微透镜形成方法和包括微透镜的图像传感器及其制造方法
专利名称：微透镜形成方法和包括微透镜的图像传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种微透镜的形成方法、包括该微透镜的图像传感器和该图 像传感器的制造方法，且更具体而言，涉及能提高光效率的微透镜的形成方 法、包括该微透镜的图像传感器以及该图像传感器的制造方法。
背景技术：
微透镜目前使用在各种领域中，例如图像传感器、液晶显示器(LCD) 装置和光学通讯系统。将来，微透镜可以应用为物镜以记录或复制光盘驱动 器(ODD)例如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)的信息。
包括微透镜的图像传感器是将光学图像转变为电信号的半导体器件，并 通常包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传 感器。
CCD包括多个相邻设置的MOS电容器并在由光产生的电荷(栽流子) 存储在MOS电容器中或在MOS电容器之间移动时操作。CMOS图像传感 器使用CMOS技术，CMOS技术使用控制电路和信号处理电路作为外围电 路并包括多个单元像素和控制单元像素输出信号的CMOS电路。
图1是常规CMOS图像传感器的局部剖面图。参考图1,常规CMOS 图像传感器包括在半导体衬底SUB上限定有源区的隔离层(未显示)和位 于器件隔离层之间的光电二极管PD。光电二极管PD接收入射光并存储电 荷。
第一层间介电膜ILD1形成在形成有器件隔离层和光电二极管PD的半 导体衬底SUB的整个表面上。虽然未示出，但第一层间介电膜ILD1可以形 成为多层结构且形成单元像素的金属线M设置在第一层间介电膜ILD1中。 金属线M设置得不阻挡入射到光电二极管PD上的光。金属线M也可以形 成为多层结构。
具有染色成红、绿和蓝的部分以相应于形成光电二极管PD的每个区的 滤色器层CF形成在第一层间介电膜ILD1上。第二层间介电膜ILD2形成在
滤色器层CF上。第二层间介电膜ILD2充当覆层以消除台阶并调整微透镜 的焦距。
圓型微透镜ML形成在相应于形成光电二极管PD的区域的第二层间介 电膜ILD2上。微透镜ML用于将入射光聚集在光电二极管PD上。
虽然未显示，保护膜可以进一步设置在第一层间介电膜ILD1上以保护 光电二极管PD和金属线M不受由外部湿气的侵入而引起的损坏。平坦化层 还可以设置在保护层上以消除台阶并提高附着性。
然而，上述常规图像传感器具有下述缺点。
首先，由于死区即光不能被聚集的区域存在于微透镜之间，光学效率降 低。死区相应于下述微透镜形成方法而产生。
图2A到2C是示出常规微透镜形成方法的步骤的剖面图。参考图2A， 在充当覆层的层间介电膜ILD形成在具有预定下结构的半导体衬底(未显 示)上之后，光致抗蚀剂层PR涂覆在该层间介电膜ILD上。参考图2B， 在曝光光致抗蚀剂层PR的预定区域例如形成微透镜的区域以外的区域之 后，该区域用显影剂来显影，因此形成光致抗蚀剂图案PRP。参考图2C， 光致抗蚀剂图案PRP在超过玻璃转变温度Tg的例如120-200。C的温度下被 被允许回流(reflow)，因此形成圓型微透镜ML。
如上所述，微透镜ML通常在光致抗蚀剂的回流工艺中形成。然而，由 于曝光设备的分辨率限制，难以将光致抗蚀剂图案PRP之间的间距减小到小 于预定值。因此，随着相邻ML之间的间距增加，产生死区。
图3和4分别是常规图像传感器的平面图和剖面图。如图3和4所示， 可以看出产生了上述死区。
第二，在常规图像传感器中，当入射光倾斜时，微透镜ML的光密度降 低。即，当入射光倾斜输入时，穿过微透镜ML的部分入射光不能到达与其 相应的光电二极管PD，因此图像传感器出现故障。
发明内容
为了解决上述和/或其他问题,本发明提供了制造能够改善由图像传感器 中的死区导致的光学效率降低问题同时提高光密度的微透镜的方法。
本发明还提供一种包括上述微透镜的图像传感器及该图像传感器的制
造方法。 — 根据本发明的一个方面，形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导 体衬底上形成硅图案；在半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案 和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圓型微 透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间 的开口，用透镜材料填充壳部的内部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导 体衬底上形成硅图案；在半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案 和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圆型微 透镜的第一壳部；和形成微透镜的第二壳部以覆盖第一壳部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括提供半导体衬底，其 上形成带接触孔的层间介电膜；在接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接触 孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在层间介电膜上形成盖膜以覆盖硅图 案；退火硅图案、硅插栓和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案 并将盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部 时产生的壳部边缘之间的开口 ，将透镜材料填充到壳部内部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括提供半导体衬底，其 上形成带有接触孔的层间介电膜；在接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接 触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在层间介电膜上形成盖膜以覆盖硅图 案；退火硅图案、硅插栓和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案， 并将盖膜变形为圆型微透镜的第一壳部；和在层间介电膜上形成微透镜的第
二壳部以覆盖第一壳部。
硅图案和硅插拴可以由非晶硅或多晶硅形成。 硅图案可以形成为具有10-50000A的宽度和10-50000A的厚度。 盖膜可以由氧化^5圭或氧化#"形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 具有杆形状的多晶硅图案可以具有小于硅图案的宽度和大于硅图案的高度。
填充壳部内部的透镜材料可以是氧化硅或光致抗蚀剂。 第二壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。
根据本发明的另一方面，图像传感器包括半导体衬底；光电二极管的， 一部分，通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成；层间介电膜，形成在^
导体衬底上并具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔；光电二极管的 第二部分，由掺杂多晶硅形成在接触孔上，并具有大于层间介电膜的高度； 圓型第一微透镜，形成在层间介电膜上以覆盖光电二极管的第二部分；和滤 色器层，形成在第一微透镜上。
该微透镜可以包括壳部和内部，且该内部可以填充透镜材料或者空着。
首先，第一微透镜可以包括圆型壳部，其形成在光电二极管第二部分的 上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从层间介电膜分开的边缘； 和填充材料，填充壳部的内部。该圓型壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。填 充材料可以由氧化硅或光致抗蚀剂形成。
第二，微透镜可以包括圆型第一壳部，形成在光电二极管第二部分的 上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从层间介电膜分开的边缘； 和第二壳部，形成在第一壳部上和第一壳部周围的层间介电膜上。第一壳部 可以由氧化硅或氧化锆形成。第二壳部由氧化硅或氧化锆形成。
滤色器层可以沿第 一微透镜表面形成或者与第 一微透镜分开而中间设 置另一层间介电膜。
图像传感器还可以包括形成在滤色器层上的第二微透镜，其间设置介电 膜。具体地，图像传感器还可以包括介电膜，形成在层间介电膜上以覆盖 滤色器层；多晶硅图案，具有杆形状，形成在相应于形成光电二极管的第二 部分的区域的介电膜的部分上；和圓型第二微透镜，形成在介电膜上以覆盖 多晶硅图案。
第二微透镜可以包括壳部和内部，其中内部被填充透镜材料或者空着。 其结构和材料与上述微透镜相同。
根据本发明的另一方面，制造图像传感器的方法包括通过在半导体衬 底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分；在半导体衬底上形成第一 层间介电膜，该第一层间介电膜具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触 孔；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔上和接触孔周围的第一层间介 电膜上形成具有第一高度和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在第一层 间介电膜上形成第一盖膜以覆盖第一硅图案；退火第一硅图案、硅插栓和第 一盖膜以将第一硅图案和硅插栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充 当光电二极管的第二部分的第一多晶硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一、 微透镜的壳部；通过第一层间介电膜与盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之
间的开口，透镜材料被填充在壳部内部；和在壳部上形成滤色器层。
根据本发明的另一方面，制造图像传感器的方法包括通过在半导体衬 底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第 一部分；在半导体衬底上形成具有 暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔的第一层间介电膜；在接触孔中形 成硅插栓，并在接触孔和接触孔周围的第 一层间介电膜上形成具有第 一高度 和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在第一层间介电膜上形成第一盖膜 以覆盖硅图案；退火第一硅图案、硅插栓和第一盖膜，以将第一硅图案和硅 插栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的 第一多晶硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一微透镜的第一壳部；在第一 壳部上和第一壳部周围的介电膜上形成第一微透镜的第二壳部；和在第二壳 部上形成滤色器层。
该硅插栓可以由非晶硅或多晶硅形成。 该硅图案可以由非晶硅或多晶硅形成。
该硅图案可以形成为具有10 - 50000A的宽度和10 - 50000A的厚度。 该盖膜可以由氧化硅或氧化锆形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 填充第二透镜的壳部内部的透镜材料可以是氧化硅或光致抗蚀剂膜。 第二壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。
该方法在形成滤色器层之后还包括在第一层间介电膜上形成介电膜以 覆盖滤色器层；在介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区 域；形成第二盖膜以覆盖第二硅图案；退火第二硅图案和第二盖膜，从而将 第二硅图案变形为具有杆形状的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圓型 第二微透镜的第 一壳部；和在第二微透镜的第 一壳部上以及第二微透镜的第 一壳部周围的介电膜上形成第二微透镜的第二壳部。
第二硅图案可以由非晶硅或多晶硅形成。
第二硅图案可以形成为具有10-50000A的宽度和10-50000A的厚度。 第二盖膜可以由氧化硅或氧化锆形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 第二多晶硅图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。 第二微透镜的第二壳部可以是氧化硅膜或氧化锆膜。
通过参考附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他特
