专利名称：照射式图像传感器的滤光片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种照射式图像传感器的滤光片及其制造方法，尤其涉及一种照射式图像传感器的滤光片的遮光部分及其制造方法。
背景技术：
图1为公知照射式图像传感器的滤光片102的俯视图。公知滤光片102包括一感测部分106和一遮光部分104。上述感测部分106由多个红色格状光致抗蚀剂图案102R、 多个绿色格状光致抗蚀剂图案102G和多个蓝色格状光致抗蚀剂图案102B构成。公知滤光片102的遮光部分104通常由一铬层或一黑树脂层102M构成。然而，在公知滤光片的工艺中，因为感测部分106和遮光部分104的材质不同，所以会于两者之间产生一热应力问题。 前述的热应力会降低照射式图像传感器的性能。在此技术领域中，有需要一种照射式图像传感器的滤光片及其制造方法，以改善上述缺点。
发明内容
有鉴于此，为克服现有技术的缺陷，本发明一实施例提供一种照射式图像传感器的滤光片，包括一遮光部分，由格状光致抗蚀剂图案构成，其中上述遮光部分覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。本发明另一实施例提供一种照射式图像传感器的滤光片的制造方法，包括形成格状光致抗蚀剂图案，覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。本发明的滤光片可具有一遮光部分，其由多个格状光致抗蚀剂图案构成。并且，格状光致抗蚀剂图案可由其间具有空隙的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案构成，以进一步改善照射式图像传感器的性能。
图1为公知照射式图像传感器的滤光片的俯视图；图2为本发明一实施例的照射式图像传感器的滤光片的俯视图；图3a至图3e为本发明一实施例的照射式图像传感器的滤光片的制造方法的工艺剖面图；图如为本发明另一实施例的照射式图像传感器的滤光片的俯视图；图4b至图如为图如图的放大图，其显示本发明不同实施例的格状光致抗蚀剂图案；图如至图5d为公知照射式图像传感器的滤光片以及本发明不同实施例的照射式图像传感器的滤光片做成的测试样品；图6a至图6c为图fe至图5d的公知照射式图像传感器的滤光片以及本发明不同实施例的照射式图像传感器的滤光片做成的测试样品的暗电流测试结果。
其中，附图标记说明如下102、202、502a、502b、502c、502d 滤光片；102M 铬层/黑树脂层；104、204、504a、504b、504c、504d 遮光部分；106、206 感测部分；200 照射式图像传感器芯片；202a、202b、502 格状光致抗蚀剂图案；202R,202R1,202R3 红色格状光致抗蚀剂图案；2026,2026^20263 绿色格状光致抗蚀剂图案；2026,2026^20262 蓝色格状光致抗蚀剂图案；210 硅晶片；212 光二极管；214 金属层；216 层间介电层；217 内连线结构；218 金属线；220 背面；222 正面；224 微透镜；250、508a、508b、508c、508d 区域；300 载板；304 周围区域；306 感测区域；500 照射式图像传感器；602aa>602ba>602ca>602da>602ab>602bb>602cb>602db>602ac>602bc>602cc> 602dc 数据点d 间隙；L 尺寸。
具体实施例方式以下以各实施例详细说明并伴随着
的范例，作为本发明的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的符号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明的， 值得注意的是，图中未示出或描述的元件，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，另夕卜，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。图2为本发明一实施例的照射式图像传感器的滤光片202的俯视图。如图2所示，本发明一实施例的照射式图像传感器的滤光片202可包括一遮光部分204和一感测部分206。滤光片202的遮光部分204覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。另外， 滤光片202的感测部分206覆盖一照射式图像传感器芯片的一感测区域。在本发明一实施例中，周围区域为提供例如逻辑电路(logic circuit)的周围电路设置于其中的区域，而感测区域为提供光二极管(photo diode)设置于其中以感光的区域。