用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器及其制造方法。其中用于形成微透镜的图案掩模包括掩模图案部，其对应于矩阵形式的像素区域交错排列，其中所述掩模图案部的相邻角相互重叠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及一种用于形成微透镜的图案掩模、图像传感器及其 制造方法。
技术介绍
图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。现有技术中典型的图像传感器包括电荷耦合器件以及CMOS图像传感器。 图像传感器可以利用下列工艺制造。首先在半导体衬底上形成晶体管和电连接到该晶体管的光电二极管，以 及在所述晶体管及光电二极管上形成绝缘层结构和布线层。然后在所述绝缘 层结构上形成红色、绿色和蓝色的滤色镜，并在该滤色镜的上表面涂覆正性 光致抗蚀剂膜以形成平坦化层。其后，在该平坦化层上表面涂覆光致抗蚀剂 膜，并通过曝光工艺和显影工艺对该光致抗蚀剂膜图案化以形成微透镜。图1是示出现有技术中用于对光致抗蚀剂膜图案化以形成透镜的图案掩 模的平面图。参见图1，现有技术中的图案掩模1包括掩模体2和孔径3。在本实施 例中，孔径3形成在待形成微透镜的位置。图2是示出使用图1中的图案掩模进行图案化的微透镜的平面图。 参见图2，当通过应用图1中的图案掩模1使光致抗蚀剂膜曝光和显影 而形成微透镜4时，由于各种原因而导致微透镜4的角部变圆。当微透镜4 角部变圆时，如果微透镜4以矩阵形式排列，则该四个微透镜4角部之间的 空间具有较大间隙5，其中经过间隙5入射到光电二极管的任何光会大大降 低图像的质量。同样，在图2的实例中两个相邻的微透镜4之间通常也可能形成间隙6。 此时，在微透镜4之间形成的间隙6的宽度大约为100nm到200nm，其中经 过间隙6的入射光也会降低图像质量。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种用于形成微透镜的图案掩模，该图案掩模通过 降低微透镜之间的间隙来改善图像质量。本专利技术其他的实施例提供一种应用所述用于形成微透镜的图案掩模制 造的图像传感器及其制造方法。根据本专利技术实施例的用于形成微透镜的图案掩模，包括掩模图案部， 其对应于矩阵形式的像素区域交错排列，其中，所述掩模图案部的相邻角相 互重叠。根据实施例的图像传感器包括光电二极管结构，其位于半导体衬底上； 滤色镜，其以矩阵形式位于所述光电二极管结构上；以及多个第一微透镜和多个第二微透镜，其交替排列在所述滤色镜上，其中所述第一微透镜的相邻 角相互连接，并且所述第二微透镜与所述第一微透镜的边缘重叠。在一个实 例中，第二微透镜的相邻的角也相互连接。根据本专利技术的实施例的制造图像传感器的方法包括以下步骤在半导体 衬底上形成光电二极管；在所述光电二极管结构上或上方形成滤色镜；在一 些滤色镜上或上方形成第一微透镜，所述第一微透镜具有相互连接的角部； 以及在没有形成第一微透镜的其余滤色镜上或上方形成第二微透镜，所述第 二微透镜与所述第一微透镜的边缘重叠。在一个实例中，第二微透镜也具有 相互连接的、相邻的角部。附图说明图1是示出现有技术中用于图案化光致抗蚀剂膜以形成微透镜的图案掩 模的平面图2是示出应用图1的图案掩模图案化的微透镜的平面图3是示出根据一个实施例的用于形成微透镜的图案掩模的平面图4是示出根据另一实施例的图案掩模的平面图5是示出根据一个实施例的图像传感器的截面图6A至图6B是示出图5中示意性微透镜的平面图；以及图7至图15是示出根据一个实施例的图像传感器的制造方法的截面图和平面图。 具体实施例方式以下，将参照附图详细描述根据本专利技术实施例的用于形成微透镜的图案 掩模、图像传感器以及制造图像传感器的方法。图3为示出根据本专利技术实施例的用于形成微透镜的图案掩模的平面图。 参见图3，用于形成微透镜的图案掩模100包括掩模图案部分110和 115，它们与以矩阵形式排列的像素区域A、 B、 C和D对齐。尽管在平面图 中并未示出每一像素区域A、 B、 C和D，但是它们均具有四边形(例如， 正方形或长方形)。因此，所提出的图像传感器的像素区域(因此，所述滤 色镜和/或微透镜)可以以四边形的XY矩阵的方式排列，这里X指多个行， Y指多个列。在不同的实施例中，X和Y分别是至少为2、 3、 5、 8、 16或 更多的整数。本专利技术的实施例中，该掩模图案部分110和115交错形成在像素区域A 和D中。换句话说，掩模图案部分110和115形成在沿着像素区域A、 B、 C和D的侧边或边界不相互邻接的像素区域中。更确切地，在图3中，像素 区域A和D中的掩模图案部分110和115沿着对角线方向(例如，在相邻 的角)相互邻接。在本专利技术的不同的实施例中，掩模图案部分110和115通过重叠相邻的 (例如，邻接的)角在区域117中重叠。在本专利技术的某些实施例中，掩模图 案部分110和115的角(或者沿着四边形的边界、或者沿着四边形中心之间 的对角线轴)相互重叠大约100nm到200nm。