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    • 专利摘要:
    本發明揭示包含一色彩濾光器配置之一設備之實施例，該色彩濾光器配置包括一組色彩濾光器。該組色彩濾光器包括：一對第一色彩濾光器，每一第一色彩濾光器在其上形成有第一硬遮罩層及第二硬遮罩層；一第二色彩濾光器，其上形成有該第一硬遮罩層；及一第三色彩濾光器，其上不形成有硬遮罩層。本發明亦揭示並請求其他實施例。
    公开号:TW201308618A
    申请号:TW100144238
    申请日:2011-12-01
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Gang Chen；Duli Mao；Hsin-Chih Tai；Howard E Rhodes
    申请人:Omnivision Tech Inc；
    IPC主号:H01L27-00
    专利说明:
    使用硬遮罩之色彩濾光器圖案化
    本發明一般而言係關於影像感測器，且特定而言(但非排他性地)係關於一影像感測器中之使用一硬遮罩之色彩濾光器圖案化。
    隨著像素大小按比例縮小，色彩濾光器之設計規則應遵循該趨勢且亦允許按比例縮小色彩濾光器，但由於色彩濾光器之特定處理特徵，該按比例縮小具有挑戰性且係艱巨的。引入新材料係用於改良色彩濾光器按比例縮放之一常見方法，但可能犧牲光透射、程序可控制性、良率、交貨及總體光學效能。
    參照隨附圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有說明，否則各個視圖中之相同元件符號指代相同零件。
    本發明闡述用於使用一硬遮罩之色彩濾光器圖案化之一設備、系統及方法之實施例。闡述眾多特定細節以提供對本發明之實施例之一透徹理解，但熟習此項技術者將認識到，可在沒有該等特定細節中之一或多者之情形下或藉助其他方法、組件、材料等實踐本發明。在某些例項中，未詳細展示或闡述眾所周知之結構、材料或操作，但其仍涵蓋於本發明之範疇內。
    在整個本說明書中所提及之「一項實施例」或「一實施例」意指一特定特徵、結構或特性包括於至少一個所闡述之實施例中。因此，本說明書中之片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」之出現未必全部係指同一實施例。此外，該等特定特徵、結構或特性可以任何合適之方式組合於一或多個實施例中。
    圖1A至圖1B圖解說明四個像素之一群組之一色彩濾光器配置100之一實施例；圖1A係一平面視圖，而圖1B係實質上沿剖面線B-B截取之一橫剖面視圖。色彩濾光器配置100可實施於一前側照明(FSI)感測器中(如圖2B中所示)或一後側照明(BSI)感測器中(如圖2C中所示)。
    色彩濾光器配置100包括四個色彩濾光器：一第一色彩之兩個濾光器106及108、一第二色彩之一濾光器110及一第三色彩之一濾光器112。在所圖解說明之實施例中，該第一色彩係綠色，該第二色彩係藍色，且該第三色彩係紅色，且該等色彩經配置以形成熟悉的紅色-綠色-藍色(RGB)貝爾(Bayer)圖案。然而，在其他RGB實施例中，可存在不同數目個每一色彩，且該等色彩可不同於所展示而配置。在另外其他實施例中，該濾光器配置中所使用之該等色彩可不同(舉例而言，青綠色、品紅色及黃色(CMY))且可具有每一色彩之任一分佈及任一數目。
    四個色彩濾光器106、108、110及112形成於平坦化層104之表面104上。一第一硬遮罩層114及一第二硬遮罩層116形成於第一色彩濾光器106及第二色彩濾光器108上方，而僅第二硬遮罩層116形成於第三色彩濾光器110上方。無硬遮罩層形成於第四色彩濾光器112上方。硬遮罩層114及116在所關注之波長中實質上光學透明。在一項實施例中，硬遮罩層114及116係氧化物層，但在其他實施例中，可使用其他材料，只要其滿足光學效能及製造要求。藉由使用具有良好光透射性質之氧化物或其他材料，「舊的」低成本、成熟之經優化色彩濾光器材料可將其應用延伸至任一大小之像素，唯一的限制係圖案化解析度，其小於可見光之最短波長。