点和优点将变得更为明显，在附图中
图1是常规CMOS图像传感器的局部剖面图2A到2C是示出常规微透镜形成方法步骤的剖面图3和4分别是示出常规技术问题的常规图像传感器的平面图和剖面
图5A到5D是示出根据本发明的实施例形成微透镜的方法步骤的剖面
图6是解释根据本发明的另 一 实施例形成微透镜的方法的剖面图； 图7A到7C是示出根据本发明再一实施例形成微透镜的方法步骤的剖 面图8是解释根据本发明再一实施例形成微透镜的方法的剖面图； 图9是#4居本发明实施例的图像传感器的局部剖面图； 图10是根据本发明另 一实施例的图像传感器的局部剖面图； 图11是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图； 图12A到12G是示出根据本发明实施例制造图像传感器的方法步骤的 剖面图13是在进行受激准分子激光退火(ELA)之前非晶硅图案的平面图； 图14是示出在950 mJ/cr^强度下通过ELA图13的非晶硅图案而形成
的多晶硅图案的平面图15是示出在根据本发明的方法中形成的微透镜的多晶硅图案和壳部
的剖面图16A和16B是解释根据本发明另一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图17A和17D是解释根据本发明再一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图；以及
图18是冲艮据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述根据本发明实施例的形成微透镜的方法、包括该微
透镜的图像传感器及图像传感器的制造方法。在附图中，为了清楚而夸大了 层和区域的厚度。
图5A到5D是示出根据本发明的实施例形成微透镜的方法步骤的剖面 图。参考图5A，层间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上且硅图案SP形 成在层间介电膜ILD上。硅图案SP可以由非晶硅或多晶硅形成为10-50000A的宽度和10 - 50000A的厚度。
盖膜C形成在层间介电膜ILD之上和上方以覆盖硅图案SP。盖膜C可 以由显示高透射率的氧化硅膜或氧化锆膜形成，并优选根据硅图案SP和层 间介电膜ILD的表面共形(conformal)而形成。然后，硅图案SP和盖膜C 被退火，且此时退火可以由受激准分子激光进行的受激准分子退火(此后称 为ELA ),且ELA强度可以是100-3000 mJ/cm2。
当受激准分子激光发射时，激光通过透明盖膜C行进到下层，从而激光 聚集在硅图案SP上而不是氧化硅膜的层间介电膜ILD上。因此，硅图案SP 的温度迅速升高且硅图案SP被部分或完全熔化。熔化程度可以根据受激准 分子激光的强度而控制。
参考图5B，由受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向于 具有类似于半球形的形状。由于熔化的硅图案逐渐冷却，在其中心部分下部 中产生结晶的籽晶。籽晶产生在熔化的硅中心部分下部是因为该区域的流速 最小。从该中心部分下部的籽晶沿向上方向进行多晶化。参考标记SP，表示 多晶化中间的硅图案。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。由于被变形为圆顶的盖膜C的边缘部分从层间介电膜ILD分 开，因此产生开口部分。参考标记C，表示在变形中间的盖膜C。
参考图5C，具有杆形状的多晶硅图案P通过ELA进行的多晶化由硅图 案SP形成，同时形成由盖膜C变形的圆型微透镜的壳部S。多晶硅图案P 的宽度小于硅图案SP的宽度，且其高度大于硅图案SP的高度。虽然未示出， 但盖膜C的部分可以保留在层间介电膜ILD上。
参考图5D,透镜材料F通过层间介电膜ILD与在盖膜C变形为壳部S 的过程中产生的壳部S的边缘之间的开口部分填充壳部S的内部。因此，形 成由壳部S和填充壳部S内部的透镜材料F构成的圆型微透镜MLa。填充 壳部S内部的透镜材料F可以是氧化硅膜或光致抗蚀剂膜。当在LPCVD(、 压化学气相沉积)中形成氧化硅膜时，壳部S的内部可以通过开口被填充氧 化硅膜。当使用光致抗蚀剂膜时，壳部S的内部可以被光致抗蚀剂膜的流体 所填充。例如，当使用光致抗蚀剂膜时，被熔融的光致抗蚀剂膜涂覆到大于
壳部S的高度从而用光致抗蚀剂膜填充壳部S的内部。当使用壳部S作为蚀
刻掩模除去壳部s之外的光致抗蚀剂膜时，光致抗蚀剂膜仅保留在壳部s内部。
图6是解释根据本发明另一实施例形成微透镜的方法的剖面图。参考图 6，本实施例是通过改进上述实施例的方法而获得的方法。直到图5C示出的 步骤都相同，只是图5C之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释，将仅 描述图5C的步骤之后的步骤。为了解释方便，在图6中，图5C的壳部S 被称为第一壳部Sl。
参考图6,微透镜的第二壳部S2形成在层间介电膜ILD上以覆盖第一 壳部S1。第二壳部S2可以由氧化硅或氧化锆形成。因此，形成由第一和第 二壳部Sl和S2构成并具有空的内部的孩史透4竟MLb。
图7A到7C是示出根据本发明再一实施例形成微透镜的方法步骤的剖 面图。在本实施例中，基本原理与参考图5A到5D所描述的实施例相同， 但形成在半导体衬底SUB上的下结构不同。即，虽然在参考图5A到5D所 描述的实施例中，形成在半导体衬底SUB上的下结构是层间介电膜ILD， 但在本实施例中形成在半导体衬底SUB上的下结构是包括硅插栓的层间介 电膜。除了下结构之外的组成元件相同，因此这里将省略其描述。
参考图7A，在层间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上之后，层间介 电膜ILD的预定部分被蚀刻以形成暴露半导体村底SUB的接触孔H。然后， 硅插栓SH形成在接触孔H中且硅图案SP形成在接触孔H上和接触孔H周 围的层间介电膜ILD上。硅插栓SH可以由非晶硅或多晶硅形成。接着，盖 膜C形成在层间介电膜ILD上以覆盖硅图案SP。
然后，使用具有与图5A到5D的实施例相同的100-3000 mJ/cm2强度的 受激准分子激光退火硅图案SP、硅插栓SH和盖膜C。当发射受激准分子激 光时，激光通过盖层C行进到下层中。因此，硅图案SP和硅插栓SH的温 度迅速升高从而它们被部分或完全熔化。
参考图7B，被受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向于 具有类似半圆形的形状。由于熔化的硅插栓SH和硅图案SP被逐渐冷4|^
在其边界部分或硅插栓SH的下部分产生多晶化的籽晶。多晶化从籽晶向上 进行。因此，随着熔化的硅图案SP的冷却，硅图案SP变形为杆形。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。由于变形为圓顶的盖膜C的边缘从层间介电膜ILD分开，产 生了开口部分。结果，通过ELA由硅插栓SH和硅图案SP形成了杆形多晶 硅图案P，并形成从盖膜C变形而得的圆型微透镜的壳部S。
参考图7C，透镜材料F通过层间介电膜ILD与在盖膜C变形为壳部S 中产生的壳部的边缘之间的开口部分填充壳部S内部。因此，形成由壳部S 和填充在该壳部S内部的透镜材料F构成的圓型微透镜MLa。
图8是解释4艮据本发明再一实施例形成微透镜的方法的剖面图。本实施 例是通过改进参考图7A到7C所述的实施例的方法而获得的。直到图7B所 示的步骤都相同，只是图7B之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释， 将仅描述图7B的步骤之后的步骤。为了解释方便，在图8中，图7B的壳 部S被称为第一壳部Sl。
参考图8,微透镜的第二壳部S2形成在层间介电膜ILD上以覆盖第一 壳部S1。第二壳部S2的材料与参考图6所述的实施例相同。因此，形成由 第一和第二壳部Sl和S2构成并具有空的内部的透镜MLb。
由于在后面将详细描述的本实施例中，使用ELA引起的盖膜C的膨胀 (swelling)现象而不是使用常规光刻和回流工艺形成微透镜，因此微透镜 之间的间隔即死区可以减少。尤其是，当通过在从盖膜C变形而来的第一壳 部Sl之外增加第二壳部S2来形成微透镜时，可以容易地进一步减少死区。
而且，本发明提供了包括在上述方法中形成的微透镜的图像传感器。在 根据本发明的图像传感器中，根据参考图7A到7C和图8描述的实施例的 微透镜形成方法中具有杆形的多晶硅图案P可以用作光电二极管的 一部分。
图9是根据本发明实施例的图像传感器的局部剖面图。图IO是根据本 发明另一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图9和10，根据这些实施 例的图像传感器包括通过在半导体衬底SUB表面中掺杂杂质而形成的光电 二极管的第一部分PD1。该第一部分PD1可以是其中第一杂质区和第二杂 质区依次沉积或者仅沉积一个杂质区的结构。
具有暴露第一部分PD1的一部分且优选中心部分的接触孔H的层间介 电膜ILD形成在半导体衬底SUB上。层间介电膜ILD可以是多层结构且构
成单元像素的金属线M可以设置在层间介电膜ILD中。金属线M设置在不 阻挡入射光的位置，并可以形成为多层结构。
由掺杂多晶硅形成具有大于层间介电膜ILD的高度的光电二极管的第 二部分PD2形成在接触孔H中。光电二极管的第二部分PD2优选由杂质区 形成。然而，在某些情形，第二部分PD2可以为其中第一杂质区和第二杂质 区依次沉积的结构。第二部分PD2与第一部分PD1 —起充当光电二极管PD。
圓型微透镜MLa和MLb形成在层间介电膜ILD上以覆盖第二部分PD2。 滤色器层CF沿微透镜MLa和MLb的表面形成。微透镜MLa和MLb可以 分为壳部和内部。内部可以如图5所示填充透镜材料或者如图6所示空着。 根据本实施例的微透镜结构描述如下。
首先，如图9所示，根据本实施例的微透镜可以由圓型壳部S和填充在 壳部S内部的填充材料F形成，该圆形壳部S形成在光电二极管第二部分 PD2的上表面上及其周围并具有从层间介电膜ILD分开的边缘。此后微透镜 的此结构被称为第一类型。
第一类型微透镜MLa的壳部S可以由氧化硅或氧化锆形成，而填充的F 可以由氧化硅或光致抗蚀剂形成。
第二，如图IO所示，根据本实施例的微透镜可以由圓型第一壳部S1和 形成在第一壳部Sl及其周围的一部分层间介电膜ILD上的第二壳部S2形 成，其中第一壳部81形成在光电二极管第二部分PD2的上表面上及其周围 并具有从层间介电膜ILD分开的边缘。此后，微透镜的此结构被称为第二类 型。第二类型微透镜MLb的第一和第二壳部Sl和S2可以由氧化硅或氧化 锆形成。
由于在本实施例中，在上述微透镜形成方法中而不是常规光刻和回流工 艺中形成微透镜，微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤其是，由于第二类 型是其中第二壳部S2添加到第一壳部S1外部的结构，因此可以进一步容易 i也减少死区。
而且，由于在根据本实施例的图像传感器中光电二极管PD由半导体衬 底SUB中的第一部分PD1和建立在光电二极管PD1中心部分的杆形的第二 部分PD2构成，光电二极管PD的密度增加了。即，当入射光倾斜时，因为 第二部分PD2防止了光的损失，可以防止由于光的损失引起的图像传感器的 故障。
根据本实施例的图像传感器还可以包括形成在滤色器层CF上的第二微 透镜，介电膜设置在其间。在此情形，滤色器层CF可以通过从微透镜MLa 和MLb分开并在其间设置另一层间介电膜而形成。根据本发明再一实施例 的还包括第二微透镜的图像传感器的示例在图11中示出。
图11是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图11, 根据本实施例的图像传感器从半导体衬底SUB到微透镜MLa具有与图9所 示的图像传感器相同的结构。为了解释方便，在图11中，图9的微透镜MLa 被称为第一微透镜MLa-l,图9的层间介电膜ILD被称为第一层间介电膜 ILD1，且图9的金属线M被称为第一金属线M1。
在本图像传感器中，滤色器层CF形成在第一微透镜MLa-l中，第二层 间介电膜ILD2设置在其间且第三层间介电膜ILD3形成在滤色器层CF上。 具有与第一金属线Ml类似形状的第二金属线M2设置在第三层间介电膜 ILD3中。
具有杆形的多晶硅图案P形成在相应于形成第二部分PD2的区域的第 三层间介电膜ILD3的部分中。第二孩i透镜ML-2形成在层间介电膜ILD3上 以覆盖多晶硅图案P。如图ll所示，第二微透镜ML-2形成在多晶硅图案P 的上表面上及其周围，并可以包括具有从第三层间介电膜ILD3分开的边缘 的圓型第二微透镜的第一壳部S2-l和形成在第一壳部S2-l上以及第一壳部 S2-l周围的层间介电膜ILD3上的第二微透镜的第二壳部S2-2。
虽然在图11中，微透镜ML-2示出为其内部空着的第二类型，但在一 些情况中，微透镜ML-2由与图9的微透镜MLa相同的结构和材料或者与图 10的微透镜MLb相同的结构和材料形成。
在具有图11所示的双微透镜的图像传感器结构中，优选上微透镜的宽 度大于下微透镜的宽度。因此，优选下微透镜由第一类型形成且上微透镜由 第二类型形成。
此后，将描述根据本发明实施例制造图像传感器的方法。
图12A到12G是示出根据本发明实施例的图像传感器的制造方法步骤 的剖面图。参考图12A,通过在半导体衬底SUB表面中掺杂杂质而形成光 电二极管的第一部分PD1。具有暴露部分光电二极管PD1的接触孔H的层 间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上。层间介电膜ILD可以是多层结构。 构成单元像素的金属线M可以设置在层间介电膜ILD中。金属线M可p》是
