CN101339917A - 固态图像捕获装置和滤色器及其制造方法和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固态图像捕获装置和滤色器及其制造方法和液晶显示装置。一种固态图像捕获装置的制造方法包括以在不同颜色的相邻的滤色器材料之间形成预定间隔的方式图案化滤色器的滤色器图案化步骤；和热处理并液化该图案化的滤色器材料并进一步固化该滤色器材料以形成不同颜色的滤色器的滤色器形成步骤。

Description

固态图像捕获装置和滤色器及其制造方法和液晶显示装置

本非临时申请要求35U.S.C§119(a)条请求2007年7月3日在日本申请的号为2007-175649的专利申请的优先权，在此结合其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种固态图像捕获装置；该固态图像捕获装置的制造方法；一种滤色器；该滤色器的形成方法；一种利用该滤色器的液晶显示装置；以及一种具有该固态图像捕获装置的电子信息装置，例如数码相机(例如数码摄像机以及数码照相机)、图像输入相机、扫描仪、传真机以及配备有相机的手机装置，或者具有液晶显示装置作为显示器部分的电子信息装置，该固态图像捕获装置作为电子信息装置的图像捕获部分中的图像输入装置由制造该固态图像捕获装置的方法制造。该固态图像捕获装置具有上述的滤色器，每个光接收部分被提供在半导体基板的表面上，并配置有用于对来自于物体的图像光执行光电变换以捕获图像光的半导体元件。

背景技术

通常，已知一种能捕获彩色图像的固态图像捕获装置，其具有下述结构，其中用于光学分离入射光的滤色器被提供在位于半导体基板表面上的各个对应的光接收部分之上。

具有这种滤色器的固态图像捕获装置的特殊结构将参考图8进行详细地解释。

图8是显示常规的固态图像捕获装置典型的基本结构的纵向截面图。

在图8中，常用的固态图像捕获装置100具有形成在半导体基板101表层上的矩阵中的对入射光执行光电变换的多个光接收部分102。在半导体基板101上，由多晶硅组成的栅极薄膜103形成在光接收部分102的附近以便通过各个光接收部分102读取并传递已经经过光电变换后的信号电荷。此外，在除了各个光接收部分102之外的基板区域上，即在栅极薄膜103上，例如屏蔽薄膜104通过层间绝缘薄膜形成以使得光不能进入。在各个光接收部分102上屏蔽薄膜104是打开的。层间绝缘薄膜105a形成在半导体基板101上，其中形成光接收部分102，和屏蔽薄膜104用于电绝缘的目的。

此外，在层间绝缘薄膜105a上，间绝缘薄膜105b形成在该层间绝缘薄膜105a上，因此由层间绝缘薄膜105a的底部的形状导致的不均匀得以改进，且滤色器可形成在由此生成的平坦表面上。层间绝缘薄膜105b由透明的丙稀酸材料等构成以便改进到滤色器的粘合度以及改进透光率。

在层间绝缘薄膜105b上，以对应于各个光接收部分102的方式设置并形成多个滤色器106a、106b和106c。例如，理想地，滤色器106a、106b和106c以图9所示的类似棋盘格子的方式依次形成。

图9是假想地显示与光接收部分102一起示出的滤色器的理想形成的平面图。图9中的A-A’对应于图8的左侧，图9中的B-B’对应于图8的右侧。

在滤色器106a、106b和106c上，出于保护滤色器106a、106b和106c以及平面化微透镜107的底面的目的，在形成微透镜107之前形成层间绝缘薄膜105c。在层间绝缘薄膜105c上，为了折射入射光以及将进入到形成无效区域的屏蔽薄膜104上的光汇聚到光接收部分102中，以对应于各个光接收部分102的方式形成微透镜107。由于微透镜107的存在，进入光接收部分102的光量增加，从而改进了光接收的灵敏度。

通常，滤色器106a、106b和106c的形成按如下方式执行。

首先，光敏滤色器材料(滤色器106a的材料)通过旋转涂覆的方法等施加于层间绝缘薄膜105a上直到期望的厚度。所施加的滤色器材料由曝光装置曝光以使得图案仅留在与各个光接收部分102的位置对应的区域中的预定区域中。执行利用显影剂的过程以图案化该滤色器106a。

接下来，光敏滤色器材料(滤色器106b的材料)通过旋转涂覆的方法等施加于层间绝缘薄膜105a上直到期望的厚度。所施加的滤色器材料由曝光装置曝光以使得图案仅留在与各个光接收部分102的位置对应的区域中的另一预定区域中。执行利用显影剂的过程以图案化该滤色器106b。类似地，在与各个光接收部分102的位置对应的区域中形成滤色器106a和106b之后在其余的区域上图案化滤色器106c。

包括颜料和染料的光敏材料用作滤色器材料，且理想的滤色器106a、106b和106c利用光刻技术形成在期望的光接收部分102上。滤色器106a、106b和106c具有多种颜色。就图8来说，滤色器106a、106b和106c分别形成为绿色滤色器(G；绿色)、蓝色滤色器(B；蓝色)以及红色滤色器(R；红色)。

在这一点上，由于滤色器106a、106b和106c的分辨率，方形滤色器106a、106b和106c的拐角部分(边缘部分)具有如图10中所示的钝边缘。此外，由于图案化期间对准的准确性，图10中所示的间隙(间隔C)或者图8中所示的上端部和下端部处的重叠部分D形成在相邻的滤色器106a、106b和106c之间。

