專利名稱：圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法。
背景技術(shù)：
圖1是顯示在形成微透鏡光致抗蝕劑層40之后的圖像傳感器的橫截面視圖。
參見圖l，絕緣層10形成在設(shè)置有光電二極管和晶體管的襯底(未示出)上。形 成絕緣層10的材料例如是未摻雜的硅酸鹽玻璃(Undoped SilicateGlass,簡(jiǎn)寫為USG)。金 屬襯墊12、金屬互連件(未示出)、以及接觸塞(未示出)可以形成在絕緣層10中。
氮化硅(SiN)層20形成在絕緣層10上。濾色鏡層30形成在絕緣層10上并穿過 該SiN層20。 而且，微透鏡光致抗蝕劑層40形成在包括濾色鏡層30、 SiN層20、以及金屬襯墊 12的襯底的整個(gè)表面之上。 圖2是顯示在形成掩模50并除去金屬襯墊12上的光致抗蝕劑層40之后的圖像 傳感器的橫截面視圖。圖3是顯示在金屬襯墊12上的光致抗蝕劑剩余物的俯視圖。
掩模50形成在微透鏡光致抗蝕劑40上，以便可以暴露(opened)襯墊12。以大 約330/0曝光量/焦距(dose/focus)的光強(qiáng)執(zhí)行第一次曝光工藝，以除去襯墊12上的光 致抗蝕劑層40。此時(shí)，由于第一次曝光工藝的光強(qiáng)被調(diào)節(jié)至較低的水平，在對(duì)光致抗蝕劑進(jìn) 行顯影(development)之后，光致抗蝕劑的剩余物會(huì)殘留在襯墊12上。圖3示出根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)在除去光致抗蝕劑層之后殘留在金屬襯墊上的光致抗蝕劑剩余物的影像。
圖4是顯示在形成微透鏡掩模60之后的圖像傳感器的橫截面視圖。圖5是顯示 微透鏡掩模60的俯視圖。圖6是顯示在形成微透鏡42之后的圖像傳感器的橫截面視圖。
參見圖4，在除去掩模50之后，在濾色鏡層30上形成如圖5所示的微透鏡掩模60 。
接下來，使用該微透鏡掩模60作為曝光掩模以大約300/0曝光量/焦距的光強(qiáng)執(zhí) 行第二次曝光工藝。在這種情況中，殘留在襯墊12上的光致抗蝕劑剩余物能夠通過第二次 曝光工藝被除去。 之后，除去微透鏡掩模60，并且通過顯影工藝除去經(jīng)過第二次曝光工藝處理的光 致抗蝕劑層40 (包括殘留在襯墊12上的光致抗蝕劑)。將濾色鏡層30上被微透鏡掩模60 覆蓋的光致抗蝕劑用作微透鏡光致抗蝕劑圖案。 最后，通過回流工藝使濾色鏡層30上形成的微透鏡光致抗蝕劑圖案具有突起形 狀，從而完成微透鏡42的形成過程，如圖6所示。 因此，該曝光工藝是在低光強(qiáng)下進(jìn)行兩次處理。這是因?yàn)椋?dāng)通過在大約500/0曝 光量/焦距的較高光強(qiáng)度下進(jìn)行一次曝光以完全地除去襯墊12上的光致抗蝕劑層40時(shí)， 濾色鏡層30上的微透鏡光致抗蝕劑圖案之間的間隙會(huì)擴(kuò)大至大約0. 3 ii m到0. 5 ii m。
這會(huì)導(dǎo)致微透鏡42之間的間隔擴(kuò)大，并且使圖像傳感器的靈敏度降低。
然而，雖然通過兩次曝光工藝能除去襯墊12上的光致抗蝕劑剩余物，但是具有以 下局限不可避免地增加了微透鏡光致抗蝕劑圖案的間隔，其工藝也變得復(fù)雜，并且增加了
3制造時(shí)間和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法， 其通過一次曝光工藝就能夠除去金屬襯墊上的光致抗蝕劑，并且當(dāng)通過曝光工藝除去金屬 襯墊上的微透鏡光致抗蝕劑時(shí)，其能夠使濾色鏡層上的微透鏡光致抗蝕劑圖案的間隔保持 不變。 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法， 該微透鏡掩模是一種用于圖案化微透鏡光致抗蝕劑層的曝光掩模，并且其包括多個(gè)形成五 邊形或六邊形陣列的圖案，所述多個(gè)圖案的側(cè)邊彼此相鄰，并且其中五邊形或六邊形陣列 的圖案具有大約0. 045 ii m至0. 055 y m的間隔。 在一實(shí)施例中，一種用于形成微透鏡的方法包括在包括光電二極管和晶體管的 半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層，該絕緣層包括暴露于外部的金屬襯墊；在該絕緣層上成形鈍化 層；在與該光電二極管垂直對(duì)應(yīng)的絕緣層上形成濾色鏡層，該濾色鏡層穿過該鈍化層；在 包括該濾色鏡層、該鈍化層、以及該金屬襯墊的該半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面之上形成微透鏡 光致抗蝕劑層；在與該濾色鏡層相對(duì)應(yīng)的該微透鏡光致抗蝕劑上形成微透鏡掩模，該微透 鏡掩模包括形成五邊形或六邊形陣列的多個(gè)圖案，所述多個(gè)圖案的側(cè)邊彼此相鄰，并且其 中該五邊形或六邊形陣列的圖案具有大約0. 