图像感测装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种图像感测装置及其制造方法，包括：一基板、一第一透明层、以及一微透镜阵列。基板具有一像素阵列形成于内。第一透明层具有一曲面且设置于基板上。微透镜阵列顺应性设置于第一透明层的该曲面且对应于基板内的像素阵列。本发明专利技术还揭示一种图像感测装置的制造方法。本发明专利技术提供的图像感测装置及其制造方法，通过改变微透镜阵列的几何配置，可将不同ＣＲＡ的不同聚焦深度调整成大体一致的聚焦深度，以容许不同ＣＲＡ的入射光能够适当地聚焦于所对应的光感测器，借以增加图像感测装置的光敏性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学装置，特别涉及一种感测装置的结构及其制造方法。
技术介绍
随着光电产品诸如数码相机、数字图像记录器、具有图像拍摄功能的手 机、以及监视器逐渐普及化，图像感测装置的需求也与日倶增。图像感测装 置用于记录来自图像的光学信号的变化并且将光学信号转换成电子信号。在 记录及处理上述电子信号之后，便可产生一数字图像。而图像感测装置一般可分为两种主要类型 一者为电荷耦合装置(charge-coupled device, CCD)， 而另一者为互补式金属氧化物半导体 (complementary metal oxide semiconductor , CMOS)装置。图像感测装置通常包括一像素阵列。每一阵列包括一光感测器 (photosensor)，用以提供对应照射于光感测器的光强度的一信号。当一图 像聚焦于该阵列时，这些信号可用于显示一对应的图像。在传统的技术中， 配有彩色滤光片(color filter, CF)阵列的微透镜阵列对应设置于像素阵列上 方，用以将光线聚焦于像素阵列上。而彩色滤光片阵列则容许像素聚集具有 特定波长的光线。然而，尽管使用了微透镜阵列，由于微透镜阵列几何排列，大量的入射 光线并未能有效地导入光感测器。入射光线对于每一光感测器的聚焦深度会 随着光线入射角(即，主光入射角(chief ray angle, CRA))而变。由于入 射至位于像素阵列边缘附近的光感测器的光线通常为倾斜的，因此位于像素 阵列边缘附近的光感测器的聚焦深度短于入射至位于像素阵列中心附近的 光感测器的光线。不同的聚焦深度使得邻近像素阵列边缘的入射光量少于邻 近像素阵列中心的入射光量。如此一来，图像感测装置的光敏性 (photosensitivity )会因而降低。因此，有必要寻求一种新的图像感测装置结构，其能够增加图像感测装 置的光敏性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种，其 通过改变微透镜阵列的几何配置，以光感测器的聚焦深度，进而增加图像感 测装置的光敏性。根据上述的目的，本专利技术提供一种图像感测装置，包括 一基板、 一第 一透明层、以及一微透镜阵列。基板具有一像素阵列形成于内。第一透明层 具有一曲面且设置于基板上。微透镜阵列顺应性设置于第一透明层的该曲面 且对应于基板内的像素阵列。又根据上述的目的，本专利技术提供一种图像感测装置的制造方法，包括 提供一基板，其具有一像素阵列形成于内。在基板上形成具有一曲面的一第 一透明层。在第一透明层的曲面上顺应性形成一微透镜阵列，且对应于基板 内的该像素阵列。综上所述，本专利技术提供一种，通过改变微透 镜阵列的几何配置，可将不同CRA的不同聚焦深度调整成大体一致的聚焦深度，以容许不同CRA的入射光能够适当地聚焦于所对应的光感测器，借以增加图像感测装置的光敏性。 附图说明图1A至图1E绘示出根据本专利技术一实施例的图像感测装置制造方法剖面 示意图2A至图2C绘示出根据本专利技术一实施例的用于图像感测装置中曲面膜 层形成方法剖面示意图3A至图3C绘示出根据本专利技术另一 实施例的用于图像感测装置中曲面 膜层形成方法剖面示意图4绘示出根据本专利技术一实施例的图像感测装置局部剖面示意图5绘示出根据本专利技术一实施例的图像感测模块剖面示意图。其中，附图标记说明如下100~基板101-光感测器102 像素阵列104、 108~透明层104a、 106a、 108a、 110a 曲面106-彩色滤光层110 光致抗蚀剂层(光敏层)112 灰阶光掩模114 曝光工艺119~微透镜120 微透镜阵列130 透镜模块200 图像感测模块具体实施例方式以下说明本专利技术的实施例。