專利名稱：圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，其是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的半 導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法、圖案化用于形成
微透鏡的光刻膠的情形的視圖，圖2是沿著圖1的線I-I，得到的剖面圖， 以及圖3是沿著圖1的線II-II，得到的剖面圖。
根據(jù)相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法，如圖l至3所示，對于紅色 濾色鏡ll、綠色濾色鏡13和藍(lán)色濾色鏡15上的皿鏡，分別通過圖案 化光刻膠圖案31、 33和35來形成微透鏡。
此時，紅色濾色鏡11、綠色濾色鏡13和藍(lán)色濾色鏡15的上表面的 高度存在臺階差。因此，在紅色濾色鏡ll、綠色濾色鏡13和藍(lán)色濾色鏡 15上形成平坦化層21。從而，在平坦化層21上形成光刻膠圖案31、 33 和35。
對光刻膠圖案執(zhí)^^"如熱回流(thermal reflow )工藝的熱處理工藝， 使得可以形成如圖4至6所示的圖像傳感器。在此，圖4是示出通it^目關(guān) 技術(shù)中圖像傳感器的制造方法形成^it:鏡的情形的視圖，圖5是沿著圖4 的線III-III，得到的剖面圖，以及圖6是沿著圖4的線IV-IV，得到的剖面 圖。
使用相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法，在紅色濾色鏡11、綠色濾 色鏡13和藍(lán)色濾色鏡15上分別形成具有相同厚度和相同形狀的皿鏡 41、 43和45。通常，藍(lán)光具有大約455nm的波段，綠光具有大約555nm 的波段，紅光具有大約655nm的波段。
圖7是用于解釋從根據(jù)相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法制造的圖 像傳感器入射的光被聚集的情形的視圖。
如圖7所示，在使用相關(guān)技術(shù)的圖像傳感器的情況下，當(dāng)三個濾色鏡11、 13和15上執(zhí)行聚光功能的^it:鏡41、 43和45的厚度和形狀相同時， 光聚焦到光接收單元的位置根據(jù)顏色因為波長不同而彼此不同。在波長最 短的藍(lán)光的情況下，焦點在離皿鏡45最近的位置，在綠光的情況下， 焦點在離微透鏡43的中間位置，在紅光的情況下，焦點在離微透鏡41 最遠(yuǎn)的位置。因此，光在相同位置處形成的光接收單元51、 53和55上聚 集的程度是不同的，使得圖像傳感器的性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種圖像傳感器及其制造方法，能夠用期望的焦 距將通過紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡的光聚集。
根據(jù)一 實施例的圖像傳感器包括濾色鏡層和微透鏡陣列，所述濾色鏡 層包括具有第一厚度的紅色濾色鏡、具有第二厚度的綠色濾色鏡和具有第 三厚度的藍(lán)色濾色鏡，所述m鏡陣列具有形成在紅色濾色鏡上的具有第 四厚度的第 一微透鏡、形成在綠色濾色鏡上的具有第五厚度的第二,鏡 和形成在藍(lán)色濾色鏡上的具有第六厚度的第三皿鏡。
根據(jù)一實施例的制造圖像傳感器的方法包括形成濾色鏡層，所述濾 色鏡層包括具有第 一厚度的紅色濾色鏡、具有第二厚度的綠色濾色鏡和具 有第三厚度的藍(lán)色濾色鏡；在濾色鏡層上形成用于形成微透鏡的光刻膠； 圖案化用于形成 :鏡的光刻膠；以及執(zhí)行熱處理以便形成微透鏡陣列， 所述皿鏡陣列具有形成在紅色濾色鏡上的具有第四厚度的第 一微透鏡、 形成在綠色濾色鏡上的具有第五厚度的第二微透鏡和形成在藍(lán)色濾色鏡 上的具有第六厚度的第三,鏡。


圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法圖案化用于形成 ^it鏡的光刻膠的情形的俯視圖2是沿著圖1的線I-I，得到的剖面圖3是沿著圖1的線II-II，得到的剖面圖4是示出通it^目關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法形成微透鏡的情 形的俯視圖5是沿著圖4的線III-III，得到的剖面圖6是沿著圖4的線IV-IV，得到的剖面圖7是用于解釋從根據(jù)相關(guān)技術(shù)中圖像傳感器的制造方法制造的圖 像傳感器入射的光被聚集的情形的視圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成用于形成微透鏡的光刻膠的情 形的剖面圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例圖案化用于形成^it鏡的光刻膠的 情形的剖面圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成M鏡的情形的剖面圖；以及
