影像感測器以及其制作方法技術

本發明專利技術公開一種影像感測器以及其制作方法。該影像感測器包括具有多個彼此相連的上子透鏡的連續式微透鏡以及對應各上子透鏡設置的下子透鏡。連續式微透鏡可提升量子效應，下子透鏡與上子透鏡搭配可在較短的距離內形成兩階段的聚光效果而使入射光聚焦至感光單元上，故可使連續式微透鏡的應用不受限于對應的像素區大小。此外，由于下子透鏡與感光單元之間的距離較短，故可使得感光靈敏度與均勻性獲得提升，而通過下子透鏡也可使對應設置的彩色濾光層的穿透率獲得提升。

Image sensor and method for manufacturing the same

The invention discloses an image sensor and a method for making the same. The image sensor includes a continuous micro lens having a plurality of upper lens connected to each other and a lower lens corresponding to each of the sub lenses. Continuous micro lens can enhance the quantum effect, the lens and the lens was on collocation can be formed in the two stage spotlight effect in the short distance and the incident light is focused to the photosensitive unit, the application of continuous micro lens is not limited to the corresponding pixel size. In addition, because between the lens and the photosensitive unit at short distances, so the sensitivity and uniformity of the promotion, but also can make the lens suddenly through the color filter layer is arranged corresponding to the penetration rate of promotion.