045 ii m至0. 055 y m的間隔；以大約450/0至 550/0曝光量/焦距(dose/focus)的光強(qiáng)執(zhí)行一次曝光工藝；通過除去該暴露的微透鏡光 致抗蝕劑使該微透鏡光致抗蝕劑圖案化，以形成圖案化的光致抗蝕劑層；以及回流該圖案 化的微透鏡光致抗蝕劑層，以形成該微透鏡。 通過隨附附圖和下文描述詳細(xì)說明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。其他特征將從說明書及其 附圖、以及權(quán)利要求書變得明顯。


圖1是顯示在形成用于微透鏡的光致抗蝕劑層之后的圖像傳感器的橫截面視圖。
圖2是顯示在形成用于除去襯墊上的光致抗蝕劑層的掩模之后的圖像傳感器的 橫截面視圖。 圖3是顯示襯墊上的光致抗蝕劑剩余物的俯視圖。 圖4是顯示在形成微透鏡掩模之后的圖像傳感器的橫截面視圖。 圖5是顯示微透鏡掩模的俯視圖。 圖6是顯示在形成微透鏡之后的圖像傳感器的橫截面視圖。 圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例在形成用于微透鏡的光致抗蝕劑層之后的圖像 傳感器的橫截面視圖。 圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例在形成微透鏡掩模之后的圖像傳感器的橫截面 視圖。 圖9是顯示根據(jù)一實(shí)施例的微透鏡掩模的俯視圖。 圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例在形成微透鏡之后的圖像傳感器的橫截面視 圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考隨附附圖詳細(xì)描述一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成 微透鏡的方法的示例性實(shí)施例。 在下文中，對(duì)于示例性實(shí)施例的描述，為了不使本發(fā)明的主題模糊，將省略對(duì)現(xiàn)有 技術(shù)已知的功能或配置的詳細(xì)描述。因此，只在下文描述與本發(fā)明的技術(shù)精神直接有關(guān)的 核心部件。 在實(shí)施例的描述中，可以理解的是，當(dāng)提到某一層(或膜)位于另一層或襯底'上 面'時(shí)，該層可以直接地位于另一層或襯底上，或者它們之間也可以出現(xiàn)插入層。進(jìn)一步而 言，可以理解的是，當(dāng)提到某一層位于另一層'下面'時(shí)，該層可以直接地位于另一層下面， 或者它們之間也可以出現(xiàn)一層或更多層插入層。此外，還可以理解的是，當(dāng)提到某一層位于 某兩層'之間'時(shí)，該層可以是這兩層之間唯一的層，或者它們之間也可以出現(xiàn)一層或更多 層的插入層。 圖7是顯示根據(jù)一實(shí)施例在形成用于微透鏡的光致抗蝕劑層之后的圖像傳感器 的橫截面視圖。 參見圖7，絕緣層100形成在設(shè)置有光電二極管和晶體管的襯底(未示出)上。形 成絕緣層100的材料例如是未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)。金屬襯墊120、金屬互連件(未示 出)、以及接觸塞(未示出)可以形成在絕緣層100中。 半導(dǎo)體襯底的光電二極管構(gòu)成圖像傳感器的像素單元，并且被連接到多個(gè)晶體
管，所述多個(gè)晶體管用于控制存儲(chǔ)在光電二極管中的電荷的傳輸和輸出。 例如，通過半導(dǎo)體工藝可以在光電二極管之間的半導(dǎo)體襯底區(qū)域中形成晶體管，
并且該晶體管可以包括用于每個(gè)像素單元的轉(zhuǎn)移晶體管Tx、復(fù)位晶體管Rx、選擇晶體管
Sx、以及存取晶體管Ax。 而且，可以在多重的層疊結(jié)構(gòu)中形成該絕緣層100。在最上面的絕緣層100上形成 金屬襯墊，以使該金屬襯墊暴露于外部。 在絕緣層100上形成SiN層200。在絕緣層100上形成穿過該SiN層200的濾色 鏡層300。 SiN層200用作鈍化層。 在垂直對(duì)應(yīng)于光電二極管的區(qū)域中形成濾色鏡層300。 在形成濾色鏡層300之后，在包括濾色鏡層300、SiN層200、以及金屬襯墊120的 整個(gè)襯底上形成微透鏡光致抗蝕劑層400。 圖8是顯示根據(jù)一實(shí)施例在微透鏡光致抗蝕劑層400上形成微透鏡掩模600之后 的圖像傳感器的橫截面視圖。圖9是顯示根據(jù)一實(shí)施例的微透鏡掩模600排列的俯視圖。
