DE10230134B4

DE10230134B4 - Bildsensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10230134B4
Application number: DE10230134A
Authority: DE
Inventors: Duane Loveland Fasen; Jack D. Fort Collins Meyer; Cheryl Fort Collins Bailey; John H. Fort Collins Stanback; Kari Fort Collins Hansen
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: US6967073B2; DE10230134A1; US20040002178A1; JP2003179219A; GB2382221A; US20030038293A1; US20030038326A1; US6765276B2; JP4045145B2; GB2382221B; GB0216551D0

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors (10), der eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) und ein Farbfilterarray (14) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bilden einer BARC-Schicht (16) über einer freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12), wobei die BARC-Schicht (16) eine beim
Bilden des Farbfilterarrays (14) verwendete Strahlung absorbiert und für eine durch den Bildsensor (10) zu verarbeitende Strahlung durchlässig ist;
Bilden des Farbfilterarrays (14) auf der BARC-Schicht (16); und
Entfernen der Abschnitte der BARC-Schicht (16), die nicht von dem Farbfilterarray (14) bedeckt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiter-Bildsensoren, die Farbfilterarrays umfassen, die durch einen BARC-Farbfilterprozess (BARC = bottom antireflection coating = Antireflexionsunterbeschichtung) gebildet werden, und auf Verfahren zum Herstellen derselben.
Allgemein umfassen digitale Bilderzeugungssysteme, wie beispielsweise Digitalkameras, Bildsensoren (oder einfach Bildaufnehmer) zum Aufnehmen von Bildern. Es wurden bereits diverse Typen von Bildsensoren entwickelt, einschließlich CCD-Bildsensoren (CCD = charge-coupled device, ladungsgekoppelte Vorrichtung) und CMOS-Bildsensoren (CMOS = complementary metal-oxide semiconductor, Komplementär-Metalloxid-Halbleiter). Diese Vorrichtungen umfassen in der Regel ein Array aus Pixeln, von denen jedes ein Lichterfassungselement, wie beispielsweise eine n+- bis p-Substrat-Photodiode, einen n-Kanal-Photodetektor oder einen Photo-Gate-Detektor mit einem virtuellen vergrabenen Gate, der eine Lichterfassungsregion eines Bildsensors definiert. Bildsensoren umfassen ferner einen Schaltungsaufbau zum Treiben von Lichtsignalen von den Lichterfassungselementen zu einem anderen Prozeßschaltungsaufbau. CCD-Bildsensoren umfassen in der Regel einen photoelektrischen Umwandler und Ladungsakkumulator zum Absorbieren von Licht von einem Objekt und zum Sammeln von durch Licht erzeugten Ladungen zu Signalladungspaketen. Überdies können CCD-Bildsensoren eine Ladungsübertragungsregion zum Befördern von Ladungspaketen von dem photoelektrischen Wandler und Ladungsakkumulator und einen Ladung-zu-Spannung-Signalumwandler zum Erzeugen einer Spannungsausgabe, die den Signalladungspaketen entspricht, die durch die Ladungsübertragungsregion übertragen werden, umfassen. CMOS-Bildsensoren umfassen in der Regel ein Array aus aktiven Pixelsensoren und eine Reihe (Register) von korrelierten Doppelabtastverstärkern (CDS-Verstärkern, CDS = correlated double-sampling), die die Ausgabe einer gegebenen Zeile von Pixelsensoren abtasten und halten. Sowohl bei CMOS- als auch CCD-Bildsensorsystemen akkumuliert jeder Pixelsensor Ladung während eines Zeitraums einer optischen Integration gemäß der Lichtintensität, die den relevanten Erfassungsbereich des Pixelsensors erreicht.
