專利名稱：微透鏡陣列制造方法、固態(tài)圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造微透鏡陣列的方法、制造固態(tài)圖像傳感器的方法和固態(tài)圖像傳感
背景技術(shù)：
在固態(tài)圖像傳感器中，為了增大光接收部分的光收集效率，對(duì)于各像素布置微透鏡，以與各光接收部分對(duì)應(yīng)。彩色固態(tài)圖像傳感器可具有例如藍(lán)色、綠色和紅色濾色器。由于形成微透鏡的材料具有折射率的波長(zhǎng)色散(dispersion)，因此，具有相同形狀的微透鏡根據(jù)入射光的波長(zhǎng)而具有不同的焦點(diǎn)位置。作為制造單芯片彩色CCD的方法，日本專利公開No. 7-38075公開了通過(guò)改變用于形成藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡的抗蝕劑(resist)膜的厚度來(lái)形成不同形狀的藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡的方法。在日本專利公開No. 7-38075中公開的方法中，由于用于形成微透鏡的藍(lán)色、綠色和紅色抗蝕劑膜必須具有不同的厚度，因此，必須對(duì)于各顏色執(zhí)行曝光工藝和顯影工藝。制造工藝的數(shù)量增加，并且，會(huì)在不同顏色的微透鏡之間出現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)誤差。另外，由于抗蝕劑膜形成工藝，因此曝光工藝和顯影工藝必須被執(zhí)行多次。先形成的微透鏡的形狀因形成剩余微透鏡的工藝而發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面是要提供有利于簡(jiǎn)化微透鏡陣列的制造工藝和/或防止微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制造微透鏡陣列的方法，該方法包括在包含多個(gè)光接收部分的結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑膜；使用其中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案的光掩模將所述抗蝕劑膜曝光；通過(guò)將曝光后的抗蝕劑膜顯影來(lái)形成抗蝕劑圖案；以及通過(guò)退火所述抗蝕劑圖案來(lái)形成多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)透鏡圖案包含具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案。本發(fā)明的第二方面是要提供有利于簡(jiǎn)化固態(tài)圖像傳感器的制造工藝和/或者防止微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造固態(tài)圖像傳感器的方法，該方法包括形成包含多個(gè)光接收部分的結(jié)構(gòu)；在所述結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑膜；使用其中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案的光掩模將所述抗蝕劑膜曝光；通過(guò)將曝光后的抗蝕劑膜顯影來(lái)形成抗蝕劑圖案；以及通過(guò)退火所述抗蝕劑圖案來(lái)形成多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)透鏡圖案包含具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案。本發(fā)明的第三方面是要提供具有新穎的結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像傳感器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種固態(tài)圖像傳感器，所述固態(tài)圖像傳感器包含具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的第一像素和不具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能而獲得圖像信號(hào)的第二像素，所述第一像素包含第一光接收部分、第一微透鏡和被布置在第一光接收部分和第一微透鏡之間的具有開口的遮光膜，并且，第二像素包含第二光接收部分和第二微透鏡，其中，第一微透鏡和第二微透鏡具有相互不同的焦距，并且，第一微透鏡在合焦(in-focus)狀態(tài)中焦點(diǎn)位于所述開口中。