專利名稱：圖像傳感器裝置的制造方法
技術領域：
本發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：
由于光電裝置例如數字相機、數字錄影機、可提取圖像的行動電話以及監視器， 是變得愈來愈普及，對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記錄來自一圖像的一光信號的改變，并將此光信號轉換成一電子信號。在上述電子信號的紀錄與處理之后，則產生一數字圖像。通常可將圖像傳感器裝置分成二大類，其中一類是電荷耦合裝置(chargecoupled device ;CCD)、另一類是互補式金屬-氧化物-半導體 (complementary metal oxide semiconductor ；CMOS)裝置。一圖像傳感器裝置通常具有一像素陣列，其中每個像素是具有一光傳感器，此光傳感器會產生與照射在此光傳感器的光線的強度對應的一信號。將一圖像聚焦于此像素陣列時，可利用信號來顯示一對應的圖像。在傳統技術中，一微透鏡陣列是對應地置于上述像素陣列的上方，并用來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上述光傳感器上。至每個光傳感器的入射光的對焦深度，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，具有不同對焦深度的透鏡陣列會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構，來解決此一問題。然而，控制透鏡輪廓的能力不佳，其中實質上相同的透鏡形狀會降低圖像傳感器裝置的感光度。因此，目前有發展一種圖像傳感器裝置的制造方法的需求，其可以簡單地控制每個個別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來改善上述圖像傳感器裝置的感光度。
發明內容
有鑒于此，本發明是提供一種圖像傳感器裝置的制造方法，其一實施例是包含在一基底上形成一光敏層。然后，經由一第一光掩模來使上述光敏層曝光，以形成一已曝光區與一未曝光區。接著，經由一第二光掩模來使上述未曝光區部分地曝光，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，移除上述裁減部以形成多個光敏結構。接下來，重流 (reflow)上述些光敏結構，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，優選為更包含在使上述未曝光區部分地曝光之前，移除上述已曝光區。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優選為上述已曝光區與上述裁減部是同時被移除。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優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開口。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優選為上述開口是圓形、長方形、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，優選為每個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，優選為上述光敏結構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，優選為上述未曝光區是經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開口。在上述圖像傳感器裝置的制造方法中，優選為上述開口是圓形、長方形、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，優選為是以在150°C 250°C的熱工藝來重流上述光敏結構。本發明的方法可以簡單地控制每個個別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來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，是顯示本發明的圖像傳感器裝置的制造方法的一例示的實施例。圖2為一俯視示意圖，是顯示本發明的具有不透明部分的一第一光掩模的一例示的實施例。圖3a為一俯視示意圖，是顯示本發明的一第二光掩模的不透明部分的一例示的實施例。圖北為一俯視示意圖，是顯示本發明的一第二光掩模的不透明部分的另一例示的實施例。圖如為一俯視示意圖，是顯示本發明的上述第二光掩模的半透明部分的一例示的實施例。圖4b為一俯視示意圖，是顯示本發明的上述第二光掩模的半透明部分的另一例示的實施例。圖如為一俯視示意圖，是顯示本發明的上述第二光掩模的半透明部分的又另一例示的實施例。圖fe與圖恥為一系列的俯視示意圖，是顯示本發明的上述第二光掩模的半透明部分的一例示的實施例，其中圖恥中的半透明區所具有的透光率是相對地高于圖fe中的半透明區所具有的透光率。圖6為一俯視圖，是顯示經由上述第一光掩模曝光之后的光敏層的一例示的實施例。其中，附圖標記說明如下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
300b 已曝光區400 --透明的空白片
401 --第一光掩模402 --不透明部分
404 --透光區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 -一開口
具體實施例方式為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出優選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下要了解的是本說明書以下的揭示內容提供許多不同的實施例或范例，以實施本發明的不同特征。而本說明書以下的揭示內容是敘述各個構件及其排列方式的特定范例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的范例并非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭示內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施例。另外，本說明書以下的揭示內容可能在各個范例中使用重復的元件符號，以使說明內容更加簡化、明確，但是重復的元件符號本身不會使不同的實施例及/或結構之間產生關聯。另外，在本說明書中，在數值相關敘述后接“以上”、“以下”的詞來敘述數值范圍的情況中，除非另有加注，相關的數值范圍是包含上述“以上”、“以下”的詞前接的數值。圖Ia是顯示具有多個光傳感器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，例如包含一紅色濾光器(R)、一綠色濾光器(G) 與一藍色濾光器(B)；或者是，彩色濾光陣列108可包含一互補色(complementary color) 系統，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脂則形成于中間層106上。請參考圖lb，借由一旋轉涂布工藝，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，并可具有一實質上平坦的表面。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，執行一微影工藝，而使光敏層300經由一第一光掩模401而暴露于光500中，以形成具有一已曝光區300b與一未曝光區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與多個相互間隔而分離的不透明部分402， 以定義出一遮光區與未被不透明部分402所覆蓋的一透光區404。