[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，特别涉及一种具有一分离型彩色滤光片结构的图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器为一种将光图像转换为电信号的半导体元件。图像传感器一般分为电荷耦合元件(CCD)与互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。上述图像传感器中，互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器包括一用来检测入射光与将其转换为电信号的光二极管以及用来传输与处理电信号的逻辑电路。

请参阅图1A～图1C，揭示一传统包含微透镜的互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的制造方法。

首先，请参阅图1C，提供一传统互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器包括一光感测部13、一保护层21、一彩色滤光片阵列23与多个微透镜27。光感测部13包括一用来接收入射光、产生并累积电荷的光二极管11。保护层21形成于光感测部13的一结构上。

于传统互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的制造方法中，如图1A所示，形成一具氮化硅主体的保护层21于一半导体基板10上。半导体基板10包括一光感测部13。光感测部13包括一光二极管11。之后，如图1B所示，形成一彩色滤光片阵列23(具有一连接型彩色滤光片结构)于保护层21上。此处，彩色滤光片阵列23包括一分别由包含红色、绿色与蓝色色素的光致刻蚀剂材料所构成的原色系统，即包括一红色滤光片(R)、一绿色滤光片(G)与一蓝色滤光片(B)。每一彩色滤光片的形成包括一系列根据光刻技术的涂布、曝光与显影工艺。彩色滤光片阵列23亦可选择性地由一包含青绿色滤光片、黄色滤光片与洋红色滤光片的互补色系统所构成。

之后，如图1C所示，涂布一光致刻蚀剂层于彩色滤光片阵列23上，并进行曝光与显影，以形成多个光致刻蚀剂图案。续对光致刻蚀剂图案进行热回熔(thermal reflow)与硬化(curing)工艺，以形成透镜，即多个微透镜27。

根据传统制造方法，微透镜27彼此的间距大约介于0.2至0.5微米(由于连接型彩色滤光片结构所致)，其是为避免相对应的光致刻蚀剂图案在进行硬化与回熔工艺的过程中，于微透镜27之间形成架桥。然而，微透镜27之间的缝隙会使得至少部分射入微透镜27之间的光漏失，且由于入射光进入邻近像素，致颜色信号解析度下降至低于理想。

此外，由于微透镜27是借由涂布、光刻与热工艺所形成，因此，微透镜27的材料必须限定仅能为光敏感性材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的一实施例，提供一种图像传感器，包括：一像素传感器；一保护层，形成于该像素传感器上；一彩色滤光片阵列，包括多个彩色滤光片，形成于该保护层上，其中两相邻彩色滤光片之间具有一缝隙(即一分离型彩色滤光片结构)；以及一无缝微透镜阵列，包括多个微透镜，形成于该彩色滤光片阵列上。

该保护层包括氮化硅。于所述多个彩色滤光片中的该彩色滤光片包括一第一缝隙，沿一列方向，一第二缝隙，沿一行方向，以及一第三缝隙，沿一对角方向。该第一缝隙与该第二缝隙大体相同。该第三缝隙大于该第一缝隙，该第三缝隙大于该第二缝隙。该彩色滤光片为多边形或矩形。该微透镜包括光致刻蚀剂或热塑性树脂。于该彩色滤光片上的该微透镜具有一高度，由该第一缝隙、该第二缝隙与该第三缝隙决定。于该彩色滤光片上的该微透镜具有一斜率，由该第一缝隙、该第二缝隙与该第三缝隙决定。

于本发明揭示的图像传感器中，该分离型彩色滤光片结构可增进入射光感测度及其聚光效率。由于可改善光感测度及降低或避免射入至邻近像素的光，因此，利用根据本发明制作的图像传感器，例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，可获得更清晰图像。

本发明的一实施例，提供一种图像传感器的制造方法，包括：提供一像素传感器；形成一保护层于该像素传感器上；形成一彩色滤光片阵列于该保护层上，该彩色滤光片阵列包括多个彩色滤光片，其中两相邻彩色滤光片之间具有一缝隙；涂布一透明材料于该彩色滤光片阵列上；以及使该透明材料硬化，以形成一无缝微透镜阵列，包括多个微透镜。