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1包括圖IA 1D，其中，圖IA ID是例示在第一實(shí)施例中使用的光掩模的示圖；圖2A表示第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器及其制造方法；圖2B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示圖；圖3A 3C是用于解釋第二實(shí)施例的示圖；圖4是用于解釋第三實(shí)施例的示圖；圖5A 5C是用于解釋第三實(shí)施例的示圖；圖6是例示微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的示圖；圖7是例示正感光抗蝕劑材料的感光度(sensitivity)曲線的曲線圖；圖8A 8D是用于解釋第四實(shí)施例的示圖；圖9A 9C是用于解釋第四實(shí)施例的曲線圖；圖IOA IOC是用于解釋第五實(shí)施例的曲線圖；圖11是用于解釋第五實(shí)施例的示圖；圖12A 12C是用于解釋第六實(shí)施例的示圖；圖13A和圖13B是用于解釋第六實(shí)施例的曲線圖；圖14A和圖14B是用于解釋第七實(shí)施例的曲線圖。
具體實(shí)施例方式將參照?qǐng)D6來(lái)描述當(dāng)通過(guò)多個(gè)光刻工藝形成不同類型的微透鏡時(shí)這些不同類型的微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差。在圖6所例示的固態(tài)圖像傳感器中，在兩種類型的微透鏡91和 92中的微透鏡91中存在由對(duì)準(zhǔn)誤差導(dǎo)致的偏移15。相應(yīng)地，偏移15的存在使得微透鏡91 的焦點(diǎn)位置(在沿圖像感測(cè)表面的方向上的位置)偏離設(shè)計(jì)位置。出于這種原因，具有微透鏡91的像素的感光度與具有微透鏡92的像素的感光度不同。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，形成用于通過(guò)使用光掩模在一個(gè)曝光工藝中形成藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡的潛像圖案，其中，在所述光掩模中布置有用于形成藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡的透鏡圖案。所述潛像圖案被顯影以形成抗蝕劑圖案。所述抗蝕劑圖案然后被退火，以使其表面平滑化，由此形成微透鏡的彎曲表面。圖ID是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中使用的光掩模PM的一部分的平面圖。附圖標(biāo)記B、G和R分別表示用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案。圖1A、圖IB和圖IC例示用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。曝光光透射率分布可由面積強(qiáng)度法給出。面積強(qiáng)度法是根據(jù)點(diǎn)圖案密度來(lái)確定強(qiáng)度的方法。點(diǎn)圖案布局不是由圖ID所示的圓給出的，而是可以是獲得圖1A、圖IB和圖IC所示的透射率的任意布局。在圖1A、圖IB和圖IC所示的例子中，用于在中心位置處形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案的透射率分別為30%、20%和10%?？紤]要形成的微透鏡的形狀、抗蝕劑材料的感光度曲線和曝光裝置中的光掩模照明條件等來(lái)確定光透射率分布。曝光裝置使用光掩模PM以在抗蝕劑膜中形成通過(guò)使用與圖1A、圖IB和圖IC的透射率對(duì)應(yīng)的曝光量分布來(lái)曝光的潛像圖案。作為抗蝕劑材料，如圖7(感光度曲線)所例示的那樣，使用能夠根據(jù)曝光量來(lái)控制在顯影工藝之后留下的抗蝕劑的膜厚度(殘留膜厚度)的材料。這使得能夠形成具有與曝光量分布對(duì)應(yīng)的膜厚度分布的抗蝕劑圖案。顯影工藝之后的退火(烘焙工藝)使得能夠獲得具有不同形狀的藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡。將參照?qǐng)D2A來(lái)描述第一實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器及其制造方法。本實(shí)施例將例示CMOS固態(tài)圖像傳感器。在步驟S20中，在其中形成有多個(gè)光接收部分(光電換能器)1 的半導(dǎo)體基板SB上形成多層布線結(jié)構(gòu)2。