CN111146217A - 图像传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器包括：衬底，所述衬底包括像素区域和焊盘区域；第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底上；微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底上；以及第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘。所述第一保护图案和所述微透镜层包括相同的材料。所述第一保护图案与所述微透镜层彼此分开。

Description

图像传感器及其制造方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年11月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0134233的优先权，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明构思的实施例涉及图像传感器及其制造方法。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器可以分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的任何一种。CIS是CMOS图像传感器的缩写。CIS可以包括二维布置的多个像素。每个像素可以包括光电二极管(PD)。光电二极管可以将入射光转换成电信号。
发明内容
本发明构思的实施例可以提供能够最小化或防止图像缺陷的图像传感器。
本发明构思的实施例还可以提供能够简化工艺的制造图像传感器的方法。
在一方面，图像传感器可以包括：衬底，所述衬底包括像素区域和焊盘区域，并且包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底的所述第二表面上；微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底的所述第二表面上；以及第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘。所述第一保护图案和所述微透镜层可以包括相同的材料，所述第一保护图案可以与所述微透镜层彼此分开。
在一方面，图像传感器可以包括：衬底，所述衬底包括像素区域、光学黑区域和焊盘区域；第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底上；微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底上；第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘；以及第二保护图案，所述第二保护图案在所述光学黑区域中位于所述衬底上。所述第一保护图案和所述第二保护图案可以是透明的。
在一方面，图像传感器可以包括：衬底，所述衬底包括像素区域和焊盘区域；第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底上；微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底上；以及第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘。所述第一保护图案可以与所述微透镜层彼此分开，并且所述第一保护图案可以是透明的。
在一方面，一种制造图像传感器的方法，所述方法可以包括：制备包括焊盘区域和像素区域的衬底；在所述焊盘区域中在所述衬底上形成第一导电焊盘；形成覆盖所述焊盘区域和所述像素区域的初步透镜层；在所述像素区域中蚀刻所述初步透镜层的上部以形成多个透镜部分；以及蚀刻所述焊盘区域与所述像素区域之间的所述初步透镜层，以形成覆盖所述焊盘区域的第一保护图案和覆盖所述像素区域的微透镜层。
附图说明
根据附图和随附的详细描述，本发明构思将变得更加明显。
图1是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
图2是根据本发明构思的一些实施例的图1中的部分“P1”的放大图。
图3至图5是根据本发明构思的一些实施例的图1中的部分“P2”的放大图。
图6至图12是示出了制造图1中的图像传感器的方法的截面图。
图13是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
图14和图15是示出了制造图13中的图像传感器的方法的截面图。
