CN110277419A - 图像传感器及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器及其形成方法，形成方法包括：提供基底；形成覆盖所述基底的涂层，所述涂层露出部分所述基底表面；形成支撑层，所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，所述支撑层顶部高于所述涂层顶部；形成胶层，所述胶层位于所述支撑层顶部表面，所述胶层横跨所述涂层，且所述胶层与所述涂层表面间相分离。本发明有助于保护所述涂层，防止在去除所述胶层的工艺中，所述涂层发生剥离。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其形成方法。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛的应用在如数码相机等电子光学设备中。根据数字数据传送方式的不同，图像传感器可分为电荷耦合元件(CCD，Charge Coupled Device)和金属氧化物半导体元件(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)两大类。其中，CMOS传感器由于具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，在近几年发展迅速。
填充因子是衡量图像传感器的像素灵敏度的一个重要参数，具体的，填充因子指的是感光面积占整个像素面积的比例。当今CMOS传感器的一个重要开发目标是提高填充因子大小。随着当前像素尺寸的逐渐缩小，提高填充因子越来越困难。目前流行的技术是将CMOS传感器由传统的前照式(FSI，Front Side Illumination)转变为背照式(BSI，BackSide Illumination)，在背照式CMOS传感器中，放大器等晶体管以及互联电路置于CMOS传感器背部，CMOS传感器前部全部留给光电二极管，从而可实现100％的填充因子。
然而，背照式图像传感器的光学性能仍有待改善。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，有助于改善涂层的形成质量，避免所述涂层在去除胶层的工艺中发生剥离。
为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底；形成覆盖所述基底的涂层，所述涂层露出部分所述基底表面；形成支撑层，所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，所述支撑层顶部高于所述涂层顶部；形成胶层，所述胶层位于所述支撑层顶部表面，所述胶层横跨所述涂层，且所述胶层与所述涂层表面间相分离。
可选的，所述支撑层的数量为多个，多个所述支撑层环绕所述涂层分布，且相邻所述支撑层间具有间隔。
可选的，所述支撑层的材料为负性光刻胶材料或正性光刻胶材料。
可选的，当所述支撑层的材料为负性光刻胶材料时，所述支撑层的材料为聚异戊二烯或氮化聚异戊二烯。
可选的，当所述支撑层的材料为正性光刻胶材料时，所述支撑层的材料为重氮萘醌酚醛树脂。
可选的，所述基底包括有效区域及环绕所述有效区域的遮光区域，形成所述涂层前，还包括：在所述有效区域的所述基底表面形成若干滤色器件；在所述滤色器件顶部形成微透镜，所述微透镜与所述滤色器件一一对应。
可选的，形成所述滤色器件的工艺中，还包括：在所述遮光区域的所述基底表面形成遮光层。
可选的，形成所述微透镜的工艺中，还包括：形成覆盖所述遮光层的延展层，所述延展层的材料与所述微透镜的材料相同。
可选的，形成所述涂层的工艺中，所述涂层覆盖所述微透镜表面及部分所述延展层表面。
可选的，所述基底还包括环绕所述遮光区域的焊盘区域，所述焊盘区域的所述基底内具有焊盘。
可选的，形成所述支撑层的工艺包括：形成支撑膜，所述支撑膜覆盖所述涂层、所述涂层露出的所述延展层及所述焊盘区域的所述基底；在所述支撑膜表面形成掩膜层，所述掩膜层露出位于所述延展层顶部的所述支撑膜；对所述支撑膜进行显影处理，保留所述掩膜层露出的所述支撑膜，形成所述支撑层。
相应的，本发明还提供一种图像传感器，包括：基底；涂层，所述涂层覆盖所述基底，且所述涂层露出部分所述基底表面；支撑层，所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，所述支撑层顶部高于所述涂层顶部；胶层，所述胶层位于所述支撑层顶部表面，所述胶层横跨所述涂层，且所述胶层与所述涂层表面间相分离。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
