[發(fā)明專利]固態(tài)成像裝置、固態(tài)成像裝置的制造方法和電子設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710160582.3
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN107425023B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 前田兼作;松谷弘康;守屋雄介
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/0232
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

本發(fā)明涉及固態(tài)成像元件和固態(tài)成像元件的制造方法以提供具有優(yōu)良的光聚集性能的固態(tài)成像元件，本發(fā)明還涉及電子設備。固態(tài)成像元件包括半導體基體(11)和形成在半導體基體(11)上的光電轉(zhuǎn)換部分。固態(tài)成像元件被提供有層疊在半導體基體上的隔著至少一個應力弛豫層(22)的有機材料層和無機材料層。例如，該技術(shù)可應用于具有布置在像素上的微透鏡等的固態(tài)成像元件。

本發(fā)明是2011年7月8日所提出的申請?zhí)枮?01180043274.3、發(fā)明名稱為“固態(tài)成像裝置、固態(tài)成像裝置的制造方法和電子設備”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有在像素上布置的微透鏡的固態(tài)成像裝置、配備有微透鏡的固態(tài)成像裝置和具有固態(tài)成像裝置的電子設備。

背景技術(shù)

最近，已要求諸如移動電話的配備有照相機模塊的電子設備更小并更薄。因此，包括內(nèi)置有固態(tài)成像裝置的陶瓷封裝和用于密封該封裝的表面接合的玻璃片的傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)已不能滿足尺寸和厚度減小的要求。

因此，已經(jīng)開發(fā)了倒裝芯片安裝的封裝結(jié)構(gòu)，其包括微透鏡陣列和直接接合到微透鏡陣列上的玻璃片。例如，提供較硬的透明材料作為保護層，以覆蓋芯片上微透鏡。這種保護層可排除對特定封裝的需求，并且可減少切割后用于單個固態(tài)成像裝置芯片的工藝數(shù)量，從而可以簡化工藝。此外，保護層較硬且具有平坦化的表面。因此，即使灰塵沉積在保護層上，也可容易地擦拭掉灰塵而不在保護層上留下擦痕。

近年來，由于固態(tài)成像裝置做得具有更小的尺寸和更高的像素密度，已經(jīng)出現(xiàn)了由光電轉(zhuǎn)換部分面積的縮小造成的靈敏度減小的問題。為解決此問題，已經(jīng)提供了在光電轉(zhuǎn)換部分上具有微透鏡的彩色固態(tài)成像裝置。

在傳統(tǒng)的微透鏡結(jié)構(gòu)中，當攝像機的透鏡孔徑充分小時且當光垂直入射在彩色固態(tài)成像裝置上時，入射光將毫無問題地在光電轉(zhuǎn)換部分上匯聚。然而，當攝像機透鏡設置為接近全孔徑時，不能在光電轉(zhuǎn)換部分上匯聚的斜射光成分增多，使得彩色固態(tài)成像裝置會具有無法有效改善其靈敏度的問題。

為解決此問題，已經(jīng)提出了一種固態(tài)成像裝置結(jié)構(gòu)，其具有微透鏡和設置在微透鏡上的平坦化的透明樹脂材料，從而該固態(tài)成像裝置的最上面的表面基本上是平的。圖7示意性地示出了具有這種結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)，該固態(tài)成像裝置包括濾色器和上部部件。在這種結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置中，在濾色器101上設置有平坦化層102，并且在平坦化層102上設置有微透鏡層103。此外，在微透鏡層103上設置有具有平坦化表面的透明樹脂層104。

遺憾地，如果在微透鏡層103的折射率n1和透明樹脂層104的折射率n2之間僅存在小的差異，則微透鏡層103的光匯聚功能將是不充分的。具體地，圖7中所示的具有微透鏡和平坦化樹脂膜的光收集結(jié)構(gòu)的收集效率是在微透鏡層103之上具有空氣層的傳統(tǒng)光收集結(jié)構(gòu)的收集效率的一半或更少。

已經(jīng)提出了一種解決光收集性能的問題的技術(shù)，該技術(shù)提供了包括微透鏡和透明樹脂層的結(jié)構(gòu)，其中微透鏡具有比透明樹脂層的折射率高的折射率(例如，見專利文獻1)。在此結(jié)構(gòu)中，即使在光接收表面被樹脂等覆蓋時，微透鏡的聚焦性能也可保持在滿意的水平。更具體地，此技術(shù)包括采用氮化硅(SiN)通過回蝕刻工藝來形成微透鏡。

圖8A至8C示出了通過回蝕刻工藝形成微透鏡的方法。

在該回蝕刻工藝中，如圖8A中所示，在濾色器101上形成平坦化層102。接著，例如采用氮化硅(SiN)通過等離子體CVD(化學氣相沉積)，在平坦化層102上形成光學透明的微透鏡層103膜。然后在微透鏡層103上形成抗蝕劑層105。如圖8B中所示，通過光刻把抗蝕劑層105圖案化成透鏡形狀，然后進行熱處理，從而形成圖案化的抗蝕劑。如圖8C中所示，接著采用透鏡圖案化的抗蝕劑層105作為掩模，把微透鏡層103蝕刻成透鏡形狀。