[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

背景技术

CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器是使用开关方式的器件，其中，由MOS晶体管顺序地检测各单位像素的输出，MOS晶体管的数目与单位像素的数目一致。MOS晶体管形成在半导体衬底上，控制电路和信号处理电路被用作外围电路。

也就是说，光电二极管和MOS晶体管形成于每个单位像素中，使得CMOS图像传感器能够通过使用开关方式顺序检测各单位像素的电信号来实现图像。由于CMOS图像传感器使用CMOS制造技术，所以其功率消耗低且制造工艺简单。这种简化可以归因于减少的感光工艺数量。

为了增加CMOS图像传感器的感光灵敏度，在光电二极管的上方形成微透镜，以便折射入射光的路径，使得在光电二极管区域可以集中更多的光。

然而，入射到微透镜边缘的光不是与光轴平行入射的，而可能是以偏轴形式入射的。

相应地，不平行于光轴的光被从微透镜折射到衬底上不希望的区域，例如，通过该路径折射到布线区。因此，由于去往不希望区域的路径不能将光聚焦到光反应区，会产生一个问题，致使出现焦点移动，从而引起器件故障。

发明内容

本发明的实施例提供了一种图像传感器的制造方法，能够通过校正透镜的焦点移动来提高光电二极管的光集中率(light collection rate)。根据各实施例，微透镜是使用相移掩膜来形成的。

根据一个实施例的图像传感器的制造方法包括：在包含光传感器的像素阵列衬底上形成滤色镜阵列；在滤色镜阵列上涂敷用于微透镜的光刻胶；通过对光刻胶进行曝光和显影来形成具有台阶差(step difference)的透镜图案阵列；以及通过对透镜图案阵列进行回流(reflow)来形成不同形状的微透镜。

而且，根据一个实施例的图像传感器包括：在其上形成有光传感器的像素阵列衬底上形成滤色镜阵列；以及在该滤色镜阵列上形成微透镜阵列；其中，微透镜阵列中的每个微透镜被形成为不同的形状。

附图说明

图1到图3示出了根据一个实施例的图像传感器的制造工艺的截面图；

图4A到图4C示出了掩膜形式、显示根据该掩膜形式的光强度的图以及潜像；

图5A到图5C示出了根据一个实施例的掩膜形式、显示根据该掩膜形式的光强度的图以及潜像；以及

图6示出了根据一个实施例的曝光掩膜的平面图。

具体实施方式

下面将结合附图对根据本发明实施例的图像传感器及其制造方法进行说明。

图3示出了根据一个实施例的图像传感器的截面图。参考图3，在像素阵列衬底10上形成光电二极管11、层间介电层15、以及金属布线17。

在像素阵列衬底10上形成用于限定有源区和隔离区的器件隔离层13。使用有源区中的、用于接收光以产生光电荷的光电二极管11来形成每个单位像素。

在包括器件隔离层13和光电二极管11的衬底上形成层间介电层15，以及在层间隔离层15中形成金属布线17。

在衬底上可以形成滤色镜阵列20，以便从入射光分离各颜色来实现彩色图像。滤色镜阵列20按每单位像素可以包括第一、第二和第三滤色镜。

在滤色镜阵列20上可以形成微透镜阵列100来聚集朝向光电二极管11的光。微透镜阵列100可以包括第一微透镜110、第二微透镜120和第三微透镜130。

这里，位于微透镜阵列100的中央区域的第二微透镜120的形式是穹顶形的，以形成其对称的曲率半径。

位于微透镜阵列100的一侧的第一微透镜110的形式是：其离第二微透镜120最远的部分形成得更厚，以形成其非对称的曲率半径。

此外，在位于微透镜阵列100的另一侧的第三微透镜110的形式中，其离第二微透镜120最远的部分形成得更厚，以形成其非对称的曲率半径。

根据微透镜阵列100中的各微透镜的位置来对它们进行不同形状地成形，以便有效地集中从主透镜(未示出)入射的光。

也就是说，光垂直地入射到与主透镜的光轴平行地定位的第二微透镜120。因此，准确地集中了到光传感器(或光电二极管11)的光的焦点。

而且，因为第一和第三微透镜110和130均被设置在关于主透镜的光轴的一侧的部分，因此光是按偏离方向(off direction)斜射入第一微透镜110和第三微透镜130的。

微透镜阵列100可以被形成为使得各个微透镜的非对称性在远离光轴的方向上增加。

因此，借助于微透镜阵列100的微透镜的形式可以增加光传感器的光感测率。

图1到图3示出了根据一个实施例的图像传感器的工艺顺序的截面图。