CN102809876A - 相机模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供相机模块及其制造方法，相机模块包含透镜结构以及图像感测元件芯片设置于透镜结构下方，透镜结构包含透明基底，具有第一表面以及相对的第二表面，透镜设置于透明基底的第一表面上，间隙物设置于透明基底的第一表面上且围绕透镜，其中间隙物包含基础图案和干膜光致抗蚀剂。此方法包含在载体上形成基础图案，将干膜光致抗蚀剂贴附至载体和基础图案上，进行压膜工艺将干膜光致抗蚀剂平坦化，然后将干膜光致抗蚀剂图案化形成间隙物，提供具有多个透镜的透明基底，将间隙物从载体剥离，贴附至透明基底上，围绕每个透镜，然后与多个图像感测元件芯片贴合。本发明所形成的间隙物的高度可以调整，进而使得相机模块的光学效能可以达到最佳化。

Description

相机模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及相机模块，尤其涉及相机模块中的透镜结构的间隙物，以及间隙物的制造方法，并且间隙物的高度可依据制造方法而调整。
背景技术
在传统的相机模块中，透镜结构是设置在图像感测元件上方，透镜结构包括透镜，借此调整入射光线，使得图像感测元件可以更有效地捕捉图像。此外，透镜结构还包括围绕透镜的间隙物，间隙物控制透镜与图像感测元件之间的距离，使得相机模块的光学效能较佳化。
在传统相机模块的制造方法中，间隙物是通过对玻璃基板进行钻孔而制成，由于玻璃基板的厚度是固定的，因此通过将玻璃基板钻孔所形成的间隙物的厚度无法进行调整。在另一种传统相机模块的制造方法中，间隙物是通过对光致抗蚀剂进行曝光及显影而制成，由于光致抗蚀剂的厚度是固定的，因此通过将光致抗蚀剂曝光及显影所形成的间隙物的厚度无法进行调整。因此，经由传统的制造方法所形成的间隙物的厚度无法调整至使得相机模块的光学效能达到最佳化。
因此，业界急需可以克服上述问题的相机模块及其制造方法，其所形成的间隙物的高度可以调整，进而使得相机模块的光学效能可以达到最佳化。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，在本发明的实施例中，提供相机模块以及相机模块的制造方法，其中相机模块的透镜结构的间隙物的高度可经由间隙物中的基础图案的体积、基础图案的图案密度以及间隙物中的干膜光致抗蚀剂的厚度而调整。
在一实施例中，相机模块包括透镜结构，以及图像感测元件芯片设置于透镜结构下方。透镜结构包含透明基底，具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面，透镜设置于透明基底的第一表面上，间隙物设置于透明基底的第一表面上以围绕透镜，其中间隙物包含基础图案和干膜光致抗蚀剂。
在一实施例中，相机模块的制造方法包括提供载体，在载体上形成基础图案，将干膜光致抗蚀剂贴附在载体和基础图案上，进行压膜工艺将干膜光致抗蚀剂平坦化。然后，将干膜光致抗蚀剂图案化形成间隙物，提供具有多个透镜在其上的透明基底，将间隙物从载体剥离，然后将间隙物贴附至透明基底上，以围绕每个透镜。接着，将多个图像感测元件芯片贴合在透镜下方。
本发明所形成的间隙物的高度可以调整，进而使得相机模块的光学效能可以达到最佳化。
为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是示出依据本发明的一实施例，相机模块的透镜结构的平面示意图。
图2是示出依据本发明的另一实施例，相机模块的透镜结构的平面示意图。
图3是示出依据本发明的又另一实施例，相机模块的透镜结构的平面示意图。
图4是示出依据本发明的一实施例，沿着图3的虚线4-4’，相机模块的剖面示意图。
图5A至图5F是示出依据本发明的一实施例，制造透镜结构的中间阶段的剖面示意图。
图6A至图6G是示出依据本发明的另一实施例，制造透镜结构的中间阶段的剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：
100～透明基底；            100A、100B～透明基底的表面；
100a～第一透明基底；       100b～第二透明基底；
102、102a、102c、102d～基础图案；
