CN1747176A - 固体摄像器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体摄像器件，具有单位像素单元的排列，其特征在于，上述单位像素单元具有形成在半导体衬底上的光电转换元件、形成在光电转换元件之上的彩色滤光片、以及形成在彩色滤光片之上的微透镜，各彩色滤光片的厚度，周边部分比中央部分薄。上述彩色滤光片在上述单位像素单元的排列的纵向和横向与其它彩色滤光片邻接。上述彩色滤光片的剖面例如是三角形、梯形、凸的字形、透镜形状或者半椭圆形。
Description
技术领域
本发明涉及具有单位像素单元排列的固体摄像器件及其制造方法，上述单位像素单元具有形成在半导体衬底上的光电转换元件和形成在光电转换元件之上的彩色滤光片。
背景技术
在CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)传感器、MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)传感器等固体摄像器件中，随着摄影机(camera：摄像机照相机)的小型化、高像素化，摄影机透镜和固体摄像元件的射出瞳短距离化和单元的微细化正在进行。
图1是日本特开2001-249218号公报中公开的固体摄像器件的像素部分的剖面图。特别在图1中示出了像素部分的摄像面的周边部分的剖面图。在该固体摄像器件中，光电转换部光电二极管11上被BPSG(Boro-Phospho Silicated Class：硼磷硅酸盐玻璃)等平整膜14平整，在平整膜14上形成了层内透镜3。为了降低彩色滤光片精加工的偏差，在层内透镜3上形成了平整层内透镜表面的透明膜4，在透明膜4上形成彩色滤光片2。彩色滤光片2由补色黄色、青色、品红、绿色组成的彩色滤光片、或原色红色、绿色、蓝色组成的彩色滤光片等构成。为了改善摄像面周边部分的光电二极管11的斜光(oblique light)的受光量，微透镜1和彩色滤光片2在摄像面中央部分附近错位形成。
以前，彩色滤光片层例如通过染色法、或者对含有染料和颜料的光致抗蚀剂膜施以选择性曝光和显影处理形成目标颜色的彩色滤光片的彩色抗蚀剂法形成。然后，形成微透镜下平整膜(透明膜)，降低彩色滤光片形成后的表面阶差，形成偏差小的微透镜1。
根据日本特开2001-249218号公报公开的改善例，作为由单元的微细化引起的来自斜光的光敏度下降和基于邻接像素的混色的对策，必须缩短从半导体衬底表面到微透镜下平整膜13的距离，由于其手段是重合品红和黄色来形成，所以提出了变成彩色滤光片层之中膜厚最厚的可能性大的、补色绿色滤光片的薄膜化。
这里，在彩色滤光片的制造方法中，由于选择性腐蚀第1种颜色的彩色滤光片成分中不含感光剂成分的彩色滤光片被膜，所以例如在制造补色彩色滤光片时，用该第1种颜色的方法形成绿色滤光片，则能与其它颜色的滤光片成分一样，用薄的膜厚形成绿色滤光片成分，实现彩色滤光片层的薄膜化。
但是，在现有的固体摄像器件中，随着摄影机透镜与固体摄像元件之间的射出瞳短距离化以及像素尺寸的缩小，仅彩色滤光片的薄膜化，难以抑制光敏度降低和与邻接像素的混色。这是因为，对于彩色滤光片的剖面边缘形状有依赖性，实际精加工中边缘不是垂直切开，第1个形成的彩色滤光片是梯形，上底尺寸＜下底尺寸，第2、第3个形成的彩色滤光片由于被埋入第1个形成的彩色滤光片图形的缝隙，所以上底尺寸＞下底尺寸，如图2A所示斜着入射的光透射邻接像素的彩色滤光片边缘部分，不能得到必要的分光特性。另外，到此为止的剖面形状，还有伴随微细化而校准余裕降低的问题。这是因为，在发生校准错位的情况下，由于如图2B所示透射邻接像素的彩色滤光片的端部而造成混色，不能得到必要的分光特性。再有，混色的程度因光的入射角度而变化，存在行(line)浓淡、闪烁(flicker)、色斑(shading)、敏感度偏差等课题。“行浓淡”是指，例如在原色滤光片的情况下，邻接的行之间各色的排列不同，所以行间的混色程度不同，邻接行之间产生浓淡。“闪烁”是在补色滤光片的情况下，因混色而在场(field)之间产生分光差而引起的。“色斑”是指，在摄像面的周边部分，引起与中央部分不同的显色。
这样一来，需要确立一种技术，在发展固体摄像器件的微细化的同时，不降低作为主要特性的光敏度、与邻接像素的混色、行浓淡和闪烁、色斑等特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体摄像器件及制造方法，能降低混色、行浓淡、闪烁、色斑及敏感度偏差。
