专利名称：互补金属氧化物半导体影像传感器的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的制造方法；尤其是关于一种执行垫蚀刻处理两次和改变垫布局，而能够保护低温氧化物层，免于在垫周边区发生剥落现象的CMOS影像传感器的制造方法。
背景技术：
一般而言，影像传感器是一种可以将光影像转变成电讯号的半导体组件。电荷耦合组件(CCD)是一种将每一个金属-氧化物-硅(MOS)电容器紧密接放置，且将电荷载子储存电容器中或在电容器之间转移的半导体组件。而CMOS影像传感器则是一种根据使用周边电路，如控制电路和讯号处理电路的CMOS技术，采用通过制造和使用与像素数量同样多的MOS晶体管，用以顺序检测输出的开关方法的组件。
如广为人知的，用于彩色影像的影像传感器，在光感测单元上方，具有彩色滤光片数组(CFA)，其可以对应外部光产生且储存光产生电荷。彩色滤光片数组(CFA)具有红，绿和蓝三种颜色，或黄，紫红和蓝绿三种颜色。
此外，影像传感器包含检测光的光感测部分，及将光转换成电讯号和资料的逻辑电路。为了增加光灵敏度，目前正致力于增加填满因子，即光感测部分的面积对影像传感器组件的总面积的比率。但是，因为逻辑电路部分是不可或缺的，所以这些努力会达到极限。因此，为了增加光灵敏度，提出一种聚焦透镜技术，其可以控制在光感测部分外部区域附近的入射光的路径。使用此种技术的影像传感器具有形成在CFA上的微透镜。
第1A图为单位像素是由4个MOS晶体管和1个光电二极管组成的传统CMOS影像传感器的电路图。CMOS影像传感器提供用以接收光和产生光产生电荷的光电二极管100，用以将通过光电二极管100收集的光产生电荷转移到浮动扩散区102的转移晶体管101，用以将浮动扩散区102的电位设成期望值，且通过输出电荷重置浮动扩散区102的重置晶体管103，用以当作来源跟随器缓冲放大器操作的驱动晶体管104，及用以通过开关提供寻址的选择晶体管105。在单位像素外部，还有提供用以读取输出讯号的负载晶体管106。
第1B图为包含单位像素，彩色滤光片和微透镜的CMOS影像传感器的横截面结构图。
参考第1B图，传统CMOS影像传感器包含形成在基板10上的许多组件隔离层11，具有形成在基板上及形成在基板内某些区域的p阱和n阱上的许多间隔层13的许多闸极电极12，含有光电二极管的许多单位像素14，许多n型离子布植区15，许多p型离子布植区16，形成在含有许多闸极电极的基板上的层间绝缘层17，许多第一金属连接线18，覆盖许多第一金属连接线18的第一金属层间绝缘层19，形成在第一金属层间绝缘层19上的许多第二金属连接线20，覆盖许多第二金属连接线20的第二金属层间绝缘层21，形成在第二金属层间绝缘层21上的许多第三金属连接线22，覆盖许多第三金属连接线22且保护组件的钝化层23，形成在钝化层23上的单位像素区中的许多彩色滤光片24，用以补偿彩色滤光片24所造成的高度差的外着层25，形成在外着层25上的许多微透镜26，及用以保护微透镜的低温氧化物(LTO)层27。
另一方面，LTO层27主要是形成在与单位像素形成光接收区中的许多微透镜26和外着层25上。但是，在垫开区，LTO层27是直接形成在钝化层23上。
第1C图为示于第1B图的结构的垫周边区放大图。因为在垫周边区，钝化层23，外着层25和LTO层27彼此是不稳定的附着，所以在执行后续处理时，常常会发生LTO层27剥落的现象。
参考第1C图，钝化层23和LTO层27在垫开口区是以直线蚀刻，因此具有杂质容易穿透的结构。
换言之，对于传统CMOS影像传感器，在用以移除打开垫的垫光阻(未图标于第1图)的去光阻处理期间，杂质会穿透在钝化层23和LTO层27之间；因此，垫周边区会稍微剥离。若在垫周边区执行晶圆背面研磨处理或切割处理，则在晶圆背面研磨处理或切割处理期间，通过使用物理力均匀地移除LTO层，LTO会发生破裂。
若LTO破裂穿透像素，则会对影像产生很严重的缺陷，因此使检查时的良率彻底丧失。
发明内容
因此，本发明目的是要提供一种能够保护低温氧化物层(LTO)，免于发生剥落现象的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的制造方法。
本发明提供一种通过执行垫蚀刻制造两次和改变垫布局，而能够防止LTO层发生剥落现象的CMOS影像传感器的制造方法。
根据本发明的一方向，本发明提供一种能够防止低温氧化物层剥落的CMOS影像传感器的制造方法，其包含下列步骤在垫金属上形成钝化层；通过使用第一垫掩模，将钝化层图案化，暴露出垫金属的预定部分；在暴露的垫金属上和形成在垫开口区周围的钝化层上，形成氧化物层；依序形成彩色滤光片，平坦化层和微透镜；在上述的结构上形成低温氧化物层，以保护微透镜；及通过第三垫掩模，选择性蚀刻形成在垫开口区周围的低温氧化物层和氧化物层，打开垫金属。
