[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，特别涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。在确定图像传感器的性能方面，制造工艺是非常重要的。两个重要工艺是滤色镜阵列(CFA)和微透镜(ML)的形成工艺。

在微透镜形成工艺中，通常在相邻微透镜之间形成间隙。这些间隙导致传感器性能受到损失。几项研究和模拟已经演示出，当间隙小的时候，图像传感器的光敏感性可提高15％以上。

现有技术中典型的微透镜形成工艺使用光致抗蚀剂(PR)形式的有机材料，其中可能进行使用热能的热回流。特别地，首先在将通过实施使用光致抗蚀剂材料的光刻方法设置透镜的位置处形成图案。接下来，将热能施加到上述材料上以将其回流，从而形成球型曲线；之后，将其冷却，从而完成透镜的制造。

在典型的微透镜形成工艺中，微透镜之间的间隙的宽度是由将材料回流之前通过光刻形成的图案来确定的。因此，由于目前光刻分辨率的限制，最小间隙宽度通常局限于约50nm，而且，当回流材料以使得微透镜之间的间隙窄到小于50nm时，相邻微透镜就可能在回流工艺期间结合到一起，产生了形成透镜桥(lens bridge)的可能性。由此，目前的微透镜形成工艺不能形成具有完全零间隙的微透镜。

由于当疏水材料相互接触时、例如当疏水性光致抗蚀剂与相邻的疏水性透镜相互接触时，存在混合现象，因此产生透镜桥。这种现象与玻璃窗上两个水滴相互接触并结合在一起时的现象相似。如图1所示，因为用于形成透镜的光致抗蚀剂在流体状态下具有预定等级的粘度，因此通常在用于形成透镜的光致抗蚀剂1之间形成平缓的弯曲部，由此产生透镜桥。

发明内容

本发明提供一种图像传感器以及其制造方法，其能够抑制在相邻像素的微透镜之间产生透镜桥并形成具有零间隙的微透镜，从而提高器件的特性。

本发明的图像传感器包括：微透镜阵列，形成于衬底上，并包括第一组微透镜和第二组微透镜；其中第一组微透镜和第二组微透镜排列成西洋棋盘图案。

本发明的制造图像传感器的方法包括以下步骤：在衬底上形成微透镜阵列，该微透镜阵列包括第一组微透镜和第二组微透镜；其中第一组微透镜和第二组微透镜排列成西洋棋盘图案。

根据上述主题的本发明实施例的图像传感器包括：下部结构，具有光电二极管；钝化层，形成于下部结构上方；和微透镜阵列，形成于钝化层上，并具有由亲水材料制成的第一组微透镜和由疏水材料制成的第二组微透镜。

根据本发明实施例，图像传感器的制造方法包括：形成具有光电二极管的下部结构；在下部结构上方形成钝化层；在钝化层上方形成平坦化层；在平坦化层上方形成图案化的第一光敏膜；通过对第一光敏膜的热处理形成牺牲微透镜；在平坦化层上通过蚀刻工艺形成第一组微透镜，其中将牺牲微透镜的形状转录到该第一组微透镜；在构成第一组微透镜的微透镜之间的间隙中形成图案化的第二光敏膜；和形成由第一组微透镜和第二组微透镜构成的微透镜阵列，其中第二组微透镜是由第二光敏膜通过热处理形成的。

根据本发明另一实施例的图像传感器包括：平坦化层，形成为被图案化成第一和第二区域，并形成得使第二区域的上表面比第一区域的上表面更突出；和微透镜阵列，具有形成于第一区域上的第一组微透镜和形成于第二区域上的第二组透镜。

根据本发明再一实施例的图像传感器包括：亲水层；平坦化层，形成为被图案化成位于亲水层上的第一和第二区域，第一区域形成为使得亲水层暴露出来，而第二区域形成为使得亲水层不暴露出来；和微透镜阵列，具有在第一区域上形成的第一组微透镜和在第二区域上形成的第二组微透镜。

根据本发明实施例的图像传感器的制造方法包括：形成平坦化层，通过将该平坦化层图案化而分成第一区域和第二区域，并且第二区域的上表面比第一区域的上表面更突出；和通过在第一区域上形成第一组微透镜和在第二区域上形成第二组微透镜，而形成具有第一和第二组微透镜的微透镜阵列。

根据本发明另一实施例的图像传感器的制造方法包括：形成亲水层；形成平坦化层，通过将该平坦化层分成位于亲水层上的第一和第二区域而图案化，第一区域被形成为使得亲水层暴露出来，而第二区域被形成为使得亲水层不被暴露出来；和形成微透镜阵列，其具有在第一区域上形成的第一组微透镜和在第二区域上形成的第二组微透镜。

本发明能够抑制在微透镜阵列中的相邻像素之间产生透镜桥，并形成具有零间隙的微透镜阵列，从而改善器件特性。

附图说明

图1示出了通过现有技术图像传感器的制造方法产生的透镜桥。