參見圖8，在微透鏡光致抗蝕劑層400上形成微透鏡掩模600，并在該微透鏡掩模 600上進(jìn)行曝光工藝。 微透鏡掩模600可以具有類似于蜂窩圖案(如圖9A所示)的六邊形形狀或者具 有類似于雪晶圖案(如圖9B所示)的五邊形形狀。 微透鏡掩模600的每種圖案對(duì)應(yīng)于濾色鏡層300的一個(gè)濾色鏡和形成在該濾色鏡 上的一個(gè)微透鏡。
所形成的圖案之間相間的間隔d2大約在0. 045 ii m至0. 055 ii m之間。 因此，微透鏡掩模600可以被緊密地排列，同時(shí)該圖案的相鄰側(cè)邊之間的間隔保
持不變并且保持最小化。因此，聚光效率可以在曝光時(shí)增強(qiáng)，并且由于較高的光強(qiáng)可以使圖
案之間的間隔擴(kuò)大最小化。 可以以大約450/0至550/0曝光量/焦距的相對(duì)較高的光強(qiáng)執(zhí)行一次曝光工藝。 在這種情況下，可以通過單次曝光工藝完全地除去金屬襯墊120上的微透鏡光致抗蝕劑層 400。 即便由于曝光使間隔的間距擴(kuò)大，但根據(jù)此實(shí)施例的微透鏡掩模600也能夠使得 微透鏡光致抗蝕劑圖案之間的間隔大約保持在小于O. 15ym。因此，可以防止圖像傳感器的 靈敏度降低。 圖10是顯示根據(jù)一實(shí)施例在形成微透鏡420之后的圖像傳感器的橫截面視圖。
例如，在執(zhí)行單次曝光工藝之后，除去微透鏡掩模600。然后，執(zhí)行顯影工藝以除去 不被微透鏡掩模600覆蓋的光致抗蝕劑層400。 因此，可以在間隔大約保持在小于0. 15 m的濾色鏡層300上形成用于微透鏡的 光致抗蝕劑圖案。 最后，通過回流工藝在濾色鏡層300上提供具有突起形狀的微透鏡光致抗蝕劑圖 案，如圖10所示，因此形成微透鏡420。 根據(jù)示例性實(shí)施例的一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法 具有如下優(yōu)點(diǎn)。 第一，由于改進(jìn)了微透鏡掩模的結(jié)構(gòu)(形狀和間隔)，并且在曝光工藝中光強(qiáng)被調(diào) 節(jié)到高水平，因此通過一次曝光工藝就可以完全地除去金屬襯墊上的微透鏡光致抗蝕劑。
第二，即使為了在單個(gè)曝光工藝中除去金屬襯墊上的微透鏡光致抗蝕劑而將曝光 工藝的光強(qiáng)提高，也能夠防止微透鏡之間的間隔擴(kuò)大。因此，圖像傳感器的靈敏度可以保持 穩(wěn)定，并且可以增強(qiáng)成品率。 第三，由于通過一次曝光工藝完全地除去金屬襯墊上的微透鏡光致抗蝕劑，因此 整個(gè)工序能夠被簡(jiǎn)化，并且能夠節(jié)省制造時(shí)間和成本。 說明書中所提及的"一實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例性實(shí)施例"等，其含義是結(jié)合實(shí)施 例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性均包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。說明書中出現(xiàn)于各 處的這些短語(yǔ)并不一定都涉及同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu) 或特性時(shí)，都認(rèn)為其落在本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其它實(shí)施例就可以實(shí)現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特 性的范圍內(nèi)。 盡管對(duì)實(shí)施例的描述中結(jié)合了其中多個(gè)示例性實(shí)施例，但可以理解的是本領(lǐng)域技 術(shù)人員完全可以推導(dǎo)出許多其它變化和實(shí)施例，并落入本公開內(nèi)容的原理的精神和范圍之 內(nèi)。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)組件和/或附件組合設(shè)置中的 排列進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。除組件和/或排列的變化和改進(jìn)之外，其他可選擇的應(yīng)用對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。