101、103、104、104a、104c、104d、105～干膜光致抗蚀剂；
106、106a、106b、106c、106d～开口；
107、104b、109～间隙物；
108、108a、108b、108c、108d～透镜；
110～半导体基底；           112～图像感测元件芯片；
120～载体；                 200～透镜结构；
200a～第一透镜结构；        200b～第二透镜结构；
200c～第三透镜结构；        200d～第四透镜结构；
300～相机模块。
具体实施方式
本发明的一实施例提供用于相机模块的透镜结构，其中透镜结构包含高度可调整的间隙物(spacer)。图1示出依据本发明的一实施例，相机模块的透镜结构200的平面示意图，其中在透明基底100例如玻璃基板上设置基础图案(base pattern)102，基础图案102包含多个矩形环状物互相连接在一起。干膜光致抗蚀剂(dry film photoresist)104设置在透明基底100上，并且覆盖基础图案102，干膜光致抗蚀剂104被图案化而具有多个开口106，这些开口106暴露出部分的透明基底100。基础图案102和干膜光致抗蚀剂104的组合形成透镜结构200的间隙物，在透明基底100上设置有多个透镜108，每个透镜108设置在每个开口106中，并且被透镜结构200的间隙物所围绕，透镜108的形状、开口106的形状以及基础图案102的矩形环状物为共中心(concentric)。
今日对于配备有相机的产品的需求倾向于微型化，因此，需要使用干膜光致抗蚀剂取代玻璃来制造间隙物，以降低整体的尺寸。干膜光致抗蚀剂是一种用在光刻技术上的感光材料，其可以形成精确的图案，并且可提供绝佳的顺应性(conformity)，因此可让多层的状态压膜(lamination)形成所需的厚度，并且可通过选择较佳粘着力的干膜以及施加适当的工艺参数，让多层干膜光致抗蚀剂层之间达成无缝隙的界面。
如果干膜光致抗蚀剂在75℃以下进行压膜、曝光、显影等工艺，则干膜光致抗蚀剂会保持在原来的位置，而不会进入任何未受保护、未隔绝或未被占据的空间，亦即干膜光致抗蚀剂在75℃以下无法流动。因此，之后使用溶剂可以很容易地将干膜光致抗蚀剂剥离，而不会有残留物留在任何未受保护、未隔绝或未被占据的空间。反之，干膜光致抗蚀剂在75℃以上具有流体的移动特性，在干膜光致抗蚀剂移动且分布之后可对其施加硬化或固化工艺，固化后的干膜光致抗蚀剂将会硬化，需要通过溶剂才可以将其移除。
在本发明的实施例中，干膜光致抗蚀剂104在75℃以上的压膜工艺中具有流动特性，在压膜工艺期间，干膜光致抗蚀剂104会被平坦化。因此，在基础图案102上由干膜光致抗蚀剂104所增加的厚度取决于基础图案102的体积、基础图案102的图案密度以及干膜光致抗蚀剂104在压膜工艺进行之前的原始厚度。当基础图案102的体积增加时，所形成的间隙物的高度会增加；当基础图案102的图案密度增加时，所形成的间隙物的高度会增加；当干膜光致抗蚀剂104的原始厚度增加时，所形成的间隙物的高度也会增加。
因此，依据本发明的实施例，在对间隙物进行紫外光硬化工艺之前，由基础图案102与干膜光致抗蚀剂104所组成的间隙物的高度可以调整。为了调整间隙物的高度，在压膜工艺期间，可使用特定的基础图案102来调整干膜光致抗蚀剂104在特定基础图案102上所产生的厚度，因此，本发明的实施例所提供的间隙物具有各种高度，可适用于相机模块的各种高度的透镜结构，并且间隙物的高度可通过基础图案的设计而微调，使得相机模块达到最佳的光学效能。
在一示范性的例子中，参阅图1，基础图案102具有的外部长度L1约为4320μm，内部长度L2约为4098μm，基础图案102的厚度约为50μm，并且干膜光致抗蚀剂104的原始厚度约为100μm。在压膜工艺进行之后，干膜光致抗蚀剂104在基础图案102上所增加的厚度约为5μm。在另一示范性的例子中，参阅图1，基础图案102的外部长度L1约为4320μm，内部长度L2约为3864μm，基础图案102的厚度约为50μm，并且干膜光致抗蚀剂104材料层的原始厚度约为100μm。于压膜工艺进行之后，干膜光致抗蚀剂104在基础图案102上所增加的厚度约为10μm。因此，依据本发明的实施例，干膜光致抗蚀剂104在基础图案102上增加的厚度可经由改变基础图案102的内部长度L2而进行调整。因此，依据本发明的实施例，透镜结构的间隙物的高度可经由基础图案的设计而微调。
