TWI677081B - 堆疊式光阻層的製造方法及紅外線影像感測元件的製造方法 - Google Patents

Abstract

一種堆疊式光阻層的製造方法，包括下列步驟。於基板上依序形成多層光阻材料層，其中每一層光阻材料層的形成步驟包括光阻塗佈及曝光。接著，用同一顯影製程對這些光阻材料層進行顯影，以形成多層圖案化光阻層。此製造方法能簡化製程步驟，提升生產效率。此外，本發明另提出一種紅外線影像感測元件的製造方法。

Description

堆疊式光阻層的製造方法及紅外線影像感測元件的製造方法

本發明是有關於一種光阻層的製造方法，且特別是有關於一種堆疊式光阻層的製造方法以及具有堆疊式光阻層的紅外線影像感測元件的製造方法。

光阻是一種感光性高分子材料，為半導體製程中不可或缺的關鍵性化學材料。此外，光阻也可用以過濾特定波長的光線。舉例來說，液晶顯示器即是藉由彩色濾光基板上的紅色光阻、綠色光阻及藍色光阻的組合來使液晶顯示器的能顯示彩色影像。為了達到不同的濾光效果，也可將不同顏色的光阻堆疊起來，以濾除其他特定波長的光線，例如濾除可見光。

在習知技術中，堆疊式光阻層的製造方法是依序形成各圖案化光阻層。圖1是習知堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。請參照圖1，習知的堆疊式光阻層的製造方法包括下列步驟：首先，如步驟S11所示，於基板上塗佈第一光阻材料層。接著，如步驟S12所示，對第一光阻材料層進行曝光。之後，如步驟S13所示，對第一光阻材料層進行顯影，以形成第一圖案化光阻層。然後，如步驟S14所示，對第一圖案化光阻層進行檢測。檢測合格後，進行步驟S15，於第一圖案化光阻層上塗佈第二光阻材料層。然後，如步驟S16所示，對第二光阻材料層進行曝光。之後，如步驟S17所示，對 第二光阻材料層進行顯影，以形成第二圖案化光阻層。然後，如步驟S18所示，對第二圖案化光阻層進行檢測。

由上述可知，習知堆疊式光阻層的製造方法具有製程步驟繁瑣的缺點，因此生產效率較差，且不利於製作更多層的堆疊式光阻層。

本發明提供一種堆疊式光阻層的製造方法，以簡化製程步驟，提升生產效率。

本發明提供一種紅外線影像感測元件的製造方法，以簡化製程步驟，提升生產效率。

為達上述優點至少其中之一或其他優點，本發明一實施例提出一種堆疊式光阻層的製造方法，其包括下列步驟。於基板上依序形成多層光阻材料層，其中每一層光阻材料層的形成步驟包括光阻塗佈及曝光。接著，用同一顯影製程對這些光阻材料層進行顯影，以形成多層圖案化光阻層。

在本發明的一實施例中，上述這些光阻材料層的顏色不同。

在本發明的一實施例中，上述這些光阻材料層的顏色相同。

在本發明的一實施例中，相鄰的兩層圖案化光阻層中，位於下方的圖案化光阻層於基板上所占的面積大於位於上方的圖案化光阻層於基板上所占的面積。

在本發明的一實施例中，上述這些光阻材料層是以同一光罩進行曝光。

在本發明的一實施例中，上述這些光阻材料層為負型光阻材料層。

為達上述優點至少其中之一或其他優點，本發明一實施例提出一種紅外線影像感測元件的製造方法，其包括下列步驟。提供影像感測元件。接著，於影像感測元件上塗佈第一光阻材料層。之後，對第一光阻材料層進行曝光。然後，於第一光阻材料層上塗佈第二光阻材料層。接著，對第二光阻材料層進行曝光。之後，用同一顯影製程對第一光阻材料層與第二光阻材料層進行顯影，以形成第一圖案化光阻層與堆疊於第一圖案化光阻層上的第二圖案化光阻層。

在本發明的一實施例中，上述之第一光阻材料層與第二光阻材料層的顏色分別為藍色與紅色，或是分別為紅色與藍色。

在本發明的一實施例中，上述之影像感測元件具有感測區，此感測區具有多個畫素，而第一圖案化光阻層與第二圖案化光阻層覆蓋感測區的全部畫素。

在本發明的一實施例中，上述之影像感測元件具有感測區，此感測區具有多個畫素，而第一圖案化光阻層與第二圖案化光阻層覆蓋感測區的部分畫素。

在本發明的一實施例中，上述之第一圖案化光阻層於影像感測元件上所占的面積大於第二圖案化光阻層於影像感測元件上所占的面積。

在本發明的一實施例中，上述之第一光阻材料層與第二光阻材料層是以同一光罩進行曝光。

在本發明的一實施例中，上述之第一光阻材料層與第二光阻材料層為負型光阻材料層。

在本發明的堆疊式光阻層的製造方法及紅外線影像感測元件的製造方法中，由於藉由同一顯影製程對各光阻材料層進行顯影，不需分別對各光阻材料層進行顯影製程，所以能簡化製程步驟，提升生產效率。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100‧‧‧基板

