光刻過程將該第二平坦化層111去除為僅保留在除了所述金屬墊以外的部分中。
如圖3E所示，微透鏡112在所述第二平坦化層111上被形成為對應于相應的濾色器層107，108，和109。
如上制造的CMOS圖像傳感器的每個金屬墊102經歷探測測試以檢查接觸阻抗。結果，如沒有問題被發現，所述金屬墊被電連接于外部驅動電路。
相關技術的CMOS圖像傳感器具有幾個問題。
在所述敞開部分被形成在所述金屬墊之后，所述第一平坦化層，相應的濾色器層，第二平坦化層，和微透鏡被形成。因為當金屬墊被暴露時執行每個過程，所述金屬墊被連續暴露于基于TMAH的堿溶液(當濾色器層被形成時至少三次)。因此，所產生的問題在于，金屬墊被腐蝕而形成坑，從而惡化了圖像傳感器的可靠性及其產出。
為解決此問題，微透鏡可在阻擋被形成于包括金屬墊敞開部分的半導體基板的整個表面上之后形成。因為當微透鏡被暴露時去除所述阻擋，暴露于等離子體的微透鏡變為帶正電。當圖像傳感器被操作時，帶有正電勢的微透鏡俘獲光子。因此，光學信號不能到達信號輸入部分。結果，圖像傳感器的性能被惡化，且其產出被降低。

發明內容
因此，本發明針對一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其基本上避免了由于相關技術的局限和缺點而導致的一個或多個問題。
本發明的一個優點是，其提供一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其中針對表面被使得荷電至具有一正電勢的微透鏡執行電子簇射(electron shower)，以便中和所導致的電勢，從而改善圖像傳感器的性能和產出。
本發明此外的優點和特征一部分將在以下描述中闡明，并且一部分對于本領域普通技術人員，基于對以下的研究，將是顯而易見的，或可通過本發明的實踐而得知。本發明這些和其他優點可通過在本書面說明及其權利要求以及附圖中具體指出的結構來實現和獲得。
為實現這些及其他優點并且根據本發明的目的，如在此所體現的和廣泛描述的，用于制造CMOS圖像傳感器的方法包括在被分為有源區域和墊區域的半導體基板上的墊區域中形成金屬墊；在包括所述金屬墊的半導體基板的整個表面上形成鈍化層；選擇性地去除所述鈍化層以暴露所述金屬墊，從而形成金屬墊敞開部分；在包括所述金屬墊敞開部分的半導體基板的整個表面上形成阻擋層；在所述有源區域的阻擋層上形成R，G和B濾色器層；在所述濾色器層上形成微透鏡；去除所述墊區域的阻擋層；以及執行電子簇射，以中和在所述微透鏡俘獲的正電勢。
阻擋層是通過反應離子蝕刻(RIE)來去除的。當通過RIE去除阻擋層時，使用N2氣執行固化被以去除可能保留在所述金屬墊的表面上的腐蝕性材料。
所述方法可進一步包括在形成所述半導體基板的金屬墊之前在所述半導體基板上形成絕緣層。
所述方法可進一步包括在將所述濾色器層形成于所述有源區域的阻擋層上之前在所述有源區域的阻擋層上形成第一平坦化層；以及在將所述微透鏡形成于所述濾色器層上之前在所述濾色器層上形成第二平坦化層。
所述方法可進一步包括在形成濾色器層之前形成第一平坦化層；和在形成微透鏡之前形成第二平坦化層。
所述方法可進一步包括在阻擋層和濾色器層之間，以及在濾色器層和微透鏡之間分別形成第一和第二平坦化層。
優選地，所述阻擋層由PE氧化物膜，PE TEOS或PE氮化物膜形成，且該阻擋層以200到600的厚度形成。所述金屬墊由鋁形成。
此外，電子簇射使用電子束來執行。在另一個經修改的實施例中，電子簇射使用燈絲(filament)通過所述燈絲中流動的電流所產生的熱電子來執行。此時，正電壓被施加于所述半導體基板，且負電壓被施加于所述燈絲，從而使從所述燈絲產生的熱電子被引到所述半導體基板。
此外，電子簇射使用磁體或電勢層來執行，以增加電子遷移率。電子簇射在高真空下執行，以增加電子的范圍。
應理解，以上總體說明和以下詳細說明均為示例性和說明性的，意在提供對所要求的發明的進一步說明。


所包括的為進一步理解本發明而提供并且結合在說明書中并構成其一部分的

本發明的示例性實施例并且與描述一起用于說明本發明的原理。
