专利名称：Cmos图像传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种CMOS图像传感器。更具体地说，涉及一种CMOS图像 传感器以及使用减少工序的工艺制造CMOS图像传感器的方法。
背景技术：
图像传感器通常用于将光学图像转换成电信号。目前在本领域中使用的图 像传感器一般分类为CMOS(互补型金属-氧化物-硅)图像传感器或CCS(电荷 耦合器件)图像传感器。与CMOS图像传感器相比，CCD图像传感器具有较高 的光敏性以及噪声特性，但是其难于合并于具有较高功率消耗的高集成系统 中。
相反，CMOS图像传感器使用比CCD图像传感器更简单的工艺，使其更 适于高集成系统的密度。另外，CMOS图像传感器具有较低功率消耗。
随着制造半导体器件的技术得到高度发展，人们致力于研究和发展CMOS 图像传感器的光敏性以及噪声特性。
一般情况下，CMOS图像传感器的每个像素由能够接收光的光电二极管以 及能够控制接收到的光的CMOS器件组成的。在光电二极管中，产生相应于 使用滤光器探测到的红、绿以及蓝色光线的波长和强度的电子空穴对。输出信 号依照所产生的电子数量而变化，使其能捕获图像。
CMOS图像传感器在图1A以及图IB示出，并包含包括例如光电二极 管21的光荷转换单元的主像素区域1，设置在主像素区域1外侧的虚拟像素 区域2，以及用于探测由像素区域1和虚拟像素区域2探测到的信号的外围电 路区域3组成。形成外围电路区域3以围绕主像素区域1和虚拟像素区域2。
在现有技术的CMOS图像传感器制造工艺中，在传感器表面上涂覆氧化
层以形成器件保护层22，从而保护器件使其不受湿气和外部物理震动影响。
另外，暗屏蔽层23在相应于光电二极管21的器件保护层22上形成以屏蔽虚 拟像素区域2使其不受光照。
随后，形成其表面经平坦化的平坦层24。然后，显微透镜25在平坦层24 上形成。
从而，在目前本领域中用于形成虚拟像素区域2以及主像素区域1的制造 工艺中，形成虚拟像素区域2的工艺需要一个附加工艺，以形成暗屏蔽层23， 用以屏蔽该区域使其不受光照。
发明内容
因此，本发明涉及一种CMOS图像传感器以及一种制造CMOS图像传感 器的方法，其基本避免了现有技术的一个或更多问题、局限或缺点。
本发明的一个目的是提供一种制造CMOS图像传感器的方法，其中可通 过除去在虚拟像素区域中形成暗屏蔽层的工艺来减少工艺步骤。
本发明的另一个目的是提供一种CMOS图像传感器，其中光屏蔽功能是 利用在主像素区域中应用多晶硅图案和硅化物层实现，而不需要在虚拟像素区 域中的暗屏蔽层。
本发明的附加优势、目的，以及特征将在下面描述中得到部分地阐明，并 在基于对以下的检验后对那些本技术领域的普通技术人员是显而易见的，或可 从本发明的实践中了解。本发明的目的和其他优势将通过在所写的说明书、权 力要求，以及附图中特别指出的结构来达到并实现。
为了实现这些目的和其他优势，本发明的一个方案是一种制造CMOS图 像传感器的方法，其包括在硅外延层上形成多个多晶硅图案，这些多晶硅图 案对应于虚拟像素区域中多个光电二极管的位置，在蚀刻工艺中应用光刻胶在 多晶硅图案上沉积具有高熔点的金属，应用灰化工艺并执行快速退火工艺通过 去除光刻胶图案由具有高熔点的材料形成硅化物层，在硅外延层和硅化物层上 形成器件保护层和平坦层，以及在与硅化物层的位置相对应的平坦层上形成显 微透镜。
本发明的另一方案是一种CMOS图像传感器，其包括在与虚拟像素区 域中多个光电二极管的位置相对应的硅外延层上的多个多晶硅图案，形成于每 个多晶硅图案上的具有高熔点金属的硅化物层，相继沉积在硅外延层和硅化物 层上的器件保护层和平坦层，以及位于与硅化物层的位置相对应的平坦层上的 多个显微透镜。
应当理解，本发明的以上简要描述和以下的详细描述都为示例性和解释性 的，并意欲提供对要求保护的本发明的进一歩解释。
附图提供对本发明的进一步理解，其包含在说明书中并构成说明书的一部 分。附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用于解释本发明的原理。 在附图中
图1A为在本领域中公知的CMOS图像传感器的示意图IB为本领域的CMOS图像传感器的虚拟像素区域的示意性截面图；以
及
图2为根据本发明实施方式的CMOS图像传感器的虚拟像素区域的示意 性截面图。
具体实施例方式
下面将参照本发明的优选实施方式详细描述本发明，所述实施方式的实例 示于附图中。在所有附图中将尽可能地用相同的附图标记表示相同或类似的部 件。
根据本发明的一个实施方式的CMOS图像传感器的制造方法包括在主
像素区域中形成栅极的多晶硅图案，替代目前用于现有技术中的形成暗屏蔽层
用于屏蔽来自CMOS图像传感器的虚拟像素区域的入射光的工艺。从而，本 发明提出一种CMOS图像传感器，其中栅极形成于主像素区域，而多晶硅图 案以及硅化物层形成于虚拟区域中。
在制造根据本发明的一个实施方式制造CMOS图像传感器的方法中，使 用多晶硅图案221以在主像素区域中形成栅极。同时，多晶硅图案221形成于 虚拟像素区域中的硅外延层200上。虚拟像素区域包括光电二极管210，例 如红色、绿色，或蓝色传感光电二极管；以及形成多晶硅图案221，以覆盖光 电二极管210。
特别地，在虚拟像素区域中形成多晶硅图案的工艺使用与在主像素区中形 成栅极相似的工艺。更独特的，应用硅烷气体在较低温度下将多晶硅沉积在指