图16是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
图17是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明构思的实施例。
图1是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
参照图1，可以提供包括焊盘区域PR、光学黑区域OB和/或像素区域AP的衬底1。衬底1可以包括彼此相对的第一表面1a和第二表面1b。例如，衬底1可以是单晶硅晶片、硅外延层或绝缘体上硅(SOI)衬底。例如，衬底1可以掺杂有第一导电类型的掺杂剂。例如，第一导电类型可以是P型。
像素区域AP可以包括多个单位像素UP。光电转换部分3可以在每个单位像素UP中位于衬底1中。光电转换部分3也可以在光学黑区域OB中位于衬底1中。例如，光电转换部分3可以掺杂有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂。第二导电类型可以是例如N型。包括在光电转换部分3中的N型掺杂剂可以与包括在光电转换部分3周围的衬底1中的P型掺杂剂形成PN结，因此可以提供光电二极管。
光可以通过衬底1的第二表面1b入射到衬底1中。可以通过入射光在PN结的耗尽区中产生电子-空穴对(EHP)。虽然未在附图中示出，但是用于转移由入射光产生的电子的转移晶体管、复位晶体管、选择晶体管和/或源极跟随器晶体管可以位于像素区域AP的衬底1的第一表面1a上。图像传感器可以是背照式图像传感器。
第一表面1a可以用层间绝缘层15覆盖。层间绝缘层15可以是多层，该多层的每层包括氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或多孔低k介电层中的至少一种。互连线17可以位于层间绝缘层15中。层间绝缘层15的底表面可以用第一钝化层19覆盖。例如，第一钝化层19可以由氮化硅层和/或聚酰亚胺层形成。
在像素区域AP中，可以在衬底1中形成第一深沟槽1ta，以将单位像素UP彼此隔离。当在俯视图中观察时，第一深沟槽1ta可以彼此交叉以构成网状结构。可以在像素区域AP与光学黑区域OB之间的衬底1中形成第二深沟槽1to。可以在光学黑区域OB与焊盘区域PR之间的衬底1中形成第三深沟槽1tp。第二深沟槽1to的宽度和第三深沟槽1tp的宽度可以大于第一深沟槽1ta的宽度。
第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp可以从衬底1的第二表面1b朝向衬底1的第一表面1a延伸。在焊盘区域PR中，可以从衬底1的第二表面1b形成凹陷区域1r。凹陷区域1r可以比第一深沟槽1ta、
第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp浅。
浅器件隔离图案5可以位于第二深沟槽1to与衬底1的第一表面1a之间以及第三深沟槽1tp与衬底1的第一表面1a之间。浅器件隔离图案5可以具有包括氮化硅层、氧化硅层或氮氧化硅层中的至少一种的单层结构或多层结构。浅器件隔离图案5可以形成在焊盘区域PR与光学黑区域OB之间以及光学黑区域OB与像素区域AP之间。
在像素区域AP中，器件隔离区域7可以位于第一深沟槽1ta与衬底1的第一表面1a之间。器件隔离区域7可以掺杂有例如第一导电类型的掺杂剂，并且器件隔离区域7的掺杂剂的浓度可以高于衬底1的掺杂剂的浓度。在像素区域AP中，器件隔离区域7可以与第一表面1a相邻并且可以将单位像素UP彼此隔离。另外，器件隔离区域7可以限定用于转移晶体管、复位晶体管、选择晶体管和源极跟随器晶体管的有源区。
固定电荷层21、填充绝缘层23和/或粘合剂层25可以依次堆叠在衬底1的第二表面1b上。固定电荷层21可以包括：就化学计量比而言含有不足的氧的金属氧化物层，或就化学计量比而言含有不足的氟的金属氟化物层。因此，固定电荷层21可以具有负的固定电荷。固定电荷层21可以包括金属氧化物层或金属氟化物层，该金属氧化物层或金属氟化物层包括铪(Hf)、锆(Zr)、铝(Al)、钽(Ta)、钛(Ti)、钇(Y)或镧系元素中的至少一种。空穴可以在固定电荷层21附近累积。因此，可以有效地减少暗电流和白点。特别地，固定电荷层21可以包括氧化铝层或氧化铪层中的至少一种。固定电荷层21可以与衬底1接触。填充绝缘层23可以由具有优异的填充特性的氧化硅基材料形成。粘合剂层25可以是氧化铝层。
固定电荷层21可以共形地形成在衬底1的第二表面1b上。固定电荷层21可以与凹陷区域1r以及第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp的底表面和侧壁接触。填充绝缘层23可以填充第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp。位于第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to和
