專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有微透鏡陣列的圖像傳感器及其制造方法。本發(fā)明也涉及一種使用干膜抗蝕劑形成有微透鏡陣列的圖像傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件，并且可主要分為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。
已經(jīng)發(fā)展了多種制造圖像傳感器的技術(shù)，以更精確地檢測從外界提供的光量。
例如，CMOS圖像傳感器可包括用于檢測光的光檢測器和用于將檢測到的光轉(zhuǎn)換成電信號的邏輯電路，所述電信號用以將光表示成數(shù)據(jù)。光檢測器可包括光電二極管，所述光電二極管可通過將低濃度導(dǎo)電雜質(zhì)注入半導(dǎo)體襯底而形成。
在制造包括光檢測器和邏輯電路的CMOS圖像傳感器時，可增加填充系數(shù)，即光檢測器的面積與圖像傳感器的整個面積之比，從而可提高圖像傳感器的光靈敏度。
然而，由于光檢測器形成在CMOS圖像傳感器的除了邏輯電路之外的特定區(qū)域上，因此難以增大光檢測器的面積。
為此，針對改變?nèi)肷涞匠斯鈾z測器區(qū)域之外的其它區(qū)域的光路徑以使光集中在光檢測器中，已經(jīng)研究了多種集光技術(shù)。例如，在圖像傳感器的濾色鏡陣列的上表面上形成微透鏡陣列，以將入射到除了光檢測器區(qū)域之外的其它區(qū)域的光導(dǎo)向光檢測器。
在根據(jù)相關(guān)技術(shù)制造圖像傳感器的微透鏡陣列時，在圖像傳感器的濾色鏡上旋涂液態(tài)光致抗蝕劑。然后進行烘烤處理。
例如利用散焦現(xiàn)象，進行曝光處理。由此，以梯形的形式圖案化光致抗蝕劑。然后，例如通過將梯形的光致抗蝕劑圖案加熱至熔點而使其熔化，從而使光致抗蝕劑圖案回流。
經(jīng)過回流處理的光致抗蝕劑圖案為凸球形。然后，通過固化處理將凸球形的光致抗蝕劑圖案固化，以形成微透鏡陣列。
然而，為了對光致抗蝕劑圖案進行回流和固化，每個晶片需要約300秒的處理時間。因此，降低了制造圖像傳感器的生產(chǎn)率。
此外，在通過回流處理獲得的微透鏡陣列中，難以一致地形成所有透鏡的曲率。因此，微透鏡陣列的性能可能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有微透鏡陣列的圖像傳感器，在所述微透鏡陣列中各透鏡具有一致的表面。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠有效制造圖像傳感器的方法。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底，具有光檢測器；以及微透鏡陣列，包括多個透鏡，用于將從外界入射的光導(dǎo)向該光檢測器，其中，該微透鏡陣列包括干膜抗蝕劑材料。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，制造圖像傳感器的方法包括以下步驟形成光電二極管；形成保護層，使得該光電二極管被該保護層覆蓋；在該保護層上形成濾色鏡；在該濾色鏡上形成固態(tài)光致抗蝕劑膜；在從該光電二極管的中心部分到邊緣部分逐漸增加光量的同時，對該固態(tài)光致抗蝕劑膜進行曝光處理；以及對該光致抗蝕劑膜進行顯影，以在該濾色鏡上形成球形的微透鏡。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器結(jié)構(gòu)的實例截面圖；以及圖2至圖5分別是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖像傳感器的微透鏡陣列過程的實例截面圖。
具體實施例方式
參照圖1，光檢測器20形成在半導(dǎo)體襯底10的器件區(qū)域上，可包括光電二極管22并可接收外部光而產(chǎn)生和聚集電荷，其中光電二極管22例如可通過離子注入低濃度導(dǎo)電雜質(zhì)而獲得。保護層30形成在光檢測器20的上表面上并可保護光檢測器20免于外部濕氣影響或劃傷。
保護層30可包括氧化物層32和/或氮化物層34。平面層40可形成在氮化物層34的上表面上。然而，在本發(fā)明的實施例中，平面層40可以不形成在保護層30上。
包括紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)濾色鏡的濾色鏡陣列50可形成在平面層40的上表面上，而OCM(上涂材料)層60可形成在濾色鏡陣列50的上表面上，用以例如使用粘附劑將固態(tài)光致抗蝕劑膜粘附在濾色鏡上。
OCM層60可設(shè)置為補償濾色鏡陣列50的階梯差異(step difference)，以一致地制造為球形或基本為球形的微透鏡72，并調(diào)整焦距。根據(jù)本發(fā)明的實施例，OCM層60可包括氧化物層或氮化物層形式的絕緣層。
