一种影像传感器制备方法、影像传感器和电子设备与流程

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种影像传感器制备方法、影像传感器和电子设备。

背景技术

随着半导体技术的发展，影像传感器的发展越来越迅速，且已广泛应用于相机、移动终端、医疗器械、汽车等领域。

在现有技术中，影像传感器从制作工艺上可以分为两个部分：前端制作工艺和后端制作工艺。其中，前端制作工艺包括硅器件工艺和金属互连工艺，后端制作工艺包括色阻阵列工艺和微透镜阵列工艺。

本申请的发明人在长期研究过程中发现，微透镜阵列一般形成在色阻阵列上，因此在制作微透镜阵列的时候需要充分考虑其工艺条件，以避免破坏色阻阵列。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种影像传感器制备方法、影像传感器和电子设备，能够降低对微透镜阵列和色阻阵列制作工艺条件的限制。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种影像传感器制备方法，所述制备方法包括：提供透明基板和影像传感器芯片；其中，所述影像传感器芯片包括正面和背面，所述影像传感器芯片的正面设置有光电感应区；形成色阻阵列和微透镜阵列；所述色阻阵列和所述微透镜阵列中的一个位于所述光电感应区，另一个位于所述透明基板的第一侧；将所述透明基板与所述影像传感器芯片固定，其中，所述透明基板的所述第一侧与所述影像传感器芯片的所述正面相对，所述色阻阵列中的色阻与所述微透镜阵列中的微透镜对应。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种影像传感器，所述影像传感器包括：影像传感器芯片，所述影像传感器芯片包括正面和背面，所述正面设置有光电感应区；透明基板，包括第一侧和第二侧，所述第一侧与所述影像传感器芯片的所述正面相对；色阻阵列和微透镜阵列，其中，所述色阻阵列和所述微透镜阵列中的一个位于所述光电感应区，另一个位于所述透明基板的所述第一侧，且所述色阻阵列中的色阻与所述微透镜阵列中的微透镜对应。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一实施例中的影像传感器。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的影像传感器中的色阻阵列和微透镜阵列中的一个位于影像传感器芯片的光电感应区，另一个位于透明基板的第一侧，且透明基板的第一侧与影像传感器芯片的光电感应区相对。因此，本申请所提供的影像传感器制备方法可以降低对微透镜阵列和色阻阵列制作工艺条件的限制，提高了影响传感器封装的产能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本申请影像传感器制备方法一实施方式的流程示意图；

图2为影像传感器芯片一实施方式的结构示意图；

图3为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的结构示意图；

图4为图1中步骤s102中形成色阻阵列一实施方式的流程示意图；

图5为图4中步骤s201-s202对应的一实施方式的结构示意图；

图6为图4中步骤s202对应的另一实施方式的结构示意图；

图7为图1中步骤s102中形成色阻阵列一实施方式的流程示意图；

图8为图7中步骤s301-s302对应的一实施方式的结构示意图；

图9为图7中步骤s302对应的另一实施方式的结构示意图；

图10为图1中步骤s102中形成微透镜阵列对应的一实施方式的结构示意图；

图11为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图；

图12为图11中步骤s401-s402对应的一实施方式的结构示意图；

图13为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图；

图14为图13中步骤s501-s502对应的一实施方式的结构示意图；

图15为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的结构示意图；

图16为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的流程示意图；

图17为图16中步骤s601-s602对应的一实施方式的结构示意图；

图18为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的流程示意图；

图19为图18中步骤s701-s702对应的一实施方式的结构示意图；

图20为图1中步骤s102中形成微透镜阵列对应的一实施方式的结构示意图；

图21为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图；

图22为图21中步骤s801-s802对应的一实施方式的结构示意图；

图23为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图；

图24为图23中步骤s901-s902对应的一实施方式的结构示意图；

图25为图1中步骤s103一实施方式的流程示意图；

图26为图25中步骤s1001-s1002对应的一实施方式的结构示意图；

图27为图1中步骤s103对应的一实施方式的结构示意图；

图28为本申请影像传感器一实施方式的结构示意图；

图29为本申请影像传感器另一实施方式的结构示意图；

图30为本申请影像传感器另一实施方式的结构示意图；

图31为本申请影像传感器另一实施方式的结构示意图；

图32为本申请电子设备一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请影像传感器制备方法一实施方式的流程示意图，该制备方法包括：

s101：提供透明基板和影像传感器芯片；其中，影像传感器芯片包括正面和背面，影像传感器芯片的正面设置有光电感应区。

具体地，在一个实施方式中，透明基板的材质可以为玻璃、透明塑料、有机玻璃、石英玻璃、蓝宝石玻璃等。在一个应用场景中，透明基板的厚度可以为100um，在其他应用场景中，透明基板的厚度也可为其他，本申请对此不作限定。

