光学传感器制造技术

本公开涉及光学传感器。一种光学传感器，包括：支撑衬底；第一微透镜结构，设置在支撑衬底上并且具有弯曲形状，其中第一微透镜结构通过间隔件区域彼此分隔；以及第二微透镜结构，在第一微透镜结构上方延伸且变形，使得第二微透镜结构具有与第一微透镜结构的弯曲形状匹配的弯曲形式，并且部分地延伸到在第一微透镜结构之间的间隔件区域中。利用本公开的实施例有利地在没有微透镜之间桥接的风险的情况下充分减小每个微透镜结构之间的距离。充分减小每个微透镜结构之间的距离。充分减小每个微透镜结构之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
光学传感器


[0001]实施例和实施方案涉及微透镜和光学传感器。

技术介绍

[0002]光学传感器是用于检测光强度并将其转换成诸如电流或电压的可测量量的装置。光学传感器通常包括光敏区域和微透镜的阵列。特别地，每个光敏区被微透镜覆盖，并被配置成从入射光子产生电流。光子可以用于例如当它们被光学传感器收集时重建图像。图像的每个像素对应于由阵列的光敏区域吸收的光子。
[0003]微透镜是通常具有小于100μm的直径的透镜。直径可以向下延伸到μm量级的尺寸，更典型地在1和10μm之间。
[0004]微透镜使得可以将光聚焦在微透镜所在的光敏区域上。光敏区域可以通过被微透镜覆盖来捕获更大量的光子，这使得可以增加光敏区域的量子效率。量子效率(QE)对应于入射光子数与光敏区吸收的光子数之比。因此，该比率取决于与微透镜表面接触并重定向到光敏区域的光子的数量。
[0005]为了优化量子效率，即为了获得接近于1的量子效率，希望将微透镜尽可能小地间隔开，以收集所有的入射光子，减少光损耗。端到端微(end to end)透镜还具有通过防止光子落在相邻光敏区域上而减少光学干涉的优点。
[0006]用于形成微透镜的已知技术的实例使用简单的光刻法。光刻使得可以通过使用支撑衬底上的掩模根据给定图案再现多个微透镜结构。微透镜结构具有中间平行六面体形式，其在下文中也称为“垫(pad)”。所述焊盘然后分布在衬底的表面上并且彼此隔开。然后，微透镜结构经受热蠕变，即，由于热的作用变成液体，以便允许润湿衬底上的结构。润湿对应于与固体表面接触的液体的自然变形。然后，与衬底表面接触的微透镜结构自然地呈现最终的弯曲形状，从而形成微透镜。
[0007]在蠕变期间，垫不仅采取微透镜的形式，而且在衬底上延伸，使得所获得的微透镜覆盖衬底的较大区域。当通过光刻形成的结构太靠近在一起时，后者有形成彼此“桥接”并因此连接在一起的桥的风险。
[0008]形成在微透镜之间的桥对应于并排设置的微透镜的端部之间的融合。两个微透镜之间的桥不允许穿过该桥的光子被正确地引导到位于这些微透镜下方的光敏区域。
[0009]此外，穿过桥的光子可能在阵列的光敏区域之间产生光学干涉。例如，当光子被重定向到与其所针对的光敏区域不同的光敏区域时，发生光学干涉。
[0010]这导致光学传感器性能的降低和关于待重建图像的信息的损失。
[0011]此外，当前的光刻技术不能在没有微透镜之间桥接的风险的情况下充分减小每个微透镜结构之间的距离，并且不能足够精确以完全减小微透镜之间的距离。
[0012]在这点上，用于制造微透镜的其它标准技术使得可以减小微透镜之间的间隔而不形成桥。
[0013]例如，一种方法提供用于形成第一微透镜的第一光刻工艺，使得第一微透镜每隔
一个地覆盖光敏区域。在第一微透镜交叉联接之后，接着通过第二光刻工艺在每个第一微透镜之间形成第二微透镜以覆盖剩余的光敏区域。因此，此方法使得可获得彼此不间隔开或仅彼此间隔少量的第一微透镜和第二微透镜。
[0014]然而，在此方法中第一微透镜与第二微透镜的对准仍相对复杂，且光刻步骤中的每个者需要使用不同掩模，这在制造微透镜时代表显著的额外成本。
[0015]用于形成微透镜的常用方法的另一实例是基于将微透镜等离子体转移到布置在衬底上的中间层上。尽管等离子体使得更容易调节中间层上的微透镜之间的间隔以减小或去除微透镜之间的间隔，但是由等离子体发射的辐射可能导致对光学传感器的光敏区域的严重损害并且使得微透镜的表面更粗糙。
[0016]因此，需要提出一种解决方案，其使得可以减小微透镜之间的间隔并增加量子效率，同时避免高制造成本并避免损坏光学传感器的光敏区域。

