專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器以及制造圖像傳感器的方法。
技術(shù)背景互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器通常包括形成于該圖像傳 感器最上層的微透鏡。由微透鏡會聚的光穿過濾色器陣列層和平面化層，并 入射到光接收部分，例如光電二極管上。入射到光接收部分的光被轉(zhuǎn)換成電 信號，并且圖像傳感器能夠利用該電信號顯示圖像。微透鏡的焦距、濾色器 的尺寸和分布、平面化層的厚度、及光電二極管的間距大小，每個因素都要 考慮到，以使得它們?nèi)寄鼙舜伺浜?。許多時候，微透鏡的焦距變化很大且 難以標(biāo)準化。當(dāng)前，在形成微透鏡時，是首先通過掃描器的散焦(defocus)， 利用光致抗蝕劑層來形成基本形狀。接下來，在微透鏡上執(zhí)行熱回流工藝。 因而，利用目前方法難以復(fù)制微透鏡的形狀。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施例提供一種圖像傳感器及其制造方法，本發(fā)明能夠通過確 保可復(fù)制性和在相鄰的微透鏡之間形成零間隙而提高靈敏度。本發(fā)明實施例提供一種圖像傳感器，包括濾色層，形成于半導(dǎo)體襯底 上；以及微透鏡陣列，形成于該濾色層上，上述微透鏡陣列包括低溫氧化物 層形成的第一組微透鏡以及光致抗蝕劑層形成的第二組微透鏡。本發(fā)明實施例提供一種圖像傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟 在濾色層上形成低溫氧化物層；在所述低溫氧化物層上形成第一光致抗蝕劑 層；圖案化所述第一光致抗蝕劑層，以形成犧牲微透鏡(sacrifidalmicrolens); 蝕刻所述犧牲微透鏡和低溫氧化物層，以形成由低溫氧化物層制成的第一組 微透鏡；圖案化第一組微透鏡之間的第二光致抗蝕劑層；以及形成包括第一 組微透鏡和通過熱處理由第二光致抗蝕劑層制成的第二組微透鏡的微透鏡陣列。


圖1至圖4是概念圖，用于示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的制造 方法。
具體實施方式
在本說明書中，在使用術(shù)語"在…上"或"在…上方"時，在指層、區(qū) 域、圖案、或結(jié)構(gòu)時，應(yīng)理解為該層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可以直接位于另一 層或結(jié)構(gòu)上，或者也可能出現(xiàn)介于它們中間的層、區(qū)域、圖案、或結(jié)構(gòu)。在 本說明書中，在使用術(shù)語"在…下"或"在…下方"時，在指層、區(qū)±或、圖 案、或結(jié)構(gòu)時，應(yīng)理解，該層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可直接位于其它層或結(jié)構(gòu) 下，或者也可能出現(xiàn)介于它們中間的層、區(qū)域、圖案、或結(jié)構(gòu)。參考圖l，在本發(fā)明的許多實施例中，在下部結(jié)構(gòu)11上形成鈍化層13， 而在鈍化層13上形成濾色層15。在許多實施例中，下部結(jié)構(gòu)ll包括光接收部分和布線。在一實施例中， 光接收部分是光電二極管。濾色層15能夠以任何次序包括紅濾色器、綠濾色 器、及藍濾色器。還有，在一實施例中，在形成濾色層15之前，在濾色層 15下形成熱固性樹脂層。在許多實施例中，在濾色層15上形成低溫氧化物(LTO)層17。之所 以使用LTO層，是因為濾色層15的材料在提高的溫度中，例如200°C以上 的溫度中可能會受損。在許多實施例中，LTO層17是用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝形成的。 LTO層17是由硬度比光致抗蝕劑層的硬度更高的材料來形成的。在一實施 例中，LTO層17是由透明材料形成的。隨后，可在LTO層17上形成光致抗蝕劑層。通過在該光致抗蝕劑層上 執(zhí)行曝光和顯影工藝，來形成圖案化的光致抗蝕劑層?？赏ㄟ^在圖案化的光 致抗蝕劑層上執(zhí)行熱處理，在一部分LTO層17上形成犧牲微透鏡19。參考圖2，蝕刻犧牲微透鏡19和LTO層17，以形成由LTO層17制成 的第一組微透鏡17a。
在特定實施例中，對犧牲微透鏡19和LTO層17的蝕刻是通過利用反應(yīng) 離子蝕刻(RIE)的無圖形蝕刻(blanket etching)來進行的。在一實施例中，對犧牲微透鏡19和LTO層17的蝕刻是在供應(yīng)速率比為 CHF3:C4F8:Ar:02 = 5:2.5:50:1的條件下執(zhí)行的。在一實施例中，以約15標(biāo)準 立方厘米每分鐘(sccm)至約25sccm的速率供應(yīng)CHF3，以約5sccm至約 15sccm的速率供應(yīng)C4H8，以約180sccm至約220sccm的速率供應(yīng)Ar，并以 約3sccm至約5sccm的速率供應(yīng)02。