絕緣膜3被形成為覆蓋多層布線結(jié)構(gòu)2。在步驟 S20中，在絕緣膜3上形成第一平坦化層4。在平坦化層4上形成濾色器層5。在濾色器層 5上形成第二平坦化層6。注意，多層布線結(jié)構(gòu)2可包含例如第一布線層、第一層間電介質(zhì)層、第二布線層、第二層間電介質(zhì)層、以及第三布線層。在圖2A中，為了便于示例，濾色器層 5包含單個(gè)層。但是，濾色器層5可包含與藍(lán)色、綠色和紅色像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾色器并具有諸如拜耳(Bayer)布置的布置。這使得能夠形成包含多個(gè)光接收部分1的結(jié)構(gòu)。然后，在步驟S22中，向在步驟S20中制備的結(jié)構(gòu)的第二平坦化層6施加能夠根據(jù)圖7所示的曝光量來(lái)控制在顯影工藝之后留下的抗蝕劑的膜厚度(殘留膜厚度)的抗蝕劑材料。所述抗蝕劑材料被烘焙以形成抗蝕劑膜7。在步驟SM中，使用參照?qǐng)D1描述的光掩模PM來(lái)將抗蝕劑膜7曝光，由此在抗蝕劑膜7中形成潛像圖案8。在步驟S26中，潛像圖案8被顯影和退火，以形成包含微透鏡9-A、9-B和9-C的微透鏡陣列。在這種情況下，微透鏡9-A、9-B和9-C分別例示藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡。注意，如圖2A所示，雖然為了便于示例，藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡是沿直線對(duì)準(zhǔn)的，但是實(shí)際上可以根據(jù)拜耳布置等來(lái)布置它們。圖2B是示出通過(guò)圖2A所示的制造方法制備的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的斷面圖。 分別對(duì)于具有藍(lán)色像素濾色器5-A、綠色像素濾色器5-B和紅色像素濾色器5-C的像素布置微透鏡9-A、9-B和9-C。附圖標(biāo)記IO-AUO-B和IO-C分別表示藍(lán)色、綠色和紅色光線。參照?qǐng)D2B，光聚焦于光接收部分1的表面(光接收表面)。但是，根據(jù)需要，微透鏡可被配置為在與光接收表面不同的位置處聚焦光。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，可通過(guò)一個(gè)曝光工藝形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡。這可有助于工藝的簡(jiǎn)化和微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的減少。另外，根據(jù)第一實(shí)施例，在微透鏡的重復(fù)的形成工藝中先形成的微透鏡的形狀將不因剩余微透鏡的形成工藝而發(fā)生改變。在第一實(shí)施例中，相同顏色的所有微透鏡的形狀不限于一種。通過(guò)調(diào)整光掩模PM 的各透鏡圖案的光透射率分布，相同顏色的微透鏡的形狀可相互不同。將參照?qǐng)D3A 3C來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。除了用于形成微透鏡的光掩模以外，第二實(shí)施例的制造固態(tài)圖像傳感器的方法與第一實(shí)施例的相同。圖3C是示出根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的斷面圖。除了用于獲得圖像信號(hào)的正常像素NP(第二像素)以外，根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器還包含具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的像素FP(第一像素)(以下要被稱為AF像素)。AF像素FP包含形狀與正常像素NP的光接收部分(第二光
5接收部分)1相同或不同的光接收部分(第一光接收部分)11、微透鏡(第一微透鏡)9-E、 以及被布置在光接收部分11和微透鏡9-E之間的遮光膜SF。使用多個(gè)AF像素FP的成對(duì)的信號(hào)允許檢測(cè)相位差。AF像素FP包含光接收部分11上的遮光膜SF。遮光膜SF具有開口 AP。開口 AP 的中心從光接收部分11的中心偏移。由于來(lái)自AF像素FP的輸出值根據(jù)焦點(diǎn)狀態(tài)(散焦量)而改變，因此可基于輸出值來(lái)檢測(cè)焦點(diǎn)狀態(tài)。AF像素FP的微透鏡9-E的焦距與正常像素NP的微透鏡(第二微透鏡)9-D的焦距不同。在合焦?fàn)顟B(tài)中，AF像素FP的微透鏡9-E 在遮光膜SF的開口 AP中具有焦點(diǎn)。