一種圖像傳感器微透鏡結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及圖像傳感器結(jié)構(gòu)，特別涉及一種圖像傳感器微透鏡結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、移動手機(jī)、醫(yī)療器械、汽車和其他應(yīng)用場合。特別是制造CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器和CCD (電荷耦合型器件)圖像傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使人們對圖像傳感器的輸出圖像品質(zhì)有了更高的要求。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，圖像傳感器從制作工藝結(jié)構(gòu)上來講分為兩部分:前端制作工藝和后端制作工藝。前端制作工藝包含硅器件工藝和金屬互連線工藝，使用前端工藝制作的圖像傳感器稱為黑白圖像傳感器，因為圖像傳感器不設(shè)置彩色濾光片陣列，所以采集到的圖像僅包含圖像的光強(qiáng)度信息；后端制作工藝，包含彩色濾光片陣列工藝和微透鏡陣列工藝，彩色濾光片工藝中包含紅色濾光片、綠色濾光片和藍(lán)色濾光片三種材料，此三種濾光片為Bayer陣列排列中的三種元素，黑白圖像傳感器添加了彩色濾光片陣列后的圖像傳感器像素可以分別采集實物的紅色、綠色和藍(lán)色信息，再經(jīng)過后續(xù)信號處理操作使采集到的圖像信號還原為彩色圖像；微透鏡制作在彩色濾光片的上方，制作微透鏡的目的是可以匯集更多的光到感光元器件中，以提高像素的感光靈敏度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器像素部分的豎切面結(jié)構(gòu)，如圖1所示。圖1中，101為像素的感光元器件，感光元器件101制作在半導(dǎo)體基體中，102為絕緣介質(zhì)層，每個像素的感光元器件上方分別設(shè)置有一種彩色濾光片，103、104、105分別為紅色濾光片、綠色濾光片、藍(lán)色濾光片中的其中一種，彩色濾光片103、104、105的上方設(shè)置平坦層106，平坦層106的上方對應(yīng)每個彩色濾光片分別設(shè)置有微透鏡107，微透鏡107為凸面透鏡，以匯集更多的光到感光元器件101中。圖1所示，絕緣介質(zhì)層102之上的后端工藝層包括彩色濾光片工藝、平坦層106工藝、微透鏡107工藝；制作圖像傳感器芯片的工藝層數(shù)量越多，其制作成本就會越高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種高效的、降低圖像傳感器芯片制作成本的圖像傳感器微透鏡結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本實用新型的圖像傳感器的微透鏡結(jié)構(gòu)，微透鏡設(shè)置在像素的感光元器件上方，所述微透鏡的材料為彩色濾光片材料，所述微透鏡的表面覆蓋有保護(hù)層。
[0008]由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型實施例提供的圖像傳感器微透鏡結(jié)構(gòu)，由于圖像傳感器的微透鏡采用彩色濾光片材料，省去了現(xiàn)有技術(shù)中的平坦層和微透鏡材料，因此節(jié)省了芯片生產(chǎn)步驟和工藝材料，進(jìn)而降低了圖像傳感器芯片生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器像素部分的豎切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本實用新型實施例中圖像傳感器像素部分的豎切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作之前的像素部分豎切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的旋涂第一種彩色濾光片材料步驟的切面不意圖。
[0013]圖5為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中形成第一種彩色濾光片材料的矩形方塊步驟的切面示意圖。
[0014]圖6為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的旋涂第二種彩色濾光片材料步驟的切面不意圖。
[0015]圖7為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中形成第二種彩色濾光片材料的矩形方塊步驟的切面示意圖。
[0016]圖8為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的旋涂第三種彩色濾光片材料步驟的切面不意圖。
[0017]圖9為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中形成第三種彩色濾光片材料的矩形方塊步驟的切面示意圖。
[0018]圖10為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的旋涂光刻膠步驟的切面示意圖。
