CN1833321A - 具有调谐滤色器的成像器 - Google Patents

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Abstract

在一个或多个镶嵌层中、上方或下方形成一种优化的滤色器阵列。滤色器阵列包括过滤区，设置该过滤区以优化器件各层的组合光学特性，以使入射到各个下面的光电二极管上的特定波长光的强度最大。

Description

具有调谐滤色器的成像器
技术领域
本发明涉及改进的半导体成像器件，尤其是涉及具有改进的滤色器、色分离和灵敏性的CMOS成像器。
背景技术
一般用不同类型的半导体基成像器执行固态或数字摄像机的彩色成像，除了别的以外，半导体基成像器例如为电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)光电二极管阵列、电荷注入器件和混合焦平面阵列。
CMOS成像器电路一般包括显微透镜阵列、滤色器和光成像器(photo imager)，光成像器利用读出阵列和数字处理将滤色光信号转换成数字形式。成像器的光成像器部分包括像素焦平面阵列，像素中的每一个都包括光敏区，如覆在基板掺杂区上方的光栅、光电导体或光电二极管，用于累积在基板下面部分中的光产生的电荷。读出电路连接到每个像素上，且至少包括形成于基板中的输出场效应晶体管，和形成于邻接具有读出节点的光栅、光电导体或光电二极管的基板上的电荷转移部分，读出节点一般为连接到输出晶体管栅极上的浮置扩散节点。光敏区上方或附近的器件层包含与光电二极管的线连接和读出电路的一些或所有元件。成像器可包括至少一个电子器件如晶体管，用于将电荷从基板的电荷累积区转移到浮置扩散节点，和一个器件，一般还为晶体管，用于在电荷转移之前将节点复位到预定的电荷水平。
彩色成像光电二极管系统遇到多个问题。例如，当光进入显微透镜、穿过滤色器以及中间层直至入射光穿入光电二极管或光栅的光敏区中时，光强由于吸收或衍射出现而引起在光敏区区域损耗。
其中，光学畸变致使由许多设计因素产生光强损耗。光电二极管上方的像素表面构造为，依赖于所使用的技术，例如包括红色、绿色、蓝色或青色、品红色或黄色的滤色器，其被描绘在平面状表面上。被光电二极管接收的光受到光电二极管上方的基板材料和深度的影响。由于基于成像器的基板中所用的深度和材料而引起薄膜干扰影响和折射率改变，其到达位于成像器器件上的叠层下面的光电二极管的光强依赖于透射过滤色器和或基板的光的波长。
一些设计改变了光电二极管离成像器顶表面的距离，以努力调节在光电二极管上方的基板内的折射和吸收的影响。改变光电二极管离成像器顶表面的距离大大地增加了成像器的制造成本。这样的复杂性增加了设计成本，且没有充分解决对光子到光电二极管光敏区的最终透射的设计限制，或者充分地增加了会被给定的光电二极管俘获的最大光子强度。因此，需要一种新方式，其能够简化光电二极管结构，同时还提高或优化了光子到接收不同波长光例如蓝色、红色或绿色的各种光电二极管的传输(transmission)。
发明内容
本发明提供了用于制造彩色成像器像素结构的可选工艺，用于优化光到接收不同波长光如蓝色、绿色或红色的各种光电二极管的传输。提供了形成滤色器阵列的各种方法，其并入了包括单一蚀刻、多次蚀刻的不同处理方案，和包括结合蚀刻的各种掩蔽(masking)工序并形成滤色器元件的各种滤色器元件形成工艺。使用多种方式来获得穿过成像器各层的优化的光传输，包括调节在用于每个像素的镶嵌层中的滤色器窗口，以优化入射在滤色器处的光。另一实施例提供了位于器件层上方的延伸的滤色器层(extended color filter 1ayer)，以便在尺寸和可能的材料上优化用于吸收特定波长光(例如，红、绿、蓝)的每个光电二极管的每个滤色器层。使用提供空间的镶嵌层，其中各种滤色器腔可形成为提供优化的被特定光电二极管吸收的光特性的尺寸。如果在器件层中可获得足够的净空，则还可以在直接在光电二极管上方的器件层头顶部分内形成变化的滤色器腔。可以是各种类型的镶嵌层或层调节，包括在滤色器元件上方和下方使用密封层，其通过改变组合层的光学特性或通过相对于特定光电二极管或光敏区移动滤色器元件，来调节特定二极管上方的组合层的光学特性。
将从下面的详细说明更好地理解本发明的这些和其它的特征和优点，结合附图提供以下的详细说明。
附图说明
图1A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的示范性彩色像素和滤色器结构的截面图；
图1B示出了在图1A中所示之后的处理状态时图1A彩色像素和滤色器的截面图；
图1C示出了在图1B中所示之后的处理状态时图1A彩色像素和滤色器的截面图；
图1D示出了在图1C中所示之后的处理状态时图1A彩色像素和滤色器的截面图；
图1E示出了在图1D中所示之后的处理状态时图1A彩色像素和滤色器的截面图；
图1F示出了在图1E中所示之后的处理状态时图1A彩色像素和滤色器的截面图；
图2A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的示范性彩色像素和滤色器结构的截面图；
图2B示出了在图2A中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图2C示出了在图2B中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图2D示出了在图2C中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图2E示出了在图2D中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图2F示出了在图2E中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图2G示出了在图2F中所示之后的处理状态时图2A彩色像素和滤色器的截面图；
图3A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的示范性彩色像素和滤色器结构的截面图；
图3B示出了在图3A中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3C示出了在图3B中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3D示出了在图3C中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3E示出了在图3D中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3F示出了在图3E中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3G示出了在图3F中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3H示出了在图3G中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3I示出了在图3H中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图3K示出了在图3J中所示之后的处理状态时图3A彩色像素和滤色器的截面图；
