專利名稱：Cmos圖像傳感器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器。更具體地說，涉及一種CMOS圖像 傳感器以及使用減少工序的工藝制造CMOS圖像傳感器的方法。
背景技術：
圖像傳感器通常用于將光學圖像轉換成電信號。目前在本領域中使用的圖 像傳感器一般分類為CMOS(互補型金屬-氧化物-硅)圖像傳感器或CCS(電荷 耦合器件)圖像傳感器。與CMOS圖像傳感器相比，CCD圖像傳感器具有較高 的光敏性以及噪聲特性，但是其難于合并于具有較高功率消耗的高集成系統(tǒng) 中。
相反，CMOS圖像傳感器使用比CCD圖像傳感器更簡單的工藝，使其更 適于高集成系統(tǒng)的密度。另外，CMOS圖像傳感器具有較低功率消耗。
隨著制造半導體器件的技術得到高度發(fā)展，人們致力于研究和發(fā)展CMOS 圖像傳感器的光敏性以及噪聲特性。
一般情況下，CMOS圖像傳感器的每個像素由能夠接收光的光電二極管以 及能夠控制接收到的光的CMOS器件組成的。在光電二極管中，產生相應于 使用濾光器探測到的紅、綠以及藍色光線的波長和強度的電子空穴對。輸出信 號依照所產生的電子數量而變化，使其能捕獲圖像。
CMOS圖像傳感器在圖1A以及圖IB示出，并包含包括例如光電二極 管21的光荷轉換單元的主像素區(qū)域1，設置在主像素區(qū)域1外側的虛擬像素 區(qū)域2，以及用于探測由像素區(qū)域1和虛擬像素區(qū)域2探測到的信號的外圍電 路區(qū)域3組成。形成外圍電路區(qū)域3以圍繞主像素區(qū)域1和虛擬像素區(qū)域2。
在現(xiàn)有技術的CMOS圖像傳感器制造工藝中，在傳感器表面上涂覆氧化
層以形成器件保護層22，從而保護器件使其不受濕氣和外部物理震動影響。
另外，暗屏蔽層23在相應于光電二極管21的器件保護層22上形成以屏蔽虛 擬像素區(qū)域2使其不受光照。
隨后，形成其表面經平坦化的平坦層24。然后，顯微透鏡25在平坦層24 上形成。
從而，在目前本領域中用于形成虛擬像素區(qū)域2以及主像素區(qū)域1的制造 工藝中，形成虛擬像素區(qū)域2的工藝需要一個附加工藝，以形成暗屏蔽層23， 用以屏蔽該區(qū)域使其不受光照。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器以及一種制造CMOS圖像傳感 器的方法，其基本避免了現(xiàn)有技術的一個或更多問題、局限或缺點。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造CMOS圖像傳感器的方法，其中可通 過除去在虛擬像素區(qū)域中形成暗屏蔽層的工藝來減少工藝步驟。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種CMOS圖像傳感器，其中光屏蔽功能是 利用在主像素區(qū)域中應用多晶硅圖案和硅化物層實現(xiàn)，而不需要在虛擬像素區(qū) 域中的暗屏蔽層。
本發(fā)明的附加優(yōu)勢、目的，以及特征將在下面描述中得到部分地闡明，并 在基于對以下的檢驗后對那些本技術領域的普通技術人員是顯而易見的，或可 從本發(fā)明的實踐中了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)勢將通過在所寫的說明書、權 力要求，以及附圖中特別指出的結構來達到并實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)勢，本發(fā)明的一個方案是一種制造CMOS圖 像傳感器的方法，其包括在硅外延層上形成多個多晶硅圖案，這些多晶硅圖 案對應于虛擬像素區(qū)域中多個光電二極管的位置，在蝕刻工藝中應用光刻膠在 多晶硅圖案上沉積具有高熔點的金屬，應用灰化工藝并執(zhí)行快速退火工藝通過 去除光刻膠圖案由具有高熔點的材料形成硅化物層，在硅外延層和硅化物層上 形成器件保護層和平坦層，以及在與硅化物層的位置相對應的平坦層上形成顯 微透鏡。