圖11是用于解釋從根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器的制造方法制造 的圖像傳感器入射的光被聚集的情形的視圖。
具體實施例方式
在對實施例的說明中，當(dāng)將每個層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)描述為 被形成在每個層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)"之上/上方"或"之下/下方"時， 可以理解為以與該層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)直接接觸的方式形成，或 者可以在其間附加地形成其它層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)。
下面，參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器及其制造方法。
參考圖8,用于形成M鏡的光刻膠130可以形成在具有紅色濾色鏡 111、綠色濾色鏡113和藍(lán)色濾色鏡115的濾色鏡層上。
根據(jù)一個實施例，可以依次形成紅色濾色鏡lll、綠色濾色鏡113和 藍(lán)色濾色鏡115，從而形成濾色鏡層。
可以將紅色濾色鏡111形成為具有第一厚度，將綠色濾色鏡113形成 為具有第二厚度，將藍(lán)色濾色鏡115形成為具有第三厚度。
作為一個示例，可以將具有第二厚度的綠色濾色鏡113形成為比具有 第一厚度的紅色濾色鏡lll厚。而且，可以將具有第三厚度的藍(lán)色濾色鏡 115形成為比具有第二厚度的綠色濾色鏡113厚。
這樣，當(dāng)將紅色濾色鏡lll、綠色濾色鏡113和藍(lán)色濾色鏡115的厚 度形成為彼此不同時，濾色鏡層的上表面沒有平坦化。根據(jù)本發(fā)明的實施 例，不在濾色鏡層上形成平坦化膜。而是，能夠以與濾色鏡層直揍接觸的
方式形成用于形成^it:鏡的光刻膠130。能夠以涂覆的方式形成用于形成 ^it:鏡的光刻膠130，其中用于形成^it:鏡的光刻膠130的上表面不平坦。
接下來，參考圖9，對用于形成微透鏡的光刻膠進行圖案化處理。
在紅色濾色鏡111上形成第一光刻膠圖案131，在綠色濾色鏡113上 形成第二光刻膠圖案133，在藍(lán)色濾色鏡115上形成第三光刻膠圖案135。 這可以通過對用于形成微透鏡的光刻膠130進行曝光和顯影處理來形成。
然后，參考圖10，可以進行諸如熱回流工藝的熱處理工藝。
因而，在紅色濾色鏡111上形成具有第四厚度的第一微透鏡141，在 綠色濾色鏡113上形成具有第五厚度的第二微透鏡143，在藍(lán)色濾色鏡115 上形成具有第六厚度的第三微透鏡145。
能夠以矩陣形式將第 一微透鏡141 、第二^it鏡143和第三微透鏡145 重復(fù)地設(shè)置在共平面內(nèi)以便形成微透鏡陣列。
根據(jù)實施例，第一皿鏡141、第二 |:鏡143和第三微透鏡145的 厚度可以形成為彼此不相同。
在另一實施例中，對于所有濾色鏡lll、 113和115和它們相應(yīng)的微 透鏡141、 143和145，各自濾色鏡和相應(yīng)的^ii:鏡的總厚度可以是相等 的。
即，紅色濾色鏡111的第一厚度與第一^t:鏡141的第四厚度的和、 綠色濾色鏡113的第二厚度與第二微透鏡143的第五厚度的和、以及藍(lán)色 濾色鏡115的第三厚度與第三M鏡145的第六厚度的和是相等的。
根據(jù)實施例的示例，可以將具有第五厚度的第二皿鏡143形成為比 具有第四厚度的第一微透鏡141薄。而且，可以將具有第六厚度的第三微 透鏡145形成為比具有第五厚度的第二^it:鏡143薄。
圖ll是用于解釋從根據(jù)本發(fā)明的實施例制造的圖像傳感器入射的光 被聚集的情形的視圖。
