制造微透镜、微透镜阵列和图像传感器的方法技术

提供了一种微透镜的制造方法。所述方法包括形成第一透镜图案，在一部分所述第一透镜图案上以控制所述微透镜的非对称曲率的方式形成第二透镜图案。所述方法进一步包括对所述第一和第二透镜图案进行回流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及图像传感器和制造图像传感器的方法，更具体来讲，涉及微透镜的制造方法和在(例如)图像传感器中采用的微透镜阵列，以及制造包含所述微透镜阵列的图像传感器的制造方法。
技术介绍
从根本上来讲，图像传感器是将光学图像转化为电信号的半导体器件。图像传感器广泛应用于半导体工业，并且通常分为电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器具有几项我们所期望的特性，例如，通过晶片加工批量生产的能力、低功耗、与外围电路的兼容性和单芯片技术的适用性。基于CMOS图像传感器的上述期望特性，CMOS图像传感器广泛应用于数字照相机、智能电话、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、保密摄像机、条型码探测器、高清晰度电视(HDTV)摄像机和玩具。图像传感器主要包括用于探测光的光探测器(通常包括光电二极管)和用于对探测到的光进行处理，并将其转化为电信号的逻辑电路。此外，为了提高图像传感器对光的灵敏度，图像传感器的占空因数(即光探测面积与像素面积的比率)应当高。但是，图像传感器的占空因数受到某些因素的限制，例如，芯片尺寸、像素数目和彻底去除逻辑电路部分的难度。为此，已经开发出了改变入射到光电二极管之外上的光的路径并将所述光线集中到所述光电二极管上的聚合技术。就上述技术而言，采用微透镜会聚光线。此外，将每一微透镜分配至相应的像素，通常每一微透镜由具有恒定曲率的平凸透镜制成。图1是说明具有恒定曲率的常规平凸透镜的横截面图。参照图1，平凸透镜的曲面是圆的一部分，其中心位于原点P。在上述常规方法中，形成图像传感器的微透镜，使得所述微透镜的中心位于所述光电二极管的中心上方。但是，上述常规图像传感器面对这样的困难，由于通过模块透镜(未示出)的光垂直入射到位于微透镜阵列的中心的光接收平面，并会聚到微透镜阵列的中心，因此，远离中心的光电二极管接收到的入射光的量比位于微透镜阵列的中心的光电二极管接收到的要小。因此产生了一种被称为暗影(shading)的现象，其中，图像传感器俘获的图像的边缘看起来较暗。图2是说明上述暗影现象的横截面图。参照图2，将微透镜220L、220C和220R中的每一个放置在对应的光探测器210L、210C和210R之上。如图2所示，光从垂直于光接收平面的方向，通过模块透镜(未示出)入射到位于微透镜阵列的中心的微透镜220C，但是却从偏离直角的位置方向入射到位于微透镜阵列的边缘的微透镜220L和220R。因此，就所处位置远离微透镜阵列中心的光探测器210L和210R而言，入射光未会聚到光探测器的中心，而是会聚到光探测器的边缘，由此导致了图像传感器光接收效率的降低。此外，由于通过模块透镜的入射光会聚到微透镜阵列的中心，所以远离微透镜阵列中心的光探测器210L和210R接收到的入射光的量较小。因此，已经开发出了用于减小上述暗影现象的常规方法。这一常规方法利用将远离微透镜阵列中心的微透镜的位置移到微透镜阵列中心的方法。通过将远离微透镜阵列中心的微透镜的位置移动到微透镜阵列的中心，将入射光会聚到远离微透镜阵列中心的光探测器的中心，由此增强图像传感器的光接收效率。但是，这一常规方法难以适用于某些类型的图像传感器，例如，具有共享像素的构造的图像传感器，因为这些图像传感器中的微透镜的位置难以适当地移动。在名为“固体成像装置及其制造方法”的日本专利公开No.1999-340446中介绍了一种固体成像装置，其试图通过使远离微透镜阵列中心的微透镜形成非对称曲率的方式增强光接收率，由此将入射光会聚到光探测器的中心。此外，在日本专利公开No.1999-340446所描述的固体成像装置的制造方法中，对微透镜阵列进行加热，之后令其旋转，并利用离心力使得在微透镜阵列中的微透镜与微透镜阵列的中心之间的距离更大的情况下，微透镜阵列中的微透镜具有更高的曲率非对称性。但是，日本专利公开No.1999-340446中的固体成像装置的制造方法难以适用于制造微透镜阵列的工艺。特别地，就在日本专利公开No.1999-340446中介绍的微透镜阵列制造工艺而言，必须以模块透镜为单位对晶片进行切割，之后对切割后的一片晶片进行旋转，这样导致了制造图像传感器的过程中制造成本和制造时间的增加。因此，需要一种高效的微透镜制造方法，来提供具有非对称曲率的微透镜。