多层结构。
参考图12B,当硅插栓SH形成在接触孔H中时，具有大于接触孔H的 高度和宽度的硅图案SP形成在接触孔H上和接触孔H周围的部分层间介电 膜ILD上。硅插栓SH和硅图案SP可以同时形成或单独形成。硅插栓SH 和硅图案SP可以由非晶硅或多晶硅形成。硅图案SP优选由非晶硅形成。硅 图案SP可以形成为多种形状例如圆形或矩形并具有10-50000A的宽度和 10-50000A的厚度。硅插栓SH和硅图案SP可以掺杂杂质或不掺杂。如果在 此步骤中在硅图案SP中不掺杂杂质，则为了充当光电二极管，在后续步骤 中需要在硅图案SP或变形的硅图案中掺杂杂质。
参考图12C，盖膜C形成在层间介电膜ILD上以覆盖硅图案SP。盖膜 C可以是显示高透射率的膜，例如氧化硅膜或氧化锆膜，并优选共形形成为 均匀厚度。接着，退火硅图案SP、硅插栓SH和盖膜C,例如进行ELA。受 激准分子激光的强度可以是100-3000 mJ/cm2。
如上所述，当发射受激准分子激光时，激光通过盖层C行进到下层中并 聚集在硅图案SP和硅插栓SH的部分上而不是在氧化硅膜的层间介电膜ILD 上。因此，硅图案SP和硅插栓SH的温度迅速增加因此它们被部分或完全 熔化。熔化程度可以根据受激准分子激光强度而控制。
参考图12D，被受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向 于具有类似半球形的形状。由于熔化的硅图案SP和硅插栓SH逐步冷却， 在其中心部分下部中产生多晶化的籽晶。籽晶产生在熔化的硅中心部分下部
是因为该区域的流速最小。从该中心部分下部的籽晶沿向上方向进行多晶 化。参考标记SP，表示多晶化中间的硅图案和硅插栓。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。被变形为圓顶的盖膜C的边缘部分从层间介电膜ILD分开。 参考标记C，表示在变形中间的盖膜C。
参考图12E,杆形多晶硅图案(光电二极管的第二部分此后称为PD2) 通过采用ELA的多晶化由硅插栓和硅图案形成，且同时圓型微透镜的壳部S 由盖膜形成。多晶硅图案是高度大于硅图案SP的具有杆形的图案，并是与 第一部分PD1 —起构成光电二极管PD的光电二极管的第二部分PD2。当硅 图案SP是未掺杂材料时，可以在多晶化之后在多晶硅图案中进行掺杂工^ 。
参考图12F，透镜材料F通过层间介电膜ILD与形成壳部S时产生"壳
部S边缘之间的开口填充壳部S内部。填充壳部S内部的透镜材料F可以是 氧化硅膜或光致抗蚀剂膜。如上所述，当在LPCVD中形成氧化硅膜时，壳 部S的内部可以通过该开口被填充。当使用光致抗蚀剂膜时，壳部S的内部 可以被光致抗蚀剂膜的流体填充。因此，微透镜MLa由壳部S和填充壳部S 内部的透镜材料F构成。
参考图12G,滤色器层CF形成在由壳部S和壳部S内部的透镜材料F 构成的微透镜MLa表面上。虽然未显示，但为了制造本发明的图像传感器 而进行已知的后续工艺。
图13是在进行受激准分子激光退火(ELA)之前的非晶硅图案(a-Si) 的平面图。图14是示出通过在950 mJ/cm^虽度下ELA图13的非晶硅图案 而形成的多晶硅图案(a-Si)的平面图。图15是示出在根据本发明的方法中 形成的具有杆形的多晶硅图案(poly-Si)和圓型微透镜的壳部S的剖面图。
图16A和16B是解释根据本发明另一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图。本实施例是通过改进参考图12A到12G描述的上述实施例的 方法(图像传感器制造方法)而获得的方法。直到图12E所示的步骤都相同， 仅在图12E之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释，将仅描述图12E的 步骤之后的步骤。为了解释方便，在图16A和16B中，图12E的壳部S被 称为第一壳部Sl。
参考图16A，微透镜的第二壳部S2形成在第一壳部Sl及其周围的层间 介电膜ILD上。第二壳部S2可以由氧化硅或氧化锆形成。因此，形成由第 一和第二壳部Sl和S2构成的微透镜MLb。参考图16B,滤色器层CF形成 在第二壳部S2的表面上。虽然未显示，但为了制造本发明的图像传感器， 进行已知的后续工艺。
图17A和17D是解释根据本发明再一实施例的图像传感器的制造方法 的步骤的剖面图。本实施例是通过改进参考图12A到12G描述的上述实施 例的方法(图像传感器制造方法)获得的方法。直到图12F所示的步骤都相 同，仅图12F之后的步骤不同。因此，为了避免重复描述，在图17A到17D 中，微透镜MLa被称为第 一微透镜MLa-1 ，图12F的壳部S被称为第 一 壳 部Sl,图12F的层间介电膜ILD被称为第一层间介电膜ILD1，且图12F的 金属线M被称为第一金属线Ml 。
参考图17A，第二层间介电膜ILD2形成在第一层间介电膜ILD1上以
覆盖微透镜MLa-l且表面被平面化。然后，滤色器层CF形成在相应于形成 微透镜MLa-l的区域的第二层间介电膜ILD2的部分中。形成层间介电膜 ILD3来覆盖滤色器层CF。第二金属线M2可以形成在层间介电膜ILD3中。 与第一金属线Ml —样，设置第二金属线M2来阻挡入射光。层间介电膜ILD3 和第二金属线M3可以是多层结构。
参考图17B，第二硅图案SP2形成在相应于形成硅图案SP的区域的层 间介电膜ILD3的部分中。第二盖膜C2形成在层间介电膜ILD3上来覆盖第 二硅图案SP2。第二硅图案SP2和第二盖膜C2的材料、宽度和厚度与硅图 案SP和盖膜C相同。然后，通过对剩余的半导体衬底SUB发射受激准分子 激光，通过与上述相同的方法进行第二硅图案SP2的多晶化。第二盖膜C2 的形状被变形。
参考图17C,杆形多晶硅图案P通过由ELA进行的多晶化由第二硅图 案形成，并同时由第二盖膜形成圓型第二微透镜的第一壳部S2-1。
参考图17D，第二微透镜的第二壳部S2-2形成在第二微透镜的第一壳 部S2-1及其周围的层间介电膜ILD3上。因此，形成由两个壳部构成并具有 空的内部的第二类型的第二微透镜ML-2。虽然未显示，为了制造本发明的 图像传感器而进行已知的后续步骤。
虽然在参考图nA到17D所描述的本发明的再一实施例(图像传感器 制造方法)中，上部的第二微透镜由第二类型形成，在其他实施例中它也可 以是其中第二微透镜的内部被填充的第一类型。可以通过参考图17A到17D 描述的本发明的实施例的相同方法制造具有双微透镜的图像传感器，从图 16A所示的结构开始。在此情形，下部的第一微透镜是第二类型而上部的第 二微透镜可以是第一类型或者第二类型。
根据本发明，通过使用下述原理制造具有新结构的图像传感器，即当硅 图案在覆盖透明盖膜之后被ELA多晶化时，硅图案变为具有杆形的多晶硅 图案，且盖膜变成圆型微透镜的壳部。
在此情形，如上所述，由于使用盖膜的膨胀现象形成微透镜的基本结构， 不使用常规的光刻和回流工艺，因此微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤 其更有利的是，当通过向由盖膜形成的第一壳部添加第二壳部而形成微透镜 时，可以进一步容易地减少死区。
而且，在本发明中，由于具有杆形光电二极管的光电二极管PD2存在于微透镜中心部分下面，当入射光倾斜时，通过光电二极管PD2防止了光损失。 因此，本发明可以提高图像传感器的光效率并防止由光损失导致的传感器故 障。此外，本发明优点在于提高透镜效率，因为使用例如氧化硅膜的具有高 折射系数的材料而不是常规光致抗蚀剂膜作为透镜材料。此外，由于采用将 激光聚集在非晶硅图案上的ELA工艺，不需要高温工艺，从而不引起高温 工艺导致的成本增加和性能退化。
图18是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图18， 根据本发明实施例的图像传感器包括在半导体衬底SUB表面掺杂杂质的光 电二极管PD。第一层间介电膜ILD1形成在包括光电二极管PD的半导体衬 底SUB上。金属线M可以设置在第一层间介电膜ILD1中。滤色器层CF 形成在相应于形成光电二极管PD的层间介电膜ILD区域的区域中。第二层 间介电膜ILD2形成在第一层间介电膜ILD1上以覆盖滤色器层CF。具有杆 形的多晶硅图案P形成在第二层间介电膜ILD2的预定部分中，优选在相应 于形成光电二极管PD区域的中心部分的区域中。多晶硅图案P可以通过与 图17C的多晶硅图案P相同的形成方法形成。具有从第二层间介电膜ILD2 分开的边缘的圆型微透镜的第一壳部Sl形成在多晶硅图案P的上表面及其 附近。第二壳部S2形成在第一壳部Sl及其周围的第二层间介电膜ILD2上。 第一和第二壳部Sl和S2是第二类型的透镜MLb。第一和第二壳部Sl和S2 可以在与参考图nA到17D所描述的本发明实施例的第一和第二壳部S2-l 和S2-2相同的形成方法(图像传感器制造方法)中形成。
根据本实施例，虽然可以获得减少死区的效果，但不存在垂直光电二极 管部分。而且，由于多晶硅图案P用于阻挡入射光，存在光效率提高效果稍 微降低的问题。多晶硅图案P阻挡入射光的问题与参考图17A到17D所示 的实施例相同。然而，由于多晶硅图案P的宽度可以通过受激准分子激光的 强度来控制，当多晶硅图案P的宽度形成为比微透镜宽度小得多时，多晶硅 图案P阻挡的光几乎可以忽略。
如上所述，在本发明中，由于硅图案在覆盖盖膜之后通过ELA多晶化， 由硅图案形成具有杆形的光电二极管的多晶硅图案，并同时由盖膜形成圆型 微透镜的壳部。因此，可以获得下述优点。
首先，由于使用通过ELA的盖膜膨胀现象形成微透镜的基本结构，不 使用常规光刻和回流工艺，微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤其更有利 的是，当通过向由盖膜形成的第一壳部添加第二壳部时，可以进一步容易地 减少死区。
第二，由于在微透镜中心下部设置垂直光电二极管，当入射光倾斜时， 可以防止光损失。
第三，由于使用例如氧化硅膜的具有比常规光致抗蚀剂膜高的折射率的 材料作为透镜材料，可以提高透镜效率。
第四，由于使用将激光聚集在非晶硅图案上的ELA工艺，不需要高温 工艺，从而不引起由高温工艺导致的成本增加以及性能退化。
虽然参考本发明的优选实施例具体示出并描述了本发明，但本领域的技 术人员将理解，可以对其进行各种形式和细节的变化而不脱离由权利要求限 定的本发明的精神和范围。例如，根据本发明的图像传感器的结构及其制造 方法不仅可以使用CMOS图像传感器而且可以使用各种图像传感器。而且， 在一些情况中，层间介电膜可以充当覆盖层(overcoat layer )来消除台阶并 调整微透镜焦距。此外，组成元件可以多样化，例如可以增加覆盖层、保护 层或平面化层。
权利要求
1、一种形成微透镜的方法，该方法包括在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在所述半导体衬底上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将所述盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过所述半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口，用透镜材料填充所述壳部的内部。
2、 一种形成微透镜的方法，该方法包括 在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在所述半导体衬底上形成盖膜以覆盖所述硅图案； 退火所述硅图案和所述盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图 案并将所述盖膜变形为圓型微透镜的第一壳部；和 形成微透镜的第二壳部以覆盖所述第一壳部。
3、 一种形成孩i透4竟的方法，该方法包4舌 提供半导体衬底，其上形成带接触孔的层间介电膜； 在所述接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在所述层间介电膜上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案、硅插栓和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多 晶硅图案并将所述盖膜变形为圓型微透镜的壳部；和通过所述半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开 口，将透镜材料填充到壳部内部。
4、 一种形成孩吏透4竟的方法，该方法包才舌 提供半导体衬底，其上形成带有接触孔的层间介电膜； 在所述接触孔中形成硅插栓并在所述接触孔上和接触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在所述层间介电膜上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案、硅插栓和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多 晶硅图案，并将盖膜变形为圆型微透镜的第一壳部；和 在所述层间介电膜上形成微透镜的第二壳部以覆盖所述第一壳部。