第三深沟槽1tp中的固定电荷层21和填充绝缘层23可以构成深器件隔离图案。在像素区域AP中，第一深沟槽1ta中的固定电荷层21和填充绝缘层23可以将单位像素UP彼此隔离。填充绝缘层23可以共形地覆盖凹陷区域1r的底表面和侧壁。
在焊盘区域PR中，第一导电焊盘29p可以位于粘合剂层25上。第一导电焊盘29p可以与凹陷区域1r竖直地交叠。第一导电焊盘29p可以位于凹陷区域1r中。第二导电焊盘31可以位于第一导电焊盘29p上。第二导电焊盘31的宽度可以小于第一导电焊盘29p的宽度。因此，第一导电焊盘29p的顶表面的一部分可以不被第二导电焊盘31覆盖，而是可以被暴露。虽然未在附图中示出，但是第一导电焊盘29p可以通过穿透衬底1的贯穿通路或通路插塞电连接到一条互连线17。
尽管未在附图中示出，但是转移晶体管、复位晶体管、选择晶体管和/或源极跟随器晶体管也可以位于光学黑区域OB中的衬底1的第一表面1a上。
在光学黑区域OB中，第一光学黑图案29b可以位于粘合剂层25上。在像素区域AP中，光阻挡图案29g可以位于单位像素UP之间的粘合剂层25上。当在俯视图中观察时，光阻挡图案29g可以彼此交叉以构成网状结构。第一导电焊盘29p、第一光学黑图案29b和光阻挡图案29g可以由相同的材料(例如，钨)形成。第一导电焊盘29p、第一光学黑图案29b和光阻挡图案29g可以具有相同的厚度。第二导电焊盘31可以由与第一导电焊盘29p的材料不同的材料(例如，铝)形成。
在光学黑区域OB中，第一光学黑图案29b可以用于阻挡光。从阻挡光的光学黑区域OB中感测到的电荷量可以被定义为参考电荷量。换句话说，可以将从单位像素UP感测到的单位像素电荷量与参考电荷量进行比较，以计算参考电荷量与单位像素电荷量之间的差值，因此可以计算从每个单位像素UP感测到的电信号的大小。
阻挡层27可以位于第一导电焊盘29p与粘合剂层25之间，第一光学黑图案29b与粘合剂层25之间，以及每个光阻挡图案29g与粘合剂层25之间。阻挡层27可以是例如氮化硅层。
第二钝化层33可以覆盖第一光学黑图案29b和光阻挡图案29g的顶表面和侧壁以及第一导电焊盘29p和第二导电焊盘31的侧壁。第二钝化层33可以是例如氮化硅层。第二钝化层33可以延伸以覆盖在第一导电焊盘29p、第一光学黑图案29b和光阻挡图案29g之间暴露的粘合剂层25。
在像素区域AP中，滤色器35a、37和39可以位于光阻挡图案29g之间的第二钝化层33上。滤色器35a、37和39可以包括具有不同颜色的第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39。例如，第一滤色器35a可以具有蓝色。第二滤色器37可以具有红色。第三滤色器39可以具有绿色。
当本发明构思的图像传感器是自动聚焦图像传感器时，图像传感器还可以包括透明颜色的滤色器。在一些实施例中，一个光阻挡图案29g的宽度可以大于另一个光阻挡图案29g的宽度。
或者，当本发明构思的图像传感器是能够感测红外光的图像传感器时，图像传感器还可以包括红外滤光器。
在光学黑区域OB中，第二光学黑图案35d可以位于第二钝化层33上。第二光学黑图案35d可以与第一光学黑图案29b交叠。第二钝化层33可以位于第一光学黑图案29b与第二光学黑图案35d之间。第二光学黑图案35d的宽度可以大于第一光学黑图案29b的宽度。第二光学黑图案35d可以覆盖第一光学黑图案29b的顶表面和侧壁。第二钝化层33可以在第二光学黑图案35d的两侧被暴露。
第二光学黑图案35d可以包括与第一滤色器35a的材料相同的材料。例如，第二光学黑图案35d可以具有蓝色。第二光学黑图案35d可以是包括蓝色颜料的光刻胶图案。第二光学黑图案35d也可用于阻挡光。第二光学黑图案35d可以补偿第一光学黑图案29b的光阻挡功能。
由于衬底1的一部分由凹陷区域1r凹陷，所以位于第二导电焊盘31下方的层21、23、25和27的顶表面的高度(或水平高度)可以低于位于其他区域OB和AP中的层21、23、25和27的顶表面的高度(或水平高度)。因此，第二导电焊盘31的顶表面的高度可以低于第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39的顶表面的高度。具体地，第二导电焊盘31的顶表面的第一高度H1可以与第一光学黑图案29b的顶表面的第二高度H2相同。另外，第二导电焊盘31的顶表面的第一高度H1可以与光阻挡图案29g的顶表面的高度相同。结果，可以在形成第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39的工艺中减小或消除焊盘区域PR与其他区域OB和AP之间的高度差，因此，可以更精确地形成第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39。