此说明的目的在于提供本专利技术的总体概念而 并非用以局限本专利技术的范围。本专利技术的保护范围当视所附的权利要求书所界 定的范围为准。图1E绘示出根据本专利技术一实施例的图像感测装置。图像感测装置包括 一基板100，例如一半导体基板，其具有一像素阵列102形成于内。基板100 内可形成隔离区(未绘示)，用以定义用于排列像素阵列102的有源区。像 素阵列102中每一像素单元包括一对应的光感测器101，将来自入射光(未 绘示)的光学信号转换成电子信号。一透明层104设置于基板100上。透明层104可为一单层结构或多层结 构。在本实施例中，透明层104可包括一层间介电(interlayer dielectric, ILD) 层及位于上方的钝化层或平坦层。此处为了简化附图，仅绘示出一平整透明 层104。一具有红色、绿色、及蓝色滤光片的彩色滤光层106设置于透明层104 上。由氧化硅、氮化硅、或其组合所构成的另一透明层108覆盖彩色滤光层 106，用以保护彩色滤光层106。在本实施例中，透明层108具有一曲面108a，用以补偿因不同主光入射角(CRA)的微透镜而偏移的聚焦深度。举例而言, 透明层108具有平凸(plano-convex)的外型且曲面108a为对称的凸面，如 图1E所示。在另一实施例中，透明层108的曲面108a为非对称的凸面，如 图4所示。再者，在其它的实施例中，曲面108a由具有曲面104a的透明层 104所造成，如图2C所示，或是由具有曲面106a的彩色滤光层106所造成， 如图3C所示。由于彩色滤光层106及透明层108依序且顺应性地设置于具 有曲面104a的透明层104，因此曲面106a会大体相同于曲面106a及/或曲面 104a。图1A至图1E绘示出根据本专利技术一实施例的图像感测装置制造方法剖 面示意图。请参照图1A，提供一基板100，其具有一像素阵列102形成于内。 基板100可由硅或其它半导体材料所构成，且含有不同元件，例如晶体管、 电阻、及其它公知的半导体元件。此处为了简化附图，并未绘示出这些元件。 再者，基板100也可具有隔离区(未绘示)形成于内，用以定义用于排列像 素阵列102的有源区。每一有源区(即，像素单元)包括一对应的光感测器 101，以将来自入射光(未绘示)的光学信号转换成电子信号。光感测器101 包括光电二极管(photodiode)、光电晶体管(phototransistor)、或其它公 知的光感测器。在基板IOO上形成一透明层104。在本实施例中，透明层104可包括一 层间介电(ILD)层及位于上方的钝化层或平坦层。ILD层可通过化学气相 沉积(chemical vapor deposition, CVD)、低压化学气相沉积(low pressure CVD， LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced CVD，PECVD)、 高密度等离子体化学气相沉积(high density plasma CVD，HDPCVD)、或其 它公知沉积技术形成，且可由氧化硅或其它低介电常数(lowk)材料所构成， 例如氟硅玻璃(FSG)、掺杂碳的氧化物、甲基硅酸盐类(methyl silsequioxane, MSQ)、含氢硅酸盐类(hydrogen silsequioxane, HSQ)、或氟四乙基硅酸盐 (fluorine tetra-ethyl-orthosilicate,FTEOS)。再者，钝化层或平坦层可由氮化 硅(例如，SiN或Si3N》、氮氧化硅(例如，SiON)、碳化硅(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像感测装置，包括：　一基板，具有一像素阵列形成于内；　一第一透明层，具有一曲面且设置于该基板上；以及　一微透镜阵列，顺应性设置于该第一透明层的该曲面且对应于该基板内的该像素阵列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林建邦，彭进宝，刘宇杰，颜秀芳，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]