图像传感器的微透镜的制造方法技术

本发明专利技术提出了一种图像传感器的微透镜的制造方法。现有的微透镜是采用对微透镜的材料进行热处理以使材料受到本身应力的作用形成一定曲率，这样在当图像传感器工作在温度较高的环境时就会造成微透镜变形而引起图像质量变差。本发明专利技术提出的图像传感器的微透镜的制造方法，采用制造集成电路常用的电介质材料来制造图像传感器的微透镜，可以使微透镜的耐热温度提高到不低于４００℃，这将扩大图像传感器的适用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器领域，特别是涉及一种图像传感器的微透镜的制造 方法。
技术介绍
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的电子器件。图像传感器通常分为两类电荷耦合器件(Charge Coupled Device,以下简称CCD)型和互补型 金属氧化物半导体(CMOS)型。这两种图像传感器的感光区都是由感光基本单 元——像素(pixel)构成的阵列。其中每一个像素至少包含一个光电二极管， 该光电二极管是用来接收图像的光信号。但二极管在一个像素中所占的比例有 限，例如CMOS图像传感器的像素是由一个感光二极管和3 5个MOS晶体管构 成。如图1所示，对于4ixm尺寸的像素，二极管仅占40%左右的面积。为了获得 最大光信号，现有技术是在每一个光电二极管103上方增设一个微透镜112。该 微透镜的曲率、折射率、透镜到二极管之间的距离和材料折射率预先设计好， 以使射入到像素范围内的可见光所示的通过微透镜的折射全部聚集在感光二极 管所在的区域。如图1所示，101单晶P型硅衬底、102浅沟槽隔离区、103感光二 极管N极，104像素晶体管栅极，105、 107、 109为绝缘介质，106、 108、 IIO为 互联金属，lll为绝缘介质(包括钝化层或滤光层)，112为微透镜。现有的微透镜112是采用光刻胶或聚合物制成，例如硅胶光阻、铁氟龙、聚 氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯丁醛树脂、乙酸乙二醇丁醚酯、聚甲基丙烯酸甲酯。 这些材料具有低热变形温度，上述这些材料的变形温度约在100'C至250'C之间。 现有的微透镜制造方法为-步骤l、在完成图像传感器最上层金属间介质的平坦化后，在微透镜区域沉 积用于制造微透镜的材料，材料为上述的光刻胶或聚合物；步骤2、如图lb所示，将制造微透镜的材料层蚀刻成预定的图形112a;步骤2、在高于该材料热变形温度的温度下进行热处理，材料受到本身应力的作用，形成如图lc所示的一定曲率的凸透镜112。由有上述分析可以很明显的看出，采用现有技术的方法制造出来的微透镜 的低温变形温度使其不适用于温度较高的环境的缺点。例如汽车用监视器或路 灯监视器，经常在日晒环境中工作，随着温度升高会使微透镜材料变形，导致 传感器图像质量变差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提出一种图像传感器 的微透镜的制造方法，能够制造出较现有产品受温度较小的图像传感器的微透 镜。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种，包括步骤l 、使用电介质材料在微透镜区域沉积电介质层;所述电介质材料为Si02 和域SiOxNy和/或Si3N4和/或氟硅玻璃和域碳掺杂的氧化硅和/或氮掺杂的碳化 硅和/或多孔Si02;步骤2、将电介质层制成预设图案并将电介质层边缘制成为弯曲形状。 作为上述技术方案的优选，所述步骤l具体为步骤ll、采用等离子增强化学气相淀积法或原子层化学气相淀积法或高密 度等离子化学气相淀积法，在微透镜区沉积第一电介质层。作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为步骤21 、通过光刻和/或蚀刻将第一 电介质层制成预设图案；步骤22、利用高密度等离子化学气相淀积法在第一电介质层表面再沉积第二电介质层，并在沉积时增加等离子体能量以使制成预设图案的第一电介质层 的边缘形成弯曲形状。作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为步骤21a、通过光刻和/或蚀刻将第一电介质层制成预设图案；步骤22a、利用反应离子蚀刻法或湿法蚀刻法使制成预设图案的第一电介质 层的边缘形成弯曲形状；步骤23a、在第一电介质层的表面淀积第二电介质层。