    圖2A至圖2C圖解說明其中色彩濾光器配置100可與前側照明(FSI)像素(圖2B)或後側照明(BSI)像素(圖2C)一起使用之實施例。該等圖圖解說明色彩濾光器配置100至四個像素之一群組之應用，但在具有大數目個像素之一實際像素陣列中，可端視該陣列中之像素之數目將所圖解說明之配置複製許多次。
    圖2A圖解說明色彩濾光器配置100，其包括四個色彩濾光器：一第一色彩之兩個濾光器102及104、一第二色彩之一濾光器106及一第三色彩之一濾光器108。在所圖解說明之實施例中，該第一色彩係綠色，該第二色彩係藍色，且該第三色彩係紅色，且該三個色彩經配置以形成熟悉之紅色-綠色-藍色(RGB)貝爾圖案。然而，在其他RGB實施例中，可存在不同數目個每一色彩，且該等色彩可不同於所展示而配置。在另外其他實施例中，濾光器配置100中所使用之該等色彩可不同(舉例而言，青綠色、品紅色及黃色(CMY))且可具有每一色彩之任一配置及任一數目。
    圖2B圖解說明一CMOS影像感測器中之前側照明(FSI)像素200之一實施例之沿圖2A中之剖面B-B截取之一橫剖面，其中FSI像素200使用例如色彩濾光器配置100之一色彩濾光器配置。FSI像素200之前側係其上安置光敏區域204及相關聯像素電路且其上方形成用於重新散佈信號之金屬堆疊206之基板側。金屬堆疊206包括金屬層M1及M2，金屬層M1及M2經圖案化以形成一光學通道，入射於FSI像素200上之光可穿過該光學通道到達光敏或光電二極體(「PD」)區204。為實施一彩色影像感測器，前側包括色彩濾光器配置100，其中其個別色彩濾光器(個別濾光器108及112圖解說明於此特定橫剖面中)中之每一者安置於幫助將光聚焦至PD區204上之一微透鏡206下方。
    圖2C圖解說明CMOS影像感測器中之後側照明(BSI)像素250之實施例之沿圖2A中之剖面B-B截取之橫剖面，其中該BSI像素使用例如色彩濾光器配置100之色彩濾光器配置。與像素200相同，像素250之前側係基板之上面安置有光敏區域204及相關聯像素電路且上方形成有用於重新散佈信號之金屬堆疊206之側。該後側係該像素之與該前側相對之側。為實施一彩色影像感測器，該後側包括色彩濾光器配置100，其中其個別色彩濾光器(個別濾光器108及112圖解說明於此特定橫剖面中)中之每一者安置於一微透鏡206下方。微透鏡206幫助將光聚焦至光敏區204上。像素250之後側照明意指金屬堆疊206中之金屬互連線不阻擋正被成像之物件與光敏區204之間的路徑，從而導致光敏區之更大信號產生。
    圖3A至圖3H圖解說明用於製造例如色彩濾光器配置100之一色彩濾光器配置之一實施例之一程序之一實施例。圖3A展示該程序之一起始部分，該程序以基板102開始，基板102上沈積有一平坦化層104且使用例如化學機械拋光(CMP)之程序得以平坦化以形成其上可形成色彩濾光器配置100之一平坦表面302。
    圖3B圖解說明該程序之下一部分。以圖3A中所示之積層開始，將一第一色彩濾光器層304沈積至表面302上且接著使用例如化學機械拋光(CMP)之程序將其平坦化。
    圖3C圖解說明該程序之下一部分。以圖3B中所示之積層開始，在第一色彩層304上沈積一第一硬遮罩層306且接著使用例如化學機械拋光(CMP)之程序將其平坦化。在一項實施例中，第一硬遮罩層306係一個氧化物層，但在其他實施例中，可使用其他材料來形成第一硬遮罩層306，只要所選擇之材料滿足光學效能及製造要求。
    圖3D圖解說明該程序之下一部分。以圖3C中所示之積層開始，穿過第一硬遮罩層306及第一色彩層304形成一開口308，向下至平坦化層104之表面302。在一項實施例中，可使用光微影圖案化連同例如各向異性蝕刻、深反應性離子蝕刻(DRIE)及諸如此類之蝕刻程序來形成開口308。在其他實施例中，可使用例如雷射燒蝕或蝕刻之其他程序來形成開口308。
    圖3E圖解說明該程序之下一部分。以圖3D中所示之積層開始，將一第二色彩濾光器層310沈積至開口308中以形成一第二色彩之一色彩濾光器。如在前述步驟中，在沈積第二色彩材料310之後，可使用例如化學機械拋光(CMP)之程序來平坦化整個積層。
    圖3F圖解說明該程序之下一部分。以圖3E中所示之積層開始，在總成上方沈積一第二硬遮罩層312且接著使用例如化學機械拋光(CMP)之程序將其平坦化。在一項實施例中，第二硬遮罩層312係一個氧化物層，但在其他實施例中，可使用其他材料，只要所選擇之材料滿足光學效能及製造要求。在一項實施例中，第二硬遮罩層312可係由與第一硬遮罩層306相同之材料製成，但在其他實施例中，該第一硬遮罩層與該第二硬遮罩層不需要係使用相同材料而製成。