图4A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的示范性彩色像素和滤色器结构的截面图；
图4B示出了在图4A中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图4C示出了在图4B中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图4D示出了在图4C中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图4E示出了在图4D中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图4F示出了在图4E中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图4G示出了在图4F中所示之后的处理状态时图4A彩色像素和滤色器的截面图；
图5A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的彩色像素结构部分的截面图；
图5B示出了在图5A中所示之后的处理状态时图5A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图5C示出了在图5B中所示之后的处理状态时图5A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图5D示出了在图5C中所示之后的处理状态时图5A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图5E示出了在图5D中所示之后的处理状态时图5A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的部分彩色像素结构的截面图；
图6B示出了在图6A中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6C示出了在图6B中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6D示出了在图6C中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6E示出了在图6D中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6F示出了在图6E中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图6G示出了在图6F中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图7A示出了在根据本发明一个示范性实施例处理之前的部分彩色像素结构的截面图；
图7B示出了在图7A中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图7C示出了在图7B中所示之后的处理状态时图6A彩色像素和滤色器结构的截面图；
图8示出了结构中示出示范性层的部分彩色像素和滤色器结构的示范性实施例的截面图；
图9示出了计算机处理器系统的方块图，该系统结合有根据本发明制造的像素阵列的成像器；
图10示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序；
图11示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序；
图12示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序；
图13示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序；
图14示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序；
图15示出了用于制造根据本发明示范性实施例的彩色像素和滤色器元件的处理工序。
具体实施方式
本发明的一个方面提供了用于形成成像传感器的滤色器阵列的可选处理方案。本发明的另一方面允许使用制造用于调谐最大彩色传输(transmission)的基板具体区域的技术的电流器件。
示范性实施例使用镶嵌型处理而不是滤色器抗蚀剂的直接光刻成像形成彩色像素。在接着用彩色材料填充的氧化物或另一合适的基质材料中，通过常规的光刻和蚀刻产生了用于像素的滤色器阵列(CFA)腔。在随后的化学机械处理(CMP)工艺期间，将移除除了凹进区之外的所有的彩色材料，该凹进区保持填满以形成像素的滤色器部分。
可以改变滤色器中所使用的彩色材料深度，以调谐成像器阵列的特定光敏区的光学特性。可以使用镶嵌层以在二极管上方提供充足的空间和/或在二极管上方提供金属层，以便为了最优化在用于特定波长的二极管处的入射光，可以改变在二极管上方的各层的光学特性。当如果需要光特性调节，存在用于滤色器腔的足够的净空以延伸到光电二极管上方的层中时，可不需要镶嵌层。
镶嵌层中的凹进区和光电二极管上方可能的其它层在光电二极管以及部分基板上方建立了滤色器阵列(CFA)窗口或滤色器部分，包括器件叠层和镶嵌层。使用CFA窗口以改变光电二极管上方的共同的薄膜干扰、各种材料的折射和吸收特性，这增加了在光电二极管处接收的特定波长范围的光的最大强度。同样，由于利用标准的光刻技术可以使用高分辨率的标准抗蚀剂时，可以从结合优化的CFA窗口的像素获得高分辨率和印刷质量，这与使用直接的彩色抗蚀剂成像的彩色像素的光刻形成不同。同样，不必使利用标准涂布技术和利用镶嵌式结构和CFA窗口涂敷的彩色材料成像，因此在化学形成和材料抑制方面提供了较大的自由度。同样，可以使用具有较高颜料载荷的较薄彩色膜，其提高了一些成像器设计的光学特性。而且，使用本发明允许全面平坦化的彩色基质结构，尽管能够单独地调节对于各颜色的镶嵌和CFA窗口层厚度。避免了由于在前颜色外形反面地影响另一像素结构的问题，如彩色条纹。由于较浅的整个膜叠层还能够减少光串扰，由此本发明的方面提供了在像素之间增加分离或建立分离基质的选择。本发明的一个方面还防止了相邻像素上的彩色残留物，并且提供了用于制造CFA的低成本的彩色材料。同样，本发明允许省略隔离的光照制造区的需要，其当前是由于具有由常规的CFA制造工艺引起的移动离子的抗蚀剂污染物而需要的。最后，本发明在彩色像素上方或下方提供了内置透镜，而不需要另外的平坦化成本。本发明还允许多种结构，其提供了光电二极管上方各层的共同折射和吸收特性的必不可少的“调谐”。
完成了在成像器的光电二极管上方的所有层的薄膜干扰、折射和吸收特性的建模，以开始分析将需要的波长调谐。在本领域技术中光电二极管和成像器层的折射和吸收特性的建模是公知的。例如，商务软件如MathCAD、Prolith或SolidC是可用的，其计算位于彼此顶部上的多层膜的多次反射率和吸收。还可以使用商用的光刻软件。设计者输入各膜的基本光学参数，然后软件输出被吸收的部分，以及反射了多少和吸收了多少。利用论述大面积吸收膜的斯涅耳折射等式、菲涅耳等式以及比尔兰伯特(Beer Lambert)等式，采用软件应用还可以使用手工计算，上述等式具有吸收随着厚度增加而指数增加的指数关系。
