椭圆形微透镜将光聚焦在不平衡感光区域上，为无间隙微透镜布局增大区域覆盖范围，并允许成对或另外单独地偏移所述微透镜以考虑不对称像素和像素布局结构。所述微透镜可成组地制造，其中一组的定向不同于另一组的定向，且可用各种图案（例如，以棋盘形图案或放射状图案）来排列所述微透镜。至少一组所述微透镜可大体为椭圆形。为制造第一组微透镜，在载体上图案化第一组微透镜材料，在第一回流条件下将其回流，并固化。为制造第二组微透镜，在所述载体上图案化第二组微透镜材料，在可不同于所述第一回流条件的第二回流条件下将其回流，并固化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及使用微透镜的基于半导体的成像器装置的领域，且更具体来说涉 及微透镜阵列的制造。
技术介绍
半导体工业近来使用不同类型的基于半导体的成像器，例如电荷耦合装置(CCD)、 CMOS主动像素传感器(APS)、光电二极管阵列、电荷注入装置和其中使用微透镜阵列 的混合式焦平面阵列。还在研发使用微透镜的基于半导体的显示器。通过使用微透镜从较大集光区域收集光并将所收集的光聚焦在光传感器的较小感光 区域上极大地改善了成像装置的感光性。随着成像器阵列和像素感光区域的尺寸不断减 小，越加难以提供一种能够将入射光线聚焦在像素的感光区域上的微透镜。此问题部分 是由于越加难以为越来越小的成像装置构造具有最佳焦点特征的微透镜。在制造期间微 透镜成形对于最优化微透镜焦点是重要的。这接着为下方像素阵列增加量子效率。利用 球面形微透镜更利于将入射光聚焦在窄焦点上，其允许所需的光传感器尺寸的减小。然 而，球面微透镜存在不合需要的间隙问题(以下描述)。可经由减成工艺或加成工艺形成微透镜。在加成工艺中，透镜材料在衬底上形成并 随后形成为微透镜形状。在常规加成微透镜制造中，在衬底上沉积中间材料，并使用回流工艺使其形成为微 透镜阵列。每一微透镜形成为在相邻微透镜之间通常具有不小于0.3微米的最小距离。 比0.3微米更近的任何距离可导致两个相邻微透镜在回流期间发生桥连。在已知工艺中， 每一微透镜图案化为具有环绕其的间隙的单一正方形图案。在回流所述经图案化为正方 形的微透镜期间，经由表面张力与重力的平衡力的驱动而形成部分球面形状的凝胶滴液。 随后所述微透镜以此形状硬化。如果在两个相邻凝胶滴液之间的间隙过窄，那么所述滴液可接触且并合(或桥连)成为一个较大滴液。桥连的效应是其改变透镜的形状，其导 致焦距变化，或更准确地说，导致在焦距范围内能量分布的变化。在调焦范围内能量分 布的变化导致像素量子效率的损失并导致像素之间的增强串扰。然而，所述间隙允许未 聚焦的光子通过所述微透镜阵列中的空间隔，其导致较低量子效率并导致相邻像素各自 光传感器之间的增强串扰。需要形成具有不同形状微透镜的微透镜阵列。然而，如果利用使用单一回流步骤的 己知技术来形成所述微透镜，那么不同形状微透镜将具有不同焦点特征，所述特征将导 致特定光传感器不良聚焦和/或需要修正某些光传感器的位置、形状或对称性。需要提高从微透镜接收并聚焦在成像器的光传感器上的光量。还需要形成具有不同 尺寸和形状微透镜的微透镜阵列，每一微透镜对于其正在检测的光的色彩或波长具有最 优焦距和焦点位置。还需要形成一微透镜阵列，其在微透镜之间具有最小间隙且在微透 镜制造的回流工艺期间不引起桥连。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种改善微透镜阵列和形成所述阵列的方法。椭圆形微透镜经 形成以将光聚焦在不平衡感光区域上，并为无间隙微透镜布局增大区域覆盖范围。所述 椭圆形微透镜允许成对或另外单独偏移所述微透镜以考虑共用像素布局结构的不对称 性。所述微透镜可成组地制造，其中一组的定向不同于另一组的定向，且所述微透镜可 以不同图案(例如，以棋盘形图案或放射状图案)排列。至少一组所述微透镜可大体为 椭圆形。为制造第一组微透镜，在一载体上图案化第一组微透镜材料，在第一回流条件下将 其回流，并固化。为制造第二组微透镜，在所述载体上图案化第二组微透镜材料。在可 不同于所述第一回流条件的第二回流条件下将其回流，并固化。从结合随附图式提供的详细描述，将更容易了解本专利技术的不同实施例的这些和其他 特征。附图说明图1是具有不对称形感光区域的像素阵列的俯视图。图2是根据本专利技术的示范性实施例在图1中的像素阵列上构造的微透镜阵列的俯视图。图3a是沿图2中的线X-X截得的截面图。图3b是沿图2中的线Y-Y截得的截面图。图4是制造图2中的微透镜阵列的步骤的俯视图。图5是制造图2中的微透镜阵列的后续步骤的俯视图。图6是根据本专利技术的另一示范性实施例在图1中的像素阵列上构造的微透镜阵列的 俯视图。图7是根据本专利技术的另一示范性实施例在图1中的像素阵列上构造的微透镜阵列的 俯视图。图8是根据本专利技术的另一示范性实施例构造的微透镜阵列的俯视图。 图9说明制造本专利技术的微透镜阵列的工艺。图IO是成像装置的示意图，所述成像装置使用具有根据本专利技术的实施例构造的微透 镜阵列的像素。图ll说明包括图IO中的成像装置的处理系统的示意图。具体实施例方式在以下详细描述中，参看随附图式，其形成本文的一部分，且以说明方式展示可实 践本专利技术的特定实施例。充分详细地描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践 本专利技术，且应了解可利用其他实施例，并在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下进行其 结构、逻辑和电性改变。