CN102315232B - 固体摄像装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例的固体摄像装置的制造方法，具有：在半导体基板的主表面上形成透明树脂层的步骤；采用在相互隔开的位置上具有第一透过区域和光透过率比该区域高的第二透过区域的光栅掩膜地对所述透明树脂层进行曝光的步骤；在相互隔开的位置上形成第一树脂图案和比该图案低的第二树脂图案的步骤；以及形成第一微透镜和比该透镜低的第二微透镜的步骤。

Description

固体摄像装置的制造方法
相关申请的交叉引用
本申请以2010年6月30日申请的在先日本专利申请第2010-149618号为基础并要求其优先权，其全部内容并入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及固定摄像装置的制造方法。
背景技术
现有的固体摄像装置具有：在半导体基板上形成为格子状的多个光电二极管；在这些光电二极管上分别形成的多个滤色器层；和在这些滤色器层上形成的多个微透镜。光电二极管、滤色器层和微透镜形成像素。
在每个像素中形成的各滤色器层，例如由透过红色波长的光的红色滤色器层，透过绿色波长的光的绿色滤色器层，透过蓝色波长的光的蓝色滤色器层的任何一个构成。这些三色的滤色器层形成为这些表面处于同一平面上。三色的滤色器层在半导体基板上被进行拜耳(ベィャ一)排列。
各色滤色器层的光的折射率不同。但是，各微透镜在表面为同一平面地形成的各色滤色器层上形成为具有相同的高度。因此，透过各微透镜和各滤色器层而聚光在光电二极管上的光的焦点位置按滤色器层的每种透过波长而不同。结果，每个像素对光的灵敏度不同。
为了调节各像素的灵敏度，可以对每个像素调节微透镜的高度。但是，在形成高度相互不同的多个微透镜的情况下，需要重复多次微透镜的制造步骤。即，在先形成高度统一的多个微透镜之后，由微透镜材料覆盖规定的微透镜。由此，仅规定的微透镜比其他的微透镜变高。
对于以上说明的微透镜的制造方法，在形成高度统一的多个微透镜的情况下，可以由一次步骤制造所有的微透镜。因此，在制造具有高度相互不同的多个微透镜的固体摄像装置的情况下，与制造具有高度统一的多个微透镜的固体摄像装置的情况相比较，存在制造步骤数量增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种固体摄像装置的制造方法，不增加制造步骤即可制造具有不同高度的微透镜的固体摄像装置。
根据实施方式的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，包括：
在具有多个光电二极管层的半导体基板的主表面上形成透明树脂层的步骤；
将在相互隔开的位置上具有第一透过区域和光透过率比该第一透过区域高的第二透过区域的光栅掩膜配置为所述第一透过区域和所述第二透过区域分别位于所述光电二极管上之后，采用所述光栅掩膜地对所述透明树脂层进行曝光的步骤；
通过显影所述透明树脂层，在相互隔开的位置上形成第一树脂图案和比该图案的高度低的第二树脂图案的步骤；以及
通过对所述第一树脂图案和所述第二树脂图案进行热处理，形成第一微透镜和比该微透镜的高度低的第二微透镜的步骤。
根据上述构成的固体摄像装置制造方法，能够制造具有不同高度的微透镜的固体摄像装置，而不增加制造步骤。
附图说明
图1是示出由根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法所制造的固体摄像装置的主要部分的俯视图。
图2是沿图1中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图3是沿图1中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图4是示出在图1的固体摄像装置的制造方法中使用的光栅掩膜的主要部分的俯视图。
图5是沿图4中的点划线X-X′的掩膜的主要部分的截面图。
图6是沿图4中的点划线Y-Y′的掩膜的主要部分的截面图。
图7是用于说明图1的固体摄像装置的制造方法的图，是示出曝光滤色器层上的树脂层的步骤的、与图1相当的俯视图。
图8是沿图7中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图9是沿图7中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图10是用于说明图1的固体摄像装置的制造方法的图，是示出显影树脂层的步骤的、与图1相当的俯视图。
图11是沿图10中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图12是沿图10中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图13是用于说明图1的固体摄像装置的制造方法的图，是示出形成微透镜的步骤的、与图1相当的俯视图。
图14是沿图13中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图15是沿图13中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图16是示出由根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置的主要部分的俯视图。
