[发明专利]形成图像传感器的微透镜的方法和制造图像传感器的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例提供了用于形成图像传感器的微透镜的方法。

背景技术

通常，图像传感器定义为将光学图像转换为电信号的半导体器件。典型的图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

通常通过以下步骤来制造图像传感器：在半导体衬底上形成晶体管和电连接到晶体管的光电二极管，在晶体管和光电二极管上形成电介质结构和电线，并随后在电介质结构上形成红色、绿色和蓝色滤色器。

此处，当在电介质结构的上表面上形成的红色、绿色和蓝色滤色器的厚度互不相同时，可以在滤色器的上表面上涂覆光敏材料以形成平面化层，并且在平面化层的上表面上涂覆光致抗蚀剂膜，使光致抗蚀剂膜图案化并经受回流过程(reflow process)，从而形成向与各滤色器相对应的部分中的光电二极管提供汇聚光的微透镜。

微透镜是决定图像传感器性能的重要元件之一。在相关技术中，通常形成角度微透镜图案，并作为回流过程的一部分将其加热使得该图案变为流体状态，这导致随后冷却为半球形状，从而制造微透镜。

尽管这样的方法由于使用价格低廉的材料和简单的加工过程而有优势，但是相关技术的方法有较低的可再现性的缺点。

同时，作为另一种方法，通过影响微透镜的光敏膜上的光图案来形成微透镜形状。此处，通过取决于微透镜半径而改变光刻掩模清晰区域的面积来影响经过光刻掩模区域的光强。与前面的情形相比，尽管这样的方法可以具有更好的可再现性的优点，但是该方法具有掩模清晰区域的形状非常复杂的缺点。

此外，在使用这些方法时，存在对减小微透镜尺寸的限制。因此，需要一种用于形成能够实现半导体器件超小型化目标的微透镜的方法。

发明内容

本发明的实施例提供了用于形成图像传感器的与相关技术相比尺寸更小的微透镜的方法。

根据一个实施例的用于形成图像传感器的微透镜的方法包括：在衬底上涂覆用于形成微透镜的光致抗蚀剂；允许激光入射到光致抗蚀剂内穿越光致抗蚀剂的整个长度，激光影响光致抗蚀剂的位于激光振幅范围中的部分；以及通过固化光致抗蚀剂来形成微透镜，用位于激光振幅范围中的光致抗蚀剂区域来形成微透镜。

根据另一实施例的用于制造图像传感器的方法包括：在上面形成有多个光电二极管的半导体衬底上形成层间电介质层；在层间电介质层上方形成滤色器层；在滤色器层上涂覆光致抗蚀剂；允许具有第一相位的第一光水平地入射到光致抗蚀剂的内部穿越光致抗蚀剂；允许第二光水平地入射到光致抗蚀剂穿越光致抗蚀剂，第二光具有与第一光相同的波长但具有与第一相位相反的第二相位，由此暴露于第一光和第二光的区域形成微透镜。

根据又一实施例的用于制造图像传感器的方法包括：在衬底上形成用于形成微透镜的材料层；以及通过允许光入射到材料层的第一侧表面，其中光水平地通过材料层到材料层的第二侧表面，并使光能够入射到材料层的第二表面并水平地通过材料层到达材料层的第一侧表面，来对材料层进行图案化处理。

根据本发明的实施例，入射到材料层的第二表面的光在第二侧表面上或第二侧表面外部反射，以当该光水平地穿过材料层到达材料层的第一侧表面时，在材料层中形成驻波。

根据一个实施例，形成在材料层的第二侧表面上反射光的反射层，以允许在反射层和材料层之间的界面上反射光，使得光能够入射到材料层的第二表面。

根据另一实施例，将反射光的反射镜布置为与材料层的第二侧表面接触，以允许在反射镜的反射表面上反射光，使得光能够入射到材料层的第二表面。

根据实施例，当在第二侧表面外部反射光时，将反射光的反射镜的反射表面布置为与材料层的第二侧表面相对，以允许在反射表面上反射光。

附图说明

图1至图5是根据实施例的说明用于制造图像传感器的方法的截面图。

图6和图7是根据实施例的说明用于形成微透镜的方法的图。

具体实施方式

下文中，参照附图详细描述所提出的实施例。但是，本发明的范围不限于此处明确描述的实施例。

下文中，术语“包括”不会排除除了说明的部件或步骤之外的部件或步骤的存在。此外，在附图中可能增大了若干层和区域的厚度以便阐明它们。在整个附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。在实施例的描述中，当诸如层、膜、区域、盘等的元件被描述为形成“在”另一元件“上”时，可以理解为“直接”接触其它元件或者可以在这些元件之间形成其它层、膜、区域等等。