如图2所示，滤光片 202的感测部分206通常由多个格状光致抗蚀剂图案20 构成，包括依据客户设计而定且排列成一阵列的多个红色格状光致抗蚀剂图案202 、多个绿色格状光致抗蚀剂图案2026 和多个蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi，上述格状光致抗蚀剂图案20 帮助下方的光二极管接受过滤之后的光。如图2所示，在本发明一实施例中，滤光片202的遮光部分204可由类似于格状光致抗蚀剂图案20 的多个格状光致抗蚀剂图案202b构成。在此并未限制格状光致抗蚀剂图案202b的数量且依据客户设计而定。在本发明一实施例中，格状光致抗蚀剂图案202b的数量可大于1。举例来说，格状光致抗蚀剂图案202b可包括排列成一阵列的多个红色格状光致抗蚀剂图案202 、多个绿色格状光致抗蚀剂图案202 和多个蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2。在本发明一实施例中，格状光致抗蚀剂图案202b的材质可与滤光片202的感测部分206的格状光致抗蚀剂图案20 的材质相同。此外，照射式图像传感器芯片的周围区域中的红色格状光致抗蚀剂图案202 、绿色格状光致抗蚀剂图案202 和蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2的尺寸可大于、等于或小于照射式图像传感器芯片的感测区域红色格状光致抗蚀剂图案202 、绿色格状光致抗蚀剂图案2026和蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi的尺寸。举例来说，红色格状光致抗蚀剂图案202 、绿色格状光致抗蚀剂图案 202 和蓝色格状光致抗蚀剂图案202 的尺寸可大于0.4μπι。因此，在滤光片的工艺中， 可降低因为感测部分和遮光部分之间材料不匹配所造成滤光片的热应力问题。图3a至图!Be为本发明一实施例的照射式图像传感器500的滤光片202的制造方法的工艺剖面图。在本发明一实施例中，照射式图像传感器500可为一背面照射式图像传感器(back side illumination (BSI) image sensor)，然而也可为一前面照射式图像传感器(front side illumination (FSI) image sensor)。请参考图 3a，提供一照射式图像传感器芯片200。照射式图像传感器芯片200包括一硅晶片210，其具有一正面222和一背面 220。在本发明一实施例中，照射式图像传感器芯片200可包括相邻的一感测区域306和一周围区域304。如上所述，周围区域304为提供例如逻辑电路(logic circuit)的周围电路设置于其中的区域，而感测区域306为提供光二极管(photo diode)设置于其中以感光的区域。于硅晶片210的正面222的感测区域306中形成多个光二极管212，且于硅晶片210 的周围区域304和感测区域306两者中形成一内连线结构217，其中内连线结构217包括至少一个层间介电层216和至少一个金属线218。在本发明一实施例中，照射式图像传感器芯片200的内连线结构217可接合至一载板300上以进行一晶片薄化工艺。上述晶片薄化工艺可从硅晶片210的背面220移除一部分硅晶片210。因此，光二极管212可从硅晶片210 的背面220暴露出来。如图3a所示，于硅晶片210的背面220的周围区域304中形成一金属层214，其中金属层214具有遮光功能，且金属层214可与内连线结构217隔开。接着，请参考图北，可进行一第一光刻工艺，以于感测区域306中形成至少一个红色格状光致抗蚀剂图案202R1;并覆盖硅晶片210。同时，第一光刻工艺可于周围区域304中形成至少一个红色格状光致抗蚀剂图案202 ，并覆盖硅晶片210上的金属层214。在本发明一实施例中，可于同一步骤或于不同步骤形成红色格状光致抗蚀剂图案202 和202&。 红色格状光致抗蚀剂图案202礼和202 可具有相同或不同的形状和尺寸。如图北所示， 每一个红色格状光致抗蚀剂图案202 覆盖一个光二极管212。
