[发明专利]一种内透镜及制作方法

说明书

本发明公开了一种内透镜及制作方法，制作方法包括以下步骤：在衬底上形成底层内透镜材料层；在底层内透镜材料层上形成光刻胶图形层；以光刻胶图形层为掩模，对底层内透镜材料层进行部分刻蚀，在底层内透镜材料层上形成第一个台阶层；对光刻胶图形层侧壁进行回刻，使第一个台阶层由光刻胶图形层的两侧部分露出；重复前述刻蚀步骤，在底层内透镜材料层上形成多个台阶层，使底层内透镜材料层具有台阶状的表面形貌；去胶清洗；在底层内透镜材料层上覆盖形成顶层内透镜材料层，形成内透镜结构。本发明工艺窗口较大，可采用常规半导体工艺方法实现，易于开发和管控。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，特别是涉及一种CMOS图像传感器内透镜及制作方法。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)，是一种典型的固体成像传感器，其由像素单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑电路、AD转换器、数据总线输出接口以及控制接口等几部分组成。由于其制作工艺相较于电荷耦合器件(CCD)传感器简单，且能与集成电路制造很好地结合，并且还可以集成其他数字电路，成本低，设计简单，集成度高以及功耗低等多种优势，在安防监控，车载，光谱观察等方面得到越来越广泛的应用，同时也越来越受到市场的欢迎。

CMOS图像传感器是通过光电二极管把光信号转换为电信号，最后通过运算处理，还原为图像的。图像传感器的分辨率与芯片上像元的数量有关，像元数目越多，分辨率越高。在完成像元和外围电路等的制作后，在像元区会继续进行微透镜和颜色滤光片的制作。其中，微透镜主要是用于将传感器接收到的光聚集，以便于其进一步到达光电二极管内。

随着芯片尺寸小型化的要求越来越多，而同时像元数量增多的需求也不断增加，像元尺寸在不断减小。而像元尺寸的减小，会大大影响器件的灵敏度。因此有效地把光聚集在像元内部就显得十分重要。

内透镜是指在完成芯片金属连线之后，在进行微透镜制作之前，在像元上方通过集成电路制作工艺形成的另一种内部微透镜，该内透镜位于微透镜下方，能够将入射光更好地聚集在像元中。

目前，业界中只有少数芯片能够采用具有内透镜的设计方案。这是因为，在半导体制作过程中，要形成一种半圆弧的结构是非常困难的。

请参考图1并结合参考图2-图6，图1是现有的一种常规内透镜制作方法工艺流程图，图2-图6是根据图1的方法制作内透镜时的工艺结构示意图。如图1所示，常规内透镜制作方法工艺流程包括以下步骤：

(1)在完成金属互连后的硅片10的表面上淀积一层氮化硅11，如图2所示；

(2)进行光刻胶12涂布，曝光和显影，形成刻蚀开口，如图3所示；

(3)通过光刻胶回流工艺，形成弧形光刻胶12形貌，如图4所示；

(4)通过干法刻蚀，将光刻胶12的弧形形貌传递到氮化硅11上，如图5所示；

(5)去胶清洗；

(6)进行顶层氮化硅13淀积，形成圆弧形内透镜13和11形貌，如图6所示。

上述现有的内透镜制作方法，需要采用特殊的光刻胶，并在该光刻胶涂布后，通过回流等处理，形成半圆弧的形貌结构，再通过干法刻蚀工艺，将该形貌传递到下层薄膜上，形成内透镜。但是，由于该工艺的工艺窗口较小，使得光刻胶回流后的形貌均一性以及稳定性都比较难控制，因此该工艺目前并未得到大规模量产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种内透镜及制作方法，以增加对入射光的聚集效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种内透镜的制作方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一衬底，在所述衬底上形成底层内透镜材料层；