一般，确定多种解决方案，且选择最佳的选择。在确定了最佳组层之后，如果需要包括可变的CFA窗口尺寸以及材料，应用多种蚀刻方法中的一种，且在CFA窗口腔内放置彩色颜料填充物。在一些示范性实施例中，可使用在CFA窗口腔中所用的不同的CFA窗口尺寸和材料，以优化在二极管光敏区上方的成像器叠层的反射率和吸收特性。假若使用镶嵌层，以及穿过镶嵌层的可变深度CFA窗口，在一些情况下，在二极管上方和镶嵌层下方的成像器的器件层，允许建立各种尺寸的CFA窗口，其优化了成像器的反射率和其它的光学特性。换句话说，CFA窗口或具有滤色器的腔，可延伸穿过一部分镶嵌层，以及在一些情况下，延伸入引入到光电二极管的基板叠层中。而且可以使用具有互补颜色光电二极管部件的CFA窗口。其中，在下面的光电二极管上方确定特定的CFA窗口和下面层的厚度依赖于光电二极管顶部上所用的滤色器和组合叠层的折射率，该组合叠层包括CFA窗口和光电二极管上方的所有其它层，其是入射的光子必须穿过的。为了调节光学焦点或其它的透镜属性，特定的CFA窗口的厚度还可以部分地以显微透镜为基础，该显微透镜与像素或成像器部件一起使用。还可以使用CFA窗口，其在器件层或镶嵌层上方延伸，而不是延伸到镶嵌或器件层中。利用计算机或人工干预、在光电二极管上方的给定叠层或一组层的折射或吸收模型，设计者能够确定最佳厚度，以使到达光电二极管处的光强最大。
可以建立具有光敏彩色材料的第一实施例，以在以前限定的硬基质材料的内部形成不同颜色的像素，该硬基质材料位于彩色像素的光电二极管的上方。蚀刻硬基质材料，以为滤色器材料打开所有的三个CFA腔。通过用所选的颜色涂布整个晶片，并且用掩模图案使它成像，在显影步骤中移除在以前限定的腔中的不希望的彩色材料，可以顺序地添加各种颜色。在成像两种颜色之后，通过涂布第三颜色且抛光晶片，可以形成第三像素类型，而不需另外的成像步骤，直至三个分离的彩色像素留在基质的腔中。
参考图1A，第一实施例首先是在基板11上形成多个光电二极管9。在光电二极管9上和周围形成包括氧化物和金属层的区域7。在氧化物和金属层7的上方形成硬基质材料层5。在基质材料层5上方形成光致抗蚀剂层3。参考图1B，利用标准的抗蚀剂工艺使光致抗蚀剂层3成像，并且在光电二极管9上方的光致抗蚀剂层中制造腔。参考图1C，蚀刻基质材料层5，剥离残留的光致抗蚀剂3，且将第一光敏彩色涂层15(例如，红色涂层)应用到基质层5的腔中。曝光并显影光敏彩色涂层15，以从待接收其它彩色涂层的腔16、17移除彩色涂层。参考图1E，在涂层15上完成化学和机械抛光(CMP)，以使涂层15与基质层5齐平。参考图1F，重复彩色的涂敷工艺、从待接收其它彩色涂层(即，19、20)的腔(即，16、17)剥离该彩色、然后进行CMP处理，直至涂敷了所有的涂层15、16和17并且处理该涂层。
参考图10，示出了用于制造图1F像素结构的实施例的一个示范性工艺。在处理部分S111处，形成初始膜叠层，该膜叠层包括基板11、形成于基板11上的光电二极管9、光电二极管9周围的器件层7、器件层7上方的硬基质材料5和形成于硬基质材料5上方的光致抗蚀剂层3。在处理部分S113处，通过利用标准抗蚀剂使以上所有的光电二极管9成像，从而在光致抗蚀剂层3中形成腔。在处理部分S115处，蚀刻并剥离在以前形成的腔下面的硬基质层5。在处理部分S117处，将光敏彩色涂层15(例如，红色)涂敷在残留的硬基质层5上方和以前形成的腔中。在处理部分S118处，曝光并显影彩色涂层15，以移除彩色涂层15并且在三个光电二极管9的两个上方形成腔16、17(图1D)。在处理部分S119处，完成CMP和清洗，以移除硬基质材料5平面上方残留的彩色材料15。在处理部分S120处，确定是否需要另一彩色涂层。如果需要另一彩色涂层，则在步骤S117处将不同的光敏彩色涂层19(例如，绿色或蓝色)涂敷在残留的硬基质层5、层15上和腔16、17中。然后，在处理部分109处，在没有彩色涂层的情况下，在光电二极管9的上方曝光和显影光敏彩色涂层19。在处理部分S119处，通过CMP处理在处理部分S118处涂敷的彩色涂层并且进行清洗，以便使彩色涂层19的顶表面与残留的硬基质层5齐平。在处理部分S120处，关于是否需要另一彩色涂层，进行了另一确定。如果需要另一彩色涂层，则利用另一光敏彩色涂层(例如，图1F的20)重复处理部分S117至S119。在处理部分S120处，如果确定不需要另一彩色涂层，则处理结束。
本发明的第二实施例形成有用于各颜色的分离的硬基质蚀刻并且使用三个分离的腔，每种颜色一个，即通过三个顺序的光照、蚀刻、涂布和抛光步骤用于开口和填充基质材料5中的孔。对于各颜色，用标准的光致抗蚀剂将涂层涂敷到晶片上，用光刻工具使它成像以移除预期的像素区域中的抗蚀剂，并用干法蚀刻工具蚀刻该开口区域。然后使晶片涂布有彩色抗蚀剂，并且移除除了被蚀刻区域中的彩色外的残留抗蚀剂。在硬基质中形成另外的腔，然后应用彩色涂层，接着以上述的方式移除直至形成所有颜色的滤色器。
参考图2A，第二实施例首先是在基板11上形成有光电二极管8、9和10。在光电二极管8、9和10上及周围形成包括氧化物和金属层的区域7。在氧化层7上方形成硬基质材料层5。在基质材料层5的上方形成光致抗蚀剂层3。参考图2B，利用标准的抗蚀剂工艺，使光致抗蚀剂层3成像，并且在光电二极管8上方的光致抗蚀剂层3中制造腔21。如图2C所示，蚀刻基质材料层5以形成腔22，并且剥离光致抗蚀剂。参考图2D，将第一光敏彩色涂层23涂敷(例如，红色涂层)到腔22中和基质层5的顶部上。参考图2E，在涂敷的彩色涂层23上完成化学和机械抛光(CMP)以使涂层23与基质层5齐平。参考图2F，将光致抗蚀剂层24涂敷到残留的彩色涂层23和基质层5的顶部上。重复用于各颜色(例如，26然后27)的分离的基质蚀刻工艺，以制造如图2G所示的得到的示范性实施例。图2G示出了将均匀的彩色涂层23、35和26的深度。应当理解到，可以改变彩色涂层(例如，23、25或26)深度，以选择性地调节各个光电二极管8、9或10上方各层组合的光学性质。
参考图11，示出了每种颜色利用单一基质蚀刻以用于制造图2F结构的示范性实施例的一个示范性工艺。在处理部分S121处，形成初始膜叠层，该膜叠层包括基板11、形成于基板11上的光电二极管8、9、10、光电二极管(8、9、10)周围的器件层7、器件层7上方的硬基质材料5和形成于硬基质材料5上方的光致抗蚀剂层3。在处理部分S123处，在标准的抗蚀剂3中使光电二极管8上方的腔21(图2B)成像。在处理部分S125处，蚀刻和剥离腔21(图2B)和光电二极管8下面的硬基质层5，以在基质层5中形成腔22(图2C)。在处理部分S127处，将彩色涂层23(图2D)(例如，红色、绿色或蓝色)涂敷在基质层5上方和腔22中。在处理部分S131处，利用方法如CMP移除基质层5平面上方的彩色涂层23。在处理部分S133处，确定是否需要另一彩色涂层。如果需要另一彩色涂层，则将在以前涂敷的彩色材料(例如，图2F中的23)和残留的硬基质材料5的顶部上涂敷光致抗蚀剂24。接着处理自处理部分S123继续进行，以在光致抗蚀剂(例如，24)中建立腔，在光电二极管(例如，9或10)上方的硬基质材料中建立腔，涂敷不同的颜色涂层(例如，绿色或蓝色)，之后移除基质层5平面上方的彩色涂层。在处理部分S133处，进行是否需要另一彩色涂层的另一确定。如果需要另一彩色涂层，则在处理部分S135至部分S131处开始处理。在处理部分S133处如果确定不需要另一彩色涂层，则处理停止。