由于所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，且所述支撑层顶部高于所述涂层顶部，因此后续在所述支撑层顶部表面形成胶层，所述胶层、所述支撑层及所述基底围成容纳空间，所述涂层位于所述容纳空间内。所述胶层横跨所述涂层，所述胶层位于距所述涂层顶部一定距离处，使得所述胶层与所述涂层表面间相分离，以避免所述胶层与所述涂层表面间相接触。后续去除所述胶层，由于所述胶层与所述涂层表面间相分离，因此去除所述胶层的工艺不容易对所述涂层造成影响，由此可防止在去除所述胶层的工艺中，所述涂层发生剥离，从而能够保护所述涂层，保证所述涂层的形成质量。
附图说明
图1及图2是一种图像传感器的形成方法中各步骤对应的结构示意图；
图3至图6是本发明图像传感器的形成方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图；
图7至图17是本发明图像传感器的形成方法第二实施例中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
现结合一种图像传感器的形成方法进行分析，参考图1，形成所述图像传感器的工艺步骤主要包括：提供基底10；形成覆盖所述基底10的涂层20，所述涂层20露出部分所述基底10表面；形成胶层30，所述胶层30覆盖所述涂层20表面及所述基底10表面。
参考图2，去除所述胶层30(参考图1)。由于所述胶层30与所述涂层20间具有较强的黏性，因此在去除所述胶层30的工艺中，容易造成所述涂层20从所述基底10上剥离，影响所述涂层20的形成质量。
发明人对上述图像传感器的形成方法进行了研究，经创造性劳动，发明人注意到，可通过在所述涂层20露出的所述基底10表面上形成支撑层，以避免形成的所述胶层30与所述涂层20相接触，从而防止所述涂层20在去除所述胶层30的工艺中发生剥离。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
第一实施例
参考图3，提供基底100。
所述基底100的材料为硅、锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟。本实施例中，所述基底100为硅衬底。
参考图4，形成覆盖所述基底100的涂层600，所述涂层600露出部分所述基底100表面。
本实施例中，采用旋涂工艺形成所述涂层600。在其他实施例中，还可以采用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成所述涂层600。
本实施例中，所述涂层600露出的所述基底100表面位于所述涂层600的两侧。参考图5，形成支撑层710，所述支撑层710覆盖所述涂层600露出的所述基底100表面，所述支撑层710顶部高于所述涂层600顶部。
本实施例中，所述支撑层710覆盖所述涂层600露出的部分所述基底100表面。在其他实施例中，所述支撑层710还可以覆盖所述涂层600露出的全部所述基底100表面。
本实施例中，所述支撑层710的数量为两个，分别位于所述涂层600的周围。在其他实施例中，所述支撑层710的数量还可以大于两个。
本实施例中，所述支撑层710的形成工艺包括：形成支撑膜(图中未示出)，所述支撑膜覆盖所述基底100表面及所述涂层600表面；在所述支撑膜表面形成掩膜层，所述掩膜层露出位于所述基底100表面的所述支撑膜；对所述支撑膜进行显影处理，保留所述掩膜层露出的所述支撑膜，形成所述支撑层710。
本实施例中，所述支撑层710的材料为聚异戊二烯或氮化聚异戊二烯。所述支撑层710为负性光刻胶材料。所述掩膜层露出的所述支撑膜处于曝光区域，在所述显影处理过程中，处于所述曝光区域的所述支撑膜材料发生交联，转化为阻止显影的化学材料，从而被保留下来，形成所述支撑层710。
本实施例中，在所述显影处理过程中，所述掩膜层覆盖的所述支撑膜材料溶于显影液中，去除所述支撑膜的工艺过程对所述涂层600的影响微小，可以忽略不计。
在其他实施例中，所述支撑层710还可以为正性光刻胶材料，例如所述支撑层710的材料为重氮萘醌酚醛树脂。当所述支撑层710为正性光刻胶材料时，形成所述支撑层710的工艺包括：形成支撑膜(图中未示出)，所述支撑膜覆盖所述基底100表面及所述涂层600表面；在所述支撑膜表面形成掩膜层，所述掩膜层露出位于所述涂层600表面的所述支撑膜；去除所述掩膜层露出的所述支撑膜，剩余所述支撑膜作为所述支撑层710。
参考图6，形成胶层720，所述胶层720位于所述支撑层710顶部表面，所述胶层720横跨所述涂层600，且所述胶层720与所述涂层600表面间相分离。
本实施例中，所述胶层720、所述支撑层710及所述涂层600围成容纳空间，所述涂层600位于所述容纳空间内。
