专利名称：图像传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感器及其制造方法。
技术背景图像传感器是一种将光图像转换为电信号的半导体器件。图像传感器配 置有微透镜阵列，其用于将入射光收集和聚焦在光电二极管上。现有技术的图像传感器的制造方法形成在水平方向和垂直方向排列的 光致抗蚀剂图案阵列，并通过进行诸如回流处理的热处理形成微透镜阵列。 在微透镜阵列中，在水平方向相邻的透镜之间形成预定间隙，并且在垂直方 向相邻的透镜之间形成预定间隙。但是，在图像传感器的制造中，需要解决的一个问题是增加转换率，即 将入射光转换为电信号的灵敏度。并且，在高度集成的图像传感器的制造中，由于像素间距(pitch)较小，因此期望具有零间隙的微透镜阵列以将入射光有效地导向光电二极管。因 此，在形成用于光收集的微透镜阵列时，设计了实现零间隙的多种方式，其 在组成微透镜阵列的相邻透镜之间不产生间隙。但是，在通过光致抗蚀剂形 成微透镜阵列时，由于曝光设备的分辨率有限，存在难以使得组成微透镜阵 列的相邻透镜之间的间隙为零的问题。发明内容本发明的实施例提供一种图像传感器及其制造方法，其中微透镜阵列中 相邻透镜之间的间隙减小为零。根据一个实施例的图像传感器包括具有水平方向和垂直方向的微透镜 阵列，其中在水平方向和垂直方向上的相邻透镜之间具有零间隙(即，没有 间隙)，而在微透镜阵列的对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙。根据另一实施例的图像传感器包括下部结构，其具有多个光电二极管 和布线；以及微透镜阵列，其位于下部结构上并被配置为将光聚焦到相应的光电二极管上，其中在微透镜阵列中在水平方向和垂直方向上的相邻透镜之 间不具有间隙，以及在对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙或空间。根据另一实施例的图像传感器的制造方法包括如下步骤形成具有水平 方向和垂直方向的图案化的光致抗蚀剂阵列；以及通过对图案化的光致抗蚀剂阵列进行热处理在水平方向和垂直方向上形成微透镜阵列，其中在水平方 向和垂直方向上的相邻透镜之间没有间隙(即，零间隙)，以及在对角线方 向上的相邻透镜之间具有间隙或空间。
图1至图5为用于解释根据本发明实施例的图像传感器的制造方法的示 意图。
具体实施方式
在以下实施例的说明中，当各个层(膜)、区域、图案或结构被描述为 形成在各个层(膜)、区域、图案或结构"上/上方"或"下/下方"时，可 以理解为各个层(膜)、区域、图案或结构形成为与各个层(膜)、区域、 图案或结构直接接触的情况，也可以理解为在它们之间还形成有其它层 (膜)、其它区域、其它图案或其它结构的情况。因此，应该根据实施例的 技术思想判断其含义。以下参照
本发明的实施例。将参照图1至图5说明根据实施例的图像传感器的制造方法。 在根据一个实施例的图像传感器的制造方法中，如图1所示，将光致抗 蚀剂沉积到衬底上，然后将光致抗蚀剂形成为在水平方向和垂直方向排列的 图案化的阵列21。图案化通常包括传统的光刻、曝光和显影。图案化的光致 抗蚀剂阵列21可以包括多条平行线(例如，沿标记为I - I'的线，称为第一组平行线)和与第一组平行线相交的多条平行线(例如，沿标记为n-n'的 线，称为第二组平行线)。在一个实施例中，第一和第二组平行线彼此正交。根据一个实施例，图案化的光致抗蚀剂阵列21包括在水平方向和垂直方向相邻的图案化的光致抗蚀剂单元，它们之间没有间隙，但在对角线方向
相邻的图案化的光致抗蚀剂单元之间形成空间。当前阵列中的图案化的单元 或微透镜也可以按行和列排列，其中行和列是可以与"水平方向"和"垂直 方向"可互换地使用的术语。通常，当前阵列中的对角线方向可以为沿由一 个图案化的单元或微透镜和与上述一个图案化的单元或微透镜相隔一行和 一列的相邻图案化的单元或微透镜限定的线或轴的方向。如图1所示，由图案化的光致抗蚀剂阵列21中的在水平方向上相邻的 两个图案化的单元或微透镜与在相同的垂直方向(例如，水平方向上两个相 邻图案化的单元或微透镜的上一行或下一行)上相邻的两个图案化的单元或 微透镜构成的四个透镜可以限定正方形空间。或者，上述四个透镜可以限定 矩形空间或其它形状(例如，菱形或十字形或"加号"形(例如，+)，在加号的情况下，相邻接触区(例如沿n-n'线)之间的开口的长度可长于正方 形情况，但宽度可更小。图2为沿图i所示的图案化的光致抗蚀剂阵列的i-r轴所取的剖面图， 图4为沿图i所示的图案化的光致抗蚀剂阵列的n-ir轴所取的剖面图。换言 之，如图2所示，在水平方向和垂直方向上的相邻图案化的光致抗蚀剂单元 具有平坦上表面，通常通过将光致抗蚀剂旋涂到平坦表面(例如传统图像传 感器上的介电平坦化层)上而形成。