CN1964060A - 固体摄像器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体摄像器件及其制造方法，在半导体衬底(11)上配置多个光电变换元件(13)，在多个光电变换元件(13)的上方按规定图形形成有多色的滤色层(20)。在相邻的光电变换元件(13)的边界区的上方形成规定宽度的绿色滤色部(22)，该绿色滤色部(22)形成为山形或梯形的剖面形状，各滤色层(20)形成在相邻的绿色滤色部(22)的棱线之间。棱线部所对应的滤色层(20)的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄。该固体摄像器件能够防止相邻的滤色层的混色，并改善线浓淡、灵敏度误差和色斑。
Description
技术领域
本发明涉及在半导体衬底上配置多个光电变换元件，在其上面按规定图形形成有多色的滤色层的固体摄像器件及其制造方法。
背景技术
为了彩色化，彩色固体摄像器件按照规定的配置来形成与各光电变换元件相对应的滤色层(色素层)(例如参见特开平11-150252号公报)。下面，简单说明具有滤色层的现有的固体摄像器件的结构。
一般，在一个固体摄像器件上安装三原色的滤色片来实现了彩色化的单板式彩色固体摄像器件中，大多采用如图9所示的拜耳排列的滤色片。在该滤色层20中，绿色滤色层(无阴影线)20G配置成黑白相间的方格图案，其他部分由蓝色滤色层(纵向阴影线)20B和红色滤色层(横向阴影线)20R交替配置。也就是说，某一行(A-A″线)为绿、蓝、绿的重复，其相邻的行(B-B″线)为红、绿、红的重复。
图10是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的A-A″线的剖面的模式图。下面，简单说明该固体摄像器件的剖面结构。在N型半导体衬底11上形成P型阱层12，在P型阱层12上形成多个用于进行光电变换的光电变换元件13来作为N型半导体层。并且，形成对P型阱层12和光电变换元件13进行覆盖的栅绝缘膜14，在该栅绝缘膜14上，在与光电变换元件13和光电变换元件13之间相对应的位置上形成有用于传输信号的传输电极15。
再者，层间绝缘膜16形成为覆盖传输电极15，遮光膜17形成为覆盖层间绝缘膜16。遮光膜17具有防止不需要的光入射到传输电极15上的作用。并且，表面保护膜18形成为覆盖栅绝缘膜14和遮光膜17，形成有填埋表面保护膜18表面的凹部的第1透明平坦化膜19a。在平坦的表面保护膜18和第1透明平坦化膜19a的表面上，形成了由热固化性透明树脂构成的第2透明平坦化膜19b，该第2透明平坦化膜19b上形成了滤色层20。第2透明平坦化膜19b的作用是提高滤色层20的附着性，并且还减少显影残渣。在滤色层20上形成有第3透明平坦化膜19c，在该第3透明平坦化膜19c上形成了每个像素的微透镜21。微透镜21的作用是提高向各像素的光电变换元件13的聚光效率。
滤色层20是对每个像素具有规定的色素(红、绿或蓝)的滤色层的集合体。在沿图9的A-A″线的剖面的图10中，交替地形成了蓝色滤色层20B、和绿色滤色层20G。在特开平11-150252号公报中记载的现有的固体摄像器件中，形成了大量的绿色滤色层20G，其面积大于蓝色滤色层20B的面积。此外，绿色滤色层20G的边缘部(和其他滤色层的界面)倾斜地形成，因此，绿色滤色层20G和第2透明平坦化膜19b的接触面积进一步增大。所以，滤色层20不易剥离。
在图10的剖面中，绿色滤色层20G的尺寸大于像素尺寸，相邻的蓝色滤色层20B的尺寸相应地减小。因此，如图10所示，在蓝色光入射到绿色像素和蓝色像素的边界部的情况下，蓝色光被绿色滤色层20G吸收，在遮光膜17等的表面散射的光量减小。其结果，位于被蓝色滤色层20B包围的绿色滤色层20G下面的光电变换元件13G的受光量几乎没有变化。
图11是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的A-A″线的剖面的模式图。该剖面图中，只有滤色层20的结构不同于图10的剖面图。也就是说，在该剖面中，交替地形成了绿色滤色层20G和红色滤色层20R。