第三实施例提供了用于以所有颜色的共同深度将腔一次成像和蚀刻到所有像素的硬基质中。接着用光致抗蚀剂涂布晶片，并且曝光和显影一个腔。用颜色涂布晶片，然后移除不希望部分的颜色。将另一层光致抗蚀剂涂敷到像素上方，然后从光电二极管上方邻接的腔移除以用邻接的彩色材料填充。将彩色材料的涂层涂敷在像素上方，接着抛光以移除过多的彩色材料。将曝光和显影待处理的剩余腔以从腔移除光致抗蚀剂。将另一彩色层涂敷到像素上方以及涂敷到没有彩色材料的剩余腔中。然后抛光彩色层以移除不希望的彩色材料。
图3A示出了具有形成在基板11上的光电二极管9的第三实施例。在光电二极管8、9和10上和周围形成氧化物和金属层7。在氧化物和金属层6的上方形成硬基质材料层5。在基质材料层5的上方形成光致抗蚀剂层3。参考图3B，利用标准的抗蚀剂工艺使光致抗蚀剂层3成像，并且在光电二极管8、9和10上方的光致抗蚀剂层3中制造腔27、28和29。如图3C所示，蚀刻基质材料层5以在光电二极管8、9和10的上方形成腔30、31和32，并且从基质层5的顶部剥离光致抗蚀剂3。参考图3D，将光致抗蚀剂33形成在腔30、31和32中(图3C)以及层5的剩余部分上，然后使光致抗蚀剂33成像并且对其蚀刻，以在二极管8的上方重新开一个腔30。参考图3E，在腔31中以及剩余的光致抗蚀剂层33上形成第一彩色涂层34(例如，红色)。通过CMP处理彩色涂层34和光致抗蚀剂33，以便移除彩色涂层和光致抗蚀剂33，以便使彩色涂层34与腔30(图3C)内的基质层5齐平，且使光致抗蚀剂33与腔31、32(图3C)内的基质层5齐平，如图3F所示。参考图3G所示，从腔31、32移除光致抗蚀剂33。在腔31、32中以及基质层5和第一彩色层34上形成光致抗蚀剂33，如图3H所示。然后曝光和显影光致抗蚀剂33，由此如图3I所示打开腔31内的光致抗蚀剂33。然后在剩余的光致抗蚀剂层33的顶部上以及腔31中涂敷第二彩色涂层35，并且如图3J所示通过CMP移除了第二彩色涂层35和高于基质层5平面的光致抗蚀剂33。参考图3K，在剩余的基质层5、彩色涂层34、35的上方以及腔32中形成第三彩色层37(图3G)，然后通过CMP抛光彩色层37，以便使第三彩色层37与基质层5齐平。
参考图12，示出了用于制造图3K结构的示范性工艺，在图3K结构处一次蚀刻了所有的像素。在处理部分S141处，形成初始膜叠层(例如，图3A)，该膜叠层包括基板11、形成于基板11上或顶部上的光电二极管8、9、10、光电二极管8、9、10周围和其上方的器件层7、硬基质材料层5和硬基质材料5上方的光致抗蚀剂层3。在处理部分S143处，在光致抗蚀剂层3中形成腔27、28、29。在处理部分S145处，蚀刻和剥离基质层5，以在所有的光电二极管8、9、10的上方形成腔30、31、32。同样在处理部分S145处剥离所有的光致抗蚀剂3。在处理部分S147处，在剩余的硬基质层5上和基质层5的腔30、31、32中涂布标准的光致抗蚀剂33(图3D)。在处理部分S149处，曝光光致抗蚀剂33，并且在光致抗蚀剂33中形成腔30。在处理部分S151处，在光致抗蚀剂33上和腔30中涂敷彩色涂层34(例如，红色、蓝色、绿色)。然后移除在硬基质层5层顶部平面的上方涂敷的彩色涂层34，以便使其为在前的腔30的涂敷的彩色剩余物与硬基质层5齐平。在处理部分S153处，剥离没有彩色涂层的腔即31、32中的光致抗蚀剂33。在处理部分S155处，进行确定是否涂敷另一彩色涂层。如果涂敷了另一彩色涂层，则在处理部分S157处进行关于新颜色涂层是否是最后的彩色涂层的另一确定。如果要涂敷的涂层不是最后的涂层，则处理在处理部分S147处继续进行，且继续直至是否涂敷了另一彩色涂层的另一确定的处理部分S155。如果涂敷了另一彩色涂层，则在要涂敷的彩色涂层是否是最后的彩色涂层的处理部分S157处进行另一确定。如果要涂敷的彩色涂层是最后的彩色涂层，则在涂敷了最后的彩色涂层的处理部分S151处重新开始处理，然后处理继续至处理部分S155，于是当不存在要涂敷的另一彩色涂层时结束。
本发明的第四实施例允许调整滤色器的深度和成分，以使像素阵列元件的各种光学特性最优化。参考图4A，成像器芯片由大面积的硅51、形成于大面积基板51上的光电二极管52、53、54、器件叠层和形成在光电二极管52、53、54顶部上的电子组件55形成。平整化器件叠层55以使它平坦，然后在器件叠层55的上方形成镶嵌层57到希望的初始深度。如图4A所示，标准简化的CMOS成像器电路由光电二极管52、53、54、互连和晶体管形成，而不需要光电二极管与同样改变的各种其它电路或基板元件结合的各种深度。
参考图4B，使光致抗蚀剂层59成像，且在光电二极管例如54上方的抗蚀剂59中形成腔60。如果需要，在这个和随后的处理中形成在镶嵌层57以及器件层25中的腔的深度由公知的公式和定律确定，该公知的公式和定律用于使层的光学特性相对于彩色波长最优化，设计正被讨论的二极管以读出包括入射光的强度或反射率。层的光学特性的确定在本领域中是公知的且部分地如上所述。参考图4C，蚀刻光致抗蚀剂59以在被构造的滤色器的镶嵌层57中形成腔60′。参考图4D，在腔60′中形成光致抗蚀剂59。然后，在另一光电二极管例如52上方的光致抗蚀剂59中形成另一腔，接着蚀刻硬基质层5和器件层7以形成另一腔63。确定光电二极管52上方的腔63的深度，以使光电二极管52上的入射光最优化。参考图4E，在光电二极管53上方的腔63中形成另一层光致抗蚀剂59，然后在剩余的光电二极管53上方形成一深度的另一腔65，确定该腔深度以使光电二极管53上的入射光最优化。参考图4F，从硬基质层57以及腔60′、63和65的顶部剥离光致抗蚀剂59。参考图4G，然后用对应于已经被优化于特定彩色材料的腔的不同彩色材料71、73、75(红色、蓝色或绿色)填充各个腔即60′、63和65。
蚀刻到镶嵌层57中以及部分器件叠层的深度部分地基于吸收力和折射建模的结果。假定期望处理特定光电二极管的所希望的光波长，由于需要改变CFA窗口尺寸，每个腔都具有不同的尺寸。图4G示出了镶嵌层57中完全的CFA窗口腔以及每个光电二极管位置上方的器件叠层的示范性实施例。在图4G示范性实施例中，然后用彩色颜料或过滤材料填充各个CFA窗口。图4G示出了具有蚀刻且填充有适当颜色或过滤物质的CFA窗口的整个成像器的示范性实施例。在该实施例中，红色在左侧，蓝色在中间，绿色过滤材料用在右手侧上。然而，本发明可以使用各种彩色方案和用于给定CFA窗口制造的颜色度。