图17是沿图16中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图18是沿图16中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图19是用于说明图16的固体摄像装置的制造方法的图，是示出显影树脂层的步骤的、与图16相当的俯视图。
图20是沿图19中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图。
图21是沿图19中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
图22是示出能够适用于根据本发明实施例的固体摄像装置的制造方法的固体摄像装置的一个例子的图，是与图2相当的装置的主要部分的截面图。
图23是示出能够适用于根据本发明实施例的固体摄像装置的制造方法的固体摄像装置的一个例子的图，是与图3相当的装置的主要部分的截面图。
具体实施方式
涉及本发明一实施例的固体摄像装置的制造方法具有：形成透明树脂层的步骤；曝光所述透明树脂层的步骤；形成第一树脂图案和第二树脂图案的步骤；和形成第一微透镜和第二微透镜的步骤。形成所述透明树脂层的步骤是在具有多个光电二极管层的半导体基板的主表面上形成所述透明树脂层的步骤。曝光所述透明树脂层的步骤是，将在相互隔开的位置上具有第一透过区域和光透过率比该区域高的第二透过区域的光栅掩膜配置为所述第一透过区域和所述第二透过区域分别位于所述光电二极管上之后，采用所述光栅掩膜地曝光所述透明树脂层的步骤。形成所述第一树脂图案和第二树脂图案的步骤是，通过显影所述透明树脂层，在相互隔开的位置上形成所述第一树脂图案和比该图案的高度低的所述第二树脂图案的步骤。形成所述第一微透镜和第二微透镜的步骤是，通过对所述第一树脂图案和所述第二树脂图案进行热处理，形成所述第一微透镜和比该微透镜的高度低的所述第二微透镜的步骤。
以下，参考附图详细地说明根据本发明一实施例的固体摄像装置的制造方法。
(第一实施例)
图1是示出由根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置的主要部分的俯视图。此外，图2是沿图1中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图，图3是沿图1中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。并且，在各图中示出的R、G、B分别表示在下文中描述的滤色器层的透过波长频带。
在图1中示出的固体摄像装置具有多个第一微透镜11和多个第二微透镜12。多个第一、第二微透镜11、12在滤色器层16(图2、图3)上形成为格子状。
滤色器层16(图2、图3)由多个蓝色滤色器层13、多个红色滤色器层14和多个绿色滤色器层15构成。这些各色滤色器层13、14、15在半导体基板17(图2、图3)上形成为格子状。多个蓝色滤色器层13、多个红色滤色器层14和多个绿色滤色器层15例如被进行拜耳排列。
蓝色滤色器层13和红色滤色器层14在相对于半导体基板17(图2、图3)的主表面平行的截面(以下称为横截面)中的形状分别是四边形。多个蓝色滤色器层13和多个红色滤色器层14排列成方格状(注：本发明中的方格状指类似国际象棋棋盘中黑白交错的格子的结构)，并且角部相互接触。
绿色滤色器层15的横截面的形状是四边形的。绿色滤色器层15配置为嵌在蓝色滤色器层13和红色滤色器层14的间隙中。多个绿色滤色器层15的每一个都配置在蓝色滤色器层13和红色滤色器层14的多个间隙中，并且角部相互接触。
在多个蓝色滤色器层13和多个红色滤色器层14上，分别形成第一微透镜11。虽然第一微透镜11的横截面的形状是四边形，但是角部是圆弧形的。多个第一微透镜11在滤色器层16(图2、图3)上排列成方格状。
多个第一微透镜11相互隔开。即，多个第一微透镜11在各色滤色器层13、14、15的格子排列的斜方向(以下称为斜方向)上，在滤色器层13、14、15的角部上相互隔开。此外，多个第一微透镜11在各色滤色器层13、14、15的格子排列的垂直方向、水平方向(以下称为垂直、水平方向)上相互隔开。
在多个绿色滤色器层15上，分别形成第二微透镜12。虽然第二微透镜12的横截面的形状是四边形，但是角部是圆弧形的。多个第二微透镜12在滤色器层16(图2、图3)上排列成方格状。
多个第二微透镜12分别配置在多个第一微透镜11之间。多个第二微透镜12相互隔开。即，多个第二微透镜12在斜方向上在滤色器层13、14、15的角部上相互隔开。此外，多个第二微透镜12沿垂直、水平方向相互隔开。
进一步地，各第二微透镜12与在垂直、水平方向上邻接的多个第一微透镜11在绿色滤色器15上接触。
第一微透镜11和第二微透镜12彼此的大小不同。即，第一微透镜11的横截面的面积(以下将横截面的面积简称为面积)比第二微透镜12的面积大。进一步地，如将在下文中参考图2、图3说明的，第一微透镜11的高度Hh比第二微透镜12的高度Hl高。
另外，第一微透镜11的一部分露出到绿色滤色器层15上。但是，只要使第一微透镜11形成为使入射到第一微透镜11的光不透过绿色滤色器层15而聚光，则能够避免混色的问题。