在像素区域AP中，微透镜层41f可以位于第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39上。微透镜层41f的上部可以包括凸起的并分别对应于第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39的位置的透镜部分41a。在焊盘区域PR中，第一保护图案41p可以位于第二钝化层33上。第一保护图案41p可以具有暴露第二导电焊盘31的顶表面的开口32。在光学黑区域OB中，第二保护图案41d可以位于第二光学黑图案35d上。微透镜层41f、第一保护图案41p和第二保护图案41d可以包括相同的材料。例如，微透镜层41f、第一保护图案41p和第二保护图案41d可以由透明的光刻胶材料或透明的热固性树脂形成。微透镜层41f、第一保护图案41p和第二保护图案41d可以通过隔离区域SR彼此分开。可以通过隔离区域SR暴露第二钝化层33。
第一保护图案41p的顶表面可以具有距衬底1的第二表面1b的第三高度H3。第二保护图案41d的边缘的顶端可以具有距衬底1的第二表面1b的第四高度H4。微透镜层41f的边缘的顶端可以具有距衬底1的第二表面1b的第五高度H5。在一些实施例中，第三高度H3、第四高度H4和第五高度H5可以彼此相同。
图2是根据本发明构思的一些实施例的图1中的部分“P1”的放大图。
图3至图5是根据本发明构思的一些实施例的图1中的部分“P2”的放大图。
如图2和图3所示，辅助固定电荷层22可以位于固定电荷层21与填充绝缘层23之间。辅助固定电荷层22可以包括与固定电荷层21的材料不同的材料。例如，固定电荷层21可以是氧化铝层，辅助固定电荷层22可以是氧化铪层。在该示例中，氧化铝层可以与衬底1接触。第一辅助粘合剂层24可以位于填充绝缘层23与粘合剂层25之间。第一辅助粘合剂层24可以是例如氧化铪层。第二辅助粘合剂层34可以位于第二钝化层33与第一导电焊盘29p的侧壁之间。第二辅助粘合剂层34可以是例如氧化铝层。第二辅助粘合剂层34可以改善第二钝化层33与导电焊盘29p和31之间的粘合强度。
在某些实施例中，如图4那样，第一辅助粘合剂层24的一部分可以延伸到第一深沟槽1ta中。第一辅助粘合剂层24可以减少或防止彼此相邻的单位像素UP之间的串扰。
在某些实施例中，如图5那样，固定电荷层21与填充绝缘层23之间可以不存在辅助固定电荷层22。在一些实施例中，填充绝缘层23可以是氧化铪层。在一些实施例中，辅助绝缘层26可以额外地位于填充绝缘层23与第一辅助粘合剂层24之间。辅助绝缘层26可以是例如氮化硅层。
图6至图12是示出了制造图1中的图像传感器的方法的截面图。
参照图6，可以制备包括焊盘区域PR、光学黑区域OB和/或像素区域AP的衬底1。衬底1可以包括彼此相对的第一表面1a和第二表面1b。例如，衬底1可以是单晶硅晶片、硅外延层或绝缘体上硅(SOI)衬底。例如，衬底1可以掺杂有第一导电类型的掺杂剂。通过注入与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂，可以在衬底1中的像素区域AP的每个单位像素UP中形成光电转换部分3。可以对衬底1执行浅沟槽隔离(STI)工艺，以在与衬底1的第一表面1a相邻的部分中形成浅器件隔离图案5。浅器件隔离图案5可以形成在焊盘区域PR与光学黑区域OB之间以及光学黑区域OB与像素区域AP之间。可以执行离子注入工艺以在像素区域AP的单位像素UP之间的与衬底1的第一表面1a相邻的部分中形成器件隔离区域7。可以在衬底1的第一表面1a上形成晶体管、层间绝缘层15、互连线17和第一钝化层19。
随后，可以翻转衬底1，使得第二表面1b面向上。可以执行研磨工艺以去除与衬底1的第二表面1b相邻的一部分，因此衬底1可以具有期望的厚度。接下来，可以对衬底1的第二表面1b选择性地执行蚀刻工艺，以形成第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to、第三深沟槽1tp以及凹陷区域1r。可以形成第一深沟槽1ta以暴露器件隔离区域7。第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp可以暴露浅器件隔离图案5。