本發(fā)明的另一方案是一種CMOS圖像傳感器，其包括在與虛擬像素區(qū) 域中多個光電二極管的位置相對應的硅外延層上的多個多晶硅圖案，形成于每 個多晶硅圖案上的具有高熔點金屬的硅化物層，相繼沉積在硅外延層和硅化物 層上的器件保護層和平坦層，以及位于與硅化物層的位置相對應的平坦層上的 多個顯微透鏡。
應當理解，本發(fā)明的以上簡要描述和以下的詳細描述都為示例性和解釋性 的，并意欲提供對要求保護的本發(fā)明的進一歩解釋。
附圖提供對本發(fā)明的進一步理解，其包含在說明書中并構成說明書的一部 分。附圖示出了本發(fā)明的實施方式并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。 在附圖中
圖1A為在本領域中公知的CMOS圖像傳感器的示意圖IB為本領域的CMOS圖像傳感器的虛擬像素區(qū)域的示意性截面圖；以
及
圖2為根據本發(fā)明實施方式的CMOS圖像傳感器的虛擬像素區(qū)域的示意 性截面圖。
具體實施例方式
下面將參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式詳細描述本發(fā)明，所述實施方式的實例 示于附圖中。在所有附圖中將盡可能地用相同的附圖標記表示相同或類似的部 件。
根據本發(fā)明的一個實施方式的CMOS圖像傳感器的制造方法包括在主
像素區(qū)域中形成柵極的多晶硅圖案，替代目前用于現(xiàn)有技術中的形成暗屏蔽層
用于屏蔽來自CMOS圖像傳感器的虛擬像素區(qū)域的入射光的工藝。從而，本 發(fā)明提出一種CMOS圖像傳感器，其中柵極形成于主像素區(qū)域，而多晶硅圖 案以及硅化物層形成于虛擬區(qū)域中。
在制造根據本發(fā)明的一個實施方式制造CMOS圖像傳感器的方法中，使 用多晶硅圖案221以在主像素區(qū)域中形成柵極。同時，多晶硅圖案221形成于 虛擬像素區(qū)域中的硅外延層200上。虛擬像素區(qū)域包括光電二極管210，例 如紅色、綠色，或藍色傳感光電二極管；以及形成多晶硅圖案221，以覆蓋光 電二極管210。
特別地，在虛擬像素區(qū)域中形成多晶硅圖案的工藝使用與在主像素區(qū)中形 成柵極相似的工藝。更獨特的，應用硅烷氣體在較低溫度下將多晶硅沉積在指
定的CVD腔室中，并隨后應用化學機械拋光或"CMP"工藝將其形成為多晶硅層。
隨后，第一光刻膠圖案形成于多晶硅層上，其每個光電二極管210上方具 有開口。隨后應用第一光刻膠圖案執(zhí)行蝕刻工藝以形成多晶硅圖案221,如圖 2所示。
可選地，多晶硅圖案221可利用在主像素區(qū)域中形成柵極的工藝以多種方 式形成。
隨后，用第二光刻膠圖案填充各個多晶硅圖案221之間的空間。然后，將 具有高熔點的金屬，例如Co， Ti等等，在200。C的襯底溫度以及10 Torr真 空度下，沉積在硅外延層200和多晶硅圖案221上。
在本發(fā)明的實施方式中，虛擬像素區(qū)域2在圖像信號處理中作為提高圖像 特性的參考區(qū)域。從而，形成虛擬像素區(qū)域2，使其不受光的影響。因此，鈷 (Co)的低反射率以及低透射率是很合適的，所以鈷可用作該高熔點金屬。從而， 在優(yōu)選實施方式中，將鈷沉積在多晶硅圖案221上。
在將鈷沉積在多晶硅圖案221上后，應用灰化工藝去除第二光刻膠圖案。 隨后通過在800至1000°C之間在Ar氣體環(huán)境中執(zhí)行20秒快速退火工藝而形 成鈷硅化物層222。
有利地，鈷硅化物層222起到與暗屏蔽層相同的光屏蔽作用，阻止光傳送 到光電二極管210。
在Co硅化物層222形成以后，由USG(未摻雜硅玻璃)形成的器件保護層 220形成于硅外延層200以及鈷硅化物層222上。
如果器件保護層220是通過涂覆USG(未摻雜硅玻璃)形成，則在虛擬像素 區(qū)域中的器件保護層220具有與鄰近區(qū)域不同的高度。
