CN105453268B - 固态成像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种固态成像装置，包含：彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及层间绝缘膜，设置在第一光电转换元件与彩色滤光片之间，以及第二光电转换元件与透明层之间。彩色滤光片设置在第一光电转换元件的光进入侧上。透明层设置在第二光电转换元件的光进入侧上。透明层具有比彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。

Description

固态成像装置和电子设备
技术领域
本公开涉及一种包含白色像素的固态成像装置以及一种包含所述固态成像装置的电子设备。
背景技术
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器可示范安装在数字摄影机、数字照相机、平板计算机、智能电话、移动电话等中的固态成像装置。在CMOS图像传感器中，光电电荷积累在充当光电转换元件的光电二极管(PD)的pn结电容中；由此积累的光电电荷经由MOS晶体管而被读出。
在固态成像装置中，根据像素数量的增加而促进像素大小的微型化。微型化通过PD面积的缩小和进入的光的量的减少来实现，导致灵敏度较低。为了补偿较低的灵敏度，白色像素已代替彩色像素而投入使用。白色像素包含透明层，其中透明层在可见光区中几乎不具有吸收。已关于透明层的材料和制造方法而作出了各种提议。例如，专利文献1描述透明层是由与作为底层的层间绝缘膜(例如，SiO2膜)的材料相同的材料制成。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2012-74763A
发明内容
在包含白色像素的固态成像装置中，会容易发生白色像素与邻近彩色像素的颜色混合。因此期望抑制颜色混合。此外，当透明层由与作为底层的层间绝缘膜的材料相同的材料制成时，透明层的蚀刻处理变得困难，导致降低的形状精度。
因此期望提供一种可抑制颜色混合且改进形状精度的固态成像装置，以及一种包含所述固态成像装置的电子设备。
根据本公开的实施例的固态成像装置包含：彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及层间绝缘膜，设置在第一光电转换元件与彩色滤光片之间，以及第二光电转换元件与透明层之间。彩色滤光片设置在第一光电转换元件的光进入侧上。透明层设置在第二光电转换元件的光进入侧上。透明层具有比彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
在根据本公开的实施例的固态成像装置中，透明层的折射率高于彩色滤光片的折射率。因此，斜向进入透明层的光在透明层与彩色滤光片之间的界面处反射，且反射光朝向透明层返回。这导致穿过透明层进入邻近像素的光的量的减少，抑制白色像素与邻近彩色像素的颜色混合。此外，透明层包含由与层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。这使得可按高精度控制透明层的蚀刻量，导致形状精度的改进。
根据本公开的实施例的电子设备设有固态成像装置。固态成像装置包含：彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及层间绝缘膜，设置在第一光电转换元件与彩色滤光片之间，以及第二光电转换元件与透明层之间。彩色滤光片设置在第一光电转换元件的光进入侧上。透明层设置在第二光电转换元件的光进入侧上。透明层具有比彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
在根据本公开的上述实施例的电子设备中，通过固态成像装置来执行成像。
根据本公开的实施例的固态成像装置，或根据本公开的实施例的电子设备，透明层的折射率高于彩色滤光片的折射率。因此，可减少穿过透明层且进入邻近像素的光的量，且抑制白色像素与邻近彩色像素的颜色混合。此外，透明层包含由与层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。因此，可按高精度控制透明层的蚀刻量，导致形状精度的改进。
应注意，本公开的效果不限于此处所述的那些效果，而是可为下文所述的效果中的任一个效果。
附图说明
图1是根据本公开的第一实施例的固态成像装置的配置的横截面图。
图2是由透明树脂制成的透明层的形状的一个实例的平面图。
图3是图2中的像素大小的微型化的状况下的透明层的形状的一个实例的平面图。
图4是为了描述图1所例示的固态成像装置的运作而提供的横截面图。
图5是透明层与彩色滤光片之间的折射率差与临界角的关系的图形。
图6是为了描述临界角而提供的横截面图。
图7是图1所例示的固态成像装置中的两行两列单元阵列(unit array)的一个实例的平面图。
图8是RGB拜耳阵列的平面图。