技术实现思路
本专利技术的一些示范性实施例提供了有效制造具有非对称曲率的微透镜的方法。本专利技术的其他示范性实施例提供了制造微透镜阵列的方法，其中，远离微透镜阵列中心的每一微透镜比接近微透镜阵列中心的那些微透镜具有更高的曲率非对称性。本专利技术的另一些示范性实施例提供了制造图像传感器的方法，所述图像传感器包括微透镜阵列，在所述微透镜阵列当中，远离微透镜阵列中心的每一微透镜比接近微透镜阵列中心的那些微透镜具有更高的曲率非对称性。在本专利技术的一些示范性实施例中，提供了制造具有非对称曲率的微透镜的方法。形成第一透镜图案，之后，在一部分第一透镜图案上以控制微透镜的非对称曲率的方式形成第二透镜图案。对第一和第二透镜图案进行回流，以形成具有非对称曲率的微透镜。此外，微透镜的制造方法可以进一步包括在第二透镜图案上形成第三透镜图案，其中，在形成第三透镜图案之后，连同第一透镜图案和第二透镜图案一起对第三透镜图案进行回流。通过所述方法制造的微透镜可以用于诸如CMOS图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器的图像传感器。可以基于与第一透镜图案接触的第二透镜图案的面积、位于第一透镜图案上的第二透镜图案的位置和/或第二透镜图案的厚度控制微透镜的非对称曲率。在其他示范性实施例中，可以以逐渐升高的温度对第一和第二透镜图案进行加热，之后使其冷却。此外，第一和第二透镜图案可以包括光透射率不低于95％左右的热固丙烯酸树脂，并且可以按顺序分别在约140℃、约150℃、约160℃和约170℃下加热大约5分钟，之后进行冷却。在本专利技术的一些示范性实施例中，提供了一种制造微透镜的方法。形成第一透镜图案阵列，之后，在第一透镜图案阵列上以控制微透镜阵列中每一微透镜的非对称曲率的方式形成第二透镜图案阵列。对第一和第二透镜图案阵列进行回流，以形成具有微透镜阵列中的相应微透镜的非对称曲率的微透镜阵列。距离微透镜阵列的中心较远的微透镜阵列中的每一微透镜所具有的曲率非对称性比距离微透镜阵列中心较近的微透镜所具有的曲率非对称性更高。通过所述方法制造的微透镜阵列可以用于CMOS图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器。可以基于与第一透镜图案阵列中的第一透镜图案接触的第二透镜图案阵列中的第二透镜图案的面积、第二透镜图案阵列中的第二透镜图案在第一透镜图案阵列中的第一透镜图案上的位置和/或第二透镜图案阵列中的第二透镜图案的厚度控制微透镜阵列中微透镜的非对称曲率。在其他示范性实施例中，微透镜阵列的制造方法可以进一步包括在第二透镜图案阵列上形成第三透镜图案阵列，且在形成第三透镜图案阵列之后，可以连同第一透镜图案阵列和第二透镜图案阵列一起对第三透镜图案阵列进行回流。此外，可以以逐渐升高的温度对第一和第二透镜图案阵列进行加热，之后使其冷却。第一和第二透镜图案可以包括光透射率不低于约95％的热固丙烯酸树脂，并且可以按顺序分别在约140℃、约150℃、约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造微透镜的方法，其包括：形成第一透镜图案；在一部分所述第一透镜图案上以控制所述微透镜的非对称曲率的方式形成第二透镜图案；以及对所述第一和第二透镜图案进行回流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金世英，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]