为了达成上述目的，本发明的固体摄像器件，具有单位像素单元的排列，其特征在于，上述单位像素单元具有形成在半导体衬底上的光电转换元件、形成在光电转换元件之上的彩色滤光片、以及形成在彩色滤光片之上的微透镜，各彩色滤光片的厚度，周边部分比中央部分薄。
根据该构成，对斜着来的光，或随着微细化而发生了校准错位的情况下，也很难受到来自邻接的彩色滤光片层的影响，能够特别防止在摄像面周边部分容易产生的混色，能够改善行浓淡、闪烁、色斑，能降低敏感度偏差。
其中，也可以构成为，上述彩色滤光片在上述单位像素单元的排列的纵向和横向与其它彩色滤光片邻接。
根据该构成，至少在排列的纵向和横向邻接的彩色滤光片相接，而且相接的周边部分比中央部分薄，所以容易微细化的同时能降低混色，能提高色敏感度特性。
其中，上述彩色滤光片的剖面是梯形也可以。另外，上述彩色滤光片的剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状也可以。或者，上述彩色滤光片的剖面是上部为凸的透镜形状也可以。
另外，本发明的固体摄像器件的制造方法，上述固体摄像器件具有具备光电转换元件的单位像素单元的排列，其特征在于，具有以下步骤：第1步骤，在光电转换元件之上形成彩色滤光片；第2步骤，在彩色滤光片之上形成微透镜；上述各彩色滤光片的周边部分比中央部分薄。
其中，也可以上述第2步骤包括以下步骤：涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；使用灰阶掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；以及通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成彩色滤光片的步骤；上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与各彩色滤光片剖面的厚度相对应的浓淡。
根据该构成，能根据灰阶掩模的灰度等级任意调整曝光量，能容易地将彩色滤光片用抗蚀剂的剖面形状的厚度形成为周边部分薄于中央部分。
其中，上述灰阶掩模具有彩色滤光片彼此沿着上述单位像素单元的排列的纵向和横向邻接的上述灰度等级图形。
根据该构成，能够制造成至少在排列的纵向和横向邻接的彩色滤光片相接，所以固体摄像器件容易微细化的同时能降低混色，提高色敏感度特性。
其中，上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是梯形的彩色滤光片剖面的厚度相对应的浓淡也可以。另外，上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状的彩色滤光片的厚度相对应的浓淡也可以。上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是上部为凸的透镜形状的彩色滤光片的厚度相对应的浓淡也可以。
其中，也可以上述彩色滤光片的剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状；上述第2步骤包括以下步骤：涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；使用第1掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成第1级的彩色滤光片的显影步骤；再涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；使用第2掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成第2级的彩色滤光片的显影步骤；上述第2掩模具有与上面积小于第1级的第2级相对应的图形。
根据该构成，不用灰阶掩模而使用现有的掩模也能制造上述固体摄像器件。
如上所述，根据本发明的固体摄像器件，能降低邻接的彩色滤光片层相对于斜光的混色，而且，对于彩色滤光片和微透镜的校准错位，也同样能防止混色，能改善行浓淡、闪烁、色斑，降低敏感度偏差，进一步提高微细化。
附图说明
图1是表示现有技术的具有层内透镜的固体摄像器件的剖面结构的图。
图2A是表示仅进行了彩色滤光片薄膜化时的现有剖面结构的图。
图2B是表示仅进行了彩色滤光片薄膜化时的现有剖面结构的图。
图3是表示本发明的实施方式的彩色滤光片剖面结构是三角形状的固体摄像器件的剖面结构。
图4是表示彩色滤光片剖面结构是梯形的固体摄像器件的剖面结构的图。