接着，请参考图3c，可进行一第二光刻工艺，以于感测区域306中形成至少一个蓝色格状光致抗蚀剂图案202B1;并覆盖硅晶片210。同时，第二光刻工艺可于周围区域304 中形成至少一个蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2，并覆盖硅晶片210上的金属层214。类似于如图北所示的红色格状光致抗蚀剂图案202礼和202 ，蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi 和202B2可具有相同或不同的形状和尺寸。如图3c所示，每一个蓝色格状光致抗蚀剂图案 202B,覆盖一个光二极管212。接着，请参考图3d，可进行一第三光刻工艺，以于感测区域306中形成至少一个绿色格状光致抗蚀剂图案202G1;并覆盖硅晶片210。同时，第三光刻工艺可于周围区域304中形成至少一个绿色格状光致抗蚀剂图案202 ，并覆盖硅晶片210上的金属层214。类似于如图北和图3c所示的红色格状光致抗蚀剂图案202礼和202 和蓝色格状光致抗蚀剂图案202B1和202B2，绿色格状光致抗蚀剂图案202&和202 可具有相同或不同的形状和尺寸。如图3d所示，每一个绿色格状光致抗蚀剂图案2026覆盖一个光二极管212。另外，在图3d所示的一实施例中，红色格状光致抗蚀剂图案202礼和202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi和202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案2026和202 形成于同一层别中。此外，在图3d所示的一实施例中，红色格状光致抗蚀剂图案202礼、蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi 和绿色格状光致抗蚀剂图案2026共同构成滤光片202的感测部分206的格状光致抗蚀剂图案20加。并且，红色格状光致抗蚀剂图案202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案202 共同构成滤光片202的遮光部分204的格状光致抗蚀剂图案 202b。在本发明一实施例中，滤光片202的遮光部分204中的格状光致抗蚀剂图案的材质与覆盖照射式图像传感器芯片的感测区域的滤光片的感测部分206的格状光致抗蚀剂图案的材质相同。此外，滤光片202的遮光区域中，红色格状光致抗蚀剂图案202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案202 的任两个相邻的格状光致抗蚀剂图案可彼此相连。接着，请参考图3e，滤光片的感测部分的于格状光致抗蚀剂图案20 上形成多个微透镜224。微透镜2M分别设置于红色格状光致抗蚀剂图案202礼、蓝色格状光致抗蚀剂图案202Bi和绿色格状光致抗蚀剂图案2026上。滤光片202的遮光部分的格状光致抗蚀剂图案202b并没有设置微透镜224。经过上述工艺，形成本发明实施例的照射式图像传感器 500。图如为本发明另一实施例的照射式图像传感器的滤光片的俯视图。在本发明另一实施例中，位于滤光片202的遮光部分中的红色格状光致抗蚀剂图案202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案202 的任两个相邻的格状光致抗蚀剂图案可通过一间隙d彼此隔开。图4b至图如为图如的区域250的放大图，其显示本发明不同实施例的格状光致抗蚀剂图案。在本发明一实施例中，位于滤光片202的遮光部分204中的红色格状光致抗蚀剂图案202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案202 可具有不同的形状，例如圆形(参见图4b)或多边形(参见图如)。如图4b至图4c所示，位于滤光片202的遮光部分204中的红色格状光致抗蚀剂图案202 、蓝色格状光致抗蚀剂图案202B2和绿色格状光致抗蚀剂图案202 的尺寸L可大于0. 4 μ m。本领域的技术人员当可注意本发明实施例的滤光片202的遮光部分204(覆盖照射式图像传感器的周围区域)和感测部分206(覆盖照射式图像传感器的光二极管)可使用相同的材质。并且，滤光片202的遮光部分可利用视为一应力释放结构的一格状光致抗蚀剂图案来构成。因此，可降低在滤光片的工艺中，因为感测部分和遮光部分之间材料不匹配所造成滤光片的热应力问题。另外，可使用一些测试项目，例如暗电流(dark current), 暗电流环(dark current ring)或蓝通道尾段上升(blue channel tail up)，来分析具有本发明实施例的滤光片的照射式图像传感器的性能。图fe至图5d为公知照射式图像传感器的滤光片以及本发明不同实施例的照射式图像传感器的滤光片做成的测试样品。特别是，图fe显示公知滤光片50 ，其具有由红色 /蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案102R/B/G构成的感测部分106和由一铬层102M或一黑树脂层102M构成的遮光部分5(Ma。