5、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案由非晶硅 或多晶硅形成。
6、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案形成为具 有10-50000A的宽度。
7、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案形成为具 有10-50000A的厚度。
8、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述盖膜由氧化硅或 氧化锆形成。
9、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述退火是受激准分 子激光退火。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
11、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述具有杆形状的多 晶硅图案具有小于所述硅图案的宽度和大于所述硅图案的高度。
12、 根据权利要求1或3所述的方法，其中填充所述壳部内部的所述透 镜材料是氧化硅或光致抗蚀剂。
13、 根据权利要求2或4所述的方法，其中所述第二壳部由氧化硅或氧 化锆形成。
14、 根据权利要求3或4所述的方法，其中所述硅插栓由非晶硅或多晶 硅形成。
15、 一种图像传感器，包括 半导体衬底；光电二极管的第一部分，通过在所述半导体衬底表面中掺杂杂质而形成；层间介电膜，形成在所述半导体衬底上并具有暴露部分光电二极管的第 一部分的接触孔；光电二极管的第二部分，由掺杂多晶硅形成在接触孔上，并具有大于所 述层间介电膜的高度；圓型第 一微透镜，形成在所述层间介电膜上以覆盖所述光电二极管的第 二部分；和滤色器层，形成在所述第一微透镜上。
16、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括壳 部和内部，其中所述内部被填充透镜材料或空着。
17、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括 圓型壳部，形成在所述光电二极管第二部分的上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从所述层间介电膜分开的边缘；和 填充材料，填充所述壳部的内部。
18、 根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述圓型壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
19、 根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述填充材料由氧化硅 或光致抗蚀剂形成。
20、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括 圓型第一壳部，形成在所述光电二极管第二部分的上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从所述层间介电膜分开的边缘；和第二壳部，形成在所述第一壳部上和第一壳部周围的层间介电膜上。
21、 根据权利要求20所述的图像传感器，其中所述第一壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
22、 根据权利要求20所述的图像传感器，其中所述第二壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
23、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述滤色器层沿第一微 透镜表面形成或者与第 一微透镜分开而其之间设置另 一层间介电膜。
24、 根据权利要求15所述的图像传感器，还包括形成在所述滤色器层 上的第二微透镜，其间设置介电膜。
25、 根据权利要求15所述的图像传感器，还包括 介电膜，形成在所述层间介电膜上以覆盖所述滤色器层； 多晶硅图案，具有杆形状，形成在相应于形成光电二极管第二部分的区域的介电膜的部分上；和圓型第二微透镜，形成在所述介电膜上以覆盖所述多晶硅图案。
26、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包括壳 部和内部，其中所述内部被填充透镜材料或者空着。
27、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包A:圓型壳部，形成在所述多晶硅图案的上表面上以及多晶硅图案周围，并具有从所述介电膜分开的边缘；和 填充材料，填充所述壳部内部。
28、 根据权利要求27所述的图像传感器，其中所述壳部由氧化硅或氧 化锆形成。
29、 根据权利要求27所述的图像传感器，其中所述填充材料由氧化硅 或光致抗蚀剂形成。
30、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包括 圓型第一壳部，形成在所述多晶硅图案上表面上以及多晶硅图案周围，并具有从所述介电膜分开的边缘；和第二壳部，形成在所述第一壳部上以及第一壳部周围的介电膜上。
31、 根据权利要求30所述的图像传感器，其中所述第一壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
32、 根据权利要求30所述的图像传感器，其中所述第二壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
33、 一种制造图像传感器的方法，该方法包括 通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分； 在所述半导体衬底上形成第一层间介电膜，该第一层间介电膜具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔上和接触孔周围的第 一层间介 电膜上形成具有第一高度和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在所述第一层间介电膜上形成第一盖膜以覆盖所述第一硅图案；退火所述第 一硅图案、硅插栓和第 一盖膜以将第 一硅图案和硅插栓变形 为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的第一多晶 硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一微透镜的壳部；通过第一层间介电膜与盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口， 透镜材料被填充在所述壳部内部；和在所述壳部上形成滤色器层。
34、 一种制造图像传感器的方法，该方法包括 通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分； 在所述半导体村底上形成具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔的第一层间介电膜；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔和接触孔周围的第 一层间介电膜上形成具有第 一 高度和大于接触孔直径的宽度的第 一硅图案； 在所述第一层间介电膜上形成第一盖膜以覆盖第一硅图案；退火所述第一硅图案、硅插栓和第一盖膜，以将所述第一硅图案和硅插 栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的第一多晶硅图案，并将所述第一盖膜变形为圓型第 一微透镜的第 一壳部；在所述第一壳部上和第一壳部周围的介电膜上形成第一微透镜的第二壳部；和在所述第二壳部上形成滤色器层。
35、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述硅插栓由非晶硅或多 晶硅形成。
36、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一硅图案由非晶硅 或多晶硅形成。
37、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一硅图案形成为具 有10 - 50000A的宽度。
38、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述硅图案形成为具有10- 50000A的厚度。
39、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一盖膜由氧化硅或 氧化锆形成。
40、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述退火是受激准分子激 光退火。
41、 根据权利要求40所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100- 3000 mJ/cm2强度下进行。
42、 根据权利要求33所述的方法，其中填充所述壳部内部的透镜材料 是氧化硅或光致抗蚀剂。
43、 根据权利要求33所述的方法，还包括在用透镜材料填充所述壳部 内部之后和在形成滤色器层之前，在所述第一层间介电膜上形成第二层间介 电膜以覆盖所述壳部。
44、 根据权利要求33或34所述的方法，还包括在形成滤色器层之后， 在滤色器层上形成第二微透镜，介电膜设置在第二微透镜与滤色器层之间。
45、 根据权利要求33或34所述的方法，在形成滤色器层之后还包括 在所述第一层间介电膜上形成介电膜以覆盖所述滤色器层； 在所述介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区域； 形成第二盖膜以覆盖所述第二硅图案；退火所述第二硅图案和第二盖膜，从而将第二硅图案变形为具有杆形状 的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圆型第二微透镜的壳部；和通过介电膜与将第二盖膜变形为第二微透镜的壳部时所产生的第二微 透镜的壳部边缘之间的开口 ，用透镜材料填充第二微透镜的壳部内部。
46、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案由非晶硅或多 晶硅形成。
47、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的宽度。
48、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 - 50000A的厚度。
49、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二盖膜由氧化硅或氧化 锆形成。
50、 根据权利要求45所述的方法，其中所述退火是受激准分子激光退火。
51、 根据权利要求50所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
52、 根据权利要求45所述的方法，其中具有杆形状的所述第二多晶硅 图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。
53、 根据权利要求45所述的方法，其中填充所述第二微透镜壳部内部 的透镜材料是氧化硅或光致抗蚀剂。
54、 根据权利要求33或34所述的方法，在形成滤色器层之后还包括 在所述第一层间介电膜上形成介电膜以覆盖所述滤色器层； 在所述介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区域； 形成第二盖膜以覆盖所述第二硅图案；退火所述第二硅图案和第二盖膜，从而将第二硅图案变形为具有杆形状 的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圓型第二微透镜的第一壳部；和 在所述第二微透镜的第一壳部上和第二微透镜的第一壳部周围4介电膜上形成第二微透镜的第二壳部。
55、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案由非晶硅或多 晶硅形成。
56、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的宽度。
57、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的厚度。
58、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二盖膜由氧化硅或氧化 锆形成。
59、 根据权利要求54所述的方法，其中所述退火是受激准分子激光退火。
60、 根据权利要求59所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
61、 根据权利要求54所述的方法，其中具有杆形状的所述第二多晶硅 图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。
62、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二微透镜的第二壳部由 氧化硅或氧化锆形成。
63、 根据权利要求34所述的方法，其中所述第二壳部由氧化硅或氧化 锆形成。