110、120‧‧‧光阻材料層

110a、120a‧‧‧圖案化光阻層

112、122、222、232‧‧‧被光線照射到的光阻材料

200‧‧‧紅外線影像感測元件

210‧‧‧影像感測元件

212‧‧‧感測區

213‧‧‧畫素

220‧‧‧第一光阻材料層

220a‧‧‧第一圖案化光阻層

230‧‧‧第二光阻材料層

230a‧‧‧第二圖案化光阻層

L‧‧‧光線

M、M1、M2‧‧‧光罩

S11~S18、S21、S22‧‧‧步驟

圖1是習知堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。

圖2是本發明一實施例之堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。

圖3A至圖3E是本發明一實施例之堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。

圖4是根據本發明一實施例之堆疊式光阻層的製造方法製造出的堆疊式光阻層的示意圖。

圖5A至圖5E是本發明一實施例之紅外線影像感測元件的製造方法的流程示意圖。

圖6是根據本發明一實施例之紅外線影像感測元件的製造方法所製造出的紅外線影像感測元件的俯視示意圖。

圖2是本發明一實施例之堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。請參照圖2，本實施例的堆疊式光阻層的製造方法包括下列步驟。如步驟S21所示，於基板上依序形成多層光阻材料層，其中每一層光阻材料層的形成步驟包括光阻塗佈及曝光。這些光阻材料層堆疊於基板上。接著，如步驟S22所示，用同一顯影製程對這些光阻材料層進行顯影，以形成多層圖案化光阻層。以下將以形成兩層圖案化光阻層為例，來更詳細說明本實施例的堆疊式光阻層的製造方法，但本實施例的製造方法也適用於製造多 於兩層的圖案化光阻層。

圖3A至圖3E是本發明一實施例之堆疊式光阻層的製造方法的流程示意圖。請先參照圖3A，在本實施例中，上述的步驟S21例如是先於基板100上塗佈光阻材料層110，其中光阻材料層110例如是負型光阻材料層。接著，如圖3B所示，對光阻材料層110進行曝光，使被光線L照射到的光阻材料112進行交聯反應。之後，如圖3C所示，於光阻材料層110上塗佈另一層光阻材料層120，此光阻材料層120例如是負型光阻材料層。然後，如圖3D所示，對光阻材料層120進行曝光，使被光線L照射到的光阻材料122進行交聯反應。上述的光線L例如為紫外線，但不以此為限，可視光阻材料的特性或其他需求而選用不同的光線L，例如電子束、離子束或X射線等。

之後，如步驟S22與圖3E所示，用同一顯影製程對圖3D的這些光阻材料層110、120進行顯影，去除掉光阻材料層110、120中未被光線照射的光阻材料，以形成圖案化光阻層110a以及疊置於圖案化光阻層110a上的另一層圖案化光阻層120a。顯影製程可包括顯像、硬烤等步驟，由於此為所屬技術領域中的通常知識，在此不另詳細說明。

由於本實施例的製造方法使用同一顯影製程對光阻材料層110、120進行顯影，相較於習知技術，本實施例的製造方法可減少進行顯影製程的次數，所以能簡化製程步驟，提升生產效率。此外，在形成圖案化光阻層110a、120a後，可同時對圖案化光阻層110a、120a進行檢測，以確認實際形成的圖案化光阻層110a、120a是否符合需求。因此，本實施例的製造方法能減少顯影後檢測(after develop inspection)的次數，以進一步提升生產效率。

在本實施例中，光阻材料層110、120的顏色可視需求而設計成相 同或不同。舉例來說，由於每一層光阻層的厚度有固定的範圍，若單一顏色的光阻的厚度需求超過此範圍時，可利用相同顏色的光阻層堆疊來使厚度能符合需求，因此光阻材料層110、120的顏色可為相同。此外，當要使用光阻來濾除特定波長的光線時，可藉由不同顏色的光阻堆疊來達成此目的，因此光阻材料層110、120的顏色可不相同。舉例來說，當要製作紅外線穿透片時，可藉由紅色光阻與藍色光阻的堆疊來濾除可見光並使紅外線穿透，因此光阻材料層110、120的顏色可分別為藍色與紅色，或是分別為紅色與藍色。