在另一个实施方式中，请参阅图2，图2为影像传感器芯片一实施方式的结构示意图。在一个应用场景中，半导体圆片设有若干矩阵排列的影像传感器芯片1，影像传感器芯片1之间设有划片槽，通过切割划片槽进而可以获得单颗影像传感器芯片1。影像传感器芯片1包括正面10及背面12，影像传感器芯片1的正面10设置有光电感应区100，该光电感应区100用于将光信号转化为电信号。在一个应用场景中，影像传感器芯片1包括基体14和设置在基体14中的光电转换阵列16，其中，光电转换阵列16至影像传感器芯片1的正面10之间的区域定义为光电感应区100，该基体14可以为硅基体等。

s102：形成色阻阵列和微透镜阵列；色阻阵列和微透镜阵列中的一个位于光电感应区，另一个位于透明基板的第一侧。

具体地，本申请对形成色阻阵列和微透镜阵列的先后顺序没有限定，可以先形成色阻阵列，后形成微透镜阵列，也可以先形成微透镜阵列，后形成色阻阵列。

在一个实施方式中，色阻阵列包括红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻，色阻阵列的厚度为10nm-50um，例如10nm、1um、20um、50um等。

在另一个实施方式中，微透镜阵列用于将更多的光汇集到影像传感器芯片1的光电转换区100中，以提高像素的感光灵敏度。一般而言，微透镜阵列中的微透镜为凸面透镜，其材质为树脂、玻璃、有机玻璃、有机透明光阻等，微透镜底面的直径在100nm-100um之间(例如，100nm、500nm、50um、80um、100um等)，高度在100nn-100um之间(例如，100nm、500nm、50um、80um、100um等)。

下面，以色阻阵列位于透明基板的第一侧，微透镜阵列位于光电感应区为例，对上述步骤s102作进一步阐述。

在一个应用场景中，如图3所示，图3为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的结构示意图；上述步骤s102中形成色阻阵列具体包括：在透明基板2a的第一侧20a平面形成包含红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻的色阻阵列22a；在一个实施例中，可以通过光刻显影工艺在透明基板2a的第一侧20a平面上的对应区域依次形成红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻。相邻色阻之间的间距可以为0，也可以间隔预定距离，例如，预定距离可以是10nm、100nm、1um等，本申请对此不作限定。

在又一个应用场景中，如图4-图6所示，图4为图1中步骤s102中形成色阻阵列一实施方式的流程示意图，图5为图4中步骤s201-s202对应的一实施方式的结构示意图，图6为图4中步骤s202对应的另一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成色阻阵列具体包括：

s201：在透明基板2b的第一侧20b形成第一凹槽22b；

具体地，第一凹槽22b的深度在100nm-100um之间，例如，100nm、500nm、2um、50um、100um等。在一个实施例中，可以先通过光刻工艺在透明基板2b的第一侧20b定义出第一凹槽22b的区域，然后通过湿法或者干法蚀刻出第一凹槽22b，当然，在其他实施例中，也可采取其他方式形成第一凹槽22b，本申请对此不作限定。

s202：在第一凹槽22b内形成包含红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻的色阻阵列24b，其中，色阻阵列24b的高度小于(如图6所示)或者等于(如图5所示)第一凹槽22b的深度，例如，色阻阵列24b的高度比第一凹槽22b的深度小10nm-100um(例如，10nm、1um、20um、50um、100um等)。在一个实施例中，可以通过光刻显影工艺在透明基板2b的第一凹槽22b的对应区域依次形成红色色阻、绿色色组和蓝色色阻。