参照图7，可以在衬底1的整个第二表面1b上共形地形成固定电荷层21。固定电荷层21可以由包括铪(Hf)、锆(Zr)、铝(Al)、钽(Ta)、钛(Ti)、钇(Y)或镧系元素中的至少一种的金属氧化物或金属氟化物形成。可以在固定电荷层21上堆叠填充绝缘层23。填充绝缘层23可以填充第一深沟槽1ta、第二深沟槽1to和第三深沟槽1tp。填充绝缘层23可以共形地形成在凹陷区域1r中。填充绝缘层23可以由具有优异的填充特性的氧化硅基材料或氧化铪层形成。可以在填充绝缘层23上顺序地且共形地形成粘合剂层25和阻挡层27。粘合剂层25可以由例如氧化铝层形成。阻挡层27可以由例如氮化硅层形成。
参照图7和图8，可以在阻挡层27上共形地形成第一导电层(未示出)。第一导电层可以包括例如钨。可以依次图案化第一导电层和阻挡层27以暴露粘合剂层25。此外，可以通过使第一导电层图案化来形成光阻挡图案29g、第一光学黑图案29b和第一导电焊盘29p。此时，第一导电焊盘29p可以形成在凹陷区域1r中。
参照图8和图9，可以在第一导电焊盘29p上形成第二导电焊盘31。第二导电焊盘31可以由例如铝形成。可以使用沉积工艺和蚀刻工艺来形成第二导电焊盘31。或者，可以通过使用单独的掩模图案(未示出)执行镀覆工艺来形成第二导电焊盘31，该掩模图案暴露第一导电焊盘29p的顶表面的一部分并完全覆盖其他部分。具体地，第二导电焊盘31的顶表面的第一高度H1可以形成为与第一光学黑图案29b的顶表面的第二高度H2相同。光阻挡图案29g的顶表面的高度可以与第二高度H2相同。可以在衬底1的其上形成有第二导电焊盘31的整个第二表面1b上共形地形成第二钝化层33。
参照图9和图10，可以执行若干次光刻工艺以在第二钝化层33上形成第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39以及第二光学黑图案35d。例如，可以执行第一光刻工艺以同时形成第一滤色器35a和第二光学黑图案35d。为实现此，可以用包含蓝色染料或颜料的第一光敏热固性树脂溶液涂覆衬底1的第二表面1b。此时，由于第一高度H1与第二高度H2相同并且共形地形成了第二钝化层33，因此焊盘区域PR、光学黑区域OB与像素区域AP之间的高度差可以被减小或被最小化或者不会发生。因此，可以均匀地涂覆第一光敏热固性树脂溶液，并且条纹缺陷可以被减少或最小化或者不会发生。可以通过加热使第一光敏热固性树脂溶液硬化以形成第一光刻胶层。可以对第一光刻胶层执行曝光工艺和显影工艺，以形成第一滤色器35a和第二光学黑图案35d。因此，可以更精确地形成第一滤色器35a和第二光学黑图案35d的形状。随后，可以依次执行与第一光刻工艺相同或相似的第二光刻工艺和第三光刻工艺，以分别形成第二滤色器37和第三滤色器39。
参照图10和图11，可以在衬底1的具有第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39以及第二光学黑图案35d的整个第二表面1b上形成初步透镜层41。初步透镜层41可以由透明的光刻胶材料或透明的热固性树脂形成。可以在初步透镜层41上形成初步透镜图案43a和初步保护图案43d。初步透镜图案43a可以分别对应于单位像素UP定位。初步保护图案43d可以位于光学黑区域OB中。例如，可以通过光刻工艺形成光刻胶图案，然后，可以对光刻胶图案执行回流工艺，以形成具有圆形形状的初步透镜图案43a和初步保护图案43d。此时，可以通过回流工艺增加初步透镜图案43a和初步保护图案43d的密度，因此可以提高其耐化学性。
参照图11和图12，可以对初步透镜层41执行毯式(blanket)蚀刻工艺。此时，也可以蚀刻初步透镜图案43a和初步保护图案43d。初步透镜图案43a和初步保护图案43d的形状可以转移到初步透镜层41，以形成具有凸形状的多个透镜部分41a和第二保护图案41d。在毯式蚀刻工艺期间，焊盘区域PR可以被初步透镜层41覆盖，因此可以保护第二导电焊盘31。
接下来，参照图12和图1，可以通过在像素区域AP与光学黑区域OB之间以及光学黑区域OB与焊盘区域PR之间蚀刻初步透镜层41来形成暴露第二钝化层33的隔离区域SR，从而形成彼此分开的微透镜层41f、第一保护图案41p和/或第二保护图案41d。在焊盘区域PR中，可以去除第一保护图案41p的一部分和第二钝化层33的一部分以形成暴露第二导电焊盘31的顶表面的开口32。
尽管未在附图中示出，但是可以随后执行锯切工艺以将晶片级的衬底划分成芯片。在一些示例实施例中，如果在没有隔离区域SR的情况下微透镜层41f以及第一保护图案41p和第二保护图案41d彼此连接，则在锯切工艺中从芯片的边缘发生的应力会传递到微透镜层41f，因此在微透镜层41f中可能出现裂纹。然而，根据本发明构思的一些实施例，微透镜层41f以及第一保护图案41p和第二保护图案41d可以通过隔离区域SR彼此分开，因此可以减少或防止在切割工艺中发生应力的传递。结果，可以改善图像传感器的可靠性。