64、 根据权利要求34所述的方法，还包括在形成第二壳部之后和形成 滤色器层之前，在第一层间介电膜上形成第二层间介电膜来覆盖第二壳部。
全文摘要
本发明提供了一种形成微透镜的方法、包括微透镜的图像传感器和制造该图像传感器的方法。形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在该半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口，用透镜材料填充壳部的内部。图像传感器包括通过上述方法或类似方法形成的微透镜和在该微透镜中心之下具有杆形状并由多晶硅形成的光电二极管部分。
文档编号H04N5/335GK101114570SQ20071000592
公开日2008年1月30日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年7月26日
发明者朴永洙, 赫 林, 殷华湘, 赵世泳, 鲜于文旭 申请人:三星电子株式会社
技术领域：
本发明涉及一种微透镜的形成方法、包括该微透镜的图像传感器和该图 像传感器的制造方法，且更具体而言，涉及能提高光效率的微透镜的形成方 法、包括该微透镜的图像传感器以及该图像传感器的制造方法。
背景技术：
微透镜目前使用在各种领域中，例如图像传感器、液晶显示器(LCD) 装置和光学通讯系统。将来，微透镜可以应用为物镜以记录或复制光盘驱动 器(ODD)例如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)的信息。
包括微透镜的图像传感器是将光学图像转变为电信号的半导体器件，并 通常包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传 感器。
CCD包括多个相邻设置的MOS电容器并在由光产生的电荷(栽流子) 存储在MOS电容器中或在MOS电容器之间移动时操作。CMOS图像传感 器使用CMOS技术，CMOS技术使用控制电路和信号处理电路作为外围电 路并包括多个单元像素和控制单元像素输出信号的CMOS电路。
图1是常规CMOS图像传感器的局部剖面图。参考图1,常规CMOS 图像传感器包括在半导体衬底SUB上限定有源区的隔离层(未显示)和位 于器件隔离层之间的光电二极管PD。光电二极管PD接收入射光并存储电 荷。
第一层间介电膜ILD1形成在形成有器件隔离层和光电二极管PD的半 导体衬底SUB的整个表面上。虽然未示出，但第一层间介电膜ILD1可以形 成为多层结构且形成单元像素的金属线M设置在第一层间介电膜ILD1中。 金属线M设置得不阻挡入射到光电二极管PD上的光。金属线M也可以形 成为多层结构。
具有染色成红、绿和蓝的部分以相应于形成光电二极管PD的每个区的 滤色器层CF形成在第一层间介电膜ILD1上。第二层间介电膜ILD2形成在
滤色器层CF上。第二层间介电膜ILD2充当覆层以消除台阶并调整微透镜 的焦距。
圓型微透镜ML形成在相应于形成光电二极管PD的区域的第二层间介 电膜ILD2上。微透镜ML用于将入射光聚集在光电二极管PD上。
虽然未显示，保护膜可以进一步设置在第一层间介电膜ILD1上以保护 光电二极管PD和金属线M不受由外部湿气的侵入而引起的损坏。平坦化层 还可以设置在保护层上以消除台阶并提高附着性。
然而，上述常规图像传感器具有下述缺点。
首先，由于死区即光不能被聚集的区域存在于微透镜之间，光学效率降 低。死区相应于下述微透镜形成方法而产生。
图2A到2C是示出常规微透镜形成方法的步骤的剖面图。参考图2A， 在充当覆层的层间介电膜ILD形成在具有预定下结构的半导体衬底(未显 示)上之后，光致抗蚀剂层PR涂覆在该层间介电膜ILD上。参考图2B， 在曝光光致抗蚀剂层PR的预定区域例如形成微透镜的区域以外的区域之 后，该区域用显影剂来显影，因此形成光致抗蚀剂图案PRP。参考图2C， 光致抗蚀剂图案PRP在超过玻璃转变温度Tg的例如120-200。C的温度下被 被允许回流(reflow)，因此形成圓型微透镜ML。
如上所述，微透镜ML通常在光致抗蚀剂的回流工艺中形成。然而，由 于曝光设备的分辨率限制，难以将光致抗蚀剂图案PRP之间的间距减小到小 于预定值。因此，随着相邻ML之间的间距增加，产生死区。
图3和4分别是常规图像传感器的平面图和剖面图。如图3和4所示， 可以看出产生了上述死区。
第二，在常规图像传感器中，当入射光倾斜时，微透镜ML的光密度降 低。即，当入射光倾斜输入时，穿过微透镜ML的部分入射光不能到达与其 相应的光电二极管PD，因此图像传感器出现故障。
发明内容
为了解决上述和/或其他问题,本发明提供了制造能够改善由图像传感器 中的死区导致的光学效率降低问题同时提高光密度的微透镜的方法。
本发明还提供一种包括上述微透镜的图像传感器及该图像传感器的制
造方法。 — 根据本发明的一个方面，形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导 体衬底上形成硅图案；在半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案 和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圓型微 透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间 的开口，用透镜材料填充壳部的内部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导 体衬底上形成硅图案；在半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案 和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圆型微 透镜的第一壳部；和形成微透镜的第二壳部以覆盖第一壳部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括提供半导体衬底，其 上形成带接触孔的层间介电膜；在接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接触 孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在层间介电膜上形成盖膜以覆盖硅图 案；退火硅图案、硅插栓和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案 并将盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部 时产生的壳部边缘之间的开口 ，将透镜材料填充到壳部内部。
根据本发明的另一方面，形成微透镜的方法包括提供半导体衬底，其 上形成带有接触孔的层间介电膜；在接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接 触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在层间介电膜上形成盖膜以覆盖硅图 案；退火硅图案、硅插栓和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案， 并将盖膜变形为圆型微透镜的第一壳部；和在层间介电膜上形成微透镜的第
二壳部以覆盖第一壳部。
硅图案和硅插拴可以由非晶硅或多晶硅形成。 硅图案可以形成为具有10-50000A的宽度和10-50000A的厚度。 盖膜可以由氧化^5圭或氧化#"形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 具有杆形状的多晶硅图案可以具有小于硅图案的宽度和大于硅图案的高度。
填充壳部内部的透镜材料可以是氧化硅或光致抗蚀剂。 第二壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。
根据本发明的另一方面，图像传感器包括半导体衬底；光电二极管的， 一部分，通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成；层间介电膜，形成在^
导体衬底上并具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔；光电二极管的 第二部分，由掺杂多晶硅形成在接触孔上，并具有大于层间介电膜的高度； 圓型第一微透镜，形成在层间介电膜上以覆盖光电二极管的第二部分；和滤 色器层，形成在第一微透镜上。
该微透镜可以包括壳部和内部，且该内部可以填充透镜材料或者空着。
首先，第一微透镜可以包括圆型壳部，其形成在光电二极管第二部分的 上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从层间介电膜分开的边缘； 和填充材料，填充壳部的内部。该圓型壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。填 充材料可以由氧化硅或光致抗蚀剂形成。
第二，微透镜可以包括圆型第一壳部，形成在光电二极管第二部分的 上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从层间介电膜分开的边缘； 和第二壳部，形成在第一壳部上和第一壳部周围的层间介电膜上。第一壳部 可以由氧化硅或氧化锆形成。第二壳部由氧化硅或氧化锆形成。
滤色器层可以沿第 一微透镜表面形成或者与第 一微透镜分开而中间设 置另一层间介电膜。
图像传感器还可以包括形成在滤色器层上的第二微透镜，其间设置介电 膜。具体地，图像传感器还可以包括介电膜，形成在层间介电膜上以覆盖 滤色器层；多晶硅图案，具有杆形状，形成在相应于形成光电二极管的第二 部分的区域的介电膜的部分上；和圓型第二微透镜，形成在介电膜上以覆盖 多晶硅图案。
第二微透镜可以包括壳部和内部，其中内部被填充透镜材料或者空着。 其结构和材料与上述微透镜相同。
根据本发明的另一方面，制造图像传感器的方法包括通过在半导体衬 底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分；在半导体衬底上形成第一 层间介电膜，该第一层间介电膜具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触 孔；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔上和接触孔周围的第一层间介 电膜上形成具有第一高度和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在第一层 间介电膜上形成第一盖膜以覆盖第一硅图案；退火第一硅图案、硅插栓和第 一盖膜以将第一硅图案和硅插栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充 当光电二极管的第二部分的第一多晶硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一、 微透镜的壳部；通过第一层间介电膜与盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之
间的开口，透镜材料被填充在壳部内部；和在壳部上形成滤色器层。
根据本发明的另一方面，制造图像传感器的方法包括通过在半导体衬 底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第 一部分；在半导体衬底上形成具有 暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔的第一层间介电膜；在接触孔中形 成硅插栓，并在接触孔和接触孔周围的第 一层间介电膜上形成具有第 一高度 和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在第一层间介电膜上形成第一盖膜 以覆盖硅图案；退火第一硅图案、硅插栓和第一盖膜，以将第一硅图案和硅 插栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的 第一多晶硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一微透镜的第一壳部；在第一 壳部上和第一壳部周围的介电膜上形成第一微透镜的第二壳部；和在第二壳 部上形成滤色器层。
该硅插栓可以由非晶硅或多晶硅形成。 该硅图案可以由非晶硅或多晶硅形成。
该硅图案可以形成为具有10 - 50000A的宽度和10 - 50000A的厚度。 该盖膜可以由氧化硅或氧化锆形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 填充第二透镜的壳部内部的透镜材料可以是氧化硅或光致抗蚀剂膜。 第二壳部可以由氧化硅或氧化锆形成。
该方法在形成滤色器层之后还包括在第一层间介电膜上形成介电膜以 覆盖滤色器层；在介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区 域；形成第二盖膜以覆盖第二硅图案；退火第二硅图案和第二盖膜，从而将 第二硅图案变形为具有杆形状的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圓型 第二微透镜的第 一壳部；和在第二微透镜的第 一壳部上以及第二微透镜的第 一壳部周围的介电膜上形成第二微透镜的第二壳部。
