形成用于图像传感器的双尺寸微透镜的方法技术

本发明专利技术涉及一种形成用于图像传感器的双尺寸微透镜的方法。揭示一种形成用于具有至少一个大面积像素及至少一个小面积像素的图像传感器的微透镜的方法。所述方法包含在所述图像传感器的光入射侧上于所述大面积像素上方及所述小面积像素上方形成均匀微透镜材料层。所述方法还包含将所述微透镜材料层形成为安置于所述大面积像素上方的第一块及安置于所述小面积像素上方的第二块。还在所述第二块中形成空隙以减小所述第二块中所包含的微透镜材料的体积。接着，使所述第一及第二块回流以形成相应的第一微透镜及第二微透镜。所述第一微透镜具有与所述第二微透镜实质上相同的有效焦距。

【技术实现步骤摘要】
形成用于图像传感器的双尺寸微透镜的方法
本专利技术大体来说涉及微透镜，且特定来说(但非排他性地)涉及用于图像传感器的微透镜。
技术介绍
图像传感器已变得普遍存在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器且特定来说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术一直持续快速地发展。举例来说，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。常规CMOS图像传感器通常包含像素阵列，其中每一像素包含将入射光变换成电荷的光电二极管。每一个别像素在具有固定曝光时间内随着光强度的增加而最终饱和的输出。光电二极管的饱和可产生不期望的图像模糊，此归因于称为晕圈的效应，其中过量电荷扩散到相邻像素中。全阱容量为可在此饱和发生之前于光电二极管中积累的电荷量的量度。随着CMOS图像传感器的像素尺寸变小，光电二极管的作用面积也减小。较小的光电二极管面积导致较小的全阱容量。减小的全阱容量通常意味着较低的动态范围及较低的信噪比。最近，已制作出包含大面积像素及小面积像素两者以便增加图像传感器的动态范围的CMOS图像传感器。即，具有对应的大光电二极管面积的大面积像素可用于低光条件，而具有对应的小光电二极管面积的小面积像素可用于非低光条件。然而，在制作包含大面积像素及小面积像素两者的图像传感器时，常规制作技术可能不必要地变换。举例来说，在像素阵列上方形成微透镜的传统方法可能需要更新以便允许形成与小面积像素及大面积像素对应的双尺寸微透镜。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，提供一种形成用于具有至少一个大面积像素及至少一个小面积像素的图像传感器的微透镜的方法。所述方法包括：在所述图像传感器的光入射侧上于所述至少一个大面积像素上方及所述至少一个小面积像素上方形成均匀微透镜材料层；将所述微透镜材料层形成为安置于所述至少一个大面积像素上方的第一块及安置于所述至少一个小面积像素上方的第二块；在所述第二块中形成至少一个空隙以减小所述第二块中所包含的微透镜材料的体积；及使所述第一块及所述第二块回流以形成相应的第一微透镜及第二微透镜，其中所述第一微透镜具有与所述第二微透镜实质上相同的有效焦距。在本专利技术的另一方面中，提供一种形成用于具有至少一个大面积像素及至少一个小面积像素的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的微透镜的方法。所述方法包括：在所述图像传感器的光入射侧上于所述至少一个大面积像素上方及所述至少一个小面积像素上方施加均匀光致抗蚀剂材料层；将所述光致抗蚀剂材料层曝光于光图案并使所述经曝光层显影以同时：将所述光致抗蚀剂材料形成为安置于所述至少一个大面积像素上方的第一块及安置于所述至少一个小面积像素上方的第二块；及在所述第二块中形成至少一个空隙以减小所述第二块中所包含的所述光致抗蚀剂材料的体积；及使光致抗蚀剂材料的所述第一块及第二块回流以形成相应的第一微透镜及第二微透镜，其中所述第一微透镜具有与所述第二微透镜实质上相同的有效焦距。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。图1是根据本专利技术的实施例图解说明图像传感器的框图。图2是根据本专利技术的实施例的图像传感器的像素阵列的平面图，其图解说明大面积像素及小面积像素。图3到6是成像传感器的横截面图，其图解说明形成双尺寸微透镜的工艺。图7是根据本专利技术的实施例图解说明形成双尺寸微透镜的工艺的流程图。图8是根据本专利技术的实施例具有在回流之前形成的微透镜材料块的成像传感器的像素阵列的平面图。图9是在微透镜材料的回流之后的图8的成像传感器的横截面图。图10是根据本专利技术的实施例图解说明使用光致抗蚀剂作为微透镜材料来形成双尺寸微透镜的工艺的流程图。图11及12是成像传感器的横截面图，其图解说明图10的工艺。图13是根据本专利技术的实施例图解说明使用光致抗蚀剂作为蚀刻停止件来形成双尺寸微透镜的工艺的流程图。图14到16是成像传感器的横截面图，其图解说明图13的工艺。图17及18是根据本专利技术的实施例的成像传感器的横截面图，其图解说明使用灰度级光掩模来形成双尺寸微透镜的工艺。具体实施方式本文中揭示形成用于图像传感器的双尺寸微透镜的方法的实施例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它实例中，为避免使某些方面模糊，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作。在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各个地方短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以任何适合方式组合于一个或一个以上实施例中。图1是根据本专利技术的实施例图解说明图像传感器100的框图。图像传感器100的所图解说明实施例包含作用区(即，像素阵列105)、读出电路110、功能逻辑115及控制电路120。像素阵列105可为背侧或前侧照明式成像像素(例如，像素PD1、...、Pn)的二维阵列。在一个实施例中，每一像素为有源像素传感器(“APS”)，例如互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像像素。如所图解说明，每一像素被布置到一行(例如，行R1到Ry)及一列(例如，列C1到Cx)中以获取人、地点或物体的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地点或物体的图像。如下文将更详细论述，像素阵列105可包含至少两个不同尺寸的像素。举例来说，像素阵列105可包含两种尺寸的像素，其中在阵列105内小面积像素与大面积像素交错。在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路110读出且传送到功能逻辑115。读出电路110可包含放大电路、模／数转换电路或其它。功能逻辑115可简单地存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实施例中，读出电路110可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。控制电路120耦合到像素阵列105以控制像素阵列105的操作特性。举例来说，控制电路120可产生用于控制图像获取的快门信号。图2是根据本专利技术的实施例的图像传感器的像素阵列200的平面图(即，俯视图)，其图解说明交错的大面积像素与小面积像素。阵列200是图1的像素阵列105的一部分的一个可能实施方案。如所展示，阵列200包含四个大面积像素(包含大面积像素202)及九个小面积像素(包含小面积像素204及206)。在所图解说明的实施例中，大面积像素为八边形形状且小面积像素为正方形。然而，根据本专利技术的教示，可实施大面积像素及小面积像素两者的其它形状。在一个实施例中，阵列200为通过使用彩色滤光器给每一像素指派色彩的彩色像素阵列。彩色滤光器通过将单独色彩的滤光器放置于每一像素上方而将所述色彩指派给所述像素。当光子通过特定色彩的滤光器而到达像素时，仅所述色彩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成用于具有至少一个大面积像素及至少一个小面积像素的图像传感器的微透镜的方法，所述方法包括：在所述图像传感器的光入射侧上于所述至少一个大面积像素上方及所述至少一个小面积像素上方形成均匀微透镜材料层；将所述微透镜材料层形成为安置于所述至少一个大面积像素上方的第一块及安置于所述至少一个小面积像素上方的第二块；在所述第二块中形成至少一个空隙以减小所述第二块中所包含的微透镜材料的体积；及使所述第一块及所述第二块回流以形成相应的第一微透镜及第二微透镜，其中所述第一微透镜具有与所述第二微透镜实质上相同的有效焦距。