图11的剖面中，绿色滤色层20G的尺寸大于像素尺寸，相邻的红色滤色层20R的尺寸相应地减小。所以，在入射蓝色光的情况下，蓝色光被绿色滤色层20G吸收，在遮光膜17等的表面散射的光量减少。其结果，位于被红色滤色层20R包围的滤色层20G下面的光电变换元件13G的受光量几乎没有变化。
也就是说，如图10和图11所示，绿色滤色层20G的尺寸大于像素尺寸，相邻的蓝色滤色层20B和红色滤色层20R相应地减小。在此情况下，被蓝色滤色层20B包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量和被红色滤色层20R包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量之间没有差别。
在入射红色光的情况下，也是一样。红色光被绿色滤色层20G吸收，被蓝色滤色层20B包围的绿色滤色层20G下面的光电变换元件13G的受光量，也几乎没有变化；由红色滤色层20R包围的绿色滤色层20G下面的光电变换元件13G的受光量，也几乎没有变化。所以，两者的受光量没有差别。
这样，通过将绿色滤色层形成为比像素尺寸大，来抑制因图9中的A-A″线上的绿色灵敏度和B-B″线上的绿色灵敏度不同而产生的线条浓淡。并且，在特开平5-110044号公报中公开了在相邻的像素之间形成黑色滤色部来遮挡入射光的结构。
然而，在具有如上所述那样将绿色滤色层的尺寸形成为大于像素尺寸的滤色层的、现有的固体摄像器件中，存在的问题如下。
第1，在入射斜光时，由于形成有大的绿色滤色层，所以透过绿色滤色层的光入射到相邻的蓝色滤色层或红色滤色层内，由此产生混色，不能够获得精细图像。
第2，在沿图9的A-A″线的剖面中，如图12所示，当入射斜光时，该光透过绿色滤色层20G之后，入射到相邻的蓝色滤色层20B下面的蓝色像素的光电变换元件13B。其结果，在蓝色光谱特性中，由于加上了绿色光谱的长波长成分的一部分，所以，提高了蓝色灵敏度。同样，在图9的B-B″线的剖面中，如图13所示，若入射斜光，则该光透过绿色滤色层20G之后，入射到相邻的红色滤色层20R的下面的红色像素的光电变换元件13R。其结果，在红色光谱特性中，由于加上了绿色光谱的成分的一部分，所以提高了红色灵敏度。
第3，在通过将绿色滤色层的尺寸设计为大于像素尺寸(恢复尺寸(resize))来控制线条浓淡时，很难按照固体摄像器件来优化该恢复尺寸量。也就是说，斜光的影响小，而且，很难决定对线浓淡的控制有效的恢复尺寸量。
并且，若形成滤色层的彩色抗蚀剂的涂敷膜厚增大，则在光刻技术中的曝光工序中，i线被彩色抗蚀剂吸收，很难到达深部，深部的光聚合反应不充分，其结果，容易产生膜剥离。另一方面，为了获得所需的光谱特性，必须将彩色抗蚀剂涂敷到一定的膜厚。再者，很难使颜料颗料达到微粒化，即使达到了微粒化，也不能避免因分散处理而造成二次粒径增大。所以，颜料分散性彩色抗蚀剂很难实现薄膜化。
并且，现有的固体摄像器件中，如前所述滤色层的边缘部的形状是与衬底倾斜，而不垂直。所以，第1次形成的绿色滤色层具有梯形形状(上底尺寸＜下底尺寸)的剖面。第2次和第3次形成的滤色层(例如蓝色和红色)，形成为埋住第1次形成的滤色层的图形的状态，所以，形成为上底尺寸大于下底尺寸的梯形的剖面形状。其结果，如图12和图13所示，斜入射光容易透过相邻像素的滤色层的边缘部，不能够获得所需的光谱特性，结果产生混色。
再者，还存在这样的问题，即随着像素尺寸的微细化，滤色层的剖面形状的调整余量(alignment margin)减小。若产生调整误差，则由于入射光透过相邻像素的滤色层的周围部，所以还会产生大的混色，不能够获得所需的光谱特性。
再者，在拜耳排列的滤色片中，绿色滤色层形成黑白相间的方格图案时，在彩色抗蚀剂材料的分辨率低的情况下，滤色层的周边部的边缘部的形状变坏，在极端的情况下，滤色层的边缘部会变形。该边缘部的变形没有规则性，所以，很难从掩模设计上采取对策。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种能够改善相邻滤色层引起的混色和线浓淡以及灵敏度误差的固体摄像器件及其制造方法。
