CN102279506A - 照相模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种照相模块及其制造方法，该照相模块包括：一具有一微透镜阵列的图像感测装置、一透镜组以及一干膜式光致抗蚀剂间隔层。透镜组位于图像感测装置上方，而干膜式光致抗蚀剂间隔层夹设于图像感测装置与透镜组之间，其中干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一开口位于微透镜阵列上方。本发明可简化照相模块的制作，可改善照相模块的光学效能，并可进一步降低照相模块的外观尺寸及制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像感测器技术的照相模块及其制造方法，尤其涉及一种使用光敏(photosensitive)型间隔层(spacer)。
背景技术
电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)图像感测装置及互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)图像感测装置广泛运用于数字图像产品中。图像提取(image capture)技术也因具有照相模块的图像感测装置使用率增加而为消费者所熟知，例如数码相机、数字图像记录器、照相手机、监视器及其他具有照相功能的产品。
传统的照相模块包括一图像感测装置(即，图像捕捉或提取装置)及一或多个透镜组。透镜组设置于图像感测装置上且以堆叠方式排置，以将入射光线的图像映至图像感测装置上。玻璃间隔层通常通过使用粘着材料(即，紫外光(UV)固化型树脂或热固性树脂)而贴合于透镜组之间以及图像感测装置与相邻的透镜组之间，其中透镜组之间以及图像感测装置与相邻的透镜组之间会维持既定距离，以在透镜组至图像感测装置之间得到所要的焦点距离(focal distance)。
上述焦点距离会随着透镜组的设计而有所改变，包括透镜的数量及外型以及间隔层的厚度。相较于公知照相模块，高光学效能(例如，解析度)照相模块可能需要更复杂的透镜组设计，其包括缩减间隔层厚度。如此一来，高光学效能照相模块中所使用的玻璃间隔层及其所需的粘着材料的总厚度对于高光学效能照相模块的外观尺寸(dimension)限制及透镜组设计弹性来说扮演了一重要角色。然而，由于玻璃间隔层的厚度限制需大于300微米(μm)且所需的粘着材料厚度需与玻璃间隔层的厚度相加，因此难以提升光学效能及缩减照相模块的外观尺寸。
因此，有必要寻求一种新的照相模块，其不存在上述的问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明一实施例提供一种照相模块，包括：一具有一微透镜阵列的图像感测装置、一透镜组以及一干膜式光致抗蚀剂间隔层。透镜组位于图像感测装置上方，而干膜式光致抗蚀剂间隔层夹设于图像感测装置与透镜组之间，其中干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一开口位于微透镜阵列上方。
本发明另一实施例提供照相模块的制造方法。提供一透镜组，其具有一第一表面及与其相对的一第二表面。在透镜组的第一表面涂覆或层压贴合一干膜式光致抗蚀剂材料。通过光刻工艺对干膜式光致抗蚀剂材料进行图案化，以形成一间隔层，其内具有一开口。将间隔层贴合至一图像感测装置上，使透镜组位于图像感测装置上方。其中，图像感测装置包括一微透镜阵列位于开口下方。
本发明可简化照相模块的制作，可改善照相模块的光学效能，并可进一步降低照相模块的外观尺寸及制造成本。
附图说明
图1A至图1C示出根据本发明一实施例的透镜组结构制造方法剖面示意图。
图2A至图2D示出根据本发明另一实施例的透镜组结构制造方法剖面示意图。
图3示出根据本发明一实施例的堆叠的透镜组结构剖面示意图。
图4示出根据本发明另一实施例的堆叠的透镜组结构剖面示意图。
图5A至图5D示出根据本发明各个实施例的照相模块剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：
10、20～透镜组；
10a、10b、20a、20b～表面；
100、200～透镜基底；
102、104、202、204～透镜元件；
106、208～干膜式光致抗蚀剂材料；
106a、208a～曝光区；
108、210～光掩模；