【技术特征摘要】
2013.04.11 US 13/860,8591.一种形成用于具有至少一个大面积像素及至少一个小面积像素的图像传感器的微透镜的方法，所述方法包括：在所述图像传感器的光入射侧上于所述至少一个大面积像素上方及所述至少一个小面积像素上方形成均匀微透镜材料层；将所述微透镜材料层形成为安置于所述至少一个大面积像素上方的第一块及安置于所述至少一个小面积像素上方的第二块；在所述第二块中形成至少一个空隙以减小所述第二块中所包含的微透镜材料的体积；及使所述第一块及所述第二块回流以形成相应的第一微透镜及第二微透镜，其中所述第一微透镜具有与所述第二微透镜实质上相同的有效焦距。2.根据权利要求1所述的方法，其中在与用以将所述微透镜材料层形成为所述第一及第二块的相同时间且在相同处理步骤期间形成所述至少一个空隙。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个空隙从顶侧到底侧完全延伸穿过微透镜材料的所述第二块。4.根据权利要求1所述的方法，其中微透镜材料的所述第一块具有与所述第二块的高度实质上相同的高度，且其中所述第一块的宽度大于所述第二块的宽度。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述均匀微透镜材料层包含在所述图像传感器的所述光入射侧上于所述至少一个大面积像素上方及所述至少一个小面积像素上方施加均匀光致抗蚀剂材料层。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述微透镜材料层形成为所述第一及第二块包含将所述光致抗蚀剂材料层曝光于光图案并使经曝光层显影以在所述光致抗蚀剂材料中于所述至少一个大面积像素与所述至少一个小面积像素之间形成间隙。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述曝光所述光致抗蚀剂材料层并使所述经曝光层显影包含曝光所述光致抗蚀剂材料层并使所述经曝光层显影以在所述第二块中同时形成所述间隙及所述至少一个空隙。8.根据权利要求7所述的方法，其中通过灰度级光掩模形成用以曝光所述光致抗蚀剂材料的所述光图案，使得所述间隙从顶侧到底侧完全延伸穿过所述光致抗蚀剂材料，且所述至少一个空隙不完全延伸穿过所述光致抗蚀剂材料。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述微透镜材料包括透明热塑性塑料。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述透明热塑性塑料包括聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述微透镜材料上方施加光致抗蚀剂材料层；将所述光致抗蚀剂材料层曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李津，陈刚，钱胤，戴森·幸志·戴，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US