图5是表示彩色滤光片剖面结构是凸形状的固体摄像器件的剖面结构的图。
图6是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的剖面结构的图。
图7是表示用灰阶掩模(gray-tone mask)制作彩色滤光片的固体摄像器件的制造方法(抗蚀剂是正型的情况)的图。
图8是表示用灰阶掩模制作彩色滤光片的固体摄像器件的制造方法(抗蚀剂是负型的情况)的图。
图9A是表示彩色滤光片剖面结构是凸形状的固体摄像器件的制造方法(抗蚀剂是正型的情况)的图。
图9B是表示接着图9A的制造方法的图。
图10A是表示彩色滤光片剖面结构是凸形状的固体摄像器件的制造方法(抗蚀剂是负型的情况)的图。
图10B是表示接着图10A的制造方法的图。是表示本发明实施方式的彩色滤光片剖面结构是凸形状的固体摄像器件的制造方法(抗蚀剂是负型的情况)的图。
图11A是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的制造方法1的图。
图11B是表示接着图11A的制造方法的图。
图12A是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的制造方法2的图。
图12B是表示接着图12A的制造方法的图。
图13A是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的制造方法3的图。
图13B是表示接着图13A的制造方法的图。
图14A是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的制造方法4的图。
图14B是表示接着图14A的制造方法的图。
图15A是表示彩色滤光片剖面结构是透镜形状的固体摄像器件的制造方法5的图。
图15B是表示接着图15A的制造方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明实施方式的固体摄像器件。图3至图6是表示本实施方式的固体摄像器件的第1至第4构成例。这些固体摄像器件是具有单位像素单元排列的固体摄像器件。在图3至图6中，示出了由排列构成的摄像面中央附近的两个单位像素单元的剖面。这些固体摄像器件，在光电二极管(光电转换元件)11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3。为了降低彩色滤光片精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的层内透镜平整膜4将层内透镜3平整化之后，形成彩色滤光片2。
各彩色滤光片2的剖面形状随着从单元中央部分到周边部分而缓缓变成薄膜，或者形成为单元周边部分膜厚薄于中央部分膜厚的形状。彩色滤光片2剖面的底部尺寸形成为，在单位像素单元排列的纵向和横向与单元尺寸相等地精加工。也就是说，彩色滤光片2在单位像素单元排列纵向和横向与其它彩色滤光片邻接。
接着，针对图3至图5说明结构。
图3表示实施方式的固体摄像器件的第1构成例。在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3。进一步为了降低彩色滤光片精加工偏差，用丙烯酸酯等透明的层内透镜平整膜4将层内透镜3平整化之后，形成彩色滤光片2。
这里，彩色滤光片2的剖面结构是三角形，即，各彩色滤光片的剖面形状随着从单元中央部分到周边部分而缓缓变成薄膜。然后，用丙烯酸酯等透明的平整膜13进行平整，涂敷微透镜抗蚀剂。在涂敷微透镜抗蚀剂后，进行掩模曝光、显影，按照每个像素在微透镜1形成部位选择性形成抗蚀剂，进行紫外线脱色和热流。
通过将彩色滤光片2的剖面结构形成为三角形，在斜光入射时，光难以穿过邻接像素的彩色滤光片2的端部入射，另外，即使发生彩色滤光片2和微透镜1的对准错位时，入射各像素的光之中穿过彩色滤光片2边缘部分的光也难以通过邻接像素的彩色滤光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
图4是表示本实施方式的固体摄像器件的第2构成例。在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3。进一步为了降低彩色滤光片2的精加工偏差，用丙烯酸酯等透明的平整膜4将层内透镜3平整化之后，形成彩色滤光片2。
彩色滤光片2的剖面结构是上底尺寸＜下底尺寸的梯形，即，各彩色滤光片2的剖面形状为单元周边部分薄于中央部分，并用丙烯酸酯等透明的平整膜13进行平整。在其上涂敷微透镜抗蚀剂后，进行掩模曝光、显影，按照每个像素在微透镜1形成部位选择性形成抗蚀剂，进行紫外线脱色和热流。