由于所述支撑层710顶部高于所述涂层600顶部，因而所述胶层720高出所述涂层600的顶部一定距离处。所述一定距离与所述支撑层710的厚度有关。所述支撑层710起到撑起所述胶层720的作用，以避免所述胶层720与所述涂层600相接触。后续去除所述胶层720，由于所述胶层720与所述涂层600表面间相分离，因此所述胶层720与所述涂层600间不存在相互作用力，能够防止去除所述胶层720的工艺对所述涂层600造成影响，以避免所述涂层600从所述基底100表面上剥离。
第二实施例
图7为基底100的俯视图。参考图7，提供基底100。
本实施例中，所述基底100包括有效区域Ⅰ、遮光区域Ⅱ及焊盘区域Ⅲ。所述遮光区域Ⅱ环绕所述有效区域Ⅰ，所述焊盘区域Ⅲ环绕所述遮光区域Ⅱ及有效区域Ⅰ。
图8为图7所示基底100沿B1B2方向的剖视图。
参考图8，本实施例中，所述有效区域Ⅰ的所述基底100内具有若干个光电二极管200，相邻所述光电二极管200之间具有隔离沟槽210，所述基底100表面露出所述隔离沟槽210的顶部表面。
所述隔离沟槽210能够起到防止相邻光电二极管200内的光电子发生串扰的作用。
图9为图7所示基底100沿A1A2方向的剖视图。
参考图9，本实施例中，所述焊盘区域Ⅲ的所述基底100内具有焊盘300，所述焊盘300贯穿所述基底100厚度。
所述焊盘300的材料为铝、铜、钨或铝铜合金。本实施例中，所述焊盘300的材料为铝。
如图7所示，本实施例中，所述焊盘300的数量为多个。多个所述焊盘300沿所述基底100的长度方向间隔排列。
所述焊盘300用于对后续形成的图像传感器进行封装。
本实施例中，所述基底100表面覆盖有抗反射层220。所述抗反射层220还覆盖所述隔离沟槽210的顶部表面。所述焊盘300贯穿所述抗反射层220厚度。
参考图10，在所述有效区域Ⅰ的所述基底100表面形成若干滤色器件400。
本实施例中，所述滤色器件400位于所述有效区域Ⅰ的所述抗反射层220表面。
本实施例中，所述滤色器件400的数量与所述光电二极管200的数量相等。所述滤色器件400与所述光电二极管200一一对应。
本实施例中，相邻所述滤色器件400之间形成有金属栅格410，所述金属栅格410覆盖所述滤色器件400的侧壁表面。
所述金属栅格410用于阻挡或吸收斜入射至所述滤色器件400的侧壁表面的光线，以防止光线由所述滤色器件400的侧壁表面射入相邻所述滤色器件400内。
所述滤色器件400包括红色滤色器件、绿色滤色器件及蓝色滤色器件，可分别过滤出红光、绿光及蓝光。
形成所述滤色器件400的工艺中，还包括：在所述遮光区域Ⅱ的所述基底100表面形成遮光层420。
本实施例中，所述遮光层420位于所述遮光区域Ⅱ的所述抗反射层220表面。
所述遮光层420用于阻挡光线进入所述遮光区域Ⅱ的所述基底100内。
本实施例中，所述遮光层420包括第一遮光层(图中未示出)和第二遮光层(图中未示出)，所述第二遮光层位于所述第一遮光层的顶部。所述第一遮光层的颜色与第二遮光层的颜色不相同。具体的，所述第一遮光层的颜色为蓝色，所述第二遮光层的颜色为红色。在其他实施例中，所述遮光层420还可以为单层结构。当所述遮光层420为单层结构时，所述遮光层420的颜色为黑色。
本实施例中，所述遮光层420的材料与所述滤色器件400的材料相同。在同一工艺步骤中，形成所述遮光层420及所述滤色器件400。
参考图11，在所述滤色器件400顶部形成微透镜500，所述微透镜500与所述滤色器件400一一对应。
本实施例中，所述微透镜500的数量与所述滤色器件400的数量相等。
光线入射所述微透镜500，并进入对应的所述滤色器件400内，经所述滤色器件400过滤，由所述滤色器件400出射的光线被传输至对应的光电二极管200内。
本实施例中，形成所述微透镜500的工艺中，还包括：形成覆盖所述遮光层420的延展层510，所述延展层510的材料与所述微透镜500的材料相同。
本实施例中，所述延展层510覆盖所述遮光层420的顶部表面及侧壁表面。
本实施例中，所述延展层510的材料与所述微透镜500的材料相同，部分光线会入射所述延展层510，并被所述遮光层420阻挡或吸收。
以所述微透镜500的材料作为所述延展层510的材料，一方面，有助于减小所述有效区域Ⅰ及遮光区域Ⅱ的所述基底100上的器件结构的差异性；另一方面，可实现在同一工艺步骤中形成所述微透镜500及所述延展层510，有利于缩短工艺时间。
参考图12，形成覆盖所述基底100的涂层600，所述涂层600露出部分所述基底100表面。
本实施例中，所述涂层600覆盖所述微透镜500表面及部分所述延展层510的顶部表面。