图9是布置多个图7所例示的单元阵列的配置的平面图。
图10是图1所例示的固态成像装置中的两行两列单元阵列的另一实例的平面图。
图11是布置多个图10所例示的单元阵列的配置的平面图。
图12是应用根据实施例的制造固态成像装置的方法的单元阵列的平面图。
图13是按照工序的制造具有图12所例示的单元阵列的固态成像装置的方法的横截面图。
图14是图13之后的过程的横截面图。
图15是图14之后的过程的横截面图。
图16是图15所例示的透明层的布置的平面图。
图17是图15之后的过程的横截面图。
图18是图17之后的过程的横截面图。
图19是图18之后的过程的横截面图。
图20是应用根据本公开的第二实施例的制造固态成像装置的方法的单元阵列的平面图。
图21是按照工序的制造具有图20所例示的单元阵列的固态成像装置的方法的横截面图。
图22是图21之后的过程的横截面图。
图23是图22之后的过程的横截面图。
图24是图23所例示的透明层的布置的平面图。
图25是图23之后的过程的横截面图。
图26是图25之后的过程的横截面图。
图27是图26之后的过程的横截面图。
图28是图27所例示的透明层和绿色滤光片的布置的平面图。
图29是图27之后的过程的横截面图。
图30是图29之后的过程的横截面图。
图31是应用根据本公开的第三实施例的制造固态成像装置的方法的单元阵列的平面图。
图32是按照工序的制造具有图31所例示的单元阵列的固态成像装置的方法的横截面图。
图33是图32之后的过程的横截面图。
图34是图33之后的过程的横截面图。
图35是图34所例示的透明层的布置的平面图。
图36是图34之后的过程的横截面图。
图37是图36之后的过程的横截面图。
图38是图37之后的过程的横截面图。
图39是图38之后的过程的横截面图。
图40是图39之后的过程的横截面图。
图41是根据本公开的第四实施例的固态成像装置的配置的横截面图。
图42是图41所例示的遮光壁的配置的平面图。
图43是制造图41所例示的固态成像装置的方法中的过程的横截面图。
图44是固态成像装置的功能框图。
图45是根据应用实例的电子设备的功能框图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来详细描述本公开的一些实施例。应注意，按照以下次序进行描述。
1.第一实施例(具有以棋盘图案布置的W像素以及RB彩色像素的实例)
2.第二实施例(制造方法：具有W像素和RGB彩色像素的实例)
3.第三实施例(制造方法：使用CMP的制造方法的实例)
4.第四实施例(具有遮光壁的实例)
5.固态成像装置的整体配置的实例
6.应用实例(电子设备的实例)
(第一实施例)
图1例示根据本公开的第一实施例的固态成像装置的横截面配置。固态成像装置1可为用于例如数字照相机和摄影机等电子设备中的CMOS图像传感器，且可包含成像像素区(稍后描述的像素单元110)，其中多个彩色像素10和多个白色像素20二维地布置在成像像素区中。固态成像装置1可为背照型或前照型中的任一个；此处，出于实例的目的，描述背照型的结构。
彩色像素10各自包含(例如)第一光电转换元件11和彩色滤光片12。彩色像素10各自用于检测(例如)红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的任一个的波长。第一光电转换元件11可包含光电二极管。彩色滤光片12设置在第一光电转换元件11的光进入侧上。应注意，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)是分别对应于(例如)600nm到750nm(包含600nm和750nm)的波长范围、(例如)495nm到570nm(包含495nm和570nm)的波长范围以及(例如)450nm到495nm(包含450nm和495nm)的波长范围的颜色。
白色像素20各自包含(例如)第二光电转换元件21和透明层(透明滤光片)22。白色像素20各自用于检测进入的光，而不对进入的光进行颜色分离。第二光电转换元件21可包含光电二极管。透明层22设置在第二光电转换元件21的光进入侧上。换句话说，白色像素20各自包含透明层22而不是彩色滤光片12，其中透明层22在可见光区(例如，400nm到800nm，包含400nm和800nm)中几乎不具有吸收。这允许第二光电转换元件21执行通常被彩色滤光片12丢弃的波长范围的光的光电转换。因此，在白色像素20中，可补偿伴随微型化出现的较低的灵敏度，获得高灵敏度。
片上镜头30可设置在彩色滤光片12和透明层22的光进入侧上。片上镜头30适于朝向第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的光接收表面集中从上方进入片上镜头30的光。
第一光电转换元件11和第二光电转换元件21(即，光电二极管)各自可在由硅(Si)制成的衬底40的后表面40A侧上形成有(例如)约数μm的厚度。第一光电转换元件11和第二光电转换元件21可具有类似配置，但为了方便起见，以不同附图标记来表示。
