专利名称:互补型金属氧化物半导体图像传感器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的制造方法，特别涉及一种互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的制造方法。本发明尤其涉及由金属线层形成焊盘后的工艺。
背景技术：
CMOS图像传感器的特性取决于光电二极管接收外部光的灵敏度。该灵敏度主要由微透镜和光电二极管之间的距离、以及薄膜特性决定。与完全反射所有光的金属层不同，现有的像素块的钝化氮化物较之钝化氧化物通常阻挡并反射相当大部分的光。相应地，COMS图像传感器的灵敏度退化。
另一方面，在现有的CMOS图像传感器中利用氢退火工艺——例如烧结工艺——来改善低照度(illumination)特性。由于钝化氮化物涂敷较厚，其有阻碍氢离子的趋势，因此导致工艺效果退化。
此外，不同于现有的半导体制造工艺，CMOS图像传感器的氢退火工艺在堆叠钝化氮化物之后进行，而不是在堆叠钝化氧化物之后进行。
以下参照图1A到图1H描述现有的CMOS图像传感器的制造方法的缺点。具体地，图1A到图1H示出了从形成焊盘到制造微透镜直至露出焊盘的工艺过程。
参照图1A，钝化氧化物120以及钝化氮化物130在焊盘110形成后形成。另外，不同于晶片中实际的主芯片区域，该晶片的边缘区域会因为晶片边缘经受各种光蚀刻工艺而留有不规则的晶片边缘遗留层100。由于不规则的晶片边缘遗留层100，晶片边缘区域的粘合强度减弱。
如图1B所示，在CMOS图像传感器的情形下进行氢工艺。该氢工艺为使用包括适当比例的氮气和氧气的气体进行的热处理工艺。在该工艺过程中产生晶片边缘剥落140。在晶片边缘剥落140中，遗留在晶片边缘的钝化氮化物130由于钝化氮化物130层间应力的加剧或晶片边缘遗留层100的氟化硅酸盐玻璃中的氟离子增加而呈环形脱落。而且，在热处理过程中，从晶片边缘剥落的瑕疵颗粒(defect)进入该晶片内部的像素区域。进入该晶片内部的颗粒被称为圆形疵点145。
参照图1C，进行擦洗来去除这些圆形疵点145，并且通过光蚀刻工艺露出焊盘110的区域。接下来，进行清洁和焊盘处理工艺，包括焊盘灰化工艺、溶剂清洗工艺以及最终的固化工艺。虽然进行擦洗来去除这些圆形疵点145，但是圆形疵点145仍可能存在。
参照图1D，涂敷焊盘保护层150。该焊盘保护层150可为等离子体增强正硅酸四乙酯(PE-TEOS)层或热固性树脂层。该焊盘保护层150通过薄涂覆而具有200到500的厚度，因此使得在以后容易露出焊盘110。
图1E为通过彩色光蚀刻工艺得到的滤色镜矩阵160的剖视图。图1F为通过平坦化层光蚀刻工艺得到的平坦化层170的剖视图。图1G为在微透镜工艺中通过热回流得到的微凸透镜180的剖视图。最后，图1H为通过蚀刻焊盘区域的焊盘保护层150而露出焊盘110的剖视图。接下来有可能进行探测检验。
发明内容因此，本发明涉及一种CMOS图像传感器的制造方法，该方法基本上能消除由现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种COMS图像传感器的制造方法，该方法通过去除在CMOS图像传感器的像素区域中的钝化氮化物而大幅度加强了灵敏度，并且通过提高氢退火的有效性而改善了低照度的特性，并通过去除在晶片边缘区域出现、之后移入像素区域中的圆形疵点来提高图像传感器的质量和产量。
本发明的其他优点、目的和特征将部分地在接下来的说明中进行阐释，一部分在本领域的普通技术人员阅读了下述内容之后将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其他优点可以通过所撰写的说明书、权利要求
