CN1869279A - 一种感光元器件以及其镀膜方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种感光元器件以及其镀膜方法和装置，其方法包括以下步骤：将数个未加保护层的感光元器件设置在一移动部件上，并设置在一密闭空间内；对该密闭空间抽真空，然后注入用于产生离子的气体，并加温加电压；设置一镀膜装置，由所述气体产生的离子流轰击镀膜材料产生溅射离子流，并射向所述感光元器件，所述感光元器件由所述移动部件带动穿越所述溅射离子流的区域，以减少镀膜时在所述感光元器件上的温度积累。本发明方法及其装置，实现了直接在感光元器件的微透镜层上的均匀镀膜，产品良率高，减少感光元器件的保护玻璃层，提高了感光器的感光度。

Description

一种感光元器件以及其镀膜方法和装置

技术领域

本发明涉及一种感光元器件的镀膜方法及其装置，尤其涉及的是，一种用于数码相机、手机摄像镜头、数码摄像机的感光元器件的镀膜方法及其镀膜装置。

本发明还涉及一种采用该种方法和装置所生产出的感光元器件。

背景技术

现有技术的数码相机尤其是手机的摄像模块中，需要使用的光学系统如图1所示，其一般包括多个透镜100组成的一个光学系统，在每一透镜100上都镀有减反射镀膜101，并在整个光学系统中设置有至少一红外截止镜片102，在整个光学系统的最后为感光元器件103；该感光元器件的结构如图2所示的，其一般包括晶片层110、色素层120、微透镜层130以及一保护层140，所述晶片层110由硅片制成，所述色素层120上分布基本原色色素如R、G、B等，可由有机材料制成；所述微透镜层130上设置有多个微透镜131，该微透镜层130一般可由如Res in树脂等有机材料制成，因此所述色素层120和微透镜层130一般较软；而所述微透镜层130一般设置在最外层，其外表面容易被灰尘所污染，而且由于其外表面硬度很低，如果被灰尘污染，擦拭会破坏其表面，从而造成整个光学系统的成像质量下降。因此，在非常洁净的环境中，为所述微透镜层130的外部设置一保护层140才能保证所述微透镜层130的洁净，降低后续生产、组装的难度，提高良率。如果没有保护层140的话，所述感光元器件的生产和后续的光学系统组装的条件要求非常高，例如需要在净化等级很高的净化车间(cleaning room)内生产，(例如：净化等级须小于10级等级数越小净化程度越高)，否则就会污染感光元器件甚至使感光元器件报废。

所述微透镜层130在现有技术中是用玻璃制成的，其生产工艺如图3和图4所示，以下稍加说明。

由于保护层140需要一定的支撑和固定方式才能与所述微透镜层130结合，图3所示为在所述保护层140和所述微透镜层130之间填充一种透明填充层150，起到连接140与130的作用，虽然该种生产工艺在生产中方便镜片的切割，但是，由于填充层有一定的吸收率和反射率，再加上140保护玻璃片有8％左右的反射率，最终，会导致所生产出的感光元器件的敏感度大大下降(大约下降30％左右)。此外，对保护层140的切割依然会带来碎屑，因此生产过程中需要随时清理，生产条件要求高，工艺复杂。

如图4所示的，是现有技术的另一种生产工艺，在所述保护层140和所述微透镜层130之间的填充的是空气，并在所述保护层140和所述微透镜层130之间还设置有支撑和固定的固件160。虽然空气作为填充层对感光元器件的影响小了很多，但是，由于该固件160的设置位置非常狭小，因此相对于图3所示的实施例来说，该种镜片在切割时非常难于准确切割，切割容易造成产品的不良率提高，同时，对保护层140的切割还是会带来碎屑，因此，该种生产工艺也存在缺陷。

同时，现有技术为减少反射和吸收对光的通过率的损耗，会在镜头光学系统中的各透镜表面进行减反射镀膜；为提高成像效果，防止红外线的干扰，在每一光学系中需要设置至少单独一片红外截止镜片或在至少一透镜表面镀红外截至膜。但现有技术的工艺无法直接对感光元器件直接进行镀膜，原因在于其微透镜层的主要成分是有机材料，不能耐高温；而且有的感光元器件需要从上表面和侧面引线，需要在膜层上“开窗”，对“开窗”的精度工艺要求非常高。因此，现有技术的上述生产工艺过程复杂，成本高，不良率高，产品质量不好。

因此，现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种感光元器件的镀膜方法和装置，利用低温镀膜技术，采用一种低温镀膜方法和低温镀膜的装置，向感光元器件的微透镜层上进行镀膜，直接在感光元器件的微透镜层上形成减反射镀膜或红外截止镀膜，由于减反射镀膜或红外截止镀膜的硬度都很高，因此能形成既方便切割、同时又保护感光元器件的镀膜层，即便感光元器件被污染了，也可以通过吹、擦的方法清洁其表面，便于后续生产，而且改善感光元器件，提高光学系统的成像质量。

