專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像傳感器裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器裝置的制造方法，特別涉及具有不同高度的微透鏡的圖像傳感器裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
由于光電裝置例如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字錄影機(jī)、可提取圖像的行動(dòng)電話以及監(jiān)視器， 是變得愈來(lái)愈普及，對(duì)于圖像傳感器裝置的需求就因此增加。一圖像傳感器裝置是用來(lái)記錄來(lái)自一圖像的一光信號(hào)的改變，并將此光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一電子信號(hào)。在上述電子信號(hào)的紀(jì)錄與處理之后，則產(chǎn)生一數(shù)字圖像。通?？蓪D像傳感器裝置分成二大類(lèi)，其中一類(lèi)是電荷耦合裝置(chargecoupled device ;CCD)、另一類(lèi)是互補(bǔ)式金屬-氧化物-半導(dǎo)體 (complementary metal oxide semiconductor ；CMOS)裝置。一圖像傳感器裝置通常具有一像素陣列，其中每個(gè)像素是具有一光傳感器，此光傳感器會(huì)產(chǎn)生與照射在此光傳感器的光線的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的一信號(hào)。將一圖像聚焦于此像素陣列時(shí)，可利用信號(hào)來(lái)顯示一對(duì)應(yīng)的圖像。在傳統(tǒng)技術(shù)中，一微透鏡陣列是對(duì)應(yīng)地置于上述像素陣列的上方，并用來(lái)把光線聚焦在上述像素陣列上。然而，盡管使用了上述微透鏡陣列， 由于上述微透鏡陣列的幾何形狀而使大量的入射光未直接到達(dá)上述光傳感器上。至每個(gè)光傳感器的入射光的對(duì)焦深度，是隨著光線的入射角(例如主光線角度(chiefray angle ； CRA))的不同而變化。因此，具有不同對(duì)焦深度的透鏡陣列會(huì)降低圖像傳感器裝置的感光度 (photosensitivity)0已有人提出用于一微透鏡陣列的層疊透鏡結(jié)構(gòu)，來(lái)解決此一問(wèn)題。然而，控制透鏡輪廓的能力不佳，其中實(shí)質(zhì)上相同的透鏡形狀會(huì)降低圖像傳感器裝置的感光度。因此，目前有發(fā)展一種圖像傳感器裝置的制造方法的需求，其可以簡(jiǎn)單地控制每個(gè)個(gè)別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來(lái)改善上述圖像傳感器裝置的感光度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明是提供一種圖像傳感器裝置的制造方法，其一實(shí)施例是包含在一基底上形成一光敏層。然后，經(jīng)由一第一光掩模來(lái)使上述光敏層曝光，以形成一已曝光區(qū)與一未曝光區(qū)。接著，經(jīng)由一第二光掩模來(lái)使上述未曝光區(qū)部分地曝光，以形成一裁減部，其中上述第二光掩模具有一第一部分與一第二部分，上述第二部分所具有的透光率是大于上述第一部分的透光率。再來(lái)，移除上述裁減部以形成多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，重流 (reflow)上述些光敏結(jié)構(gòu)，以形成具有不同高度的一第一透鏡與一第二透鏡。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為更包含在使上述未曝光區(qū)部分地曝光之前，移除上述已曝光區(qū)。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述已曝光區(qū)與上述裁減部是同時(shí)被移除。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第一部分是不透明，而上述第二部分是半透明。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第二部分是具有一不透明層， 上述不透明層具有供光線穿透的多個(gè)開(kāi)口。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述開(kāi)口是圓形、長(zhǎng)方形、三角形、 正方形、或條紋形、或上述的組合。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述不透明層包含鉻。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第二部分包含MoSi、MoSiN, ToSi2, Mo、Nb2O5, Ti、Ta、CrN, MoO3> MoN、Cr2O3> TiN、ZrN, TiO2, TaN、Ta2O5, SiO2, NbN、Si3N4, &N、或Al2O3N或上述的組合。