在合焦?fàn)顟B(tài)中，正常像素NP的微透鏡9-D可具有例如處于光接收部分1的表面上的焦點(diǎn)，但也可以是從光接收表面偏移的焦點(diǎn)。注意，合焦?fàn)顟B(tài)表示照相機(jī)的拍攝透鏡在固態(tài)圖像傳感器的圖像感測(cè)表面上聚焦被攝體圖像的狀態(tài)。在第二實(shí)施例中，曝光工藝使用在用于形成AF像素FP的微透鏡9-E的透鏡圖案和用于形成正常像素NP的微透鏡9-D的透鏡圖案之間具有不同的曝光光透射率分布的光掩模。這使得能夠使AF像素FP的微透鏡9-E的焦距與正常像素NP的微透鏡9-D的焦距不同。例如，AF像素FP的微透鏡9-E和正常像素NP的微透鏡9-D可具有不同的高度和不同的曲率。參照?qǐng)D3C，附圖標(biāo)記IO-G和IO-H表示入射光軌跡和焦點(diǎn)。圖3A和圖例示用于形成正常像素NP和AF像素FP的微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。在圖3A和圖
的例子中，用于形成正常像素NP和AF像素FP的微透鏡的透鏡圖案的中心位置處的曝光光透射率分別為30%和10%。在第二實(shí)施例中，可使得如第一實(shí)施例那樣使正常像素NP的藍(lán)色、綠色和紅色像素的焦點(diǎn)位置相互不同。第二實(shí)施例可通過(guò)一個(gè)曝光工藝形成具有不同焦點(diǎn)位置的正常像素和AF像素的微透鏡。這可有助于工藝的簡(jiǎn)化和微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的減小。另外，根據(jù)第二實(shí)施例， 在微透鏡的重復(fù)形成工藝中先形成的微透鏡的形狀將不因剩余微透鏡的形成工藝而發(fā)生改變。將參照?qǐng)D4和圖5A 5C來(lái)描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。如圖4所示，第三實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器具有有效像素區(qū)域15和無(wú)效像素區(qū)域12。OB區(qū)域(光學(xué)黑色區(qū)域)12 是多層布線結(jié)構(gòu)2的最上面的層的布線層圖案延伸的區(qū)域。OB區(qū)域12至少如有效像素區(qū)域15那樣包含具有光接收部分1的OB區(qū)域(光學(xué)黑色區(qū)域)，或者包含其中布置有驅(qū)動(dòng)電路的電路區(qū)域。有效像素區(qū)域15可包含例如中心區(qū)域14和布置在其周圍的外部區(qū)域13。 圖5C是示出第三實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器的中心區(qū)域14、外部區(qū)域13和無(wú)效像素區(qū)域12 的結(jié)構(gòu)的斷面圖。當(dāng)對(duì)圖5C中的中心區(qū)域14、外部區(qū)域13和無(wú)效像素區(qū)域12進(jìn)行相互比較時(shí)，中心區(qū)域14中的第一平坦化層4的厚度與外部區(qū)域13中的不同。分別使4-14和 4-13為中心區(qū)域14中的第一平坦化層4和外部區(qū)域13中的第一平坦化層4的厚度，關(guān)系 (4-14) < (4-13)成立。這是由于無(wú)效像素區(qū)域12中的多層布線結(jié)構(gòu)2中的最上面的層的布線層的圖案密度比中心區(qū)域14中的高。當(dāng)在這種狀態(tài)下在包含中心區(qū)域14和外部區(qū)域13的有效像素區(qū)域15中形成同樣的微透鏡時(shí)，中心區(qū)域14中的微透鏡的焦點(diǎn)位置和光接收表面的位置關(guān)系變得與外部區(qū)域13中的不同。出于這種原因，中心區(qū)域14的像素的微透鏡9-G和外部區(qū)域13的微透鏡9-F的形狀(例如，高度和曲率)被調(diào)整，以使得中心區(qū)域14中的微透鏡的焦點(diǎn)位置和光接收表面的位置關(guān)系與外部區(qū)域13中的匹配。附圖標(biāo)記10-1和IO-J分別表示進(jìn)入微透鏡9-F和9-G的光線。即使中心區(qū)域14中的第一平坦化層4的厚度與外部區(qū)域13中的不同，入射光的焦點(diǎn)位置和光接收表面的關(guān)系也明顯地相互匹配。外部區(qū)域13中的第一平坦化層4的厚度在更接近無(wú)效像素區(qū)域12的位置處增加，并且，在遠(yuǎn)離無(wú)效像素區(qū)域12的位置處減小，并且，變得逐漸接近中心區(qū)域14的厚度。 第一平坦化層4的厚度改變的區(qū)域落入從與無(wú)效像素區(qū)域12的邊界起的幾十到幾百ym 的范圍內(nèi)。該范圍依賴于所用的平坦化層和最上面的層的布線層的圖案密度。