参考图13，示出了用于制造具有不同CFA窗口尺寸的结构如图4G中所示结构的示范性工艺。在处理部分S171处，形成了包括镶嵌层57、光电二极管55上方的器件叠层、光电二极管52、53、54和大面积硅51的初始膜叠层。在处理部分S173处，在镶嵌层57上沉积了一层标准光致抗蚀剂59。在处理部分S175处，在光电二极管(例如，54)上方的标准光致抗蚀剂中使腔成像。在处理部分S177处，在镶嵌层57中完成蚀刻，如果有必要，通过过光致抗蚀剂中的腔60蚀刻器件层55到一预定深度，其使希望被腔下面的光电二极管(例如，54)吸收的特定光波长的光学特性优化。在处理部分S179处，确定在镶嵌层57和/或器件层55中是否需要另一腔。如果需要另一腔，则经由光致抗蚀剂59和镶嵌层55将光致抗蚀剂涂敷到以前蚀刻的腔60′中，以掩蔽蚀刻的腔60′。然后重复处理部分S175至S179以形成腔63、65，该腔63、65具有将使腔63、65下面的各个光电二极管52、53上方的层的光学特性优化的尺寸。当在处理部分S179处确定在镶嵌层57和/或器件叠层55中不需要另外的腔时，则在处理部分S183处开始进行处理，在此将涂层涂敷到形成以接收特定颜色波长的腔中。在处理部分S185处，曝光和显影彩色涂层。在处理部分S187处，通过CMP抛光在处理部分S187处涂敷的彩色涂层并且进行清洗。在处理部分S189处，进行确定是否需要另一彩色涂层。如果需要将另一彩色涂层形成到腔中而不需彩色材料，则处理在处理部分S183至S189处继续进行，直至不需要另一彩色涂层且处理停止。
能够进行许多可选的实施例，其采用利用镶嵌层或可变CFA窗口尺寸或二者对光学特性优化的CFA过滤器。例如，图5A示出了在器件叠层55上方和光电二极管53上添加常用的过滤层81，在该实施例中，经由光电二极管54上方的层对入射到光电检测器上的绿色波长的光进行调谐。在图5B中，为了留下在一个光电二极管53上方的器件叠层55上方延伸的一部分常用的过滤层81(延伸的镶嵌过滤层)，平整化常用的过滤层81。器件叠层55或常用的过滤层81深度具有厚度或组合物，其用于优化或调谐形成在器件叠层上的初始颜色。接下来，在图5C中，在平整化之后用密封材料83密封剩余的延伸镶嵌滤色器层81。可以用包括低温氧化物材料如富黑硅氮化物(dark silicon richnitride)、低温DARC、TEOS或旋涂玻璃(SOG)的各种材料完成密封。
参考图5D，在第一层密封材料83上形成另一常用的过滤层，然后平整化以留下在不同的光电二极管52上方的器件叠层55上延伸的部分过滤材料85(延伸的镶嵌过滤层)。在该示范性实施例中，为红色过滤材料调谐或优化延伸的镶嵌过滤层85。在延伸的镶嵌过滤层85上方和第一密封层83的上方形成另外的密封材料87。然后，在第二密封层87的表面上方形成另一常用的过滤层(例如，蓝色)，第二密封层87位于没有常用过滤材料的另一光电二极管位置54上方，然后对其蚀刻以形成另一延伸的镶嵌过滤层89。
在图5D的示范性实施例中，设计延伸的镶嵌过滤层83、85、89以及密封层83、87，以优化通过其光入射到光电二极管52、53、54上的一层或多层的光学特性。例如，在蓝色延伸镶嵌过滤层下面的密封层比其它的延伸镶嵌过滤层的密封层厚。代替向下蚀刻，该实施例包括从节点或区域到强度或其它光学特性显示出了最大值或其它希望的值的点处建立基板。如果需要可以清洗密封材料，诸如如果这样的移除会提高在二极管入射光表面处的彩色传输。
参考图5E，在密封材料的顶部上放置最后的涂层或层90。在一些实施例中，在密封材料的顶部上放置显微透镜，其可以是光学透明材料。图5E示出了具有密封方案的实施例，其使用均匀的密封材料90，放置在所有的延伸镶嵌过滤层81、85、89和薄的密封层83、87上方和周围。
参考图14，示出了用于制造具有可变镶嵌过滤结构的结构的示范性工艺，导致在特定的光电二极管上方的层的光学特性优化，例如图5D中所示的示范性结构。在处理部分S201处，形成包括光电二极管52、53、54上方的器件叠层55的初始膜叠层，其中光电二极管52、53、54安置在大面积硅51上或上方。在处理部分S203处，在器件叠层55上沉积一层滤色材料81。在处理部分S205处，在延伸的镶嵌过滤层81中形成滤色材料层81。在处理部分S207处，进行确定在处理部分S203-S205中涂敷和形成的彩色材料是否是最后的彩色涂层。如果涂敷了另外的彩色涂层，则处理继续在处理工序S209处继续进行，在处理工序S209处密封层83形成在预定深度，其对于入射到所选光电二极管(例如，52)上的特定波长的光使所选光电二极管(例如，52)上方各层的光学特性优化。在处理部分S211处，确定是否要涂敷另一颜色。如果需要涂敷另一彩色层(例如，85)，则处理在处理部分S203处继续进行且继续至S209。如果在处理部分203中涂敷的和在S205中形成的彩色层是最后的彩色层，则处理分支到然后终止处理的处理部分S209。
参考图6A-6G，另一示范性实施例包括延伸的镶嵌层或挤压件，而没有密封层83、87。图6A示出了在器件叠层55上方添加的常用过滤层91。在图6B中，在该实施例中对绿色波长光调谐常用的过滤层。在图6B中，为了留下在一个光电二极管53上方的器件叠层55上方延伸的一部分常用过滤层91(延伸的镶嵌层)，平整化常用的过滤层91。接下来，在图6C中，在另一光电二极管52上方的器件层上形成调谐到不同的光波长例如红色的另一常用过滤层93。参考图6D，平整化第二常用过滤层93，以留下在不同的光电二极管52上方的器件叠层55上延伸的一部分过滤材料93(延伸的镶嵌层)。参考图6E，在器件叠层55和以前形成的延伸镶嵌层91、93的表面上形成另一常用的过滤层95(例如，蓝色)。在图6F中，在该实例中平整化调谐蓝色波长光的常用过滤材料，以形成位于另一光电二极管位置54上方的另一延伸的镶嵌层95。参考图6G，同样在延伸的镶嵌层上方形成密封材料97，以用作包括合并层的光学特性的其它变形的各种功能，经由该合并层光必须穿过特定的光电二极管的上方。
参考图15，示出了用于制造具有可变过滤结构的结构的另一示范性工艺，导致在特定的光电二极管上方的层的光学特性优化，特定的光电二极管例如图6F中所示的示范性结构。在处理部分S221处，形成初始膜叠层，其包括在光电二极管52、53、54上方的器件叠层55，光电二极管52、53、54安置在大面积硅51上或上方。在处理部分S223处，将彩色材料沉积在器件叠层55的预定深度上，其使入射到所选光电二极管表面(例如，53)上的特定波长光的彩色层(例如，91)优化。在处理部分S225处，通过诸如平整化的方法在所选光电二极管(例如，53)上方的延伸过滤层中形成彩色材料层(例如，91)。在处理部分S227处，进行确定是否要沉积和平整化另一颜色。如果要在成像器的一部分或多部分上沉积另一颜色，则完成处理部分S223，且在以前形成在器件层(例如，91)预定深度上的器件叠层55和彩色材料上沉积另一彩色材料层(例如，93)。在处理部分S225处，在所选光电二极管(例如，52)上方的延伸过滤层中形成新沉积的彩色材料层(例如，93)。处理从处理部分S223至S227继续进行，直至没有沉积另外的彩色材料层，然后处理终止。