例如，参考文献1提出了一种形成滤色器的方法，该方法利用染料形成滤色器，该染料包含能形成较好的方形图案的负性固化合成物。根据这种常规的形成滤色器的方法，据说具有较好地形成方形图案的滤色器(具有边缘的精确的方形滤色器)可以较好的经济成本形成。

此外，例如，参考文献2提出了一种形成滤色器的方法，其中对于滤色器而言新显影的光聚引发器与光敏彩色合成物混合。根据这种形成滤色器的方法，据说光敏彩色合成物的敏感度得以显著地增加，因此利用少量的曝光量可以充分地进行固化，此外因为光敏彩色合成物具有较好的形成图案的能力，从而能形成精确的图案。

此外，例如，参考文献3提出了一种形成滤色器的方法，其中底部层间绝缘薄膜中的滤色器形成区域被处理为凹陷形状，且滤色器的边缘部分形成为薄膜。根据这种形成滤色器的方法，据说薄膜形状中的滤色器具有较好的图案形成能力，从而能形成精确的图案。

此外，例如参考文献4提出了一种形成滤色器的方法，其中红色对准标记与所有滤色器中的红色滤色器的形成同时形成，通过红色对准标记执行与红色对准光的对准，以便与所有滤色器中的蓝色滤色器的形成同时图案化蓝色抗蚀剂材料。根据这种形成滤色器的方法，据说由于红色对准标记不吸收红色对准光，因此在形成蓝色滤色器的过程中可获得较高的对比度，从而光刻技术的对准精确度得以改进且能获得精确的滤色器处理。

参考文献1：日本公开号2005-274967

参考文献2：日本公开号2005-202252

参考文献3：日本公开号2005-123225

参考文献4：日本公开号2003-215321

发明内容

然而上述常用的技术具有下述问题。

如上所述，滤色器材料包括颜料或染料。因此，滤色器的分辨率不如普通半导体装置的制造工艺所用的抗蚀剂的分辨率高。出于这个原因，滤色器106a、106b和106c的方形图案的拐角部分(边缘部分)的方形形状被损坏，从而在相邻的滤色器106a、106b和106c之间产生了间隙C。如果间隙C存在，则通过间隙C而不通过滤色器106a、106b和106c的白光进入。然后白光在层间绝缘薄膜105a和105b的内部进行多次反射，或者直接进入到光接收部分102上。结果，彩色再现性在捕获图像时被破坏且彩色变弱，导致出现色彩太白的劣质品。如所述的，如果间隙C存在，在滤色器106a、106b和106c之间，滤色器106a、106b和106c的透光率增加，从而劣化了装置的光分离特性。

为了减小间隙C，上述的参考文献1至4试图改进滤色器的材料以改善分辨率和光接收灵敏度并对形成时的损坏进行控制，因此上述的间隙C可也得到减小。此外，参考文献1至4试图底部图案以改善处理的精确性，并试图改善对准的精确性以限制该间隙C。

然而，包括一个光接收部分102的一个单元的尺寸随着高像素密度的获得以及芯片的小型化而得以减小。即使通过引入微机械技术改善分辨率，而通过该微机械技术在分辨率上的改善在减小单元尺寸上是不够的，从而导致了相对恒定的间隙尺寸。因此，该装置的光分离特性的劣化总是发生。类似地，关于底部的处理精确性的改善以及对准精确性的改善，由于减小了单元尺寸从而抵消了该改善的效果。

另一方面，即使在光刻技术中设计了掩模图案，使得在图案化之后滤色器变为极端接近方形形状，由于对准精确度的限制如图8所示导致相邻的滤色器106a、106b和106c存在重叠部分D。如果微透镜107汇聚的光通过具有重叠部分D的区域，各个滤色器106a、106b和106c则不能执行将预定的彩色分离为单颜色，产生混合颜色特性并因此损坏该装置的光分离特性。此外，由于相邻的滤色器106a、106b和106c的重叠部分D的存在，滤色器层的滤波片厚度的差破坏了层间绝缘薄膜105c的均匀度。这影响了上述微透镜107的形成，从而改变了汇聚到光接收部分102的光量并使得得到的图像不均匀。

本发明旨在解决上述常遇到的问题。本发明的目的为提供一种固态图像捕获装置的制造方法。该制造方法使得制造一种具有较好的光分离特性的固态图像捕获装置，而不必须改善滤色器材料的分辨率或光接收灵敏度的特性，通过消除相邻的滤色器之间的间隙而不必要处理滤色器的底部薄膜，且在不使得相邻的滤色器重叠的情况下形成滤色器从而使得对准精确度的限制得到最佳化。本发明的目的还在于提供一种根据本发明的制造方法制造的固态图像捕获装置、滤色器、该滤色器的形成方法、具有该滤色器的液晶显示装置、以及具有用在图像捕获部分中的固态图像捕获装置的电子信息装置或者具有液晶显示装置作为显示器部分的电子信息装置。

一种根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法，该固态图像捕获装置具有提供在半导体基板的表面侧上的对入射光执行光电变换的多个光接收部分；被提供在多个相应的光接收部分的上方的用于光学分离入射光的不同颜色的滤色器。该制造方法包括：以在不同颜色的相邻的滤色器材料之间形成预定间隔的方式图案化滤色器的滤色器图案化步骤；热处理并液化图案化的滤色器材料并进一步固化该滤色器材料以形成不同颜色的滤色器的滤色器形成步骤，从而能获得上述目的。