第二硅图案可以由非晶硅或多晶硅形成。
第二硅图案可以形成为具有10-50000A的宽度和10-50000A的厚度。 第二盖膜可以由氧化硅或氧化锆形成。
退火可以是在100 - 3000 mJ/cm2强度下进行的受激准分子激光退火。 第二多晶硅图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。 第二微透镜的第二壳部可以是氧化硅膜或氧化锆膜。
通过参考附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他特
点和优点将变得更为明显，在附图中
图1是常规CMOS图像传感器的局部剖面图2A到2C是示出常规微透镜形成方法步骤的剖面图3和4分别是示出常规技术问题的常规图像传感器的平面图和剖面
图5A到5D是示出根据本发明的实施例形成微透镜的方法步骤的剖面
图6是解释根据本发明的另 一 实施例形成微透镜的方法的剖面图； 图7A到7C是示出根据本发明再一实施例形成微透镜的方法步骤的剖 面图8是解释根据本发明再一实施例形成微透镜的方法的剖面图； 图9是#4居本发明实施例的图像传感器的局部剖面图； 图10是根据本发明另 一实施例的图像传感器的局部剖面图； 图11是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图； 图12A到12G是示出根据本发明实施例制造图像传感器的方法步骤的 剖面图13是在进行受激准分子激光退火(ELA)之前非晶硅图案的平面图； 图14是示出在950 mJ/cr^强度下通过ELA图13的非晶硅图案而形成
的多晶硅图案的平面图15是示出在根据本发明的方法中形成的微透镜的多晶硅图案和壳部
的剖面图16A和16B是解释根据本发明另一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图17A和17D是解释根据本发明再一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图；以及
图18是冲艮据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述根据本发明实施例的形成微透镜的方法、包括该微
透镜的图像传感器及图像传感器的制造方法。在附图中，为了清楚而夸大了 层和区域的厚度。
图5A到5D是示出根据本发明的实施例形成微透镜的方法步骤的剖面 图。参考图5A，层间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上且硅图案SP形 成在层间介电膜ILD上。硅图案SP可以由非晶硅或多晶硅形成为10-50000A的宽度和10 - 50000A的厚度。
盖膜C形成在层间介电膜ILD之上和上方以覆盖硅图案SP。盖膜C可 以由显示高透射率的氧化硅膜或氧化锆膜形成，并优选根据硅图案SP和层 间介电膜ILD的表面共形(conformal)而形成。然后，硅图案SP和盖膜C 被退火，且此时退火可以由受激准分子激光进行的受激准分子退火(此后称 为ELA ),且ELA强度可以是100-3000 mJ/cm2。
当受激准分子激光发射时，激光通过透明盖膜C行进到下层，从而激光 聚集在硅图案SP上而不是氧化硅膜的层间介电膜ILD上。因此，硅图案SP 的温度迅速升高且硅图案SP被部分或完全熔化。熔化程度可以根据受激准 分子激光的强度而控制。
参考图5B，由受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向于 具有类似于半球形的形状。由于熔化的硅图案逐渐冷却，在其中心部分下部 中产生结晶的籽晶。籽晶产生在熔化的硅中心部分下部是因为该区域的流速 最小。从该中心部分下部的籽晶沿向上方向进行多晶化。参考标记SP，表示 多晶化中间的硅图案。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。由于被变形为圆顶的盖膜C的边缘部分从层间介电膜ILD分 开，因此产生开口部分。参考标记C，表示在变形中间的盖膜C。
参考图5C，具有杆形状的多晶硅图案P通过ELA进行的多晶化由硅图 案SP形成，同时形成由盖膜C变形的圆型微透镜的壳部S。多晶硅图案P 的宽度小于硅图案SP的宽度，且其高度大于硅图案SP的高度。虽然未示出， 但盖膜C的部分可以保留在层间介电膜ILD上。
参考图5D,透镜材料F通过层间介电膜ILD与在盖膜C变形为壳部S 的过程中产生的壳部S的边缘之间的开口部分填充壳部S的内部。因此，形 成由壳部S和填充壳部S内部的透镜材料F构成的圆型微透镜MLa。填充 壳部S内部的透镜材料F可以是氧化硅膜或光致抗蚀剂膜。当在LPCVD(、 压化学气相沉积)中形成氧化硅膜时，壳部S的内部可以通过开口被填充氧 化硅膜。当使用光致抗蚀剂膜时，壳部S的内部可以被光致抗蚀剂膜的流体 所填充。例如，当使用光致抗蚀剂膜时，被熔融的光致抗蚀剂膜涂覆到大于
壳部S的高度从而用光致抗蚀剂膜填充壳部S的内部。当使用壳部S作为蚀
刻掩模除去壳部s之外的光致抗蚀剂膜时，光致抗蚀剂膜仅保留在壳部s内部。
图6是解释根据本发明另一实施例形成微透镜的方法的剖面图。参考图 6，本实施例是通过改进上述实施例的方法而获得的方法。直到图5C示出的 步骤都相同，只是图5C之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释，将仅 描述图5C的步骤之后的步骤。为了解释方便，在图6中，图5C的壳部S 被称为第一壳部Sl。
参考图6,微透镜的第二壳部S2形成在层间介电膜ILD上以覆盖第一 壳部S1。第二壳部S2可以由氧化硅或氧化锆形成。因此，形成由第一和第 二壳部Sl和S2构成并具有空的内部的孩史透4竟MLb。
图7A到7C是示出根据本发明再一实施例形成微透镜的方法步骤的剖 面图。在本实施例中，基本原理与参考图5A到5D所描述的实施例相同， 但形成在半导体衬底SUB上的下结构不同。即，虽然在参考图5A到5D所 描述的实施例中，形成在半导体衬底SUB上的下结构是层间介电膜ILD， 但在本实施例中形成在半导体衬底SUB上的下结构是包括硅插栓的层间介 电膜。除了下结构之外的组成元件相同，因此这里将省略其描述。
参考图7A，在层间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上之后，层间介 电膜ILD的预定部分被蚀刻以形成暴露半导体村底SUB的接触孔H。然后， 硅插栓SH形成在接触孔H中且硅图案SP形成在接触孔H上和接触孔H周 围的层间介电膜ILD上。硅插栓SH可以由非晶硅或多晶硅形成。接着，盖 膜C形成在层间介电膜ILD上以覆盖硅图案SP。
然后，使用具有与图5A到5D的实施例相同的100-3000 mJ/cm2强度的 受激准分子激光退火硅图案SP、硅插栓SH和盖膜C。当发射受激准分子激 光时，激光通过盖层C行进到下层中。因此，硅图案SP和硅插栓SH的温 度迅速升高从而它们被部分或完全熔化。
参考图7B，被受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向于 具有类似半圆形的形状。由于熔化的硅插栓SH和硅图案SP被逐渐冷4|^
在其边界部分或硅插栓SH的下部分产生多晶化的籽晶。多晶化从籽晶向上 进行。因此，随着熔化的硅图案SP的冷却，硅图案SP变形为杆形。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。由于变形为圓顶的盖膜C的边缘从层间介电膜ILD分开，产 生了开口部分。结果，通过ELA由硅插栓SH和硅图案SP形成了杆形多晶 硅图案P，并形成从盖膜C变形而得的圆型微透镜的壳部S。
参考图7C，透镜材料F通过层间介电膜ILD与在盖膜C变形为壳部S 中产生的壳部的边缘之间的开口部分填充壳部S内部。因此，形成由壳部S 和填充在该壳部S内部的透镜材料F构成的圓型微透镜MLa。
图8是解释4艮据本发明再一实施例形成微透镜的方法的剖面图。本实施 例是通过改进参考图7A到7C所述的实施例的方法而获得的。直到图7B所 示的步骤都相同，只是图7B之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释， 将仅描述图7B的步骤之后的步骤。为了解释方便，在图8中，图7B的壳 部S被称为第一壳部Sl。
参考图8,微透镜的第二壳部S2形成在层间介电膜ILD上以覆盖第一 壳部S1。第二壳部S2的材料与参考图6所述的实施例相同。因此，形成由 第一和第二壳部Sl和S2构成并具有空的内部的透镜MLb。
由于在后面将详细描述的本实施例中，使用ELA引起的盖膜C的膨胀 (swelling)现象而不是使用常规光刻和回流工艺形成微透镜，因此微透镜 之间的间隔即死区可以减少。尤其是，当通过在从盖膜C变形而来的第一壳 部Sl之外增加第二壳部S2来形成微透镜时，可以容易地进一步减少死区。
而且，本发明提供了包括在上述方法中形成的微透镜的图像传感器。在 根据本发明的图像传感器中，根据参考图7A到7C和图8描述的实施例的 微透镜形成方法中具有杆形的多晶硅图案P可以用作光电二极管的 一部分。
图9是根据本发明实施例的图像传感器的局部剖面图。图IO是根据本 发明另一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图9和10，根据这些实施 例的图像传感器包括通过在半导体衬底SUB表面中掺杂杂质而形成的光电 二极管的第一部分PD1。该第一部分PD1可以是其中第一杂质区和第二杂 质区依次沉积或者仅沉积一个杂质区的结构。
具有暴露第一部分PD1的一部分且优选中心部分的接触孔H的层间介 电膜ILD形成在半导体衬底SUB上。层间介电膜ILD可以是多层结构且构
成单元像素的金属线M可以设置在层间介电膜ILD中。金属线M设置在不 阻挡入射光的位置，并可以形成为多层结构。
由掺杂多晶硅形成具有大于层间介电膜ILD的高度的光电二极管的第 二部分PD2形成在接触孔H中。光电二极管的第二部分PD2优选由杂质区 形成。然而，在某些情形，第二部分PD2可以为其中第一杂质区和第二杂质 区依次沉积的结构。第二部分PD2与第一部分PD1 —起充当光电二极管PD。
圓型微透镜MLa和MLb形成在层间介电膜ILD上以覆盖第二部分PD2。 滤色器层CF沿微透镜MLa和MLb的表面形成。微透镜MLa和MLb可以 分为壳部和内部。内部可以如图5所示填充透镜材料或者如图6所示空着。 根据本实施例的微透镜结构描述如下。
首先，如图9所示，根据本实施例的微透镜可以由圓型壳部S和填充在 壳部S内部的填充材料F形成，该圆形壳部S形成在光电二极管第二部分 PD2的上表面上及其周围并具有从层间介电膜ILD分开的边缘。此后微透镜 的此结构被称为第一类型。
第一类型微透镜MLa的壳部S可以由氧化硅或氧化锆形成，而填充的F 可以由氧化硅或光致抗蚀剂形成。
第二，如图IO所示，根据本实施例的微透镜可以由圓型第一壳部S1和 形成在第一壳部Sl及其周围的一部分层间介电膜ILD上的第二壳部S2形 成，其中第一壳部81形成在光电二极管第二部分PD2的上表面上及其周围 并具有从层间介电膜ILD分开的边缘。此后，微透镜的此结构被称为第二类 型。第二类型微透镜MLb的第一和第二壳部Sl和S2可以由氧化硅或氧化 锆形成。
由于在本实施例中，在上述微透镜形成方法中而不是常规光刻和回流工 艺中形成微透镜，微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤其是，由于第二类 型是其中第二壳部S2添加到第一壳部S1外部的结构，因此可以进一步容易 i也减少死区。
而且，由于在根据本实施例的图像传感器中光电二极管PD由半导体衬 底SUB中的第一部分PD1和建立在光电二极管PD1中心部分的杆形的第二 部分PD2构成，光电二极管PD的密度增加了。即，当入射光倾斜时，因为 第二部分PD2防止了光的损失，可以防止由于光的损失引起的图像传感器的 故障。
根据本实施例的图像传感器还可以包括形成在滤色器层CF上的第二微 透镜，介电膜设置在其间。在此情形，滤色器层CF可以通过从微透镜MLa 和MLb分开并在其间设置另一层间介电膜而形成。根据本发明再一实施例 的还包括第二微透镜的图像传感器的示例在图11中示出。
图11是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图11, 根据本实施例的图像传感器从半导体衬底SUB到微透镜MLa具有与图9所 示的图像传感器相同的结构。为了解释方便，在图11中，图9的微透镜MLa 被称为第一微透镜MLa-l,图9的层间介电膜ILD被称为第一层间介电膜 ILD1，且图9的金属线M被称为第一金属线M1。
在本图像传感器中，滤色器层CF形成在第一微透镜MLa-l中，第二层 间介电膜ILD2设置在其间且第三层间介电膜ILD3形成在滤色器层CF上。 具有与第一金属线Ml类似形状的第二金属线M2设置在第三层间介电膜 ILD3中。
具有杆形的多晶硅图案P形成在相应于形成第二部分PD2的区域的第 三层间介电膜ILD3的部分中。第二孩i透镜ML-2形成在层间介电膜ILD3上 以覆盖多晶硅图案P。如图ll所示，第二微透镜ML-2形成在多晶硅图案P 的上表面上及其周围，并可以包括具有从第三层间介电膜ILD3分开的边缘 的圓型第二微透镜的第一壳部S2-l和形成在第一壳部S2-l上以及第一壳部 S2-l周围的层间介电膜ILD3上的第二微透镜的第二壳部S2-2。