所述涂层600覆盖所述微透镜500表面，有助于保证所述微透镜500表面的清洁，便于后续对所述图像传感器进行清洗。由于杂质位于所述涂层600表面上，在清洗过程中，清洗液容易将所述涂层600表面上的杂质冲洗掉。若杂质直接位于所述微透镜500表面上，清洗难度大，所述微透镜500表面上容易有杂质残留，影响所述图像传感器的成像质量。
参考图13至15，形成支撑层710，所述支撑层710覆盖所述涂层600露出的所述基底100表面，所述支撑层710顶部高于所述涂层600顶部。
由于所述支撑层710位于所述涂层600露出的所述基底100表面上，又由于所述支撑层710顶部高于所述涂层600顶部，因此后续在所述支撑层710顶部形成胶层，所述支撑层710能够将所述胶层撑起，使所述胶层与所述涂层600表面间相分离，以避免所述胶层与所述涂层600相接触。
本实施例中，所述支撑层710位于所述涂层600露出的所述延展层510表面上。
形成所述支撑层710的工艺包括：如图13所示，形成支撑膜700，所述支撑膜700覆盖所述涂层600、所述涂层600露出的所述延展层510及所述焊盘区域Ⅲ的所述基底100；如图14所示，在所述支撑膜700表面形成掩膜层701，所述掩膜层701露出位于所述延展层510顶部的部分所述支撑膜700；如图15所示，对所述支撑膜700进行显影处理，保留所述掩膜层701露出的所述支撑膜700，形成所述支撑层710。
本实施例中，所述支撑层710的材料为聚异戊二烯或氮化聚异戊二烯。所述支撑层710为负性光刻胶材料。
在其他实施例中，所述支撑层710还可以为正性光刻胶材料，例如所述支撑层710的材料为重氮萘醌酚醛树脂。当所述支撑层710为正性光刻胶材料时，形成所述支撑层710的工艺包括：形成支撑膜700，所述支撑膜700覆盖所述涂层600、所述涂层600露出的所述延展层510及所述焊盘区域Ⅲ的所述基底100；在所述支撑膜700表面形成掩膜层，所述掩膜层露出覆盖所述涂层600及焊盘区域Ⅲ的所述基底100的所述支撑膜700；去除所述掩膜层露出的所述支撑膜700，剩余所述支撑膜700作为所述支撑层710。
本实施例中，在所述显影处理的工艺过程中，覆盖所述涂层600及所述焊盘区域Ⅲ的所述基底100的所述支撑膜700溶入显影液中。由于覆盖所述涂层600的所述支撑膜700溶入显影液中，因此所述涂层600不会受到背向所述基底100表面的作用力，去除所述支撑膜700的工艺过程对所述涂层600的影响微小，可保证所述涂层600牢固的黏附于所述微透镜500及部分所述延展层510表面上。
本实施例中，所述支撑层710顶部高于覆盖所述微透镜500的所述涂层600的顶部表面。
若所述支撑层710的厚度过大，所述支撑层710的稳定性差，所述支撑层710容易发生倾倒。若所述支撑层710的厚度过小，后续形成胶层，所述支撑层710对所述胶层及所述涂层600的隔离效果差，所述胶层容易与涂层600表面相接触。本实施例中，所述支撑层710顶部与所述微透镜500顶部的差值为3μm～10μm。
图16为形成所述支撑层710后，所述基底100的俯视图。
参考图16，本实施例中，所述支撑层710的数量为多个，多个所述支撑层环绕所述涂层600分布，且相邻所述支撑层710间具有间隔。
由于相邻所述支撑层710间具有间隔，因此后续对所述图像传感器进行清洗，清洗液可通过相邻所述支撑层710间的间隔流出，避免所述支撑层710形成封闭环状结构，使得封闭环状结构内的清洗液及杂质难以流出，从而防止清洗液及杂质残留。
参考图17，形成胶层720，所述胶层720位于所述支撑层710顶部表面，所述胶层720横跨所述涂层600，且所述胶层720与所述涂层600表面间相分离。
在后续的封装工艺中，需要对基底100进行切割。所述胶层720能够防止所述基底100在切割后散落。
在切割工艺结束后，去除所述胶层720，由于所述胶层720与所述涂层600表面间相分离，因此去除所述胶层720的工艺中，所述胶层720与所述涂层600间不具有相互作用力，以避免所述涂层600发生剥离，从而保证所述涂层600对所述微透镜500表面的保护效果。
图6为本发明第一实施例形成的图像传感器的示意图。
参考图6，一种图像传感器，包括：基底100；涂层600，所述涂层600覆盖所述基底100，且所述涂层600露出部分所述基底100表面；支撑层710，所述支撑层710覆盖所述涂层600露出的所述基底100表面，所述支撑层710顶部高于所述涂层600顶部；胶层720，所述胶层720位于所述支撑层710顶部表面，所述胶层720横跨所述涂层600，且所述胶层720与所述涂层600表面间相分离。
图17为本发明第二实施例形成的图像传感器的示意图。
参考图17，本实施例中，所述基底100包括有效区域Ⅰ、遮光区域Ⅱ及焊盘区域Ⅲ。所述遮光区域Ⅱ环绕所述有效区域Ⅰ，所述焊盘区域Ⅲ环绕所述遮光区域Ⅱ及有效区域Ⅰ。