优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，滤色器材料由热处理过程被熔化并沿着基板的平面方向通过重力而变宽，以使得滤色器材料充满预定的间隙。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，滤色器形成步骤在图案化了滤色器材料之后对于每种颜色单独地执行热处理，或者在顺序地图案化了不同颜色的多个滤色器材料之后对于多种颜色同时执行热处理，或者对于多种颜色中的两种颜色同时执行热处理。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，当对于每种颜色单独执行热处理时，滤色器材料被熔化并变宽直到预定的滤色器区域，且滤色器材料和相邻的滤色器材料之间的预定间隔完全被充满。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，当对于多种颜色同时执行热处理或者对于多种颜色中的两种颜色同时执行热处理时，多种颜色或者两种颜色的滤色器材料通过热处理而同时熔化，且滤色器区域被变宽直到预定的间隙被滤色器材料完全充满。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，热处理在150摄氏度和165摄氏度之间执行2至5分钟。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，添加有颜料或染料的聚苯乙烯树脂用作滤色器材料的一种或多种。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，聚苯乙烯树脂包括抗蚀剂材料，该抗蚀剂材料包含大于或等于1wt％且小于或等于10wt％的多羟基苯乙烯。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，大于或等于1.5wt％且小于或等于3.5wt％的黄色颜料以及大于或等于6.0wt％且小于或等于8.0wt％的绿色颜料相互混合用作颜料，且包括该颜料的材料用作绿色滤色器；包括大于或等于5.0wt％且小于或等于10.0wt％的红色颜料的材料用作红色滤色器；以及大于或等于4.0wt％且小于或等于8.0wt％的具有α、β或6晶体形状的铜酞菁蓝用作颜料，且包括该颜料的材料用作蓝色滤色器。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，用于固化的热桥剂添加到滤色器的材料中。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，环氧化合物和黑色素树脂都作为热桥剂被添加到滤色器的材料中。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，大于或等于0.1wt％且小于或等于2.0wt％的环氧化合物或黑色素树脂作为热桥剂被添加。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，在滤色器的图案化步骤中，由于滤色器材料的特性以及热处理时滤色器材料的熔化量，预定的间隙被设置成在熔化之后不存在间隙。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，在滤色器的图案化步骤中，通过设置由于对准精确度而引起的位置偏移量到限制值，预定间隔被设置成使得相邻的滤色器材料不会相互重叠。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，在滤色器的图案化步骤中，预定的间隙被设置为大于或等于0.1μm且小于或等于0.2μm。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，滤色器的图案化步骤包括：将期望厚度的光敏第一滤色器材料施加于在半导体基板上提供的层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光第一滤色器材料以使得图案仅留在与多个光接收部分对应的多个区域中的预定区域上，并利用显影剂对该第一滤色器材料执行显影过程以图案化第一滤色器的第一滤色器的图案化步骤；将期望厚度的光敏第二滤色器材料施加于层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光第二滤色器材料以使得图案仅留在与多个光接收部分对应的多个区域中的期望区域之外的另一期望区域上，并利用显影剂对该第二滤色器材料执行显影过程以图案化第二滤色器的第二滤色器的图案化步骤；以及将期望厚度的光敏第三滤色器材料施加到层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光第三滤色器材料以使得图案仅留在对多个光接收部分对应的多个区域中其余的区域上，并利用显影剂对第三滤色器材料执行显影过程以图案化第三滤色器的第三滤色器的图案化步骤。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，第一滤色器是绿色滤色器，第二滤色器是红色或蓝色滤色器，第三滤色器是红色或蓝色滤色器中的另一种颜色。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，不同颜色的滤色器具有绿色、红色和蓝色三基色，或者利用为补色的黄色、品红色、青色的和绿色的四种颜色。

仍然优选地，在根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法中，不同颜色的滤色器形成Bayer阵列。

一种由根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法制造的固态图像捕获装置包括提供在半导体基板的表面上的对入射光执行光电变换的多个光接收部分；提供在多个对应的光接收部分上的用于执行光学分离入射光的不同颜色的滤色器，其中不同颜色的滤色器以相邻的滤色器之间不存在间隙以及相邻的滤色器不相互重叠的方式形成，从而能达到上述的目的。

一种根据本发明的滤色器的形成方法包括：以相邻的不同颜色的滤色器材料之间形成预定间隙的这种方式图案化滤色器的滤色器的图案化步骤；以及热处理并液化被图案化的滤色器材料并进一步固化该滤色器材料以形成不同颜色的滤色器的滤色器形成步骤，从而达到上述目的。

优选地，在根据本发明的滤色器的形成方法中，滤色器材料的厚度被设置成通过在热处理时熔化滤色器材料来填充满预定间隔并且该滤色器材料不相互重叠。

仍然优选地，在根据本发明的滤色器的形成方法中，滤色器通过热处理被熔化且沿着基板平面方向通过重力而变宽从而使得滤色器材料充满了预定的间隙。

一种滤色器由根据本发明的滤色器形成方法形成，从而能达到上述的目的。

一种液晶显示装置具有根据本发明的滤色器形成方法形成的滤色器，滤色器被提供在设置有液晶材料的两个基板中的一个基板上，从而能达到上述的目的。

一种根据本发明的电子信息装置包括根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法制造的，作为在图像捕获部分中配备的图像输入装置的固态图像捕获装置，从而能达到上述的目的。