如图恥至图5d所示的滤光片502b、502c、502d的感测部分206与图如所示的感测部分106相同，其中感测部分206由格状光致抗蚀剂图案20 构成，而格状光致抗蚀剂图案20 具有排列成一阵列的多个红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案202R1/B1/G1。图恥显示本发明一实施例的滤光片502b，其中滤光片502b的遮光部分504b由格状光致抗蚀剂图案502构成，其类似于感测部分206的格状光致抗蚀剂图案，不一样的是，由红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案502R2/B2/G2构成遮光部分504b 中的格状光致抗蚀剂图案502的尺寸为感测部分206中的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案202R1/B1/G1的两倍大。图5c显示本发明一实施例的滤光片502c，其中滤光片502c 的遮光部分5(Mc由格状光致抗蚀剂图案504构成，其类似于感测部分206的格状光致抗蚀剂图案，不一样的是，遮光部分5(Mc中格状光致抗蚀剂图案504的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案504R2/B2/G2的尺寸小于感测部分206中的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案202R1/B1/G1的百分之二十。图5d显示本发明一实施例的滤光片502d，其中滤光片502d的遮光部分504d由格状光致抗蚀剂图案202b构成，其类似于感测部分206的格状光致抗蚀剂图案，不一样的是，由红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案202R2/B2/G2构成遮光部分504d中的格状光致抗蚀剂图案202b的尺寸与感测部分206中的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案202R1/B1/G1相同。如图fe所示的公知滤光片50 和如图恥至图5d所示的滤光片502b、502c、502d可分别设置于照射式图像传感器的背面，因此，可将背面照射式图像传感器视为测试样品以进一步分析照射式图像传感器的性能。图6a至图6c为图fe至图5d的公知照射式图像传感器的滤光片50 以及本发明不同实施例的照射式图像传感器的滤光片502b-502d做成的测试样品的暗电流测试结果。暗电流(dark current)定义为即使没有光子进入例如光电倍增管(Photomultiplier Tube, PMT)、光二极管、或电荷耦合元件的感光元件时，流过感光元件的小电流。如图6a所示的数据点6(^aa、602ba、602ca和602da分别显示滤光片502b_502d的感测部分106/206 中的暗电流(以下简称为暗电流1)的测试结果。如图6a所示，相较于公知滤光片50 (数据点602aa)，滤光片502b_502d(数据点602ba,602ca和602da)具有较佳的暗电流1测试结果。在滤光片502b-502d(数据点602ba、602ca和602da)之中，滤光片502c (数据点 602ca)的暗电流1最小。如图乩所示的数据点602ab、602l3b、602cb和602db分别显示滤光片50沘-502(1 在感测部分106/206与遮光部分504d之间的暗电流(以下简称为暗电流2)的测试结果。 如图6b所示，相较于公知滤光片502a (数据点602ab)，滤光片502b_502d (数据点602bb、 602cb和602db)具有较佳的暗电流2测试结果。在滤光片502b-502d (数据点602bb、602cb和602db)之中，滤光片502c (数据点602cb)的暗电流2最小。如图6c所示的数据点602ac、602bc、602cc和602dc分别显示滤光片50沘-502(1 在遮光部分(在区域508a/508b/508c/508d中)中的暗电流(以下简称为暗电流3)的测试结果。如图6c所示，相较于公知滤光片502a(数据点602ac)，滤光片502b_502d(数据点602bc、602cc和602dc)具有较佳的暗电流3测试结果。在滤光片502b_502d(数据点 602bc、602cc和602dc)之中，滤光片502c (数据点602cc)的暗电流3最小。表1为公知滤光片50 和滤光片502b_502d的暗电流的测试结果比较表。
暗电流1暗电流2暗电流3