在又一个应用场景中，如图7-图9所示，图7为图1中步骤s102中形成色阻阵列一实施方式的流程示意图，图8为图7中步骤s301-s302对应的一实施方式的结构示意图，图9为图7中步骤s302对应的另一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成色阻阵列具体包括：

s301：在透明基板2c的第一侧20c形成第二凹槽阵列22c。

具体地，第二凹槽22c的深度在10nm-100um之间，例如，10nm、100nm、1um、50um、100um等，第二凹槽22c的直径在50nm-10um之间，例如，50nm、1um、5um、10um等，相邻第二凹槽之间的间距为10nm-10um之间，例如，10nm、100nm、1um、5um、10um等。在一个实施例中，可以先通过光刻工艺在透明基板2c的第一侧20c定义出第二凹槽阵列22c的区域，然后通过湿法或者干法蚀刻出第二凹槽阵列22c，当然，在其他实施例中，也可采取其他方式形成第二凹槽阵列22c，本申请对此不作限定。

s302：分别在第二凹槽阵列22c的各个凹槽内填充红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻，以形成色阻阵列24c，其中，色阻阵列24c的高度小于(如图9所示)或者等于(如图8所示)第二凹槽阵列22c的深度。当色阻阵列24c的高度小于第二凹槽阵列22c的深度时，色阻阵列24c的高度可以比第二凹槽阵列22c的深度小10nm-100um(例如，10nm、1um、20um、50um、100um等)。在一个实施例中，可以通过光刻显影工艺在透明基板2c的第二凹槽阵列22c的对应区域依次形成红色色阻、绿色色组和蓝色色阻。

在又一个应用场景中，如图10所示，图10为图1中步骤s102中形成微透镜阵列对应的一实施方式的结构示意图，上述步骤s102中形成微透镜阵列具体包括：在影像传感器芯片3a的光电感应区30a平面形成微透镜阵列32a。微透镜阵列32a中的每一个微透镜对应光电感应区30a的光电转换阵列34a中的每一个光电转换单元。

在又一个应用场景中，如图11-12所示，图11为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图，图12为图11中步骤s401-s402对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成微透镜阵列具体包括：

s401：在影像传感器芯片3b的光电感应区30b形成第三凹槽32b；

具体地，第三凹槽32b的深度在100nm-100um之间，例如，100nm、500nm、2um、50um、100um等。在一个实施例中，可以先通过光刻工艺在光电感应区30b定义出第三凹槽32b的区域，然后通过湿法或者干法蚀刻出第三凹槽32b，当然，在其他实施例中，也可采取其他方式形成第三凹槽32b，本申请对此不作限定。

s402：在第三凹槽32b内形成微透镜阵列34b，其中，微透镜阵列34b的高度小于(如图12所示)或者等于第三凹槽32b的深度。

在又一个应用场景中，如图13-14所示，图13为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图，图14为图13中步骤s501-s502对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成微透镜阵列具体包括：

s501：在影像传感器芯片3c的光电感应区30c形成第四凹槽阵列32c；

具体地，第四凹槽阵列32c的深度在100nm-100um之间，例如，100nm、500nm、2um、50um、100um等。在一个实施例中，可以先通过光刻工艺在光电感应区30c定义出第四凹槽阵列32c的区域，然后通过湿法或者干法蚀刻出第四凹槽阵列32c，当然，在其他实施例中，也可采取其他方式形成第四凹槽阵列32c，本申请对此不作限定。

s502：在第四凹槽阵列32c的各个凹槽内形成微透镜，以形成微透镜阵列34c，其中，微透镜阵列34c的高度小于(如图14所示)或者等于第四凹槽阵列32c的深度。

下面，以色阻阵列位于影像传感器芯片的光电感应区，微透镜阵列位于透明基板的第一侧，对上述步骤s102作进一步阐述。

在一个应用场景中，如图15所示，图15为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成色阻阵列包括：在影像传感器芯片4a的光电感应区40a平面形成包含红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻的色阻阵列42a。具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

在又一个应用场景中，如图16-17所示，图16为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的流程示意图，图17为图16中步骤s601-s602对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成色阻阵列包括：

s601：在影像传感器芯片4b的光电感应区40b形成第五凹槽42b；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

s602：在第五凹槽42b内形成包含红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻的色阻阵列44b，其中，色阻阵列44b的高度小于或者等于(如图17所示)第五凹槽42b的深度；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