微透鏡陣列70包括的多個微透鏡72可排列在OCM層上(或在OCM層上對準)，從而可將外部光導(dǎo)向濾色鏡(在本發(fā)明的實施例中，為R、G和B濾色鏡)上。根據(jù)本發(fā)明的實施例在微透鏡陣列下設(shè)有濾色鏡陣列。根據(jù)本發(fā)明的實施例，微透鏡72可包括具有感光材料的干膜抗蝕劑70’(圖5)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，微透鏡72的干膜抗蝕劑70’包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度大約為100℃或更低且分子量大約為10000或更小的聚合物。
下面，描述根據(jù)本發(fā)明的實施例制造圖像傳感器的方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器可具有上述結(jié)構(gòu)。
參照圖2，在半導(dǎo)體襯底10上依次沉積氧化物層32和氮化物層34。半導(dǎo)體襯底10具有包括光電二極管22的光檢測器20。由此，形成保護層30。
在氮化物層34的上表面上形成平面層40，平面層40可改善粘附特性。在本發(fā)明的實施例中，可省略平面層40。
參照圖3，例如，在平面層40的上表面上形成濾色鏡陣列50。為了形成濾色鏡陣列50，將包含具有特定色彩(例如，紅色(R)、綠色(G)和藍色(B))的染料的光致抗蝕劑涂布在層上，例如平面層40上。對光致抗蝕劑進行曝光和顯影處理，從而形成濾色鏡。在本發(fā)明的實施例中，這樣形成的濾色鏡可以是紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)的濾光片。
參照圖4，在濾色鏡陣列50的上表面上形成OCM層60，OCM層60可補償濾色鏡陣列50的階梯差異，以一致地制造微透鏡72并調(diào)整焦距。在本發(fā)明的實施例中，OCM層60可包括氧化物層或氮化物層形式的絕緣層。
參照圖5，干膜抗蝕劑70’可形成或粘附在OCM層60的表面上。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，干膜抗蝕劑70’可通過在基膜(未示出)上涂布抗蝕劑而獲得。
干膜抗蝕劑70’可排列在OCM層60的上表面上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在干膜抗蝕劑70’已經(jīng)排列在OCM層60的上表面上之后，可對干膜抗蝕劑70’施壓。從而，將干膜抗蝕劑70’固定在OCM層60上。在本發(fā)明的實施例中，例如通過卷帶方式(taping scheme)將干膜抗蝕劑70’粘附在OCM層60的上表面上。
干膜抗蝕劑70’包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度大約為100℃或更低且分子量大約為10000或更小的聚合物。
在干膜抗蝕劑70’已經(jīng)形成或粘附在OCM層60的表面上之后，對干膜抗蝕劑70’進行曝光處理。根據(jù)本發(fā)明的實施例，干膜抗蝕劑70’包括正型感光材料，該正型感光材料在曝光時表現(xiàn)出交聯(lián)減少。
在對采用正型感光材料的干膜抗蝕劑70’進行曝光處理時，從干膜抗蝕劑70’的中心部分到干膜抗蝕劑70’的邊緣部分，光量逐漸增加，其中干膜抗蝕劑70’的中心部分對應(yīng)于光電二極管的中心部分，干膜抗蝕劑70’的邊緣部分對應(yīng)于光電二極管的邊緣部分。
再次參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于在上述曝光處理已經(jīng)完成之后進行顯影處理，因此能夠在不進行附加的回流處理的情況下，在干膜抗蝕劑70’的上表面形成具有基本一致曲率表面的透鏡72。
由此，例如，通過熱壓或卷帶方式在OCM層60上形成干膜抗蝕劑70’之后對干膜抗蝕劑70’進行曝光和顯影處理，能夠制造具有基本一致曲率表面的微透鏡陣列70。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，正型感光材料可用于干膜抗蝕劑70’。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可選擇地，干膜抗蝕劑70’可包括在曝光時產(chǎn)生交聯(lián)的負型感光材料。如果干膜抗蝕劑70’包括負型感光材料，則在對干膜抗蝕劑70’進行曝光處理時，從干膜抗蝕劑70’的中心部分到干膜抗蝕劑70’的邊緣部分，光量逐漸減少，其中干膜抗蝕劑70’的中心部分對應(yīng)于光電二極管的中心部分，干膜抗蝕劑70’的邊緣部分對應(yīng)于光電二極管的邊緣部分。之后，進行顯影處理，并使干膜抗蝕劑70’圖案化為具有基本一致曲率表面的透鏡形狀。根據(jù)本發(fā)明的實施例，即使將負型感光材料用于干膜抗蝕劑70’，仍能獲得具有一致曲率表面的微透鏡陣列70。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可簡化抗蝕劑涂布工藝，并可省略用于使光致抗蝕劑回流的加熱處理，因此可簡化制造過程并可縮短處理時間。從而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可提高圖像傳感器的制造生產(chǎn)率。