Bei Farbanwendungen empfängt jedes Pixelsensorelement in der Regel Licht durch einen Farbfilter, der es lediglich einem relativ schmalen Strahlungswellenlängenbereich (z. B. dem sichtbaren Spektrum) ermöglicht, die Pixelsensoren des Bildsensors zu erreichen. In der Regel sind mehrere Sätze von Farbfiltern in einem Muster aus Mosaiksteinchen in Pixelgröße oder Streifen einer Pixelbreite angeordnet. Die Farbfilter können direkt auf die Oberfläche eines Bildsensors aufgebracht sein. Alternativ dazu können die Farbfilter auf einer Passivierungsschicht (siehe z. B. U.S. 5,654,202 ) gebildet sein, wobei in diesem Fall ein separater Maskierungsschritt erforderlich ist, um die Verbindungsanschlußflächen des Bildsensors freizulegen. Die Farbfilter sind in der Regel aus einer Photoresiststruktur gebildet, die eine Schicht für jede Filterfarbe umfaßt. Ein übliches Farbfiltermaterial ist ein aufgeschleudertes, gefärbtes oder pigmentiertes Photoresist. Die Filterfarben für einen gegebenen Farbfiltersatz können additiv (z. B. rot, grün, blau) oder subtraktiv (z. B. cyan, magenta, gelb) oder eine Kombination aus additiv und subtraktiv sein.
Die Lichtsammlungseffizienz eines Bildsensors kann durch Aufbringen eines Mikrolinsenarrays über dem CFA-Material jeder Pixelregion verbessert werden. Zwischen dem Farbfilterarray und dem Mikrolinsenmaterial kann ferner eine Planarisierungsschicht aufgebracht sein, die in dem Wellenlängenbereich der Bilderzeugung hoch durchlässig ist.
Die DE 199 33 162 A1 , die DE 693 20 113 T2 , die JP 2000-196 051 A , die US 5 258 608 A die JP 11-103 037 A und die US 5 26 65 01 A beschreiben Bildsensoren mit Antireflexionsschichten zu Vermeidung von Reflexionen des im Betrieb auf den Sensor einfallenden Lichtes.
Die WO 97/46915 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer BARC-Zusammensetzung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors und einen Bildsensor zu schaffen, wobei ein in dem Bildsensor vorgesehenes Farbfilterarray genau hergestellt werden kann, ohne die immanenten Durchlässigkeitscharakteristika der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur des Sensors zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Bildsensorsystem gemäß Anspruch 13 gelöst.
Die Erfindung schafft ein neuartiges Bildsensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines solchen Systems. Insbesondere umfaßt das neuartige Bildsensorsystem ein Farbfilterarray, das durch einen erfindungsgemäßen Farbfilterprozeß, der eine Antireflexionsunterbeschichtung beinhaltet, gebildet ist. Die Antireflexionsunterbeschichtung bildet eine Schutzschicht, die freiliegende Bereiche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur während einer Bildung des Farbfilterarrays schützt und dadurch die immanenten Durchlässigkeitscharakteristika der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur erhält. Beispielsweise schützt die Antireflexionsunterbeschichtung empfindliche Bereiche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur vor einer Verschlechterung, die ansonsten durch ein Ausgesetztsein gegenüber Entwicklungslösungen, die verwendet werden, um das Farbfilterarray zu strukturieren, bewirkt würde. Die Antireflexionsunterbeschichtung verringert ferner eine Verschlechterung von Metallstrukturen (z. B. Verbindungsanschlußflächen) und Pixelrändern an der freigelegten Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur. Beispielsweise verringert die Antireflexionsunterbeschichtung eine Schaumbildung und chemische Reaktionen, die sonst bei solchen Metallstrukturen und Pixelrändern infolge eines wiederholten Kontaktes mit Farbfilterresistmaterial und Farbfilterentwicklungslösungen auftreten könnten. Ferner liefert die Antireflexionsunterbeschichtung eine einheitliche haftende Oberfläche für das Farbfilterarray, was im wesentlichen ein Ablösen der Farbfilterarrayresiststrukturen eliminiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen verbessert die Antireflexionsunterbeschichtung ferner die optischen Durchlässigkeitscharakteristika einer oder mehrerer Farben des Farbfilterarrays.
Bei einem Aspekt der Erfindung ist eine Antireflexionsunterbeschichtung über einer freiliegenden Oberfläche einer aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur gebildet, ist ein Farbfilterarray auf der Antireflexionsunterbeschichtung gebildet und sind freiliegende Abschnitte der Antireflexionsunterbeschichtung im wesentlichen entfernt.