参考图7A，示出了另一示范性实施例，其使滤色器阵列元件93、91或95的多个深度或尺寸与各个元件相对于器件层55和特定光电二极管的改变位置相结合。图7B示出了在包括具有延伸镶嵌层的各种尺寸的滤色器元件91、93、95的器件层55上方使用镶嵌层57。确定镶嵌层57内的滤色器元件尺寸，以便使穿过元件下面的光电二极管上方的层的特定波长光的通道优化。图7C示出了如何在使用具有镶嵌层的优化的滤色器元件的示范性实施例中使用显微透镜99。应当注意到，在此描述的本发明的任一示范性实施例都可使用显微透镜99。
可以改变其中形成了滤色器的工序。例如，在一些示范性实施例中，形成红色，然后是绿色，接着是蓝色。然而，滤色器形成的顺序不局限于该实施例或任何其它实施例中的序列。还应当注意到，有或没有本发明的实施例都可以使用密封层，以进一步调谐和调节成像器的光学特性。
根据本发明可以使用CFA窗口的各种材料、涂层和尺寸，以优化光学特性。可以形成延伸的镶嵌层，对其刨平，然后可以涂布涂层，选择该涂层以将选择性改变提供给在被调谐的特定光电二极管上方的层累积的反射和吸收特性。进一步应当注意到，当没有由光成像的能力限制材料选择时，本发明不局限于使用滤色光致抗蚀剂。代替滤色光致抗蚀剂还可以使用滤色聚合物材料。
在器件叠层或光电二极管本身上方使用可变尺寸的CFA窗口提供了用于基于模型数据调节成像器的光学特性和共同层的特性。光学特性包括合并层的焦点的、吸收薄膜干扰和折射特性。优化效应包括增加对入射到特定二极管上的每个波长的光强。还可以设计每个CFA窗口，以调谐或优化在用于不同频率的不同材料中传输的光强。换句话说，CFA窗口的深度部分地依赖于CFA窗口中注入的掺杂剂和填充物的折射系数。因此，为了获得光电二极管集极区中的适当效应或最大强度，可以使用各种深度的不同材料。
本发明的另一方面集中于如何优化不同的颜色，以便将每一种颜色以最大效率地经由基板提供给光电二极管。不同尺寸的材料还可以包括能够优化穿过特定颜色的成像器层过滤的颜料或染料。可以将颜色或染料形成到腔中，该腔具有与穿过路径所希望的平均波长以及光电二极管上方的成像器基板或叠层一致的不同光学路径长度。调谐叠层厚度以使每个感兴确的波长范围的叠层中的反射和吸收最小化，增加了由通常为红色、绿色和蓝色或青色品红色和黄色的光电二极管聚集的光强。
根据本发明可以使用各种蚀刻策略。例如，参考图8，在氧化层之间提供了具有各种蚀刻停止的一组氧化层，如二氧化硅。可以将第一氧化层OX1 100进行蚀刻到第一蚀刻停止N1 101。然后，将蚀刻化学剂转换到不同的化学蚀刻，以穿通N1 101蚀刻停止，然后将蚀刻化学剂转换到另一化学蚀刻，以蚀刻穿过第二氧化层OX2 102，直至到达蚀刻停止N2 103。如果有必要，然后将另一转换进行到能够蚀刻穿过第二蚀刻停止N2 103的蚀刻化学剂。然后，可以将第三氧化层OX3 105蚀刻到蚀刻停止N3 105，在该实例中，蚀刻停止N3 105位于大面积硅106上方，但还能够邻近光电二极管或光敏区。初始膜叠层可以包括在每个层或所选层之间的蚀刻停止。可以同时蚀刻所有的三层，如果有必要，为了继续进行蚀刻，则可以掩蔽被蚀刻到最大所需深度的所得到的腔。不同的层可以是对不同的蚀刻化学剂或不同氧化物的选择蚀刻敏感的相同材料或不同材料。同样，能够进行一个光照步骤和曝光不同的层。
在不同的实施例中，不同的层根据所使用的层的材料可以使用各种厚度。例如，如果使用氮化硅，对于蚀刻停止可以使用500埃厚度。如果使用其它材料，则可允许较薄的厚度。同样，能够使用具有不同氧化物层的不同材料，每个都具有它们自己的选择化学剂。如果希望选择蚀刻具有对不同蚀刻化学剂的敏感性，则可使用的蚀刻工艺包括曝光层以在所有的光电二极管上方立刻生成腔，同时蚀刻在第一层或深度处的所有腔，然后掩蔽到达了最大希望深度的腔，而不管有无蚀刻停止。然后，如果有必要，可以蚀刻通过蚀刻停止层，然后涂敷化学剂用于第二层蚀刻，以向下蚀刻到所希望的深度或尺寸。如果有必要，可以重复蚀刻、化学剂转换、蚀刻、掩蔽和蚀刻工艺，直至将每个滤色器腔蚀刻到所希望的尺寸。
在此的像素结构可以并入具有像素阵列的成像器器件中，至少一个像素是根据本发明构造的像素结构。成像器器件109本身可耦接到处理器109上，以形成如图9所示的处理器系统107。处理器系统107是具有能够接收成像器器件109的输出的数字电路、包括CMOS或CCD图象器件的系统的示例。不受限制，这样的系统可以包括计算机系统、照相机系统、扫描仪、机器视觉、车辆导航系统、视频电话、监视系统、自动调焦系统、星象跟踪仪系统、运动检测系统、图像稳定系统和用于高清晰度电视的数据压缩系统，其全部都可以利用本发明。
处理器基系统，如计算机系统，例如，除了成像器109外，一般包括中央处理单元和存储器件108，例如与一个或多个输入/输出器件110通信的微处理器。成像器通过总线或其它常规的通信路径与处理器108通信。还希望将处理器108、成像器件109和任何其它所需的组件如输入/输出器件110集成到单一芯片上。
进行参考本发明的各种具体实施例。足够详细地描述这些实施例以使本领域技术人员能够实现以实施本发明。要理解的是，可采用本发明的其它实施例，且在不脱离本发明的范围或精神的条件下，可进行结构和电性的改变。

Claims (64)

1.一种成像器件，包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
形成在所述多个光敏区上或周围的至少一个或多个其它层；
形成在所述至少一个或多个其它层上方的第一层；和
形成在所述多个光敏区的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被光敏区接收的光的光学特性。
2.如权利要求1的成像器件，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，且优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
3.如权利要求2的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
4.如权利要求2的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
5.如权利要求2的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，所述尺寸部分地以优化被所述的各个所述第一、第二和第三光敏区接收的光为基础。
6.如权利要求2的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区包括分别由第一、第二和第三光敏彩色材料形成的滤色区。
7.如权利要求6的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区包括滤色光致抗蚀剂。
8.一种成像器件，包括：
用于接收入射光的多个彩色像素；
形成在所述多个彩色像素上或周围的至少一个或多个其它层；
形成在所述至少一个或多个其它层上方的第一层；和
形成在所述多个彩色像素的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被彩色像素接收的光的光学特性。
9.如权利要求8的成像器件，其中至少一个所述过滤区包括光刻材料。
10.如权利要求8的成像器件，其中至少一个所述过滤区形成在所述第一层中以前限定的开口内。