本发明的固体摄像器件，在半导体衬底上配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方按规定图形形成有多色的滤色层，其特征在于，在相邻的光电变换元件的边界区的上方形成规定宽度的绿色滤色部，该绿色滤色部形成为山形或梯形的剖面形状，在上述绿色滤色部的棱线和棱线之间形成上述多色的滤色层，位于上述绿色滤色部的棱线部的上述滤色层的周边部的膜厚形成为比中央部的膜厚薄。
并且，本发明的另一种固体摄像器件，在半导体衬底上以矩阵状配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方按规定图形形成有多色的滤色层，其特征在于，在相邻的光电变换元件的边界区的上方形成规定宽度的绿色滤色部，该绿色滤色部形成为俯视为格子状、且剖面形状为山形或梯形，上述多色的滤色层分别形成在被上述绿色滤色部的棱线部包围的矩形区。在此情况下，与上述绿色滤色部的棱线部对应的上述滤色层的周边部的膜厚最好形成未比中央部的膜厚薄。
并且，本发明的固体摄像器件的制造方法，用于在上述半导体衬底上配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方，按规定图形来形成多色的滤色层，其特征在于，包括以下工序：在相邻的光电变换元件的边界区的上方，形成剖面形状为山形或梯形的规定宽度的绿色滤色部的工序；以及在上述绿色滤色部的棱线之间形成上述多色的各滤色层，这时，将上述滤色层形成为使与上述绿色滤色部的棱线部对应的上述滤色层的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄的工序。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的固体摄像器件的剖面结构的模式图。
图2是表示在本实施方式的固体摄像器件的包含蓝色滤色层的剖面，在像素和像素之间的边界部入射光的情况的图。
图3是表示在本实施方式的固体摄像器件的包含红色滤色层的剖面，在像素和像素之间的边界部入射光的情况的图。
图4A、图4B是表示红色光或蓝色光被绿色滤色部吸收时的光谱特性的曲线图。
图5是表示本实施方式的固体摄像器件的包含蓝色滤色层的剖面入射斜光的情况的图。
图6是表示本实施方式的固体摄像器件的包含红色滤色层的剖面入射斜光的情况的图。
图7是表示本发明实施方式的固体摄像器件的制造工序，表示形成表面保护膜为止的状态的图。
图8是表示本发明实施方式的固体摄像器件的制造工序，表示形成绿色滤色层为止的状态的图。
图9是表示现有的固体摄像器件中的拜耳排列的三原色滤色器的例的平面图。
图10是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的A-A″线的剖面的模式图。
图11是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的B-B″线的剖面的模式图。
图12是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的A-A″线的剖面上入射斜光的情况。
图13是表示现有的固体摄像器件中的沿图9的B-B″线的剖面上入射斜光的情况。
具体实施方式
本发明的固体摄像器件，最好位于上述绿色滤色部的棱线部上的上述滤色层的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄。
并且，最好上述绿色滤色部的膜厚形成为等于或薄于上述滤色层的膜厚。并且，最好绿色滤色部的宽度形成为等于或窄于形成在相邻的光电变换元件的边界区上方的传输电极上所形成的遮光膜。
并且，本发明的固体摄像器件的制造方法，最好还包括在上述滤色层的上方形成微透镜的工序，在形成上述绿色滤色部的工序中，兼用用于形成上述微透镜的光掩模来形成上述绿色滤色部。在此情况下，在上述绿色滤色部的形成中使用负性抗蚀剂，在上述微透镜的构成中使用正性抗蚀剂。