另外，根据本发明构思的一些实施例，焊盘区域PR的初步透镜层41可以不被去除，而是可以保留，以在用于形成透镜部分41a的形状的蚀刻工艺中保护焊盘区域PR。因此，可以不需要用于保护第二导电焊盘31的额外的焊盘覆盖图案。结果，可以简化制造工艺。因此，可以改善工艺产率。此外，不会发生由焊盘覆盖图案引起的高度差，因此可以更精确地形成滤色器35a、37和39而没有条纹缺陷。结果，可以提供能够减少或最小化图像缺陷并且实现精确图像的图像传感器。
图13是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
参照图13，第一平坦化图案45p可以位于第二钝化层33与第一保护图案41p之间。第二平坦化图案45d可以位于第二钝化层33与第二保护图案41d之间。平坦化层45可以位于微透镜层41f与第二钝化层33之间。平坦化层45以及第一平坦化图案45p和第二平坦化图案45d可以由与微透镜层41f相同或相似的透明的光刻胶材料或透明的热固性树脂形成。在一些实施例中，可以不存在图1的凹陷区域1r。滤色器35a、37和39可以位于平坦化层45与微透镜层41f之间。第二光学黑图案35d可以位于第二平坦化图案45d与第二保护图案41d之间。第二光学黑图案35d的底表面的高度可以与第一滤色器35a、第二滤色器37和第三滤色器39的底表面的高度相同。隔离区域SR可以将平坦化层45、第一平坦化图案45p和第二平坦化图案45d彼此分开。根据本实施例的图像传感器的其他结构和/或特征可以与参照图1描述的那些相同或相似。
图14和图15是示出了制造图13中的图像传感器的方法的截面图。
在制造图13中的图像传感器的方法中，可以执行参照图6至图9描述的除了图6中的形成凹陷区域1r的工艺之外的工艺。参照图14，可以在第二钝化层33上形成平坦化层45。可以涂覆透明的热固性树脂溶液，然后可以使其热固化以形成平坦化层45。平坦化层45可以形成为具有平坦的顶表面。可以通过平坦化层45来消除区域PR、OB和AP之间的高度差。可以执行若干次光刻工艺以在平坦化层45上形成滤色器35a、37和39以及第二光学黑图案35d。可以在第一滤色器35a、第二滤色器37、第三滤色器39、第二光学黑图案35d和平坦化层45上形成初步透镜层41。初步透镜层41可以由透明的光刻胶材料或透明的热固性树脂形成。可以在初步透镜层41上形成初步透镜图案43a和初步保护图案43d。
参照图15，可以对初步透镜层41执行毯式蚀刻工艺。在一些示例实施例中，也可以蚀刻初步透镜图案43a和初步保护图案43d。初步透镜图案43a和初步保护图案43d的形状可以转移到初步透镜层41，以形成具有凸形状的多个透镜部分41a和第二保护图案41d。在毯式蚀刻工艺期间，焊盘区域PR可以被初步透镜层41覆盖，因此可以保护第二导电焊盘31。
再次参照图15和图13，可以通过在像素区域AP与光学黑区域OB之间以及光学黑区域OB与焊盘区域PR之间蚀刻初步透镜层41和平坦化层45来形成暴露第二钝化层33的隔离区域SR，由此形成彼此分开的微透镜层41f、第一保护图案41p和第二保护图案41d，并在其下方形成彼此分开的平坦化层45、第一平坦化图案45p和第二平坦化图案45d。在焊盘区域PR中，可以去除第一保护图案41p、第一平坦化图案45p和第二钝化层33的一部分以形成暴露第二导电焊盘31的顶表面的开口32。
图16是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
图16的实施例可以对应于图1和图13的实施例的组合。图16的图像传感器可以包括如图13那样的平坦化层45、第一平坦化图案45p和第二平坦化图案45d，并且还可以包括图1中的凹陷区域1r。图像传感器的其他组件可以与参照图1和图13描述的那些相同或相似。
图17是示出了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的截面图。
参照图17，在根据本实施例的图像传感器中，第一导电焊盘29p可以通过通路插塞29c电连接到一条互连线17。通路插塞29c可以由与第一导电焊盘29p的材料相同的材料形成。通路插塞29c可以被称为后通路堆叠插塞或贯穿硅通路(TSV)。虽然未在附图中示出，但是第一导电焊盘29p的一部分可以邻近衬底1的第二表面1b延伸，以便用作互连线。通路插塞29c可以位于通孔1tc中。通孔1tc可以穿过衬底1以及层间绝缘层15的一部分。固定电荷层21、填充绝缘层23、粘合剂层25和阻挡层27可以位于通孔1tc的内侧壁与通路插塞29c之间，并且可以用作绝缘间隔物。图像传感器的其他组件可以与参照图1描述的那些相同或相似。