技术实现思路

[0017]本公开的目的是提供一种光学传感器，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
[0018]本公开的一方面提供了一种光学传感器，包括：支撑衬底；第一微透镜结构，设置在支撑衬底上并且具有弯曲形状，其中第一微透镜结构通过间隔件区域彼此分隔；以及第二微透镜结构，在第一微透镜结构上方延伸且变形，使得第二微透镜结构具有与第一微透镜结构的弯曲形状匹配的弯曲形式，并且部分地延伸到在第一微透镜结构之间的间隔件区域中。
[0019]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构中的每个第二微透镜结构具有的曲率大于或等于每个第一微透镜结构的曲率。
[0020]根据一个或多个实施例，其中第一微透镜结构的材料不同于第二微透镜结构的材料。
[0021]根据一个或多个实施例，其中第一微透镜结构和第二微透镜结构由酚醛聚合物树脂制成。
[0022]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构被配置为限制在第二微透镜结构的外表面上的光反射。
[0023]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构的材料具有在1.5与1.7之间的折射率。
[0024]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构的厚度在400nm和4μm之间。
[0025]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构的厚度大于0.1μm。
[0026]根据一个或多个实施例，其中第一微透镜结构彼此间隔大于或等于300nm的距离。
[0027]根据一个或多个实施例，其中第二微透镜结构彼此不间隔开。
[0028]利用本公开的实施例有利地在没有微透镜之间桥接的风险的情况下充分减小每个微透镜结构之间的距离。
附图说明
[0029]在非限制性实施例和实施方式的详细描述以及附图中给出了本技术的其它
优点和特征，其中：
[0030]图1示出了用于制造光学传感器的方法的流程图；
[0031]图2－图9示出了在各个制造阶段的实施例光学传感器的截面图；以及
[0032]图10－图12示出了在各个制造阶段的实施例光学传感器的平面图。
具体实施方式
[0033]图1示意性地示出了实现用于制造光学传感器DISP的方法。该制造方法包括获得如图2的横截面所示的支撑衬底SUB。支撑衬底SUB由目前用于制造微透镜的材料(例如多晶硅)制成，且包括取决于光敏区Z_PHT的性质由本身已知的不同类型的方法形成的光敏区Z_PHT。光敏区Z_PHT可以是例如结型光电二极管或掩埋式光电二极管。衬底可以是p型或n型，并且衬底可以具有更高或更低的电阻率。晶体管的掺杂将根据衬底和光电二极管的类型而不同。
[0034]然后，该方法包括用于在衬底SUB上形成微透镜的步骤11至18。微透镜不必直接形成在衬底SUB上。特别地，可以在衬底SUB和微透镜之间插入诸如形成滤色器的层。
[0035]更具体地，微透镜的形成包括通过步骤11至14形成弯曲的第一微透镜结构，然后通过步骤15至18在第一微透镜结构上形成第二弯曲微透镜。
[0036]因此，该方法包括在支撑衬底SUB上形成11第一材料层C1。第一层C1可以由光敏树脂制成。光敏树脂可以由酚醛聚合物(novolac polyme本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学传感器，其特征在于，包括：支撑衬底；第一微透镜结构，设置在所述支撑衬底上并且具有弯曲形状，其中所述第一微透镜结构通过间隔件区域彼此分隔；以及第二微透镜结构，在所述第一微透镜结构上方延伸且变形，使得所述第二微透镜结构具有与所述第一微透镜结构的弯曲形状匹配的弯曲形式，并且部分地延伸到在所述第一微透镜结构之间的所述间隔件区域中。2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述第二微透镜结构中的每个第二微透镜结构具有的曲率大于或等于每个第一微透镜结构的曲率。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：新型
国别省市：