这样，由于一块光掩模兼用于绿色滤色部的形成和微透镜的形成两者，所以有助于降低固体摄像器件的制造成本。
以下根据附图，详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式的固体摄像器件的剖面结构的模式图。该图对应于现有技术的说明中参照的图10，对相同功能的要素标注了相同的参照编号。并且，该图是沿图9的A-A″线的剖面，相当于光电变换元件3个的剖面。而且，在以下的说明中，把沿图9的A-A″线的剖面简称为A-A″剖面；同样把沿B-B″线的剖面简称为B-B″剖面。
该固体摄像器件10包括：第1传导型(例如N型)的半导体衬底(N型半导体衬底)11、第2传导型(P型)的半导体阱(P阱)层12、多个光电变换元件13、栅绝缘膜14、传输电极15、层间绝缘膜16、遮光膜17、表面保护膜18、第1透明平坦化膜19a、第2透明平坦化膜19b、俯视为形成格子状的绿色滤色部22、滤色层20(20G、20B、和图3的20R)、第3透明平坦化膜19c、以及微透镜21等。
首先，在N型半导体衬底11的表面上，形成N型半导体衬底11和逆特性的P型阱层12。在P型阱层12的表面上形成多个N型半导体区，由此来构成俯视为排列成矩阵状的多个光电变换元件13。在P型阱层12和各光电变换元件13的表面上，形成栅绝缘膜14。
再者，在栅绝缘膜14上，在光电变换元件13和光电变换元件13的边界区，形成由多晶硅构成的传输电极15。在传输电极15的表面上形成对其进行绝缘覆盖的层间绝缘膜16，再者，在层间绝缘膜16上，形成由钨等构成的遮光膜17。遮光膜17形成在除光电变换元件13的开口之外的整个面上。在遮光膜17和栅绝缘膜14的表面上形成由SiON等构成的表面保护膜18。其结果，在光电变换元件13的上部区形成凹部。将第1透明平坦化膜19a形成为填埋该凹部，其表面与表面保护膜18的表面在一个面上。该第1透明平坦化膜19a具有用于高精度地形成绿色滤色部22和滤色层20的功能，利用以酚醛类树脂等为主要成分的感光性透明膜，通过公知的涂敷、曝光和显影工序来形成。
然后，在形成俯视为格子状的绿色滤色部22和滤色层20时，为了减少显影残渣和提高附着性，涂敷采用了丙烯类透明树脂的第2透明平坦化膜19b。
再者，在涂敷绿色抗蚀剂之后，利用设计宽度比遮光膜17窄的光掩模进行曝光和显影处理，在遮光膜17的上方形成格子状的绿色滤色部22，该绿色滤色部22的宽度被修整成比遮光膜17窄。绿色滤色部22形成在光电变换元件13和光电变换元件13之间的边界区的上方的、在表面保护膜18的表面上涂敷的第2透明平坦化膜19b上面，其剖面形状形成为山形或梯形。
然后，涂敷第1(绿色)滤色抗蚀剂材料，利用设计成按黑白相间的方格图案形成绿色滤色层20G的光掩模，实施曝光和显影处理。这样来形成第1(绿色)滤色层20G。
然后，通过同样的工序，连续形成第2(例如蓝色)滤色层20B和第3(例如红色)滤色层20R。这样，在整个绿色滤色部22的棱线之间形成各滤色层20G、20B、20R，绿色滤色部22的棱线部所对应的各滤色层20G、20B、20R的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄。这样，能扩大加工余量(聚焦余量、曝光余量等)。并且，能够确保边缘部的精细的剖面形状。
并且，因为包含颜料的彩色抗蚀剂的紫外线(例如i线)透射率低，所以若彩色抗蚀剂的膜厚增大，则光很难到达彩色抗蚀剂的深处(下部)。其结果，各像素底部的分辨率下降，因此，容易产生膜剥离。但是，在本实施方式中，因为各滤色层20G、20B、20R的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄，所以能够形成尺寸精度高的滤色片，并且能够抑制膜剥离的发生。
之后，为了以高精度形成微透镜21，在多次反复进行以丙烯类树脂为主要成分的热固化性透明树脂的涂敷和烘烤之后，利用公知的干腐蚀的深腐蚀法，来形成第3透明平坦化膜19c。然后，涂敷酚醛类感光性透明膜树脂，通过进行曝光、显影的工序，形成微透镜21。