层间绝缘膜50设置在第一光电转换元件11(或衬底40的后表面40A)与彩色滤光片12之间，以及第二光电转换元件21(或衬底40的后表面40A)与透明层22之间。层间绝缘膜50可具有保护第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的光接收表面的保护膜的功能。层间绝缘膜50可由(例如)氧化硅膜(SiO2膜)、氮氧化硅膜(SiON)或碳化硅膜(SiC)制成。
虽然未例示，但传送晶体管、浮动扩散部(FD)、多层接线和其它组件可设置在衬底40的前表面40B侧上。传送晶体管是适于将第一光电转换元件11中所积累的电荷传送到FD的切换元件。FD可经由多层接线而连接到信号处理单元(未例示)。多层接线适于执行第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的驱动、信号传送、对每一区段的电压施加和其它动作。应注意，支撑衬底(未例示)可接合在衬底40的前表面40B侧上。
彩色滤光片12可包含(例如)红色滤光片12R、绿色滤光片12G和蓝色滤光片12B。红色滤光片12R适于从第一光电转换元件11获得对应于红色的波长范围的信号。绿色滤光片12G适于从第一光电转换元件11获得对应于绿色的波长范围的信号。蓝色滤光片12B适于从第一光电转换元件11获得对应于蓝色的波长范围的信号。彩色滤光片12可由(例如)混合有颜料的树脂制成。颜料的选择允许进行调整以在红色、绿色或蓝色的目标波长范围中增加光透射，且在其它波长范围中减少光透射。
透明层22具有比彩色滤光片12的折射率高的折射率，且包含由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成的无机介电膜。因此，在固态成像装置1中，可抑制颜色混合且改进形状精度。
透明层22的厚度D22可优选等于或大于彩色滤光片12的厚度D12。一个原因可以如下：当透明层22的厚度D22小于彩色滤光片12的厚度D12时，有可能应该进入透明层22的光可进入彩色滤光片12。
在下文中，给出描述透明层22的上述三个特征中的每一个：(A)由无机介电膜制成；(B)具有比彩色滤光片12的折射率高的折射率；以及(C)由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成。
(A)由无机介电膜制成
在透明层22由透明树脂制成的状况下，有可能难以进行约1μm或更小的精细处理。如已知的，即使当掩模图案的形状是矩形时，感光材料也可在感光材料内涉及曝光用光的光强度的变化，导致矩形图案的角落被圆化。此外，针对形成透明层22中使用的感光材料，通常使用类似于彩色滤光片材料的负性感光材料。其中的一些甚至具有针对较高折射率而散布的无机颜料。透明层22的图案的微型化的性能通过将使用的树脂的光刻性能和树脂中所散布的颜料的浓度来确定。如图2中所例示，颜料分散型的感光材料具有矩形图案的角落22C在显影期间被擦伤的趋势，且具有与用于光刻的普通光刻胶材料相比精细处理的性能降低的趋势。此外，如图3所例示的像素的微型化导致角落22C处的擦伤部分与像素面积的占据比的增大。图案的矩形度因此显著降低，导致难以精确形成矩形形状的透明层22。
此外，在通过透明树脂的光刻来对透明层22进行图案化的状况下，期望使用在可见光区中具有感光性而不具有吸收的材料。然而，一般地，吸收紫外光以展现感光性的许多材料包含在可见光区的较短波长侧上(即，在蓝光侧上，400nm到450nm附近，包含400nm和450nm)具有光吸收的感光基团。这导致材料设计难以在可见光区中获得较少吸收和获得较高分辨率。此外，透明的此种树脂容易受下层处的反射影响；将其形状保持为矩形是困难的。
然而，在实施例中，透明层22包含无机介电膜。透明层22的形状因此取决于用作蚀刻掩模的用于光刻的光刻胶。将光刻胶用于精细处理使得可维持形状的矩形度且按高精度控制图案大小。
(B)具有比彩色滤光片12的折射率高的折射率
因为白色像素20不包含彩色滤光片12，所以穿过白色像素20的光的量通常大于穿过RGB彩色像素10的光的量。因此，如图4所例示，会容易发生白色像素20与邻近彩色像素10的颜色混合L1。在实施例中，在透明层22与彩色滤光片12之间提供了折射率差。这允许接近透明层22与彩色滤光片12之间的边界进入透明层22的光L2被透明层22与彩色滤光片12之间的界面P反射(而产生反射光L3)，如图4所说明。因此，可减少进入彩色滤光片12的光L1。
图5例示当彩色滤光片12的折射率为1.55时，透明层22与彩色滤光片12之间的折射率差与临界角θ的关系。临界角θ是由界面P的法线和进入的光L2形成的角度，如图6所例示，且通过透明层22与彩色滤光片12之间的折射率差来确定。如从图5理解，透明层22与彩色滤光片12之间的折射率差越大，越多的反射分量L3被界面P反射，导致颜色混合的减少的效果越大。
(C)由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成