11.如权利要求8的成像器件，其中所述的多个彩色像素包括第一、第二和第三彩色像素，用于分别接收第一、第二和第三入射光，且所述过滤区包括分别优化用于所述第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三过滤区。
12.如权利要求11的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
13.如权利要求11的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
14.如权利要求11的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，用于选择性地改变被所述第一、第二和第三彩色像素接收的所述入射光的强度。
15.一种用于成像器件的彩色像素，包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
形成在所述光敏区上方的第一层；和
形成在所述多个光敏区的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被光敏区接收的光的光学特性。
16.如权利要求15的彩色像素，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，且优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
17.如权利要求16的彩色像素，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
18.如权利要求16的彩色像素，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
19.如权利要求16的彩色像素，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，用于优化被所述的第一、第二和第三光敏区接收的入射光。
20.一种成像器件，包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
分别形成在所述多个光敏区上方的多个镶嵌层；和
分别形成在所述多个镶嵌层和所述多个光敏区上方的多个过滤区，所述过滤区和所述镶嵌层中的每一个都具有用于修改被所述各个光敏区接收的所述入射光的光学特性。
21.如权利要求20的成像器件，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
22.如权利要求21的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
23.如权利要求21的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
24.如权利要求21的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，用于优化分别被所述的第一、第二和第三光敏区接收的入射光。
25.一种成像器件，包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
形成在所述光敏区上方的第一层；和
形成在所述多个光敏区的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被光敏区接收的光的光学特性。
26.如权利要求25的成像器件，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
27.如权利要求26的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
28.如权利要求26的成像器件，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
29.如权利要求26的成像器件，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，用于优化分别被所述的第一、第二和第三光敏区接收的入射光。
30.一种用于成像器件的彩色像素，所述像素包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
形成在所述光敏区上方的第一层；和
形成在所述多个光敏区的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被光敏区接收的光的光学特性。
31.如权利要求30的彩色像素，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
32.如权利要求31的彩色像素，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
33.如权利要求31的彩色像素，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
34.如权利要求31的彩色像素，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，用于优化分别被所述的第一、第二和第三光敏区接收的入射光。
35.一种计算机系统，包括：
总线；
耦合至所述总线的处理器；
耦合至所述总线的输入/输出器件；
耦合至所述总线且与所述处理器和输入/输出器件通信的成像器件，包括：
用于接收入射光的多个光敏区；
形成在所述多个光敏区上或周围的至少一个或多个其它层；
形成在所述至少一个或多个其它层上方的第一层；和
形成在所述多个光敏区的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被光敏区接收的光的光学特性。
36.如权利要求35的计算机系统，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个光敏区包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三光敏区，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
37.如权利要求36的计算机系统，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
38.如权利要求36的计算机系统，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
39.如权利要求36的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，所述尺寸部分地以优化被所述的各个第一、第二和第三光敏区接收的光为基础。
40.如权利要求36的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三过滤区包括分别由第一、第二和第三光敏彩色材料形成的滤色区。