定的CVD腔室中，并随后应用化学机械抛光或"CMP"工艺将其形成为多晶硅层。
随后，第一光刻胶图案形成于多晶硅层上，其每个光电二极管210上方具 有开口。随后应用第一光刻胶图案执行蚀刻工艺以形成多晶硅图案221,如图 2所示。
可选地，多晶硅图案221可利用在主像素区域中形成栅极的工艺以多种方 式形成。
随后，用第二光刻胶图案填充各个多晶硅图案221之间的空间。然后，将 具有高熔点的金属，例如Co， Ti等等，在200。C的衬底温度以及10 Torr真 空度下，沉积在硅外延层200和多晶硅图案221上。
在本发明的实施方式中，虚拟像素区域2在图像信号处理中作为提高图像 特性的参考区域。从而，形成虚拟像素区域2，使其不受光的影响。因此，钴 (Co)的低反射率以及低透射率是很合适的，所以钴可用作该高熔点金属。从而， 在优选实施方式中，将钴沉积在多晶硅图案221上。
在将钴沉积在多晶硅图案221上后，应用灰化工艺去除第二光刻胶图案。 随后通过在800至1000°C之间在Ar气体环境中执行20秒快速退火工艺而形 成钴硅化物层222。
有利地，钴硅化物层222起到与暗屏蔽层相同的光屏蔽作用，阻止光传送 到光电二极管210。
在Co硅化物层222形成以后，由USG(未掺杂硅玻璃)形成的器件保护层 220形成于硅外延层200以及钴硅化物层222上。
如果器件保护层220是通过涂覆USG(未掺杂硅玻璃)形成，则在虚拟像素 区域中的器件保护层220具有与邻近区域不同的高度。
为了防止高度的不同，在平坦工艺中形成液SOG(旋涂式玻璃)相。随后， 通过在退火工艺中硬化已涂层的SOG形成平坦层230。
随后，在半导体的表面上执行CMP工艺，以平坦化该表面。由硅氮化物 诸如SiN形成的氮化物层(图中未显示)选择性形成于平坦层230上。随后，多 个显微透镜240形成于光电二极管210上方的氮化物层上。
如前面描述提到的，在依照本发明的图像传感器制造方法中，多晶硅图案
221和钴硅化物层222形成，同时在在主像素区域中形成栅极，而不需要在虚 拟像素区域2中形成暗屏蔽层，减少了需要生产传感器的工艺量。因为多晶硅 图案和硅化物可以切断光，所以不必形成暗屏蔽层。因此，本发明提高了图像 传感器的性能。
显然在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以 对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明意图覆盖所有落入所附权利要求 及其等效物的范围之内的改进和变型。
权利要求
1.一种制造CMOS图像传感器的方法，其特征在于，所述方法包括在相应于在虚拟像素区域中形成的多个光电二极管的位置的硅外延层上形成多个多晶硅图案；在蚀刻工艺中，使用光刻胶在所述硅外延层上的多个所述多晶硅图案上沉积具有高熔点的金属；通过去除所述光刻胶并执行灰化工艺和快速退火工艺形成高熔点金属的硅化物层；相继在所述硅外延层和硅化物层上形成器件保护层和平坦层；以及在与所述硅化物层的位置相对应的所述平坦层上形成显微透镜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有高熔点的金属为钴。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于形成硅化物层的所述 快速退火工艺是在800至1000°C之间的温度下在Ar气体环境中执行20秒。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件保护层是应用未 掺杂硅玻璃形成的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平坦层是应用旋涂式 玻璃形成。
6. —种CMOS图像传感器，其特征在于，包括多个多晶硅图案，形成于与在虚拟像素区域中形成的多个光电二极管的位 置相对应的硅外延层上；具有高熔点的金属的硅化物层，形成于所述多个多晶硅图案上； 器件保护层和平坦层，其相继形成于所述硅外延层和硅化物层上；以及 多个显微透镜，位于与所述硅化物层的位置相对应的所述平坦层上。
7. 根据权利要求6所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述高熔点 金属的所述硅化物层包括钴硅化物层。
8. 根据权利要求6所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述器件保 护层是使用未掺杂硅酸盐玻璃形成。
9. 根据权利要求6所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述平坦层 是应用旋涂式玻璃形成。
全文摘要
本发明公开了一种CMOS图像传感器及其制造方法。该方法包括在与虚拟像素区域中的多个光电二极管对应的硅外延层上形成多个多晶硅图案，在蚀刻工艺中使用光刻胶在多个多晶硅图案上沉积具有高熔点的金属，通过去除光刻胶并随后执行灰化工艺和快速退火工艺形成高熔点金属的硅化物层，相继在硅外延层和硅化物层上形成器件保护层和平坦层，以及在与硅化物层相对应的平坦层上形成显微透镜。
文档编号H01L21/822GK101207081SQ20071016519
公开日2008年6月25日 申请日期2007年11月8日 优先权日2006年12月22日
发明者宋埈宇 申请人:东部高科股份有限公司