通过将该彩色滤光片2的剖面结构形成为上底尺寸＜下底尺寸的梯形，能使在斜光入射的情况下，光难以穿过邻接像素的彩色滤光片2的端部入射，另外，即使发生彩色滤光片2和微透镜1的对准错位时，入射各像素的光之中穿过彩色滤光片2边缘部分的光也难以通过邻接像素的彩色滤光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
图5是表示本实施方式的固体摄像器件的第3构成例。在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3。为了降低彩色滤光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4将层内透镜3平整化之后，形成彩色滤光片2。彩色滤光片2的剖面结构是凸型(凸的字型)，即，各彩色滤光片2的剖面形状形成为单元周边部分薄于中央部分。在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜13进行平整，并涂敷微透镜抗蚀剂后，进行掩模曝光、显影，按照每个像素在微透镜1形成部位选择性形成抗蚀剂，进行紫外线脱色和热流。
通过将该彩色滤光片的剖面结构形成为凸型结构，能使在斜光入射的情况下，光难以穿过邻接像素的彩色滤光片2的端部入射，另外，即使发生彩色滤光片2和微透镜1的对准错位时，入射各像素的光之中穿过彩色滤光片2边缘部分的光也难以通过邻接像素的彩色滤光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
图6是表示本实施方式的固体摄像器件的第4构成例。在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3。为了降低彩色滤光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4将层内透镜3平整化之后，形成彩色滤光片2。彩色滤光片2的剖面结构是微透镜2的剖面结构那样的半椭圆结构，即，各彩色滤光片2的剖面形状随着从单元中央部分向周边部分缓缓变薄。在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜13进行平整，并涂敷微透镜抗蚀剂后，进行掩模曝光、显影，按照每个像素在微透镜1形成部位选择性形成抗蚀剂，进行紫外线脱色和热流。
通过将该彩色滤光片的剖面结构形成为半椭圆结构，能使在斜光入射的情况下，光难以穿过邻接像素的彩色滤光片2的端部入射，另外，即使发生彩色滤光片2和微透镜1的对准错位时，入射各像素的光之中穿过彩色滤光片2边缘部分的光也难以通过邻接像素的彩色滤光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
本实施方式的固体摄像器件由于具有第1至第4构成例的任一结构，而能降低斜光的与邻接的彩色滤光片层的混色，而且，对于彩色滤光片2的校准错位，也同样能抑制混色，能改善行浓淡、闪烁、色斑，能降低敏感度偏差。
接着，针对图3至图6所示的固体摄像器件的彩色滤光片部分的制造方法进行说明。
图3至图6所示的固体摄像器件的第1至第4构成例任一的彩色滤光片剖面形状，都能通过在层内透镜平整膜4之上涂敷彩色滤光片用抗蚀剂，并使用灰阶掩模的基础上进行曝光之后，进行显影而形成。该灰阶掩模具有如下灰度等级图形，即，该灰度等级图形具有与第1至第4构成例的任一彩色滤光片剖面形状相对应的浓淡。而且，在需要染色工艺时还进行染色。
在此，说明灰阶掩模。现行的掩模具有白、黑图形，用于残留、除去抗蚀剂。与之相对应，所谓诙谐掩模，用于通过根据灰的程度调整曝光量，残留必要膜厚的抗蚀剂。灰阶掩模发挥该特性，能用掩模调整抗蚀剂的精加工残膜。也就是说，不是“完全除去、残留”抗蚀剂，而是能残留必要的膜厚。例如，用现行的普通掩模形成微透镜2时，在涂敷抗蚀剂后，用掩模构图，制作矩形形状。其后进行热流来形成，但在使用灰阶掩模时，由于掩模图形是灰图形，所以如果是能得到必要残膜的灰阶掩模，则在曝光、显影之后，能得到透镜图形。
若使用上述灰阶掩模，则彩色滤光片2的剖面形状能自由调整。
图7是表示图3至图6的固体摄像器件的制造方法1的工序的说明图。在图7中，示出了彩色滤光片抗蚀剂是正型抗蚀剂的情况。另外，彩色滤光片2的剖面形状以图3所示的三角形为代表进行图示。以下，按照工序顺序说明。
