[发明专利]用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。现有技术中典型的图像传感器包括电荷耦合器件以及CMOS图像传感器。

图像传感器可以利用下列工艺制造。

首先在半导体衬底上形成晶体管和电连接到该晶体管的光电二极管，以及在所述晶体管及光电二极管上形成绝缘层结构和布线层。然后在所述绝缘层结构上形成红色、绿色和蓝色的滤色镜，并在该滤色镜的上表面涂覆正性光致抗蚀剂膜以形成平坦化层。其后，在该平坦化层上表面涂覆光致抗蚀剂膜，并通过曝光工艺和显影工艺对该光致抗蚀剂膜图案化以形成微透镜。

图1是示出现有技术中用于对光致抗蚀剂膜图案化以形成透镜的图案掩模的平面图。

参见图1，现有技术中的图案掩模1包括掩模体2和孔径3。在本实施例中，孔径3形成在待形成微透镜的位置。

图2是示出使用图1中的图案掩模进行图案化的微透镜的平面图。

参见图2，当通过应用图1中的图案掩模1使光致抗蚀剂膜曝光和显影而形成微透镜4时，由于各种原因而导致微透镜4的角部变圆。当微透镜4角部变圆时，如果微透镜4以矩阵形式排列，则该四个微透镜4角部之间的空间具有较大间隙5，其中经过间隙5入射到光电二极管的任何光会大大降低图像的质量。

同样，在图2的实例中两个相邻的微透镜4之间通常也可能形成间隙6。此时，在微透镜4之间形成的间隙6的宽度大约为100nm到200nm，其中经过间隙6的入射光也会降低图像质量。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于形成微透镜的图案掩模，该图案掩模通过降低微透镜之间的间隙来改善图像质量。

本发明其他的实施例提供一种应用所述用于形成微透镜的图案掩模制造的图像传感器及其制造方法。

根据本发明实施例的用于形成微透镜的图案掩模，包括：掩模图案部，其对应于矩阵形式的像素区域交错排列，其中，所述掩模图案部的相邻角相互重叠。

根据实施例的图像传感器包括：光电二极管结构，其位于半导体衬底上；滤色镜，其以矩阵形式位于所述光电二极管结构上；以及多个第一微透镜和多个第二微透镜，其交替排列在所述滤色镜上，其中所述第一微透镜的相邻角相互连接，并且所述第二微透镜与所述第一微透镜的边缘重叠。在一个实例中，第二微透镜的相邻的角也相互连接。

根据本发明的实施例的制造图像传感器的方法包括以下步骤：在半导体衬底上形成光电二极管；在所述光电二极管结构上或上方形成滤色镜；在一些滤色镜上或上方形成第一微透镜，所述第一微透镜具有相互连接的角部；以及在没有形成第一微透镜的其余滤色镜上或上方形成第二微透镜，所述第二微透镜与所述第一微透镜的边缘重叠。在一个实例中，第二微透镜也具有相互连接的、相邻的角部。

附图说明

图1是示出现有技术中用于图案化光致抗蚀剂膜以形成微透镜的图案掩模的平面图；

图2是示出应用图1的图案掩模图案化的微透镜的平面图；

图3是示出根据一个实施例的用于形成微透镜的图案掩模的平面图；

图4是示出根据另一实施例的图案掩模的平面图；

图5是示出根据一个实施例的图像传感器的截面图；

图6A至图6B是示出图5中示意性微透镜的平面图；以及

图7至图15是示出根据一个实施例的图像传感器的制造方法的截面图和平面图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述根据本发明实施例的用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器以及制造图像传感器的方法。

图3为示出根据本发明实施例的用于形成微透镜的图案掩模的平面图。

参见图3，用于形成微透镜的图案掩模100包括掩模图案部分110和115，它们与以矩阵形式排列的像素区域A、B、C和D对齐。尽管在平面图中并未示出每一像素区域A、B、C和D，但是它们均具有四边形(例如，正方形或长方形)。因此，所提出的图像传感器的像素区域(因此，所述滤色镜和/或微透镜)可以以四边形的XY矩阵的方式排列，这里X指多个行，Y指多个列。在不同的实施例中，X和Y分别是至少为2、3、5、8、16或更多的整数。

本发明的实施例中，该掩模图案部分110和115交错形成在像素区域A和D中。换句话说，掩模图案部分110和115形成在沿着像素区域A、B、C和D的侧边或边界不相互邻接的像素区域中。更确切地，在图3中，像素区域A和D中的掩模图案部分110和115沿着对角线方向(例如，在相邻的角)相互邻接。