所述有效区域Ⅰ的所述基底100内具有若干个光电二极管200，相邻所述光电二极管200之间具有隔离沟槽210。所述焊盘区域Ⅲ的所述基底100内具有焊盘300。
本实施例中，所述基底100表面覆盖有抗反射层220。
本实施例中，所述有效区域Ⅰ的所述抗反射层220表面具有滤色器件400，所述滤色器件400与所述光电二极管200一一对应。相邻所述滤色器件400之间形成有金属栅格410。
本实施例中，在所述遮光区域Ⅱ的所述抗反射层220表面具有遮光层420。
本实施例中，所述滤色器件400顶部具有微透镜500，所述微透镜500与所述滤色器件400一一对应。
本实施例中，所述遮光层420的顶部表面及侧壁表面具有延展层510。
本实施例中，所述涂层600覆盖所述微透镜500表面及部分所述延展层510表面。
本实施例中，所述支撑层710位于所述涂层600露出的所述延展层510表面上。
所述支撑层710用于支撑所述胶层720，使所述胶层720位于距所述涂层600顶部一定距离处，以避免所述胶层720与所述涂层600相接触。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (12)
1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底；
形成覆盖所述基底的涂层，所述涂层露出部分所述基底表面；
形成支撑层，所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，所述支撑层顶部高于所述涂层顶部；
形成胶层，所述胶层位于所述支撑层顶部表面，所述胶层横跨所述涂层，且所述胶层与所述涂层表面间相分离。
2.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述支撑层的数量为多个，多个所述支撑层环绕所述涂层分布，且相邻所述支撑层间具有间隔。
3.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述支撑层的材料为负性光刻胶材料或正性光刻胶材料。
4.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，当所述支撑层的材料为负性光刻胶材料时，所述支撑层的材料为聚异戊二烯或氮化聚异戊二烯。
5.如权利要求3所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，当所述支撑层的材料为正性光刻胶材料时，所述支撑层的材料为重氮萘醌酚醛树脂。
6.如权利要求1所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述基底包括有效区域及环绕所述有效区域的遮光区域，形成所述涂层前，还包括：在所述有效区域的所述基底表面形成若干滤色器件；在所述滤色器件顶部形成微透镜，所述微透镜与所述滤色器件一一对应。
7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述滤色器件的工艺中，还包括：在所述遮光区域的所述基底表面形成遮光层。
8.如权利要求7所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述微透镜的工艺中，还包括：形成覆盖所述遮光层的延展层，所述延展层的材料与所述微透镜的材料相同。
9.如权利要求8所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述涂层的工艺中，所述涂层覆盖所述微透镜表面及部分所述延展层表面。
10.如权利要求9所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述基底还包括环绕所述遮光区域的焊盘区域，所述焊盘区域的所述基底内具有焊盘。
11.如权利要求10所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，形成所述支撑层的工艺包括：
形成支撑膜，所述支撑膜覆盖所述涂层、所述涂层露出的所述延展层及所述焊盘区域的所述基底；
在所述支撑膜表面形成掩膜层，所述掩膜层露出位于所述延展层顶部的所述支撑膜；
对所述支撑膜进行显影处理，保留所述掩膜层露出的所述支撑膜，形成所述支撑层。
12.一种图像传感器，其特征在于，包括：
基底；
涂层，所述涂层覆盖所述基底，且所述涂层露出部分所述基底表面；
支撑层，所述支撑层覆盖所述涂层露出的所述基底表面，所述支撑层顶部高于所述涂层顶部；
胶层，所述胶层位于所述支撑层顶部表面，所述胶层横跨所述涂层，且所述胶层与所述涂层表面间相分离。
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