滤色层和微透镜各有什么用？
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形成绿色滤色图形
从下往上看，像素背面减反射层上方依次是滤色阵列（R/G/B）、非感光平坦基底和顶部微透镜曲面；第一幅图先展示率先成形的绿色滤色图形。
硅光电二极管自身无法分辨入射光波长，且像素间遮光栅格会损失有效受光面积。本课沿绿色滤色阵列（CFA）光刻、上层非感光平坦基底（OCL Base）旋涂，以及微透镜热回流（Reflow）成形三步，分清波长分光、焦距找平基底与曲率折射聚光各自的物理机制。
在背面遮光栅格清洗后，率先涂覆绿色滤色光刻胶并经曝光、显影与硬烘形成绿色滤色图形，用于选择透射绿光波段。红、蓝颜色还要经过各自的加工步骤，此时还没有完成整套滤色阵列。
- 物理化学机制
- 经典 Bayer 阵列中绿色像素占 50% 并主导视觉亮度信号，优先加工绿色层可建立全阵列的基准形貌与物理边界；含颜料负性光刻胶在紫外曝光下发生自由基聚合交联，显影去除未曝光区后，高温硬烘使抗蚀剂完全交联定型，防止后续红/蓝滤色胶涂覆时发生化学互混。
- 工艺窗口与承接
- 滤色层的核心物理职责是按光谱吸收带筛选入射波长；若绿色胶层厚度偏差引起透射光谱偏移，或底层金属栅格边缘反射/衍射造成相邻红蓝像素腔体内残胶（Scumming），会直接恶化色彩保真度并加剧光学串扰。
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形成平坦基底
当绿、蓝、红三色滤色阵列全部完成并硬烘后，Upper OCL planarization (base) layer 在整套滤色阵列上方旋涂并烘烤形成透明平坦基底，为后续微透镜加工提供平整的基准面与精确焦距。
- 物理化学机制
- 三色滤光片顺序沉积与图形化会留下明显的表面高度起伏与像素间缝隙；低粘度、非感光透明有机树脂依靠旋涂流体动力学与毛细整平作用填平底层浮雕高度差，再通过热驱动化学交联固化为高透光共面薄膜。
- 工艺窗口与承接
- 该平坦基底层既不通过颜料分光，也不靠表面曲率折光，而是消除底层 CFA 台阶对上层微透镜曲率轮廓的干扰，并建立从微透镜到下方硅光电二极管的精确几何光学焦距；若平坦化不足或烘烤黄变，会导致透镜畸变或光强衰减。
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回流形成透镜曲面
微透镜材料在平坦基底上先经过光刻图形化形成陡峭聚合物岛块，再通过 Upper OCL Reflow 热回流转化为连续半球形/双曲面凸透镜，从而通过界面折射改变光的传播方向。实际聚光效果要结合光学设计与测试判断。
- 物理化学机制
- 当晶圆加热超过微透镜聚合物的玻璃化转变温度（T_g）时，聚合物转变为粘弹性流体状态；为使光刻尖锐边缘的高表面自由能最小化，表面张力（Surface Tension）在底部毛细钉扎边界约束下驱动流体向中心上方圆化弛豫，形成光滑凸透镜曲率，随后经紫外/硬烘固化锁定。
- 工艺窗口与承接
- 凸透镜曲面利用折射率差将入射光线汇聚至下方的有源光电二极管以补偿像素填充因子损失；若回流温度过高或时间过长突破毛细钉扎边界，会导致相邻透镜接触融合（Inter-Lens Merging）并彻底丧失聚光轮廓。
本节要点
像素背面光学叠层是由“光谱滤波（CFA）→ 拓扑平坦化与焦距垫高（Planar Base）→ 折射聚光（Microlens）”构成的精密微光学系统：由于红、绿、蓝颜料光刻胶无法在单次曝光中同时成形，第368步仅先完成绿色像素块；待红、蓝通道各自涂布显影后，三色阵列顶面必然留下拼接台阶，因此第376步旋涂高透光平坦基底层抹平高差、密封颜料并为后续微透镜光刻建立单一焦深平面；最后经微透镜光刻并在第378步加热至玻璃化转变温度（T_g）以上，利用表面张力将分立树脂块回流重塑为低缝隙凸透镜阵列。
查看工艺变化对照表
| 工艺维度 | 核心物理与选择性机制 | 窗口失配风险与验证边界 |
|---|---|---|
| 绿色滤色图形（第368步） | 颜料分散负性光刻胶在紫外曝光下发生自由基交联固化，显影保留绿色通道像素岛并预留红/蓝空位。 | 热固化不足会导致后续红/蓝涂布互溶混色；此时仅完成单一颜色通道，绝不代表完整拜耳（Bayer）阵列已就绪。 |
| 平坦基底层（第376步） | 低粘度透明树脂在旋涂与热流平中抹平三色CFA表面台阶，并固定微透镜主平面到硅光敏区的垂直光程。 | 残余表面起伏会引发微透镜光刻离焦与曲率半径失真；透明平面本身不具备曲率，不能产生斯涅尔折射聚光。 |
| 微透镜热回流（第378步） | 在T_g以上黏性流动状态下，表面张力能最小化（拉普拉斯压力平衡）驱动方形树脂块圆化为球冠曲面。 | 回流过弱保留平顶会导致边缘光线漏失，回流过度则使相邻透镜桥接融合（Bridging）；聚光效率需光学测试验证。 |
图示范围
截面简化为单排三像素，不反映真实二维拜耳（Bayer）棋盘排布。第368步至第376步之间省略了蓝色与红色滤色片的分步涂布、曝光、显影与固化，第376步至第378步之间省略了微透镜材料的旋涂与图形化显影；图中不包含光谱透过率曲线或三维光线追迹。