图2示出依据本发明的另一实施例，相机模块的透镜结构200的平面示意图，其中基础图案102包含多个彼此分开的矩形环状物，每个透镜108的形状、干膜光致抗蚀剂104的每个开口106以及基础图案102的每个矩形环状物为共中心(concentric)，基础图案102和干膜光致抗蚀剂104的组合形成透镜结构200的间隙物。同样地，在对干膜光致抗蚀剂104进行紫外光硬化工艺之前，可以调整透镜结构200的间隙物高度，因此，透镜结构200的间隙物高度可通过基础图案104的设计而进行调整，使得相机模块达到最佳的光学效能。
图3示出依据本发明的又另一实施例，相机模块的透镜结构200的平面示意图，其中基础图案102包含多个彼此分开的圆形环状物，每个透镜108、干膜光致抗蚀剂104的每个开口106以及基础图案102的每个圆形环状物为共中心(concentric)，基础图案102和干膜光致抗蚀剂104的组合形成透镜结构200的间隙物。由于干膜光致抗蚀剂104在压膜工艺期间具有可平坦化的特性，因此在对干膜光致抗蚀剂104进行紫外光硬化工艺之前，可以调整透镜结构200的间隙物高度，因此，透镜结构200的间隙物高度可通过基础图案104的设计而进行调整，使得相机模块达到最佳的光学效能。
图4示出依据本发明的一实施例，沿着图3的虚线4-4’，相机模块300的剖面示意图。相机模块300包含四个透镜结构200a、200b、200c和200d，设置在图像感测元件芯片112之上，图像感测元件芯片112形成于半导体基底110，例如晶片上。虽然图4的相机模块300只绘制出四个透镜结构，然而在相机模块300中也可以使用其他数量的透镜结构。第一透镜结构200a包含间隙物107，其设置在第一透明基底100a的底部表面上，并且透镜108a被间隙物107所围绕。间隙物107由基础图案102a和干膜光致抗蚀剂104a形成，间隙物107具有开口106a，并且透镜108a设置在开口106a中。
第二透镜结构200b包含间隙物104b，其设置在第一透明基底100a的顶部表面上，并且透镜108b被间隙物104b所围绕，间隙物104b由干膜光致抗蚀剂形成。间隙物104b具有开口106b，并且透镜108b设置在开口106b中。
第三透镜结构200c包含间隙物107，其设置在第二透明基底100b的底部表面上，并且透镜108c被间隙物107所围绕。第三透镜结构200c的间隙物107由基础图案102c和干膜光致抗蚀剂104c形成，第三透镜结构200c的间隙物107具有开口106c，并且透镜108c设置在开口106c中。
第四透镜结构200d包含间隙物109，其设置在第二透明基底100b的顶部表面上，并且透镜108d被间隙物109所围绕。间隙物109由基础图案102d和干膜光致抗蚀剂104d形成，间隙物109具有开口106d，并且透镜108d设置在开口106d中。在第四透镜结构200d的间隙物109中，基础图案102d被包埋在间隙物109的干膜光致抗蚀剂104d中。
这四个透镜结构200a、200b、200c和200d接合在一起形成透镜元件，然后透镜元件与具有图像感测元件芯片112形成于其上的半导体基底110接合。虽然图4的相机模块300只绘制出一个图像感测元件芯片112，并且每个透镜结构只绘制出一个透镜，然而此透镜元件可以用晶片级(wafer levelscale)的工艺制造，并且可以与具有多个图像感测元件芯片在其上的晶片接合，然后，可切割透镜元件和晶片，将图像感测元件芯片112分离，形成如图4所示的相机模块300。
依据本发明的实施例，基础图案可用在任何透镜结构的间隙物中，借此调整间隙物的高度而适用于各种透镜高度。虽然基础图案和干膜光致抗蚀剂分别具有固定的原始厚度，但是由基础图案和干膜光致抗蚀剂所形成的间隙物的最终高度可通过基础图案的设计而进行微调，例如可通过基础图案的体积、在载体上基础图案的图案密度以及干膜光致抗蚀剂的厚度来调整间隙物的最终高度。