一种根据本发明的电子信息装置具有在显示器部分中根据本发明的液晶显示装置，从而能达到上述的目的。

具有上述结构的本发明的功能将在下文中描述。

根据本发明，滤色器材料以下述方式图案化在半导体基板上：即使得预定的间隙形成在相邻的不同颜色的滤色器材料之间，热处理在滤色器材料上执行以液化它，以及进一步固化该滤色器材料。在图案化的时候，考虑到滤色器材料的特性以及在热处理过程中滤色器材料的熔化量，滤色器材料之间的间隙被设置成在熔化之后不存在间隙。此外，考虑到由于对准的精确度而引起的位置偏移的量，该间隙被设置成使得在熔化之后多个滤色器不会相互重叠。根据上述的方法，滤色器以滤色器之间的间隙被充满的方式形成，相邻的滤色器之间不存在间隙，且进一步地，相邻的滤色器在其端部不相互重叠。结果制造了一种具有较好的光分离特性的固态图像捕获装置。

如上所述，根据本发明，在半导体基板上的相应光接收部分上方形成滤色器的过程中，相邻的滤色器之间的间隙被充满，且相邻的滤色器不会相互重叠。因此，可成功地制造一种具有较好的光分离特性的固态图像捕获装置。此外，本发明所用的滤色器材料不必须是具有高分辨率或高灵敏度特性的在减小单元尺寸时需要对微机械技术进行改进的材料。此外，因为经过热处理滤色器材料被熔化以及被液化，使用仅具有前一步产生的对准精确度的装置对该材料进行处理。此外，没有必要处理底部层间绝缘薄膜，以便补偿滤色器的处理精确度。因此可大大地降低固态图像捕获装置的工时和制造费用。

在参考附图阅读并理解下面详细的说明书的情况下本发明的这些和其它优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明的固态图像捕获装置的一个实施例所涉及的CCD图像传感器典型的基本结构的纵向截面图。

图2是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之前滤色器6a”的图案化步骤的CCD图像传感器的基本部分的纵向截面图。

图3是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之前滤色器6a”的图案化步骤的CCD图像传感器的基本部分的平面图。

图4是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之前滤色器6b”和6c”的图案化步骤的CCD图像传感器的基本部分的纵向截面图。

图5是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之前滤色器6b”和6c”的图案化步骤的CCD图像传感器的基本部分的平面图。

图6是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之后滤色器6a’、6b’和6c’的形成步骤的CCD图像传感器的基本部分的纵向截面图。

图7是根据本发明的一个实施例的CCD图像传感器的制造方法中用于解释在热处理之后滤色器6a’、6b’和6c’的形成步骤的CCD图像传感器的基本部分的平面图。

图8是示出常用的固态图像捕获装置典型的基本结构的纵向截面图。

图9是假想地示出在图8的固态图像捕获装置中滤色器与光接收部分一起理想的形成状态的滤色器的基本部分的平面图。

图10是示出图8的固态图像捕获装置中滤色器与光接收部分一起的实际形成状态的滤色器的基本部分的平面图。

图11是示出一种电子信息装置典型的图解结构的原理图，该电子信息装置包括固态图像捕获装置，该固态图像捕获装置包括根据本发明的实施例的CCD图像传感器或CMOS图像传感器，对于该固态图像捕获装置来说，在图像捕获部分中采用了根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法。

1半导体基板

2光接收部分(光电二极管)

3多晶硅栅极薄膜(栅电极薄膜)

4屏蔽薄膜

5a，5b，5c层间绝缘薄膜

6a’，6b’，6c’热处理之前的滤色器(已图案化的滤色器材料)

6a，6b，6c热处理之后的滤色器

7微透镜

10CCD图像传感器

10A CMOS图像传感器

90电子信息装置

91固态图像捕获装置

92存储器部分

93显示器部分

93a液晶显示装置

94通信部分

95图像输出部分

具体实施方式

在下文中将参考附图详细描述下面的情形，其中根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法的一个实施例应用于CCD图像传感器。注意到根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法不仅可应用于CCD图像传感器，还可应用于CMOS图像传感器。

图1是示出根据本发明的固态图像捕获装置的一个实施例所涉及的CCD图像传感器典型的基本结构的纵向截面图。

在图1中，根据本实施例的CCD图像传感器10包括形成在半导体基板1的表面层上的矩阵中的多个光接收部分2。光接收部分2由对于入射光执行光电转换的多个光电二极管形成。在半导体基板1上，形成多晶硅栅极薄膜3(栅电极薄膜)以用于读出并传输由每个光电接收部分2进行光电转换的信号电荷。此外，由钨、铝等组成的屏蔽薄膜4通过层间绝缘薄膜形成在栅极薄膜3上，因此光不进入到每个光接收部分2之外的基板区域，即，诸如栅极薄膜3。屏蔽薄膜4以以避免形成在每个光部分2上方的方式被形成。层间绝缘薄膜5a形成在具有形成有光接收部分2和屏蔽薄膜4的半导体基板1上，用于电绝缘的目的。

在层间绝缘薄膜5a上，还形成有层间绝缘薄膜5b，使得由形成在层间绝缘薄膜5a上的底部形状导致的不均匀得以改善，且滤色器可形成在已平面化的表面上。绝缘薄膜5b由透明的丙烯酸材料等构成以便改进对于滤色器的粘合度以及改善透光率。近几年来存在下面的情形，其中出于改进微透镜7的汇聚效率，内部微透镜(层间微透镜)被提供在上部层间绝缘薄膜5a和下部层间绝缘薄膜5b之间。