如图2、图3所示，包含第一、第二微透镜11、12和各色滤色器层13、14、15的固体摄像装置是所谓的表面照射型固体摄像装置。即，该固体摄像装置是在例如由硅构成的半导体基板17的主表面上形成第一、第二微透镜11、12和各色滤色器层13、14、15的固体摄像装置。半导体基板17的主表面即表面上，格子状地排列形成多个光电二极管层18。
在形成多个光电二极管层18的半导体基板17的表面上形成厚度相同的氧化膜19。在氧化膜19上形成配线层20。配线层20由形成为多层的多个配线20-1和使这些配线20-1之间绝缘的绝缘层20-2构成。并且，多个配线20-1的一部分包含用于将由光电二极管层18光电变换后的电荷传送到用于变换为电压的浮动扩散部(未图示)的读取栅极等。
在配线层20的表面上，形成钝化膜21(表面保护膜21)。在钝化膜21的表面上形成第一平坦化层22。第一平坦化层22的表面是平坦的。在平坦的第一平坦化层22的表面上，形成由多个蓝色滤色器层13、多个红色滤色器层14和多个绿色滤色器层15构成的滤色器层16。各色滤色器层13、14、15形成为它们的表面处于同一平面。各色滤色器层13、14、15分别配置在光电二极管层18的上方。由此，各色滤色器层13、14、15排列成格子状。
在滤色器层16的表面上，形成第二平坦化层23。第二平坦化层23的表面是平坦的。在平坦的第二平坦化层23的表面上，形成多个第一、第二微透镜11、12。第一、第二微透镜11、12的、相对于半导体基板17的主表面垂直的截面(以下称为纵向截面)的形状分别是四边形的上边向上弯曲为凸状的透镜形状。如图2所示，多个第一微透镜11具有分别相等的高度Hh。此外，如图3所示，多个第二微透镜12具有分别相等的高度Hl。第二微透镜12的高度Hl比第一微透镜11的高度Hh低。
如图2所示，相互邻接的多个第一微透镜11在斜方向上相互隔开。同样地，相互邻接的多个第二微透镜12在斜方向上相互隔开。
如图3所示，在垂直、水平方向上相互邻接的第一微透镜11和第二微透镜12，在绿色滤色器15上相互接触。
以上说明的光电二极管层18和蓝色滤色器层13、红色滤色器层14或绿色滤色器层15中的任何一个以及第一微透镜11或第二微透镜12中的任何一个形成像素。在上述的固体摄像装置中，形成有格子状地排列的这样的多个像素。
在以上说明的固体摄像装置中，在蓝色滤色器层13和红色滤色器层14上分别形成第一微透镜11。在绿色滤色器层15上形成面积比第一微透镜11小、且高度比第一微透镜11低的第二微透镜12。因此，根据本实施例的固体摄像装置与形成全部具有相同高度的多个微透镜的固体摄像装置相比较，可以抑制由蓝色滤色器层13、红色滤色器层14、绿色滤色器层15的折射率差引起的像素间的灵敏度差。
根据本实施例的固体摄像装置采用光透过率由于位置而变得不同的光栅掩膜而制造。因此，首先，参考图4至图6说明适用于该制造方法的光栅掩膜31。图4是示出适用于该制造方法的光栅掩膜31的主要部分的俯视图。此外，图5是沿图4中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图，图6是沿图4中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。
如图4所示，光栅掩膜31具有多个第一透过区域32和多个第二透过区域33。多个第一透过区域32和多个第二透过区域33排列成格子状，并且它们相互隔开。第一透过区域32和多个第二透过区域33的透过率不到100％，第一透过区域32和多个第二透过区域33以外的区域的透过率实质上是100％。
第一透过区域32是大致八边形形状的区域。多个第一透过区域32排列成方格状，并且相互隔开。
第二透过区域33也同样地是大致八边形形状的区域。多个第二透过区域33分别排列在多个第一透过区域32之间，并且相互隔开。第二透过区域33比第一透过区域32的面积小，并且具有比第一透过区域32高的透过率。
如图5和图6所示，光栅掩膜31通过在玻璃等透明树脂基板34的表面上，适当地排列由微小的遮光性铬膜构成的点(ドット)图案，从而能够任意地控制光的透过率。
如图5和图6所示，第一透过区域32是紧密排列了多个第一点图案35的区域。多个第一点图案35的排列密度是照射到第一透过区域32上的光几乎不透过的程度。
如图6所示，第二透过区域33是由比第一点图案35的面积小的多个第二点图案37通过比第一点图案35稀疏的排列而构成的区域。多个第二点图案37的排列密度是照射到第二透过区域33上的光的一部分透过的程度。即，第二透过区域33具有比第一透过区域32高的透过率。
另外，第二透过区域33具有比第一透过区域32高的透过率即可。因此，第二透过区域33可以通过将具有与第一点图案35相同面积的多个第二点图案37比第一点图案35的排列密度稀疏地排列而形成。此外，第二透过区域33也可以通过将具有比第一点图案35面积小的多个第二点图案37以与多个第一点图案35相同的排列密度排列而形成。
接下来，参考图7至图15，说明采用了在图4至图6中示出的光栅掩膜31的第一实施例的固体摄像装置的制造方法。图7、图10、图13分别是用于说明根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法的、与图1相当的俯视图。进一步地，图8、图11、图14分别是沿图7、图10、图13中的点划线X-X′的装置的截面图，图9、图12、图15分别是沿图7、图10、图13中的点划线Y-Y′的装置的截面图。
