微透镜阵列及其形成方法技术

本公开的实施例涉及微透镜阵列及其形成方法。一种形成器件的方法，方法包括：在基板之上沉积第一光致抗蚀剂层，通过图案化和回流第一光致抗蚀剂层形成种子透镜阵列，种子透镜阵列的尺寸跨基板变化，在种子透镜阵列之上形成第二光致抗蚀剂层，以及通过图案化和回流第二光致抗蚀剂层形成微透镜阵列。光致抗蚀剂层形成微透镜阵列。光致抗蚀剂层形成微透镜阵列。

【技术实现步骤摘要】
微透镜阵列及其形成方法


[0001]本专利技术总体上涉及光电子器件，并且在特定实施例中涉及微透镜阵列及其形成方法。

技术介绍

[0002]诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的光电子器件包括图像拾取元件的像素阵列。通常，每个像素包括诸如光电二极管的光敏部分，并且可以包括非光敏电路装置。当光电子器件暴露于光时，由收集光的光敏部分接收光子并且将它们转换为指示输出的电荷信号。另一方面，暴露于非光敏电路装置的光未被收集并且导致灵敏度减小。
[0003]通常，作为在不增加光敏部分的尺寸的情况下改善光收集灵敏度的技术，可以在像素阵列之上形成微透镜阵列。阵列的每个微透镜与对应的像素相关联。每个微透镜覆盖像素的光敏部分和非光敏区域，并且将光聚焦到光敏部分上，使曝光的光会聚(例如焦点)到光敏部分上。
[0004]在需要感测彩色图像的应用中，像素阵列还可以包括滤色器以捕捉曝光的光的特定颜色。通常，微透镜、滤色器和光敏部分的中心准确地对齐。换句话说，它们基本同轴。
[0005]传统上，通过使用以下单个光刻过程形成微透镜阵列：在滤色器的层之上形成光致抗蚀剂的层、通过图案化光掩模将光致抗蚀剂的层暴露于辐射、显影光致抗蚀剂层以形成图案化光致抗蚀剂层，以及在回流步骤中对抗蚀剂层进行热处理，以部分回流图案化抗蚀剂层。基于光致抗蚀剂的粘度，抗蚀剂层形成微透镜的轮廓。然后，冷却抗蚀剂层以硬化抗蚀剂，从而形成微透镜阵列。
[0006]然而，常规的微透镜阵列具有它们自己的一系列缺点。在非远心光电子器件(诸如，移动电话相机或成像手机)中，在阵列的中心处的像素接收主光线角(CRA)为0度的光。然而，CRA可能从阵列的中心到阵列的边缘增加。
[0007]换句话说，由阵列收集的光线从中心到边缘逐渐偏离垂直。通常，每个微透镜具有相同的曲率半径，并且不考虑CRA的改变和增加的光线光学路径。这可能导致焦点和焦平面从阵列的中心到阵列的边缘改变，从而导致焦点的垂直移动。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的一个实施例，一种形成器件的方法包括：在基板之上沉积第一光致抗蚀剂层；通过图案化和回流第一光致抗蚀剂层来形成种子透镜阵列，种子透镜阵列的尺寸跨基板变化；在种子透镜阵列之上形成第二光致抗蚀剂层；以及通过图案化和回流第二光致抗蚀剂层来形成微透镜阵列。
[0009]根据本专利技术的另一个实施例，一种形成器件的方法包括：确定针对要制造的具有多个光敏区域的器件的每个光敏区域的主光线角；确定要在每个光敏区域之上形成的微透镜阵列中的透镜的焦距；确定用于形成微透镜阵列的种子层的光掩模的特征尺寸；以及形成微透镜阵列，微透镜阵列中的每个透镜具有在相应光敏区域之上的焦距，焦距从器件的
中心到器件的边缘变化。
[0010]根据本专利技术的另一个实施例，一种器件包括：微透镜阵列，该微透镜阵列包括透镜阵列，透镜阵列中的每个透镜被配置成定位在光电子器件的多个光敏部分的相应光敏部分之上，并且其中透镜阵列中的每个透镜的尺寸从微透镜阵列的中心到微透镜阵列的边缘改变，其中透镜阵列中的每个透镜包括种子部分和覆盖种子部分的主透镜部分。
附图说明
[0011]为更全面地理解本专利技术及其优点，现结合附图进行以下描述，其中：
[0012]图1A
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图1B图示了根据本申请的一个实施例的在制造的各个阶段期间的光电子器件的截面图，其中图1A图示了在基板上形成微透镜阵列之后的器件的截面图，并且图1B图示了在将微透镜阵列附接在滤色器阵列之上以形成光电子器件之后的器件的截面图；
[0013]图2A
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图2G图示了根据本申请的一个实施例的在制造的各个阶段期间的光电子器件的截面图，其中图2A图示了在基板上形成第一光致抗蚀剂层之后的器件，图2B图示了在使用第一光掩模图案化第一光致抗蚀剂层之后的器件，图2C图示了在第一多个段被回流并且形成种子透镜阵列之后的器件，图2D图示了在将第二光致抗蚀剂层沉积在种子透镜阵列之上之后的器件的截面图，图2E图示了在通过第二光掩模曝光第二光致抗蚀剂层以形成第二多个段之后的器件，图2F图示了在第二多个段被回流并且形成微透镜阵列之后的基板，并且图2G图示了基板被剥离并且微透镜阵列被附接在滤色器阵列之上之后的器件；
[0014]图3是对应于图2A
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图2G的流程图，并且图示了形成具有改善灵敏度的光电子器件的示例过程流程；
[0015]图4A包括根据本申请的一个实施例的用于形成种子透镜的第一光掩模的俯视图的图示；
[0016]图4B图示了对于正确对焦，主光线角度与透镜焦距之间的关系；
[0017]图4C图示了根据本申请的一个实施例的用于形成第一光掩模的CRA移位模型；
[0018]图5A