书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点，依照本发明的目的，正如在此具体实施并广泛说明的，本发明提供一种互补型金属氧化物图像传感器的制造方法，该方法包括在形成焊盘后涂敷钝化氧化物和钝化氮化物；通过光蚀刻工艺选择性地去除焊盘区域和像素区域的钝化氮化物，并进行第一次清洁工艺；进行氢退火工艺；通过去除该焊盘区域的钝化氧化物而露出该焊盘，并且进行第二次清洁工艺；涂敷焊盘保护层；在涂敷该焊盘保护层后，进行滤色镜矩阵工艺、平坦化工艺以及微透镜工艺；以及去除该焊盘区域中的焊盘保护层。
进行该第一次清洁工艺可以包括进行灰化工艺和溶剂清洗工艺。进行该第二次清洁工艺可以包括进行第一次灰化工艺、溶剂清洗工艺和第二次灰化工艺。该焊盘保护层可以为等离子体增强正硅酸四乙酯层或者热固性树脂层中之一。该焊盘保护层可以具有200到600的厚度。可以通过干蚀刻去除该等离子体增强正硅酸四乙酯。可以通过氧气灰化去除该热固性树脂层。通过去除该钝化氧化物而露出的焊盘区域可以比通过去除该钝化氮化物而露出的焊盘区域宽。
应当理解的是上文对本发明的概述以及下文对本发明的详细描述都是示例性和解释性的，并旨在对所请求保护的本发明作进一步的解释。
所包含的附图用以提供对本发明的进一步理解，其并入到本申请中并构成为本申请的一部分，所述附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1A到图1H为示出现有的CMOS图像传感器制造方法的剖视图；以及图2A到图2I为示出根据本发明实施例的CMOS图像传感器制造方法的剖视图。
具体实施方式下面将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在所有附图中尽可能使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。
图2A到图2I为示出根据本发明实施例的CMOS图像传感器制造方法的剖视图。图2A到图2D为形成焊盘210后的工艺的剖视图。
参照图2A，在焊盘210形成后，依次涂敷钝化氧化物220和钝化氮化物230。在涂敷钝化氧化物220之后，进行化学机械平坦化工艺然后涂敷钝化氮化物230。另一方面，不同于晶片中实际的主芯片区域，在该晶片的边缘区域会因为晶片边缘经受多种光蚀刻工艺而留有不规则的晶片边缘遗留层200。由于不规则的晶片边缘遗留层200，晶片的边缘区域的粘合强度减弱。
图2B为当通过光蚀刻工艺仅将焊盘区域及像素区域的钝化氮化物230去除时的剖视图。图2C为当使用包括适当比例的氮气和氧气的气体进行热处理工艺即氢退火工艺时的剖视图。在晶片的主芯片区域的图像信号处理器(ISP)逻辑模块中的钝化氮化物230未被蚀刻，而只是去除像素区域的钝化氮化物230。相应地，由于钝化氮化物230相比于钝化氧化物220具有较大的反光率，因此CMOS图像传感器的灵敏度增加。另外，由于在焊盘区域和像素区域的钝化氮化物230被去除了，因此在氢退火工艺过程中氢离子能更有效地填补硅表面的受损的悬挂键(dangling bond)。相应地，由于避免了受损的悬挂键中的自由电子而导致的黑信号(dark signal)，因此可改善低照度特性。另一方面，当在此蚀刻工艺之后进行清洁工艺时，仅进行灰化和溶剂清洗。
图2D是通过光蚀刻工艺蚀刻焊盘区域中的钝化氧化物220时的剖视图。露出的焊盘210的区域较之于图2B的露出的焊盘210的区域被蚀刻得更宽。这是为了接下来的光蚀刻工艺过程中的对准误差。然后依次进行包括第一次灰化、溶剂清洗以及第二次灰化的第二次清洁工艺。不同于图2C的第一次清洁工艺，由于已经露出焊盘210，因此通过多进行一次灰化(第二次灰化)，焊盘210更加清洁而且避免了焊盘腐蚀。