Ausführungsbeispiele gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfassen eines oder mehrere der folgende Merkmale.
Die Antireflexionsunterbeschichtung kann ein gefärbtes organisches Filmbildungsmaterial oder ein lichtabsorbierendes polymeres Filmbildungsmaterial aufweisen.
Die Antireflexionsunterbeschichtung weist vorzugsweise eine Dicke auf, die so ausgewählt ist, daß sie die optischen Durchlässigkeitscharakteristika einer oder mehrerer Farben des Farbfilterarrays verbessert. Überdies ist die Antireflexionsunterbeschichtung für eine Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 400 nm bis ca. 700 nm im wesentlichen durchlässig.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist das Farbfilterarray eine Mehrzahl von gefärbten Photoresiststrukturen auf.
Freiliegende Abschnitte der Antireflexionsunterbeschichtung werden vorzugsweise im wesentlichen durch einen Plasmaätzungsprozeß (z. B. einen Prozeß mit geringer Leistung mit gepufferter Stickstoffasche) entfernt. Der Plasmaätzungsprozeß entfernt die Antireflexionsunterbeschichtung vorzugsweise mit einer wesentlich höheren Ätzrate als das Farbfilterarray.
Bei manchen Ausführungsbeispielen bildet die Antireflexionsunterbeschichtung eine im wesentlichen kontinuierliche Schicht über der freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur, bevor freiliegende Abschnitte der Antireflexionsunterbeschichtung im wesentlichen entfernt werden. Die Antireflexionsunterbeschichtung kann während der Bildung des Farbfilterarrays an der freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur eine Schutzsperre über Metallstrukturen bilden.
Die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur kann ein Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Bildsensor (CMOS-Bildsensor) oder ein Ladungsgekoppelte-Vorrichtung-Bildsensor (CCD-Bildsensor) sein.
Hinsichtlich eines anderen Aspekts schafft die Erfindung ein Bildsensorsystem, das eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur, ein Farbfilterarray und eine Antireflexionsunterbeschichtung, die zwischen dem Farbfilterarray und einer Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur angeordnet ist, umfaßt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Teils eines Bildsensorsystems, das eine Antireflexionsunterbeschichtung umfaßt, die zwischen einem Farbfilterarray und einer oberen Oberfläche einer aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur angeordnet ist;
2 ein Flußdiagramm eines Prozesses zum Erzeugen des Bildsensorsystems der 1;
3 eine schematische Querschnittsseitenansicht eines Bildsensorsystems, das gemäß dem Prozeß der 2 gebildet wird, nachdem eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur gebildet wurde;
4 eine schematische Querschnittsseitenansicht eines Bildssensorsystems, das gemäß dem Prozeß der 2 gebildet wird, nachdem eine Antireflexionsunterbeschichtung über einer freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur der 3 gebildet wurde; und
5 eine schematische Querschnittsseitenansicht eines Bildsensorsystems, das gemäß dem Prozeß der 2 gebildet wird, nachdem ein Farbfilterarray auf der Antireflexionsunterbeschichtung der 4 gebildet wurde und freiliegende Abschnitte der Antireflexionsunterbeschichtung entfernt wurden.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu identifizieren. Überdies sollen die Zeichnungen wichtige Merkmale von beispielhaften Ausführungsbeispielen auf schematische Weise veranschaulichen. Die Zeichnungen sollen nicht jedes Merkmal von tatsächlichen Ausführungsbeispielen und auch nicht relative Abmessungen der gezeigten Elemente darstellen und sind nicht maßstabsgetreu.
Unter Bezugnahme auf 1 umfaßt ein Bildsensorsystem 10 bei einem Ausführungsbeispiel eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12, ein Farbfilterarray 14 und eine Antireflexionsunterbeschichtungschicht (BARC-Schicht) 16, die zwischen einer oberen Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 und dem Farbfilterarray 14 angeordnet ist. Das Bildsensorsystem 10 umfaßt ferner eine Passivierungsschicht 18 und ein herkömmliches Mikrolinsenarray 20, das über der Passivierungsschicht 18 gebildet ist.