在一個實施例中，對LTO層17的蝕刻是在以下條件下執(zhí)行的壓強[mT]88電源功率[w]300CHF3供應(yīng)速率[sccm]20QF8供應(yīng)速率[sccm]10Ar供應(yīng)速率[sccm]20002供應(yīng)速率[sccm]4在本發(fā)明的一個實施例中，降低犧牲微透鏡19與LTO層17之間的蝕刻 選擇性，并消耗犧牲微透鏡19的光致抗蝕劑層，使得犧牲微透鏡19的形狀 轉(zhuǎn)移到LTO層17上，從而形成第一組微透鏡17a。參考圖3，在第一組微透鏡17a之間形成和圖案化第二光致抗蝕劑層21。 然后，參考圖4，通過熱處理形成由第二光致抗蝕劑層21制成的第二組 微透鏡21a。因此，在許多實施例中，能夠形成包含由LTO層制成的第一組 微透鏡17a和由光致抗蝕劑層制成的第二組微透鏡21a的微透鏡陣列。在特 定實施例中，第一組微透鏡17a和第二組微透鏡21a被設(shè)置成國際象棋棋盤 的圖案。在一實施例中，第二組微透鏡21a的像素間距大于第一組微透鏡17a的 像素間距。在一實施例中，第二組微透鏡21a的像素間距比第一組微透鏡17a 的像素間距約大10%。在另一實施例中，第一組微透鏡17a的像素間距大于 第二組微透鏡21a的像素間距。在一實施例中，第一組微透鏡17a的像素間 距比第二組微透鏡21a的像素間距約大10%。
在特定實施例中，在第二組微透鏡21a的像素間距與第一組微透鏡17a 的像素間距不同的條件下執(zhí)行熱處理，以便微透鏡形成為使得相鄰的微透鏡 之間不出現(xiàn)間隙。在一實施例中，所執(zhí)行的熱處理是熱回流。在一實施例中，第二組微透鏡21a的曲率半徑大于第一組微透鏡17a的 曲率半徑。在一實施例中，第二組微透鏡21a具有較大曲率半徑并位于具有相對長 的波長的紅濾色器上。在此實施例中，第一組微透鏡17a具有較小曲率半徑 并位于具有相對短的波長的綠濾色器和藍濾色器上。在第一組微透鏡17a是由硬度比光致抗蝕劑材料的硬度更大的材料制成 的實施例中，在晶圓背面磨削或切割工藝期間，阻止諸如聚合物之類的顆粒 附著在第一組微透鏡17a上。這使得圖像傳感器的靈敏度和制造產(chǎn)量以及第 一組微透鏡17a的可復(fù)制性得到提高。在一實施例中，在形成第一組微透鏡17a之前，可在下部結(jié)構(gòu)11上形成 并打開焊盤(pad)部分。由于能夠在后續(xù)工藝期間，在被打開的焊盤部分上 形成光致抗蝕劑層，所以能夠阻止損壞打開的焊盤部分。在特定實施例中，在形成第一組微透鏡17a和第二組微透鏡21a之后， 可蝕刻鈍化層13，以暴露出形成于下部結(jié)構(gòu)11上的焊盤部分。在一實施例 中，在第一組微透鏡17a和第二組微透鏡21a上形成和蝕刻光致抗蝕劑層圖 案，以暴露出焊盤部分。在一實施例中，可通過焊盤打開工藝來暴露焊盤部分。在一實施例中， 悍盤打開工藝是最后執(zhí)行的，因此與最后工藝之前就暴露出焊盤的情況相比， 焊盤腐蝕達到最小。在本發(fā)明的特定實施例中，在濾色層上形成平面化層，并且在平面化層 上形成第一及第二組微透鏡。在特定實施例中，圖像傳感器包括具有光電二極管和布線的下部結(jié)構(gòu) 11，以及形成于下部結(jié)構(gòu)11上的鈍化層13。焊盤部分可形成于下部結(jié)構(gòu)ll 上，以從圖像傳感器發(fā)送信號。在許多實施例中，圖像傳感器包括濾色層15、位于濾色層15上由LTO 層制成的第一組微透鏡17a以及由光致抗蝕劑層制成的第二組微透鏡21a。根據(jù)實施例，圖像傳感器包括第一組微透鏡17a，第一組微透鏡17a由
硬度比光致抗蝕劑材料的硬度更大的材料制成。這樣使得在晶圓背面磨削或 切割工藝期間，阻止諸如聚合物之類的顆粒附著在第一組微透鏡17a上。根據(jù)一實施例，由LTO層制成的第一組微透鏡17a和由光致抗蝕劑層制 成的第二組微透鏡21a是順序形成的，使得相鄰的微透鏡之間沒有間隙。因 此，能夠提高圖像傳感器的靈敏度和制造產(chǎn)量。在本說明書中，對于"一個實施例"、"一實施例"、"示例性實施例" 等等的任何引用都意味著，結(jié)合該實施例描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性 包含于本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書中多處出現(xiàn)的這類短語并非 一定都參考相同的實施例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述特定的特征、結(jié)構(gòu)、 或特性時，應(yīng)認為結(jié)合其它實施例實現(xiàn)這類特征、結(jié)構(gòu)、或特性處于本領(lǐng)域 技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。盡管以上參考多個說明性的實施例描述了本發(fā)明實施例，應(yīng)理解的是， 本領(lǐng)域技術(shù)人員尚可構(gòu)想出許多修改和實施例，這些修改和實施例均將落入 本申請所公開原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地說，在本說明書、附圖和所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在本發(fā)明主題組合裝置的構(gòu)件和/或設(shè)置方面能夠有各種 變例和修改。