本发明的另一目的还在于直接制作红外截止镀膜到感光元器件上，可以省去单独一片红外截止片，降低了成本。本发明的技术方案如下：

一种感光元器件的镀膜方法，其包括以下步骤：

a)将数个未加保护层的感光元器件设置在一移动部件上，并设置在一密闭空间内；

b)对该密闭空间抽真空，然后注入用于产生离子的气体，并加温加电压；

c)设置一镀膜装置，由所述气体产生的离子流轰击镀膜材料产生溅射离子流，并射向所述感光元器件，所述感光元器件由所述移动部件带动穿越所述溅射离子流的区域，以减少镀膜时在所述感光元器件上的温度积累。

所述的方法，其中，所述方法还包括对所述感光元器件利用光蚀刻形成引出针脚的凹部，其包括以下步骤：

d)根据开孔的大小尺寸制作遮挡板，通过精密定位装置保证精度，使光刻胶放在要开孔的位置上，并使光刻胶凝固；

e)将感光元器件连同光刻胶一起放入镀膜装置内进行镀膜，当光学薄膜附着在感光元器件和光刻胶上之后，清洗掉光刻胶。

所述的方法，其中，所述用于产生离子的气体为氩气。

一种感光元器件的镀膜装置，其包括至少一圆柱靶，其中，所述圆柱靶设置在一腔体中，所述腔体一侧设置为一喷出口；所述喷出口下设置有一移动部件，以及数个未加保护层的感光元器件在所述移动部件上分布，可穿越所述喷出口下方的溅射离子流区域；所述腔体及所述移动部件都设置在一密闭空间中。

所述的装置，其中，所述移动部件为一转盘，绕一轴旋转，所述感光元器件绕所述轴沿圆周分布。

一种感光元器件，其包括

一微透镜层，一色素层以及一晶元层；其特征在于，

所述微透镜层上镀有减反射和/或红外截止膜，所述膜层包括氧化硅。

所述的感光元器件，其中，所述感光元器件的线脚由光刻形成的凹部引出。

本发明所提供的一种感光元器件镀膜方法及其装置，由于采用了低温镀膜技术，实现了直接在感光元器件的微透镜层上的均匀镀膜，并且产品良率很高，能同时实现保护微透镜层和减反射或红外截止，减少感光元器件的保护玻璃层，提高了感光器的感光度。

附图说明

图1为现有技术的镜头光学系统的结构示意图；

图2为现有技术的感光元器件结构示意图；

图3为现有技术的感光元器件的生产工艺之一；

图4为现有技术的感光元器件的生产工艺之二；

图5为本发明的感光元器件镀膜方法的原理示意图；

图6为本发明的所述感光元器件镀膜装置的结构原理图；

图7为本发明的所述感光元器件在镀膜后的结构示意图；

图8A～图8D为本发明的所述感光元器件在镀膜过程中的光蚀刻过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例加以较为详细的说明。

本发明所述的一种感光元器件以及其镀膜方法和装置，尤其是针对CMOS光电传感器的微透镜层上的减反射镀膜或红外截止镀膜260，如图7所示，由于采用了低温镀膜技术用于镀制集成电路CMOS传感器微透镜层上的减反射薄膜或红外截止薄膜，可使CMOS传感器的制作过程更简化、更可靠、效率更高、成像质量更好。

所述的低温镀膜的方法及装置，其工作原理如图5和图6所示的磁控溅射。以制备氧化硅薄膜光学薄膜为例说明如下：

所述靶材270为至少一圆柱靶，靶材270为氧化硅，该圆柱靶设置在一腔体280内，或类似的凹窝部内，在镀膜装置的侧边设置有进气管，氩气通过进气管被引入到靶表面附近，在高压下产生电离形成氩离子311，氩离子311在电场和磁场共同作用下以高速度向靶表面轰击，将靶材粒子轰击出来；在所述腔体的一侧还设置有一喷出口281，被轰击出的氧化硅粒子流310从所述喷出口281反向轰击向所述CMOS光电传感器的微透镜层表面，附着在微透镜层表面，从而产生氧化硅光学薄膜。上述离子流的运动方向由电、磁场来控制，并在所述喷出口的下方设置有一移动部件，如工件转盘，被轰击出的氧化硅离子流310形成一磁控溅射镀膜区420，数个感光元器件分布设置在所述转盘上，依次可穿越该磁控溅射镀膜区420进行镀膜，同时在离开该磁控溅射镀膜区420后进行散热，以实现低温镀膜技术。所述电、磁场的设置为现有技术所公知，在此不再赘述。

所述镀膜装置也可包括反应溅射镀膜：靶材为纯硅靶，氩气和氧气同时被引入表面附近，氩离子311轰击出的硅粒子流310，在轰击向所述CMOS光电传感器的微透镜层表面的过程中与氧气反应生成氧化硅附着在微透镜层表面，从而产生氧化硅光学薄膜。