首先，在以格子状形成多个光电二极管层18的半导体基板17的主表面上依次形成氧化膜19、配线层20、钝化膜21和第一平坦化层22，之后在第一平坦化层22的表面上，形成表面平坦的滤色器层16。并且，至此的制造方法适当地采用一般的制造方法即可，对制造方法不作限定。
之后，如图7至图9所示，在滤色器层16的表面上形成第二平坦化层23，在第二平坦化层23的表面上形成具有感光性和热流动性的透明树脂层41。进一步地，之后，在透明树脂层41上配置在图4至图6中示出的光栅掩膜31，并且经由光栅掩膜31地曝光透明树脂层41。
如图7所示，光栅掩膜31进行对位地设置，以使得第一透过区域32配置在绿色滤色器层15上，第二透过区域33配置在蓝色滤色器层13上或红色滤色器层14上。
采用这样配置的光栅掩膜31对透明树脂层41进行曝光。第一透过区域32几乎不透过曝光的光36。因此，如图8、图9所示，第一透过区域32正下方的透明树脂层41(以下称为第一透明树脂层411)几乎没有被曝光。
第二透过区域33是比第一透过区域32的透过率高的区域。因此，如图9所示，第二透过区域33正下方的透明树脂层41(以下称为第二透明树脂层412)被照射比第一透明树脂层411多的曝光的光36。进一步地，第二透过区域33是比第一透过区域32的面积小的区域。因此，经由第二透过区域33而被曝光的范围比经由第一透过区域32而被曝光的范围窄。
此外，在第一透过区域32和第二透过区域33之间，没有形成作为遮光膜的点图案35、37。因此，曝光的光36几乎全部透过。因此，如图8、图9所示，在第一透过区域32和第二透过区域33之间的正下方的透明树脂层41(以下称为第三透明树脂层413)被照射比第二透明树脂层412多的曝光的光36。
接着，如图10至图12所示，通过将曝光后的透明树脂层41显影，在第二平坦化层23的表面上形成相互隔开的多个第一树脂图案42和多个第二树脂图案43。通过使这些树脂图案42、43相互隔开，可以形成良好的透镜形状的第一、第二微透镜11、12。该理由将在下文进行描述。
通过这种显影处理，透明树脂层41被曝光的光36照射地越多的区域被去除的越多。如图8、图9所示，在第一透明树脂层411上几乎没有照射曝光的光36。因此，第一透明树脂层411大致完全地残留在第二平坦化层23的表面上。因此，如图10至图12所示，形成横截面的形状为大致八边形的第一树脂图案42。
如图9所示，在第二透明树脂层412上照射比第一透明树脂层411多的曝光的光36。因此，通过显影处理，第二透明树脂层412相对于第一透明树脂层411被去除。但是，第二透明树脂层412的一部分残留在第二平坦化层23的表面上。因此，如图10至图12所示，形成横截面形状是比第一树脂图案42小的大致八边形形状、且高度比第一树脂图案42低的第二树脂图案43。
此外，如图9所示，在第三透明树脂层413上照射比第二透明树脂层412更多的曝光的光36。因此，通过显影处理，第三透明树脂层413相对于第二透明树脂层412被去除，并且从第二平坦化层23的表面上完全被去除。
第一树脂图案42和第二树脂图案43具有考虑到在接下来的步骤中通过热处理使这些图案42、43软化时的状态而确定的面积和高度。
第一树脂图案42具有使得软化后的图案42和在斜方向上与该图案42邻接的其他软化后的第一树脂图案42相互不接触的程度的面积和高度。如图11所示，软化前的第一树脂图案42和在斜方向上邻接的其他软化前的第一树脂图案42仅隔开间隔dx1，以使得它们软化时不接触。
同样地，第二树脂图案43具有使得软化后的图案43和在斜方向上与该图案43邻接的其他软化后的第二树脂图案43相互不接触的程度的面积和高度。
进一步地，第一树脂图案42和在垂直、水平方向上与该图案42邻接的多个第二树脂图案43具有使得软化后的这些图案42、43相互接触的程度的面积和高度。如图12所示，软化前的第一树脂图案42和在斜方向上邻接的多个软化前的第二树脂图案43仅隔开间隔dy1，以使得在它们软化时这些图案42、43相互接触。
并且，第一树脂图案42和第二树脂图案43的横截面的形状不一定需要是八边形的，只要是形成期望的第一微透镜11和第二微透镜12的形状就可以。但是，第一微透镜11的上部和第二微透镜12的上部的横截面的形状是圆形的。因此，第一树脂图案42和第二树脂图案43的横截面的形状优选地是如八边形或比八边形大的正多边形等、近似圆形的形状。
以上说明的第一树脂图案42和第二树脂图案43可以通过调节光栅掩膜31的第一透过区域32和第二透过区域33的透过率和面积而形成。
接下来，如图13至图15所示，对第一树脂图案42和第二树脂图案43进行热处理。通过热处理，使第一树脂图案42和第二树脂图案43软化。在软化后的第一树脂图案42和第二树脂图案43上作用表面张力，以变形为半球状。因此，形成期望的透镜形状的第一微透镜11和第二微透镜12。
如上所述，多个第一树脂图案42分别具有期望的面积和高度。因此，多个第一微透镜11在斜方向和水平、垂直方向上相互隔开。
如上所述地，多个第二树脂图案43同样地分别具有期望的面积和高度。因此，多个第二微透镜12在斜方向和水平、垂直方向上相互隔开。
进一步地，多个第二树脂图案43具有比多个第一树脂图案42小的面积，并且具有比多个第一树脂图案42低的高度。因此，各第二微透镜12在绿色滤色器层15上与在水平、垂直方向上邻接的多个第一微透镜11接触，并且具有比第一微透镜11低的高度。