此外，如图4所示，图案化的光致抗蚀 剂在图案化的光致抗蚀剂单元之间，沿水平方向和垂直方向的相邻边界面具 有预定间隙。例如，如果预图案化的光致抗蚀剂单元在图像传感器布局中占据正方形或矩形空间，间隙通常形成在正方形或矩形空间的拐角(comer) 中。在图像传感器的制造方法实例中，对图案化的光致抗蚀剂阵列21进行 热处理。作为一个实例，热处理可以包括回流处理，其可以在120°C-250°C 或其中的任何范围值(例如150-200°C)中的温度下进行，并且/或者进行足 以使得图案化的光致抗蚀剂单元变圆或弯曲的时间长度。可以通过对图案化 的阵列21进行热处理来形成在水平方向和垂直方向排列的微透镜阵列21a。在各种示例性实施例中，由于对图案化的光致抗蚀剂阵列21进行的热 处理，在水平方向和垂直方向上相邻图案化的光致抗蚀剂单元之间的边界面 处的光致抗蚀剂材料可以移动到光致抗蚀剂图案的对角线方向上的预定空 间。在水平方向和垂直方向的相邻图案化的光致抗蚀剂单元之间形成连续弯
曲部(例如，相邻光致抗蚀剂单元弯曲或变圆)。图3为沿热处理之后的图i所示的光致抗蚀剂图案阵列的产品的i-r线所取的剖面图，图5为沿热处理之后的图1所示的光致抗蚀剂图案阵列的产品的n-ir线所取的剖面图。在图3所示的示例性实施例中，可以确认微透镜阵列21a的水平方向和垂直方向上的相邻透镜连续形成，它们之间沿水平和垂直轴没有间隙。也就 是说，它们具有连续弯曲部(例如弯曲形状或圆形)，并且连续弯曲部形成 或具有光滑边界线。上述微透镜阵列21a可以具有零间隙形状(例如在水平方向和垂直方向 的相邻透镜之间没有间隙)。因此，在具有高度集成的像素间距的图像传感 器中，可以进一步改善位于特定微透镜下的下部结构中的光电二极管上的光 收集效率。此外，如图5所示，微透镜阵列21a在对角线方向沿相邻边界面具有预 定间隙。此时，通过热处理工艺可以将各个图案化的光致抗蚀剂单元形成为 透镜形状(例如，具有连续弯曲部或圆形或连续弯曲形状)。由此，在微透 镜阵列21a中在对角线方向的相邻透镜之间形成预定间隙。在实例微透镜阵 列21a中，在对角线方向上的相邻透镜之间形成0.2/"m-0.7Am的间隙。此外，在附图所示的实施例的情况下，四个相邻透镜的接触面形成为近似四边形 (例如正方形)空间，其中四个相邻透镜包括微透镜阵列21a中的水平方向 上相邻的两个透镜和分别与水平方向上相邻的两个透镜位于同一垂直方向 的相邻两个透镜。此时，形成在四个透镜的接触区之间形成的近似正方形空 间的边长可以为0.2 //m-o.5 "m。在另一实施例中，十字形或"加号"形空间 可以具有0.35 ^-0.7 /"m的长度、0.1 〃m-0.25 〃m的宽度。如上所述，在图像传感器的制造方法中，在具有相应光电二极管阵列和 布线的下部结构上可以形成具有零间隙的微透镜阵列21a。根据各种实施例 的图像传感器包括微透镜阵列21a，其具有在水平方向和垂直方向连续形成 的相邻透镜、以及在对角线方向彼此之间具有预定间隙的相邻透镜。在某些 实施例中，在对角线方向的相邻透镜之间的间隙可以具有0.2 Z^至约0.7 //m 的一个或多个尺寸。此外，在某些实施例中，四个相邻透镜在其接触区之间形成近似正方形空间，上述四个相邻透镜可以通过在水平方向相邻的两个透镜和与水平方向 相邻的两个透镜在相同的垂直方向(例如沿图中I-I'轴的行的上方或下方) 上相邻的两个透镜(即，与上述水平方向相邻的两个透镜邻近)限定。此时，在组成微透镜阵列21a的四个透镜的接触区处形成的近似正方形空间的边长 可以为0.2 〃m-0.5 〃m。在所述图像传感器中，微透镜阵列21a中水平方向和垂直方向上相邻的 透镜之间可以具有零间隙。因此，在具有高度集成的像素间距的图像传感器 中，可以进一步改善光电二极管上的光收集效率。如上所述，在图像传感器 及其制造方法中，组成微透镜阵列的相邻透镜之间的间隙沿对角线方向形 成，而在水平方向和垂直方向上具有零间隙，从而使得能够改善器件的灵敏 度。在本说明书中对"一实施例"、"一个实施例"、"示例性实施例"等 的任何参照指的是联系该实施例所述的具体特征、结构或特点包括在本发明 的至少一个实施例中。在说明书不同位置出现的上述词语不一定均指相同的 实施例。此外，当联系任何实施例说明具体特征、结构或特点时，应该理解 为本领域的技术人员可以联系其它实施例实现上述特征、结构或特点。尽管已经参照多个示例性实施例说明了本发明的实施例，但是应该理解 本领域技术人员可以设计的各种其它修改和实施例均落入本发明的原理的 精神和范围内。更具体地，在说明书、附图和所述权利要求的范围内，可以 对主题组合排列的部件和/或排列进行各种修改和变化。除了部件和/或排列 的修改和变化之外，替代用途对本领域技术人员也是显而易见的。
权利要求