108a、210a～间隔层图案；
108b、210b～透光区；
110、212～曝光工艺；
112、206、214～干膜式光致抗蚀剂间隔层；
112a、206a、214a～开口；
300～图像感测装置；
302～微透镜阵列。
具体实施方式
以下说明本发明的实施例。此说明的目的在于提供本发明的总体概念而并非用以局限本发明的范围。本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
请参照图5A，其示出根据本发明一实施例的照相模块。在一实施例中，照相模块包括：一具有一透镜阵列302的图像感测装置300、设置于图像感测装置300上的一透镜组10以及夹设于图像感测装置300与透镜组10之间的干膜式光致抗蚀剂间隔层112。图像感测装置300，例如图像捕捉或提取装置，其也称为固态图像感测器(solid-state image sensor，SSIS)且可为CCD或CMOS图像感测装置。
透镜组10通过干膜式光致抗蚀剂间隔层112而设置于图像感测装置300上方。在一实施例中，透镜组10可包括至少一透镜元件，其由凸面或凹面透镜所构成。在另一实施例中，透镜组10可包括由凸面或凹面透镜所构成的至少一透镜元件以及与透镜元件贴合的透镜基底。举例来说，在本实施例中，透镜组10包括一透镜基底100以及分别形成于透镜基底100两相对表面(例如，上表面及下表面)的二个凸面的透镜元件102及104。透镜组10可包括由玻璃、环氧化物、压克力或硅胶所组成的有机材料。
特别的是由于今日具有照相功能的产品的需求趋势在于微型化(miniaturization)，因此为了缩小尺寸，需在间隔层制作中以干膜式光致抗蚀剂取代玻璃。干膜式光致抗蚀剂为光敏性材料，其使用于光刻工艺中以形成精确图案，并提供绝佳的顺应性而容许以层压贴合方式(lamination)来形成具有所需厚度的多层结构。可通过选择具有良好粘着性的干膜成份以及实施适当的制造程序而在干膜光致抗蚀剂层之间形成无缝界面。在本实施例中，利用干膜式光致抗蚀剂间隔层112取代公知玻璃间隔层来作微透镜组的支撑，使透镜组10与下方的图像感测装置300隔开。
另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层112也保护透镜组10的透镜元件102而免于受到损害。在本实施例中，干膜式光致抗蚀剂间隔层112具有一既定厚度，以在透镜组10与图像感测装置300之间维持一适当距离。干膜式光致抗蚀剂间隔层112的既定厚度取决于透镜组10与图像感测装置300之间所需的焦点距离。举例来说，干膜式光致抗蚀剂间隔层112的既定厚度小于300微米且大于30微米。另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与透镜组10及图像感测装置300直接接触。也即，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与透镜组10之间以及干膜式光致抗蚀剂间隔层112与图像感测装置300之间没有任何的粘着材料。另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层112具有一开口112a位于图像感测装置300的微透镜阵列302上方。
请参照图5B，其示出根据本发明另一实施例的照相模块。其中相同于图5A中的部件使用相同的标记并省略其说明。在本实施例中，透镜组20设置于透镜组10上方。透镜组20可包括至少一透镜元件，其由凸面或凹面透镜所构成。另外，透镜组20可包括由凸面或凹面透镜所构成的至少一透镜元件以及与透镜组20贴合的透镜基底。举例来说，在本实施例中，透镜组20包括一透镜基底200以及分别形成于透镜基底200上表面及下表面的二个凸面的透镜元件202及204。另外，透镜组20的材质可相同或相似于透镜组10的材质。
干膜式光致抗蚀剂间隔层206也作为透镜组的支撑，使透镜组20与下方的透镜组10隔开。另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层206也保护透镜元件104及202而免于受到损害。在本实施例中，干膜式光致抗蚀剂间隔层206也具有一既定厚度，以在透镜组10与透镜组20之间维持一适当距离。干膜式光致抗蚀剂间隔层206的既定厚度取决于所要的透镜组设计。举例来说，干膜式光致抗蚀剂间隔层206的既定厚度小于300微米且大于30微米。另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层206与透镜组10及透镜组20直接接触而未对透镜组10与上方透镜组20使用粘着材料。另外，干膜式光致抗蚀剂间隔层206具有一开口206a大体上对准干膜式光致抗蚀剂间隔层112的开口112a。