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為每個(gè)上述第一透鏡與上述第二透鏡所具有的直徑是2 μ m 6 μ m。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第一透鏡或上述第二透鏡所具有的高度是大于0. 7 μ m而至2. O μ m。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述光敏層是一正光致抗蝕劑層。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述光敏結(jié)構(gòu)是在移除上述裁減部之后具有至少一孔洞。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述未曝光區(qū)是經(jīng)由上述第二部分而部分地受到曝光。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第二光掩模更包含一第三部分，上述第三部分所具有的透光率是大于上述第二部分的透光率。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第三部分是具有一不透明層， 上述不透明層具有供光線穿透的多個(gè)開(kāi)口。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述開(kāi)口是圓形、長(zhǎng)方形、三角形、 正方形、或條紋形、或上述的組合。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述不透明層包含鉻。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為上述第三部分包含MoSi、MoSiN, ToSi2, Mo、Nb2O5, Ti、Ta、CrN, MoO3> MoN、Cr2O3> TiN、ZrN, TiO2, TaN、Ta2O5, SiO2, NbN、Si3N4, &N、或Al2O3N或上述的組合。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優(yōu)選為是以在150°C 250°C的熱工藝來(lái)重流上述光敏結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法可以簡(jiǎn)單地控制每個(gè)個(gè)別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來(lái)改善圖像傳感器裝置的感光度。


圖Ia-圖Ig為一系列的剖面圖，是顯示本發(fā)明的圖像傳感器裝置的制造方法的一例示的實(shí)施例。圖2為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的具有不透明部分的一第一光掩模的一例示的實(shí)施例。圖3a為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的一第二光掩模的不透明部分的一例示的實(shí)施例。圖北為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的一第二光掩模的不透明部分的另一例示的實(shí)施例。圖如為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的上述第二光掩模的半透明部分的一例示的實(shí)施例。圖4b為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的上述第二光掩模的半透明部分的另一例示的實(shí)施例。圖如為一俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的上述第二光掩模的半透明部分的又另一例示的實(shí)施例。圖fe與圖恥為一系列的俯視示意圖，是顯示本發(fā)明的上述第二光掩模的半透明部分的一例示的實(shí)施例，其中圖恥中的半透明區(qū)所具有的透光率是相對(duì)地高于圖fe中的半透明區(qū)所具有的透光率。圖6為一俯視圖，是顯示經(jīng)由上述第一光掩模曝光之后的光敏層的一例示的實(shí)施例。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下30 裁減部100 --圖像傳感器裝置
102 -吣基底104 --光傳感器
106 --中間層108 --彩色濾光陣列
108a 彩色濾光器108b 彩色濾光器
110 --透明基底120 --微透鏡
160 --微透鏡300 --光敏層
300， 光敏層300a --未曝光區(qū)
300b 已曝光區(qū)400 --透明的空白片
401 --第一光掩模402 --不透明部分
404 --透光區(qū)500 -。光