Unter Bezugnahme auf 2, 3, 4 und 5, und vorerst auf 2 und 3, kann ein Bildsensorsystem 10 wie folgt gebildet werden. Zunächst wird eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 gebildet (Schritt 32). Die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 kann eine herkömmliche CCD-Bilderzeugungsvorrichtungsstruktur oder eine herkömmliche CMOS-Bilderzeugungsvorrichtungsstruktur sein. Allgemein kann die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 ein Array aus Pixeln umfassen, von denen jedes ein Lichterfassungselement (z. B. eine p-i-n-Photodiode, eine n+- bis p-Substrat-Photodiode, einen n-Kanal-Photodetektor oder einen Photo-Gate-Detektor mit einem virtuellen vergrabenen Gate) und einen Schaltungsaufbau zum Treiben von Lichtsignalen von den Lichterfassungselementen zu einem anderen Schaltungsaufbau enthält.
Wie in 3 gezeigt ist, umfaßt die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 bei einem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Pixeltransistoren 34, die auf einem Substrat 36 gebildet sind, eine Anzahl von Metallisierungsverbindungsebenen 38 (nicht einzeln gezeigt) und eine abschließende Metallisierungsebene 40. Die abschließende Metallisierungsebene 40 umfaßt eine Verbindungsanschlußfläche 42, einen Massekontakt 44 und ein Paar von Metallisierungskontakten 46, 48. Die abschließende Metallisierungsebene 40 umfaßt ferner eine polierte Oxidschicht (z. B. Siliziumoxidschicht) 50, eine Siliziumnitridschicht 52 und eine Anzahl von mit Wolfram gefüllten Kontaktdurchgangslöchern 54, 56, 58, die sich durch die Oxid- und Siliziumnitridschichten 50, 52 nach unten bis zu einem jeweiligen Kontakt 44–48 erstrecken. Eine Ti/TiN-Sperrschicht (oder Zwischenschicht) kann auf den Oberflächen der Kontaktdurchgangslöcher 54–58 aufgebracht sein, bevor die Wolframstöpsel gebildet werden. Ein Durchgangsloch 59 wird durch die Oxid- und Siliziumnitridschichten 50, 52 gebildet, um die Verbindungsanschlußfläche 42 freizulegen. Über jedem der Wolframstöpsel 56, 58, die mit Metallisierungskontakten 46, 48 verbunden sind, kann eine Pixelmetallisierung 60, 62 gebildet sein. Struk turierte amorphe Siliziumschichten vom n-Typ 64, 66 sind über den Pixelmetallisierungen 60, 62 gebildet. Eine amorphe Eigenleitungsschicht aus Silizium 68 ist über amorphen Siliziumschichten vom n-Typ 64, 66 gebildet, und eine amorphe Siliziumschicht vom p-Typ 70 ist über der amorphen Eigenleitungsschicht aus Silizium 68 gebildet. Eine transparente leitfähige Schicht 72 erstreckt sich über die amorphe Siliziumschicht vom p-Typ 70 und berührt den mit dem Massekontakt 44 verbundenen Wolframstöpsel. Ein undurchsichtige Metallschicht 74 erstreckt sich über einen Abschnitt der durchsichtigen leitfähigen Schicht 72, um die transparente leitfähige Schicht 72 bei dem Massekontaktumfang zu überbrücken, blockiert Licht an Pixelgrenzen und umgibt das Pixelarray.