图5A至图5F显示依据本发明的一实施例，制造透镜结构200a或200c的中间阶段的剖面示意图。参阅图5A，首先提供载体120，载体120例如为高分子膜，形成于载体120上的间隙物可以被剥离。将基础图案102的材料层(未绘出)例如为干膜型光致抗蚀剂设置在载体120上，然后通过曝光与显影工艺将基础图案102的材料层图案化，在载体120上形成基础图案102。
参阅图5B，将干膜光致抗蚀剂103贴附在基础图案102和载体120上。在一实施例中，干膜光致抗蚀剂103的材料可以与基础图案102的材料相同。在另一实施例中，干膜光致抗蚀剂103的材料可以与基础图案102的材料不同。
参阅图5B和图5C，经由压膜工艺将干膜光致抗蚀剂103平坦化，图5B中所示的载体120暴露出来的表面F可在压膜工艺中提供干膜光致抗蚀剂103流动用，载体120暴露出来的表面F未被基础图案102占据。
参阅图5D，于压膜工艺之后，通过曝光与显影工艺将干膜光致抗蚀剂103图案化，形成具有开口的干膜光致抗蚀剂104。干膜光致抗蚀剂104覆盖基础图案102的侧壁和顶部表面，基础图案102和干膜光致抗蚀剂104的组合形成透镜结构的间隙物107，其中间隙物107的高度可以调整。
参阅图5E，提供透明基底100，例如为玻璃基板，透镜108形成于透明基底100的表面100A上。参阅图5D至图5F，从载体120上将间隙物107剥离，然后将间隙物107贴附至透明基底100的表面100A上，使得间隙物107围绕透镜108，形成如图4所示的透镜结构200a或200c。
此外，在透明基底100的另一表面100B上也可以形成另一透镜(未示出)，并且另一间隙物(未示出)也可以贴附至透明基底100的表面100B上，围绕此透镜而形成另一透镜结构，例如为图4所示的透镜结构200b或200d。
图6A至图6G是示出依据本发明的另一实施例，制造透镜结构200d的中间阶段的剖面示意图。参阅图6A，提供载体120，并且在载体120上设置干膜光致抗蚀剂101。载体120例如为高分子膜，形成于载体120上的间隙物可以被剥离。
参阅图6B，在干膜光致抗蚀剂101上设置基础图案102的材料层(未示出)，然后通过曝光与显影工艺将基础图案102的材料层图案化，于干膜光致抗蚀剂101上形成基础图案102。
参阅图6C，将干膜光致抗蚀剂103贴附在基础图案102和干膜光致抗蚀剂101上。在一实施例中，干膜光致抗蚀剂101的材料、基础图案102的材料以及干膜光致抗蚀剂103的材料可以相同。在另一实施例中，干膜光致抗蚀剂101的材料、基础图案102的材料以及干膜光致抗蚀剂103的材料可以彼此不同。在其他实施例中，干膜光致抗蚀剂101的材料可以与干膜光致抗蚀剂103的材料相同，但是与基础图案102的材料不同。
参阅图6C和图6D，通过压膜工艺将干膜光致抗蚀剂103平坦化，图6B中所示的干膜光致抗蚀剂101暴露出来的表面F可在压膜工艺中提供干膜光致抗蚀剂103流动用。
参阅图6E，于压膜工艺之后，通过曝光与显影工艺将干膜光致抗蚀剂103和干膜光致抗蚀剂101图案化，形成具有开口106在其中的干膜光致抗蚀剂104和干膜光致抗蚀剂105，干膜光致抗蚀剂104覆盖基础图案102的侧壁和顶部表面，干膜光致抗蚀剂105设置在基础图案102下方，干膜光致抗蚀剂104和干膜光致抗蚀剂105以及基础图案102的组合形成如图4所示的透镜结构200d的间隙物109，其中间隙物109的高度可以调整，并且基础图案102被包埋在间隙物109中。
参阅图6F，提供透明基底100，例如为玻璃基板，透镜108形成于透明基底100的表面100A上。参阅图6E至图6G，从载体120上将间隙物109剥离，然后将间隙物109贴附至透明基底100的表面100A上，使得间隙物109围绕透镜108，形成如图4所示的透镜结构200d。
此外，在形成透镜结构200d之前，另一透镜结构，例如图4所示的透镜结构200c可以在透明基底100的另一表面100B上形成。
在本发明的实施例中，含有基础图案在其中的间隙物可以被设置在一透镜结构，例如图4所示的透镜结构200c中，此透镜结构可以与另一透镜结构，例如图4所示的透镜结构200b接合在一起。此外，具有基础图案在其中的间隙物可以被设置在一透镜结构中，例如图4所示的透镜结构200a，此透镜结构可以与图像感测元件芯片，例如图4所示的图像感测元件芯片112接合在一起。