通过以上方法，在镀膜装置内还可以设置另一种材料的靶，如二氧化钛(TiO₂)或二氧化钽(Ta₂O₂)，通过相似的溅射镀膜方式可以将该种材料的粒子轰击出来后附着到所述CMOS光电传感器的微透镜层表面上。每种材料可通过薄膜厚度监控系统控制镀膜时间的长短，从而控制该层膜的厚度，形成光学设计需要的特定厚度和特定层次的光学膜。不同的光学薄膜层数和厚度组合可实现不同的光学性能，该光学技术特性与离子镀膜层数和材料等技术参数关系为现有技术所公知，在此不再赘述，例如：实现减反射膜或红外截止膜等不同的光学性能时，单面减反射膜可实现在可见光420-680纳米波长范围内，平均透过率大于99％；单面红外截止膜可实现在可见光420-680纳米波长范围内，平均透过率大于95％，750-1050纳米波长范围内，平均透过率小于1％。

由于减反射膜或红外截止膜的主要成分是氧化硅，以氧化硅为主要成分的光学薄膜的硬度比较高，因此，可以在CMOS传感器微透镜层外起到保护作用而无需使用玻璃保护层，而且由于光学薄膜的硬度比较高，即便被污染也可以“吹”“擦”等方式手工来清洁；并且由于将红外截止镀膜直接镀在CMOS传感器微透镜层外，整个光学系统无须使用另外专门的一红外截止玻璃层，从而可以再减少一片红外截止玻璃片，由此可以降低所使用的材料量，达到减少生产成本的效果。

一般的磁控溅射的温度在250-300摄氏度，CMOS传感器不能承受如此高温。本发明所述的磁控溅射镀膜为低温镀膜技术，一般在110摄氏度左右，如图6所示，磁控溅射镀膜区420也是温度积聚区，为降低温度，将所述感光元器件103(未镀膜的)可以设置在一基片旋转结构410上，所述基片旋转结构以一定的速度旋转，当所述感光元器件103仅旋转到镀膜区420内时才被镀膜且受热，而其他时间则在散热过程中，从而减少了温度的积累，降低了CMOS传感器的温度。

此外，为了能够满足感光元器件的后续加工，如：封装(Bonding)，所述对感光元器件在低温镀膜过程中还可能利用光刻技术，在光学薄膜表面开孔，以使其能够引线。如图8A-图8D所示，对感光元器件103，首先采用根据开孔的大小尺寸制作遮挡板Mask，通过精密定位装置保证精度，使光刻胶411放在要开孔的位置上，在紫外光环境下可使光刻胶411凝固；然后将感光元器件103连同光刻胶411一起放入镀膜装置内进行镀膜，当光学薄膜421和422附着在感光元器件103和光刻胶411上之后，通过“溶剂”清洗掉光刻胶411，光学薄膜421也会随之剥落，因而可形成所需的光学薄膜开孔。在此过程中，由于光刻胶也是有机材料，高温会导致其变形和熔融，因此在光学镀膜时，也必须使用所述的低温镀膜技术。所述光学镀膜开孔在封装时可用于将引脚线向外引出，形成封装后的引脚线。

由此，本发明形成一种新型的用于数码镜头的感光元器件，其包括晶片层110、色素层120、微透镜层130，如图7所示的，其在所述微透镜层130上设置有减发射镀膜或红外截止镀膜层260，该种感光元器件利用低温镀膜技术产生，为以氧化硅为主的镀膜，在所述微透镜层130外直接产生硬保护层，既可以做为减反射镀膜，也可以设置为红外截止镀膜，并且还可以具有保护作用。

应当理解的是，本发明的上述具体实施例的描述较为具体，并不能因此而理解为对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1、一种感光元器件的镀膜方法，其包括以下步骤：

a)将数个未加保护层的感光元器件设置在一移动部件上，并设置在一密闭空间内；

b)对该密闭空间抽真空，然后注入用于产生离子的气体，并加温加电压；

c)设置一镀膜装置，由所述气体产生的离子流轰击镀膜材料产生溅射离子流，并射向所述感光元器件，所述感光元器件由所述移动部件带动穿越所述溅射离子流的区域，以减少镀膜时在所述感光元器件上的温度积累。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述感光元器件利用光蚀刻形成引出针脚的凹部，其包括以下步骤：

d)根据开孔的大小尺寸制作遮挡板，通过精密定位装置保证精度，使光刻胶放在要开孔的位置上，并使光刻胶凝固；

e)将感光元器件连同光刻胶一起放入镀膜装置内进行镀膜，当光学薄膜附着在感光元器件和光刻胶上之后，清洗掉光刻胶。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于产生离子的气体为氩气。

4、一种感光元器件的镀膜装置，其包括至少一圆柱靶，其特征在于，所述圆柱靶设置在一腔体中，所述腔体一侧设置为一喷出口；所述喷出口下设置有一移动部件，以及数个未加保护层的感光元器件在所述移动部件上分布，可穿越所述喷出口下方的溅射离子流区域；所述腔体及所述移动部件都设置在一密闭空间中。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述移动部件为一转盘，绕一轴旋转，所述感光元器件绕所述轴沿圆周分布。

6、一种感光元器件，其包括

一微透镜层，一色素层以及一晶元层；其特征在于，

所述微透镜层上镀有减反射和/或红外截止膜，所述膜层包括氧化硅。

7、根据权利要求6所述的感光元器件，其特征在于，所述感光元器件的线脚由光刻形成的凹部引出。

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