Wie in 4 gezeigt ist, wird, nachdem die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 gebildet ist (Schritt 32; 2), eine BARC-Schicht 16 über einer freiliegenden Oberfläche einer aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 aufgebracht (Schritt 76; 2). Allgemein kann eine BARC-Schicht 16 aus einem beliebigen herkömmlichen BARC-Material gebildet sein, einschließlich eines gefärbten organischen filmbildenden BARC-Materials oder eines lichtabsorbierenden polymeren filmbildenden BARC-Materials. Bei manchen Ausführungsbeispielen absorbiert die BARC-Schicht 16 vorzugsweise im wesentlichen eine Strahlung in dem Wellenlängenbereich, der verwendet wird, um das Farbfilterarray 14 zu strukturieren, und ist im wesentlichen durchlässig für Strahlung in dem Wellenlängenbereich, die durch ein Bildsensorsystem 10 (z. B. das sichtbare Strahlungsspektrum) bildlich darzustellen ist. Die BARC-Schicht 16 kann aus einem organischen Filmbildungsmaterial oder einem polymeren Filmbildungsmaterial gebildet sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die BARC-Schicht 16 eine auf Photoresist basierende Antireflexionsbeschichtung, die für eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ca. 400 nm bis ca. 700 nm im wesentlichen durchlässig ist (z. B. eine Shipley-AR2-600-Antireflexionsbeschichtung, die von Shipley Compa ny, L.L.C., Marlborough, Massachusetts, U.S.A.) erhältlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die BARC-Schicht 16 durch eine herkömmliche Aufschleudervorrichtung aufgebracht werden, die während der Aufbringung bei 2000 U/min. und während des Verteilens bei 4790 U/min. arbeitet; die sich ergebende BARC-Schicht 16 weist eine Dicke von ca. 60 nm auf. Nach der Aufbringung wird die BARC-Schicht 16 einer 60sekündigen Annäherungsbackung bei 205°C auf einer DNS-Spur ausgesetzt.
Allgemein kann die BARC-Schicht 16 eine Dicke aufweisen, die so ausgewählt ist, daß sie die optischen Durchlässigkeitscharakteristika einer oder mehrerer Farben des Farbfilterarrays 14 verbessert. Insbesondere kann die BARC-Schichtdicke derart ausgewählt sein, daß die Spitzendurchlässigkeit bei einer oder mehreren Zielstrahlungswellenlängen in bezug auf Vorrichtungsstrukturen, die die BARC-Schicht 16 nicht umfassen, erhöht ist. Die Zielstrahlungswellenlängen können den Wellenlängen einer Spitzenpixelempfindlichkeit für jede Farbe des Farbfiltersatzes des abgeschlossenen Bildsensorsystems 10 entsprechen. Die optischen Durchlässigkeitscharakteristika für jede Farbe können auf der Basis der Brechungsindizes der BARC-Schicht 16 und der anderen Schichten der Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 modelliert werden. Die Dicken der BARC-Schicht 16 und der Schichten des Farbfilterarrays 14 können innerhalb festgelegter Dickheitsbereiche variiert werden, bis die Spitzendurchlässigkeiten für eine oder mehrere der Zielstrahlungswellenlängen des Farbfiltersatzes optimiert sind. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wurde entdeckt, daß eine BARC-Schichtdicke von ca. 60 nm die optischen Durchlässigkeitscharakteristika für jede der Farben eines RGB-Farbfilterarrays bei den Zielstrahlungswellenlängen von 620 nm für rot, 540 nm für grün und 460 nm für blau verbessert. Allgemein sollte die BARC-Schichtdicke relativ dünn sein (z. B. weniger als ca. 200 nm), so daß Abschnitte der BARC-Schicht 16 relativ leicht entfernt werden können, um die Verbindungsanschlußfläche 42 und andere Vorrichtungsstruk turen während des Prozeßschrittes der BARC-Schichtentfernung (unten in Verbindung mit Prozeßschritt 90 der 2 beschrieben) freizulegen.