    圖3G圖解說明該程序之下一部分。以圖3F中所示之積層開始，穿過第一硬遮罩層306、第二硬遮罩層312及第一色彩層304蝕刻一開口314，向下至平坦化層104之表面302。可使用光微影圖案化連同例如各向異性蝕刻、深反應性離子蝕刻(DRIE)及諸如此類之蝕刻程序來形成開口314。在其他實施例中，可使用例如雷射燒蝕或蝕刻之其他程序來形成開口314。
    圖3H圖解說明該程序之最後部分。以圖3G中所示之積層開始，將一第三色彩濾光器層316沈積至開口314中以形成一第三色彩之一色彩濾光器。如在前述步驟中，在沈積第二色彩材料316之後，可使用例如化學機械拋光(CMP)之程序來平坦化整個積層。圖3H中所示之色彩濾光器配置基本上係圖1A至圖1B中所示之色彩濾光器配置100。
    包括摘要中所闡述之內容之本發明之所圖解說明實施例之以上說明並非意欲窮盡或將本發明限制為所揭示之精確形式。雖然出於圖解說明之目的而闡述本發明之特定實施例及實例，但熟習此項技術者將認識到，可在本發明之範疇內做出各種等效修改。可鑒於以上詳細說明對本發明做出此等修改。
    以下申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇將完全由以下申請專利範圍判定，該申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之所確立原則來加以理解。
    100．．．色彩濾光器配置
    102．．．濾光器
    104．．．濾光器
    106．．．濾光器
    108．．．濾光器
    110．．．濾光器
    112．．．濾光器
    114．．．第一硬遮罩層
    116．．．第二硬遮罩層
    200．．．前側照明像素
    204．．．光敏或光電二極體區
    206．．．金屬堆疊
    250．．．後側照明(BSI)像素
    302．．．平坦表面
    304．．．第一色彩濾光器層
    306．．．第一硬遮罩層
    308．．．開口
    310．．．第二色彩材料
    312．．．第二硬遮罩層
    314．．．開口
    316．．．第三色彩濾光器層
    M1．．．金屬層
    M2．．．金屬層
    圖1A係一色彩濾光器配置之一實施例之一平面視圖。
    圖1B係圖2A中所示之一色彩濾光器配置之實施例之實質上沿剖面線B-B所截取之一橫剖面視圖。
    圖2A係圖1A中所示之色彩濾光器配置之另一平面視圖。
    圖2B係圖2A中所示之一色彩濾光器配置之實施例之實質沿剖面線B-B所截取且與前側照明像素之一實施例一同使用之一橫剖面視圖。
    圖2C係圖2A中所示之一色彩濾光器配置之實施例之實質沿剖面線B-B所截取且與後側照明像素之一實施例一同使用之一橫剖面視圖。
    圖3A至圖3H係圖解說明用於製造一色彩濾光器配置(例如，圖1A至圖1B及/或圖2A至圖2C中所示之一個色彩濾光器配置)之一程序之一實施例之平面視圖(左側)及對應橫剖面視圖(右側)。
    102．．．濾光器
    104．．．濾光器
    106．．．濾光器
    108．．．濾光器
    110．．．濾光器
    112．．．濾光器
    114．．．第一硬遮罩層
    116．．．第二硬遮罩層
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] 一種設備，其包含：一色彩濾光器配置，其包括一組色彩濾光器，該組色彩濾光器包含：一對第一色彩濾光器，每一第一色彩濾光器在其上形成有第一硬遮罩層及第二硬遮罩層，一第二色彩濾光器，其上形成有該第一硬遮罩層，及一第三色彩濾光器，其上不形成有硬遮罩層。
    [2] 如請求項1之設備，其中該第一色彩濾光器係綠色的，該第二色彩濾光器係藍色的，且該第三色彩濾光器係紅色的。
    [3] 如請求項2之設備，其中該組色彩濾光器係配置成一貝爾圖案。
    [4] 如請求項1之設備，其中該組色彩濾光器經平坦化。
    [5] 如請求項4之設備，其中該第三色彩濾光器與該第一硬遮罩及該第二硬遮罩形成一平面。