经过以上步骤，制造在图1至图3中示出的固体摄像装置。
根据以上说明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法，采用具有相互不同的透过率的区域32、33的光栅掩膜31，一并形成高度相互不同的树脂图案42、43。并且，通过对高度相互不同的树脂图案42、43进行热处理，一并形成高度相互不同的微透镜11、12。因此，根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法与具有高度全部统一的微透镜的固体摄像装置的制造方法相比较，没有增加制造步骤的数量。
此外，根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法与分别由其他的步骤形成高度相互不同的微透镜11、12的现有的固体摄像装置的制造方法相比较，可以减少制造步骤的数量。
此外，根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法，相互隔开地形成第一树脂图案42和第二树脂图案43。如上所述地，在通过热处理使相互隔开地形成的第一树脂图案42和第二树脂图案43软化的情况下，在软化的树脂图案42、43上作用表面张力以变形为半球状。因此，可以形成具有良好透镜形状的第一微透镜11和第二微透镜12。
对于根据本实施例的固体摄像装置的制造方法，在相互接触地形成第一树脂图案42和第二树脂图案43的情况下，难以形成具有良好透镜形状的第一微透镜11和第二微透镜12。在下文中将说明其理由。
当使软化前相互接触的第一树脂图案42和第二树脂图案43软化时，表面张力作用在它们的接触部分上以使它们一体化。在第一树脂图案42、第二树脂图案43上分别作用表面张力以使它们变形为半球状。但是，第一树脂图案42和第二树脂图案43由于从软化前开始接触，所以软化时的接触面积大。因此，作用到接触部分的表面张力比使第一树脂图案42和第二树脂图案43变形为半球状而作用的表面张力大。因此，使得软化后的第一树脂图案42和第二树脂图案43一体化，并且软化后的第一树脂图案42和第二树脂图案43的高度大致统一化。结果，软化后的第一树脂图案42、第二树脂图案43不能分别成为透镜形状。
另外，若采用根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法，还考虑可以省略对树脂图案进行热处理的步骤。即，调节上述的第一、第二透过区域32、33以使得从中心到外周的透过率变高即可。采用在各区域内透过率变化的光栅掩膜对透明树脂层进行曝光，若对其显影，则显影后形成的树脂图案成为透镜形状。因此，还考虑可以省略用于将树脂图案透镜形状化的热处理步骤。
但是，即使将透过区域形成为从中心到外周的透过率变高，由于光的衍射等原因，实际的透过区域的透过率从透过区域的中心到外周部成阶梯状地变高。因此，在形成的透镜状的树脂图案的表面上，根据阶梯状变化的透过率，形成阶梯状的凹凸。这样，即使调节第一、第二透过区域32、33内的透过率，也难以形成表面光滑的微透镜。因此，不能采用省略对树脂图案进行热处理的步骤的方法。
(第二实施例)
图16是示出由根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置的主要部分的俯视图。此外，图17是沿图16中的点划线X-X′的装置的主要部分的截面图，图18是沿图16中的点划线Y-Y′的装置的主要部分的截面图。并且，对于由该固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置，仅说明与由第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置不同的区域，相同的区域给出相同的符号，并且省略其说明。
图16至图18示出的固体摄像装置与图1至图3示出的固体摄像装置相比较，第一微透镜51和第二微透镜52的形状和大小不同。
如图16所示，第一微透镜51的横截面的形状是圆形的。多个第一微透镜51在滤色器层16上排列成方格状。
多个第一微透镜51的圆周在斜方向上在滤色器层13、14、15的角部上相互接触。多个第一微透镜51的圆周在垂直、水平方向上相互隔开。
第二微透镜52的横截面的形状是圆形的。多个第二微透镜52在滤色器层16上排列成方格状。多个第二微透镜52配置在多个第一微透镜51之间。
多个第二微透镜52的圆周在斜方向和垂直、水平方向上相互隔开。各第二微透镜52的圆周与在垂直、水平方向上邻接的多个第一微透镜51的圆周接触。
这样的第一微透镜51和第二微透镜52的大小相互不同。即，第一微透镜51的面积比第二微透镜52大。进一步地，如图17和图18所示，第一微透镜51的高度Hh比在图18中示出的第二微透镜52的高度Hl高。
并且，第一微透镜51和第二微透镜52的纵向截面的形状是半圆形。
以上说明的固体摄像装置基本上可以与根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法相同地制造。以下，参考图19至图21，仅说明与根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法不同的步骤。并且，图19是用于说明根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法的、与图16相当的俯视图。此外，图20是沿图19中的点划线X-X′的装置的截面图，图21是沿图19中的点划线Y-Y′的装置的截面图。