在图17的图像传感器中，通孔1tc可以与凹陷区域1r同时形成，或者可以在形成凹陷区域1r之后形成。通路插塞29c可以与第一导电焊盘29p同时形成。其他制造工艺可以与参照图6至图12描述的那些相同或相似。
在根据本发明构思的一些实施例的图像传感器中，覆盖焊盘区域的保护图案可以与微透镜层分开。因此，可以减少或防止在锯切工艺中发生应力传递。结果，可以改善图像传感器的可靠性。
在根据本发明构思的一些实施例的图像传感器中，导电焊盘可以位于在衬底中形成的凹陷区域中。因此，可以减小或消除焊盘区域与其他区域之间的高度差。结果，可以更精确地形成滤色器，因此可以减少或最小化图像缺陷并且可以实现更精确的图像。
另外，在根据本发明构思的一些实施例的制造图像传感器的方法中，保护焊盘区域的保护图案可以由微透镜层的一部分形成，因此可以不需要额外的焊盘覆盖图案。结果，可以简化制造工艺。此外，不会发生焊盘覆盖图案引起的高度差，因此可以更精确地形成滤色器。
尽管已经参照示例实施例描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，应当理解，上述实施例不是限制性的，而是说明性的。因此，本发明构思的范围将由所附权利要求及其等同物的最宽泛的可允许解释来确定，并且不应受前述描述的限制或限定。

Claims (25)

1.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
衬底，所述衬底包括像素区域和焊盘区域，并且包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底的所述第二表面上；
微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底的所述第二表面上；以及
第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘，
其中，所述第一保护图案和所述微透镜层包括相同的材料。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一保护图案与所述微透镜层彼此分开。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
钝化层，所述钝化层在所述焊盘区域和所述像素区域中覆盖所述衬底的所述第二表面，
其中，所述钝化层位于所述衬底的所述第二表面与所述第一保护图案之间以及所述衬底的所述第二表面与所述微透镜层之间，以及
其中，所述钝化层在所述第一保护图案与所述微透镜层之间被暴露。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
凹陷区域，所述凹陷区域在所述焊盘区域中位于所述衬底的所述第二表面中，
其中，所述第一导电焊盘与所述凹陷区域竖直地交叠。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述衬底还包括光学黑区域；以及
所述图像传感器还包括第二保护图案，所述第二保护图案在所述光学黑区域中位于所述衬底的所述第二表面上，
其中，所述第二保护图案和所述微透镜层包括相同的材料。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第二保护图案与所述第一保护图案和所述微透镜层二者分开。
7.根据权利要求5所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第一光学黑图案，所述第一光学黑图案在所述光学黑区域中位于所述第二保护图案与所述衬底的所述第二表面之间，
其中，所述第一导电焊盘的顶表面的高度与所述第一光学黑图案的顶表面的高度相同。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第二光学黑图案，所述第二光学黑图案位于所述第一光学黑图案与所述第二保护图案之间；以及
多个滤色器，所述多个滤色器在所述像素区域中位于所述微透镜层与所述衬底的所述第二表面之间，
其中，所述第二光学黑图案包括与所述多个滤色器中的一个滤色器的材料相同的材料。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二光学黑图案覆盖所述第一光学黑图案的顶表面和两个侧壁。
10.根据权利要求7所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第二导电焊盘，所述第二导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述第一导电焊盘与所述衬底之间，
其中，所述第二导电焊盘的厚度等于所述第一光学黑图案的厚度。