当透明层22由与层间绝缘膜50的材料相同的材料制成时，在形成由有机材料制成的彩色滤光片12之后，难以沉积并处理由无机材料制成的透明层22。透明层22因此在形成彩色滤光片12之前形成。在此状况下，使用与层间绝缘膜50的材料相同的材料形成透明层22使得难以在用于各向异性等离子体干式蚀刻的处理设备中使用通用端点检测器。因此，基于时间来执行干式蚀刻的处理的量的调整。例如蚀刻室的状态等设备状态可导致蚀刻速度的变化，且可对蚀刻的量具有影响。这些影响可导致处理的变化的可能性。此外，在使用涉及膜的各向同性蚀刻的湿式蚀刻的状况下，出于图案大小控制的目的，希望按更高精度控制蚀刻的量。然而，在湿式蚀刻中，蚀刻速度可由于化学液体浓度或液体温度而变化，使得通常与各向异性等离子体干式蚀刻相比，较难以控制蚀刻的量。因此，湿式蚀刻在精细处理性能方面是低劣的，且将湿式蚀刻应用到微小像素是困难的。
在实施例中，透明层22由与作为底层的层间绝缘膜50的材料不同的材料制成。这使得在将干式蚀刻用于处理的状况下，可使用通用端点检测器。因此，可按高精度控制蚀刻的量。
具体地，当层间绝缘膜50如上所述由氧化硅膜(SiO2膜)制成时，透明层22可优选由氮化硅膜(SiN)或氮氧化硅膜(SiON)制成。
图7例示固态成像装置1中的两行两列单元阵列的一个实例。在此实例中，彩色像素10可包含红色像素10R和蓝色像素10B。白色像素20中的两个、红色像素10R中的一个以及蓝色像素10B中的一个可构成两行两列单元阵列U1。白色像素20可沿着单元阵列U1的对角线中的一个而设置在左上方和右下方。红色像素10R和蓝色像素10B可分别沿着单元阵列U1的对角线中的另一个而设置在右上方和左下方。换句话说，单元阵列U1等同于两个绿色像素10G被替换为白色像素20的图8所例示的RGB拜耳阵列。
图9例示布置多个图7所例示的单元阵列U1的配置。当布置多个单元阵列U1时，白色像素20以棋盘图案布置。因此，在稍后描述的制造方法中，可精确地形成以棋盘图案布置且由无机介电膜制成的透明层22，且此后通过将彩色像素12嵌入在以棋盘图案布置的凹处中而形成彩色滤光片12。因此，可在不存在构成彩色滤光片12的树脂材料的高光刻性能的情况下形成微小像素图案。
图10例示单元阵列的另一实例。在此实例中，彩色像素10可包含红色像素10R、蓝色像素10B和绿色像素10G。白色像素20中的一个、红色像素10R中的一个、蓝色像素10B中的一个以及绿色像素10G中的一个可构成两行两列单元阵列U2。绿色像素10G和白色像素20可分别沿着单元阵列U1的对角线中的一者而设置在左上方和右下方。红色像素10R和蓝色像素10B可分别沿着单元阵列U1的对角线中的另一者而设置在右上方和左下方。换句话说，单元阵列U2等同于右下方的绿色像素10G被替换为白色像素20的图8所例示的RGB拜耳阵列。图11例示布置多个图10所例示的单元阵列U2的配置。
固态成像装置1可例如如下来制造。此处，给出描述包含单元阵列U1的固态成像装置1的制造的状况，其中如图12所例示，RGB拜耳阵列中的两个绿色像素10G被替换为白色像素20。
图13到图19按照工序例示制造固态成像装置1的方法。首先，如图13所例示，可在由硅(Si)制成的衬底40上形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21。接着，可在衬底40的前表面40B上形成传送晶体管、FD、多层接线和其它组件(其中的每一个都未加以说明)，其中支撑衬底(未说明)可接合在衬底40的前表面40B上。随后，可颠倒衬底40，且可在后表面40A侧上对颠倒的衬底40进行抛光或蚀刻以形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的光接收表面。
此后，如图13还例示，可在衬底40的后表面40A上形成层间绝缘膜50。层间绝缘膜50可由上述材料(例如，氧化硅膜(SiO2))制成。
在形成层间绝缘膜50之后，如图13还例示，可通过(例如)等离子体化学气相沉积(CVD)方法在层间绝缘膜50上形成透明层材料膜22A。透明层材料膜22A可通过使用由与层间绝缘膜50的材料不同的材料(例如，氮化硅膜(SiN))制成的无机介电膜而形成。
随后，可在透明层材料膜22A上沉积光刻胶膜(未说明)。如图14所例示，可将光刻胶膜图案化为所期望图案大小和图案布置，以形成光刻胶图案PR1。
此后，如图15所例示，可通过各向异性等离子体干式蚀刻DE1来处理由SiN制成的透明层材料膜22A以形成透明层22。此处，透明层22由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成。因此，当蚀刻达到由SiO2膜制成的层间绝缘膜50时，处理由端点检测器自动终止。因此，如图16所例示，透明层22与凹处22B以棋盘图案布置，其中凹处22B中的每一个被透明层22中的四个围绕。