同时，在本专利技术的实施例中，根据所用的光致抗蚀剂层的种类或类型， 掩模图案部分110和115可以是透射光的光透射部件或阻挡光的光阻挡部 件。图4是示出根据示例性实施例的第二图案掩模的平面图。 参见图4，用于形成微透镜的图案掩模100可包括掩模图案部120和 125，它们与以矩阵形式排列的像素区域B和C对齐。在本专利技术的各实施例 中，尽管并未示出每一像素区域A、 B、 C和D，但在通过平面图观察时， 它们都具有四边形在本专利技术的实施例中，掩模图案部120和125交错形成在像素区域B和 C中。换句话说，掩模图案120和125形成在沿着像素区域A、 B、 C和D 的侧边或线性边界上不相互邻接的像素区域中。更确切地，在图4中，掩模 图案120和125形成在沿着对角线方向(例如，在邻近的角)相互邻接的像 素区域B和C内。因此，在本专利技术的实施例中，掩模图案部120和125可以在通过它们相 邻的(例如，邻接的)角的重叠的区域127中重叠。在本专利技术的某些实施例 中，该掩模图案部120和125的角沿着四边形的边界或沿着四边形中心之间 的对角线轴相互重叠大约100nm到200nm。同时，在本专利技术的实施例中，根据所用的光致抗蚀剂的种类或类型，掩 模图案部120和125可以是透射光的光透射部件或阻挡光的光阻挡部件。在 另一实施例中，掩模图案部120和125可以在不同的掩模上(例如当掩模图 案部120对应于一个滤色镜[例如蓝色滤色镜]时，它在第二掩模上，而掩模 图案部125则对应于不同的滤色镜[例如红色滤色镜]，并且在第三掩模上)。在本专利技术的实施例中，应用图3或图4中示出的图案掩模100能够在所 有的像素区域A、 B、 C和D设置微透镜。图5是示出根据本专利技术实施例的图像传感器的截面图。图6是示出图5 中的微透镜的平面图。参见图5，示例性的图像传感器200在半导体衬底210上可以包括光电 二极管结构250、滤色镜300以及微透镜400。光电二极管结构250包括单 位像素220和绝缘层结构230。多个单位像素220形成在半导体衬底上。图 5示意性地示出了两个像素220。每个单位像素220包括光电二极管(PD) 和晶体管结构(TS)。在本专利技术的各实施例中，晶体管结构(TS)包括三到 五个晶体管，其中该晶体管结构(TS)执行用以输出从光电二极管(PD) 中的电子产生的图像信号的功能，该图像信号是由入射到该光电二极管(PD) 上的光而形成。绝缘层结构230覆盖半导体衬底210上的单位像素220。绝缘层结构230 中可设置用于驱动单位像素220中的信号的布线结构24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成微透镜的图案掩模，包括：掩模图案部，其对应于矩阵形式的像素区域交错排列，其中，所述掩模图案部的相邻角相互重叠。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-11 10-2006-01252791、一种用于形成微透镜的图案掩模，包括掩模图案部，其对应于矩阵形式的像素区域交错排列，其中，所述掩模图案部的相邻角相互重叠。2、 如权利要求1所述的图案掩模，其中所述掩模图案的角重叠大约 100nm到大约200nm。3、 如权利要求1所述的图案掩模，其中所述掩模图案部是透射光的光 透射部件。4、 如权利要求1所述的图案掩模，其中所述掩模图案部是阻挡光的光 阻挡部件。5、 一种用于形成微透镜阵列的掩模组，包括如权利要求1所述的掩模图案，其中掩模图案部对应于多个第一滤色镜;以及第二掩模，其具有与多个第二滤色镜对应的交错排列的部分。6、 如权利要求5所述的掩模组，还包括第三掩模，其具有与多个第三 滤色镜对应的交错排列的部分。7、 一种图像传感器，包括-光电二极管结构，其位于半导体衬底上；滤色镜，其以矩阵形式位于所述光电二极管结构上；以及 多个第一微透镜和多个第二微透镜，其交替排列在所述滤色镜上，其中所述第一微透镜的相邻角相互连接，并且所述第二微透镜与所述第一微透镜的边缘重叠。8、 如权利要求7所述的图像传感器，其中所述第二微透镜的相邻角相 互连接。9、 如权利要求7所述的图像传感器，其中所述第一微透镜具有第一厚 度，并且所述第二微透镜具有第二厚度。10、 如权利要求9所述的图像传感器，其中所述第一微透镜的第一厚度 大于所述第二微透镜的第二厚度大约0.36 um到大约0.44 um。11、 如权利要求7所述的图像传感器，其中所述滤色镜包括红色滤色镜，其透射具有红光波长的光；绿色滤色镜，其透射具有绿光波长的光；以 及蓝色滤色镜，其透射具有蓝光波长的光。12、 如权利要求ll所述的图像传感器，其中所述绿色滤色镜交错排列， 所述第一微透镜对应于所述绿色滤色镜，并且所述第二微...

【专利技术属性】
技术研发人员：全承镐，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]