所描述处理步骤的进行过程为本专利技术实施例的示范；然而，除 必须以特定顺序进行的步骤外，并非将步骤顺序限制如本文所述且可将其改变为此项技 术中已知的顺序。本文使用的术语衬底，应理解其为包括硅、绝缘体上硅(SOI)或蓝宝石上硅(SOS) 技术、掺杂半导体和不掺杂半导体、由基半导体基础承载的外延硅层和其他半导体结构。 此外，当以下描述中提到衬底时，先前处理步骤可已利用以在基半导体结构或基础 之中或之上形成区域、接面或材料层。另外，所述半导体无需为基于硅的，而可为基于 硅锗、锗、砷化镓或为其他半导体。本文使用的术语像素是指含有光传感器装置和用于将光子转换为电信号的相关 结构的光元件单位晶胞。为达成说明的目的，在本文图式和描述中说明单一的代表性的 三色像素和其形成方式；然而，通常同时进行多个相同像素的制造。因此，并非在限制 意义上进行以下详细描述，且本专利技术的范围仅由附加权利要求书限定。最后，尽管参考基于半导体的成像器(例如，CMOS成像器)描述本专利技术，但应了 解本专利技术可应用于任何需要高质量微透镜以实现最优性能的微电子装置或微光学装置。 可使用本专利技术的其他示范性微光学装置包括CCD和其中像素采用光电发射体的显示装 置，以及其他装置。现参看图1，其展示具有不对称形感光区域101、 102的成像像素阵列100。在像素 阵列IOO的此描绘中，微透镜和用来与行和列驱动器和成像传感器装置的其他电路进行 通信的金属线还未在所述像素上形成。由于感光区域101、 102是不对称的，因此球面形 微透镜将不能将光导向到区域101、 102的某些区域，而将大部分入射光传输到感光区域 101、 102的其他区域。所述光子分布导致量子效率的损失。现参看图2，其展示在像素阵列IOO上形成的微透镜阵列110。所述阵列110包括各 形成于所述像素阵列IOO上的多个第一微透镜111和多个第二微透镜112。形成所述第一 微透镜111用于感光区域101 (图1)并形成所述第二微透镜112用于感光区域102 (图 1)。第一微透镜111展示为具有大体成椭圆形的形状，而第二微透镜112展示为具有大 体成正方形的形状。第二微透镜112的边缘与第一微透镜111的边缘稍重叠。第一微透镜111的每一者可形成为具有沿纵向轴115的第一焦距和沿横向轴116的 第二焦距，其通过调整椭圆形的长轴和短轴来改变。第二微透镜112的每一者可形成为 具有与第一微透镜111的第一焦距或第一微透镜111的第二焦距的长度相似的焦距。或 者，第二微透镜1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微透镜阵列，其包含：多个第一微透镜；以及多个椭圆形第二微透镜，其中所述多个第一微透镜和所述多个第二微透镜彼此相邻排列。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-8-30 11/213,8161.一种微透镜阵列，其包含多个第一微透镜；以及多个椭圆形第二微透镜，其中所述多个第一微透镜和所述多个第二微透镜彼此相邻排列。2. 根据权利要求l所述的微透镜阵列，其中所述微透镜阵列是大体上无间隙的。3. 根据权利要求l所述的微透镜阵列，其中所述第二微透镜具有纵向轴，所述纵向轴 以一角度偏离所述微透镜阵列的垂直轴。4. 根据权利要求l所述的微透镜阵列，其中所述多个第一微透镜的每一者具有与所述 多个第二微透镜的每一者不同的形状。5. 根据权利要求1所述的微透镜阵列，其中所述多个第一微透镜的每一者具有椭圆形 形状。6. 根据权利要求5所述的微透镜阵列，其中所述多个第一微透镜的每一者具有纵向轴， 所述纵向轴以一相同角度偏离所述微透镜阵列的所述垂直轴，如同所述多个第二微 透镜的每一者的纵向轴。7. 根据权利要求5所述的微透镜阵列，其中所述多个第一微透镜的每一者具有纵向轴， 所述纵向轴以一不同角度偏离所述微透镜阵列的所述垂直轴，如同所述多个第二微 透镜的每一者的纵向轴。8. 根据权利要求l所述的微透镜阵列，其进一步包含多个第三微透镜。9. 根据权利要求8所述的微透镜阵列，其中所述第三微透镜为椭圆形。10. 根据权利要求8所述的微透镜阵列，其中所述第一微透镜、所述第二微透镜和所述第三微透镜是以放射状配置排列于中心点四周。11. 一种成像器，其包含形成于衬底中的像素阵列，所述像素阵列具有至少第一和第二感光区域的阵列； 以及在所述像素阵列上的第一组微透镜，所述第一组微透镜具有第一焦距和第二焦 距。12. 根据权利要求ll所述的成像器，其中所述第一组微透镜为椭圆形。13. 根据权利要求12所述的成像器，其中所述椭圆形微透镜具有纵向轴，所述纵向轴 以一角度偏离所述第一微透镜阵列的垂直轴。14. 根据权利要求11所述的成像器，其进一步包含第二组微透镜。15. 根据权利要求14所述的成像器，其中所述第二组微透镜大体上为正方形。16. 根据权利要求14所述的成像器，其中所述第二组微透镜的每一微透镜位于所述第 一组微透镜的两个微透镜之间。17. 根据权利要求ll所述的成像器，其中至少所述第一感光区域是不对称的。18. 根据权利要求14所述的成像器，其中所述微透镜阵列是以...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希C伯蒂格，李劲，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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