在又一个应用场景中，如图18-19所示，图18为图1中步骤s102中形成色阻阵列对应的一实施方式的流程示意图，图19为图18中步骤s701-s702对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成色阻阵列包括：

s701：在影像传感器芯片4c的光电感应区40c形成第六凹槽阵列42c；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

s702：分别在第六凹槽阵列42c的各个凹槽内填充红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻，以形成色阻阵列44c，其中，色阻阵列44c的高度小于或者等于(如图19所示)第六凹槽阵列42c的深度；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

在又一个应用场景中，如图20所示，图20为图1中步骤s102中形成微透镜阵列对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成微透镜阵列包括：在透镜基板5a的第一侧50a平面形成微透镜阵列52a。

在又一个应用场景中，如图21-22所示，图21为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图，图22为图21中步骤s801-s802对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成微透镜阵列包括：

s801：在透明基板5b的第一侧50b形成第七凹槽52b；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

s802：在第七凹槽52b内形成微透镜阵列54b，其中，微透镜阵列54b的高度小于(如图22所示)或者等于第七凹槽52b的深度；具体工艺过程可参见上述实施例中类似的步骤，在此不再赘述。

在又一个应用场景中，如图23-24所示，图23为图1中步骤s102中形成微透镜阵列一实施方式的流程示意图，图24为图23中步骤s901-s902对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s102中形成微透镜阵列包括：

s901：在透明基板5c的第一侧50c形成第八凹槽阵列52c；

s902：在第八凹槽阵列52c的各个凹槽内形成微透镜，以形成微透镜阵列54c，其中，微透镜阵列54c的高度小于或者等于第八凹槽阵列54c的深度。

s103：将透明基板与影像传感器芯片固定，其中，透明基板的第一侧与影像传感器芯片的正面相对，色阻阵列中的色阻与微透镜阵列中的微透镜对应。

具体而言，上述步骤s102中所形成的结构有多种，根据该多种结构也有多种将透明基板与影像传感器芯片固定的方法。

在一个实施方式中，以图3和图10对应的结构为例，请参阅图25，图25为图1中步骤s103一实施方式的流程示意图，图26为图25中步骤s1001-s1002对应的一实施方式的结构示意图。上述步骤s103具体包括：

s1001：在透明基板2a的第一侧20a表面的边缘形成第一支撑件60，和/或，在影像传感器芯片3a的正面30a边缘形成第二支撑件62，以使得透明基板2a的第一侧20a表面面向影像传感器芯片3a的正面30a时，色阻阵列22a与微透镜阵列32a间隔开；

具体地，第一支撑件60和/或第二支撑件62的材质可以是光阻等，可以利用光刻的工艺形成，第一支撑件60和/或第二支撑件62的宽度在10um-200um之间，例如，10um、50um、100um、200um等，第一支撑件60和/或第二支撑件62的高度在2um-200um之间。例如2um、50um、100um、200um等。第一支撑件60和/或第二支撑件62高度的设定与上述步骤s102相关，例如，若微透镜阵列22a和色阻阵列32a均形成在表面上，则高度设定较高，又例如，若微透镜阵列22a和色阻阵列32a中的至少一个是形成在凹槽内，则高度设定较低。第一支撑件60和第二支撑件62的高度可以相同也可以不同，可以仅设置第一支撑件60，也可以仅设置第二支撑件62，又可以第一支撑件60和第二支撑件62均设置，本申请对此不作限定。

s1002：将透明基板2a与影像传感器芯片3a通过第一支撑件60和/或第二支撑件62键合固定。

具体地，在一个应用场景中，可以在第一支撑件60或第二支撑件62的端部涂敷键合胶，然后利用热压键合工艺在100℃-400℃的温度下使透明基板2a和影像传感器芯片3a固定。在另一个应用场景中，当第一支撑件60或第二支撑件62的材质为硅时，也可通过直接硅键合工艺在100℃-400℃的温度下使透明基板2a和影像传感器芯片3a固定。

需要说明的是，上述实施方式中的方法不仅适用于图3和图10对应的结构，也适用于上述步骤s102中任一组合结构。

在另一个实施方式中，上述步骤s102中的某些组合结构也可不通过第一支撑件或第二支撑件固定，如图6和图10对应的结构，图27为图1中步骤s103对应的一实施方式的结构示意图。透明基板2b的第一侧20b与影像传感器芯片3a的正面30a相对，色阻阵列24b与微透镜阵列32a间隔开，且透明基板2b的第一侧20b边缘抵顶影像传感器芯片3a的正面30a边缘，上述步骤s103具体包括：将透明基板2b的第一侧20b边缘表面与影像传感器芯片3a的正面30a边缘表面键合固定。