根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法与根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法相比较，第一树脂图案61和第二树脂图案62的面积和高度不同。
即，在图19至图21中示出的第一树脂图案61比在图10至图12中示出的第一树脂图案42的面积大，并且比第一树脂图案42的高度高。
此外，在图19至图21中示出的第二树脂图案62比在图10和图12中示出的第二树脂图案43的面积小，并且比第二树脂图案43的高度低。
这些第一树脂图案61和第二树脂图案62的面积和高度考虑在接下来的步骤中通过热处理使这些图案61、62软化时的状态而确定。
第一树脂图案61具有使得软化后的图案61的圆周和在斜方向上与该图案61邻接的其他软化后的第一树脂图案61的圆周相互接触的程度的面积和高度。如图20所示，软化前的第一树脂图案61和在斜方向上邻接的其他软化前的第一树脂图案61仅隔开间隔dx2，以使得它们软化时彼此的圆周相接触。另外，该间隔dx2比在图11中示出的第一树脂图案42的间隔dx1小。
第二树脂图案62具有使得软化后的该图案62和在斜方向上与该图案62邻接的其他软化后的第二树脂图案62相互不接触的程度的面积和高度。
进一步地，第一树脂图案61和在垂直、水平方向上与该图案61邻接的多个第二树脂图案61具有使得软化后的这些图案61、62的圆周相互接触的程度的面积和高度。如图21所示，软化前的第一树脂图案61和在斜方向上邻接的多个软化前的第二树脂图案62仅隔开间隔dy2，以使得在它们软化时这些图案61、62的圆周相互接触。并且，该间隔dy2比在图12中示出的间隔dy1大。
对于使上述的第一、第二树脂图案61、62相互隔开、以及使第二树脂图案62比第一树脂图案61的高度低的制造方法，与根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法相同。
以上说明的第一树脂图案61和第二树脂图案62可以通过适当地调节在图4至图6中示出的光栅掩膜31的第一透过区域32和第二透过区域33的透过率和面积而形成。即，使第一透过区域32的面积比在第一实施例中采用的光栅掩膜31的第一透过区域32大，并且使第一透过区域32的透过率比在第一实施例中采用的光栅掩膜31的第一透过区域32低即可。进一步地，使第二透过区域33的面积比在第一实施例中采用的光栅掩膜31的第二透过区域33小，并且使第二透过区域33的透过率比在第一实施例中采用的光栅掩膜31的第二透过区域33高即可。
在形成上述第一、第二树脂图案61、62之后，通过对它们进行热处理，可以制造在图16至图18中示出的固体摄像装置。
由于在根据以上说明的第二实施例的固体摄像装置的制造方法中，也可以一并形成高度相互不同的微透镜51、52，所以与具有高度全部统一的微透镜的固体摄像装置的制造方法相比较，没有增加制造步骤的数量。
此外，根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法与分别由其他步骤形成高度相互不同的微透镜11、12的现有的固体摄像装置的制造方法相比较，可以减少制造步骤的数量。
进一步地，根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法，由于相互隔开地形成第一树脂图案61和第二树脂图案62，所以可以形成具有良好透镜形状的第一微透镜51和第二微透镜52。
并且，由该制造方法制造的固体摄像装置与由根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置相比较，灵敏度得到提高。在下文中，将说明灵敏度提高的理由。
由根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固化摄像装置例如如图3所示，第一微透镜11的一部分和第二微透镜12的一部分相互接触。这样的第一微透镜11和第二微透镜12通过使软化前隔开的第一树脂图案42和第二树脂图案43在软化后接触而形成。但是，若在软化后使软化的第一树脂图案42和第二树脂图案43接触，则在接触部分上作用表面张力而使得它们一体化。在软化的第一树脂图案42和第二树脂图案43上作用表面张力而使得分别构成半球状。在根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法的情况下，由于第一树脂图案42和第二树脂图案43的接触面积小，所以各树脂图案42、43构成半球状。但是，由于作用在第一树脂图案42和第二树脂图案43的边界部分的表面张力，使该边界部分稍微向下凸状弯曲。因此，入射到该弯曲部分的光被散射。
对此，根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法，使得第一微透镜51的圆周和第二微透镜的圆周相互接触。由此，软化后的第一树脂图案61和软化后的第二树脂图案62的接触面积实质上为零。因此，在第一树脂图案61和第二树脂图案62的边界部分上几乎没有作用表面张力。结果，边界部分不向下凸状弯曲，边界部分变成V字状。因此，入射到V字状部分的光不会散射，而是聚光在光电二极管层18上。因此，由根据第二实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置与由根据第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置相比较，灵敏度得到提高。
