TWI552592B - 相機模組及其製造方法 - Google Patents

Description

相機模組及其製造方法

本發明係有關於相機模組，特別有關於相機模組中的透鏡結構之間隙物，以及間隙物的製造方法，並且間隙物的高度可依據製造方法而調整。

在傳統的相機模組中，透鏡結構是設置在影像感測元件上方，透鏡結構包括透鏡，藉此調整入射光線，使得影像感測元件可以更有效地捕捉影像。此外，透鏡結構還包括圍繞透鏡的間隙物，間隙物控制透鏡與影像感測元件之間的距離，使得相機模組的光學效能較佳化。

在傳統相機模組的製造方法中，間隙物是藉由對玻璃基板進行鑽孔而製成，由於玻璃基板的厚度是固定的，因此藉由將玻璃基板鑽孔所形成的間隙物之厚度無法進行調整。在另一種傳統相機模組的製造方法中，間隙物是藉由對光阻進行曝光及顯影而製成，由於光阻的厚度是固定的，因此藉由將光阻曝光及顯影所形成的間隙物之厚度無法進行調整。因此，經由傳統的製造方法所形成的間隙物之厚度無法調整至使得相機模組的光學效能達到最佳化。

因此，業界亟需可以克服上述問題的相機模組及其製造方法，其所形成的間隙物之高度可以調整，進而使得相機模組的光學效能可以達到最佳化。

在本發明之實施例中，提供相機模組以及相機模組的製造方法，其中相機模組的透鏡結構之間隙物的高度可經由間隙物中的基礎圖案的體積、基礎圖案的圖案密度以及間隙物中的乾膜光阻的厚度而調整。

在一實施例中，相機模組包括透鏡結構，以及影像感測元件晶片設置於透鏡結構下方。透鏡結構包含透明基底，具有第一表面以及相對於第一表面的第二表面，透鏡設置於透明基底的第一表面上，間隙物設置於透明基底的第一表面上以圍繞透鏡，其中間隙物包含基礎圖案和乾膜光阻。

在一實施例中，相機模組的製造方法包括提供載體，在載體上形成基礎圖案，將乾膜光阻貼附在載體和基礎圖案上，進行壓膜製程將乾膜光阻平坦化。然後，將乾膜光阻圖案化形成間隙物，提供具有複數個透鏡在其上的透明基底，將間隙物從載體剝離，然後將間隙物貼附至透明基底上，以圍繞每個透鏡。接著，將複數個影像感測元件晶片貼合在透鏡下方。

為了讓本發明之上述目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明之一實施例提供用於相機模組的透鏡結構，其中透鏡結構包含高度可調整的間隙物(spacer)。第1圖顯示顯示依據本發明之一實施例，相機模組的透鏡結構200之平面示意圖，其中在透明基底100例如玻璃基板上設置基礎圖案(base pattern)102，基礎圖案102包含複數個矩形環狀物互相連接在一起。乾膜光阻(dry film photoresist)104設置在透明基底100上，並且覆蓋基礎圖案102，乾膜光阻104被圖案化而具有複數個開口106，這些開口106暴露出部分的透明基底100。基礎圖案102和乾膜光阻104的組合形成透鏡結構200的間隙物，在透明基底100上設置有複數個透鏡108，每個透鏡108設置在每個開口106中，並且被透鏡結構200的間隙物所圍繞，透鏡108的形狀、開口106的形狀以及基礎圖案102的矩形環狀物為共中心(concentric)。

今日對於配備有相機的產品之需求傾向於微型化，因此，需要使用乾膜光阻取代玻璃來製造間隙物，以降低整體的尺寸。乾膜光阻是一種用在微影技術上的感光材料，其可以形成精確的圖案，並且可提供絕佳的順應性(conformity)，因此可讓多層的狀態壓膜(lamination)形成所需的厚度，並且可藉由選擇較佳黏著力的乾膜以及施加適當的製程參數，讓多層乾膜光阻層之間達成無縫隙的界面。

如果乾膜光阻在75℃以下進行壓膜、曝光、顯影等製程，則乾膜光阻會保持在原來的位置，而不會進入任何未受保護、未隔絕或未被佔據的空間，亦即乾膜光阻在75℃以下無法流動。因此，之後使用溶劑可以很容易地將乾膜光阻剝離，而不會有殘留物留在任何未受保護、未隔絕或未被佔據的空間。反之，乾膜光阻在75℃以上具有流體的移動特性，在乾膜光阻移動且分佈之後可對其施加硬化或固化製程，固化後的乾膜光阻將會硬化，需要藉由溶劑才可以將其移除。

在本發明之實施例中，乾膜光阻104在75℃以上的壓膜製程中具有流動特性，在壓膜製程期間，乾膜光阻104會被平坦化。因此，在基礎圖案102上由乾膜光阻104所增加的厚度取決於基礎圖案102的體積、基礎圖案102的圖案密度以及乾膜光阻104在壓膜製程進行之前的原始厚度。當基礎圖案102的體積增加時，所形成的間隙物之高度會增加；當基礎圖案102的圖案密度增加時，所形成的間隙物之高度會增加；當乾膜光阻104的原始厚度增加時，所形成的間隙物之高度也會增加。

因此，依據本發明之實施例，在對間隙物進行紫外光硬化製程之前，由基礎圖案102與乾膜光阻104所組成的間隙物之高度可以調整。為了調整間隙物的高度，在壓膜製程期間，可使用特定的基礎圖案102來調整乾膜光阻104在特定基礎圖案102上所產生的厚度，因此，本發明之實施例所提供的間隙物具有各種高度，可適用於相機模組的各種高度之透鏡結構，並且間隙物的高度可藉由基礎圖案的設計而微調，使得相機模組達到最佳的光學效能。

在一示範性的例子中，參閱第1圖，基礎圖案102具有的外部長度L1約為4320μm，內部長度L2約為4098μm，基礎圖案102的厚度約為50μm，並且乾膜光阻104的原始厚度約為100μm。在壓膜製程進行之後，乾膜光阻104在基礎圖案102上所增加的厚度約為5μm。在另一示範性的例子中，參閱第1圖，基礎圖案102的外部長度L1約為4320μm，內部長度L2約為3864μm，基礎圖案102的厚度約為50μm，並且乾膜光阻104材料層的原始厚度約為100μm。於壓膜製程進行之後，乾膜光阻104在基礎圖案102上所增加的厚度約為10μm。因此，依據本發明之實施例，乾膜光阻104在基礎圖案102上增加的厚度可經由改變基礎圖案102的內部長度L2而進行調整。因此，依據本發明之實施例，透鏡結構的間隙物之高度可經由基礎圖案的設計而微調。

第2圖顯示依據本發明之另一實施例，相機模組的透鏡結構200之平面示意圖，其中基礎圖案102包含複數個彼此分開的矩形環狀物，每個透鏡108的形狀、乾膜光阻104的每個開口106以及基礎圖案102的每個矩形環狀物為共中心(concentric)，基礎圖案102和乾膜光阻104的組合形成透鏡結構200的間隙物。同樣地，在對乾膜光阻104進行紫外光硬化製程之前，可以調整透鏡結構200的間隙物高度，因此，透鏡結構200的間隙物高度可藉由基礎圖案104的設計而進行調整，使得相機模組達到最佳的光學效能。

第3圖顯示依據本發明之又另一實施例，相機模組的透鏡結構200之平面示意圖，其中基礎圖案102包含複數個彼此分開的圓形環狀物，每個透鏡108、乾膜光阻104的每個開口106以及基礎圖案102的每個圓形環狀物為共中心(concentric)，基礎圖案102和乾膜光阻104的組合形成透鏡結構200的間隙物。由於乾膜光阻104在壓膜製程期間具有可平坦化的特性，因此在對乾膜光阻104進行紫外光硬化製程之前，可以調整透鏡結構200的間隙物高度，因此，透鏡結構200的間隙物高度可藉由基礎圖案104的設計而進行調整，使得相機模組達到最佳的光學效能。

第4圖顯示顯示依據本發明之一實施例，沿著第3圖的虛線4-4’，相機模組300的剖面示意圖。相機模組300包含四個透鏡結構200a、200b、200c和200d，設置在影像感測元件晶片112之上，影像感測元件晶片112形成於半導體基底110，例如晶圓上。雖然第4圖的相機模組300只繪製出四個透鏡結構，然而在相機模組300中也可以使用其他數量的透鏡結構。第一透鏡結構200a包含間隙物107，其設置在第一透明基底100a的底部表面上，並且透鏡108a被間隙物107所圍繞。間隙物107由基礎圖案102a和乾膜光阻104a形成，間隙物107具有開口106a，並且透鏡108a設置在開口106a中。

第二透鏡結構200b包含間隙物104b，其設置在第一透明基底100a的頂部表面上，並且透鏡108b被間隙物104b所圍繞，間隙物104b由乾膜光阻形成。間隙物104b具有開口106b，並且透鏡108b設置在開口106b中。

第三透鏡結構200c包含間隙物107，其設置在第二透明基底100b的底部表面上，並且透鏡108c被間隙物107所圍繞。第三透鏡結構200c的間隙物107由基礎圖案102c和乾膜光阻104c形成，第三透鏡結構200c的間隙物107具有開口106c，並且透鏡108c設置在開口106c中。

第四透鏡結構200d包含間隙物109，其設置在第二透明基底100b的頂部表面上，並且透鏡108d被間隙物109所圍繞。間隙物109由基礎圖案102d和乾膜光阻104d形成，間隙物109具有開口106d，並且透鏡108d設置在開口106d中。在第四透鏡結構200d的間隙物109中，基礎圖案102d被包埋在間隙物109的乾膜光阻104d中。

這四個透鏡結構200a、200b、200c和200d接合在一起形成透鏡元件，然後透鏡元件與具有影像感測元件晶片112形成於其上的半導體基底110接合。雖然第4圖的相機模組300只繪製出一個影像感測元件晶片112，並且每個透鏡結構只繪製出一個透鏡，然而此透鏡元件可以用晶圓級(wafer level scale)的製程製造，並且可以與具有複數個影像感測元件晶片在其上的晶圓接合，然後，可切割透鏡元件和晶圓，將影像感測元件晶片112分離，形成如第4圖所示之相機模組300。

依據本發明之實施例，基礎圖案可用在任何透鏡結構的間隙物中，藉此調整間隙物的高度而適用於各種透鏡高度。雖然基礎圖案和乾膜光阻分別具有固定的原始厚度，但是由基礎圖案和乾膜光阻所形成的間隙物的最終高度可藉由基礎圖案的設計而進行微調，例如可藉由基礎圖案的體積、在載體上基礎圖案的圖案密度以及乾膜光阻的厚度來調整間隙物的最終高度。

第5A-5F圖顯示依據本發明之一實施例，製造透鏡結構200a或200c的中間階段之剖面示意圖。參閱第5A圖，首先提供載體120，載體120例如為高分子膜，形成於載體120上的間隙物可以被剝離。將基礎圖案102的材料層(未繪出)例如為乾膜型光阻設置在載體120上，然後藉由曝光與顯影製程將基礎圖案102的材料層圖案化，在載體120上形成基礎圖案102。

參閱第5B圖，將乾膜光阻103貼附在基礎圖案102和載體120上。在一實施例中，乾膜光阻103的材料可以與基礎圖案102的材料相同。在另一實施例中，乾膜光阻103的材料可以與基礎圖案102的材料不同。

參閱第5B和5C圖，經由壓膜製程將乾膜光阻103平坦化，第5B圖中所示之載體120暴露出來的表面F可在壓膜製程中提供乾膜光阻103流動用，載體120暴露出來的表面F未被基礎圖案102佔據。

參閱第5D圖，於壓膜製程之後，藉由曝光與顯影製程將乾膜光阻103圖案化，形成具有開口的乾膜光阻104。乾膜光阻104覆蓋基礎圖案102的側壁和頂部表面，基礎圖案102和乾膜光阻104的組合形成透鏡結構的間隙物107，其中間隙物107的高度可以調整。

參閱第5E圖，提供透明基底100，例如為玻璃基板，透鏡108形成於透明基底100的表面100A上。參閱第5D-5F圖，從載體120上將間隙物107剝離，然後將間隙物107貼附至透明基底100的表面100A上，使得間隙物107圍繞透鏡108，形成如第4圖所示之透鏡結構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鏡(未繪出)，並且另一間隙物(未繪出)也可以貼附至透明基底100的表面100B上，圍繞此透鏡而形成另一透鏡結構，例如為第4圖所示之透鏡結構200b或200d。

第6A-6G圖係顯示依據本發明之另一實施例，製造透鏡結構200d的中間階段之剖面示意圖。參閱第6A圖，提供載體120，並且在載體120上設置乾膜光阻101。載體120例如為高分子膜，形成於載體120上的間隙物可以被剝離。

參閱第6B圖，在乾膜光阻101上設置基礎圖案102的材料層(未繪出)，然後藉由曝光與顯影製程將基礎圖案102的材料層圖案化，於乾膜光阻101上形成基礎圖案102。

參閱第6C圖，將乾膜光阻103貼附在基礎圖案102和乾膜光阻101上。在一實施例中，乾膜光阻101的材料、基礎圖案102的材料以及乾膜光阻103的材料可以相同。在另一實施例中，乾膜光阻101的材料、基礎圖案102的材料以及乾膜光阻103的材料可以彼此不同。在其他實施例中，乾膜光阻101的材料可以與乾膜光阻103的材料相同，但是與基礎圖案102的材料不同。

參閱第6C和6D圖，藉由壓膜製程將乾膜光阻103平坦化，第6B圖中所示之乾膜光阻101暴露出來的表面F可在壓膜製程中提供乾膜光阻103流動用。

參閱第6E圖，於壓膜製程之後，藉由曝光與顯影製程將乾膜光阻103和乾膜光阻101圖案化，形成具有開口106在其中的乾膜光阻104和乾膜光阻105，乾膜光阻104覆蓋基礎圖案102的側壁和頂部表面，乾膜光阻105設置在基礎圖案102下方，乾膜光阻104和乾膜光阻105以及基礎圖案102的組合形成如第4圖所示之透鏡結構200d的間隙物109，其中間隙物109的高度可以調整，並且基礎圖案102被包埋在間隙物109中。

參閱第6F圖，提供透明基底100，例如為玻璃基板，透鏡108形成於透明基底100的表面100A上。參閱第6E-6G圖，從載體120上將間隙物109剝離，然後將間隙物109貼附至透明基底100的表面100A上，使得間隙物109圍繞透鏡108，形成如第4圖所示之透鏡結構200d。

此外，在形成透鏡結構200d之前，另一透鏡結構，例如第4圖所示之透鏡結構200c可以在透明基底100的另一表面100B上形成。

在本發明之實施例中，含有基礎圖案在其中的間隙物可以被設置在一透鏡結構，例如第4圖所示之透鏡結構200c中，此透鏡結構可以與另一透鏡結構，例如第4圖所示之透鏡結構200b接合在一起。此外，具有基礎圖案在其中的間隙物可以被設置在一透鏡結構中，例如第4圖所示之透鏡結構200a，此透鏡結構可以與影像感測元件晶片，例如第4圖所示之影像感測元件晶片112接合在一起。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，在此技術領域中具有通常知識者當可瞭解，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

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．．．基礎圖案

101、103、104、104a、104c、104d、105．．．乾膜光阻

106、106a、106b、106c、106d．．．開口

107、104b、109．．．間隙物

108、108a、108b、108c、108d．．．透鏡

110．．．半導體基底

112．．．影像感測元件晶片

120．．．載體

200．．．透鏡結構

200a．．．第一透鏡結構

200b．．．第二透鏡結構

200c．．．第三透鏡結構

200d．．．第四透鏡結構

300．．．相機模組

第1圖係顯示依據本發明之一實施例，相機模組的透鏡結構之平面示意圖。

第2圖係顯示依據本發明之另一實施例，相機模組的透鏡結構之平面示意圖。

第3圖係顯示依據本發明之又另一實施例，相機模組的透鏡結構之平面示意圖。

第4圖係顯示依據本發明之一實施例，沿著第3圖的虛線4-4’，相機模組的剖面示意圖。

第5A-5F圖係顯示依據本發明之一實施例，製造透鏡結構的中間階段之剖面示意圖。

第6A-6G圖係顯示依據本發明之另一實施例，製造透鏡結構的中間階段之剖面示意圖。

100a．．．第一透明基底

100b．．．第二透明基底

102a、102c、102d．．．基礎圖案

104a、104c、104d．．．乾膜光阻

106a、106b、106c、106d．．．開口

107、104b、109．．．間隙物

108a、108b、108c、108d．．．透鏡

110．．．半導體基底

112．．．影像感測元件晶片

200a．．．第一透鏡結構

200b．．．第二透鏡結構

200c．．．第三透鏡結構

200d．．．第四透鏡結構

300．．．相機模組

Claims (12)

1. 一種相機模組，包括：一第一透鏡結構，包含：一第一透明基底，具有一第一表面以及相對於該第一表面的一第二表面；一第一透鏡，設置於該第一透明基底的該第一表面上；以及一第一間隙物，設置於該第一透明基底的該第一表面上，圍繞該第一透鏡，其中該第一間隙物包含一部分具有一第一基礎圖案以及一第一乾膜光阻覆蓋具有該第一基礎圖案的該部分之頂面；以及一影像感測元件晶片，設置於該第一透鏡結構下方，其中該第一間隙物接合至一半導體基底，且該影像感測元件晶片形成於該半導體基底上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中具有該第一基礎圖案的該部分和該第一乾膜光阻接觸該第一透明基底的該第一表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中在該第一間隙物中，該第一乾膜光阻包埋具有該第一基礎圖案的該部分。
4. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中該第一間隙物的高度藉由具有該第一基礎圖案的該部分的體積、具有該第一基礎圖案的該部分的圖案密度以及該第一乾膜光阻的厚度而調整。
5. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，更包括一 第二透鏡結構設置於該第一透鏡結構之上，其中該第二透鏡結構包含：一第二透鏡，設置於該第一透明基底的該第二表面上；以及一第二間隙物，設置於該第一透明基底的該第二表面上，圍繞該第二透鏡，其中該第二間隙物包含一第二乾膜光阻以及該第二乾膜光阻所覆蓋的一部分具有一第二基礎圖案，並且在該第二間隙物中，該第二乾膜光阻包埋具有該第二基礎圖案的該部分。
6. 如申請專利範圍第5項所述之相機模組，更包括一第三透鏡結構設置於該第二透鏡結構之上，其中該第三透鏡結構包含：一第二透明基底，具有一第三表面以及相對於該第三表面的一第四表面；一第三透鏡，設置於該第二透明基底的該第三表面上，面對該第二透鏡；以及一第三間隙物，設置於該第二透明基底的該第三表面上，圍繞該第三透鏡，並且與該第二間隙物接合，其中該第三間隙物包含一第三乾膜光阻以及該第三乾膜光阻覆蓋的一部分具有一第三基礎圖案，並且在該第三間隙物中，該第三乾膜光阻包埋具有該第三基礎圖案的該部分。
7. 如申請專利範圍第6項所述之相機模組，更包括一第四透鏡結構設置於該第三透鏡結構之上，其中該第四透鏡結構包含：一第四透鏡，設置於該第二透明基底的該第四表面 上；以及一第四間隙物，設置於該第二透明基底的該第四表面上，圍繞該第四透鏡，其中該第四間隙物包含一第四乾膜光阻。
8. 一種相機模組的製造方法，包括：提供一第一載體；在該第一載體上形成一第一間隙物的一部分，該部分具有一第一基礎圖案；將一第一乾膜光阻貼附至該第一載體和具有該第一基礎圖案的該部分之頂面上；進行一壓膜製程，將該第一乾膜光阻平坦化；將該第一乾膜光阻圖案化，形成該第一間隙物；提供一第一透明基底，具有複數個第一透鏡；將該第一間隙物從該第一載體剝離；將該第一間隙物貼附至該第一透明基底上，圍繞每個該第一透鏡；以及與複數個影像感測元件晶片貼合，其中該第一間隙物接合至一半導體基底，且該些影像感測元件晶片形成於該半導體基底上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之相機模組的製造方法，其中在該第一載體上形成具有該第一基礎圖案的該部分之該步驟包括調整具有該第一基礎圖案的該部份的體積以及調整具有該第一基礎圖案的該部分的圖案密度。
10. 如申請專利範圍第8項所述之相機模組的製造方法，其中將該第一乾膜光阻貼附至該第一載體和具有該第 一基礎圖案的該部分上的該步驟之前，更包括調整該第一乾膜光阻的厚度。
11. 如申請專利範圍第8項所述之相機模組的製造方法，更包括：在該第一透明基底之上形成一透鏡結構，其中該透鏡結構包括複數個第二透鏡，以及一第二間隙物圍繞每個該第二透鏡，且其中該第二間隙物包含一部分具有一第二基礎圖案包埋在該第二間隙物中；以及切割該些影像感測元件晶片、該第一間隙物以及該第二間隙物，分離該些影像感測元件晶片。
12. 如申請專利範圍第11項所述之相機模組的製造方法，其中形成該透鏡結構的該步驟包括：提供一第二載體；在該第二載體上形成具有該第二基礎圖案的該部分；將一第二乾膜光阻貼附至該第二載體和具有該第二基礎圖案的該部分上；進行一壓膜製程，將該第二乾膜光阻平坦化；將一第三乾膜光阻貼附至該第二乾膜光阻上；將該第三乾膜光阻和該第二乾膜光阻圖案化，形成該第二間隙物；將該第二間隙物從該第二載體剝離；以及將該第二間隙物貼附至具有該些第二透鏡的該第一透明基底的一表面上，圍繞每個該第二透鏡。