在已平面化的层间绝缘薄膜5b上，多个滤色器6a、6b和6c以对应于各个光接收部分2的方式形成以便光学分离入射光。滤色器6a、6b和6c为不同的颜色。就图1而言，滤色器6a、6b和6c被形成为具有绿(G；绿色)、蓝(B；蓝色)和红(R；红色)的三基色滤色器。各种颜色的滤色器6a、6b和6c形成Bayer阵列，其中绿色滤色器6a交替地以棋盘格子状设置。

在滤色器6a、6b和6c上，在形成微透镜7之前出于保护滤色器6a、6b和6c且平面化滤色器6a、6b和6c的上表面的目的而形成了层间绝缘薄膜5c。在层间绝缘薄膜5c上，出于折射入射光并将进入到形成无效区域的屏蔽薄膜4的光汇聚到光接收部分2中的目的，微透镜7以对应于每个光接收部分2的方式被形成。由于微透镜7汇聚光，因此进入光接收部分2的光量增加，从而提高了光接收的灵敏度。

在具有上述结构的情况下，根据本发明的实施例的CCD图像传感器10的制造方法将参考附图2至7在下文中进行详细描述。

图2、4和6是分别关于实施例中的CCD图像传感器10的制造方法解释滤色器的形成步骤(1至3)的纵向截面图。图3、5和7是对应图2、4和6的各个步骤的平面图。由于光接收部分2、栅极薄膜3、屏蔽薄膜4、层间绝缘薄膜5a至5c以及微透镜7的形成步骤与常规的固态图像捕获装置的制造方法中的相应步骤相同，因此这里省略对这些步骤的解释，且只解释滤色器6a、6b和6c的形成步骤。

如图2和3中滤色器6a’的图案化步骤(1)所示，层间绝缘薄膜5b被平面化，随后滤色器材料被图案化以形成还没有被热处理的滤色器6a’。首先，光敏滤色器材料通过旋转涂覆方法等施加于层间绝缘薄膜5b上直到期望厚度(例如大约0.5μm)。所施加的滤色器材料由曝光装置曝光，以图案留在每个其它区域(光接收区域)的方式使得图案仅留在与光接收部分2的位置对应的期望的岛状区域上(棋盘格子状)。利用显影剂执行显影步骤以图案化预定的形状(图3中的岛状以及棋盘格子状)。

此外，为了保证可靠性，诸如环氧化合物和黑色素树脂的热桥剂可添加到滤色器材料中。例如，大于或等于0.1wt％(重量份)且小于或等于2.0wt％(重量份)的环氧化合物和黑色素树脂都可添加到滤色器材料中。环氧化合物和黑色素树脂的这两者都被使用。黑色素树脂是最初的热桥剂。尽管环氧化合物也用作桥接，但是桥接速度被环氧化合物控制。环氧化合物和黑色素的混合物使得它自身可以通过加热熔化且然后被固化。

如上所述，热桥剂被添加到滤色器材料中，且滤色器材料通过加热熔化以形成预定的形状。随后，滤色器材料被桥接以致于不受到后续过程例如热处理的影响。

该状态如图2的截面图以及图3的顶视图所示。

接下来，分别如图4和图5中的滤色器6b’和6c’的图案化步骤(2)中所示，滤色器6b’通过图案化滤色器材料形成在层间绝缘薄膜5b上，且此外，滤色器6c’通过图案化滤色器材料而形成。

颜色不同于滤色器6a’的滤色器6b’与滤色器6a’的图案化过程类似。在这一点上，滤色器6b’被图案化成使得预定的间隙形成在不同颜色的滤色器6b’和滤色器6a’之间。考虑到滤色器材料的特性、热处理期间滤色器材料的熔化量、以及为了在熔化之后不具有间隔(间隙C)所需材料的最小量，在滤色器6a’和滤色器6b’之间的间隙设置为间隔C，使得其在熔化之后不存在间隙。此外，考虑到由于对准精确度所引起的位置偏移量，将间隔(间隙C)设置为使得滤色器6a和滤色器6b在熔化后不会相互重叠。

例如，优选地将滤色器6a’和滤色器6b’之间的间隔设置在大于或等于0.1μm且小于或等于0.2μm(或大于0.1μm且小于或等于0.2μm)的范围之内。如果多个滤色器材料之间的间隔小于0.1μm，则对准的精确度将小于0.07μm至0.09μm，且滤色器材料在熔化之前将相互重叠。此外，如果滤色器材料之间的间隔大于0.2μm，则在熔化之后多个滤色器材料之间的间隔将不会被填充满。

随后，颜色不同于滤色器6a’和滤色器6b’的滤色器6c’被图案化。在这点上，多个滤色器材料之间的间隙被设置为与滤色器6a’和滤色器6b’之间的位置关系类似。该状态如图4的截面图和图5的顶视图中所示。

具有由热处理产生的熔化特性以及通过重力作用而横向延伸的材料可以用作滤色器材料。例如，颜料或染料可添加到具有低熔点的作为滤色器材料的聚苯乙烯树脂中，导致滤色器材料具有成为滤色器以及光敏功能的特性。

例如，包括大于或等于1wt％且小于或等于10wt％(重量百分比)的多羟基苯乙烯的抗蚀剂材料用作上述的聚苯乙烯树脂。此外，相互混合的大于或等于1.5wt％且小于或等于3.5wt％的C.I.颜料黄色150(滤色器数)或C.I.颜料黄色138(滤色器数)以及大于或等于6.0wt％且小于或等于8.0wt％的C.I.颜料绿色7(滤色器数)或C.I.颜料绿色36(滤色器数)用作颜料，且包括该颜料的材料用作绿色滤色器。此外，大于或等于5.0wt％且小于或等于10.0wt％的C.I.颜料红色254(滤色器数)用作颜料，且包括该颜料的材料用作红色滤色器。此外，大于或等于4.0wt％且小于或等于8.0wt％的具有α、β或ε晶体形状的铜酞菁蓝用作颜料，且包括该颜料的材料用作蓝色滤色器。滤色器数是用作颜料的颜色材料的标准数，其定义了具有其各自的透射系数的各种颜色。