參考圖11，通過第一微透鏡141將紅光聚集到第一接收單元151上 的距離、通過第二微透鏡143將綠光聚集到第二接收單元153上的距離以 及通過第三^it:鏡145將藍(lán)光聚集到第三接收單元155上的距離是相等 的。
即，控制第一皿鏡141、第二皿鏡143和第三皿鏡145的厚度 和表面形狀，4吏得具有不同波段的紅光、綠光和藍(lán)光以相同的焦距分別聚
集在第一接收單元151、第二接收單元153和第三接收單元155上。
在一實施例中，可以通過根據(jù)濾色鏡之間的高度差改變微透鏡的厚度 將所有的光聚焦在期望的深度上。對于波長短的藍(lán)光，皿鏡的厚度??； 對于波長長的紅光，微透鏡的厚度比對應(yīng)于藍(lán)光的 :鏡的厚度和對應(yīng)于 綠光的微透鏡的厚度厚。
根據(jù)實施例，因為將光有效地聚集到各個光接收單元上，所以可以提 高圖l象的性能。
而且,各個濾色鏡的高度差防止在用于形成皿鏡的熱處理中相鄰微 透鏡之間的合并，使得能夠容易地形成具有零間隙的微透鏡陣列。而且， 可以省去在形成皿鏡之前去除濾色鏡之間的高度差的平坦化處理，使得 可以實現(xiàn)過程簡化，并且可以實現(xiàn)成本降低。
前述說明描述了通過控制各個濾色鏡的厚度和各個微透鏡的厚度可 以將光聚集在距各個皿鏡相同的距離處的方案。
然而，基于圖像傳感器的設(shè)計，可能產(chǎn)生距微透鏡的焦距根據(jù)各個波 仗良生變化的情形。即使在這種情形下也可以有利地使用根據(jù)本發(fā)明實施 例的圖像傳感器。
使用根據(jù)實施例的圖像傳感器，可以根據(jù)各個濾色鏡的厚度選擇來確 定形成在各個濾色鏡上的^it:鏡的厚度。從而，可以根據(jù)皿鏡的厚度控 制選擇性地確定聚集光的距離。
即，可以將圖像傳感器設(shè)計成通過使聚集各個波段的光的焦點處于有 意彼此不同的距離，來對每個顏色執(zhí)行光學(xué)聚焦。
如上所述，使用該圖像傳感器及其制造方法，能夠在期望的焦距處將 穿過紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡的光聚集。
在本說明書中"一個實施例"、"一實施例"、"示例實施例"等稱謂意為 所描述的與實施例有關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個 實施例中。在本說明書中的不同位置出現(xiàn)的這種表述不必全指同一實施 例。此外，當(dāng)結(jié)^^壬一實施例來描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為 結(jié)合其它實施例實現(xiàn)該特征、結(jié)構(gòu)或特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍 內(nèi)。
雖然參考本發(fā)明的幾個說明性實施例描述了其實施方案，但是應(yīng)當(dāng)理 解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計許多落入4^Hf的原理的精神和范圍內(nèi)的其
它變形例和實施例。更具體地，可以在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范 圍內(nèi)的對象組合設(shè)置的組成部件和/或設(shè)置中進行各種修改和變形。除了
組成部件和/或設(shè)置的修改和變形以外，可選用途對于本領(lǐng)域技術(shù)人員也
是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括濾色鏡層，其包括具有第一厚度的紅色濾色鏡、具有第二厚度的綠色濾色鏡和具有第三厚度的藍(lán)色濾色鏡；以及微透鏡陣列，其具有形成在所述紅色濾色鏡上的具有第四厚度的第一微透鏡、形成在所述綠色濾色鏡上的具有第五厚度的第二微透鏡和形成在所述藍(lán)色濾色鏡上的具有第六厚度的第三微透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，所述第四厚度、第五 厚度和第六厚度是彼此不同的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，所述第一厚度與所述 第四厚度的和、所述第二厚度與所述第五厚度的和以及所述第三厚度與所 述第六厚度的和是相等的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，所述第二厚度比所述 第一厚JUf",所述第三厚度比所述第二厚Jbf。