请参照图5C，其示出根据本发明又另一实施例的照相模块。其中相同于图5A图中的部件使用相同的标记并省略其说明。在本实施例中，一额外的干膜式光致抗蚀剂间隔层214设置于透镜组10上，以保护最上面的透镜元件104。另外，一透明盖板216，例如玻璃、石英、或其它透明基底，可选择性地通过干膜式光致抗蚀剂间隔层214而设置于透镜组10上方，以进一步保护下方的透镜组10。干膜式光致抗蚀剂间隔层214具有一开口214a，其大体上对准开口112a，且与透镜组10及透明盖板216直接接触。
请参照图5D，其示出根据本发明又另一实施例的照相模块。其中相同于图5B及图5C中的部件使用相同的标记并省略其说明。在本实施例中，一额外的干膜式光致抗蚀剂间隔层214设置于透镜组20上，以保护最上面的透镜元件204。同样地，一透明盖板216可选择性地通过干膜式光致抗蚀剂间隔层214而设置于透镜组20上方，以进一步保护下方的透镜组20。干膜式光致抗蚀剂间隔层214具有一开口214a，其大体上对准开口206a，且与透镜组20及透明盖板216直接接触。
请参照图1A至图1C，示出根据本发明一实施例的透镜组结构制造方法剖面示意图。请参照图1A，一透镜组10具有一表面10a及相对于表面10a的一表面10b。透镜组10可包括由玻璃、环氧化物、压克力或硅胶所组成的有机材料。在一实施例中，透镜组10可包括至少一透镜元件，其由凸面或凹面透镜所构成。在另一实施例中，透镜组10可包括由凸面或凹面透镜所构成的至少一透镜元件以及与透镜元件贴合的透镜基底。举例来说，在本实施例中，透镜组10包括一透镜基底100以及分别形成于透镜基底100两相对表面的二个凸面的透镜元件102及104。之后，具有既定厚度的一干膜式光致抗蚀剂材料106涂覆或层压贴合于透镜组10的表面10a。干膜式光致抗蚀剂材料106可包括正型或负型干膜光致抗蚀剂。干膜式光致抗蚀剂材料106的厚度可通过重复性涂覆或层压贴合来进行调整。
请参照图1B及图1C，干膜式光致抗蚀剂材料106通过光刻工艺(包括曝光及显影工艺)来进行图案化。请参照图1B，利用一光掩模108(其包括一间隔层图案108a及一透光区108b)对干膜式光致抗蚀剂材料106实施一曝光工艺110，以在其中形成一曝光区106a，其通过光掩模108的一透光区108b而完全覆盖下方透镜组10的透镜元件102。接着，实施一显影工艺，以去除干膜式光致抗蚀剂材料106内的曝光区106a而在其中形成具有开口112a的干膜式光致抗蚀剂间隔层112，其与透镜组10直接接触，如图1C所示。在一实施例中，干膜式光致抗蚀剂间隔层112的厚度小于300微米且大于30微米。
在一实施例中，一透镜组结构，包括具有干膜式光致抗蚀剂间隔层112(如图1C所示)的透镜组10，利用公知烘烤工艺，例如热压成型(hot forming)工艺，而将干膜式光致抗蚀剂间隔层112贴合于图像感测装置300上方，使透镜组10设置于图像感测装置300上方。之后，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与图像感测装置300直接接触而完成照相模块的制作，其中图像感测装置300的微透镜阵列302位于开口112a下方，如图5A所示。
请参照图2A至图2D，其示出根据本发明另一实施例的透镜组结构制造方法剖面示意图。请参照图2A，一透镜组20具有一表面20a及相对于表面20a的一表面20b。透镜组20可包括相同或相似于透镜组10(如图1A所示)的材料。在一实施例中，透镜组20可包括至少一透镜元件，其由凸面或凹面透镜所构成。在另一实施例中，透镜组20可包括由凸面或凹面透镜所构成的至少一透镜元件以及与透镜元件贴合的透镜基底。举例来说，在本实施例中，透镜组20包括一透镜基底200以及分别形成于透镜基底200两相对表面的二个凸面的透镜元件202及204。通过与形成干膜式光致抗蚀剂间隔层112相同的方法(如图1A至图1C所示)而在透镜组20的表面20a上形成内部具有一开口206a的一干膜式光致抗蚀剂间隔层206。