在形成透明层22之后，如图17所例示，可通过(例如)旋转涂布来沉积颜料散布型的彩色光刻胶以允许凹处22B中所沉积的部分具有预定厚度。例如，彩色光刻胶可散布有蓝色颜料。彩色光刻胶可通过光刻技术来图案化以形成凹处22B中所嵌入的蓝色滤光片12B。蓝色滤光片12B可(例如)在200℃下经受热处理持续10分钟以充分固化。类似地，如图18所例示，例如，可形成用于剩余颜色的红色滤光片12R。
在形成蓝色滤光片12B和红色滤光片12R之后，如图19所例示，可在彩色滤光片12和透明层22上形成片上镜头30。因此，可完成图1所例示的固态成像装置1。
在固态成像装置1中，光穿过片上镜头30而进入彩色像素10和白色像素20。接着，光穿过彩色像素10的彩色滤光片12和第一光电转换元件11，或穿过白色像素20的透明层22和第二光电转换元件21。在穿过过程中，光被光电转换。
例如，在包含图7所例示的单元阵列U1的固态成像装置1中，可从蓝色滤光片12B之下的第一光电转换元件11获得对应于蓝色的波长范围的信号。可从红色滤光片12R之下的第一光电转换元件11获得对应于红色的波长范围的信号。可从透明层22之下的第二光电转换元件21获得对应于包含红色、绿色和蓝色的整个波长范围的信号。
此处，透明层22的折射率高于彩色滤光片12的折射率。因此，如图4所例示，斜向进入透明层22的光L2在透明层22与彩色滤光片12之间的界面P处反射((而产生反射光L3)，且反射光朝向透明层22返回。这导致穿过透明层22且进入邻近彩色像素10的光L1的量的减少。因此，白色像素20与邻近彩色像素10的颜色混合被抑制。
如上所述，在实施例中，透明层22的折射率高于彩色滤光片12的折射率。因此，可减少穿过透明层22且进入邻近彩色像素10的光L1的量，且抑制白色像素20与邻近彩色像素10的颜色混合。此外，透明层22由与层间绝缘膜50的材料不同的材料所制成的无机介电膜制成。因此，可按高精度控制透明层22的蚀刻的量，且改进形状精度。
(第二实施例)
接着描述根据本公开的第二实施例的制造固态成像装置1的方法。制造方法与包含单元阵列U2的固态成像装置1的制造的状况相关，其中如图20所例示，RGB拜耳阵列中的右下方的绿色像素10G被替换为白色像素20。
图21到图28按照工序说明根据实施例的制造固态成像装置1的方法。首先，如图21所例示，可在由硅(Si)制成的衬底40上形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21。接着，可在衬底40的前表面40B上形成传送晶体管、FD、多层接线和其它组件(其中的每一者都未例示)，其中支撑衬底(未例示)可接合在衬底40的前表面40B上。随后，可颠倒衬底40，且可在后表面40A侧上对颠倒的衬底40进行抛光或蚀刻以形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的光接收表面。
此后，如图21还例示，可在衬底40的后表面40A上形成层间绝缘膜50。层间绝缘膜50可由上述材料(例如，氧化硅膜(SiO2))制成。
在形成层间绝缘膜50之后，如图21还例示，可通过(例如)等离子体化学气相沉积(CVD)方法在层间绝缘膜50上形成透明层材料膜22A。透明层材料膜22A可通过使用由与层间绝缘膜50的材料不同的材料(例如，氮化硅膜(SiN))制成的无机介电膜而形成。
随后，可在透明层材料膜22A上沉积光刻胶膜(未例示)。如图22所例示，可将光刻胶膜图案化为所要图案大小和图案布置，以形成光刻胶图案PR1。
此后，如图23所例示，通过各向异性等离子体干式蚀刻DE1来处理由SiN制成的透明层材料膜22A以形成透明层22。此处，透明层22由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成。因此，当蚀刻达到由SiO2膜制成的层间绝缘膜50时，处理由端点检测器自动终止。因此，如图24所例示，透明层22以点图案布置，而其它区形成凹处22B。
在形成透明层22之后，如图25所例示，可通过(例如)旋转涂布以预定厚度沉积绿色滤光片材料膜12GA。绿色滤光片材料膜12GA可由散布有绿色颜料的颜料散布型的彩色光刻胶制成。绿色滤光片材料膜12GA可(例如)在200℃下经受热处理持续10分钟以充分固化。
随后，可在绿色滤光片材料膜12GA上沉积光刻胶膜(未例示)。如图26所例示，可将光刻胶膜图案化为所要图案大小和图案布置，以形成光刻胶图案PR2。
此后，如图27所例示，可通过(例如)各向异性等离子体干式蚀刻DE2来处理绿色滤光片材料膜12GA以形成绿色滤光片12G。此时，蚀刻条件可被设置成允许层间绝缘膜50的无机材料相对于绿色滤光片材料膜12GA的有机材料具有充分的选择比。这使得可移除绿色滤光片材料膜12GA的不必要的部分。因此，如图28所说明，透明层22和绿色滤光片12G与凹处22B以棋盘图案布置，其中凹处22B中的每一个被透明层22和绿色滤光片12G围绕。