[0019]圖11為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的形成光刻膠矩形方塊步驟的切面示意圖。
[0020]圖12為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的將光刻膠矩形方塊烘烤為凸面透鏡形狀步驟的切面示意圖。
[0021]圖13為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的干法離子刻蝕步驟中中途的切面示意圖。
[0022]圖14為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的干法離子刻蝕步驟中完畢后的切面示意圖。
[0023]圖15為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟中的淀積保護(hù)層步驟的切面示意圖。
[0024]圖16為本實用新型實施例中圖像傳感器，后端工藝制作步驟完畢后的像素部分的豎切面示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將對本實用新型實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0026]本實用新型的圖像傳感器的微透鏡結(jié)構(gòu)，其較佳的【具體實施方式】是:
[0027]微透鏡設(shè)置在像素的感光元器件上方，所述微透鏡的材料為彩色濾光片材料，所述微透鏡的表面覆蓋有保護(hù)層。
[0028]所述微透鏡材料包含以下三種材料中的任一種或多種:紅色濾光片材料、綠色濾光片材料和藍(lán)色濾光片材料。
[0029]每組像素單元包括三個首尾相連的像素，三個像素的感光器件的上方的微透鏡材料分別為紅色濾光片材料、綠色濾光片材料和藍(lán)色濾光片材料。
[0030]所述微透鏡的上表面到下表面的距離大于等于0.2um。
[0031]所述保護(hù)層采用無機(jī)物透明樹脂材料或硅玻璃材料，其厚度大于等于10nm。
[0032]本實用新型的上述的圖像傳感器微透鏡結(jié)構(gòu)的制作方法，將三種彩色濾光片材料的微透鏡分別制作在三個像素的上方，三個像素分別為第一像素、第二像素、第三像素，并且三個像素首尾相連，包括步驟:
[0033]a、準(zhǔn)備前端工藝制作完畢的圖像傳感器，所述前端工藝包括制作彩色濾光片之前的硅器件工藝和金屬工藝，且金屬設(shè)置在絕緣介質(zhì)中；
[0034]b、在絕緣介質(zhì)上表面，旋涂第一種彩色濾光片材料，其厚度大于等于Ium ;
[0035]C、在第一像素的感光元器件上方，形成第一種彩色濾光片材料的矩形方塊，其平面尺寸等于第一像素的平面尺寸，厚度保持不變；
[0036]d、旋涂第二種彩色濾光片材料，其厚度等于第一種彩色濾光片材料的厚度；
[0037]e、在第一像素相鄰的第二像素的感光元器件上方，形成第二種彩色濾光片材料的矩形方塊，其平面尺寸等于第二像素的平面尺寸，厚度保持不變；
[0038]f、旋涂第三種彩色濾光片材料，其厚度等于第一種彩色濾光片材料的厚度；
[0039]g、在第二像素相鄰的第三像素的感光元器件上方，形成第三種彩色濾光片材料的矩形方塊，其平面尺寸等于圖像傳感器第三像素的平面尺寸，厚度保持不變；
[0040]h、旋涂光刻膠，其厚度大于等于0.5um ；
[0041]1、分別在第一種彩色濾光片材料矩形方塊正上方、第二種彩色濾光片材料矩形方塊正上方、第三種彩色濾光片材料矩形方塊正上方形成相應(yīng)的光刻膠方塊，每個光刻膠方塊平面尺寸為相應(yīng)彩色濾光片平面尺寸的60%?95% ；
[0042]j、高溫烘烤光刻膠矩形方塊至凸面透鏡形狀，烘烤溫度為50攝氏度?200攝氏度，烘烤時間大于等于2分鐘，然后冷卻至室溫；
[0043]k、干法離子刻蝕，所述光刻膠保持凸面透鏡形狀逐漸被刻蝕掉，其較薄的邊緣被刻蝕掉后，繼續(xù)刻蝕彩色濾光片材料，光刻膠材料和彩色濾光片材料整體保持凸面透鏡形狀，直至將光刻膠材料完全刻蝕完畢，形成彩色濾光片材料的微透鏡后，停止干法離子刻蝕操作；
[0044]1、淀積保護(hù)層，在彩色濾光片材料的微透鏡表面淀積無機(jī)物透明樹脂材料或硅玻璃材料，其厚度大于等于10nm。
[0045]所述第一種彩色濾光片材料、第二種彩色濾光片材料、第三種彩色濾光片材料分別由紅色濾光片材料、綠色濾光片材料、藍(lán)色濾光片材料任意排序。
[0046]在圖像傳感器中，為了降低芯片生產(chǎn)成本，本實用新型從優(yōu)化像素部分的后端工藝步驟和工藝材料入手，在現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器彩色濾光片和微透鏡制作工藝步驟中，將分開的彩色濾光片和微透鏡兩個工藝層合并為一個工藝層，即將彩色濾光片制作成為微透鏡形狀，因此節(jié)省了現(xiàn)有技術(shù)中的平坦層工藝和微透鏡工藝步驟及其工藝材料，進(jìn)而有效降低了圖像傳感器芯片的生產(chǎn)成本。下面將結(jié)合具體實施例，詳細(xì)闡述本實用新型的特征。
[0047]具體實施例:
[0048]本實用新型實施例的圖像傳感器像素部分的豎切面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。圖2所示，201為置于半導(dǎo)體基體中的感光元器件，左側(cè)的感光元器件201標(biāo)記