值得一提的是，若以習知技術的製造方法來依序形成藍色圖案化光阻層與紅色圖案化光阻層，則因藍色光阻容易吸光的關係，藍色光阻底部較不易接收到光線，所以形成後的藍色圖案化光阻層容易有底切(undercut)的情形，而且因藍色光阻本身特性的關係，其與基板間的附著效果較差，容易有剝離(peeling)的情形。然而，若以本實施例的製造方法來形成藍色圖案化光阻層與堆疊於其上的紅色圖案化光阻層，由於在進行顯影製程之前，藍色光阻材料層除了可吸收到對藍色光阻材料層曝光的光線，還可吸收到對紅色光阻材料層曝光的光線，所以藍色光阻材料的交聯效果較佳，可改善上述的底切情形。而且，因只需進行一次顯影製程，也可改善上述容易剝離的情形。

請參照圖3B與圖3D，在本實施例中，光阻材料層110、120例如是以同一光罩M進行曝光，以使形成後的圖案化光阻層110a、120a(如圖3E所示)具有相同的圖案。在另一實施例中，也可選用不同的光罩分別對光阻材料層110、120進行曝光，以使形成後的圖案化光阻層110a、120a具有不同的圖案。以圖4為例，可藉由選用不同的光罩分別對上述的光阻材料層110、120進行曝光，以使顯影後的相鄰的兩層圖案化光阻層110a、120a 中，位於下方的圖案化光阻層110a於基板100上所占的面積大於位於上方的圖案化光阻層120a於基板100上所占的面積。

圖5A至圖5E是本發明一實施例之紅外線影像感測元件的製造方法的流程示意圖。請先參照圖5A，本實施例的紅外線影像感測元件的製造方法例如包括提供影像感測元件210，接著於影像感測元件210上塗佈第一光阻材料層220。影像感測元件210可為互補式金氧半影像感測元件(CMOS image sensor)或其他種類的影像感測元件，例如電荷耦合元件(charged coupled device,CCD)，本發明並不限制影像感測元件210的種類。此外，第一光阻材料層220例如是負型光阻材料層。

之後，如圖5B所示，對第一光阻材料層220進行曝光，使被光線L照射到的光阻材料222進行交聯反應。光線L例如為紫外線，但不以此為限，可視光阻材料的特性或其他需求而選用不同的光線L，例如電子束、離子束或X射線等。

然後，如圖5C所示，於第一光阻材料層220上塗佈第二光阻材料層230，此第二光阻材料層230例如是負型光阻材料層。

接著，如圖5D所示，對第二光阻材料層230進行曝光，使被光線L照射到的光阻材料232進行交聯反應。

之後，如圖5E所示，用同一顯影製程對圖5D的第一光阻材料層220與第二光阻材料層230進行顯影，去除掉第一光阻材料層220及第二光阻材料層230中未被光線照射的光阻材料，以形成第一圖案化光阻層220a與堆疊於第一圖案化光阻層220a上的第二圖案化光阻層230a。

由於本實施例的製造方法使用同一顯影製程對第一光阻材料層220及第二光阻材料層230進行顯影，以減少進行顯影製程的次數，所以能簡化製程步驟，提升生產效率。此外，在形成第一圖案化光阻層220a及第二 圖案化光阻層230a後，可同時對第一圖案化光阻層220a及第二圖案化光阻層230a進行檢測，以確認實際形成的第一圖案化光阻層220a及第二圖案化光阻層230a是否符合需求。因此，本實施例的製造方法能減少顯影後檢測的次數，以進一步提升生產效率。

在本實施例中，第一光阻材料層220與第二光阻材料層230的顏色組合是以能濾除可見光，以讓影像感測元件210感測到紅外線為目的。舉例來說，第一光阻材料層220與第二光阻材料層230的顏色可分別為藍色與紅色，或是分別為紅色與藍色，但本發明並不限制第一光阻材料層220與第二光阻材料層230的顏色。此外，如上述之堆疊式光阻層的製造方法所述，在本實施例中，即使第一光阻材料層220的顏色為藍色，顯影後的第一圖案化光阻層220a也不易有底切或容易剝離的情形。

需說明的是，本實施例中，在進行顯影製程之前，可形成更多層光阻材料層堆疊於第二光阻材料層230上，其中每一層光阻材料層的形成步驟包括光阻塗佈及曝光，之後再利用同一顯影製程對所有的光阻材料層進行顯影。