TO 24hrs TO 24hrs TO 24hrs 公知滤光片 502a 14.11 30.12 14.59 40.46 14.65 129.78 滤光片 502b 14.06 23.09 14.53 28.60 14.15 83.70 滤光片 502c 13.91 18.73 14.40 23.22 14.20 57.13 滤光片 502d 13.92 22.2 14.48 33.45 14.45 101.63表1显示在不同晶片级温湿度贮存应力条件(wafer level temperature humidity storage stress (THS))之下，公知滤光片50 和滤光片502b_502d的暗电流的测试结果比较表。条件TO为样品在进行晶片级THS暗电流测试之前测得的暗电流。条件24hrs为样品在进行M小时晶片级THS暗电流测试之后测得的暗电流。观察到在条件 24hrs下的暗电流值(暗电流1 暗电流3)均大于在条件TO下的暗电流值。另外，相较于暗电流1和暗电流2，暗电流3显示较大的变异量。并且，具有滤光片502c的照射式图像传感器显示较佳的暗电流的测试结果。本发明实施例提供一种照射式图像传感器的滤光片及其制造方法。上述滤光片可具有一遮光部分，其由多个格状光致抗蚀剂图案构成。并且，格状光致抗蚀剂图案可由其间具有空隙的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案构成，以进一步改善照射式图像传感器的性能，例如暗电流。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种照射式图像传感器的滤光片，包括一遮光部分，由格状光致抗蚀剂图案构成，其中该遮光部分覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。
2.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中该照射式图像传感器芯片包括一金属层，介于该遮光部分和位于该照射式图像传感器芯片的该周围区域之间。
3.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中所述多个格状光致抗蚀剂图案排列成一阵列，且其中所述多个格状光致抗蚀剂图案的形状包括圆形或多边形。
4.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中两个相邻的所述多个格状光致抗蚀剂图案通过一间隙彼此隔开或彼此相连。
5.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中所述多个格状光致抗蚀剂图案的尺寸大于0.4 μ m。
6.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中所述多个格状光致抗蚀剂图案的任何一个的颜色为红色、绿色或蓝色。
7.如权利要求1所述的照射式图像传感器的滤光片，其中所述多个格状光致抗蚀剂图案的材质与该滤光片的一感测部分的格状光致抗蚀剂图案的材质相同，且该感测部分覆盖该照射式图像传感器芯片的一感测区域。
8.一种照射式图像传感器的滤光片的制造方法，包括下列步骤形成格状光致抗蚀剂图案，覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。
9.如权利要求8所述的照射式图像传感器的滤光片的制造方法，其中该照射式图像传感器芯片包括形成于其上的一内连线结构，。
10.如权利要求8所述的照射式图像传感器的滤光片的制造方法，其中形成所述多个格状光致抗蚀剂图案包括形成所述多个格状光致抗蚀剂图案的至少一个，其具有一第一颜色，该第一颜色选择自由红色、绿色和蓝色组成的族群；形成所述多个格状光致抗蚀剂图案的至少一个，其具有一第二颜色，该第二颜色选择自由红色、绿色和蓝色组成的族群，其中该第二颜色与该第一颜色不同。
11.如权利要求10所述的照射式图像传感器的滤光片的制造方法，更包括形成所述多个格状光致抗蚀剂图案的至少一个，其具有一第三颜色，该第三颜色选择自由红色、绿色和蓝色组成的族群，其中该第三颜色与该第一颜色和该第二颜色不同。
全文摘要
本发明提供一种照射式图像传感器的滤光片及其制造方法，上述照射式图像传感器的滤光片包括一遮光部分，由格状光致抗蚀剂图案构成，其中上述遮光部分覆盖一照射式图像传感器芯片的一周围区域。本发明的滤光片可具有一遮光部分，其由多个格状光致抗蚀剂图案构成。并且，格状光致抗蚀剂图案可由其间具有空隙的红色/蓝色/绿色格状光致抗蚀剂图案构成，以进一步改善照射式图像传感器的性能。
文档编号H01L27/146GK102468311SQ201110227399
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年11月5日
发明者张志光, 陆震伟, 陈浩民 申请人:采钰科技股份有限公司