權(quán)利要求
一種作為曝光掩模的微透鏡掩模，其用于圖案化微透鏡光致抗蝕劑層，該微透鏡掩模包括多個(gè)形成五邊形或六邊形陣列的圖案，該圖案的側(cè)邊彼此相鄰并且通過間隔隔開。
2. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡掩模，其中該形成五邊形或六邊形陣列的圖案是五邊形 的并且該陣列具有雪晶圖案，或者其中該形成五邊形或六邊形陣列的圖案是六邊形的并且 該陣列具有蜂窩圖案。
3. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡掩模，其中該間隔大約為0. 045 ii m或0. 055 y m。
4. 一種用于形成微透鏡的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上為圖像傳感器形成絕緣層和金屬襯墊，通過該絕緣層使該金屬襯墊暴 露于外部；在該絕緣層上形成鈍化層； 通過該鈍化層在該絕緣層上形成濾色鏡層；在包括該濾色鏡層、該鈍化層，以及暴露的金屬襯墊的該半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面之上 形成微透鏡光致抗蝕劑層；在該微透鏡光致抗蝕劑層上形成與該濾色鏡層相對(duì)應(yīng)的微透鏡掩模，該微透鏡掩模包 括多個(gè)形成五邊形或六邊形陣列的圖案，該圖案的側(cè)邊彼此相鄰并且通過間隔隔開；以大約450/0至550/0曝光量/焦距的光強(qiáng)執(zhí)行一次曝光工藝；圖案化該濾色鏡層上的該微透鏡光致抗蝕劑層；以及回流該圖案化的微透鏡光致抗蝕劑層以形成微透鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該形成五邊形或六邊形陣列的圖案是五邊形的并 且該陣列具有雪晶圖案。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該形成五邊形或六邊形陣列的圖案是六邊形的并 且該陣列具有蜂窩圖案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該間隔大約為0. 045 ii m或0. 055 y m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中調(diào)節(jié)該曝光工藝的光強(qiáng)以完全地除去該金屬襯墊 上的該微透鏡光致抗蝕劑層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該絕緣層包括未摻雜的硅酸鹽玻璃，并且該鈍化 層包括氮化硅層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中圖案化該微透鏡光致抗蝕劑層包括 除去該微透鏡掩模；以及執(zhí)行顯影工藝以除去在該一次曝光工藝時(shí)暴露的該光致抗蝕劑層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像傳感器的微透鏡掩模及其用于形成微透鏡的方法。在該方法中，在包括光電二極管和晶體管的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層。在絕緣層上形成鈍化層。在垂直對(duì)應(yīng)于光電二極管的絕緣層上形成穿過鈍化層的濾色鏡層。在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面之上形成微透鏡光致抗蝕劑層。在與濾色鏡層相對(duì)應(yīng)的微透鏡光致抗蝕劑上形成微透鏡掩模。以大約450/0至550/0曝光量/焦距(dose/focus)的光強(qiáng)執(zhí)行一次曝光工藝；使微透鏡光致抗蝕劑層圖案化以通過除去經(jīng)過曝光工藝的光致抗蝕劑形成圖案化的微透鏡光致抗蝕劑層?；亓髟搱D案化的微透鏡光致抗蝕劑層以形成該微透鏡。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101762969SQ20091026634
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者金鐘滿 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司