外部區(qū)域13 的像素的微透鏡9-F的形狀可根據(jù)該變化而改變。圖5A和圖5B例示形成外部區(qū)域13和中心區(qū)域14中布置的像素的微透鏡的圖案的曝光光透射率。在圖5A和圖5B所示的例子中，用于形成外部區(qū)域13和中心區(qū)域14的像素的微透鏡的圖案的中心位置處的曝光光透射率分別為30%和20%。在第三實(shí)施例中，可使得藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的焦點(diǎn)位置如第一實(shí)施例那樣相互不同，或者，可如第二實(shí)施例那樣包含AF像素。在第三實(shí)施例中，可根據(jù)像素位置(例如，外部區(qū)域13或中心區(qū)域14中的位置) 通過(guò)一個(gè)曝光工藝來(lái)形成具有不同形狀的多個(gè)微透鏡。這可有助于工藝的簡(jiǎn)化和微透鏡之間的對(duì)準(zhǔn)誤差的減小。另外，根據(jù)第三實(shí)施例，在微透鏡的重復(fù)的形成工藝中先形成的微透鏡的形狀將不因剩余微透鏡的形成工藝而發(fā)生改變。第一到第三實(shí)施例是分別針對(duì)包含用于通過(guò)使用光掩模將抗蝕劑膜曝光的工藝的固態(tài)圖像傳感器制造方法的實(shí)際例子，其中在所述光掩模中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案。所述多個(gè)透鏡圖案包含具有不同的曝光光透射率分布的至少兩個(gè)透鏡圖案。這兩個(gè)透鏡圖案可根據(jù)像素的顏色、和/或像素的功能(正常像素或AF像素)、和/或位置(或所屬的區(qū)域)而具有光透射率分布。在第一到第三實(shí)施例中的每一個(gè)中獲得的微透鏡可進(jìn)一步被用作微透鏡形成掩模。在這種情況下，必須在第一到第三實(shí)施例中的每一個(gè)中獲得的微透鏡形成掩模下面布置微透鏡材料，并且，通過(guò)包含微透鏡形成掩模來(lái)蝕刻微透鏡材料，由此形成微透鏡。將參照?qǐng)D8A 8D和圖9A 9C來(lái)描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖8D是示出在本發(fā)明的第四實(shí)施例中使用的光掩模的一部分的平面圖。附圖標(biāo)記B、G和R分別表示用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案。圖8A、圖8B和圖8C分別例示用于形成藍(lán)色、 綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。在第一實(shí)施例中，當(dāng)微透鏡如圖8D所示的那樣比虛線所示的在像素區(qū)域中內(nèi)切 (inscribed)的圓大時(shí)，在微透鏡彼此相鄰的邊界處失去光掩模透射率的連續(xù)性，如圖8A、 圖8B或圖8C所示的那樣。特別地，由于與綠色像素微透鏡相鄰的藍(lán)色和紅色像素微透鏡的形狀相互不同，因此沿X方向的斷面處的綠色像素微透鏡的形狀與沿Y方向的不同。另外，由于在圖8D所示的綠色像素微透鏡G-I和G-2具有在X方向和Y方向上相鄰的不同顏色的濾色器，因此，這些微透鏡可具有不同的形狀。本發(fā)明的第四實(shí)施例對(duì)于解決以上問(wèn)題是有用的。圖9A、圖9B和圖9C分別例示用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。在第四實(shí)施例中，微透鏡彼此相鄰的邊界具有相同的透射率。在被布置在具有不同顏色的濾色器上的微透鏡彼此相鄰的邊界處，保持光掩模透射率的連續(xù)性。當(dāng)通過(guò)如第一實(shí)施例那樣使用該光掩模來(lái)形成微透鏡時(shí)，沿X方向的斷面處的綠色像素微透鏡的形狀與沿Y方向的相同。另外，圖8D所示的綠色像素微透鏡G-I和G-2具有相同的形狀。即使在第四實(shí)施例中，也可獲得具有不同形狀的藍(lán)色、綠色和紅色微透鏡。將參照?qǐng)DIOA IOC和圖11來(lái)描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。第五實(shí)施例對(duì)于解決第一實(shí)施例的問(wèn)題也是有用的。圖10A、圖IOB和圖IOC分別例示用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。用于形成藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡的透鏡圖案與第四實(shí)施例中的(如圖8D所示)相同。圖11表示在與相鄰像素的邊界對(duì)應(yīng)的位置 (即，透鏡圖案之間的邊界位置)處具有狹縫的光掩模圖案。