【技術實現步驟摘要】
影像感測器以及其制作方法
本專利技術涉及一種影像感測器以及其制作方法，尤其是涉及一種具有連續式微透鏡的影像感測器以及其制作方法。
技術介紹
隨著電腦和通訊工業的發展，高效率的影像感測器的需求也隨之增加，影像感測器可應用在各種領域，例如數字相機、攝錄像機、個人通訊系統、游戲元件、監視器、醫療用的微相機、機器人等。在傳統的影像感測器中，各像素區設置有互相分離的微透鏡用以于各像素區形成聚光效果。然而，此種互相分離的微透鏡雖然制作上較容易且可適用的像素區大小范圍較廣，但卻有量子效應(quantumefficiency)較低的缺點而影響到影像感測器的表現。因此，目前也有使用連續式微透鏡(continuousmicrolens)來提升量子效應?？上У氖牵瑸榱诵纬筛飨袼貐^所對應的微透鏡彼此相連的連續式微透鏡，當像素區相對較大時(例如大于3微米時)，連續式微透鏡因受限于無法拱高，故各像素區所對應的微透鏡的曲率半徑會過大而使得入射光無法有效聚焦于感光二極管上。也就是說，在這樣的狀況下，連續式微透鏡無法應用在像素區較大的影像感測器中，使得利用連續式微透鏡來提升影像感測器的效能的方法在設計上受到了限制。
技術實現思路
本專利技術提供了一種影像感測器以及其制作方法，利用連續式微透鏡的上子透鏡與另一下子透鏡搭配在較短的距離內形成兩階段的聚光效果而使入射光聚焦至感光單元上，因此使得連續式微透鏡的應用可不受限于對應的像素區大小，進而可利用連續式微透鏡來提升量子效應。此外，由于下子透鏡與感光單元之間的距離較短，故可使得感光靈敏度與均勻性獲得提升，而通過下子透鏡也可使對應設置的彩色濾光層的穿透率獲得提升。根據本專利技術的一實施例，本專利技術提供了一種影像感測器，包括一基底、一連續式微透鏡以及多個下子透鏡。基底包括多個像素區以及多個感光單元，各感光單元設置于一個像素區中。連續式微透鏡設置于基底上，連續式微透鏡包括多個上子透鏡，該多個上子透鏡彼此相連，且各上子透鏡與一個感光單元對應設置。下子透鏡設置于連續式微透鏡與基底之間，各下子透鏡與一個上子透鏡以及一個感光單元對應設置，該多個下子透鏡彼此互相分離，且下子透鏡小于上子透鏡。根據本專利技術的一實施例，本專利技術提供了一種影像感測器的制作方法，包括下列步驟。提供一基底，基底包括多個像素區以及多個感光單元，各感光單元設置于一個像素區中。在基底上形成多個下子透鏡，各下子透鏡與一個感光單元對應形成，且該多個下子透鏡彼此互相分離。在下子透鏡上方形成一連續式微透鏡，連續式微透鏡包括多個上子透鏡，該多個上子透鏡彼此相連，各上子透鏡與一個感光單元以及一個下子透鏡對應形成，且下子透鏡小于上子透鏡。附圖說明圖1為本專利技術第一實施例的影像感測器的示意圖；圖2為沿圖1中剖線A-A’所繪示的剖面示意圖；圖3為本專利技術第一實施例的影像感測器的上子透鏡、下子透鏡以及像素區的相對大小示意圖；圖4至圖6為本專利技術第一實施例的影像感測器的下子透鏡的制作方法示意圖，其中圖5為圖4之后的制作方法示意圖；以及圖6為了圖5之后的制作方法示意圖；圖7至圖9為本專利技術第一實施例的影像感測器的連續式微透鏡的制作方法示意圖，其中圖8為圖7之后的制作方法示意圖；以及圖9為圖8之后的制作方法示意圖；圖10為本專利技術第一實施例的影像感測器的制作方法所使用的灰階光掩模的示意圖；圖11為本專利技術第二實施例的影像感測器的示意圖。主要元件符號說明10基底11感光單元12隔離結構13介電層20第一光敏材料層20P第一圖案30彩色濾光層30U濾光單元41第一平坦層42第二平坦層50第二光敏材料層50P第二圖案91A第一曝光制作工藝91B第二曝光制作工藝92A第一熱處理92B第二熱處理101、102影像感測器C1第一頂點C2第二頂點CM連續式微透鏡CS1第一凸拱表面CS2第二凸拱表面GTM灰階光掩模L入射光M1下子透鏡M2上子透鏡PX像素區Z垂直投影方向具體實施方式請參閱圖1至圖3。圖1所繪示為本專利技術第一實施例的影像感測器的示意圖，圖2為沿圖1中剖線A-A’所繪示的剖面示意圖，而圖3所繪示為本實施例的影像感測器的上子透鏡、下子透鏡以及像素區的相對大小示意圖。如圖1與圖2所示，本實施例提供一影像感測器101，包括一基底10、一連續式微透鏡CM以及多個下子透鏡M1?；?0包括多個像素區PX以及多個感光單元11，各像素區PX排列成一陣列結構，而各感光單元11設置于一個像素區PX中。在本實施例中，基底10可包括例如一硅基底、一含硅(silicon-containing)基底、一三五族覆硅(III-Vgroup-on-silicon)基底例如氮化鎵覆硅(GaN-on-silicon)基底、一石墨烯覆硅基底(graphene-on-silicon)或一硅覆絕緣(silicon-on-insulator，SOI)基底等，而基底10中除了上述的感光單元11外，也可設置有隔離結構12與介電層13，隔離結構12可用以隔離各像素區PX的感光單元11，避免噪聲(noise)的產生。感光單元11可為感光元件的一感測區域例如一光電二極管(photodiode)，而上述的感光元件可包括例如電荷耦合元件(charge-coupleddevice，CCD)、互補式金屬氧化物半導體影像感測器(CMOSimagesensor，CIS)、主動式像素感測器(active-pixelsensor，API)、被動式像素感測器(passive-pixelsensor，PPI)或其他適合的感光元件。此外，基底10中也可視需要設置內連線結構(未繪示)，但并不以此為限。在本實施例中，連續式微透鏡CM設置于基底10上，連續式微透鏡CM包括多個上子透鏡M2，各上子透鏡M2彼此相連，且各上子透鏡M2與一個感光單元11對應設置。下子透鏡M1設置于連續式微透鏡CM與基底10之間，各下子透鏡M1與一個上子透鏡M2以及一個感光單元11對應設置，各下子透鏡M1彼此互相分離，且下子透鏡M1小于上子透鏡M2。更進一步說明，在本實施例的影像感測器101中，連續式微透鏡CM中的一個上子透鏡M2優選與一個下子透鏡M1以及對應像素區PX中的感光單元11于一垂直投影方向Z上互相重疊。上子透鏡M2于垂直投影方向Z上的投影面積大于下子透鏡M1于垂直投影方向Z上的投影面積。舉例來說，如圖3所示，上子透鏡M2于垂直投影方向Z上的投影面積可約為像素區PX的面積的1.4倍，而下子透鏡M1于垂直投影方向Z上的投影面積可約為像素區PX的面積的55％至75％，但并不以此為限。上述的像素區PX的面積可為被隔離結構12所定義出的開口區域大小，但并不以此為限。在本實施例中，上子透鏡M2與下子透鏡M1于垂直投影方向Z上的形狀可均為圓形，但并不以此為限。在本專利技術的其他實施例中，也可視需要調整上子透鏡M2或/及下子透鏡M1于垂直投影方向Z上的形狀。此外，本實施例的上子透鏡M2以及下子透鏡M1的材料可包括有機材料或其他適合的透光材料。如圖2所示，在本實施例中，各上子透鏡M2與各下子透鏡M1均為朝上凸起的透鏡，故下子透鏡M1的凸起方向與上子透鏡M2的凸起方向相同。此外，下子透鏡M1的曲率半徑小于上子透鏡M2的曲率半徑，因此可使得入射光L穿過上子透鏡M2之后還可被下子透鏡M1形成更進一步的聚光效果。也本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種影像感測器，包括：基底，該基底包括多個像素區以及多個感光單元，各該感光單元設置于一個該像素區中；連續式微透鏡，設置于該基底上，其中該連續式微透鏡包括多個上子透鏡，該多個上子透鏡彼此相連，且各該上子透鏡與一個該感光單元對應設置；以及多個下子透鏡，設置于該連續式微透鏡與該基底之間，其中各該下子透鏡與一個該上子透鏡以及一個該感光單元對應設置，該多個下子透鏡彼此互相分離，且該下子透鏡小于該上子透鏡。