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein strukturiertes Farbfilterarray 14 auf einer BARC-Schicht 16 gebildet (Schritt 82; 2). Die BARC-Schicht 16 stellt eine zuverlässige haftende Oberfläche für das Farbfilterarray 14 bereit und eliminiert dadurch im wesentlichen ein Ablösen der Farbfilterarrayresiststrukturen. Das Farbfilterarray 14 kann ein herkömmliches Farbfilterarray sein, das aus einer Mehrzahl von farbigen Photoresiststrukturen gebildet ist, die in einem Muster aus Mosaikstückchen in Pixelgröße oder Streifen einer Pixelbreite angeordnet sind. Beispielsweise kann das Farbfilterarray 14 ein Polymerfarbfilterarray sein, das durch eine aufeinanderfolgende Aufbringung der farbigen Photoresistschichten eines bestimmten Farbsatzes (z. B. rot/grün/blau oder cyan/magenta/gelb) gebildet wird. Es kann ein Maskierungs- oder Ätzprozeß verwendet werden, um ein jeweiliges Farbfilter bei einer ausgewählten Pixelposition zu bilden. Allgemein kann ein Pixelfarbfilter aus einer einzelnen Polymerschicht, die einen oder mehrere Farbstoffe enthält, oder durch mehrere Polymerschichten, von denen jede einen oder mehrere Farbstoffe enthält, gebildet sein. Wie in 1 gezeigt ist, umfaßt das sich ergebende Farbfilterarray 14 eine gesonderte, räumlich getrennte Filterregion 84, 86, 88 für jede Filterfarbe (z. B. rot, grün und blau bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel), wobei jede Region 84, 86, 88 einem unterschiedlichen Farbpixel des Bildsensorsystems 10 entspricht. Durch diese Anordnung kann Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen separat abgetastet werden, so daß farblich getrennte Bilder gebildet werden können.
Wie oben erläutert wurde, schützt die BARC-Schicht 16 freiliegende Bereiche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 während der Bildung des Farbfilterarrays 14 und behält dadurch die immanenten Durchlässigkeitseigenschaften der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 bei. Beispielsweise schützt die BARC-Schicht 16 empfindliche Bereiche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12 vor einer Verschlechterung, die andernfalls durch einen Kontakt mit den Entwicklungslösungen, die verwendet werden, um das Farbfilterarray 14 zu strukturieren, verursacht werden könnte. Die Antireflexionsunterbeschichtung verringert ferner eine Verschlechterung von Metallstrukturen (z. B. Verbindungsanschlußfläche 42) und Pixelrändern an der freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur 12. Beispielsweise verringert die BARC-Schicht 16 eine Schaumbildung und chemische Reaktionen, die sonst bei solchen Metallstrukturen und Pixelrändern infolge eines wiederholten Kontaktes mit Farbfilterresistmaterial und Farbfilterentwicklungslösungen auftreten könnten.
Als nächstes werden freiliegende Abschnitte der BARC-Schicht 16 entfernt (Schritt 90; 2). Die BARC-Schicht 16 kann bei einem herkömmlichen Plasmaätzsystem (z. B. einem von LAM Research Corporation, Fremont, CA, erhältlichen Plasmaätzsystem LAM590) entfernt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine mit geringer Leistung gepufferte Asche (z. B. eine He/O₂-Asche) verwendet werden, um die BARC-Schicht 16 zu entfernen. Der Plasmaätzprozeß entfernt die BARC-Schicht 16 vorzugsweise bei einer wesentlich höheren Ätzrate als das Farbfilterarray 14. Es wurde entdeckt, daß der Prozeß des Entfernens von Abschnitten der BARC-Schicht 16 ferner die optischen Durchlässigkeitscharakteristika des Farbfilterarrays 14 verbessert, indem er Abschnitte des Farbfilterarrays 14, die während der Bildung des Farbfilterarrays 14 beschmutzt werden, entfernt (oder reinigt). Beispielsweise kann während der Bildung eines RGB-Farbfilterarrays das Array aus Filtern für die erste Farbe (z. B. rot), das gebildet wird, durch die nachfolgenden Farbresistverarbeitungsschritte, die verwendet werden, um die Filterarrays für die verbleibenden Farben (z. B. blau und grün) zu bilden, beschmutzt werden. Überdies kann das Array aus Filtern für die zweite Farbe (z. B. blau), das gebildet wird, durch die nachfolgenden Farbresistverarbeitungsschritte, die verwendet werden, um das Filterarray für die verbleibende Farbe (z. B. grün) zu bilden, beschmutzt werden. Ein solches Beschmutzen verringert die optische Durchlässigkeit durch die beschmutzten Farbfilterarrays. Der Prozeß des Entfernens von Abschnitten der BARC-Schicht 16 reinigt jedoch die Oberflächen der beschmutzten Farbfilterarrays und verbessert dadurch ihre optischen Durchlässigkeitscharakteristika.