通過(guò)形成上述狹縫，相鄰像素的邊界處的透射率變?yōu)?00%。在這種情況下，期望各狹縫的寬度為曝光波長(zhǎng)或更小，例如，可被設(shè)為0. 06 μ m。如上所述，由于光掩模透射率在被布置在具有不同顏色的濾色器上的相鄰微透鏡的邊界上變得均勻，因此，透射率的連續(xù)性被維持。當(dāng)如第一實(shí)施例那樣使用該光掩模形成微透鏡時(shí)，沿X方向的斷面處的綠色像素微透鏡的形狀與Y方向上的相同。圖8D所示的綠色像素微透鏡G-I和G-2具有相同形狀。即使在第五實(shí)施例中，也可獲得具有不同形狀的藍(lán)色、綠色和紅色像素微透鏡。將參照?qǐng)D12A 12C以及圖13A和圖1 來(lái)描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。圖12C是示出在本發(fā)明的第六實(shí)施例中使用的光掩模的一部分的平面圖。附圖標(biāo)記9-D和9-E分別表示用于形成針對(duì)正常像素NP和AF像素FP的微透鏡的透鏡圖案。圖12A和圖12B例示用于形成針對(duì)正常像素NP和AF像素FP的微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。第六實(shí)施例使用在用于形成針對(duì)AF像素FP的微透鏡9-E的透鏡圖案和用于形成針對(duì)正常像素NP的微透鏡9-D的透鏡圖案之間具有不同的曝光光透射率分布的光掩模。假定用于AF像素FP的微透鏡9-E和用于正常像素NP的微透鏡9-D具有不同的高度和不同的曲率。還假定微透鏡9-E通過(guò)微透鏡9-D而相互間隔一個(gè)或更多個(gè)像素。S卩，微透鏡9-D 中的至少一個(gè)被布置在微透鏡9-E中的一個(gè)和微透鏡9-E中的另一個(gè)之間。當(dāng)微透鏡如圖12C所示的那樣比虛線所示的在像素區(qū)域中內(nèi)切的圓大時(shí)，在微透鏡彼此相鄰的邊界處，失去光掩模透射率的連續(xù)性，如圖12A或12B所示。與用于AF像素 FP的微透鏡9-E相鄰的用于正常像素NP的微透鏡9-D-2的形狀與和該用于正常像素NP的微透鏡9-D-2相鄰的微透鏡9-D-1的形狀不同。本發(fā)明的第六實(shí)施例對(duì)于解決以上問(wèn)題是有用的。圖13A和圖13B分別例示用于形成針對(duì)AF像素FP和正常像素NP的微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。在第六實(shí)施例中，微透鏡彼此相鄰的邊界具有相同的透射率。在用于AF像素FP和正常像素NP的微透鏡彼此相鄰的邊界處，保持光掩模透射率的連續(xù)性。當(dāng)如第二實(shí)施例那樣使用該光掩模形成微透鏡時(shí)，圖12C所示的與用于AF像素FP的微透鏡9-E相鄰的用于正常像素NP的微透鏡 9-D-2的形狀與和該用于正常像素NP的微透鏡9-D-2相鄰的微透鏡9-D-1的形狀相同。即使在第六實(shí)施例中，也可以獲得具有不同形狀的用于AF像素FP和正常像素NP的微透鏡。將參照?qǐng)D14A和圖14B來(lái)描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。第七實(shí)施例對(duì)于解決第二實(shí)施例的問(wèn)題也是有用的。圖14A和圖14B分別例示用于形成針對(duì)AF像素FP和正常像素 NP的微透鏡的透鏡圖案的曝光光透射率。第七實(shí)施例還在與相鄰像素的邊界對(duì)應(yīng)的位置 (即，透鏡圖案之間的邊界位置)處包含狹縫。相鄰像素的邊界處的透射率被設(shè)為100%。期望各狹縫的寬度為曝光波長(zhǎng)或更小，例如，可被設(shè)為0.06 μ m。如上所述，由于光掩模透射率在被布置在具有不同顏色的濾色器上的相鄰微透鏡的邊界上變得均勻，因此， 透射率的連續(xù)性被維持。如第二實(shí)施例那樣使用該光掩模形成微透鏡。圖12C所示的與用于AF像素FP的微透鏡9-E相鄰的用于正常像素NP的微透鏡9-D-2的形狀與和用于正常像素NP的微透鏡9-D-2相鄰的微透鏡9-D-1的形狀相同。即使在第七實(shí)施例中，也可獲得具有不同形狀的用于AF像素FP和正常像素NP的微透鏡?？梢赃m當(dāng)?shù)亟M合上述各實(shí)施例。作為根據(jù)上述實(shí)施例中的每一個(gè)的固態(tài)圖像傳感器的應(yīng)用例子，將例示含有固態(tài)圖像傳感器的照相機(jī)。照相機(jī)的概念不僅包含以拍攝功能作為主要目的的設(shè)備，而且包含以拍攝功能作為輔助目的的設(shè)備(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)和便攜式終端)。