如图7(a)所示，在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3，为了降低彩色滤光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4将层内透镜3平整化之后，涂敷彩色滤光片用抗蚀剂。
如图7(b)所示，使用灰阶掩模6进行曝光和显影。此时，在染色工艺的情况下进行染色。
如图7(c)所示，示出显影后的图形。
如图7(d)所示，通过反复进行图7(a)(b)同样地形成其它颜色的彩色滤光片。
如图7(e)所示，在彩色滤光片2上形成透明膜13，再通过涂敷、曝光、显影、热流微透镜用抗蚀剂，形成微透镜1。
另外，通过使用具有与图4至图6那样的形状相对应的图形的灰阶掩模，能形成图4至图6的剖面形状的彩色滤光片。
图8是表示图3至图6的固体摄像器件的制造方法2的工序的说明图。在图8中，示出了彩色滤光片抗蚀剂是负型抗蚀剂的情况。另外，彩色滤光片2的剖面形状以图3所示的三角形为代表进行图示。图8与图7相比较，其不同点在于(b)的灰阶掩模的灰度等级图形随着负型抗蚀剂的使用而变成相反特性。这以外，由于与图7相同而省略说明。
图9A、图9B是表示图5所示的固体摄像器件的第3构成例(凸的字型)的制造方法的工序的说明图。在图9A、图9B中，示出了彩色滤光片抗蚀剂是正型抗蚀剂的情况。以下，按照工序顺序说明。
如图9A(a)所示，在光电二极管11之上用BPSG等平整膜14将表面平整，在其上形成层内透镜3，为了降低彩色滤光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4将层内透镜3平整化后，涂敷彩色滤光片用抗蚀剂。该彩色滤光片用抗蚀剂的涂敷膜厚为图7、图8时的涂敷膜厚的1/2～2/3左右(例如0.5μm～0.75μm)即可。
如图9A(b)所示，使用掩模5进行曝光、显影。此时，在彩色滤光片用抗蚀剂是染色型的情况下进行染色。
在图9A(c)中，示出显影后(或染色后)的剖面。
如图9A(d)所示，再次涂敷相同颜色的彩色滤光片用抗蚀剂。该涂敷膜厚小于等于图7、图8情况的1/2(例如0.5μm)即可。
如图9B(e)所示，使用黑图形的尺寸比图9A(b)使用的掩模小的掩模进行曝光、显影。另外，也可以使用与图9A(b)相同的掩模，增长曝光时间。
在图9B(f)中，示出显影后(或染色后)的剖面。
如图9B(g)所示，与图9A(a)至图9B(e)一样形成其它彩色滤光片。
如图9B(h)所示，在彩色滤光片2上涂敷透明膜13，再通过涂敷、曝光、显影、脱色(或热流)微透镜用抗蚀剂，形成微透镜1。
如上所述，图5所示的固体摄像器件的第3构成例(凸的字型)能够通过将彩色滤光片堆积成2阶梯来形成。此时，不必使用灰阶掩模，能用白黑掩模制造。
图10A、图10B是表示图5所示的固体摄像器件的第3构成例(凸的字型)的制造方法的工序的说明图。在图10A、图10B中，示出了彩色滤光片抗蚀剂是负型抗蚀剂的情况。图10A、图10B与图9A、图9B相比较，其不同点在于(b)(e)的掩模的黑白图形随着负型抗蚀剂的使用而变成相反特性。这以外，由于与图9A、图9B相同而省略说明。
另外，在使用正型抗蚀剂的图9B(e)中，也可以通过与图9A(b)相同的掩模使用，用大于等于第1次(图9A(b))的曝光时间进行曝光、显影处理，另外，在使用负型抗蚀剂的图10B(e)中，用小于等于第1次(图10A(b))曝光时间的曝光时间进行曝光、显影处理。另外，也可以在曝光时间固定的情况下，使用彩色滤光片的尺寸变小的掩模，制作图形小于第1次形成的彩色滤光片的形状。形成图形后，在染色工艺的情况下还进行染色。
图11A、图11B是表示图6所示的固体摄像器件的第4构成例(透镜形状)的制造方法1的工序的说明图。以下，按照工序顺序说明。
如图11A(a)所示，在层内透镜3上的平整膜4之上，涂敷具有热流性的彩色滤光片抗蚀剂。
如图11A(b)所示，通过曝光、显影，在由颜色排列决定的部位形成具有热流性的彩色滤光片抗蚀剂。
在11A(c)中，示出了通过显影形成的热流性彩色滤光片抗蚀剂。
如图11B(d)所示，与图11A(a)至(b)一样，通过涂敷、曝光、显影形成其它颜色的彩色滤光片。在染色工艺的情况下进行染色。
如图11B(e)所示，通过对彩色滤光片抗蚀剂进行热流，精加工成透镜形状或半椭圆形状后固化。
如图11B(f)所示，在彩色滤光片上形成透明膜13和微透镜1。
图12A、图12B是表示图6所示的固体摄像器件的第4构成例(透镜形状)的制造方法2的工序的说明图。以下按照工序顺序说明。