1.一种图像传感器，包括微透镜阵列和多个间隙，其中该微透镜阵列具有水平方向和垂直方向，所述水平方向和垂直方向上的相邻透镜之间不具有间隙，以及在对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙。
2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述间隙的尺寸为0.2 Am_0.7氛
3. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述水平方向上的两个相邻 透镜和分别与所述水平方向上的两个相邻透镜位于同一垂直方向上的两个 相邻透镜限定四边形空间。
4. 根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述四边形空间为正方形空间。
5. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述正方形空间的边长为 0.2 ,0.5氛
6. —种图像传感器，包括下部结构，具有多个光电二极管和布线；以及微透镜阵列，位于该下部结构上并具有水平方向和垂直方向，每个微透 镜配置为将光聚焦到相应的光电二极管上，其中在所述水平方向和垂直方向上的相邻透镜之间不具有间隙，以及在 对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙或空间。
7. 根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述间隙或空间的尺寸为 0.2 〃m一0.7艮
8. 根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述水平方向上的两个相邻 透镜和分别与所述水平方向上的两个相邻透镜位于同一垂直方向上的两个 相邻透镜限定四边形空间。
9. 根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述四边形空间为正方形空间。
10. 根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述正方形空间的边长为 0.2 〃m陽0.5艮
11. 根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述间隙或空间具有十字形或加号形。
12. 一种图像传感器的制造方法，包括如下步骤 形成具有水平方向和垂直方向的图案化光致抗蚀剂阵列；以及 通过对所述图案化光致抗蚀剂阵列进行热处理在所述水平方向和垂直方向上形成微透镜阵列，其中在所述水平方向和垂直方向上的相邻透镜之间 不具有间隙，以及在对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙或空间。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中对所述图案化光致抗蚀剂阵列进 行热处理的步骤包括回流处理。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述回流处理在12(TC-25(TC的 温度范围内进行。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述回流处理在15(TC-200。C的温度范围内进行。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中所述回流处理进行的时间长度足以使得图案化光致抗蚀剂单元变圆或弯曲。
17. 根据权利要求12所述的方法，其中所述间隙或空间的尺寸为0.2， -0.7 〃m。
18. 根据权利要求12所述的方法，其中所述水平方向上的两个相邻透镜 和分别与所述水平方向上的两个相邻透镜位于同一垂直方向上的两个相邻 透镜限定正方形空间。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述正方形空间的边长为0.2， -0.5氛
20. 根据权利要求12所述的方法，其中在对所述图案化光致抗蚀剂阵列 进行热处理的步骤中，使得光致抗蚀剂回流到对角线方向上相邻的图案化单 元之间的预定空间。
全文摘要
本发明提供一种图像传感器及其制造方法。实例性图像传感器包括在水平方向和垂直方向排列的微透镜阵列，其中在微透镜阵列的水平方向和垂直方向上的相邻透镜之间不具有间隙，以及在对角线方向上的相邻透镜之间具有间隙。
文档编号G02B3/00GK101154675SQ20071015348
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年9月26日
发明者俊 黄 申请人:东部高科股份有限公司