此外，由于干膜抗蝕劑可產(chǎn)生具有較大厚度的微透鏡陣列，因此與光致抗蝕劑的回流現(xiàn)象相比，各透鏡具有一致的曲率表面。
顯然，對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可對上述實施例進行各種修改和變換。因此，這些實施例涵蓋了落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的修改和變換。也應(yīng)理解，當(dāng)提到一層位于另一層或襯底上或上方時，該層可能直接位于該另一層或襯底上，或者也可能存在中間層。
權(quán)利要求
1.一種器件，包括半導(dǎo)體襯底，具有光檢測器；以及微透鏡陣列，包括多個透鏡，所述多個透鏡配置為將從外界入射的光導(dǎo)向該光檢測器，其中，該微透鏡陣列包括干膜抗蝕劑材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中該干膜抗蝕劑材料包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為100℃或更低且分子量為10000或更小的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括設(shè)置在該微透鏡陣列下的濾色鏡陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，還包括形成在該半導(dǎo)體襯底上的用以保護該光檢測器的保護層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，還包括設(shè)置在該保護層與該濾色鏡陣列之間的平面層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中該平面層配置為增強粘附特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中該光檢測器包括通過離子注入低濃度導(dǎo)電雜質(zhì)而獲得的光電二極管。
8.一種方法，包括以下步驟形成光電二極管；在該光電二極管上形成保護層；在該保護層上形成濾色鏡；在該濾色鏡上形成固態(tài)光致抗蝕劑膜；在從該光電二極管的中心部分到邊緣部分逐漸增加光量的同時，對該固態(tài)光致抗蝕劑膜進行曝光處理；以及對該光致抗蝕劑膜進行顯影，以在該濾色鏡上形成基本為球形的微透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該固態(tài)光致抗蝕劑膜包括干膜抗蝕劑層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該光致抗蝕劑膜包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為100℃或更低且分子量為10000或更小的聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在該濾色鏡上形成固態(tài)光致抗蝕劑膜的步驟包括對該固態(tài)光致抗蝕劑膜施壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中使用粘附劑將該光致抗蝕劑膜粘附在該濾色鏡上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該光致抗蝕劑膜包括在曝光時表現(xiàn)為交聯(lián)減少的正型感光材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該光致抗蝕劑膜包括在曝光時產(chǎn)生交聯(lián)的正型感光材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器及其制造方法。在本發(fā)明中，圖像傳感器包括半導(dǎo)體襯底，具有光檢測器；以及微透鏡陣列，包括多個透鏡，用于將從外界入射的光導(dǎo)向該光檢測器，其中，該微透鏡陣列包括干膜抗蝕劑材料。該干膜抗蝕劑材料包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度大約為100℃或更低且分子量大約為10000或更小的聚合物。
文檔編號H01L21/822GK1979884SQ20061016473
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者姜在賢 申請人:東部電子股份有限公司