如图12A(a)所示，在层内透镜3上的平整膜4之上，涂敷具有热流性的彩色滤光片抗蚀剂2。
如图12A(b)所示，通过曝光、显影，在由颜色排列决定的部位形成具有热流性的彩色滤光片抗蚀剂。
在图12A(c)中，示出了通过显影形成的热流性彩色滤光片抗蚀剂。
如图12B(d)所示，通过热流将彩色滤光片抗蚀剂精加工成透镜形状或半椭圆形状后固化。在染色工艺的情况下在热流后进行染色。
如图12B(e)所示，与图12A(a)至图12B(d)一样，通过涂敷、曝光、显影、热流、固化形成其它颜色的彩色滤光片。
如图12B(f)所示，在彩色滤光片上形成透明膜13和微透镜1。
这样一来，图6所示的彩色滤光片2的剖面形状是微透镜的剖面形状那样的半椭圆结构的情况下，在层内透镜平整膜4之上涂敷彩色滤光片用抗蚀剂，在使用了灰阶掩模的基础上进行曝光之后显影，彩色滤光片2的剖面形状变成微透镜1的剖面形状那样的半椭圆形状。在染色工艺的情况下进行染色。
另外，在彩色滤光片2的形成中，如图11A、图11B、图12A、图12B所示，在层内透镜的平整膜4之上涂敷彩色滤光片用抗蚀剂后，使用具有热流性材料涂敷→曝光→显影彩色滤光片抗蚀剂之后，进行热流，将彩色滤光片2精加工成微透镜1的剖面形状那样的半椭圆形状也没关系。在此，彩色滤光片用抗蚀剂的热流也可以如图11所示，形成全部的彩色滤光片2后一起热流形成透镜形状，也可以如图12所示，对各颜色反复涂敷→曝光→显影→热流来形成。
图13A、图13B是表示图6所示的固体摄像器件的第4构成例(透镜形状)的制造方法3的工序的说明图。以下按照工序顺序说明。
如图13A(a)所示，涂敷、曝光、显影第1颜色的彩色滤光片。
在图13A(b)中，示出显影后的彩色滤光片。
如图13A(c)所示，与图13A(a)、图13A(b)一样形成其它颜色的彩色滤光片。
如图13B(d)所示，通过涂敷、曝光、显影、热流具有热流性的抗蚀剂，形成为透镜形状或半椭圆形状。
如图13B(e)所示，通过进行回蚀(etch back)将抗蚀剂的形状转印到彩色滤光片2。
如图13B(f)所示，在彩色滤光片2上形成透明膜13和微透镜1。
这样一来，在层内透镜平整膜4之上涂敷彩色滤光片用抗蚀剂后，涂敷彩色滤光片用抗蚀剂，进行掩模曝光、显影，形成剖面形状为长方形的图形。然后，在其上涂敷、曝光、显影、热流具有热流性的抗蚀剂，进行回蚀，将热流之后变成透镜形状的抗蚀剂形状转印到彩色滤光片。
图14A、图14B是表示图6所示的固体摄像器件的第4构成例(透镜形状)的制造方法4的工序的说明图。以下按照工序顺序说明。
如图14A(a)所示，涂敷、曝光、显影第1颜色的彩色滤光片。
如图14A(b)所示，表示显影后的彩色滤光片。
如图14A(c)所示，与图14A(a)、图14A(b)一样形成其它颜色的彩色滤光片。
如图14A(d)所示，在彩色滤光片上涂敷转印形状的抗蚀剂10(正型抗蚀剂)
如图14B(e)所示，通过用灰阶掩模曝光、显影光抗蚀剂10，在抗蚀剂10上形成转印用的透镜形状。
如图14B(f)所示，表示形成了转印用透镜形状的抗蚀剂10。
如图14B(g)所示，通过进行回蚀将抗蚀剂10的形状转印到彩色滤光片2。
如图14B(h)所示，在彩色滤光片2上形成透明膜13和微透镜1。
图15A、图15B是表示图6所示的固体摄像器件的第4构成例(透镜形状)的制造方法5的工序的说明图。图15A、图15B与图14A、图14B相比较，不同之处在于使用负型抗蚀剂代替正型抗蚀剂。为此，图15B(e)所示灰阶掩模具有与图14B(e)所示的灰阶掩模相反的灰阶特性。除这一点以外其它相同，所以省略说明。
如图14A、图14B、图15A、图15B所示，在层内透镜平整膜4之上涂敷彩色滤光片用抗蚀剂后，涂敷、掩模曝光、显影彩色滤光片用抗蚀剂，形成剖面形状是长方形的图形。接着，在其上涂敷能构图的抗蚀剂→使用灰阶掩模的曝光→显影，形成微透镜那样的形状，之后，进行回蚀将透镜形状转印到彩色滤光片也没关系。
另外，虽然在图3至图6所示的剖面图中示出了摄像面中央附近的像素，但如图1、图2A、图2B所示，为了改善摄像面周边光电二极管1上斜光的受光量，微透镜1和彩色滤光片2靠近摄像面中央部错位形成。该错位，形成为从摄像面中央附近越是离开周边部分的像素单元就越变大。另外，微透镜1的错位比彩色滤光片2的错位大。
本发明适用于具有多个光电二极管的固体摄像器件、摄影机，例如适用于图像传感器、数字静态摄影机、带摄影机的便携式电话机、笔记本电脑所具有的摄影机，连接在信息处理设备上的摄影机单元等。