接下来，如图6和7中滤色器6a、6b和6c的形成步骤(3)中所示，例如，在160摄氏度时利用加热板执行四分钟的热处理以便熔化和液化滤色器6a、6b和6c。结果，滤色器6a、6b和6c之间的间隙C完全被充满，因此没有间隙的滤色器6a、6b和6c形成，且它们被熔化、液化然后被固化。

该状态在图6的截面图以及图7的顶视图中所示。在这种情况下，滤色器材料通过热桥被固化。

在具有上述结构的情况下，根据本发明的实施例，考虑到滤色器材料的特性以及热处理时滤色器材料的熔化量，多个滤色器之间的间隔可以被设置为这样一种间隔：使得在熔化之后间隙不存在。此外，考虑到由于对准的精确度而引起的位置偏移量，间隔C可以被设置成使得滤色器6a、6b和6c的端部在熔化之后不相互重叠。如上所述，滤色器6a、6b和6c在半导体基板1上被图案化，使得预定的间隔C被设置在相邻的不同颜色的滤色器之间。然后滤色器6a、6b和6c被热处理以使得它们被液化和固化。结果，不需要改进滤色器材料的分辨率或光接收灵敏度，或者不需要处理底部薄膜，且相邻的滤色器6a、6b和6c之间的间隙C或重叠部分D可以被消除，这使得具有良好的光分离特性的滤色器6a、6b和6c得以形成。因此，光接收部分2的光接收灵敏度特性可以得到改善。

尽管提供有三基色(R、G、B)的滤色器6a、6b和6c的情形已经在上述实施例中得以描述，但是不是必须仅限于这种情形。颜色还可以是除了三基色(R、G、B)之外的其它颜色，例如三种补色(黄色、青色和品红色)以及加上为基色的绿色的四种颜色。如果信号的处理方法或装置是不同的，则任何数目的颜色(例如四种或更多颜色)可以被设置。

此外，尽管在上述实施例中所有的滤色器材料被图案化，且然后它们通过热处理熔化，但是根据多个滤色器材料之间的间隔以及该多个滤色器材料的特性，在图案化多个滤色器材料的过程中间通过热处理熔化滤色器材料。

尤其特别地，在图案化滤色器材料之后可单独对每种颜色的滤色器材料执行热处理，或者在图案化多个滤色器材料之后对多种颜色的滤色器材料同时执行热处理，或者对于多种颜色中的两种颜色的滤色器材料同时执行热处理。例如，当对于每种颜色单独执行热处理时，滤色器材料可以熔化且延展直到预定的滤色器区域，且该滤色器材料和相邻的滤色器材料之间的预定间隔C可以完全被充满。此外，如上所述当对于多种颜色(这里是三种颜色)同时执行热处理时(或者对于多种颜色中的两种颜色)，多种颜色(这里是三种颜色)的所有滤色器材料可以通过热处理同时被熔化，且滤色器的区域被延展，直到预定的间隔C完全被滤色器材料所充满。

此外，在上述实施例中尽管在160摄氏度时执行四分钟的热处理，但是不是必须这样执行热处理。可以在150摄氏度到165摄氏度的温度范围之内执行两到五分钟的热处理。如果温度低于150摄氏度且加热时间为2分钟左右，很难将滤色器材料液化。如果温度超过165摄氏度且加热时间超过5分钟，则可能以不期望的方式影响滤色器材料。

此外，尽管固态图像捕获装置的制造方法已经在上述实施例中被描述，但是该方法不是必须用于固态图像捕获装置。一种用于固态图像捕获装置的制造方法的滤色器形成方法也可应用于液晶显示装置的制造方法中，该液晶显示装置具有滤色器的形成方法形成的滤色器，且滤色器提供在置有液晶材料的两个基板中的一个的上方。在这种情况下，一种滤色器的形成方法包括图案化滤色器的滤色器图案化步骤、热处理以及液化已图案化的滤色器材料以及进一步固化滤色器材料以形成各种颜色的滤色器的滤色器形成步骤，图案化步骤以下述方式执行：使得不同颜色的相邻的滤色器材料之间形成预定间隔。

此外，尽管上述实施例中没有解释，但是电子信息装置将在下文进行描述。电子信息装置，诸如数码相机(例如数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机(例如监视相机、门禁内部通信相机、车载相机、电视电话所用的相机以及手机的相机)、扫描仪、传真机以及安装相机的手机装置，具有配备有CCD图像传感器10或CMOS图像传感器10A的图像捕获部分作为图像输入部分，其中根据上述本发明的实施例可应用根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法到该图像捕获部分。

图11是示出一种电子信息装置典型的图解结构的原理图，该电子信息装置包括根据本发明的实施例的固态图像捕获装置，该固态图像捕获装置包括CCD图像传感器10或CMOS图像传感器10A，对于该固态图像捕获装置来说，在图像捕获部分中采用了根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法。