600 --透明的空白片601 --第二光掩模
602 --第一部分606 --第二部分
608 --第三部分624 -一開(kāi)口
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下要了解的是本說(shuō)明書(shū)以下的揭示內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例或范例，以實(shí)施本發(fā)明的不同特征。而本說(shuō)明書(shū)以下的揭示內(nèi)容是敘述各個(gè)構(gòu)件及其排列方式的特定范例，以求簡(jiǎn)化發(fā)明的說(shuō)明。當(dāng)然，這些特定的范例并非用以限定本發(fā)明。例如，若是本說(shuō)明書(shū)以下的揭示內(nèi)容敘述了將一第一特征形成于一第一特征之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實(shí)施例，亦包含了尚可將附加的特征形成于上述第一特征與上述第二特征之間，而使上述第一特征與上述第二特征可能未直接接觸的實(shí)施例。另外，本說(shuō)明書(shū)以下的揭示內(nèi)容可能在各個(gè)范例中使用重復(fù)的元件符號(hào)，以使說(shuō)明內(nèi)容更加簡(jiǎn)化、明確，但是重復(fù)的元件符號(hào)本身不會(huì)使不同的實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，在數(shù)值相關(guān)敘述后接“以上”、“以下”的詞來(lái)敘述數(shù)值范圍的情況中，除非另有加注，相關(guān)的數(shù)值范圍是包含上述“以上”、“以下”的詞前接的數(shù)值。圖Ia是顯示具有多個(gè)光傳感器104例如為光二極管于其上的一基底102的一例示的實(shí)施例的一剖面圖。基底102可以是一硅基底、一絕緣層上覆硅(silicon on insulator ；SOI)基底、一鍺基底、一硅鍺基底或其他的半導(dǎo)體基底。一中間層106是形成于基底102的上方，中間層106是包含介電與金屬構(gòu)件(未示出)。一彩色濾光陣列108則形成于中間層106的上方，彩色濾光陣列108是包含彩色濾光器108a與108b。彩色濾光陣列 108可具有一原色(primary color)系統(tǒng)，例如包含一紅色濾光器(R)、一綠色濾光器(G) 與一藍(lán)色濾光器(B)；或者是，彩色濾光陣列108可包含一互補(bǔ)色(complementary color) 系統(tǒng)，其包含青色(cyan)、黃色、與洋紅色(magenta)的濾光器。一透明基底110例如為玻璃或透明樹(shù)脂則形成于中間層106上。請(qǐng)參考圖lb，借由一旋轉(zhuǎn)涂布工藝，將適用于一微透鏡陣列的一光敏層300涂布于透明基底110上。在一實(shí)施例中，光敏層300可具有一正光致抗蝕劑，其是在曝光與一顯影工藝之后可被移除。光敏層300的厚度可以是0.5μπι 3.0μπι，并可具有一實(shí)質(zhì)上平坦的表面。光敏層300的材料可以是一透明的聚合物材料，例如為光敏性的聚酰亞胺 (polyimide)。如圖Ic與圖6所示，執(zhí)行一微影工藝，而使光敏層300經(jīng)由一第一光掩模401而暴露于光500中，以形成具有一已曝光區(qū)300b與一未曝光區(qū)300a的一光敏層300，。第一光掩模401是具有一透明的空白片(玻璃)400與多個(gè)相互間隔而分離的不透明部分402， 以定義出一遮光區(qū)與未被不透明部分402所覆蓋的一透光區(qū)404。圖2是顯示位于透明的空白片400上、具有四個(gè)不透明部分402的第一光掩模401的一俯視圖。在執(zhí)行上述曝光工藝時(shí)，每個(gè)不透明部分402的圖形是被投影在一區(qū)域，后續(xù)會(huì)將每個(gè)微透鏡形成在此區(qū)域中。因此，光敏層300’的未曝光區(qū)300a的圖形，是從不透明部分402轉(zhuǎn)移而來(lái)。請(qǐng)參考圖ld，可視需求決定是否借由一顯影液來(lái)對(duì)光敏層300’進(jìn)行顯影，以移除已曝光區(qū)300b，并留下被稱(chēng)為“光敏結(jié)構(gòu)”的未曝光區(qū)300a。上述顯影工藝亦被稱(chēng)為“第一次顯影”。上述顯影液可以是一緩沖堿性水溶液(buffered aqueous alkaline solution)。請(qǐng)參考圖le，經(jīng)由一第二光掩模601而將未曝光區(qū)300a (光敏結(jié)構(gòu))局部地且部分地暴露于光線中，以在上述光敏結(jié)構(gòu)的頂部上形成一裁減部30。第二光掩模601可以在一透明的空白片600上具有至少一個(gè)第一部分602與至少一個(gè)第二部分606，其中第二部分606所具有的透光率是大于第一部分602所具有的透光率。在一實(shí)施例中，第一部分602是不透明的，并具有一遮光金屬例如鉻。圖3a是顯示本發(fā)明的第二光掩模601的四個(gè)第一部分602的一例示的實(shí)施例。