分形边缘薄膜及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关互补式金属氧化物半导体（CMOS)影像传感器、CMOS影像传感器上 的薄膜层，特别是有关CMOS影像传感器上薄膜层响应层内应力下的黏着性。
【背景技术】
[0002] 大部分为一般使用目的制造的数字相机包含将入射至相机的光转换成电子讯号 的CMOS影像传感器。CMOS影像传感器包含位于所述相机的图像平面上的数组的像素。设 于CMOS影像传感器顶端的保护层实质上保护所述影像传感器像素免于损坏。所述保护层 通常为透明氮化物或氧化物，例如氮化硅或氧化硅。
[0003] 在某些环境状况下，包括高温、不良的黏着以及/或压力造成所述保护层自所述 CMOS影像传感器剥离或产生分层。所述CMOS影像传感器基板上的光二极管、微透镜与滤色 器的制程限制，限制了用来改善其它基底层黏着的可行方法。
[0004] 图1所示为置于影像传感器102的表面112上的先前技术的薄膜100的平面图。 依据坐标轴198所定义的X和y轴，薄膜100的周缘101和影像传感器102的边缘在X方 向和y方向的距离分别为DX和DY。
[0005] 图2为图1的薄膜100和影像传感器102的剖面图AA'，说明薄膜自影像传感器 102的表面112的剥离208。剥离208可能起因于薄膜100内的拉应力206,所述拉应力206 是因由所述影像传感器102上的压应力204而产生。
[0006] 举例来说，压应力204可因室温的降低而产生。当影像传感器102的热膨胀系数 大于薄膜100的热膨胀系数，影像传感器102因温度降低的收缩大于薄膜100的收缩。此 不相等的热收缩造成薄膜100的底部表面210的压应力204指向薄膜100的中心。响应于 压应力204,薄膜100内产生拉应力206。薄膜100自表面112的剥离208,舒缓了拉应力 206和压应力204的交互作用。
【发明内容】
[0007] 根据一个实施例，提供分形边缘薄膜。所述分形边缘薄膜包含材料层，且所述材料 层的周缘的分形维数超过一，与分形维数等于一的薄膜材料层相比，所述材料薄膜具有较 佳的抗剥离性。
[0008] 根据另一个实施例，提供制造分形边缘薄膜的方法。所述方法包括决定被所述分 形边缘薄膜覆盖的区域形状。所述方法亦包括根据所述区域形状生成薄膜周缘，所述薄膜 周缘的碎型维数大于一。所述方法亦包括根据所述薄膜周缘决定光罩周缘，使得具有所述 光罩周缘的光罩用于光蚀刻程序时，生成具有所述薄膜周缘的分形边缘薄膜。所述方法也 可包括光蚀刻薄膜，所述薄膜上设有光阻层，所述光阻层已先经过光罩曝光，在所述蚀刻中 产生所述分形边缘薄膜。
[0009] 根据另一个实施例，提供分形边缘薄膜。所述分形边缘薄膜是依据方法制造，所述 方法包括：决定被所述分形边缘薄膜覆盖的区域形状；根据所述区域形状生成薄膜周缘， 且所述薄膜周缘的分形维数超过一；以及产生具有所述区域形状与薄膜周缘的薄膜。
【附图说明】
[0010] 图1所示为设于影像传感器的表面上的先前技术的薄膜的平面图。
[0011] 图2为图1的薄膜与影像传感器的剖面图，说明薄膜自影像传感器表面的剥离。
[0012] 图3为实施例中设于CMOS影像传感器的表面上的示例性的分形边缘薄膜的平面 图，其中所述分形边缘薄膜是以分形周缘生成。
[0013] 图4所示为图3的实施例中分形边缘薄膜的周缘部分的放大图。
[0014] 图5所示为科赫曲线（Koch curve)的前五次迭代。
[0015] 图6所示为计算所述科赫曲线的盒子维数（box-counting dimension)的图形部 分。
[0016] 图7所示为科赫曲线的前三次迭代，其中所述三角形边长是为随机决定，不同于 图5的边长维持相同。
[0017] 图8为示例性的分形周缘产生器的简图，所述产生器产生图3的所述分形边缘薄 膜的分形周缘。
[0018] 图9为示例性的生成分形周缘的光罩的平面图，所述光罩包含数组的生成分形周 缘的掩模孔。
[0019] 图10所示为制造分形周缘薄膜的第一示例性方法的流程图。
[0020] 图11所示为制造分形周缘薄膜的第二示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 本发明描述具分形边缘的薄膜，其具有加强的抗分层剥离性。
[0022] 图3为设于CMOS影像传感器302的表面312上的示例性的分形边缘薄膜300的 平面图，其中所述分形边缘薄膜300是被形成为具有分形周缘301。在图3的实施例中，分 形边缘薄膜300为材料层上覆盖矩形区块的表面312。在所述分形薄膜300的平面上，所述 分形薄膜300的内部尺寸为内宽322与内高323。在此平面上，分形边缘薄膜300的外部尺 寸为外宽332与外高333。内宽322与内高323决定薄膜300的区域形状。