【技術特征摘要】
1.一種影像感測器，包括：基底，該基底包括多個像素區以及多個感光單元，各該感光單元設置于一個該像素區中；連續式微透鏡，設置于該基底上，其中該連續式微透鏡包括多個上子透鏡，該多個上子透鏡彼此相連，且各該上子透鏡與一個該感光單元對應設置；以及多個下子透鏡，設置于該連續式微透鏡與該基底之間，其中各該下子透鏡與一個該上子透鏡以及一個該感光單元對應設置，該多個下子透鏡彼此互相分離，且該下子透鏡小于該上子透鏡。2.如權利要求1所述的影像感測器，其中該下子透鏡的曲率半徑小于該上子透鏡的曲率半徑。3.如權利要求1所述的影像感測器，其中該下子透鏡的凸起方向與該上子透鏡的凸起方向相同。4.如權利要求1所述的影像感測器，還包括第一平坦層，設置于該連續式微透鏡以及該多個下子透鏡之間，其中該連續式微透鏡設置于該第一平坦層上。5.如權利要求1所述的影像感測器，還包括彩色濾光層，設置于該連續式微透鏡以及該多個下子透鏡之間。6.如權利要求5所述的影像感測器，其中該彩色濾光層直接接觸且覆蓋各該下子透鏡的凸拱表面。7.如權利要求5所述的影像感測器，還包括第二平坦層，設置于該彩色濾光層與該多個下子透鏡之間，其中該第二平坦層覆蓋各該下子透鏡的凸拱表面。8.如權利要求1所述的影像感測器，其中該多個上子透鏡以及該多個下子透鏡包括有機材料。9.一種影像感測器的制作方法，包括：提供一基底，其中該基底包括多個像素區以及多個感光單元，各該感光單元設置于一個該像素區中；在該基底上形成多個下子透鏡，其中各該下子透鏡與一個該感光單元對應形成，且該多個下子透鏡彼此互相分離；在該多個下子透鏡上方形成一連續式微透鏡，其中該連續式微透鏡包括多個上子透鏡，該多個上子透鏡彼此相連，各該上子透鏡與一個該感光單元以及一個該下子透鏡對應形成，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡新庭，余政宏，劉金光，李明星，張弘升，
申請(專利權)人：聯華電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣,71