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，所述第五厚度比所述 第四厚度薄，所述第六厚度比所述第五厚度薄。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，所述皿鏡陣列與所 述濾色鏡層直M觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，通過所述第一皿鏡 聚集光的距離、通過所述第二皿鏡聚集光的距離和通過所述第三m鏡 聚集光的距離是相等的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其中，根據(jù)所述濾色鏡層的 紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡的厚度選擇來確定在各個濾色鏡上形成的各個微 透鏡的厚度，根據(jù)所確定的各個微透鏡的厚度來確定聚集光的距離。
9. 一種制造圖〗象傳感器的方法，包括形成濾色鏡層，所述濾色鏡層包括具有第一厚度的紅色濾色鏡、具有 第二厚度的綠色濾色鏡和具有第三厚度的藍(lán)色濾色鏡；在所述濾色鏡層上形成用于形成微透鏡的光刻膠；圖案化所述用于形成mit:鏡的光刻膠；以及執(zhí)行熱處理以便形成微透鏡陣列，所述^it:鏡陣列具有形成在所述紅 色濾色鏡上的具有第四厚度的第 一微透鏡、形成在所述綠色濾色鏡上的具 有第五厚度的第二微透鏡和形成在所述藍(lán)色濾色鏡上的具有第六厚度的 第三^it:鏡。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，所述第四 厚度、第五厚度和第六厚度是彼此不同的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，所述第一 厚度與所述第四厚度的和、所述第二厚度與所述第五厚度的和以及所述第 三厚度與所述第六厚度的和是相等的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，將所述第 二厚度形成為比所述第一厚度厚，將所述第三厚度形成為比所述第二厚度 厚。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，將所述第 五厚度形成為比所述第四厚度薄，將所述第六厚度形成為比所述第五厚度 薄。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，以與所述 濾色鏡層直捲接觸的方式形成所述m鏡陣列。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，將通過所 述第一微透鏡聚集光的距離、通過所述第二^it鏡聚集光的距離和通過所 述第三皿鏡聚集光的距離形成為是相同的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，根據(jù)所述 濾色鏡層的紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡的厚度選擇來確定形成在各個濾色鏡 上的各個M鏡的厚度，根據(jù)所確定的各個M鏡的厚度來確定聚集光的 距離。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，在所述濾 色鏡層上形成用于形成微透鏡的光刻膠包括在所述濾色鏡層上涂覆光刻 膠，使得所述光刻膠的上表面平坦。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造圖像傳感器的方法，其中，形成所述 濾色鏡層包括順序形成所述紅色濾色鏡、所述綠色濾色鏡和所述藍(lán)色濾色 鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器。該圖像傳感器具有濾色鏡層和微透鏡陣列，所述濾色鏡層包括具有第一厚度的紅色濾色鏡、具有第二厚度的綠色濾色鏡和具有第三厚度的藍(lán)色濾色鏡，所述微透鏡陣列具有形成在紅色濾色鏡上的具有第四厚度的第一微透鏡、形成在綠色濾色鏡上的具有第五厚度的第二微透鏡和形成在藍(lán)色濾色鏡上的具有第六厚度的第三微透鏡。在一個實施例中，第一厚度與第四厚度的和、第二厚度與第五厚度的和、以及第三厚度與第六厚度的和可以是相等的。
文檔編號H01L27/146GK101192619SQ200710166109
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者李相彧 申請人:東部高科股份有限公司