[0023] 在图3的实施例中，分形边缘薄膜300包括示例性的算法产生的自相似分形曲线 的区段，所述曲线为所谓的科赫曲线。图4所示为分形边缘薄膜300的周缘部分303的放 大图。周缘部分303包含两个分形单位晶格401。分形周缘301包含数组的相邻的分形单 位晶格401。分形周缘301可包含非重复性的分形单元，而不脱离本说明书的范围。
[0024] 在一个实施例中，分形边缘薄膜300包括其它算法产生的分形曲线的区段。这些 分形可包含但不限于已知于本领域的下列曲线：二次科赫曲线（quadratic Koch curve)、 朱利亚集合（Julia set)、罗兹分形（Rauzy fractal)、高斯帕曲线（Gosper curve)、费布 那西字符串分形（Fibonacci word fractal)与龙形曲线（dragon curve)的边界。科赫曲 线的例子包括具有随机方向与随机间隔的科赫曲线。高斯帕曲线为高斯帕岛分形（Gosper island fractal)的边界。龙形曲线的例子包括双龙形曲线（twindragon curve)与三龙形 (terdragon)〇
[0025] 图5所示为科赫曲线的前五次迭代501 - 505(来源：维基共享资源Wikimedia Commons)。为说明起见，第零次迭代科赫曲线500为具有单位边长的线。根据所述科赫曲 线的迭代公式，所述科赫曲线的第η次迭代是自第（η-1)次迭代算得，通过以等边三角形 的两边取代第（η-1)次迭代的每一线的中间三分之一，且所述等边三角形的边长等于ε =1/3第（η-1)次迭代的每一线的长度，其中ε为缩放因子（scaling factor)。每一个 三角形的摆放方向，是使其第三边的两端点对应于所述被三角形取代的中间三分之一线段 的两端点，所述第三边不是所述分形曲线的一部分。
[0026] 例如，区段530标示第零次迭代科赫曲线500的中间三分之一。在第一次迭代的 科赫曲线501中，区段530被等边三角形531的两边所取代。等边三角形531的虚线边541 仅为说明的目的而以虚线显示。
[0027] 所述科赫曲线的迭代公式使得所述分形为自相似。科赫曲线的迭代503、504与 505能被视为是科赫曲线迭代502的缩放及重复的例子，分别标示为区段513、514与515。
[0028] 通过以三角形的两边取代中间三分之一，所述科赫曲线迭代公式使得每一次迭代 具有N = 4倍于前次迭代的边数。例如，第零次迭代科赫曲线500有一边，第一次迭代科 赫曲线501有四边，第二次迭代科赫曲线502有十六边，以及第三次迭代科赫曲线503有 六十四边。
[0029] 根据公式％= 1η(Ν)/1η(1/ ε )，N与ε的值决定了所述科赫曲线的分形维数Df。 在数学领域的拓扑学与分形学中，Df为豪斯多夫维数（HausdorfT dimension)。豪斯多夫 维数Df为一种衡量曲线的细节如何变化，且所述变化为所述曲线所用的缩放的函数。缩放 因子ε表示缩放尺度，而边数增加 N倍则显示变化细节。对此科赫曲线而言，N = 4且ε =1/3,所以 Df= ln(4)/ln(3) = 1.26。
[0030] 豪斯多夫维数Df为普遍适用的分形维数的特定实例，所述普遍适用的分形维数即 为本领域中的盒子维数（box-counting dimension) DB。此盒子维数Db亦称为阅可夫斯基-布利根维数（Minkowski -Bouligand dimension)。对Df可被计算的曲线而言，例如依公式 产生的分形与自圆锥截线而得的曲线，其％与D B值为一致的。
[0031] 图6所示为计算所述科赫曲线的盒子维数（box-counting dimension)的图形部 分。图6显示被覆盖的科赫曲线603、609以及627。被覆盖的科赫曲线603、609与627的 每一个科赫曲线，都是图标为504的第四次迭代科赫曲线，且有相同的空间维数。被覆盖的 科赫曲线603、609与627分别各以边长为ε =1/3、1/9与1/27的方盒子覆盖。在被覆盖 的科赫曲线603上，需以Ν(ε) =3个边长为ε =1/3的方盒子来覆盖所述曲线。在被覆 盖的科赫曲线609上，需以Ν(ε) =9个边长为ε =1/9的方盒子来覆盖所述曲线。在被 覆盖的科赫曲线627上，需以Ν(ε) =27个边长为ε =1/27的方盒子来覆