虽然在图11中，微透镜ML-2示出为其内部空着的第二类型，但在一 些情况中，微透镜ML-2由与图9的微透镜MLa相同的结构和材料或者与图 10的微透镜MLb相同的结构和材料形成。
在具有图11所示的双微透镜的图像传感器结构中，优选上微透镜的宽 度大于下微透镜的宽度。因此，优选下微透镜由第一类型形成且上微透镜由 第二类型形成。
此后，将描述根据本发明实施例制造图像传感器的方法。
图12A到12G是示出根据本发明实施例的图像传感器的制造方法步骤 的剖面图。参考图12A,通过在半导体衬底SUB表面中掺杂杂质而形成光 电二极管的第一部分PD1。具有暴露部分光电二极管PD1的接触孔H的层 间介电膜ILD形成在半导体衬底SUB上。层间介电膜ILD可以是多层结构。 构成单元像素的金属线M可以设置在层间介电膜ILD中。金属线M可p》是
多层结构。
参考图12B,当硅插栓SH形成在接触孔H中时，具有大于接触孔H的 高度和宽度的硅图案SP形成在接触孔H上和接触孔H周围的部分层间介电 膜ILD上。硅插栓SH和硅图案SP可以同时形成或单独形成。硅插栓SH 和硅图案SP可以由非晶硅或多晶硅形成。硅图案SP优选由非晶硅形成。硅 图案SP可以形成为多种形状例如圆形或矩形并具有10-50000A的宽度和 10-50000A的厚度。硅插栓SH和硅图案SP可以掺杂杂质或不掺杂。如果在 此步骤中在硅图案SP中不掺杂杂质，则为了充当光电二极管，在后续步骤 中需要在硅图案SP或变形的硅图案中掺杂杂质。
参考图12C，盖膜C形成在层间介电膜ILD上以覆盖硅图案SP。盖膜 C可以是显示高透射率的膜，例如氧化硅膜或氧化锆膜，并优选共形形成为 均匀厚度。接着，退火硅图案SP、硅插栓SH和盖膜C,例如进行ELA。受 激准分子激光的强度可以是100-3000 mJ/cm2。
如上所述，当发射受激准分子激光时，激光通过盖层C行进到下层中并 聚集在硅图案SP和硅插栓SH的部分上而不是在氧化硅膜的层间介电膜ILD 上。因此，硅图案SP和硅插栓SH的温度迅速增加因此它们被部分或完全 熔化。熔化程度可以根据受激准分子激光强度而控制。
参考图12D，被受激准分子激光熔化的硅图案SP由于表面张力而倾向 于具有类似半球形的形状。由于熔化的硅图案SP和硅插栓SH逐步冷却， 在其中心部分下部中产生多晶化的籽晶。籽晶产生在熔化的硅中心部分下部
是因为该区域的流速最小。从该中心部分下部的籽晶沿向上方向进行多晶 化。参考标记SP，表示多晶化中间的硅图案和硅插栓。
在多晶化过程中，盖膜C具有某种程度的柔性，从而其形状被变形为圓 形，即圆顶。被变形为圓顶的盖膜C的边缘部分从层间介电膜ILD分开。 参考标记C，表示在变形中间的盖膜C。
参考图12E,杆形多晶硅图案(光电二极管的第二部分此后称为PD2) 通过采用ELA的多晶化由硅插栓和硅图案形成，且同时圓型微透镜的壳部S 由盖膜形成。多晶硅图案是高度大于硅图案SP的具有杆形的图案，并是与 第一部分PD1 —起构成光电二极管PD的光电二极管的第二部分PD2。当硅 图案SP是未掺杂材料时，可以在多晶化之后在多晶硅图案中进行掺杂工^ 。
参考图12F，透镜材料F通过层间介电膜ILD与形成壳部S时产生"壳
部S边缘之间的开口填充壳部S内部。填充壳部S内部的透镜材料F可以是 氧化硅膜或光致抗蚀剂膜。如上所述，当在LPCVD中形成氧化硅膜时，壳 部S的内部可以通过该开口被填充。当使用光致抗蚀剂膜时，壳部S的内部 可以被光致抗蚀剂膜的流体填充。因此，微透镜MLa由壳部S和填充壳部S 内部的透镜材料F构成。
参考图12G,滤色器层CF形成在由壳部S和壳部S内部的透镜材料F 构成的微透镜MLa表面上。虽然未显示，但为了制造本发明的图像传感器 而进行已知的后续工艺。
图13是在进行受激准分子激光退火(ELA)之前的非晶硅图案(a-Si) 的平面图。图14是示出通过在950 mJ/cm^虽度下ELA图13的非晶硅图案 而形成的多晶硅图案(a-Si)的平面图。图15是示出在根据本发明的方法中 形成的具有杆形的多晶硅图案(poly-Si)和圓型微透镜的壳部S的剖面图。
图16A和16B是解释根据本发明另一实施例制造图像传感器的方法步 骤的剖面图。本实施例是通过改进参考图12A到12G描述的上述实施例的 方法(图像传感器制造方法)而获得的方法。直到图12E所示的步骤都相同， 仅在图12E之后的步骤不同。因此，为了避免重复解释，将仅描述图12E的 步骤之后的步骤。为了解释方便，在图16A和16B中，图12E的壳部S被 称为第一壳部Sl。
参考图16A，微透镜的第二壳部S2形成在第一壳部Sl及其周围的层间 介电膜ILD上。第二壳部S2可以由氧化硅或氧化锆形成。因此，形成由第 一和第二壳部Sl和S2构成的微透镜MLb。参考图16B,滤色器层CF形成 在第二壳部S2的表面上。虽然未显示，但为了制造本发明的图像传感器， 进行已知的后续工艺。
图17A和17D是解释根据本发明再一实施例的图像传感器的制造方法 的步骤的剖面图。本实施例是通过改进参考图12A到12G描述的上述实施 例的方法(图像传感器制造方法)获得的方法。直到图12F所示的步骤都相 同，仅图12F之后的步骤不同。因此，为了避免重复描述，在图17A到17D 中，微透镜MLa被称为第 一微透镜MLa-1 ，图12F的壳部S被称为第 一 壳 部Sl,图12F的层间介电膜ILD被称为第一层间介电膜ILD1，且图12F的 金属线M被称为第一金属线Ml 。
参考图17A，第二层间介电膜ILD2形成在第一层间介电膜ILD1上以
覆盖微透镜MLa-l且表面被平面化。然后，滤色器层CF形成在相应于形成 微透镜MLa-l的区域的第二层间介电膜ILD2的部分中。形成层间介电膜 ILD3来覆盖滤色器层CF。第二金属线M2可以形成在层间介电膜ILD3中。 与第一金属线Ml —样，设置第二金属线M2来阻挡入射光。层间介电膜ILD3 和第二金属线M3可以是多层结构。
参考图17B，第二硅图案SP2形成在相应于形成硅图案SP的区域的层 间介电膜ILD3的部分中。第二盖膜C2形成在层间介电膜ILD3上来覆盖第 二硅图案SP2。第二硅图案SP2和第二盖膜C2的材料、宽度和厚度与硅图 案SP和盖膜C相同。然后，通过对剩余的半导体衬底SUB发射受激准分子 激光，通过与上述相同的方法进行第二硅图案SP2的多晶化。第二盖膜C2 的形状被变形。
参考图17C,杆形多晶硅图案P通过由ELA进行的多晶化由第二硅图 案形成，并同时由第二盖膜形成圓型第二微透镜的第一壳部S2-1。
参考图17D，第二微透镜的第二壳部S2-2形成在第二微透镜的第一壳 部S2-1及其周围的层间介电膜ILD3上。因此，形成由两个壳部构成并具有 空的内部的第二类型的第二微透镜ML-2。虽然未显示，为了制造本发明的 图像传感器而进行已知的后续步骤。
虽然在参考图nA到17D所描述的本发明的再一实施例(图像传感器 制造方法)中，上部的第二微透镜由第二类型形成，在其他实施例中它也可 以是其中第二微透镜的内部被填充的第一类型。可以通过参考图17A到17D 描述的本发明的实施例的相同方法制造具有双微透镜的图像传感器，从图 16A所示的结构开始。在此情形，下部的第一微透镜是第二类型而上部的第 二微透镜可以是第一类型或者第二类型。
根据本发明，通过使用下述原理制造具有新结构的图像传感器，即当硅 图案在覆盖透明盖膜之后被ELA多晶化时，硅图案变为具有杆形的多晶硅 图案，且盖膜变成圆型微透镜的壳部。
在此情形，如上所述，由于使用盖膜的膨胀现象形成微透镜的基本结构， 不使用常规的光刻和回流工艺，因此微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤 其更有利的是，当通过向由盖膜形成的第一壳部添加第二壳部而形成微透镜 时，可以进一步容易地减少死区。
而且，在本发明中，由于具有杆形光电二极管的光电二极管PD2存在于微透镜中心部分下面，当入射光倾斜时，通过光电二极管PD2防止了光损失。 因此，本发明可以提高图像传感器的光效率并防止由光损失导致的传感器故 障。此外，本发明优点在于提高透镜效率，因为使用例如氧化硅膜的具有高 折射系数的材料而不是常规光致抗蚀剂膜作为透镜材料。此外，由于采用将 激光聚集在非晶硅图案上的ELA工艺，不需要高温工艺，从而不引起高温 工艺导致的成本增加和性能退化。
图18是根据本发明再一实施例的图像传感器的局部剖面图。参考图18， 根据本发明实施例的图像传感器包括在半导体衬底SUB表面掺杂杂质的光 电二极管PD。第一层间介电膜ILD1形成在包括光电二极管PD的半导体衬 底SUB上。金属线M可以设置在第一层间介电膜ILD1中。滤色器层CF 形成在相应于形成光电二极管PD的层间介电膜ILD区域的区域中。第二层 间介电膜ILD2形成在第一层间介电膜ILD1上以覆盖滤色器层CF。具有杆 形的多晶硅图案P形成在第二层间介电膜ILD2的预定部分中，优选在相应 于形成光电二极管PD区域的中心部分的区域中。多晶硅图案P可以通过与 图17C的多晶硅图案P相同的形成方法形成。具有从第二层间介电膜ILD2 分开的边缘的圆型微透镜的第一壳部Sl形成在多晶硅图案P的上表面及其 附近。第二壳部S2形成在第一壳部Sl及其周围的第二层间介电膜ILD2上。 第一和第二壳部Sl和S2是第二类型的透镜MLb。第一和第二壳部Sl和S2 可以在与参考图nA到17D所描述的本发明实施例的第一和第二壳部S2-l 和S2-2相同的形成方法(图像传感器制造方法)中形成。
根据本实施例，虽然可以获得减少死区的效果，但不存在垂直光电二极 管部分。而且，由于多晶硅图案P用于阻挡入射光，存在光效率提高效果稍 微降低的问题。多晶硅图案P阻挡入射光的问题与参考图17A到17D所示 的实施例相同。然而，由于多晶硅图案P的宽度可以通过受激准分子激光的 强度来控制，当多晶硅图案P的宽度形成为比微透镜宽度小得多时，多晶硅 图案P阻挡的光几乎可以忽略。
如上所述，在本发明中，由于硅图案在覆盖盖膜之后通过ELA多晶化， 由硅图案形成具有杆形的光电二极管的多晶硅图案，并同时由盖膜形成圆型 微透镜的壳部。因此，可以获得下述优点。
首先，由于使用通过ELA的盖膜膨胀现象形成微透镜的基本结构，不 使用常规光刻和回流工艺，微透镜之间的间隔即死区可以减少。尤其更有利 的是，当通过向由盖膜形成的第一壳部添加第二壳部时，可以进一步容易地 减少死区。
第二，由于在微透镜中心下部设置垂直光电二极管，当入射光倾斜时， 可以防止光损失。
第三，由于使用例如氧化硅膜的具有比常规光致抗蚀剂膜高的折射率的 材料作为透镜材料，可以提高透镜效率。
第四，由于使用将激光聚集在非晶硅图案上的ELA工艺，不需要高温 工艺，从而不引起由高温工艺导致的成本增加以及性能退化。
虽然参考本发明的优选实施例具体示出并描述了本发明，但本领域的技 术人员将理解，可以对其进行各种形式和细节的变化而不脱离由权利要求限 定的本发明的精神和范围。例如，根据本发明的图像传感器的结构及其制造 方法不仅可以使用CMOS图像传感器而且可以使用各种图像传感器。而且， 在一些情况中，层间介电膜可以充当覆盖层(overcoat layer )来消除台阶并 调整微透镜焦距。此外，组成元件可以多样化，例如可以增加覆盖层、保护 层或平面化层。
权利要求
1、一种形成微透镜的方法，该方法包括在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在所述半导体衬底上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将所述盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过所述半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口，用透镜材料填充所述壳部的内部。
2、 一种形成微透镜的方法，该方法包括 在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在所述半导体衬底上形成盖膜以覆盖所述硅图案； 退火所述硅图案和所述盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图 案并将所述盖膜变形为圓型微透镜的第一壳部；和 形成微透镜的第二壳部以覆盖所述第一壳部。
3、 一种形成孩i透4竟的方法，该方法包4舌 提供半导体衬底，其上形成带接触孔的层间介电膜； 在所述接触孔中形成硅插栓并在接触孔上和接触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在所述层间介电膜上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案、硅插栓和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多 晶硅图案并将所述盖膜变形为圓型微透镜的壳部；和通过所述半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开 口，将透镜材料填充到壳部内部。
4、 一种形成孩吏透4竟的方法，该方法包才舌 提供半导体衬底，其上形成带有接触孔的层间介电膜； 在所述接触孔中形成硅插栓并在所述接触孔上和接触孔周围的层间介电膜上形成硅图案；在所述层间介电膜上形成盖膜以覆盖所述硅图案；退火所述硅图案、硅插栓和盖膜以将所述硅图案变形为具有杆形状的多 晶硅图案，并将盖膜变形为圆型微透镜的第一壳部；和 在所述层间介电膜上形成微透镜的第二壳部以覆盖所述第一壳部。
5、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案由非晶硅 或多晶硅形成。