虽然已经描述了一些实施例，但是这些实施例仅仅以示例的方式呈现，并且不用来限定本发明的范围。当然，在此描述的新颖的实施例可以以其他各种方式实施，此外，在此描述的实施例形式可以进行各种省略、置换和改变，而不脱离本发明的精神。所附的权利要求及其等价形式用于涵盖这样的各种形式或变形，这些形式和变形都将落在本发明的范围和精神内。
本发明也可以适用于，例如微透镜微透镜多个第一微透镜相互隔开、且第一微透镜的圆周和第二微透镜的圆周分别接触地形成第一微透镜和第二微透镜的情况。该情况下调节在图4至图6中示出的光栅掩膜31的第一透过区域32和第二透过区域33的面积和透过率即可。
进一步地，本发明也可以适用于，一并形成高度相互不同的三种以上的微透镜的情况。该情况下采用具有三种以上的透过区域的光栅掩膜，并适当地调节这三种以上的各透过区域的面积和透过率即可。
此外，本发明也可以适用于制造采用上述第一、第二微透镜11、12、51、52的所谓的背面照射型固体摄像装置的情况。以下，参考图22和图23说明背面照射型固体摄像装置。图22是示出背面照射型固体摄像装置的主要部分的、与图2相当的截面图。此外，图23是示出背面照射型固体摄像装置的主要部分的、与图3相当的截面图。并且，在说明中，对与由第一实施例的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置相同结构的区域，给出相同的符号，并且省略其说明。
如图22和图23所示，背面照射型固体摄像装置是将例如由硅构成的半导体基板71的背面作为主表面的固体摄像装置。在半导体基板71的背面上即主表面上，形成由蓝色滤色器层13、红色滤色器层14和绿色滤色器层15构成的滤色器层16，以及高度相互不同的第一、第二微透镜11、12。
在半导体基板71上，以贯通该基板地以格子状排列形成多个光电二极管层72。在这些光电二极管层72之间形成像素分离层73。
在这样的半导体基板71的表面上，形成配线层20。对此，在半导体基板71的背面上，依次层叠地形成第一平坦化层22、滤色器层16和第二平坦化层23，在第二平坦化层23的表面上形成第一、第二微透镜11、12。
这样形成了配线层20、滤色器层16、第一、第二微透镜11、12等的固体摄像装置由形成在配线层20的表面(在图22、图23中是配线层20的下表面)上的例如由硅构成的支撑基板74支撑。
这样的背面照射型固体摄像装置将经由第一、第二微透镜11、12入射的光聚光在光电二极管层72而不经过配线层20。因此，与表面照射型固体摄像装置相比较，可以提高灵敏度。
另外，由根据本发明的固体摄像装置的制造方法制造的固体摄像装置的实施例例如不限定滤色器层的种类和配置、排列。因此，不一定需要在蓝色滤色器层13和红色滤色器层14上形成第一微透镜11、51，及在绿色滤色器层15上形成第二微透镜12、52。进一步地，本发明的固体摄像装置的制造方法也可以适用于制造不包括滤色器层的固体摄像装置的情况。

Claims (19)

1.一种固体摄像装置的制造方法，其特征在于，包括：
在具有多个光电二极管层的半导体基板的主表面上形成透明树脂层的步骤；
将在相互隔开的位置上具有第一透过区域和光透过率比该第一透过区域高的第二透过区域的光栅掩膜配置为所述第一透过区域和所述第二透过区域分别位于所述光电二极管上之后，采用所述光栅掩膜地对所述透明树脂层进行曝光的步骤；
通过对所述透明树脂层进行显影，在相互隔开的位置上形成第一树脂图案和比该第一树脂图案的高度低的第二树脂图案的步骤；以及
通过对所述第一树脂图案和所述第二树脂图案进行热处理，形成第一微透镜和比该第一微透镜的高度低的第二微透镜的步骤，
多个光电二极管层在所述半导体基板上格子状地排列而形成，并且，
在所述光栅掩膜中，格子状地相互隔开地配置：排列成方格状且相互隔开的多个所述第一透过区域和分别配置在所述多个第一透过区域之间且相互隔开的多个所述第二透过区域；
形成所述第一树脂图案和所述第二树脂图案的步骤是，通过对采用具有所述多个所述第一透过区域和所述多个第二透过区域的光栅掩膜而曝光后的所述透明树脂层进行显影，形成方格状排列且相互隔开的多个所述第一树脂图案，以及在这些第一树脂图案之间与它们隔开地配置、且相互隔开的多个所述第二树脂图案的步骤。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第二树脂图案的与所述半导体基板的表面平行的截面的面积比所述第一树脂图案的小。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一树脂图案和所述第二树脂图案的与所述半导体基板的表面平行的截面的形状分别是八边形。
4.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第二微透镜的与所述半导体基板的表面平行的截面的面积比所述第一微透镜的小。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第二透过区域比所述第一透过区域的面积小。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一透过区域和所述第二透过区域的形状是八边形。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一透过区域和所述第二透过区域分别是形成有由遮光膜构成的多个点图案的区域，