在形成绿色滤光片12G之后，如图29所例示，可通过(例如)旋转涂布来沉积颜料散布型的彩色光刻胶以允许凹处22B中所沉积的部分具有预定厚度。例如，彩色光刻胶可散布有蓝色颜料。彩色光刻胶可通过光刻技术来图案化以形成凹处22B中所嵌入的蓝色滤光片12B。蓝色滤光片12B可(例如)在200℃下经受热处理持续10分钟以充分固化。类似地，如图29还例示，例如，可形成用于剩余颜色的红色滤光片12R。
在形成蓝色滤光片12B和红色滤光片12R之后，如图30所例示，可在彩色滤光片12和透明层22上形成片上镜头30。因此，可完成图1所例示的固态成像装置1。
(第三实施例)
在下文中，给出描述根据本公开的第三实施例的制造固态成像装置1的方法。制造方法与包含单元阵列U1的固态成像装置1的制造的状况相关，其中如图31所例示，RGB拜耳阵列中的两个绿色像素10G被替换为白色像素20。
图32到图40按照工序例示制造固态成像装置1的方法。首先，如图32所例示，可在由硅(Si)制成的衬底40上形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21。接着，可在衬底40的前表面40B上形成传送晶体管、FD、多层接线和其它组件(其中的每一者都未加以说明)，其中支撑衬底(未说明)可接合在衬底40的前表面40B上。随后，可颠倒衬底40，且可在后表面40A侧上对颠倒的衬底40进行抛光或蚀刻以形成第一光电转换元件11和第二光电转换元件21的光接收表面。
此后，如图32还例示，可在衬底40的后表面40A上形成层间绝缘膜50。层间绝缘膜50可由上述材料(例如，氧化硅膜(SiO2))制成。
在形成层间绝缘膜50之后，如图32还例示，可通过(例如)等离子体化学气相沉积(CVD)方法在层间绝缘膜50上形成透明层材料膜22A。透明层材料膜22A可通过使用由与层间绝缘膜50的材料不同的材料(例如，氮化硅膜(SiN))制成的无机介电膜而形成。
随后，可在透明层材料膜22A上沉积光刻胶膜(未例示)。如图33所例示，可将光刻胶膜图案化为所要图案大小和图案布置，以形成光刻胶图案PR1。
此后，如图34所例示，可通过各向异性等离子体干式蚀刻DE1来处理由SiN制成的透明层材料膜22A以形成透明层22。此处，透明层22由与层间绝缘膜50的材料不同的材料制成。因此，当蚀刻达到由SiO2膜制成的层间绝缘膜50时，处理由端点检测器自动终止。因此，如图35所例示，透明层22与凹处22B以棋盘图案布置，其中凹处22B中的每一个被透明层22中的四个围绕。
在形成透明层22之后，如图36所例示，可通过(例如)旋转涂布来沉积颜料散布型的彩色光刻胶以允许凹处22B中所沉积的部分具有预定厚度。例如，彩色光刻胶可散布有红色颜料。彩色光刻胶可通过光刻技术来图案化以形成凹处22B中所嵌入的红色滤光片12R。红色滤光片12R可(例如)在200℃下经受热处理持续10分钟以充分固化。此时，红色滤光片12R的图案化可为粗略的，以便允许红色滤光片12R余留在透明层22上。
随后，如图37所例示，例如，可按类似方式执行用于剩余颜色的蓝色滤光片12B的图案化。
在用于最终颜色的彩色滤光片12(此处，蓝色滤光片12B)的图案化和固化处理之后，如图38所例示，可通过化学机械抛光(CMP)而在成像像素区(稍后描述的像素单元110)的整个表面上对其进行抛光。
此时，透明层22的厚度D22可等于彩色滤光片12的厚度。以此方式，如图39所例示，可允许透明层22充当用于CMP抛光的终止层。在完成抛光之后，可在凹处22B中以嵌入状态获得红色滤光片12R和蓝色滤光片12B。
在形成蓝色滤光片12B和红色滤光片12R之后，如图40所例示，可在彩色滤光片12和透明层22上形成片上镜头30。因此，可完成图1所例示的固态成像装置1。
(第四实施例)
图41例示根据本公开的第四实施例的固态成像装置1A的横截面配置。在实施例中，遮光壁60可沿着彩色像素10与白色像素20之间的边界M设置在层间绝缘膜50的光进入侧上，使得可更有效地抑制颜色混合。另外，固态成像装置1A可具有与根据上述第一实施例的固态成像装置1类似的配置、运作和效果。因此，描述由类似附图标记表示的类似组件。
彩色像素10、白色像素20、片上镜头30、衬底40和层间绝缘膜50可具有与上述第一实施例类似的配置。
如图41所例示，遮光壁60用于通过反射在透明层22与彩色滤光片12之间的边界附近进入透明层22的光L4(而产生反射光L5)且减少进入彩色滤光片12的光L1而更有效地抑制颜色混合。如图42所例示，遮光壁60可例如沿着彩色像素10与白色像素20之间的边界M在平面图中具有格子的形状。
遮光壁60可优选由例如钨、钛、铝和铜等金属制成。其中，钨和钛可为优选的。形成钨或钛的遮光壁60使得可按小厚度获得高遮光特性。
遮光壁60的高度H60可优选小于透明层22的厚度D22和彩色滤光片12的厚度D12。当遮光壁60具有与透明层22和彩色滤光片12的高度相等或几乎相等的高度时，孔径比可降低。考虑到平衡孔隙率与颜色混合的抑制，遮光壁60的高度H60可优选被调整为适当值。
固态成像装置1A可按与第一实施例到第三实施例的方式类似的方式来制造，除了遮光壁60形成在层间绝缘膜50上之外，如图43所例示。
(固态成像装置的整体配置)