    [6] 如請求項1之設備，其進一步包含夾在基板與該組色彩濾光器之間的一平坦化層。
    [7] 一種方法，其包含：在一基板之一表面上方沈積一第一色彩濾光器層，該基板在其中形成有一像素陣列；在該第一色彩濾光器層上方沈積一第一硬遮罩；圖案化並蝕刻該第一硬遮罩及該第一色彩濾光器層以形成一第一開口；在該第一開口中沈積一第二色彩濾光器層；在該第一色彩濾光器層、該第二色彩濾光器層及該第一硬遮罩上方沈積一第二硬遮罩；圖案化並蝕刻該第一硬遮罩、該第二硬遮罩及該第一色彩濾光器層以形成一第二開口；及在該第二開口中沈積一第三色彩濾光器層。
    [8] 如請求項7之方法，其進一步包含平坦化該第二硬遮罩及該第三色彩濾光器層。
    [9] 如請求項7之方法，其中該第一色彩濾光器層係綠色的，該第二色彩濾光器層係藍色的，且該第三色彩濾光器層係紅色的。
    [10] 如請求項7之方法，其進一步包含在沈積該等色彩濾光器層之前在該基板上沈積一平坦化層，以便在該平坦化層上沈積該等色彩濾光器層。
    [11] 一種設備，其包含：一基板，其具有一前側及一後側；一影像感測器，其包括形成於該基板之該前側中或該前側上之一像素陣列；一色彩濾光器配置，其形成於該像素陣列之對應數目個像素上方，該色彩濾光器配置包括一組色彩濾光器，該組色彩濾光器包含：一對第一色彩濾光器，其每一第一色彩濾光器在其上形成有第一硬遮罩層及第二硬遮罩層，一第二色彩濾光器，其上形成有該第一硬遮罩層，及一第三色彩濾光器，其上不形成有硬遮罩層。
    [12] 如請求項11之設備，其中該第一色彩濾光器係綠色的，該第二色彩濾光器係藍色的，且該第三色彩濾光器係紅色的。
    [13] 如請求項12之設備，其中該組色彩濾光器係配置成一貝爾圖案。
    [14] 如請求項11之設備，其中該第三色彩濾光器與該第一硬遮罩及該第二硬遮罩形成一平面。
    [15] 如請求項11之設備，其進一步包含夾在該基板與該色彩濾光器配置之間的一平坦化層。
    [16] 如請求項11之設備，其中該色彩濾光器配置係形成於該基板之該前側上。
    [17] 如請求項16之設備，其進一步包含光學耦合至該色彩濾光器配置之一或多個微透鏡。
    [18] 如請求項11之設備，其中該色彩濾光器配置係形成於該基板之該後側上。
    [19] 如請求項18之設備，其進一步包含光學耦合至該色彩濾光器配置之一或多個微透鏡。
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    US8835306B2|2013-02-01|2014-09-16|GlobalFoundries, Inc.|Methods for fabricating integrated circuits having embedded electrical interconnects|US9236411B2|2011-08-03|2016-01-12|Omnivision Technologies, Inc.|Color filter patterning using hard mask|
    GB2505489A|2012-08-31|2014-03-05|Sony Corp|A mobile communications device for use in a virtual narrowband carrier within a wideband carrier of a mobile communications system|
    US8941159B2|2013-01-30|2015-01-27|Omnivision Technologies, Inc.|Color filter including clear pixel and hard mask|
    KR102246102B1|2013-11-26|2021-04-30|삼성디스플레이 주식회사|표시 장치|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/197,568|US9236411B2|2011-08-03|2011-08-03|Color filter patterning using hard mask|
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