照相機(jī)包含作為上面描述的每個(gè)實(shí)施例被例示的根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器和用于處理從該固態(tài)圖像傳感器輸出的信號(hào)的處理單元。處理單元可包含例如A/D轉(zhuǎn)換器和用于處理從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理器。雖然已參照示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種制造微透鏡陣列的方法，所述方法包括 在包含多個(gè)光接收部分的結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑膜；使用光掩模將所述抗蝕劑膜曝光，其中，在所述光掩模中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案；通過(guò)顯影曝光后的抗蝕劑膜來(lái)形成抗蝕劑圖案；以及通過(guò)使所述抗蝕劑圖案退火來(lái)形成所述多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)透鏡圖案包含具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案中的每一個(gè)包含根據(jù)包含光接收部分的像素的顏色而確定的透鏡圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案包含具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的像素的透鏡圖案和不具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的正常像素的透鏡圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案中的每一個(gè)包含根據(jù)包含光接收部分的像素的位置而確定的透鏡圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，光透射率在所述多個(gè)透鏡圖案之中的相鄰微透鏡的邊界處是連續(xù)的。
6.一種制造固態(tài)圖像傳感器的方法，所述方法包括 形成包含多個(gè)光接收部分的結(jié)構(gòu)；在所述結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑膜；使用光掩模將所述抗蝕劑膜曝光，其中，在所述光掩模中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案；通過(guò)顯影曝光后的抗蝕劑膜來(lái)形成抗蝕劑圖案；以及通過(guò)使所述抗蝕劑圖案退火來(lái)形成所述多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)透鏡圖案包含具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，光透射率在所述多個(gè)透鏡圖案之中的相鄰微透鏡的邊界處是連續(xù)的。
8.一種固態(tài)圖像傳感器，所述固態(tài)圖像傳感器包含具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能的第一像素和不具有焦點(diǎn)檢測(cè)功能而獲得圖像信號(hào)的第二像素，所述第一像素包含第一光接收部分、第一微透鏡、以及被布置在第一光接收部分和第一微透鏡之間的具有開口的遮光膜，以及第二像素包含第二光接收部分和第二微透鏡，其中，第一微透鏡和第二微透鏡具有相互不同的焦距，并且，第一微透鏡在合焦?fàn)顟B(tài)中焦點(diǎn)位于所述開口中。
全文摘要
本發(fā)明涉及微透鏡陣列制造方法、固態(tài)圖像傳感器及其制造方法。所述微透鏡陣列制造方法包括在包含多個(gè)光接收部分的結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑膜；使用其中布置有用于形成多個(gè)微透鏡的多個(gè)透鏡圖案的光掩模來(lái)將所述抗蝕劑膜曝光；通過(guò)顯影曝光后的抗蝕劑膜來(lái)形成抗蝕劑圖案；以及通過(guò)使所述抗蝕劑圖案退火來(lái)形成所述多個(gè)微透鏡，其中，所述多個(gè)透鏡圖案包含具有相互不同的曝光光透射率分布的透鏡圖案。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102375334SQ20111023509
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者栗原政樹 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社