具体地，在一个应用场景中，当透明基板2b和影像传感器芯片3a边缘材质为硅时，可直接通过硅键合工艺进行键合固定；当然，在其他应用场景中，也可以在透明基板2b或者影像传感器芯片3a边缘涂覆键合胶，通过热压键合工艺进行固定。

请参阅图28，图28为本申请影像传感器一实施方式的结构示意图，该影像传感器7由上述任一实施例中的制备方法制备获得，该影像传感器7包括：

影像传感器芯片70，影像传感器芯片70包括正面700和背面702，正面700设置有光电感应区700；

透明基板72，包括第一侧720和第二侧722，第一侧720与影像传感器芯片70的正面700相对；

色阻阵列74和微透镜阵列76，其中，色阻阵列74和微透镜阵列76中的一个位于光电感应区700，另一个位于透明基板72的第一侧720，且色阻阵列74中的色阻与微透镜阵列76中的微透镜对应。

在第一个实施例中，如图28所示，色阻阵列74位于透明基板72的第一侧720平面，微透镜阵列76位于光电感应区700平面。另外，在本实施例中，影像传感器7还包括第一支撑件78和/或第二支撑件71；第一支撑件78位于透明基板72的第一侧720表面的边缘，第二支撑件71位于影像传感器芯片70的正面700的边缘；透明基板72的第一侧720与影像传感器芯片70的正面700相对，色阻阵列74与微透镜阵列76间隔开，且透明基板72的第一侧720边缘与影像传感器芯片70的正面700边缘通过第一支撑件78和/或第二支撑件71键合固定。在一个应用场景中，可以在第一支撑件78或第二支撑件71的端部涂敷键合胶，通过键合胶热压键合固定。

在第二个实施例中，请参阅图29，本实施例与第一个实施例的区别在于，微透镜阵列在光电感应区的设置方式不同。如图29a所示，光电感应区700设置有第三凹槽73a，微透镜阵列76位于第三凹槽73a内，且微透镜阵列76的高度小于等于第三凹槽73a的深度。如图29b所示，光电感应区700设置有第四凹槽阵列73b，第四凹槽阵列73b的各个凹槽内形成有微透镜，多个微透镜形成微透镜阵列76，其中，微透镜阵列76的高度小于等于第四凹槽阵列73b的深度。

在第三个实施例中，请再次参阅图27，本实施例与第一个实施例的区别在于，色阻阵列在透明基板上的设置方式不同。如图27所示，透明基板2b的第一侧20b设置有第一凹槽26b，色阻阵列24b位于第一凹槽26b内，且色阻阵列24b的高度小于(如图27所示)等于第一凹槽26b的深度。在本实施例中，除了可以采用例如第一个实施例中支撑件的固定方式外，本实施例中还可以采取透明基板2b的第一侧20b边缘与影像传感器芯片3a的正面30a边缘键合固定的方式。

在第四个实施例中，如图30所示，本实施例与第一个实施例的区别在于，色阻阵列在透明基板上的设置方式不同。透明基板72的第一侧720设置有第二凹槽阵列75，第二凹槽阵列75的各个凹槽内分别填充有红色色阻、蓝色色阻和绿色色阻，多个红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻形成色阻阵列74，且色阻阵列74的高度小于等于第二凹槽阵列75的深度。

在其他实施例中，如图31所示，微透镜阵列可位于透明基板的第一侧，色阻阵列位于光电感应区，其对应的设置方式与上述实施例中相类似，在此不再赘述。

请参阅图32，图32为本申请电子设备一实施方式的结构示意图。该电子设备8包括上述任一实施方式中的影像传感器80，该电子设备8可以是相机、移动终端等。

总而言之，区别于现有技术的情况，本申请所提供的影像传感器中的色阻阵列和微透镜阵列中的一个位于影像传感器芯片的光电感应区，另一个位于透明基板的第一侧，且透明基板的第一侧与影像传感器芯片的光电感应区相对。本申请所提供的影像传感器制备方法可以降低对微透镜阵列和色阻阵列制作工艺条件的限制，提高了影响传感器封装的产能。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。