根据本发明的另一方向，本发明提供一种提供垫开口区的CMOS影像传感器的制造方法，其包含下列步骤在垫金属上形成钝化层；在钝化层上沉积氧化物层；通过使用第一垫掩模，将钝化层和氧化物层图案化，暴露出垫金属的预定部分；依序形成彩色滤光片，平坦化层和微透镜；在上述的结构上沉积低温氧化物层，以保护微透镜；及通过第二垫掩模，选择性蚀刻形成在垫开口区周围的低温氧化物层和氧化物层，打开垫金属。
根据下面参考相关附图的优选实施例的说明，本发明上述的和其它的目的与特征将会变得更清楚，其中第1A图为传统互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的单位像素的电路图；第1B图为传统CMOS影像传感器的横截面图；第1C图为说明示于第1B图中，垫周边区的低温氧化物层为什么剥离的原理的横截面图；第2A图到第2E图为根据本发明优选实施例的CMOS影像传感器的处理横截面图；第3A图为通过使用第一垫掩模执行第一垫蚀刻处理，将垫和钝化物层图案化的上视图；第3B图为通过使用第二垫掩模执行第二垫蚀刻处理，将垫和钝化层图案化的上视图；及第4A图到第4B图为根据本发明优选实施例，已打开垫的最终形状的上视图。
组件符号说明100光电二极管101转移晶体管102浮动扩散区103重置晶体管104驱动晶体管105选择晶体管106负载晶体管10 基板11 组件隔离层12 闸极电极13 间隔层14 单位像素15 n型离子布植区16 p型离子布植区17 层间绝缘层18 第一金属连接线19 第一金属层间绝缘层
20第二金属连接线21第二金属层间绝缘层22第三金属连接线23钝化层24彩色滤光片25外着层26微透镜27低温氧化物层30金属层间绝缘层31垫金属32钝化层33氧化物层34外着层35低温氧化物层具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明的实施例。
第2A图到第2E图为根据本发明优选实施例的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器的处理横截面图。在此，因为和传统方法相同，所以省略关于直到形成钝化层32的处理执行的说明。
参考第2A图，在金属层间绝缘层30上形成垫金属31，然后以钝化层32覆盖垫金属31。
第2B图为通过使用垫(PAD)掩模(MASK)，选择性蚀刻钝化层32，而暴露垫金属31的横截面图。
参考第2B图，在形成示于第2A图的钝化层32后，通过使用第一垫掩模执行第一垫蚀刻处理。
根据传统CMOS影像传感器，只采用一次垫蚀刻处理。但是，根据本发明，采用2次垫蚀刻处理。下面，将用于第一垫蚀刻处理的掩模称为第一垫掩模，而将用于第二垫蚀刻处理的掩模称为第二垫掩模。
如下面的说明，第一垫掩模比第二垫掩模暴露更广的垫金属31。根据本发明，第一垫掩模使用两种掩模。例如，第一和第二掩模可以根据各掩模平面的洞形状或带形状，彼此相互区分。
同样地，参考第2C图，在执行第一垫蚀刻处理之后，沿着垫开口区沉积氧化物层33。在此，氧化物层33是扮演增加后面将要沉积的低温氧化物(LTO)层和钝化层32之间粘着力的角色。氧化物层33不宜形成在将要形成彩色滤光片和微透镜的区域，而是只沿着垫开口区选择性形成。
根据本发明的优选实施例，在第一垫蚀刻处理之后，沉积氧化物层33。但是允许顺序可以颠倒。尤其，在钝化层32上沉积氧化物层33之后，可以执行第一垫蚀刻处理。
参考第2D图，先处理用以形成彩色滤光片(未图标)的制造，然后，为了平坦化，在彩色滤光片上沉积外着层34。接着，在外着层34上形成微透镜(未图标)，然后透过顺序处理，在外着层34和氧化物层33上沉积低温氧化物(LTO)层35。
透过上述处理形成的CMOS影像传感器的横截面图，示于第2D图。参考第2D图，因为LTO层35是沉积在垫金属31上，所以垫金属31尚未被打开。
因此，透过顺序处理，执行用以精确打开垫的第二垫蚀刻处理。第二垫蚀刻处理将参考第2E图说明。
如上所述，用于第二垫蚀刻处理的掩模称为第二垫掩模。参考第2E图，相较于第一垫掩模，第二垫掩模暴露较小的垫金属31的面积。
参考第2E图，LTO层35和氧化物层33是唯二透过第二垫蚀刻处理暴露纵剖面的层。因为没有暴露出钝化层32，所以可以防止杂质穿透，因此可以防止在制作传统CMOS影像传感器时发生剥落现象。
再者，参考第2E图，钝化层32和LTO层35是彼此相互连接，其中钝化层32和LTO层35每一个都以凹凸的形成提供一部分。因此，因为在钝化层32和LTO层35之间的接触面积大于传统方法的面积，所以根据本发明的优选实施例，可以防止LTO层35的剥落现象。