如圖3a所示，每個(gè)第一部分602是對(duì)應(yīng)于將形成一個(gè)微透鏡的所在位置。圖北是顯示本發(fā)明的第二光掩模601的一個(gè)第一部分602的一例示的另一個(gè)實(shí)施例。第一部分602可具有一不透明材料，并保護(hù)未曝光區(qū)300a的一所需的部分而不致暴露于光線中。圖北中的第一部分602是保護(hù)將形成多個(gè)微透鏡的所在區(qū)域。請(qǐng)注意，第二部分606可具有一不透明層，此不透明層是具有供光線穿透的多個(gè)開(kāi)口 624，并形成一半透明部分。圖如為一俯視圖，其是顯示第二光掩模601的四個(gè)第二部分606。在圖如中，每個(gè)第二部分606是具有多個(gè)正方形的開(kāi)口 624，并對(duì)應(yīng)于將形成具有較低的高度的一個(gè)微透鏡的所在位置。開(kāi)口擬4的形狀可以是如圖4b所示的條紋形狀。 除此之外，開(kāi)口 6M的形狀可以是圓形、或是橢圓形、或是多邊形例如三角形、正方形、長(zhǎng)方形、或五邊形、或是條紋形狀、或上述的組合。第二部分606的透光率可借由調(diào)整開(kāi)口 6M 的數(shù)量或直徑來(lái)決定。開(kāi)口擬4的總面積愈大，第二部分606的透光率則愈高。在某些實(shí)施例中，第二部分606可具有適當(dāng)?shù)陌胪该鞑牧隙痪呷魏伍_(kāi)口。例如上述半透明材料可以是 MoSi、MoSiN, ToSi2, Mo, Nb2O5, Ti、Ta、CrN, MoO3> MoN、Cr2O3> TiN、ZrN, TiO2JaN, Ta2O5, SiO2, NbN, Si3N4, &N、或Al2O3N或上述的組合。第二部分606的透光率可借由選擇適當(dāng)?shù)牟牧匣蛘{(diào)整上述半透明材料的厚度來(lái)決定。請(qǐng)注意，上述半透明材料愈厚，第二部分606的透光率就愈高。然后，如圖Ie與圖If所示，移除第一光掩模401，并借由一顯影液來(lái)將具有裁減部30的上述光敏結(jié)構(gòu)顯影，以溶解并移除裁減部30，并在每個(gè)光敏結(jié)構(gòu)留下至少一個(gè)孔洞 (未示出)。取代上述手法的是，若跳過(guò)(未執(zhí)行)上述第一次顯影，則可以同時(shí)移除圖Ic 所示的已曝光區(qū)300b與裁減部30。在一實(shí)施例中，上述光敏結(jié)構(gòu)的裁減部30可形成于上述圖像傳感器裝置的邊緣區(qū)中，以在后續(xù)的工藝中形成厚度較低的一改良的微透鏡；而在上述圖像感測(cè)裝置的中心區(qū)的上述光敏結(jié)構(gòu)則受到第一部分602的保護(hù)，而未在上述微影工藝的過(guò)程中受到裁減。接下來(lái)，執(zhí)行一熱工藝，在150°C 250°C使形成在透明基底110的上方的上述光敏結(jié)構(gòu)重流(ref low)，借此形成示出于圖Ig的圖像傳感器裝置100，其中圖像傳感器裝置 100是具有一微透鏡120與一微透鏡160，而與微透鏡120相比，微透鏡160是具有較低的高度。每個(gè)微透鏡120與微透鏡160的直徑均大于1. 5 μ m，而較好是2 μ m 6 μ m。而微透鏡120或微透鏡160所具有的高度可大于0. 5 μ m，而優(yōu)選為0. 7 μ m 2. 0 μ m。借由例示的方法所制造的上述圖像傳感器裝置100是可以提供一平坦的對(duì)焦平面，以減低由微透鏡的對(duì)焦長(zhǎng)度的不同所造成的光線的像場(chǎng)彎曲(light field curvature)。在某些實(shí)施例中，第二光掩模601可再包含至少一個(gè)第三部分608，第三部分608 所具有的透光率是大于如圖fe與圖恥所示的第二部分606。第三部分608可具有一不透明層例如鉻，與第二部分606比較，第三部分608是具有數(shù)量相對(duì)較大的開(kāi)口 624。第三部分608的開(kāi)口 6M的形狀可以是圓形、或是橢圓形、或是多邊形例如三角形、正方形、長(zhǎng)方形、或五邊形、或是條紋形狀、或上述的組合；或者是第三部分608可具有一半透明材料，其透光率是大于第二部分606的半透明材料的透光率。在另一實(shí)施例中，是執(zhí)行在圖Ia 圖 Ig所敘述的圖像傳感器裝置的制造方法，除了第二光掩模601是包含形成于透明的空白片 600上的至少一個(gè)第一部分602、至少一個(gè)第二部分606與至少一個(gè)第三部分608之外。第二部分606的透光率是大于第一部分602的透光率，且第三部分608的透光率是大于第二部分606的透光率。根據(jù)前述例示的圖像傳感器裝置的制造方法，上述圖像傳感器裝置可具有至少三種高度的微透鏡，其中最低的微透鏡是借由使上述光敏結(jié)構(gòu)重流而達(dá)成，而此光敏結(jié)構(gòu)是已經(jīng)經(jīng)由上述第二光掩模的上述第三部分而被暴露于光線中，并借由一顯影液而受到顯影處理。前述例示的圖像傳感器裝置的制造方法可對(duì)所具有的直徑大于1. 5 μ m的相對(duì)較大的微透鏡產(chǎn)生效益。