40nm BSI CMOS Image Sensor预览

该步骤的基本物理机制是通过粘性流动使表面自由能最小化 [T1]。当晶圆加热至超过 Upper OCL 聚合物的玻璃化转变温度时，材料会转变为粘弹性流体状态 [P1]。为了降低由光刻产生的尖锐、非饱和几何边缘所导致的表面能，表面张力驱动流体向外和向上流动，使表面曲率最小化，形成自然的球形或双曲面轮廓 [T1]。透镜底部作为毛细管钉扎边界，防止了无限的横向扩散，同时抗蚀剂主体经历体积重排和轻微收缩 [P1]。根据光学聚焦原理，最终透镜的焦距和曲率直接由钉扎的基底半径和回流材料的体积决定 [P1]。选择热回流作为成形方法，是因为它提供了一种自组装、热力学稳定的工艺，无需复杂的灰度光刻或机械抛光即可生产出均匀光滑的微光学元件 [P1]。最终的透镜形貌取决于回流温度、时间与底层表面能之间的相互作用 [P2]。较高的温度会显著降低聚合物的粘度，加速由表面张力驱动的重组 [P3]，但过高的热预算可能导致聚合物过早碳化或不可逆的结构降解 [P2]。必须优化基底的表面能不连续性，以确保良好的附着力，同时抑制会导致相邻透镜融合的无约束边界迁移 [P2]。在 40nm BSI CMOS 图像传感器中，像素间距接近亚微米范围，这对相邻微透镜之间的间隙提出了极其严格的要求 [P1]。在这些激进的尺寸下，标准回流物理面临着融合的挑战，即毛细力可能会轻易地将相邻的液滴拉在一起，从而破坏空间分辨率（工程实践）。因此，光刻图案化和玻璃化转变温度行为——可能受到聚合物分子量和光诱导断链的影响——必须进行完美的协同优化，以维持一个极窄的工艺窗口，在保证零间隙融合的同时，最大限度地提高聚光填充因子 [A1]。