在附圖中圖1是說明典型3T型CMOS圖像傳感器的等效電路圖；圖2是說明圖1所示通用CMOS圖像傳感器的單元像素的布局；圖3A到圖3E是說明用于制造相關技術CMOS圖像傳感器的方法的斷面圖；圖4A到圖4G是說明根據本發明的一個實施例用于制造CMOS圖像傳感器的方法的斷面圖；和圖5說明根據本發明的一個實施例如何使用燈絲來執行電子簇射。
具體實施例方式
現在將對本發明的優選實施例進行詳細參考，其實例在附圖中說明。在任何可能的情況下，相同的參考號將貫穿附圖使用以指代相同或相似部分。
圖4A到圖4G是說明根據本發明的一個示例性實施例用于制造CMOS圖像傳感器的方法的斷面圖。
如圖4A所示，絕緣層101如柵絕緣層或層間絕緣層被形成在半導體基板100上。每個信號線的金屬墊102被形成在所述絕緣層101上。所述金屬墊102可由與圖2所示的相應柵電極120，130，和140相同的材料形成在與所述柵電極120，130，和140相同的層上。可替換地，該金屬墊102可通過單獨的接觸孔由與所述柵電極120，130，和140不同的材料形成。任選地，金屬墊102可由鋁(Al)形成。
接著，鈍化層103被形成在包括所述金屬墊102的絕緣層101的整個表面上。該鈍化層103可由氧化物層或氮化物層形成。
如圖4B所示，光阻劑膜104被涂覆在所述鈍化層103上，然后使用光刻通過曝光和顯影過程來圖案化，以部分暴露對應于所述金屬墊102的鈍化層。通過將經圖案化的光阻劑膜104用作掩模來選擇性地蝕刻所述鈍化層103，以在所述金屬墊102形成金屬墊敞開部分105。然后，所述光阻劑膜104被去除。
如圖4C所示，阻擋層113被形成在包括所述敞開部分105的半導體基板的整個表面上。所述阻擋層103可由等離子體增強(PE)氧化物膜，如PE TEOS或PE氮化物以約200到600的厚度形成。
如圖4D所示，第一平坦化層106被沉積在所述阻擋層113的整個表面上，然后使用掩模通過光刻過程來去除，以僅保留在除了金屬墊以外的部分中。
藍濾色器層107，綠濾色器層108和紅濾色器層109被依次形成在所述第一平坦化層106上，對應于每個光電二極管區域(未示出)。每個濾色器層以如此方式被形成，使得對應的光阻劑材料被涂覆，且使用單獨的掩模來執行光刻過程。
如圖4E所示，第二平坦化層111被沉積在包括相應濾色器層107，108和109的所述半導體基板的整個表面上。然后，使用掩模通過光刻過程將該第二平坦化層111去除為僅保留在除了所述金屬墊以外的部分中。
如圖4F所示，電介質材料被沉積在所述第二平坦化層111上，然后通過光刻過程選擇性地去除。之后，微透鏡112在所述第二平坦化層111上被形成為對應于相應的濾色器層107，108，和109。
所述金屬墊102上的阻擋層113然后通過反應離子蝕刻(RIE)去除以暴露所述金屬墊的敞開部分105。因為可腐蝕所述金屬墊102的諸如氟離子的材料可存在于該金屬墊102的表面上，使用N2氣來執行固化以去除保留在所述金屬墊102的表面上的氟離子。
如上所述，由于當所述微透鏡112被暴露時去除所述阻擋層113，微透鏡112被使得荷電至一正電勢。
因此，如圖4G所示，通過電子簇射將負電勢施加于所述微透鏡112，從而中和微透鏡的正電勢。
在本發明的示例性實施例中，所述電子簇射可使用電子束或燈絲來執行。
在使用燈絲執行電子簇射的情況中，如圖5所示，負電壓被施加于所述燈絲120，而正電壓被施加于所述半導體基板100。通過在所述燈絲120中流動的電流產生的熱電子被引到該半導體基板100。
為提高電子的效率，磁體或電勢層可被用于增加電子遷移率。為增加電子的范圍，電子簇射可在高真空下執行。
如上所述，根據本發明的CMOS圖像傳感器及其制造方法可有如下優點。
首先，在所述金屬墊的敞開部分形成之后，由于所述阻擋層被形成以保護該金屬墊不受以后過程中使用的顯影溶液或蝕刻溶液的影響，有可能防止金屬墊被腐蝕，從而降低所述金屬墊的接觸阻抗。
其次，當所述阻擋層被去除時，負電勢通過電子簇射施加于所述微透鏡，以中和在微透鏡的表面俘獲的正電勢。因為光子俘獲被避免，有可能改善圖像傳感器的性能和產出。