Weitere Strukturen, einschließlich der Passivierungsschicht 18 und des Mikrolinsenarrays 20, können gebildet werden, nachdem die freiliegenden Abschnitte der BARC-Schicht 16 entfernt wurden (Schritt 92; 2). Diese zusätzlichen Strukturen können gemäß herkömmlichen Vorrichtungsherstellungsprozessen gebildet werden.
Weitere Ausführungsbeispiele liegen in dem Schutzbereich der Patentansprüche.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bildsensors (10), der eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) und ein Farbfilterarray (14) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bilden einer BARC-Schicht (16) über einer freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12), wobei die BARC-Schicht (16) eine beim Bilden des Farbfilterarrays (14) verwendete Strahlung absorbiert und für eine durch den Bildsensor (10) zu verarbeitende Strahlung durchlässig ist; Bilden des Farbfilterarrays (14) auf der BARC-Schicht (16); und Entfernen der Abschnitte der BARC-Schicht (16), die nicht von dem Farbfilterarray (14) bedeckt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die BARC-Schicht (16) ein gefärbtes organisches Filmbildungsmaterial aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die BARC-Schicht (16) ein lichtabsorbierendes polymeres Filmbildungsmaterial aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die BARC-Schicht (16) eine Dicke aufweist, die ausgewählt ist, um eine optische Durchlässigkeitscharakteristik einer oder mehrerer Farben des Farbfilterarrays (14) zu verbessern.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die BARC-Schicht (16) eine Dicke von weniger als etwa 200 nm aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die BARC-Schicht (16) für eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ca. 400 nm bis ca. 700 nm durchlässig ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Farbfilterarray (14) eine Mehrzahl von farbigen Photoresiststrukturen aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem freiliegende Abschnitte der BARC-Schicht (16) durch einen Plasmaätzprozeß entfernt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Plasmaätzprozeß die BARC-Schicht (16) bei einer wesentlich höheren Ätzrate entfernt als das Farbfilterarray (14).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die BARC-Schicht (16) die freiliegende Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) vollständig bedeckt, bevor die freiliegenden Abschnitte derselben entfernt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die BARC-Schicht (16) während der Bildung des Farbfilterarrays (14) an der freiliegenden Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) eine Schutzsperre über Metallstrukturen bildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Bildsensor (CMOS-Bildsensor) aufweist.
Bildsensorsystem, das folgende Merkmale aufweist: eine aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12); ein Farbfilterarray (14); und eine BARC-Schicht (16), die zwischen dem Farbfilterarray und einer Oberfläche der aktiven Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) angeordnet und wirksam ist, um eine beim Bilden des Farbfilterarrays (14) verwendete Strahlung zu absorbieren und eine für eine durch den Bildsensor (10) zu verarbeitende Strahlung durchzulassen.
System gemäß Anspruch 13, bei dem die BARC-Schicht (16) ein gefärbtes organisches Filmbildungsmaterial aufweist.
System gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem die BARC-Schicht (16) ein lichtabsorbierendes polymeres Filmbildungsmaterial aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die BARC-Schicht (16) eine Dicke aufweist, die ausgewählt ist, um eine optische Durchlässigkeitscharakteristik einer oder mehrerer Farben des Farbfilterarrays (14) zu verbessern.
System gemäß Anspruch 16, bei dem die BARC-Schicht (16) eine Dicke von weniger als etwa 200 nm aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem die BARC-Schicht (16) für eine Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ca. 400 nm bis ca. 700 nm durchlässig ist.
System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem das Farbfilterarray (14) eine Mehrzahl von farbigen Photoresiststrukturen aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem die BARC-Schicht (16) eine wesentlich höhere Plasmaätzrate aufweist als das Farbfilterarray (14).
System gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem die aktive Bilderfassungsvorrichtungsstruktur (12) einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Bildsensor (CMOS-Bildsensor) aufweist.