圖2是顯示位于透明的空白片400上、具有四個不透明部分402的第一光掩模401的一俯視圖。在執行上述曝光工藝時，每個不透明部分402的圖形是被投影在一區域，后續會將每個微透鏡形成在此區域中。因此，光敏層300’的未曝光區300a的圖形，是從不透明部分402轉移而來。請參考圖ld，可視需求決定是否借由一顯影液來對光敏層300’進行顯影，以移除已曝光區300b，并留下被稱為“光敏結構”的未曝光區300a。上述顯影工藝亦被稱為“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)。請參考圖le，經由一第二光掩模601而將未曝光區300a (光敏結構)局部地且部分地暴露于光線中，以在上述光敏結構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上具有至少一個第一部分602與至少一個第二部分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是顯示本發明的第二光掩模601的四個第一部分602的一例示的實施例。如圖3a所示，每個第一部分602是對應于將形成一個微透鏡的所在位置。圖北是顯示本發明的第二光掩模601的一個第一部分602的一例示的另一個實施例。第一部分602可具有一不透明材料，并保護未曝光區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是保護將形成多個微透鏡的所在區域。請注意，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開口 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的四個第二部分606。在圖如中，每個第二部分606是具有多個正方形的開口 624，并對應于將形成具有較低的高度的一個微透鏡的所在位置。開口擬4的形狀可以是如圖4b所示的條紋形狀。 除此之外，開口 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的透光率可借由調整開口 6M 的數量或直徑來決定。開口擬4的總面積愈大，第二部分606的透光率則愈高。在某些實施例中，第二部分606可具有適當的半透明材料而不具任何開口。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的材料或調整上述半透明材料的厚度來決定。請注意，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，并借由一顯影液來將具有裁減部30的上述光敏結構顯影，以溶解并移除裁減部30，并在每個光敏結構留下至少一個孔洞 (未示出)。取代上述手法的是，若跳過(未執行)上述第一次顯影，則可以同時移除圖Ic 所示的已曝光區300b與裁減部30。在一實施例中，上述光敏結構的裁減部30可形成于上述圖像傳感器裝置的邊緣區中，以在后續的工藝中形成厚度較低的一改良的微透鏡；而在上述圖像感測裝置的中心區的上述光敏結構則受到第一部分602的保護，而未在上述微影工藝的過程中受到裁減。接下來，執行一熱工藝，在150°C 250°C使形成在透明基底110的上方的上述光敏結構重流(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焦平面，以減低由微透鏡的對焦長度的不同所造成的光線的像場彎曲(light field curvature)。在某些實施例中，第二光掩模601可再包含至少一個第三部分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是具有數量相對較大的開口 624。第三部分608的開口 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。在另一實施例中，是執行在圖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上的至少一個第一部分602、至少一個第二部分606與至少一個第三部分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構重流而達成，而此光敏結構是已經經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所具有的直徑大于1. 5 μ m的相對較大的微透鏡產生效益。上述圖像傳感器裝置的具有不同高度的每個單獨的微透鏡的制造可更可行，因為可以容易地控制上述第二部分的相對較大的開口。 雖然本發明已以優選實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視隨附的權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
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；經由一第一光掩模來使該光敏層曝光，以形成一已曝光區與一未曝光區；經由一第二光掩模來使該未曝光區部分地曝光，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光敏結構；以及重流所述多個光敏結構，以形成具有不同高度的一第一透鏡與一第二透鏡。
2.如權利要求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部分地曝光之前，移除該已曝光區。
3.如權利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該已曝光區與該裁減部是同時被移除。
4.如權利要求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開口 ；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.如權利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中每個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，其中所述多個光敏結構是在移除該裁減部之后具有至少一孔洞。
8.如權利要求1所述的圖像傳感器裝置的制造方法，其中該未曝光區是經由該第二部分而部分地受到曝光。
9.如權利要求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開口 ；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的熱工藝來重流所述多個光敏結構。
全文摘要
本發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，經由一第一光掩模來使上述光敏層曝光，以形成一已曝光區與一未曝光區。接著，經由一第二光掩模來使上述未曝光區部分地曝光，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，移除上述裁減部以形成多個光敏結構。接下來，重流(reflow)上述光敏結構，以形成具有不同高度的一第一透鏡與一第二透鏡。本發明的方法可以簡單地控制每個個別的微透鏡，以具有一較佳的高度，來改善圖像傳感器裝置的感光度。
文檔編號H01L27/146GK102290423SQ20101028227
公開日2011年12月21日 申請日期2010年9月9日 優先權日2010年6月16日
發明者余雅筠, 楊明昇 申請人:采鈺科技股份有限公司