上述圖像傳感器裝置的具有不同高度的每個(gè)單獨(dú)的微透鏡的制造可更可行，因?yàn)榭梢匀菀椎乜刂粕鲜龅诙糠值南鄬?duì)較大的開(kāi)口。 雖然本發(fā)明已以?xún)?yōu)選實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器裝置的制造方法，包含在一基底上形成一光敏層；經(jīng)由一第一光掩模來(lái)使該光敏層曝光，以形成一已曝光區(qū)與一未曝光區(qū)；經(jīng)由一第二光掩模來(lái)使該未曝光區(qū)部分地曝光，以形成一裁減部，其中該第二光掩模具有一第一部分與一第二部分，該第二部分所具有的透光率是大于該第一部分的透光率；移除該裁減部以形成多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)；以及重流所述多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)，以形成具有不同高度的一第一透鏡與一第二透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，更包含在使該未曝光區(qū)部分地曝光之前，移除該已曝光區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該已曝光區(qū)與該裁減部是同時(shí)被移除。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該第一部分是不透明，而該第二部分是半透明；該第二部分是具有一不透明層，該不透明層具有供光線穿透的多個(gè)開(kāi)口 ；該不透明層包含鉻；以及該第二部分包含 MoSi、MoSiN, ToSi2, Mo, Nb2O5, Ti、Ta、CrN, MoO3> MoN、Cr2O3> TiN、ZrN, TiO2, TaN、Ta2O5, SiO2, NbN、Si3N4, &N、或 Al2O3N 或上述的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中每個(gè)該第一透鏡與該第二透鏡所具有的直徑是2 μ m 6 μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該第一透鏡或該第二透鏡所具有的高度是大于0. 7 μ m而至2. O μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中所述多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)是在移除該裁減部之后具有至少一孔洞。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該未曝光區(qū)是經(jīng)由該第二部分而部分地受到曝光。
9.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該第二光掩模更包含一第三部分，該第三部分所具有的透光率是大于該第二部分的透光率；該第三部分是具有一不透明層，該不透明層具有供光線穿透的多個(gè)開(kāi)口 ；該不透明層包含鉻；以及該第三部分包含 MoSi、MoSiN, ToSi2, Mo, Nb2O5, Ti、Ta、CrN, MoO3> MoN、Cr2O3> TiN、ZrN, TiO2, TaN、Ta2O5, SiO2, NbN、Si3N4, &N、或 Al2O3N 或上述的組合。
10.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中是以在150°C 250°C的熱工藝來(lái)重流所述多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是揭示一種圖像傳感器裝置的制造方法，該方法包含在一基底上形成一光敏層。然后，經(jīng)由一第一光掩模來(lái)使上述光敏層曝光，以形成一已曝光區(qū)與一未曝光區(qū)。接著，經(jīng)由一第二光掩模來(lái)使上述未曝光區(qū)部分地曝光，以形成一裁減部，其中上述第二光掩模具有一第一部分與一第二部分，上述第二部分所具有的透光率是大于上述第一部分的透光率。再來(lái)，移除上述裁減部以形成多個(gè)光敏結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，重流(reflow)上述光敏結(jié)構(gòu)，以形成具有不同高度的一第一透鏡與一第二透鏡。本發(fā)明的方法可以簡(jiǎn)單地控制每個(gè)個(gè)別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來(lái)改善圖像傳感器裝置的感光度。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102290423SQ20101028227
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者余雅筠, 楊明昇 申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司