[发明专利]图像传感器的微透镜掩模及其用于形成微透镜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器的微透镜掩模及其用于形成微透镜的方法。

背景技术

图1是显示在形成微透镜光致抗蚀剂层40之后的图像传感器的横截面视图。

参见图1，绝缘层10形成在设置有光电二极管和晶体管的衬底(未示出)上。形成绝缘层10的材料例如是未掺杂的硅酸盐玻璃(Undoped SilicateGlass，简写为USG)。金属衬垫12、金属互连件(未示出)、以及接触塞(未示出)可以形成在绝缘层10中。

氮化硅(SiN)层20形成在绝缘层10上。滤色镜层30形成在绝缘层10上并穿过该SiN层20。

而且，微透镜光致抗蚀剂层40形成在包括滤色镜层30、SiN层20、以及金属衬垫12的衬底的整个表面之上。

图2是显示在形成掩模50并除去金属衬垫12上的光致抗蚀剂层40之后的图像传感器的横截面视图。图3是显示在金属衬垫12上的光致抗蚀剂剩余物的俯视图。

掩模50形成在微透镜光致抗蚀剂40上，以便可以暴露(opened)衬垫12。以大约330/0曝光量/焦距(dose/focus)的光强执行第一次曝光工艺，以除去衬垫12上的光致抗蚀剂层40。此时，由于第一次曝光工艺的光强被调节至较低的水平，在对光致抗蚀剂进行显影(development)之后，光致抗蚀剂的剩余物会残留在衬垫12上。图3示出根据现有技术在除去光致抗蚀剂层之后残留在金属衬垫上的光致抗蚀剂剩余物的影像。

图4是显示在形成微透镜掩模60之后的图像传感器的横截面视图。图5是显示微透镜掩模60的俯视图。图6是显示在形成微透镜42之后的图像传感器的横截面视图。

参见图4，在除去掩模50之后，在滤色镜层30上形成如图5所示的微透镜掩模60。

接下来，使用该微透镜掩模60作为曝光掩模以大约300/0曝光量/焦距的光强执行第二次曝光工艺。在这种情况中，残留在衬垫12上的光致抗蚀剂剩余物能够通过第二次曝光工艺被除去。

之后，除去微透镜掩模60，并且通过显影工艺除去经过第二次曝光工艺处理的光致抗蚀剂层40(包括残留在衬垫12上的光致抗蚀剂)。将滤色镜层30上被微透镜掩模60覆盖的光致抗蚀剂用作微透镜光致抗蚀剂图案。

最后，通过回流工艺使滤色镜层30上形成的微透镜光致抗蚀剂图案具有突起形状，从而完成微透镜42的形成过程，如图6所示。

因此，该曝光工艺是在低光强下进行两次处理。这是因为，当通过在大约500/0曝光量/焦距的较高光强度下进行一次曝光以完全地除去衬垫12上的光致抗蚀剂层40时，滤色镜层30上的微透镜光致抗蚀剂图案之间的间隙会扩大至大约0.3μm到0.5μm。

这会导致微透镜42之间的间隔扩大，并且使图像传感器的灵敏度降低。

然而，虽然通过两次曝光工艺能除去衬垫12上的光致抗蚀剂剩余物，但是具有以下局限：不可避免地增加了微透镜光致抗蚀剂图案的间隔，其工艺也变得复杂，并且增加了制造时间和成本。

发明内容

本发明的实施例提供一种图像传感器的微透镜掩模及其用于形成微透镜的方法，其通过一次曝光工艺就能够除去金属衬垫上的光致抗蚀剂，并且当通过曝光工艺除去金属衬垫上的微透镜光致抗蚀剂时，其能够使滤色镜层上的微透镜光致抗蚀剂图案的间隔保持不变。

本发明的实施例提供一种图像传感器的微透镜掩模及其用于形成微透镜的方法，该微透镜掩模是一种用于图案化微透镜光致抗蚀剂层的曝光掩模，并且其包括多个形成五边形或六边形阵列的图案，所述多个图案的侧边彼此相邻，并且其中五边形或六边形阵列的图案具有大约0.045μm至0.055μm的间隔。

在一实施例中，一种用于形成微透镜的方法包括：在包括光电二极管和晶体管的半导体衬底上形成绝缘层，该绝缘层包括暴露于外部的金属衬垫；在该绝缘层上成形钝化层；在与该光电二极管垂直对应的绝缘层上形成滤色镜层，该滤色镜层穿过该钝化层；在包括该滤色镜层、该钝化层、以及该金属衬垫的该半导体衬底的整个表面之上形成微透镜光致抗蚀剂层；在与该滤色镜层相对应的该微透镜光致抗蚀剂上形成微透镜掩模，该微透镜掩模包括形成五边形或六边形阵列的多个图案，所述多个图案的侧边彼此相邻，并且其中该五边形或六边形阵列的图案具有大约0.045μm至0.055μm的间隔；以大约450/0至550/0曝光量/焦距(dose/focus)的光强执行一次曝光工艺；通过除去该暴露的微透镜光致抗蚀剂使该微透镜光致抗蚀剂图案化，以形成图案化的光致抗蚀剂层；以及回流该图案化的微透镜光致抗蚀剂层，以形成该微透镜。