6、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案形成为具 有10-50000A的宽度。
7、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述硅图案形成为具 有10-50000A的厚度。
8、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述盖膜由氧化硅或 氧化锆形成。
9、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述退火是受激准分 子激光退火。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
11、 根据权利要求1至4的任一所述的方法，其中所述具有杆形状的多 晶硅图案具有小于所述硅图案的宽度和大于所述硅图案的高度。
12、 根据权利要求1或3所述的方法，其中填充所述壳部内部的所述透 镜材料是氧化硅或光致抗蚀剂。
13、 根据权利要求2或4所述的方法，其中所述第二壳部由氧化硅或氧 化锆形成。
14、 根据权利要求3或4所述的方法，其中所述硅插栓由非晶硅或多晶 硅形成。
15、 一种图像传感器，包括 半导体衬底；光电二极管的第一部分，通过在所述半导体衬底表面中掺杂杂质而形成；层间介电膜，形成在所述半导体衬底上并具有暴露部分光电二极管的第 一部分的接触孔；光电二极管的第二部分，由掺杂多晶硅形成在接触孔上，并具有大于所 述层间介电膜的高度；圓型第 一微透镜，形成在所述层间介电膜上以覆盖所述光电二极管的第 二部分；和滤色器层，形成在所述第一微透镜上。
16、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括壳 部和内部，其中所述内部被填充透镜材料或空着。
17、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括 圓型壳部，形成在所述光电二极管第二部分的上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从所述层间介电膜分开的边缘；和 填充材料，填充所述壳部的内部。
18、 根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述圓型壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
19、 根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述填充材料由氧化硅 或光致抗蚀剂形成。
20、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一微透镜包括 圓型第一壳部，形成在所述光电二极管第二部分的上表面上以及光电二极管第二部分周围，并具有从所述层间介电膜分开的边缘；和第二壳部，形成在所述第一壳部上和第一壳部周围的层间介电膜上。
21、 根据权利要求20所述的图像传感器，其中所述第一壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
22、 根据权利要求20所述的图像传感器，其中所述第二壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
23、 根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述滤色器层沿第一微 透镜表面形成或者与第 一微透镜分开而其之间设置另 一层间介电膜。
24、 根据权利要求15所述的图像传感器，还包括形成在所述滤色器层 上的第二微透镜，其间设置介电膜。
25、 根据权利要求15所述的图像传感器，还包括 介电膜，形成在所述层间介电膜上以覆盖所述滤色器层； 多晶硅图案，具有杆形状，形成在相应于形成光电二极管第二部分的区域的介电膜的部分上；和圓型第二微透镜，形成在所述介电膜上以覆盖所述多晶硅图案。
26、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包括壳 部和内部，其中所述内部被填充透镜材料或者空着。
27、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包A:圓型壳部，形成在所述多晶硅图案的上表面上以及多晶硅图案周围，并具有从所述介电膜分开的边缘；和 填充材料，填充所述壳部内部。
28、 根据权利要求27所述的图像传感器，其中所述壳部由氧化硅或氧 化锆形成。
29、 根据权利要求27所述的图像传感器，其中所述填充材料由氧化硅 或光致抗蚀剂形成。
30、 根据权利要求25所述的图像传感器，其中所述第二微透镜包括 圓型第一壳部，形成在所述多晶硅图案上表面上以及多晶硅图案周围，并具有从所述介电膜分开的边缘；和第二壳部，形成在所述第一壳部上以及第一壳部周围的介电膜上。
31、 根据权利要求30所述的图像传感器，其中所述第一壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
32、 根据权利要求30所述的图像传感器，其中所述第二壳部由氧化硅 或氧化锆形成。
33、 一种制造图像传感器的方法，该方法包括 通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分； 在所述半导体衬底上形成第一层间介电膜，该第一层间介电膜具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔上和接触孔周围的第 一层间介 电膜上形成具有第一高度和大于接触孔直径的宽度的第一硅图案；在所述第一层间介电膜上形成第一盖膜以覆盖所述第一硅图案；退火所述第 一硅图案、硅插栓和第 一盖膜以将第 一硅图案和硅插栓变形 为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的第一多晶 硅图案，并将第一盖膜变形为圓型第一微透镜的壳部；通过第一层间介电膜与盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口， 透镜材料被填充在所述壳部内部；和在所述壳部上形成滤色器层。
34、 一种制造图像传感器的方法，该方法包括 通过在半导体衬底表面中掺杂杂质而形成光电二极管的第一部分； 在所述半导体村底上形成具有暴露部分光电二极管的第一部分的接触孔的第一层间介电膜；在所述接触孔中形成硅插栓，并在接触孔和接触孔周围的第 一层间介电膜上形成具有第 一 高度和大于接触孔直径的宽度的第 一硅图案； 在所述第一层间介电膜上形成第一盖膜以覆盖第一硅图案；退火所述第一硅图案、硅插栓和第一盖膜，以将所述第一硅图案和硅插 栓变形为具有大于第一高度的第二高度并充当光电二极管的第二部分的第一多晶硅图案，并将所述第一盖膜变形为圓型第 一微透镜的第 一壳部；在所述第一壳部上和第一壳部周围的介电膜上形成第一微透镜的第二壳部；和在所述第二壳部上形成滤色器层。
35、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述硅插栓由非晶硅或多 晶硅形成。
36、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一硅图案由非晶硅 或多晶硅形成。
37、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一硅图案形成为具 有10 - 50000A的宽度。
38、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述硅图案形成为具有10- 50000A的厚度。
39、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述第一盖膜由氧化硅或 氧化锆形成。
40、 根据权利要求33或34所述的方法，其中所述退火是受激准分子激 光退火。
41、 根据权利要求40所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100- 3000 mJ/cm2强度下进行。
42、 根据权利要求33所述的方法，其中填充所述壳部内部的透镜材料 是氧化硅或光致抗蚀剂。
43、 根据权利要求33所述的方法，还包括在用透镜材料填充所述壳部 内部之后和在形成滤色器层之前，在所述第一层间介电膜上形成第二层间介 电膜以覆盖所述壳部。
44、 根据权利要求33或34所述的方法，还包括在形成滤色器层之后， 在滤色器层上形成第二微透镜，介电膜设置在第二微透镜与滤色器层之间。
45、 根据权利要求33或34所述的方法，在形成滤色器层之后还包括 在所述第一层间介电膜上形成介电膜以覆盖所述滤色器层； 在所述介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区域； 形成第二盖膜以覆盖所述第二硅图案；退火所述第二硅图案和第二盖膜，从而将第二硅图案变形为具有杆形状 的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圆型第二微透镜的壳部；和通过介电膜与将第二盖膜变形为第二微透镜的壳部时所产生的第二微 透镜的壳部边缘之间的开口 ，用透镜材料填充第二微透镜的壳部内部。
46、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案由非晶硅或多 晶硅形成。
47、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的宽度。
48、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 - 50000A的厚度。
49、 根据权利要求45所述的方法，其中所述第二盖膜由氧化硅或氧化 锆形成。
50、 根据权利要求45所述的方法，其中所述退火是受激准分子激光退火。
51、 根据权利要求50所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
52、 根据权利要求45所述的方法，其中具有杆形状的所述第二多晶硅 图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。
53、 根据权利要求45所述的方法，其中填充所述第二微透镜壳部内部 的透镜材料是氧化硅或光致抗蚀剂。
54、 根据权利要求33或34所述的方法，在形成滤色器层之后还包括 在所述第一层间介电膜上形成介电膜以覆盖所述滤色器层； 在所述介电膜上形成第二硅图案以相应于形成第一硅图案的区域； 形成第二盖膜以覆盖所述第二硅图案；退火所述第二硅图案和第二盖膜，从而将第二硅图案变形为具有杆形状 的第二多晶硅图案，并将第二盖膜变形为圓型第二微透镜的第一壳部；和 在所述第二微透镜的第一壳部上和第二微透镜的第一壳部周围4介电膜上形成第二微透镜的第二壳部。
55、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案由非晶硅或多 晶硅形成。
56、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的宽度。
57、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二硅图案形成为具有10 -50000A的厚度。
58、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二盖膜由氧化硅或氧化 锆形成。
59、 根据权利要求54所述的方法，其中所述退火是受激准分子激光退火。
60、 根据权利要求59所述的方法，其中所述受激准分子激光退火在100 -3000 mJ/cm2强度下进行。
61、 根据权利要求54所述的方法，其中具有杆形状的所述第二多晶硅 图案具有小于第二硅图案的宽度和大于第二硅图案的高度。
62、 根据权利要求54所述的方法，其中所述第二微透镜的第二壳部由 氧化硅或氧化锆形成。
63、 根据权利要求34所述的方法，其中所述第二壳部由氧化硅或氧化 锆形成。
64、 根据权利要求34所述的方法，还包括在形成第二壳部之后和形成 滤色器层之前，在第一层间介电膜上形成第二层间介电膜来覆盖第二壳部。
全文摘要
本发明提供了一种形成微透镜的方法、包括微透镜的图像传感器和制造该图像传感器的方法。形成微透镜的方法包括在具有下结构的半导体衬底上形成硅图案；在该半导体衬底上形成盖膜以覆盖硅图案；退火硅图案和盖膜以将硅图案变形为具有杆形状的多晶硅图案并将盖膜变形为圆型微透镜的壳部；和通过半导体衬底与将盖膜变形为壳部时产生的壳部边缘之间的开口，用透镜材料填充壳部的内部。图像传感器包括通过上述方法或类似方法形成的微透镜和在该微透镜中心之下具有杆形状并由多晶硅形成的光电二极管部分。
文档编号H04N5/335GK101114570SQ20071000592
公开日2008年1月30日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年7月26日
发明者朴永洙, 赫 林, 殷华湘, 赵世泳, 鲜于文旭 申请人:三星电子株式会社
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