最后，因為電子簇射可被執行，所述過程可被執行而不損壞圖像傳感器。
對于本領域的技術人員，顯然可在本發明中做出各種修改和變化而不背離本發明的精神和范圍。因而，旨在使本發明覆蓋落入所附權利要求及其等效形式的范圍內的對本發明的修改和變化。
權利要求
1.一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，包括在被分為有源區域和墊區域的半導體基板上的墊區域中形成金屬墊；在包括所述金屬墊的半導體基板的整個表面上形成鈍化層；選擇性地去除所述鈍化層以暴露所述金屬墊，從而形成金屬墊敞開部分；在包括所述金屬墊敞開部分的半導體基板的整個表面上形成阻擋層；在所述有源區域的阻擋層上形成R，G和B濾色器層；在所述濾色器層上形成微透鏡；去除所述墊區域的阻擋層；以及執行電子簇射，以中和在所述微透鏡俘獲的正電勢。
2.如權利要求1所述的方法，其中通過反應離子蝕刻(RIE)來去除所述阻擋層。
3.如權利要求2所述的方法，還包括使用N2氣固化，以去除在通過RIE去除所述阻擋層時可能保留在金屬墊表面上的腐蝕性材料。
4.如權利要求1所述的方法，還包括在形成所述半導體基板的金屬墊之前在所述半導體基板上形成絕緣層。
5.如權利要求1所述的方法，還包括在將所述濾色器層形成于所述有源區域的阻擋層上之前在所述有源區域的阻擋層上形成第一平坦化層；以及在將所述微透鏡形成于所述濾色器層上之前在所述濾色器層上形成第二平坦化層。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述阻擋層由PE氧化物膜，PETEOS，或PE氮化物膜形成。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述阻擋層以約200到600的厚度形成。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬墊由鋁形成。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述電子簇射使用電子束來執行。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述電子簇射使用燈絲通過所述燈絲中流動的電流所產生的熱電子來執行。
11.如權利要求10所述的方法，其中正電壓被施加于所述半導體基板，且負電壓被施加于所述燈絲，從而使從所述燈絲產生的熱電子被引到所述半導體基板。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述電子簇射使用磁體或電勢層來執行，以增加電子遷移率。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述電子簇射在高真空下執行，以增加電子的范圍。
14.一種中和存儲在圖像傳感器器件的微透鏡中的正電勢的方法，包括對微透鏡執行電子簇射。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述電子簇射使用燈絲通過所述燈絲中流動的電流所產生的熱電子來執行。
16.如權利要求15所述的方法，其中正電壓被施加于所述器件，且負電壓被施加于所述燈絲，從而使從所述燈絲產生的熱電子被引到所述器件。
17.如權利要求14所述的方法，其中所述電子簇射使用磁體或電勢層來執行，以增加電子遷移率。
18.如權利要求14所述的方法，其中所述電子簇射在高真空下執行，以增加電子的范圍。
全文摘要
一種用于制造CMOS圖像傳感器的方法，其中針對表面被使得荷電至一正電勢的微透鏡來執行電子簇射，以便中和該正電勢，從而改善該圖像傳感器的性能和產出。
文檔編號H01L21/822GK1819150SQ200510135088
公開日2006年8月16日 申請日期2005年12月23日 優先權日2004年12月24日
發明者林必歐 申請人:東部亞南半導體株式會社