此外，在本實施例中，對第一光阻材料層220進行曝光時所使用的光罩M1(如圖5B所示)例如是不同於對第二光阻材料層230進行曝光時所使用的光罩M2(如圖5D所示)，以使第一圖案化光阻層220a於影像感測元件210上所占的面積大於第二圖案化光阻層230a於影像感測元件210上所占的面積。在另一實施例中，也可使用同一光罩對第一光阻材料層220與第二光阻材料層230進行曝光，以使第一圖案化光阻層220a於影像感測元件210上所占的面積等於第二圖案化光阻層230a於影像感測元件210上所占的面積。光罩的設計需視所需的圖案化光阻層的具體形狀而定，而本發明並不限制第一圖案化光阻層220a與第二圖案化光阻層230a的具體形狀。

圖6是根據上述紅外線影像感測元件的製造方法所製造出的紅外線影像感測元件的俯視示意圖。請參照圖6，紅外線影像感測元件200的影像感測元件210具有感測區212，此感測區212具有多個畫素213，而第一圖案化光阻層220a與堆疊於其上的第二圖案化光阻層230a例如是覆蓋感測區212的全部畫素213。在另一實施例中，第一圖案化光阻層220a與第二圖案化光阻層230a也可僅覆蓋感測區212的部分畫素213，端視設計需求而定。舉例來說，第一圖案化光阻層220a與第二圖案化光阻層230a可分別包括彼此分離的多個圖案，每一個圖案對應覆蓋一個畫素213。或者，第一圖案化光阻層220a與第二圖案化光阻層230a也可分別包括至少一個圖案，每一個圖案對應覆蓋多個畫素213，並暴露出部分畫素213。

綜上所述，在本發明的堆疊式光阻層的製造方法及紅外線影像感測元件的製造方法中，由於藉由同一顯影製程對各光阻材料層進行顯影，不需分別對各光阻材料層進行顯影製程，所以能簡化製程步驟，提升生產效率。此外，在形成各圖案化光阻層後，可同時對這些圖案化光阻層進行檢測，所以能減少顯影後檢測的次數，以進一步提升生產效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

1. 一種堆疊式光阻層的製造方法，包括：於一基板上依序形成多層光阻材料層，其中每一層光阻材料層的形成步驟包括光阻塗佈及曝光，其中在對後形成的該光阻材料層進行曝光時，先形成的該光阻材料層會吸收到對後形成的該光阻材料層曝光的光線，使先形成的該光阻材料層再次進行交聯反應；以及用同一顯影製程對該些光阻材料層進行顯影，以形成多層圖案化光阻層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的堆疊式光阻層的製造方法，其中該些光阻材料層的顏色不同。
3. 如申請專利範圍第1項所述的堆疊式光阻層的製造方法，其中該些光阻材料層的顏色相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述的堆疊式光阻層的製造方法，其中相鄰的兩層該圖案化光阻層中，位於下方的該圖案化光阻層於該基板上所占的面積大於位於上方的該圖案化光阻層於該基板上所占的面積。
5. 如申請專利範圍第1項所述的堆疊式光阻層的製造方法，其中該些光阻材料層是以同一光罩進行曝光。
6. 如申請專利範圍第1項所述的堆疊式光阻層的製造方法，其中該些光阻材料層為負型光阻材料層。
7. 一種紅外線影像感測元件的製造方法，包括：提供一影像感測元件；於該影像感測元件上塗佈一第一光阻材料層；對該第一光阻材料層進行曝光，使被光線照射到的該第一光阻材料層進行交聯反應；於該第一光阻材料層上塗佈一第二光阻材料層；對該第二光阻材料層進行曝光，使被光線照射到的該第二光阻材料層進行交聯反應，同時該第一光阻層吸收到對該第二光阻材料層曝光的光線，而再次進行交聯反應；以及用同一顯影製程對該第一光阻材料層與該第二光阻材料層進行顯影，以形成一第一圖案化光阻層與堆疊於該第一圖案化光阻層上的一第二圖案化光阻層。
8. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該第一光阻材料層與該第二光阻材料層的顏色分別為藍色與紅色，或是分別為紅色與藍色。
9. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該影像感測元件具有一感測區，該感測區具有多個畫素，而該第一圖案化光阻層與該第二圖案化光阻層覆蓋該感測區的全部該些畫素。
10. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該影像感測元件具有一感測區，該感測區具有多個畫素，而該第一圖案化光阻層與該第二圖案化光阻層覆蓋該感測區的部分該些畫素。
11. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該第一圖案化光阻層於該影像感測元件上所占的面積大於該第二圖案化光阻層於該影像感測元件上所占的面積。
12. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該第一光阻材料層與該第二光阻材料層是以同一光罩進行曝光。
13. 如申請專利範圍第7項所述的紅外線影像感測元件的製造方法，其中該第一光阻材料層與該第二光阻材料層為負型光阻材料層。