[發明專利]圖像傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201010549896.0
• 申請日: 2010-11-15
• 公開（公告）號: CN102339838A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 陳柏碩
• 申請（專利權）人: 采鈺科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及一種圖像傳感器，特別涉及一種具有一分離型彩色濾光片結構的圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

圖像傳感器為一種將光圖像轉換為電信號的半導體元件。圖像傳感器一般分為電荷耦合元件(CCD)與互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。上述圖像傳感器中，互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器包括一用來檢測入射光與將其轉換為電信號的光二極管以及用來傳輸與處理電信號的邏輯電路。

請參閱圖1A～圖1C，揭示一傳統包含微透鏡的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的制造方法。

首先，請參閱圖1C，提供一傳統互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器包括一光感測部13、一保護層21、一彩色濾光片陣列23與多個微透鏡27。光感測部13包括一用來接收入射光、產生并累積電荷的光二極管11。保護層21形成于光感測部13的一結構上。

于傳統互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的制造方法中，如圖1A所示，形成一具氮化硅主體的保護層21于一半導體基板10上。半導體基板10包括一光感測部13。光感測部13包括一光二極管11。之后，如圖1B所示，形成一彩色濾光片陣列23(具有一連接型彩色濾光片結構)于保護層21上。此處，彩色濾光片陣列23包括一分別由包含紅色、綠色與藍色色素的光致刻蝕劑材料所構成的原色系統，即包括一紅色濾光片(R)、一綠色濾光片(G)與一藍色濾光片(B)。每一彩色濾光片的形成包括一系列根據光刻技術的涂布、曝光與顯影工藝。彩色濾光片陣列23亦可選擇性地由一包含青綠色濾光片、黃色濾光片與洋紅色濾光片的互補色系統所構成。

之后，如圖1C所示，涂布一光致刻蝕劑層于彩色濾光片陣列23上，并進行曝光與顯影，以形成多個光致刻蝕劑圖案。續對光致刻蝕劑圖案進行熱回熔(thermal?reflow)與硬化(curing)工藝，以形成透鏡，即多個微透鏡27。

根據傳統制造方法，微透鏡27彼此的間距大約介于0.2至0.5微米(由于連接型彩色濾光片結構所致)，其是為避免相對應的光致刻蝕劑圖案在進行硬化與回熔工藝的過程中，于微透鏡27之間形成架橋。然而，微透鏡27之間的縫隙會使得至少部分射入微透鏡27之間的光漏失，且由于入射光進入鄰近像素，致顏色信號解析度下降至低于理想。

此外，由于微透鏡27是借由涂布、光刻與熱工藝所形成，因此，微透鏡27的材料必須限定僅能為光敏感性材料。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的一實施例，提供一種圖像傳感器，包括：一像素傳感器；一保護層，形成于該像素傳感器上；一彩色濾光片陣列，包括多個彩色濾光片，形成于該保護層上，其中兩相鄰彩色濾光片之間具有一縫隙(即一分離型彩色濾光片結構)；以及一無縫微透鏡陣列，包括多個微透鏡，形成于該彩色濾光片陣列上。

該保護層包括氮化硅。于所述多個彩色濾光片中的該彩色濾光片包括一第一縫隙，沿一列方向，一第二縫隙，沿一行方向，以及一第三縫隙，沿一對角方向。該第一縫隙與該第二縫隙大體相同。該第三縫隙大于該第一縫隙，該第三縫隙大于該第二縫隙。該彩色濾光片為多邊形或矩形。該微透鏡包括光致刻蝕劑或熱塑性樹脂。于該彩色濾光片上的該微透鏡具有一高度，由該第一縫隙、該第二縫隙與該第三縫隙決定。于該彩色濾光片上的該微透鏡具有一斜率，由該第一縫隙、該第二縫隙與該第三縫隙決定。

于本發明揭示的圖像傳感器中，該分離型彩色濾光片結構可增進入射光感測度及其聚光效率。由于可改善光感測度及降低或避免射入至鄰近像素的光，因此，利用根據本發明制作的圖像傳感器，例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器，可獲得更清晰圖像。

本發明的一實施例，提供一種圖像傳感器的制造方法，包括：提供一像素傳感器；形成一保護層于該像素傳感器上；形成一彩色濾光片陣列于該保護層上，該彩色濾光片陣列包括多個彩色濾光片，其中兩相鄰彩色濾光片之間具有一縫隙；涂布一透明材料于該彩色濾光片陣列上；以及使該透明材料硬化，以形成一無縫微透鏡陣列，包括多個微透鏡。