图44是前述实施例中所述的固态成像装置1的整体配置的功能框图。固态成像装置1可包含(例如)电路区段130以及作为成像像素区的像素单元110。电路区段130可包含(例如)行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134以及系统控制器132。电路区段130可设置在围绕像素单元110的外围区中。可选地，电路区段130可堆叠在像素单元110之上或之下(即，处于面对像素单元110的区中)。
像素单元110可包含以二维阵列布置的多个彩色像素10和多个白色像素20(即，像素PXL)。像素PXL可针对每一像素行而与像素驱动线Lread(具体地，行选择器线和重置控制线)连线，且可针对每一像素列而与垂直信号线Lsig连线。像素驱动线Lread用于传输驱动信号以从像素读取信号。像素驱动线Lread的一端可耦接到对应于其行扫描器131的相应行的输出端子。
行扫描器131可包含(例如)移位寄存器和地址解码器，且可充当(例如)以行为单位驱动像素单元1a的像素PXL的像素驱动单元。信号可从由行扫描器131选择且扫描的像素行的像素PXL输出；且因此输出的信号可经由相应垂直信号线Lsig而供应到水平选择器133。水平选择器133可包含(例如)针对垂直信号线Lsig中的每一条而设置的放大器和水平选择器切换器。
列扫描器134可包含(例如)移位寄存器和地址解码器，且用于扫描且依序驱动水平选择器133的水平选择器切换器。列扫描器134的这种选择性扫描允许经由相应垂直信号线Lsig从像素传输的信号依序传输到水平信号线135且经由水平信号线135而输出。
系统控制器132适于接收(例如)从外部供应的时钟、关于操作模式的指令的数据，且输出数据，例如，固态成像装置1的内部信息。此外，系统控制器132可包含产生各种时序信号的时序产生器，且用于基于时序产生器所产生的各种时序信号而执行行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134和其它部分的驱动控制。
(应用实例)
根据包含上述实例实施例的前文描述的固态成像装置1可应用到具有成像功能的各种电子设备。实例可包含相机系统(例如，数字照相机和摄影机)以及具有成像功能的移动电话。出于实例的目的，图45例示电子设备2(例如，相机)的整体配置。电子设备2可为被配置成捕捉静态图像和活动画面的摄影机，且可包含固态成像装置1、光学系统(成像镜头)310、快门装置311、驱动单元313(包含上述电路区段130)、信号处理单元312、用户接口314和监视器315。驱动单元313适于驱动固态成像装置1和快门装置311。
光学系统310用于将图像光(进入的光)从物体导引向固态成像装置1的像素单元110。光学系统310可包含多个光学镜头。快门装置311适于控制固态成像装置1的光照周期和遮光周期。驱动单元313适于控制固态成像装置1的传送操作和快门装置311的快门操作。信号处理单元312适于对从固态成像装置1输出的信号执行各种信号处理。信号处理之后的画面信号Dout可被输出到监视器315。可选地，画面信号Dout可存储在例如存储器等存储介质中。用户接口314实现将拍摄的场景的指定(例如，动态范围的指令以及波长(例如，太赫、可见光、红外线、紫外线和X射线))的指定。此指定(即，来自用户接口314的输入信号)可被发送到驱动单元313；基于所述指定，可在固态成像装置1中执行所期望的成像。
虽然通过给出如上所述的实例实施例来进行描述，但本公开的内容不限于上述实例实施例等，且可按各种方式来修改。例如，在前述实例实施例中，已描述固态成像装置1和1A的特定配置。然而，不必要包含所有组件，且可进一步设置另一组件或其它组件。
应注意，本说明书所述的效果仅被示范，且不是限制性的，并且本公开的效果可为其它效果或可还包含其它效果。
应注意，技术内容可具有以下配置。
(1)一种固态成像装置，包含：
彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；
白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及
层间绝缘膜，设置在所述第一光电转换元件与所述彩色滤光片之间，以及所述第二光电转换元件与所述透明层之间，
其中所述彩色滤光片设置在所述第一光电转换元件的光进入侧上，以及
所述透明层设置在所述第二光电转换元件的光进入侧上，具有比所述彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与所述层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
(2)根据(1)的固态成像装置，
其中所述透明层的厚度等于或大于所述彩色滤光片的厚度。
(3)根据(1)或(2)的固态成像装置，
其中所述层间绝缘膜由氧化硅膜制成，且所述透明层由氮化硅膜和氮氧化硅膜中的至少一个制成。