在图11中，根据本发明的电子信息装置90包括根据本发明实施例的固态图像捕获装置91，用于执行来自于图像传感器10或CMOS图像传感器10A的图像捕获信号上的多种信号处理，对于该固态图像捕获装置，其应用了根据本发明的固态图像捕获装置的制造方法，从而获得了高质量的彩色图像数据。此外，电子信息装置90包括：在图像数据上执行用于记录的预定信号处理之后，用于数据记录由固态图像捕获装置91获得的高质量的彩色图像数据的存储器部分92(例如记录介质)；执行用于显示的预定信号处理之后，用于在显示屏(例如液晶显示屏)上显示来自于固态图像捕获装置91的彩色图像数据的显示器部分93(例如液晶显示装置)；在图像数据上执行用于通信的预定信号处理之后，用于通信来自于固态图像捕获装置91的图像数据的通信部分94(例如传送和接收装置)；以及打印(印刷)并输出(打印出)来自于该固态图像捕获装置91的彩色图像数据的图像输出部分95。此外，电子信息装置90除了固态图像捕获装置91之外，还至少包括下述的任何部分：存储器部分92、显示器部分93、通信部分94、以及图像输出部分95(例如打印机)。另外，液晶显示装置可应用于显示器部分93，该液晶显示装置具有由形成滤色器的方法形成的且提供在置有液晶材料的两个基板之一上的滤色器。此外，除了电子信息装置90之外，还可以考虑具有液晶显示装置的电子信息装置，该液晶显示装置具有由形成滤色器的方法形成的且提供在置有液晶材料的两个基板之一上的滤色器。

因此，根据除了上述实施例之外的实施例，基于来自于固态图像捕获装置91的彩色图像信号，本发明的电子信息装置90能较好地在显示屏上显示彩色图像信号，较好地由图像输出部分95打印出(输出)彩色图像信号，较好地通过有线或无线电将彩色图像信号作为通信数据进行通信，较好地通过在存储器部分92上执行预定的数据压缩处理来存储彩色图像信号，以及较好地执行不同的数据处理。

如上所述，通过利用优选的实施例举例说明了本发明。然而，本发明不应该仅基于上述的实施例被解释。应当理解本发明的范围应该完全由权利要求来进行解释。还应该理解本领域技术人员可基于本发明的说明书以及本发明详细优选的实施例描述的公知常识实施技术的等价范围。此外，应当理解本说明书中的任何专利、任何专利申请以及任何参考文献应该以与这里特别描述的内容相同的方式在本说明书中结合作为参考。

工业实用性

本发明可应用于具有滤色器的固态图像捕获装置；固态图像捕获装置的制造方法；以及电子信息装置的领域中，该滤色器提供在半导体基板的表面上提供的每个光接收部分之上，且配置有对来自于物体的图像光执行光电转换以捕获图像光的半导体元件，电子信息装置诸如数码相机(例如数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机、扫描仪、传真机和配有相机的手机装置，在该电子信息装置的图像捕获部分中具有固态图像捕获装置作为图像输入装置。在半导体基板上提供的对应的光接收部分上方形成滤色器的过程中，相邻的滤色器之间的间隙被充满，且相邻的滤色器不相互重叠。因此，可获得制造具有较好的光分离特性的固态图像捕获装置。此外，本发明所用的滤色器材料不必须是具有高分辨率或高灵敏度特性的材料，这种材料随着单元尺寸的减小需要改进微机械技术。此外，因为滤色器材料通过热处理被熔化和液化，因此可以使用仅具有前一个生产步骤的对准精确度的装置来处理该材料。此外，不需要处理底部层间绝缘薄膜以便补偿滤色器的处理精确度。结果可大大地降低固态图像捕获装置的工时和制造成本。

在不脱离本发明的范围和精神的情况下，不同的其它修改对于本领域技术人员来说是显而易见且容易想到的。因此，目的不在于这里所附的权利要求的范围限制到这里提到的说明，而在于权利要求得到广泛地解释。

Claims (28)

1、一种固态图像捕获装置的制造方法，该固态图像捕获装置具有提供在半导体基板的表面侧上的对入射光执行光电转换的多个光接收部分；提供在多个相应的光接收部分上方的用于光学分离该入射光的不同颜色的滤色器，该方法包括：

以在不同颜色的相邻的滤色器材料之间形成预定间隔的方式图案化滤色器的滤色器图案化步骤；以及

热处理并液化该图案化的滤色器材料并进一步固化该滤色器材料以形成不同颜色的滤色器的滤色器形成步骤。

2、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中滤色器材料的厚度被设置成通过在热处理时熔化滤色器材料来填充满该预定间隔以及该滤色器材料不相互重叠。

3、根据权利要求1或2的固态图像捕获装置的制造方法，其中滤色器材料通过热处理被熔化并沿着基板的平面方向通过重力而变宽，以使得该滤色器材料填充满预定间隔。

4、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中滤色器形成步骤在图案化了滤色器材料之后对于每种颜色单独地执行热处理，或者在顺序地图案化了不同颜色的多个滤色器材料之后对于多种颜色同时执行热处理，或者对于多种颜色中的两种颜色同时执行热处理。

5、根据权利要求4的固态图像捕获装置的制造方法，其中当对于每种颜色单独执行热处理时，滤色器材料被熔化和变宽直到预定的滤色器区域，且滤色器材料和相邻的滤色器材料之间的预定间隔完全被充满。

6、根据权利要求4的固态图像捕获装置的制造方法，其中当对于多种颜色同时执行热处理或者对于多种颜色中的两种颜色同时执行热处理时，多种颜色或者两种颜色的滤色器材料通过热处理而同时熔化，且滤色器区域被变宽直到预定间隔被滤色器材料完全充满。