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图5F图示了根据本申请的一个实施例的在制造的各个阶段期间的光电子器件的截面图，其中图5A图示了在第一光致抗蚀剂层形成在滤色器阵列上之后的器件，图5B图示了在使用第一光掩模、利用第一多个段图案化第一光致抗蚀剂层之后的器件，图5C图示了在第一多个段被回流并且形成种子透镜阵列之后的器件，图5D图示了在第二光致抗蚀剂层被沉积在种子透镜阵列之上之后的器件，图5E图示了在通过第二光掩模曝光第二光致抗蚀剂层以形成第二多个段之后的器件，并且图5F图示了在第二多个段被回流并且形成微透镜阵列之后的器件；
[0019]图6图示了根据本申请的一个实施例的光电子器件的截面图；以及
[0020]图7图示了根据本申请的一个实施例的包括第一光致抗蚀剂层和第二光致抗蚀剂层的微透镜阵列的截面图。
具体实施方式
[0021]虽然微透镜阵列已经改善了诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的光电子器件的像素的灵敏度，但是由于每个微透镜的尺寸相同，仍然存在限制。即，光线不会以一致的主光线角(CRA)进入每个微透镜。具体地，光的CRA和光学路径从阵列的中心到阵列的
边缘增加(即偏离垂直)。这可以使每个微透镜的焦点(和焦平面)垂直增加并且引起焦点的垂直移动。然而，随着器件尺寸的减小(例如，变得更薄并且像素尺寸减小)；光电子器件从中心到边缘的灵敏度变得越来越差。
[0022]本公开的实施例公开了形成微透镜阵列，其中每个微透镜的会聚半径(ROC)被优化以解决增加的CRA。更具体地，本专利技术的实施例涉及具有改善灵敏度的光电子器件，该光电子器件包括微透镜阵列，微透镜阵列包括具有从器件的中心到边缘改变的曲率半径(ROC)的透镜阵列。在各种实施例中，形成光电子器件的方法包括从基板的中心到边缘形成不同尺寸的种子透镜阵列，并且使用它们作为引导以形成微透镜阵列。
[0023]图1A
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图1B图示了根据本申请的一个实施例的在制造的各个阶段期间的光电子器件的截面图，其中图1A图示了在基板上形成微透镜阵列之后的器件的截面图，并且图1B图示了在将微透镜阵列附接在滤色器阵列之上以形成光电子器件之后的器件的截面图。
[0024]图1A图示了在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成器件的方法，所述方法包括：在基板之上沉积第一光致抗蚀剂层；通过图案化和回流所述第一光致抗蚀剂层来形成种子透镜阵列，所述种子透镜阵列的尺寸跨所述基板变化；在所述种子透镜阵列之上形成第二光致抗蚀剂层；以及通过图案化和回流所述第二光致抗蚀剂层来形成微透镜阵列。2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述种子透镜阵列包括：在所述第一光致抗蚀剂层中形成不同尺寸的第一多个段，所述第一多个段中的每个段的尺寸从所述基板的中心到所述基板的边缘改变；以及回流所述第一多个段，以形成所述种子透镜阵列。3.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述微透镜阵列包括图案化与所述种子透镜阵列对齐的所述第二光致抗蚀剂层。4.根据权利要求1所述的方法，其中每个种子透镜的曲率半径从所述基板的中心到所述基板的边缘逐渐增加。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基板之上沉积所述第一光致抗蚀剂层包括：在所述基板之上沉积所述第一光致抗蚀剂层，所述基板包括布置在多个光敏部分之上的滤色器阵列，所述第一光致抗蚀剂层被形成在所述滤色器阵列之上。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述微透镜阵列附接到光电子器件，所述光电子器件包括多个光敏部分和滤色器阵列，并且其中所述微透镜阵列中的每个透镜被定位在所述滤色器阵列中的每个滤色器和所述多个光敏部分中的每个光敏部分之上。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述光电子器件的中心部分中的所述滤色器阵列中的滤色器与相应的光敏部分对齐，并且在所述光电子器件的外围区域中的所述滤色器阵列中的滤色器与相应的光敏部分未对齐。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：通过变化所述微透镜阵列中的每个透镜的曲率半径来补偿所述滤色器阵列的所述未对齐。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光致抗蚀剂层和所述第二光致抗蚀剂层由相同的光致抗蚀剂材料制成。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述微透镜阵列中的每个透镜的曲率半径从所述基板的中心到所述基板的边缘增加。11.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述种子透镜阵列包括：利用第一光掩模来图案化所述第一光致抗蚀剂层，其中形成所述微透镜阵列包括：利用第二光掩模来图案化所述第二光致抗蚀剂层，其中所述第一光掩模包括变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：林淯琮，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：