接下来，如图2E所示，在整个衬底上形成焊盘保护层240。该焊盘保护层240可以是PE-TEOS层或者热固性树脂层。该焊盘保护层240具有200到600的厚度，从而使得在微透镜工艺之后易于去除在焊盘区域的焊盘保护层240。
接下来，通过图2F所示的彩色光蚀刻工艺在像素区域形成滤色镜矩阵250。另外，通过图2G所示的光蚀刻工艺形成平坦化层260，然后通过图2H中的热处理形成微凸透镜270。最终，去除焊盘保护层240以露出焊盘210。在这一点上，若焊盘保护层240为PE-TEOS层，则使用干蚀刻法将其去除；若焊盘保护层240为热固性树脂层，则使用氧气灰化(oxygen ashing)工艺将其去除。
根据本发明，提供了一种CMOS图像传感器的制造方法，该方法通过蚀刻焊盘区域和像素区域的钝化氮化物以降低反光率从而大幅度地增加了灵敏度，并且通过在去除钝化氮化物之后进行氢退火工艺避免了晶片边缘区域的剥落或像素区域的圆形疵点。而且，由于氢退火工艺是在去除像素区域和焊盘区域的钝化氮化物之后进行，因此氢退火效应(可使大量氢离子到达硅表面的受损悬挂键)可被最大化，从而加强CMOS图像传感器的低照度特性。
对于本领域的技术人员而言，显然可以在本发明的范围内进行各种修改和变化。因此，本发明应覆盖在所附权利要求
书及其等同范围内对本发明的所有修改和变化。
权利要求
1.一种互补型金属氧化物图像传感器的制造方法，该方法包括在形成焊盘后涂敷钝化氧化物和钝化氮化物；通过光蚀刻工艺选择性地去除焊盘区域和像素区域的钝化氮化物，并进行第一次清洁工艺；进行氢退火工艺；通过去除该焊盘区域的钝化氧化物而露出该焊盘，并且进行第二次清洁工艺；涂敷焊盘保护层；在涂敷该焊盘保护层后，进行滤色镜矩阵工艺、平坦化工艺以及微透镜工艺；以及去除该焊盘区域中的焊盘保护层。
2.如权利要求
1所述的制造方法，其中，进行该第一次清洁工艺包括进行灰化工艺和溶剂清洗工艺。
3.如权利要求
1所述的制造方法，其中，进行该第二次清洁工艺包括进行第一次灰化工艺、溶剂清洗工艺和第二次灰化工艺。
4.如权利要求
1所述的制造方法，其中，该焊盘保护层为等离子体增强正硅酸四乙酯层或者热固性树脂层中之一。
5.如权利要求
4所述的制造方法，其中，该焊盘保护层的厚度为200到600。
6.如权利要求
4所述的制造方法，其中，通过干蚀刻去除该等离子体增强正硅酸四乙酯。
7.如权利要求
4所述的制造方法，其中，通过氧气灰化去除该热固性树脂层。
8.如权利要求
1所述的制造方法，其中，通过去除该钝化氧化物而露出的焊盘区域比通过去除该钝化氮化物而露出的焊盘区域宽。
专利摘要
本发明提供一种互补型金属氧化物图像传感器的制造方法。该方法包括在形成焊盘后涂敷钝化氧化物和钝化氮化物；通过光蚀刻工艺选择性地去除焊盘区域和像素区域的钝化氮化物，并进行第一次清洁工艺；进行氢退火工艺；通过去除该焊盘区域的钝化氧化物而露出该焊盘，并且进行第二次清洁工艺；涂敷焊盘保护层；在涂敷该焊盘保护层后，进行滤色镜矩阵工艺、平坦化工艺以及微透镜工艺；以及去除该焊盘区域中的焊盘保护层。
文档编号H01L27/146GK1992221SQ200610170194
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月25日
发明者金唇翰 申请人:东部电子股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan