TWI629776B - 固態影像裝置 - Google Patents

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黃自維
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Abstract

固態影像裝置具有感測區、接墊區以及介於感測區與接墊區之間的周邊區。固態影像裝置包含複數個光電轉換元件形成於半導體基底內且設置於感測區中,以及接合墊設置於半導體基底上且位於接墊區中。固態影像裝置還包含微透鏡層設置於半導體基底之上,微透鏡層包含微透鏡陣列位於感測區中以及第一虛設結構位於接墊區中,第一虛設結構包含複數個第一微透鏡元件設置成圍繞接合墊所在的區域。此外,固態影像裝置包含護膜順應性地形成於微透鏡層的頂面上。

Description

固態影像裝置
本發明實施例係有關於固態影像裝置,且特別關於固態影像裝置具有虛設結構的微透鏡層。
影像感測器已廣泛地使用於各種攝像裝置,例如攝影機、數位相機以及類似的攝像裝置。一般而言,固態影像裝置例如電荷耦合裝置(charge-coupled device,CCD)感測器或互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)感測器具有像是光電二極體(photodiodes)的光電轉換器(photoelectric transducer)用來將光轉換為電荷。光電二極體形成於半導體基底,例如矽晶片中,藉由電荷耦合裝置(CCD)型或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)型讀取電路得到對應於光電二極體中所產生的光電子之訊號電荷。
在固態影像裝置中,光電二極體排列成像素(pixel)陣列。此外,固態影像裝置具有微透鏡陣列設置於光電二極體上方。微透鏡陣列之每一個微透鏡元件對齊每一個像素中相對應的光電二極體。通常在微透鏡陣列上形成護膜,以在後續製程步驟的過程中保護微透鏡元件,例如在影像裝置的封裝製程中,從晶圓切割為獨立晶片時保護微透鏡元件。
固態影像裝置通常藉由使用多種材料層來製造,這些材料層可能是不相容的。在固態影像裝置中,護膜形成於微透鏡陣列和微透鏡下方層上,以保護微透鏡元件。一般而言,護膜的材料與微透鏡下方層的材料是不同且不相容的。護膜與微透鏡下方的膜層之間的不匹配可能會引起護膜破裂、脫層或其他損壞,因而降低固態影像裝置的可靠度和功能性。
根據本發明實施例,固態影像裝置具有微透鏡層,此微透鏡層具有圍繞接合墊所在區域的虛設(dummy)結構。固態影像裝置的這些實施例能防止微透鏡層上的護膜破裂、脫層或遭受類似的損壞。因此,提升固態影像裝置的可靠度和功能性。
在一些實施例中,提供固態影像裝置。固態影像裝置具有感測區、接墊區以及介於感測區與接墊區之間的周邊區。固態影像裝置包含半導體基底,以及複數個光電轉換元件形成於半導體基底內且設置於感測區中。固態影像裝置還包含接合墊設置於半導體基底上且位於接墊區中。固態影像裝置更包含微透鏡層設置於半導體基底之上。微透鏡層包含微透鏡陣列以及第一虛設結構,微透鏡陣列設置於感測區中,且第一虛設結構設置於接墊區中。第一虛設結構包含複數個第一微透鏡元件設置成圍繞接合墊所在的區域。此外,固態影像裝置包含護膜順應性地形成於微透鏡層的頂面上。
在一些實施例中,微透鏡層更包含第二虛設結構設置於周邊區中。第二虛設結構包含複數個第二微透鏡元件,且微透鏡陣列包含複數個第三微透鏡元件。
在一些實施例中,微透鏡陣列的每一個第三微透鏡元件具有第三微透鏡高度,第二虛設結構的每一個第二微透鏡元件具有第二微透鏡高度,且第三微透鏡高度大於第二微透鏡高度。此外,第一虛設結構的每一個第一微透鏡元件具有第一微透鏡高度,且第二微透鏡高度大於第一微透鏡高度。
在一些實施例中,每一個第一微透鏡元件具有第一曲率半徑,每一個第二微透鏡元件具有第二曲率半徑,且第一曲率半徑大於第二曲率半徑。此外,微透鏡陣列的每一個第三微透鏡元件中具有第三曲率半徑,且第二曲率半徑大於第三曲率半徑。
100‧‧‧固態影像裝置
100A‧‧‧感測區
100B‧‧‧周邊區
100C‧‧‧接墊區
101‧‧‧半導體基底
101B‧‧‧背側表面
101F‧‧‧前側表面
103‧‧‧光電轉換元件
105‧‧‧接合墊
107、123‧‧‧介電層
109‧‧‧遮光層
109E、113E‧‧‧延伸部
109P‧‧‧分隔物
111‧‧‧平坦化層
113‧‧‧彩色濾光層
113B‧‧‧藍色濾光組件
113G‧‧‧綠色濾光組件
113R‧‧‧紅色濾光組件
115‧‧‧微透鏡層
115-1‧‧‧第一微透鏡元件
115-2‧‧‧第二微透鏡元件
115-3‧‧‧第三微透鏡元件
115-f‧‧‧平坦部
115A‧‧‧微透鏡陣列
115B‧‧‧第二虛設結構
115C‧‧‧第一虛設結構
117‧‧‧護膜
119‧‧‧開口
120‧‧‧內連線層
121‧‧‧金屬層
122、124‧‧‧導孔
H1‧‧‧第一微透鏡高度
H2‧‧‧第二微透鏡高度
H3‧‧‧第三微透鏡高度
P‧‧‧像素
P1‧‧‧第一間距
P2‧‧‧第二間距
P3‧‧‧第三間距
W1‧‧‧第一底部寬度
W2‧‧‧第二底部寬度
W3‧‧‧第三底部寬度
藉由以下詳細描述和範例配合所附圖示,可以更加理解本發明實施例。為了使圖式清楚顯示,圖式中各個不同的元件可能未依照比例繪製,其中:第1圖是根據一些實施例,顯示固態影像裝置的微透鏡層具有虛設結構圍繞接合墊所在區域的平面示意圖;第2圖是根據一些實施例,顯示在固態影像裝置中微透鏡層的各種微透鏡元件的佈局之局部平面示意圖;第3圖是根據一些實施例,顯示固態影像裝置沿著第1圖的線3-3’之局部剖面示意圖;第4圖是根據一些實施例,顯示固態影像裝置中微透鏡陣列之第三微透鏡元件的凸透鏡主體、第二虛設結構之第二微透鏡元件的凸透鏡主體以及第一虛設結構之第一微透鏡元件的凸透鏡主體之各種剖面之間的關係; 第5圖是根據一些實施例,顯示固態影像裝置沿著第1圖的線5-5’之局部剖面示意圖;第6圖是根據一些實施例,顯示固態影像裝置沿著第1圖的線6-6’之局部剖面示意圖;以及第7圖是根據一些實施例,顯示在形成開口以暴露出第3圖的固態影像裝置中的接合墊之後,固態影像裝置之局部剖面示意圖。
參考第1圖,其顯示根據一些實施例具有微透鏡層115的固態影像裝置100之平面示意圖,其中微透鏡層115具有第一虛設(dummy)結構115C和第二虛設結構115B。固態影像裝置100具有感測區100A、接墊(pad)區100C以及介於感測區100A與接墊區100C之間的周邊區100B。周邊區100B圍繞感測區100A,並且接墊區100C圍繞周邊區100B。固態影像裝置100包含複數個光電轉換元件(未繪示於第1圖)形成於半導體基底(未繪示於第1圖)內且設置於感測區100A中。固態影像裝置100還包含複數個接合墊(bond pad)105設置於半導體基底上,且位於接墊區100C中。接合墊105用來連接外部電路組件(未繪示),並且透過內連線層(未繪示於第1圖)電性耦接至光電轉換元件。
根據本發明實施例,微透鏡層115包含微透鏡陣列115A、第一虛設結構115C以及第二虛設結構115B。第一虛設結構115C設置於接墊區100C中,且包含複數個第一微透鏡元件115-1,第一微透鏡元件115-1設置成圍繞接合墊105所在的區域。第二虛設結構115B設置於周邊區100B中,且包含複數個第 二微透鏡元件115-2。微透鏡陣列115A設置於感測區100A中且包含複數個第三微透鏡元件115-3,第三微透鏡元件115-3排成陣列。每一個第三微透鏡元件115-3各自設置於固態影像裝置100的一個像素中,並且每一個第三微透鏡元件115-3中對應於一個獨立的光電轉換元件,以收集在各自的光電轉換元件上的入射光。
第1圖顯示第一虛設結構115C在接墊區100C中之佈局的各種實施例,包含在接合墊105所在的區域周圍以及在接合墊105的正上方。例如,如第1圖所示之在左邊的接合墊105的區域中、在右邊的接合墊105的區域中以及在下面的接合墊105的區域中的第一虛設結構115C的佈局。在一些實施例中,在一個固態影像裝置中所有接合墊105的區域中之第一虛設結構115C的佈局皆相同。
在一些實施例中,第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1連續且規則地排列於接墊區100C中。第一微透鏡元件115-1設置成圍繞接合墊105所在的區域,並且還設置於接合墊105的正上方,如第1圖中左邊的接合墊105的區域所示。
在一些其他實施例中,第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1連續且規則地排列於接合墊105所在區域以外的接墊區100C中。此外,第一虛設結構115C更包含平坦部115-f設置於接合墊105的正上方,如第1圖中右邊的接合墊105的區域所示。平坦部115-f具有平坦的頂面,而非第一微透鏡元件115-1的凸面輪廓。
在一些其他實施例中,第一虛設結構115C的第一 微透鏡元件115-1連續且規則地排列於接合墊105所在區域以外的接墊區100C中。此外,微透鏡元件115-1不沿著接合墊105所在區域的邊緣設置。第一虛設結構115C還包含平坦部115-f設置於接合墊105的正上方,且更延伸至接合墊105所在區域以外的區域,直到固態影像裝置100的邊緣,如第1圖中下面的接合墊105的區域所示。此外,平坦部115-f具有平坦的頂面,而非第一微透鏡元件115-1的凸面輪廓。
在一些實施例中,第二虛設結構115B的第二微透鏡元件115-2連續且規則地排列於周邊區100B中。在這些實施例中,微透鏡陣列115A的第三微透鏡元件115-3、第二虛設結構115B的第二微透鏡元件115-2以及第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1皆以相同間距排列。微透鏡元件的間距係由一個微透鏡元件之凸透鏡主體的底部寬度和兩個相鄰的微透鏡元件之間的距離相加在一起定義。如果兩個相鄰的微透鏡元件緊密設置且沒有間隔,則微透鏡元件的間距等於一個微透鏡元件之凸透鏡主體的底部寬度。
參考第2圖,其顯示根據一些其他實施例固態影像裝置100中的微透鏡層115之第一微透鏡元件115-1、第二微透鏡元件115-2及第三微透鏡元件115-3之佈局的局部平面示意圖。在這些實施例中,微透鏡陣列115A的第三微透鏡元件115-3如前述排成陣列。第二虛設結構115B的第二微透鏡元件115-2不連續且隨機地排列於周邊區100B中。另外,第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1不連續且隨機地排列於接墊區100C中。此外,在這些實施例中,第一虛設結構115C的第一微 透鏡元件115-1仍設置成圍繞接合墊105所在的區域。
參考第3圖,其顯示根據一些實施例固態影像裝置100沿著第1圖的線3-3’之局部剖面示意圖。固態影像裝置100包含半導體基底101。半導體基底101的材料包含矽、鍺、矽鍺合金或其他化合物半導體材料,例如砷化鎵或砷化銦。在一些實施例中,半導體基底101可以是絕緣體上的半導體(semiconductor-on-insulator,SOI)基底。複數個光電轉換元件103例如光電二極體形成於半導體基底101內,並且光電轉換元件103設置成靠近半導體基底101的背側表面101B。每一個光電轉換元件103設置於固態影像裝置100的一個獨立像素P中。
在一些實施例中,固態影像裝置100是背照式(back-side illumination,BSI)影像感測器。例如背照式互補金屬氧化物半導體影像感測器(BSI-typed CIS)。在背照式影像感測器中,內連線層120形成於半導體基底101的前側表面101F上且設置於半導體基底101下方,如第3圖所示。內連線層120包含數個金屬層121以及數個導孔(via)122設置於數個介電層123中。金屬層121透過導孔122彼此電性連接。
在背照式影像感測器中,接合墊105形成於半導體基底101的背側表面101B上,並且接合墊105透過形成於半導體基底101中的導孔124電性耦合至內連線層120。照射在背照式影像感測器上的入射光在不穿透內連線層120的情況下到達光電轉換元件103。
在一些其他實施例中,固態影像裝置100是前照式(front-side illumination,FSI)影像感測器,例如前照式互補金 屬氧化物半導體影像感測器(FSI-typed CIS)。在前照式影像感測器中,內連線層120的位置調換成設置於半導體基底101上方,內連線層120也是設置在接合墊105與半導體基底101之間。在一些實施例中,接合墊105直接接觸內連線層120的導孔,以形成電性連接。照射在前照式影像感測器上的入射光穿透內連線層120,然後到達光電轉換元件103。
繼續參考第3圖,在一些實施例中,介電層107形成於半導體基底101上且覆蓋接合墊105。介電層107可由與內連線層120的介電層123相同的材料製成。在一些實施例中,遮光層109形成於半導體基底之上且位於介電層107上。遮光層109可由金屬製成,並且包含由複數個分隔物109P組成的金屬網格。遮光層109的金屬網格具有多個方格,並且金屬網格的每一個方格對應於固態影像裝置100的一個獨立像素P。此外,遮光層109包含延伸部109E,此延伸部109E從金屬網格延伸至周邊區100B與接墊區100C之間的邊界。換言之,遮光層109的邊緣對齊周邊區100B與接墊區100C之間的邊界。
接著,在一些實施例中,平坦化層111形成於遮光層109上且填充金屬網格的方格間隙。平坦化層111更設置於介電層107上,且覆蓋接墊區100C中的接合墊105。平坦化層111提供平坦的頂面用於後續製程。
繼續參考第3圖,在一些實施例中,彩色濾光層113形成於平坦化層111上。彩色濾光層113包含複數個彩色濾光組件,例如紅色濾光組件113R、綠色濾光組件113G及藍色濾光組件113B。在其他實施例中,彩色濾光組件具有其他色彩,並 且這些色彩可以採用其他排列方式排列。在感測區100A中,紅色濾光組件113R、綠色濾光組件113G及藍色濾光組件113B中的每一個獨立地對應於固態影像裝置100的每一個像素P中的一個光電轉換元件103。此外,彩色濾光層113包含延伸部113E設置於周邊區100B和接墊區100C中。延伸部113E覆蓋遮光層109的延伸部109E和接合墊105。彩色濾光層113的延伸部113E由紅色濾光組件113R、綠色濾光組件113G或藍色濾光組件113B的材料製成。
在一些其他實施例中,遮光層109與彩色濾光層113形成在相同的水平高度上。遮光層109的分隔物109P設置於紅色濾光組件113R、綠色濾光組件113G及藍色濾光組件113B之間。在這些實施例中,可以省略平坦化層111。
接著,在一些實施例中,微透鏡層115形成於彩色濾光層113上。微透鏡層115包含微透鏡陣列115A設置於感測區100A中、第二虛設結構115B設置於周邊區100B中,以及第一虛設結構115C設置於接墊區100C中。第一虛設結構115C包含複數個第一微透鏡元件115-1以第一間距P1排列。第二虛設結構115B包含複數個第二微透鏡元件115-2以第二間距P2排列。微透鏡陣列115A包含複數個第三微透鏡元件115-3以第三間距P3排列。在一些實施例中,第一間距P1、第二間距P2和第三間距P3皆相等。此外,每一個第三微透鏡元件115-3設置於固態影像裝置100的一個獨立像素P中,且對應至於一個各自的光電轉換元件103。
在第3圖的實施例中,第一虛設結構115C的第一微 透鏡元件115-1不僅圍繞接合墊105所在的區域,還設置於接合墊105的正上方。此外,第一微透鏡元件115-1設置於固態影像裝置100的邊緣。再者,在一些實施例中,第一虛設結構115C的頂端低於第二虛設結構115B的頂端。第二虛設結構115B的頂端低於微透鏡陣列115A的頂端。
接著,護膜(passivation film)117順應性(conformally)形成於微透鏡層115的頂面上。在一些實施例中,護膜117是化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)膜。化學氣相沉積的護膜117的材料包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或前述之組合。護膜117連續地覆蓋設置於接墊區100C中的第一微透鏡元件115-1、設置於周邊區100B中的第二微透鏡元件115-2及設置於感測區100A中的第三微透鏡元件115-3。依據微透鏡層115的第一虛設結構115C和第二虛設結構115B的設置,其能夠防止護膜117破裂、脫層或遭受相關的損壞,這是因為護膜117與微透鏡下方層例如彩色濾光層113或平坦化層111之間的不匹配不存在於固態影像裝置100的周邊區100B和接墊區100C中。
第4圖是根據一些實施例,顯示微透鏡陣列115A之第三微透鏡元件115-3的凸透鏡主體、第二虛設結構115B之第二微透鏡元件115-2的凸透鏡主體及第一虛設結構115C之第一微透鏡元件115-1的凸透鏡主體的各種剖面之間的關係。如第4圖所示,第三微透鏡元件115-3具有第三微透鏡高度H3和第三底部寬度W3。在一些實施例中,當第三微透鏡元件115-3緊密排列時,第三底部寬度W3等於第三間距P3(如第3圖所示)。此 外,第三微透鏡元件115-3具有第三曲率半徑(稱作ROC-3,未繪示),其等於第三圓(稱作C3,未顯示)的半徑,第三圓的一段弧線(arc)來自於第三微透鏡元件115-3之凸透鏡主體的輪廓。
繼續參考第4圖,第二微透鏡元件115-2具有第二微透鏡高度H2和第二底部寬度W2。在一些實施例中,當第二微透鏡元件115-2緊密排列時,第二底部寬度W2等於第二間距P2(如第3圖所示)。此外,第二微透鏡元件115-2具有第二曲率半徑(稱作ROC-2,未繪示),其等於第二圓(稱作C2,未顯示)的半徑,第二圓的一段弧線來自於第二微透鏡元件115-2之凸透鏡主體的輪廓。
繼續參考第4圖,第一微透鏡元件115-1具有第一微透鏡高度H1和第一底部寬度W1。在一些實施例中,當第一微透鏡元件115-1緊密排列時,第一底部寬度W1等於第一間距P1(如第3圖所示)。此外,第一微透鏡元件115-1具有第一曲率半徑(稱作ROC-1,未繪示),其等於第一圓(稱作C1,未顯示)的半徑,第一圓的一段弧線來自於第一微透鏡元件115-1之凸透鏡主體的輪廓。
根據這些實施例,微透鏡陣列115A之第三微透鏡元件115-3的第三曲率半徑(ROC-3)小於第二虛設結構115B之第二微透鏡元件115-2的第二曲率半徑(ROC-2)。此外,第二虛設結構115B之第二微透鏡元件115-2的第二曲率半徑(ROC-2)小於第一虛設結構115C之第一微透鏡元件115-1的第一曲率半徑(ROC-1)。再者,微透鏡陣列115A之第三微透鏡元件115-3的第三微透鏡高度H3高於第二虛設結構115B之第二微透鏡元 件115-2的第二微透鏡高度H2。此外,第二微透鏡高度H2高於第一虛設結構115C之第一微透鏡元件115-1的第一微透鏡高度H1。再者,第一微透鏡元件115-1的第一底部寬度W1、第二微透鏡元件115-2的第二底部寬度W2以及第三微透鏡元件115-3的第三底部寬度W3具有相同尺寸。
依據前述微透鏡陣列115A的第三微透鏡元件115-3、第二虛設結構115B的第二微透鏡元件115-2及第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1之間在微透鏡高度和曲率半徑上的關係,第二虛設結構115B和第一虛設結構115C能夠防止護膜117破裂、脫層或遭受相關的損壞。此外,相較於在接墊區或周邊區中沒有虛設結構的固態影像裝置,本發明實施例的固態影像裝置100能有效地避免周邊區100B與接墊區100C中的護膜117發生破裂、脫層和相關的損壞,特別是在接合墊105所在區域的周圍。因此,提升本發明實施例之固態影像裝置的可靠度和功能性。
在一些實施例中,微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B和第一虛設結構115C的各種微透鏡元件可由在彩色濾光層113上塗佈一層透鏡材料層來形成。透鏡材料層可以是感光且透明的有機高分子材料,或者是透明的無機材料。然後,將透鏡材料層圖案化,由上視角度觀之,在感測區100A、周邊區100B和接墊區100C中形成複數個具有不同尺寸的片段部分。由感光且透明的有機高分子材料製成的透鏡材料層可藉由曝光和顯影製程而圖案化。由透明的無機材料製成的透鏡材料層可藉由在透鏡材料層上設置硬遮罩作為蝕刻遮罩進行蝕刻 而圖案化。
在一些實施例中,由上視角度觀之,在烘烤(baking)之前,感測區100A中的透鏡材料層之片段部分的尺寸小於周邊區100B中的透鏡材料層之片段部分的尺寸。此外,由上視角度觀之,在烘烤之前,周邊區100B中的透鏡材料層之片段部分的尺寸小於接墊區100C中的透鏡材料層之片段部分的尺寸。接著,藉由烘烤透鏡材料層的片段部分發生回流(reflow),形成第一虛設結構115C的第一微透鏡元件115-1、第二虛設結構115B的第二微透鏡元件115-2及微透鏡陣列115A的第三微透鏡元件115-3。
參考第5圖,其顯示根據一些實施例固態影像裝置100沿著第1圖的線5-5’之局部剖面示意圖。第5圖與第3圖的固態影像裝置100之間的差異在於,第5圖的固態影像裝置100之第一虛設結構115C具有平坦部115-f,平坦部115-f取代第3圖的固態影像裝置100之第一虛設結構115C的一部份的第一微透鏡元件115-1。如第5圖所示,第一虛設結構115C的平坦部115-f設置於接合墊105的正上方。在第5圖的實施例中,第一虛設結構115C還具有第一微透鏡元件115-1設置成圍繞接合墊105所在的區域。此外,除了平坦部115-f之外,第5圖中的固態影像裝置100的其他元件與第3圖中的固態影像裝置100的那些元件相同。在第5圖的固態影像裝置100中,微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B及第一虛設結構115C的各種微透鏡元件之間在微透鏡高度和曲率半徑上的關係亦與第3圖中的固態影像裝置100之微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B以及第一虛設結構 115C的各種微透鏡元件之間的關係相同。
在一些實施例中,平坦部115-f的頂端與第一微透鏡元件115-1的頂端齊平。在一些其他實施例中,平坦部115-f的頂端稍微低於或高於第一微透鏡元件115-1的頂端。此外,護膜117連續且順應性地形成於第一微透鏡元件115-1和平坦部115-f的頂表面上。
因此,第5圖的固態影像裝置100也能有效地防止接墊區100C中的護膜117發生破裂、脫層以及相關的損壞,特別是在接合墊105所在區域的周圍。因此,提升本發明實施例之固態影像裝置的可靠度和功能性。
參考第6圖,其顯示根據一些實施例固態影像裝置100沿著第1圖的線6-6’之局部剖面示意圖。第6圖與第5圖的固態影像裝置100之間的差異在於,第6圖之第一虛設結構115C的平坦部115-f不僅設置於接合墊105的正上方,還延伸至接合墊105所在區域以外的區域,直到半導體基底101的邊緣。如第1和6圖所示,在這些實施例中,除了平坦部115-f的側邊對齊半導體基底101的邊緣之外,第一虛設結構115C還具有第一微透鏡元件115-1設置成圍繞接合墊105所在的區域。在第6圖的固態影像裝置100中,除了平坦部115-f之外,其他元件與第3圖中的固態影像裝置100的那些元件相同。此外,在第6圖的固態影像裝置100中,微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B以及第一虛設結構115C的各種微透鏡元件之間在微透鏡高度以及曲率半徑上的關係皆與第3圖中的固態影像裝置100之微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B以及第一虛設結構115C的各種微透 鏡元件之間的關係相同。第6圖中的固態影像裝置100的平坦部115-f可由與第5圖的實施例中的平坦部115-f相同的材料和製程來製成。
在一些實施例中,第6圖之固態影像裝置100中的平坦部115-f的頂端與第一微透鏡元件115-1的頂端其平。在一些其他實施例中,第6圖之固態影像裝置100中的平坦部115-f的頂端稍微低於或稍微高於第一微透鏡元件115-1的頂端。此外,護膜117連續且順應性地形成於第一微透鏡元件115-1和平坦部115-f的頂表面上。
因此,第6圖的固態影像裝置100也能有效地防止接墊區100C中的護膜117發生破裂、脫層以及遭受相似的損壞,特別是在接合墊105所在區域的周圍。因此,提升本發明實施例之固態影像裝置的可靠度和功能性。
參考第7圖,其顯示根據一些實施例,第3圖的固態影像裝置100在形成開口119以暴露出接合墊105之後,固態影像裝置100的局部剖面示意圖。此外,在一些其他實施例中,也可在第5和6圖的固態影像裝置100中形成類似於開口119的開口,以暴露出接合墊105。在第5和6圖的固態影像裝置100中形成開口暴露出接合墊105後,其圍繞上述開口的微透鏡層115之部分的剖面圖與第7圖的固態影像裝置100中的微透鏡層115的剖面圖不同。根據這些實施例,在護膜117來形成於微透鏡層115的微透鏡陣列115A、第二虛設結構115B及第一虛設結構115C上之後,藉由蝕刻部分的護膜117、微透鏡層115、彩色濾光層113、平坦化層111以及介電層107形成開口119,以暴露出 接合墊105。換言之,在接合墊105上方形成前述多層結構以製造固態影像裝置100的過程中,沒有開口暴露出接合墊105。因為沒有開口暴露出接合墊105,其提供平順的表面形貌來製造固態影像裝置100之前述多層結構於半導體基底101上。因此,固態影像裝置100的這些實施例能有效地防止護膜117破裂、脫層以及遭受相關的損壞,特別是在接墊區100C中。
根據本發明實施例,固態影像裝置的微透鏡層包含第一和第二虛設結構分別設置於接墊區和周邊區中。第一和第二虛設結構與微透鏡陣列整合以形成微透鏡層,此微透鏡層能防止沉積於其上的護膜發生破裂、脫層以及經歷相關的損壞,特別是在接墊區。因此,提升本發明實施例之固態影像裝置的可靠度和功能性。
再者,根據本發明實施例,在接合墊之上形成前述多層結構以製造固態影像裝置的過程中,沒有開口暴露出接合墊。因此,這樣的實施方式能提供平順的表面形貌來製造半導體基底上之固態影像裝置的多層結構。因此,更提升固態影像裝置的實施例之製造品質。
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。

Claims (10)

  1. 一種固態影像裝置,具有一感測區、一接墊區及一周邊區位於該感測區與該接墊區之間,該固態影像裝置包括:一半導體基底;複數個光電轉換元件,設置於該半導體基底內且位於該感測區中;一接合墊,設置於該半導體基底上且位於該接墊區中;一微透鏡層,包含一微透鏡陣列及一第一虛設結構,設置於該半導體基底之上,其中該微透鏡陣列設置於該感測區中,該第一虛設結構設置於該接墊區中,且該第一虛設結構包含複數個第一微透鏡元件設置成圍繞該接合墊的一區域;以及一護膜,順應性地形成於該微透鏡層的一頂面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像裝置,其中該些第一微透鏡元件還設置於該接合墊的正上方,或者其中該第一虛設結構更包含一平坦部設置於該接合墊的正上方,且該護膜順應性地形成於該平坦部上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像裝置,其中該微透鏡層更包含一第二虛設結構設置於該周邊區中,該第二虛設結構包含複數個第二微透鏡元件,且該微透鏡陣列包含複數個第三微透鏡元件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之固態影像裝置,其中該微透鏡陣列之該些第三微透鏡元件中的每一個具有一第三微透鏡高度,該第二虛設結構之該些第二微透鏡元件中的每一個具有一第二微透鏡高度,且該第三微透鏡高度大於該第二微透鏡高度,以及該第一虛設結構之該些第一微透鏡元件中的每一個具有一第一微透鏡高度,且該第二微透鏡高度大於該第一微透鏡高度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之固態影像裝置,其中該些第一微透鏡元件中的每一個具有一第一曲率半徑,該些第二微透鏡元件中的每一個具有一第二曲率半徑,且該第一曲率半徑大於該第二曲率半徑,以及該微透鏡陣列之該些第三微透鏡元件中的每一個具有一第三曲率半徑,且該第二曲率半徑大於該第三曲率半徑。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之固態影像裝置,其中該微透鏡陣列的頂端高於該第二虛設結構的頂端,且該第二虛設結構的頂端高於該第一虛設結構的頂端,以及該微透鏡陣列的該些第三微透鏡元件、該第二虛設結構的該些第二微透鏡元件及該第一虛設結構的該些第一微透鏡元件皆以相同的間距排列。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像裝置,其中該護膜為一化學氣相沉積膜,該化學氣相沉積膜的材料包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或前述之組合,且該護膜連續地覆蓋該感測區、該周邊區及該接墊區。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像裝置,更包括:一彩色濾光層,設置於該半導體基底與該微透鏡層之間;一介電層,設置於該彩色濾光層與該半導體基底之間;以及一開口,穿過該護膜、該微透鏡層、該彩色濾光層和該介電層,以暴露出該接合墊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之固態影像裝置,更包括:一遮光層,設置於該半導體基底上且位於該感測區和該周邊區中,其中該遮光層具有一邊緣對齊該周邊區與該接墊區之間的一邊界,該遮光層包括一金屬網格,且該金屬網格的每一個方格對應於該固態影像裝置的一個獨立像素;以及一平坦化層,設置於該遮光層與該彩色濾光層之間,且該開口更穿過該平坦化層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像裝置,其中該第一虛設結構更包含一平坦部設置於該接合墊的正上方,且延伸至該接合墊的該區域以外的一區域,直到該半導體基板的一邊緣,且該護膜順應性地形成於該平坦部上,且該固態影像裝置更包括一內連線層,設置於該半導體基底下方,或設置於該半導體基底與該接合墊之間,其中該接合墊電性連接至該內連線層。
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