為了防止高度的不同，在平坦工藝中形成液SOG(旋涂式玻璃)相。隨后， 通過在退火工藝中硬化已涂層的SOG形成平坦層230。
隨后，在半導體的表面上執(zhí)行CMP工藝，以平坦化該表面。由硅氮化物 諸如SiN形成的氮化物層(圖中未顯示)選擇性形成于平坦層230上。隨后，多 個顯微透鏡240形成于光電二極管210上方的氮化物層上。
如前面描述提到的，在依照本發(fā)明的圖像傳感器制造方法中，多晶硅圖案
221和鈷硅化物層222形成，同時在在主像素區(qū)域中形成柵極，而不需要在虛 擬像素區(qū)域2中形成暗屏蔽層，減少了需要生產傳感器的工藝量。因為多晶硅 圖案和硅化物可以切斷光，所以不必形成暗屏蔽層。因此，本發(fā)明提高了圖像 傳感器的性能。
顯然在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領域的普通技術人員可以 對本發(fā)明做出各種改進和變型。因此，本發(fā)明意圖覆蓋所有落入所附權利要求 及其等效物的范圍之內的改進和變型。
權利要求
1.一種制造CMOS圖像傳感器的方法，其特征在于，所述方法包括在相應于在虛擬像素區(qū)域中形成的多個光電二極管的位置的硅外延層上形成多個多晶硅圖案；在蝕刻工藝中，使用光刻膠在所述硅外延層上的多個所述多晶硅圖案上沉積具有高熔點的金屬；通過去除所述光刻膠并執(zhí)行灰化工藝和快速退火工藝形成高熔點金屬的硅化物層；相繼在所述硅外延層和硅化物層上形成器件保護層和平坦層；以及在與所述硅化物層的位置相對應的所述平坦層上形成顯微透鏡。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有高熔點的金屬為鈷。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，用于形成硅化物層的所述 快速退火工藝是在800至1000°C之間的溫度下在Ar氣體環(huán)境中執(zhí)行20秒。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件保護層是應用未 摻雜硅玻璃形成的。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述平坦層是應用旋涂式 玻璃形成。
6. —種CMOS圖像傳感器，其特征在于，包括多個多晶硅圖案，形成于與在虛擬像素區(qū)域中形成的多個光電二極管的位 置相對應的硅外延層上；具有高熔點的金屬的硅化物層，形成于所述多個多晶硅圖案上； 器件保護層和平坦層，其相繼形成于所述硅外延層和硅化物層上；以及 多個顯微透鏡，位于與所述硅化物層的位置相對應的所述平坦層上。
7. 根據權利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述高熔點 金屬的所述硅化物層包括鈷硅化物層。
8. 根據權利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述器件保 護層是使用未摻雜硅酸鹽玻璃形成。
9. 根據權利要求6所述的CMOS圖像傳感器，其特征在于，所述平坦層 是應用旋涂式玻璃形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CMOS圖像傳感器及其制造方法。該方法包括在與虛擬像素區(qū)域中的多個光電二極管對應的硅外延層上形成多個多晶硅圖案，在蝕刻工藝中使用光刻膠在多個多晶硅圖案上沉積具有高熔點的金屬，通過去除光刻膠并隨后執(zhí)行灰化工藝和快速退火工藝形成高熔點金屬的硅化物層，相繼在硅外延層和硅化物層上形成器件保護層和平坦層，以及在與硅化物層相對應的平坦層上形成顯微透鏡。
文檔編號H01L21/822GK101207081SQ20071016519
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權日2006年12月22日
發(fā)明者宋埈宇 申請人:東部高科股份有限公司