40nm BSI CMOS Image Sensor预览

堆叠，实现了更大的光学接收角，并从根本上降低了光学串扰 [P2]。其物理机制依赖于使用颜料掺杂负性光刻胶的标准光刻技术，该光刻胶作为成像层使用 [T1]。光刻胶被涂覆在晶圆上，表面张力驱动其自流平以实现均匀的厚度 [A2]。在紫外线曝光过程中，成像层捕捉精细的蓝色像素图案，并在曝光区域引发局部交联 [P3]。未曝光区域保持可溶，并随后在湿法显影过程中被溶解，尽管湿法显影液和冲洗化学品的表面张力会对剩余结构施加显著的毛细管力 [P3]。为避免显影后干燥过程中的机械变形和图案坍塌，光刻胶必须保持足够的机械刚度 [P3]。最后，烘烤步骤通过热量去除残留溶剂并强化聚合物网络（工程实践）。传统的互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器主要依赖染料掺杂或颜料掺杂的聚合物滤光片，这固有地要求每种颜色都需要一系列连续的制造阶段 [P1]。尽管已经提出了利用亚波长金属纳米结构中表面等离子体共振的替代性单步等离子体滤光片 [P1]，但由于聚合物光刻胶沉积和图案化工艺的成熟可靠性，其仍然是行业标准（工程实践）。蓝色滤光片材料经过精心挑选，以透射特定的短波长同时吸收其他波长，这直接定义了蓝色光电二极管的量子效率积分 [P2]。必须严格控制涂胶减速、衬底温度和溶剂蒸发动力学等工艺参数，以减轻光刻胶子层的位移并限制厚度标准差 [A2]。此外，必须避免过高的烘烤温度，以防止聚合物回流和颜料团聚，否则会降低目标光学透射率（工程实践）。在纳米尺度技术节点，像素尺寸被缩减至微米尺度以下范围，显著加剧了颜色串扰和尺寸偏差的风险 [P1]。由于在此尺寸下的光刻易受到邻近图案的光学干扰，因此需要复杂的数学光学邻近校正（OPC）来重塑光掩模图案 [T3]。这确保了蓝色滤光片保持严格的横向边界，而不会侵占相邻像素（工程实践）。此外，先进光刻中严格的焦深限制要求成像层必须高度均匀 [P3]，这需要精确的厚度控制，以确保后续的微透镜阵列能将光线完美聚焦到下方光电二极管的深耗尽区 [T1]。