之后，具有既定厚度的一干膜式光致抗蚀剂材料208涂覆或层压贴合于透镜组20的表面20b。干膜式光致抗蚀剂材料208可包括相同或相似于干膜式光致抗蚀剂材料106(如图1A所示)的材料。在本实施例中，干膜式光致抗蚀剂材料208的厚度可通过重复性涂覆或层压贴合干膜式光致抗蚀剂来进行调整。
请参照图2B及图2C，通过光刻工艺来图案化干膜式光致抗蚀剂材料208。请参照图2B，利用一光掩模210(其包括一间隔层图案210a及一透光区210b)对干膜式光致抗蚀剂材料208实施一曝光工艺212，以在其中形成一曝光区208a，其通过光掩模210的一透光区210b而完全覆盖下方透镜组20的透镜元件204。接着，实施一显影工艺，以去除干膜式光致抗蚀剂材料208内的曝光区208a而在其中形成具有开口214a的干膜式光致抗蚀剂间隔层214，其与透镜组20直接接触，如图2C所示。开口214a大体上对准开口206a且与其相对。
一透明盖板216，例如玻璃、石英或其它透明基底，可利用公知烘烤工艺，例如热压成型工艺，而将透明盖板216选择性贴合于干膜式光致抗蚀剂间隔层214上方，使透明盖板216通过与透镜组20直接接触的干膜式光致抗蚀剂间隔层214而位于透镜组20上方。
在一实施例中，一透镜组结构，包括透镜组10、干膜式光致抗蚀剂间隔层112及214及非必需的透明盖板216，可通过相同于图2A至图2D所示的透镜组结构制造方法而形成。之后，具有透镜组10、干膜式光致抗蚀剂间隔层112及214及透明盖板216的透镜组结构利用公知烘烤工艺，例如热压成型工艺，而将干膜式光致抗蚀剂间隔层112贴合于图像感测装置300上方，使透镜组结构设置于图像感测装置300上方。之后，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与图像感测装置300直接接触而完成照相模块图制作，如图5C所示。
请参照图3，其示出根据本发明一实施例的堆叠的透镜组结构。堆叠的透镜组结构可包括具有干膜式光致抗蚀剂间隔层112的透镜组10以及垂直堆叠于透镜组10上方的具有干膜式光致抗蚀剂间隔层206的透镜组20。堆叠的透镜组结构可通过重复进行图1A至图1C所示的方法以及用以将干膜式光致抗蚀剂间隔层206贴附于透镜组10上的至少一烘烤工艺而形成。在其他实施例中，堆叠的透镜组结构可包括两组以上的透镜组且可通过相同或相似于形成图3所示的堆叠的透镜组结构的方法而形成。在一实施例中，图3所示的堆叠的透镜组结构利用公知烘烤工艺，例如热压成型工艺，而将干膜式光致抗蚀剂间隔层112贴合于图像感测装置300上方，使堆叠的透镜组结构设置于图像感测装置300上方。之后，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与图像感测装置300直接接触而完成照相模块的制作，如图5B所示。
请参照图4，其示出根据本发明另一实施例的堆叠的透镜组结构。堆叠的透镜组结构可包括具有干膜式光致抗蚀剂间隔层112的透镜组10(如图1C所示)、以及垂直堆叠于透镜组10上方的具有干膜式光致抗蚀剂间隔层206及214的透镜组20与一非必需的透明盖板216(如图2D所示)。堆叠的透镜组结构可通过进行图1A至图1C所示的方法、图2A至图2D所示的方法以及用以将干膜式光致抗蚀剂间隔层206贴附于透镜组10上的至少一烘烤工艺而形成。在其他实施例中，堆叠的透镜组结构可包括两组以上的透镜组且可通过相同或相似于形成图4所示的堆叠的透镜组结构的方法而形成。在一实施例中，图4所示的堆叠的透镜组结构利用公知烘烤工艺，例如热压成型工艺，而将干膜式光致抗蚀剂间隔层112贴合于图像感测装置300上方，使堆叠的透镜组结构设置于图像感测装置300上方。之后，干膜式光致抗蚀剂间隔层112与图像感测装置300直接接触而完成照相模块的制作，如图5D所示。
需注意的是图5A、图5B、图5C或图5D所示的照相模块可通过晶片级工艺(wafer level process)制作而成。举例来说，进行集成电路工艺以备妥一晶片，例如硅晶片，其上具有多个图像感测装置300。同样地，用于每一照相模块的间隔层、透镜组以及非必需的透明盖板可以重复制作方式而形成于基底上。在将基底堆叠于具有图像感测装置300的晶片上之后，切割基底及晶片，以形成各自的照相模块。