此外，在本发明中，还有用以改善LTO层35和钝化层32之间粘着力的氧化物层33。钝化层32本身会被施以图案制作，以制作出围绕垫金属31的孔形状或带线形状。因此，不只是得到钝化层32和LTO层35彼此之间的接触面积较大，而且穿入钝化层32的孔或带线还可以扮演停止LTO层35剥落的角色。
图案化的垫金属的截面上视图标于第3A图或第3B图。参考第3A图，其图标通过使用孔形第一掩模图案化的钝化层。如上所述，第一掩模是用在本发明的第一垫掩模的其中之一。若使用孔形第一掩模，则通过将钝化层选择性蚀刻而形成围绕垫金属的孔，就可以暴露出垫金属。
参考第3B图，其图标通过带线形第二掩模图案化的钝代层。如上所述，第二掩模是用在本发明的第一垫掩模的其中之一。若使用带线形第二掩模，则通过将钝化层选择性蚀刻而形成围绕垫金属的带线形状，就可以暴露出垫金属。
其次，将说明第4A图和第4B图。第4A图和第4B图为示于第2E图的第二垫蚀刻处理的完成状态上视图。但是，第4A图和第4B图没有准确地说明示于第2E图的状态，而且其为即使为了方便而将钝化层32放置在LTO层35下方的上视图。尤其，为了要以第4A图和第4B图的上视图准确地说明示于第2E图的状态，应该要只图标在顶部上的LTO层35和暴露的垫金属31。但是，为了方便，也图标位在LTO层35下方的钝化层32。
参考上面的说明，通过第二垫蚀刻处理暴露的垫金属，和制成具有围绕暴露的垫金属的孔图案化的钝化层，示于第4A图。此外，LTO层也图标在暴露的垫金属和钝化层之间。
同理，制成具有带线形状图案化的钝化层示于第4B图，而其余的组件则和第4A图的图标相同。
若垫蚀刻处理执行2次，则用以改善钝化层和低温氧化物层之间粘着力的氧化物层的引入，及对钝化层执行形成孔形状或带线形状的图案制作处理，被应用到CMOS影像传感器的制造方法中，通过防止低温氧化物层的剥落，所以明显改善产品的生产良率。
本申请书包含2003年10月24日向韩国专利局提出申请的韩国专利公报第KR2003-0074572号的相关内容，在此已将该内容全都纳入参考。
本发明已针对某些优选实施例详细说明，那些熟悉本项技术人士所做的各种不同的变化例和修正例，明显将不脱离本发明在后面的申请权利要求所界定的精神和范围。
权利要求
1.一种提供垫开口区的互补金属氧化物半导体影像传感器的制造方法，包含下列步骤在垫金属上形成钝化层；通过使用第一垫掩模，将钝化层图案化，暴露出垫金属的预定部分；在暴露的垫金属上和形成在垫开口区周围的钝化层上，形成氧化物层；依序形成彩色滤光片，平坦化层和微透镜；在上述的结构上形成低温氧化物层，以保护微透镜；及通过第二垫掩模，选择性蚀刻形成在垫开口区周围的低温氧化物层和氧化物层，打开垫金属。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过第一垫掩模执行暴露钝化层的步骤，以形成围绕垫金属暴露部分的孔。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过第一垫掩模执行暴露钝化层的步骤，以形成围绕垫金属暴露部分的带线。
4.如权利要求1所述的方法，其中第二垫掩模的面积小于第一垫掩模的面积。
5.一种提供垫开口区的互补金属氧化物半导体影像传感器的制造方法，包含下列步骤在垫金属上形成钝化层；在钝化层上沉积氧化物层；通过使用第一垫掩模，将钝化层和氧化物层图案化，暴露出垫金属的预定部分；依序形成彩色滤光片，平坦化层和微透镜；在上述的结构上沉积低温氧化物层，以保护微透镜；及通过第二垫掩模，选择性蚀刻形成在垫开口区周围的低温氧化物层和氧化物层，打开垫金属。
6.如权利要求5所述的方法，其中通过第一垫掩模执行暴露钝化层的步骤，以形成围绕暴露的垫金属的孔。
7.如权利要求5所述的方法，其中通过第一垫掩模执行暴露钝化层的步骤，以形成围绕暴露的垫金属的带线。
8.如权利要求5所述的方法，其中第二垫掩模的面积小于第一垫掩模的面积。
全文摘要
一种互补金属氧化物半导体影像传感器的制造方法，能够保护低温氧化物层，避免钝化层发生剥落。该方法包含下列步骤在垫金属上形成钝化层；通过使用第一垫掩模，将钝化层图案化，暴露出垫金属的预定部分；在暴露的垫金属上和形成在垫开口区周围的钝化层上，形成氧化物层；依序形成彩色滤光片，平坦化层和微透镜；在上述的结构上形成低温氧化物层，以保护微透镜；及通过第二垫掩模，选择性蚀刻形成在垫开口区周围的低温氧化物层和氧化物层，打开垫金属。
文档编号H04N5/369GK1624900SQ20041008771
公开日2005年6月8日 申请日期2004年10月25日 优先权日2003年10月24日
发明者金恩志 申请人:美格纳半导体株式会社