虽然参考附图说明本发明，但可以有各种变化和修改，所以凡是不脱离本发明宗旨的变化和修改都应属于本发明。
Claims (16)
1.一种固体摄像器件，具有单位像素单元的排列，其特征在于，
上述单位像素单元具有形成在半导体衬底上的光电转换元件、形成在光电转换元件之上的彩色滤光片、以及形成在彩色滤光片之上的微透镜，
各彩色滤光片的厚度，周边部分比中央部分薄。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是梯形。
3.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状。
4.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是上部为凸的透镜形状。
5.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片在上述单位像素单元的排列的纵向和横向与其它彩色滤光片邻接。
6.如权利要求5所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是梯形。
7.如权利要求5所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状。
8.如权利要求5所述的固体摄像器件，其中，上述彩色滤光片的剖面是上部为凸的透镜形状。
9.一种固体摄像器件的制造方法，上述固体摄像器件具有具备光电转换元件的单位像素单元的排列，其特征在于，具有以下步骤：
第1步骤，在光电转换元件之上形成彩色滤光片；以及
第2步骤，在彩色滤光片之上形成微透镜；
上述各彩色滤光片的周边部分比中央部分薄。
10.如权利要求9所述的固体摄像器件的制造方法，其中，
上述第2步骤包括以下步骤：
涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；
使用灰阶掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；以及
通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成彩色滤光片的步骤；
上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与各彩色滤光片剖面的厚度相对应的浓淡。
11.如权利要求10所述的固体摄像器件的制造方法，其中，上述灰阶掩模具有彩色滤光片彼此沿着上述单位像素单元的排列的纵向和横向邻接的上述灰度等级图形。
12.如权利要求10所述的固体摄像器件的制造方法，其中，上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是梯形的彩色滤光片剖面的厚度相对应的浓淡。
13.如权利要求10所述的固体摄像器件的制造方法，其中，上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状的彩色滤光片的厚度相对应的浓淡。
14.如权利要求10所述的固体摄像器件的制造方法，其中，上述灰阶掩模具有如下灰度等级图形，该灰度等级图形具有与剖面是上部为凸的透镜形状的彩色滤光片的厚度相对应的浓淡。
15.如权利要求9所述的固体摄像器件的制造方法，其中，
上述彩色滤光片的剖面是从中央部分向周边部分下降的阶梯状；
上述第2步骤包括以下步骤：
涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；
使用第1掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；
通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成第1级的彩色滤光片的显影步骤；
再涂敷彩色滤光片用抗蚀剂的步骤；
使用第2掩模，对涂敷的彩色滤光片用抗蚀剂进行曝光的步骤；
通过对曝光后的彩色滤光片用抗蚀剂进行显影，形成第2级的彩色滤光片的显影步骤；
上述第2掩模具有与上面积小于第1级的第2级相对应的图形。
16.一种摄影机，具有具备上述单位像素单元的排列的固体摄像器件，其特征在于，
上述单位像素单元具有形成在半导体衬底上的光电转换元件、形成在光电转换元件之上的彩色滤光片、以及形成在彩色滤光片之上的微透镜，
各彩色滤光片的厚度，周边部分比中央部分薄。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060315 |