(4)根据(1)到(3)中任一者的固态成像装置，还包含遮光壁，所述遮光壁沿着所述彩色像素与所述白色像素之间的边界设置在所述层间绝缘膜的光进入侧上。
(5)根据(4)的固态成像装置，
其中所述遮光壁的高度小于所述彩色滤光片的厚度和所述透明层的厚度。
(6)根据(4)或(5)的固态成像装置，
其中所述遮光壁由钨、钛、铝和铜中的至少一个制成。
(7)根据(1)到(6)中任一者的固态成像装置，
其中所述彩色像素包含红色像素和蓝色像素，
所述白色像素以棋盘图案布置，以及
所述白色像素中的两个、所述红色像素中的一个以及所述蓝色像素中的一个形成两行两列单元阵列。
(8)根据(1)到(6)中任一者的固态成像装置，
其中所述彩色像素包含红色像素、蓝色像素和绿色像素，以及
所述白色像素中的一个、所述红色像素中的一个、所述蓝色像素中的一个以及所述绿色像素中的一个形成两行两列单元阵列。
(9)一种设有固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包含：
彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；
白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及
层间绝缘膜，设置在所述第一光电转换元件与所述彩色滤光片之间，以及所述第二光电转换元件与所述透明层之间，
其中所述彩色滤光片设置在所述第一光电转换元件的光进入侧上，以及
所述透明层设置在所述第二光电转换元件的光进入侧上，具有比所述彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与所述层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
本申请案要求2013年8月7日申请的日本优先权专利申请JP 2013-164062的权益，其中的全部内容通过引用并入本文中。
所属领域的技术人员应理解，可依据设计要求和其它因素而发生各种修改、组合、子组合和更改，只要它们处于随附权利要求书或其等同物的范围内。

Claims (9)

1.一种固态成像装置，包括：
彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；
白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及
层间绝缘膜，设置在所述第一光电转换元件与所述彩色滤光片之间，以及所述第二光电转换元件与所述透明层之间，
其中所述彩色滤光片设置在所述第一光电转换元件的光进入侧上，以及
所述透明层设置在所述第二光电转换元件的光进入侧上，具有比所述彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与所述层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中所述透明层的厚度等于或大于所述彩色滤光片的厚度。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中所述层间绝缘膜由氧化硅膜制成，且所述透明层由氮化硅膜和氮氧化硅膜中的至少一个制成。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置，还包括遮光壁，所述遮光壁沿着所述彩色像素与所述白色像素之间的边界设置在所述层间绝缘膜的光进入侧上。
5.根据权利要求4所述的固态成像装置，
其中所述遮光壁的高度小于所述彩色滤光片的厚度和所述透明层的厚度。
6.根据权利要求4所述的固态成像装置，
其中所述遮光壁由钨、钛、铝和铜中的至少一个制成。
7.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中所述彩色像素包含红色像素和蓝色像素，
所述白色像素以棋盘图案布置，以及
所述白色像素中的两个、所述红色像素中的一个以及所述蓝色像素中的一个形成两行两列单元阵列。
8.根据权利要求1所述的固态成像装置，
其中所述彩色像素包含红色像素、蓝色像素和绿色像素，以及
所述白色像素中的一个、所述红色像素中的一个、所述蓝色像素中的一个以及所述绿色像素中的一个形成两行两列单元阵列。
9.一种设有固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：
彩色像素，各自包含第一光电转换元件和彩色滤光片；
白色像素，各自包含第二光电转换元件和透明层；以及
层间绝缘膜，设置在所述第一光电转换元件与所述彩色滤光片之间，以及所述第二光电转换元件与所述透明层之间，
其中所述彩色滤光片设置在所述第一光电转换元件的光进入侧上，以及
所述透明层设置在所述第二光电转换元件的光进入侧上，具有比所述彩色滤光片的折射率高的折射率，且包含由与所述层间绝缘膜的材料不同的材料制成的无机介电膜。
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