7、根据权利要求1、2和4至6的任何一个的固态图像捕获装置的制造方法，其中在150摄氏度和165摄氏度之间执行2至5分钟的热处理。

8、根据权利要求1、2和4至6的任何一个的固态图像捕获装置的制造方法，其中添加有颜料或燃料的聚苯乙烯树脂用作滤色器材料的一种或多种。

9、根据权利要求8的固态图像捕获装置的制造方法，其中聚苯乙烯树脂包括抗蚀剂材料，该抗蚀剂材料包含大于或等于1wt％且小于或等于10wt％的多羟基苯乙烯。

10、根据权利要求8的固态图像捕获装置的制造方法，其中大于或等于1.5wt％且小于或等于3.5wt％的黄色颜料以及大于或等于6.0wt％且小于或等于8.0wt％的绿色颜料相互混合用作颜料，且包括该颜料的材料用作绿色滤色器；包括大于或等于5.0wt％且小于或等于10.0wt％的红色颜料的材料用作红色滤色器；以及大于或等于4.0wt％且小于或等于8.0wt％的具有α、β或ε晶体形状的铜酞菁蓝用作颜料，且包括该颜料的材料用作蓝色滤色器。

11、根据权利要求8的固态图像捕获装置的制造方法，其中用于固化的热桥剂添加到滤色器的材料中。

12、根据权利要求11的固态图像捕获装置的制造方法，其中环氧化合物和黑色素树脂都作为热桥剂被添加到滤色器的材料中。

13、根据权利要求11的固态图像捕获装置的制造方法，其中大于或等于0.1wt％且小于或等于2.0wt％的环氧化合物或黑色素树脂作为热桥剂被添加。

14、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中在滤色器的图案化步骤中，由于滤色器材料的特性以及热处理时滤色器材料的熔化量，预定间隔被设置成在熔化之后不存在间隙。

15、根据权利要求1或14的固态图像捕获装置的制造方法，其中在滤色器的图案化步骤中，通过设置由于对准精确度而引起的位置偏移量到限制值，预定间隔被设置成使得相邻的滤色器材料不会相互重叠。

16、根据权利要求1或14的固态图像捕获装置的制造方法，其中在滤色器的图案化步骤中，预定间隔被设置为大于或等于0.1μm且小于或等于0.2μm。

17、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中滤色器的图案化步骤包括：

将期望厚度的光敏第一滤色器材料施加于在半导体基板上提供的层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光该第一滤色器材料以使得图案仅留在与多个光接收部分对应的多个区域中的期望区域上，并利用显影剂对该第一滤色器材料执行显影过程以图案化第一滤色器的第一滤色器的图案化步骤；

将期望厚度的光敏第二滤色器材料施加于该层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光该第二滤色器材料以使得图案仅留在与多个光接收部分对应的多个区域中的期望区域之外的另一期望区域上，并利用显影剂对该第二滤色器材料执行显影过程以图案化第二滤色器的第二滤色器的图案化步骤；以及

将期望厚度的光敏第三滤色器材料施加到该层间绝缘薄膜上，通过曝光装置曝光该第三滤色器材料以使得图案仅留在与多个光接收部分对应的多个区域中的其余区域上，并利用显影剂对第三滤色器材料执行显影过程以图案化第三滤色器的第三滤色器的图案化步骤。

18、根据权利要求17的固态图像捕获装置的制造方法，其中第一滤色器是绿色滤色器，第二滤色器是红色或蓝色滤色器，第三滤色器是红色或蓝色滤色器中的另一种颜色。

19、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中不同颜色的滤色器具有绿色、红色和蓝色的三基色，或者利用为补色的黄色、品红色、青色以及绿色的四种颜色。

20、根据权利要求1的固态图像捕获装置的制造方法，其中不同颜色的滤色器形成Bayer阵列。

21、一种由根据权利要求1、2、4至6、14、17至20的任一种的固态图像捕获装置的制造方法制造的固态图像捕获装置，其包括提供在半导体基板的表面侧上的对入射光执行光电变换的多个光接收部分；提供在多个对应的光接收部分上的用于光学分离入射光的不同颜色的滤色器，

其中不同颜色的滤色器以相邻的滤色器之间不存在间隙并且相邻的滤色器不相互重叠的方式形成。

22、一种滤色器的形成方法，其包括：

以相邻的不同颜色的滤色器材料之间形成预定间隔的方式图案化滤色器的滤色器的图案化步骤；以及

热处理并液化被图案化的滤色器材料并且进一步固化该滤色器材料以形成不同颜色的滤色器的滤色器形成步骤。

23、根据权利要求22的滤色器的形成方法，其中滤色器材料的厚度被设置成通过在热处理时熔化滤色器材料来填充满预定间隔并且该滤色器材料不相互重叠。

24、根据权利要求22的滤色器的形成方法，其中滤色器通过热处理被熔化且沿着基板平面方面通过重力而变宽，从而使得该滤色器材料填充满预定间隔。

25、一种滤色器，其由根据权利要求22至24的任何一种的滤色器的形成方法而形成。

26、一种液晶显示装置，其具有根据权利要求22至24的任何一种的滤色器形成方法形成的滤色器，该滤色器被提供在安置有液晶材料的两个基板之一的基板上。

27、一种电子信息装置，其包括根据权利要求1、2、4至6、14、17至20的任一项的固态图像捕获装置的制造方法制造的固态图像捕获装置以作为图像捕获部分中配备的图像输入装置。

28、一种电子信息装置，其具有在显示器部分的根据权利要求26的液晶显示装置。

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