除了構(gòu)件和/或設(shè)置中的變例和修改之外，替換性的使用對本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括微透鏡陣列，形成于襯底上，該微透鏡陣列包括第一組微透鏡，包含低溫氧化物；第二組微透鏡，包含光致抗蝕劑；以及濾色層，形成于所述微透鏡陣列與所述襯底之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一組微透鏡和第二組 微透鏡設(shè)置成國際象棋棋盤的圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中所述濾色層包括紅濾色器、 藍濾色器、及綠濾色器；并且所述第二組微透鏡形成于所述紅濾色器上，且所述第一組微透鏡形成于 所述藍濾色器和所述綠濾色器上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述低溫氧化物的硬度大于 所述光致抗蝕劑的硬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述微透鏡陣列形成為使得 其中相鄰的微透鏡之間沒有間隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第二組微透鏡具有與所 述第一組微透鏡不同的像素間距。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中所述第二組微透鏡的像素間 距比所述第一組微透鏡的像素間距約大10%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中所述第一組微透鏡的像素間 距比所述第二組微透鏡的像素間距約大10%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第二組微透鏡的曲率半 徑大于所述第一組微透鏡的曲率半徑。
10. —種制造圖像傳感器的方法，所述方法包括以下步驟.-在襯底上形成低溫氧化物層； 在所述低溫氧化物層上形成第一光致抗蝕劑層； 圖案化所述第一光致抗蝕劑層，以形成犧牲微透鏡； 蝕刻所述犧牲微透鏡和低溫氧化物層，以形成由所述低溫氧化物層制成 的第一組微透鏡；在所述襯底上圖案化第二光致抗蝕劑層；以及形成包括所述第一組微透鏡和通過熱處理由所述第二光致抗蝕劑層制成 的第二組微透鏡的微透鏡陣列。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的方法，其中蝕刻所述犧牲微透鏡和低溫氧化 物層，以形成由所述低溫氧化物層制成的第一組微透鏡的步驟是在所述襯底 上圖案化第二光致抗蝕劑層之前執(zhí)行的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一組微透鏡和第二組微透鏡設(shè)置成國際象棋棋盤的圖案。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中蝕刻所述犧牲微透鏡和低溫氧化物層的步驟包括以約5:2.5:50:1的CHF3:C4F8:Ar:02的供應(yīng)速率比，來利用CHF3、 C4F8、 Ar、及02，其中CHF3是以約15sccm至約25sccm范圍內(nèi)的速率供應(yīng)的，C4H8 是以約5sccm至約15sccm范圍內(nèi)的速率供應(yīng)的，Ar是以約180sccm至約 220sccm范圍內(nèi)的速率供應(yīng)的，而02是以約3sccm至約5sccm范圍內(nèi)的速率 供應(yīng)的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述微透鏡陣列使得相鄰的 微透鏡之間沒有間隙。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二組微透鏡具有與所述第 一組微透鏡不同的像素間距。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二組微透鏡的像素間距比 所述第一組微透鏡的像素間距約大10%。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一組微透鏡的像素間距比 所述第二組微透鏡的像素間距約大10%。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述襯底上形成濾色層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述濾色層包括紅濾色器、藍濾 色器、和綠濾色器；以及其中所述第二組微透鏡形成于所述紅濾色器上，且所述第一組微透鏡形 成于所述藍濾色器和所述綠濾色器上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器以及制造圖像傳感器的方法。該圖像傳感器可包括形成于襯底上的濾色層和位于濾色層上的微透鏡陣列。微透鏡陣列包括由低溫氧化物層制成的第一組微透鏡和由光致抗蝕劑層制成的第二組微透鏡?？稍诘谝唤M微透鏡之間形成第二組微透鏡以提供零間隙。本發(fā)明能夠通過確?？蓮?fù)制性和在相鄰的微透鏡之間形成零間隙而提高靈敏度。
文檔編號H01L27/146GK101211933SQ20071015475
公開日2008年7月2日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者趙殷相 申請人:東部高科股份有限公司