虽然本发明已揭示较佳实施例如上，然其并非用以限定本发明，在此技术领域中普通技术人员当可了解，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰。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)

1.一种相机模块，包括：
一第一透镜结构，包含：
一第一透明基底，具有一第一表面以及相对于该第一表面的一第二表面；
一第一透镜，设置于该第一透明基底的该第一表面上；以及
一第一间隙物，设置于该第一透明基底的该第一表面上，围绕该第一透镜，其中该第一间隙物包含一第一基础图案和一第一干膜光致抗蚀剂；以及
一图像感测元件芯片，设置于该第一透镜结构下方。
2.如权利要求1所述的相机模块，其中该第一基础图案和该第一干膜光致抗蚀剂接触该第一透明基底的该第一表面。
3.如权利要求1所述的相机模块，其中在该第一间隙物中，该第一干膜光致抗蚀剂包埋该第一基础图案。
4.如权利要求1所述的相机模块，其中该第一间隙物的高度通过该第一基础图案的体积、该第一基础图案的图案密度以及该第一干膜光致抗蚀剂的厚度而调整。
5.如权利要求1所述的相机模块，还包括一第二透镜结构设置于该第一透镜结构之上，其中该第二透镜结构包含：
一第二透镜，设置于该第一透明基底的该第二表面上；以及
一第二间隙物，设置于该第一透明基底的该第二表面上，围绕该第二透镜，其中该第二间隙物包含一第二干膜光致抗蚀剂以及该第二干膜光致抗蚀剂覆盖的一第二基础图案，并且在该第二间隙物中，该第二干膜光致抗蚀剂包埋该第二基础图案。
6.如权利要求5所述的相机模块，还包括一第三透镜结构设置于该第二透镜结构之上，其中该第三透镜结构包含：
一第二透明基底，具有一第三表面以及相对于该第三表面的一第四表面；
一第三透镜，设置于该第二透明基底的该第三表面上，面对该第二透镜；以及
一第三间隙物，设置于该第二透明基底的该第三表面上，围绕该第三透镜，并且与该第二间隙物接合，其中该第三间隙物包含一第三干膜光致抗蚀剂以及该第三干膜光致抗蚀剂覆盖的一第三基础图案，并且在该第三间隙物中，该第三干膜光致抗蚀剂包埋该第三基础图案。
7.如权利要求6所述的相机模块，还包括一第四透镜结构设置于该第三透镜结构之上，其中该第四透镜结构包含：
一第四透镜，设置于该第二透明基底的该第四表面上；以及
一第四间隙物，设置于该第二透明基底的该第四表面上，围绕该第四透镜，其中该第四间隙物包含一第四干膜光致抗蚀剂。
8.一种相机模块的制造方法，包括：
提供一第一载体；
在该第一载体上形成一第一基础图案；
将一第一干膜光致抗蚀剂贴附至该第一载体和该第一基础图案上；
进行一压膜工艺，将该第一干膜光致抗蚀剂平坦化；
将该第一干膜光致抗蚀剂图案化，形成一第一间隙物；
提供一第一透明基底，具有多个第一透镜；
将该第一间隙物从该第一载体剥离；
将该第一间隙物贴附至该第一透明基底上，围绕每个该第一透镜；以及
与多个图像感测元件芯片贴合。
9.如权利要求8所述的相机模块的制造方法，其中在该第一载体上形成该第一基础图案的该步骤包括调整该第一基础图案的体积以及调整该第一基础图案的图案密度。
10.如权利要求8所述的相机模块的制造方法，其中将该第一干膜光致抗蚀剂贴附至该第一载体和该第一基础图案上的该步骤之前，还包括调整该第一干膜光致抗蚀剂的厚度。
11.如权利要求8所述的相机模块的制造方法，还包括：
在该第一透明基底之上形成一透镜结构，其中该透镜结构包括多个第二透镜，以及一第二间隙物围绕每个该第二透镜，且其中该第二间隙物包含一第二基础图案包埋在该第二间隙物中；以及
切割所述多个图像感测元件芯片、该第一间隙物以及该第二间隙物，分离所述多个图像感测元件芯片。
12.如权利要求11所述的相机模块的制造方法，其中形成该透镜结构的该步骤包括：
提供一第二载体；
在该第二载体上形成一第二基础图案；
将一第二干膜光致抗蚀剂贴附至该第二载体和该第二基础图案上；
进行一压膜工艺，将该第二干膜光致抗蚀剂平坦化；
将一第三干膜光致抗蚀剂贴附至该第二干膜光致抗蚀剂上；
将该第三干膜光致抗蚀剂和该第二干膜光致抗蚀剂图案化，形成该第二间隙物；
将该第二间隙物从该第二载体剥离；以及
将该第二间隙物贴附至具有所述多个第二透镜的该第一透明基底的一表面上，围绕每个该第二透镜。
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