41.如权利要求36的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三滤色区包括滤色光致抗蚀剂。
42.一种计算机系统，包括：
总线；
耦合至所述总线的处理器；
耦合至所述总线的输入/输出器件；
耦合至所述总线且与所述处理器和输入/输出器件通信的成像器件，包括：
用于接收入射光的多个彩色像素；
形成在所述多个彩色像素上或周围的至少一个或多个其它层；
形成在所述至少一个或多个其它层上方的第一层；和
形成在所述多个彩色像素的相应一个上方的所述第一层中的多个过滤区，其中所述过滤区中的每一个都具有不同的光学特性，用于选择性地修改穿过过滤区且被彩色像素接收的光的光学特性。
43.如权利要求42的计算机系统，其中所述的多个过滤区包括第一、第二和第三过滤区，且所述的多个彩色像素包括用于分别接收第一、第二和第三入射光的第一、第二和第三彩色像素，优化所述的第一过滤区用于所述的第一入射光，优化所述的第二过滤区用于所述的第二入射光，优化所述的第三过滤区用于所述的第三入射光。
44.如权利要求43的计算机系统，其中优化所述的第一过滤区用于绿色波长光，优化所述的第二过滤区用于红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于蓝色波长光。
45.如权利要求43的计算机系统，其中优化所述的第一过滤区用于青色波长光，优化所述的第二过滤区用于品红色波长光，且优化所述的第三过滤区用于黄色波长光。
46.如权利要求43的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三过滤区分别具有第一、第二和第三尺寸，所述尺寸部分地以优化被所述的各个所述第一、第二和第三彩色像素接收的光为基础。
47.如权利要求43的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三过滤区包括分别由第一、第二和第三光敏彩色材料形成的滤色区。
48.如权利要求43的计算机系统，其中所述的第一、第二和第三滤色区包括滤色光致抗蚀剂。
49.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
在多个第一、第二和第三光敏区上方形成第一层，用于分别接收第一、第二和第三入射光；和
在所述的第一层中顺序地形成第一、第二和第三滤光区，选择性地形成所述过滤区中的每一个以具有一彩色和一深度，以便将被所述各个的所述第一、第二和第三区接收的入射光修改到预定的强度值，用于优化所述的光敏区的性能。
50.如权利要求49的制造方法，其中所述的颜色是光刻材料。
51.一种成像器件的制造方法，包括：
在成像器小片(die)中的相应第一多个光敏区上方的第一层中形成第一多个开口；
用第一滤色材料涂布所述小片；
移除所述小片顶平面上方的多余的彩色材料；和
在所述成像器小片中的另外相应的多个光敏区上方的所述第一层中形成另外的多个开口；
用第二滤色材料涂布所述小片；以及
移除所述小片顶平面上方的多余的彩色材料；
其中根据穿过所述各个彩色材料和下面层和被所述的相应光敏区接收的所希望的光强，使所述开口的每一个形成到预定的深度。
52.如权利要求51的制造方法，进一步包括：
在所述成像器小片中的另外多个光敏区上方的所述第一层中形成另外的多个开口；
用第三滤色材料涂布所述的小片；和
移除所述小片顶平面上方的多余的彩色材料。
53.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
形成初始膜叠层，该初始膜叠层包括光致抗蚀剂、硬基质层和包括多个光电二极管的至少一层；
在所述光电二极管的至少一个上方的所述光致抗蚀剂中形成开口；
蚀刻和剥离所述至少一个光电二极管上方的所述硬基质材料，以在所述至少一个光电二极管上方形成开口；
将彩色材料涂敷到所述的蚀刻开口中；以及
进行化学机械抛光，以移除所述基质层顶平面上方的多余的彩色材料。
54.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
将光致抗蚀剂涂敷到小片上；
在所述小片上的光敏区上方的光致抗蚀剂中形成开口；
根据被所述光敏区接收的所希望的光的光学特性，将位于所述光致抗蚀剂中的所述开口下面的材料移除到预定深度；
将滤色涂层涂敷到所述小片上方和所述开口中；以及
移除所述小片顶表面上方的滤色涂层和光致抗蚀剂。
55.如权利要求54的彩色像素的制造方法，进一步包括：
重复涂敷光致抗蚀剂、移除材料、涂敷彩色涂层和移除滤色涂层步骤的步骤，用于将每个另外的滤色材料涂敷到所述的小片上。
56.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
将光致抗蚀剂涂敷到小片上；
在所述小片上的多个光敏区上方的光致抗蚀剂中形成多个开口；
根据被所述多个光敏区接收的特定波长光的所希望的光传输特性，将位于光致抗蚀剂中的所述开口下面的材料移除到所选的深度；
将滤色涂层涂敷到所述小片上方和所述开口中；以及
移除所述小片顶表面上方的滤色涂层和光致抗蚀剂。
57.如权利要求56的彩色像素的制造方法，进一步包括：
重复涂敷光致抗蚀剂、移除材料、涂敷彩色涂层和移除滤色涂层步骤的所述步骤，用于将每个另外的滤色材料涂敷到所述的小片上。
58.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
将光致抗蚀剂涂敷到小片上；
在所述小片上的光敏区上方的光致抗蚀剂中形成多个开口；
根据被所述光敏区接收的所希望的光特性，将位于光致抗蚀剂中的所述开口下面的材料移除到预定深度；
将滤色涂层涂敷到所述小片上方和所述开口中；以及
移除所述小片顶表面上方的滤色涂层和光致抗蚀剂。
59.如权利要求58的彩色像素的制造方法，进一步包括：
重复涂敷光致抗蚀剂、移除材料、涂敷彩色涂层和移除多余的滤色涂层的所述步骤，用于将每个另外的滤色材料涂敷到所述的小片上。
60.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
在小片上的相应多个光敏区的上方分别顺序地形成多个滤色区；和
根据被所述光敏区接收的所希望的光特性，在每次涂敷滤色区之后涂敷一层密封材料，使所述的密封材料形成到一深度。
61.如权利要求60的彩色像素的制造方法，其中所述的滤色区包括第一、第二和第三组彩色材料。
62.一种用于成像器件的彩色像素的制造方法，包括：
在小片上的多个光敏区的上方分别顺序地形成多个滤色区，
在所述光敏区上方的一层顶部上形成所述区域，其中所述的滤色区包括具有不同深度的第一、第二和第三组彩色材料，根据被所述的光敏区接收的所希望的光特性确定所述的深度。
63.如权利要求62的方法，其中形成所述的第一彩色材料以优化绿色波长光的强度，形成所述的第二彩色材料以优化红色波长光的强度，且形成所述的第三彩色材料以优化蓝色波长光的强度。
64.如权利要求62的方法，其中形成所述的第一彩色材料以优化青色波长光的强度，形成所述的第二彩色材料以优化品红色波长光的强度，且形成所述的第三彩色材料以优化黄色波长光的强度。
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