作为上述技术方案的优选，用于制造所述第二电介质层的电介质材料与用 于制造所述第一 电介质层的电介质材料相同。作为上述技术方案的优选，所述步骤2还包括通过回蚀刻时通过调节蚀刻各向同性和各向异性的蚀刻比例，对电介质层 边缘的弯曲形状进行微调。作为上述技术方案的优选，所述步骤l具体为步骤lla、在微透镜区沉积一电介质层；步骤12a、使光刻胶在曝光后加热回流，在所述电介质层表面形成与所需微 透镜形状相同的光刻胶层。作为上述技术方案的优选，所述步骤2具体为采用光刻法对所述电介质层进行蚀刻。作为上述技术方案的优选，所述步骤l具体为使用电介质材料在微透镜区域利用沉积电介质层，所述电介质层为钝化层; 所述电介质材料为SiC^Ny或Si3N4 。作为上述技术方案的优选，所述电介质的材料与最上层金属间介质的材料 相同。本专利技术提出了一种。现有的微透镜是采用 对微透镜的材料进行热处理以使材料受到本身应力的作用形成一定曲率，这样 在当图像传感器工作在温度较高的环境时就会造成微透镜变形而引起图像质量 变差。本专利技术提出的，采用制造集成电路常用 的电介质材料，来制造图像传感器的微透镜，可以使微透镜的耐热温度提高到 不低于40(TC，这将极大扩大图像传感器的适用范围。下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属
的技术人员而言，从对本专利技术的详细说明中，本专利技术的上述和其他目 的、特征和优点将显而易见。附图说明图la至图lc为现有技术中图像传感器微透镜的制作流程示意图； 图2a至2e为本专利技术第一优选实施例的图像传感器微透镜的制造过程的截面 示意图2伪本专利技术第二优选实施例的图像传感器微透镜的制造过程的截面示意图2g至图2h为本专利技术第三优选实施例的图像传感器微透镜的制造过程的截 面示意图3为本专利技术第四优选实施例的图像传感器微透镜的制造过程的截面示意图。具体实施例方式下面根据附图对本专利技术做进一步说明。在实施本专利技术的方法前，首先需要制造图像传感器。在图像传感器的最上 层金属间介质221平坦化后，如图2a所示，具有单晶P型硅衬底211，浅沟槽隔离 区212,感光二极管N区213，像素晶体管栅极214，绝缘介质Si02215 、 217、 219、 221，互联金属220。其中互联金属220可以为Cu质互联线，也可以为A1质互联线。本专利技术第一优选实施例如图2a-2e所示，制造微透镜的方法为步骤A、在完成介质221平坦化处理后，利用等离子增强化学气相淀积法 (PECVD)或原子层化学气相淀积法(ALCVD)或高密度等离子化学气相淀积 法(HDP-CVD)沉积与介质221相同介质的Si02的第一电介质层，电介质材料 可以为Si02、 SiOxNy、 Si3N4、氟硅玻璃、碳掺杂的氧化硅、氮惨杂的碳化硅、 多孔Si02其中的 一种或数种的复合物；步骤B、用常规的光刻和蚀刻方法形成预设图案222a后去除光刻胶； 步骤C、用高密度等离子化学气相淀积法(HDP-CVD)再淀积一层与介质 221相同介质的Si02的第二电介质层222b;在淀积时适当增加等离子体能量(大 于500W)，就可以使预设图案222a的边缘被蚀刻，如图2c所示；这样有利于是 第二电介质层222b形成弯曲形状222c;本领域内技术人员可以理解，通过控制 第一电介质层222a的沉积厚度、预设图案之间的间距和淀积时沉积/蚀刻比例等 工艺可以控制第二电介质层222b的弯曲形状；步骤D、利用等离子增强化学气相淀积法(PECVD)或原子层化学气相淀 积法(ALCVD)淀积氮化硅Si2N4或氮氧化硅SiOxNy作为钝化层223;步骤E、沉积Si02或SiOxNy作为抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器的微透镜的制造方法，包括：　步骤１、使用电介质材料在微透镜区域沉积电介质层；所述电介质材料为ＳｉＯ↓［２］和／或ＳｉＯ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］和／或Ｓｉ↓［３］Ｎ↓［４］和／或氟硅玻璃和／或碳掺杂的氧化硅和／或氮掺杂的碳化硅和／或多孔ＳｉＯ↓［２］；　步骤２、将电介质层制成预设图案并将电介质层边缘制成为弯曲形状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高文玉，李秋德，秦旭光，吕政，
申请(专利权)人：和舰科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]