所述第一透过区域和所述第二透过区域是通过调节所述多个点图案的密度或与所述半导体基板的表面平行的截面的面积，来调节所述光的透过率的区域。
8.根据权利要求7所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，在所述第二透过区域中形成的所述多个点图案比在所述第一透过区域中形成的所述多个点图案的排列密度稀疏地排列。
9.根据权利要求7所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，在所述第二透过区域中形成的所述多个点图案比在所述第一透过区域中形成的所述多个点图案小。
10.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述多个第一树脂图案和所述多个第二树脂图案相对于所述半导体基板的主表面平行的截面的面积分别是期望的面积，并且高度分别是期望的高度；
所述多个第一树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度分别是，使通过对它们进行热处理而形成的所述各第一微透镜和与该第一微透镜邻接的其他所述第一微透镜隔开的面积和高度；
所述多个第二树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度分别是，使通过对它们进行热处理而形成的所述各第二微透镜和与该第二微透镜邻接的其他所述第二微透镜隔开的面积和高度；
并且，所述多个第一树脂图案以及与这些第一树脂图案分别邻接的所述多个第二树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度是，使通过对它们进行热处理而形成的所述多个第一微透镜和所述多个第二微透镜相互接触的面积和高度。
11.根据权利要求10所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一微透镜和所述第二微透镜的与所述半导体基板的表面垂直的截面的形状是上边向上凸起的四边形。
12.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述多个第一树脂图案和所述多个第二树脂图案相对于所述半导体基板的主表面平行的截面的面积分别是期望的面积，并且高度分别是期望的高度；
所述多个第一树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度分别是，使通过对它们进行热处理而形成的所述各第一微透镜的圆周和与该第一微透镜邻接的其他所述第一微透镜的圆周接触的面积和高度；
所述多个第二树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度分别是，使通过对它们进行热处理而形成的所述各第二微透镜和与该第二微透镜邻接的其他所述第二微透镜隔开的面积和高度；
并且，所述多个第一树脂图案以及与这些第一树脂图案分别邻接的所述多个第二树脂图案的所述期望的面积和所述期望的高度是，使通过对它们进行热处理而形成的所述多个第一微透镜的圆周和所述多个第二微透镜的圆周相互接触的面积和高度。
13.根据权利要求12所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一微透镜和所述第二微透镜的与所述半导体基板的表面垂直的截面的形状是半圆形。
14.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，形成所述透明树脂层的步骤是，在所述半导体基板的主表面上以与所述光电二极管层的排列对应的方式形成透过波长相互不同的多个滤色器层之后，在这些滤色器层上形成所述透明树脂层的步骤。
15.根据权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述多个滤色器层由红色滤色器层、蓝色滤色器层和绿色滤色器层构成。
16.根据权利要求15所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述红色滤色器层、所述蓝色滤色器层和所述绿色滤色器层被进行了拜耳排列。
17.根据权利要求16所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第一微透镜分别形成在所述红色滤色器层和所述蓝色滤色器层上，
所述第二微透镜形成在所述绿色滤色器层上。
18.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述透明树脂层形成在所述半导体基板的表面上。
19.根据权利要求1所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，所述透明树脂层形成在所述半导体基板的背面上。
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