根据前述实施例，由于透镜组之间或透镜组与图像感测装置之间的间隔层由干膜式光致抗蚀剂材料所构成且通过光刻工艺而形成，因此可简化照相模块的制作而降低制造成本。另外，相较于公知玻璃间隔层，干膜式光致抗蚀剂间隔层的厚度可以更薄(例如，低于300微米)，因而使透镜组设计更具弹性，且可缩减照相模块的外观尺寸。也即，可改善照相模块的光学效能。另外，由于干膜式光致抗蚀剂间隔层可直接与透镜组及/或图像感测装置贴合而无需使用粘着材料，因此可进一步降低照相模块的外观尺寸及制造成本。
虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种照相模块，包括：
一图像感测装置，包括一微透镜阵列；
一第一透镜组，位于该图像感测装置上方；以及
一第一干膜式光致抗蚀剂间隔层，夹设于该图像感测装置与该第一透镜组之间，其中该第一干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一第一开口位于该微透镜阵列上方。
2.如权利要求1所述的照相模块，其中该第一干膜式光致抗蚀剂间隔层的厚度小于300微米且大于30微米。
3.如权利要求1所述的照相模块，还包括：
一第二透镜组，位于该第一透镜组上方；以及
一第二干膜式光致抗蚀剂间隔层，夹设于该第一透镜组与该第二透镜组之间，其中该第二干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一第二开口，其大体上对准该第一开口。
4.如权利要求3所述的照相模块，其中该第二干膜式光致抗蚀剂间隔层的厚度小于300微米且大于30微米。
5.如权利要求3所述的照相模块，还包括：
一第三干膜式光致抗蚀剂间隔层，位于该第二透镜组上，其中该第三干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一第三开口，其大体上对准该第一开口及该第二开口；以及
一透明盖板，位于该第二透镜组上方，使该第三干膜式光致抗蚀剂间隔层直接接触于该第二透镜组与该透明盖板，且夹设于其间。
6.如权利要求1所述的照相模块，还包括：
一第二干膜式光致抗蚀剂间隔层，位于该第一透镜组上，其中该第二干膜式光致抗蚀剂间隔层具有一第二开口，其大体上对准该第一开口；以及
一透明盖板，位于该第一透镜组上方，使该第二干膜式光致抗蚀剂间隔层直接接触于该第一透镜组与该透明盖板，且夹设于其间。
7.一种照相模块的制造方法，包括：
提供一第一透镜组，其具有一第一表面及与其相对的一第二表面；
在该第一透镜组的该第一表面一第一干膜式光致抗蚀剂材料；
通过光刻工艺对该第一干膜式光致抗蚀剂材料进行图案化，以形成一第一间隔层，其内具有一第一开口；以及
将该第一间隔层贴合至一图像感测装置上，使该第一透镜组位于该图像感测装置上方；
其中该图像感测装置包括一微透镜阵列位于该第一开口下方。
8.如权利要求7所述的照相模块的制造方法，其中该第一间隔层的厚度小于300微米且大于30微米。
9.如权利要求7所述的照相模块的制造方法，还包括：
提供一第二透镜组，其具有一第三表面及与其相对的一第四表面；
在该第二透镜组的该第三表面涂覆或层压贴合一第二干膜式光致抗蚀剂材料；
通过光刻工艺对该第二干膜式光致抗蚀剂材料进行图案化，以形成一第二间隔层，其内具有一第二开口；以及
将该第二间隔层贴合至该第一透镜组的该第二表面上，使该第二透镜组位于该第一透镜组上方；
其中该第二开口大体上对准该第一开口。
10.如权利要求9所述的照相模块的制造方法，其中该第二间隔层的厚度小于300微米且大于30微米。
11.如权利要求9所述的照相模块的制造方法，还包括：
在该第二透镜组的该第四表面涂覆或层压贴合一第三干膜式光致抗蚀剂材料；
通过光刻工艺对该第三干膜式光致抗蚀剂材料进行图案化，以形成一第三间隔层，其内具有一第三开口，其中该第三开口大体上对准该第一开口及该第二开口；以及
将一透明盖板贴合至该第三间隔层上，使该透明盖板位于该第二透镜组上方，其中该第三间隔层与该第二透镜组及该透明盖板直接接触。
12.如权利要求7所述的照相模块的制造方法，还包括：
在该第一透镜组的该第二表面涂覆或层压贴合一第二干膜式光致抗蚀剂材料；
通过光刻工艺对该第二干膜式光致抗蚀剂材料进行图案化，以形成一第二间隔层，其内具有一第二开口，其中该第二开口大体上对准该第一开口；以及
将一透明盖板贴合至该第二间隔层上，使该透明盖板位于该第一透镜组上方，其中该第二间隔层与该第一透镜组及该透明盖板直接接触。
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