11.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第二保护图案的顶表面是凸起的。
12.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第一平坦化图案，所述第一平坦化图案位于所述衬底的所述第二表面与所述第一保护图案之间；以及
第二平坦化图案，所述第二平坦化图案位于所述衬底的所述第二表面与所述微透镜层之间，
其中，所述第一平坦化图案和所述第二平坦化图案包括相同的材料并且彼此分开。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述第一平坦化图案的侧壁与所述第一保护图案的侧壁对齐，并且
其中，所述第二平坦化图案的侧壁与所述微透镜层的侧壁对齐。
14.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一保护图案的顶表面的高度与所述微透镜层的边缘的顶端的高度相同。
15.根据权利要求1所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
层间绝缘层，所述层间绝缘层位于所述衬底的所述第一表面上；
互连线，所述互连线位于所述层间绝缘层中；以及
通路插塞，所述通路插塞穿过所述衬底以及所述层间绝缘层的一部分，以电连接所述第一导电焊盘和所述互连线。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
固定电荷层和填充绝缘层，所述固定电荷层和所述填充绝缘层依次堆叠在所述衬底的所述第二表面上，
其中，所述固定电荷层和所述填充绝缘层在所述衬底与所述通路插塞之间延伸。
17.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
衬底，所述衬底包括像素区域、光学黑区域和焊盘区域；
第一导电焊盘，所述第一导电焊盘在所述焊盘区域中位于所述衬底上；
微透镜层，所述微透镜层在所述像素区域中位于所述衬底上；
第一保护图案，所述第一保护图案覆盖所述焊盘区域并暴露所述第一导电焊盘；以及
第二保护图案，所述第二保护图案在所述光学黑区域中位于所述衬底上，
其中，所述第一保护图案和所述第二保护图案是透明的。
18.根据权利要求17所述的图像传感器，其中，所述微透镜层、所述第一保护图案和所述第二保护图案具有相同的材料并且彼此分开。
19.根据权利要求17所述的图像传感器，其中，所述第二保护图案的顶表面是凸起的。
20.根据权利要求17所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
第一光学黑图案，所述第一光学黑图案在所述光学黑区域中位于所述第二保护图案与所述衬底之间；
第二光学黑图案，所述第二光学黑图案位于所述第一光学黑图案与所述第二保护图案之间；以及
多个滤色器，所述多个滤色器在所述像素区域中位于所述微透镜层与所述衬底之间，
其中，所述第二光学黑图案包括与所述多个滤色器中的一个滤色器的材料相同的材料。
21.一种制造图像传感器的方法，所述方法包括：
制备包括焊盘区域和像素区域的衬底；
在所述焊盘区域中在所述衬底上形成第一导电焊盘；
形成覆盖所述焊盘区域和所述像素区域的初步透镜层；
在所述像素区域中蚀刻所述初步透镜层的上部以形成多个透镜部分；以及
蚀刻所述焊盘区域与所述像素区域之间的所述初步透镜层，以形成覆盖所述焊盘区域的第一保护图案和覆盖所述像素区域的微透镜层。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：
在形成所述第一导电焊盘之前，在所述焊盘区域中蚀刻所述衬底以形成凹陷区域，
其中，所述第一导电焊盘被形成为位于所述凹陷区域中。
23.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：
在形成所述初步透镜层之前，形成覆盖其上形成有所述第一导电焊盘的所述衬底的平坦化层。
24.根据权利要求21所述的方法，在形成所述初步透镜层之前，所述方法还包括：
在所述像素区域中在所述衬底上形成第一滤色器；以及
在所述像素区域中在所述衬底上形成具有与所述第一滤色器的颜色不同的颜色的第二滤色器，
其中，所述第一滤色器的顶表面高于所述第一导电焊盘的顶表面。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述衬底还包括光学黑区域，所述方法还包括：
在所述光学黑区域中在所述衬底上形成第一光学黑图案，
其中，形成所述第一光学黑图案与形成所述第一滤色器同时进行。
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