如上，先形成俯视为格子状的绿色滤色部22，在其后形成的滤色层20G、20B、20R的周边部比光电变换元件13的上方的中央部薄，所以，能够以高精度形成滤色层20G、20B、20R的边缘部。其结果，能够改善白色光、蓝色光和红色光的线浓淡。
并且，现有的通过增大绿色滤色层(减小蓝色滤色层和红色滤色层)，来改善线浓淡的方法，如上所述，对于倾斜入射光其效果差，容易产生混色。但根据本发明实施方式的结构，既能够改善线浓淡又能够抑制混色。根据附图说明理由。
图2是表示在本实施方式的固体摄像器件的包含蓝色滤色层的剖面中，在像素和像素之间的边界部入射光的情况的图。该剖面相当于图1的剖面(A-A″剖面)。如图2所示，考虑在像素和像素之间的边界部，即从遮光膜17的上方大致上垂直地入射蓝色光或红色光的情况。当入射蓝色光时，由绿色滤色部22吸收蓝色光的大部分，使遮光膜17等的表面上散射的光量减少。其结果，被蓝色像素包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量几乎不增加。并且，在入射红色光时，也由绿色滤色部22吸收了红色光的大部分，所以在遮光膜17等的表面上散射的光量减少。其结果，被蓝色像素包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量几乎不增加。
图3是表示在本实施方式的固体摄像器件的包含蓝色滤色层的剖面中，在像素和像素之间的边界部入射光的情况的图。该剖面相当于图9的剖面B-B″线的剖面。如图3所示，考虑在像素和像素之间的边界部，即从遮光膜17的上方大致上垂直地入射蓝色光或红色光的情况。当入射蓝色光时，由绿色滤色部22吸收蓝色光的大部分，使遮光膜17等的表面上散射的光量减少。其结果，被红色像素包围的绿色像素13G的受光量几乎不增加。并且，在入射红色光时，也由绿色滤色部22吸收了红色光的大部分，所以在遮光膜17等的表面上散射的光量减少。其结果，被红色像素包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量几乎不增加。
从以上情况可以看出，无论是入射蓝色光时，还是入射红色光时，被蓝色像素包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量和被红色像素包围的绿色像素的光电变换元件13G的受光量之间不产生差别。也就是说，蓝色光的线浓淡和红色光的线浓淡均得到改善。
图4A和图4B是表示红色光或蓝色光入射到绿色滤色部内时的透射光的光谱特性的曲线图。在图4A和图4B中，纵坐标左侧的轴表示透射率；右侧轴表示光强度。在图4A中，虚线表示入射的蓝色光的光谱强度特性；一点划线表示绿色滤色部的光谱透射率特性。实线表示入射蓝色光时透过绿色滤色部的光的光谱强度特性。在没有绿色滤色部22的情况下，蓝色光(虚线的光谱特性)直接透过。
在图4B中，虚线表示入射的红色光的光谱强度特性；一点划线表示绿色滤色部的光谱透射率特性。实线表示入射红色光时透过绿色滤色部的光的光谱强度特性。在没有绿色滤色部22的情况下，红色光(虚线的光谱特性)原封不动地透过。
以下根据图5和图6，详细说明入射斜光时的动作。图5是表示本实施方式的固体摄像器件的在A-A″剖面中入射斜光的情况的图。图6是表示本实施方式的固体摄像器件的在B-B″剖面中入射斜光的情况的图。如图5所示，在蓝色像素的光电变换元件13B内入射斜光的情况下，在本实施方式的固体摄像器件中，因为该斜入射光不会入射到绿色滤色部22，所以不易产生混色。同样，如图6所示，在红色像素的光电变换元件13R入射斜光的情况下，在本实施方式的固体摄像器件中，因为该斜入射光不会入射到绿色滤色部22上，所以不易产生混色。
如以上说明，因为本实施方式的固体摄像器件具有上述结构的特长，所以，在入射斜光的情况下，不易受到相邻的其他滤色层(绿色滤色层20G)的影响，能够防止被绿色像素包围的蓝色像素或红色像素的混色。并且，被绿色像素包围的蓝色像素或红色像素的灵敏度不会因相邻的绿色像素的混色而增高。
并且，在本实施方式的固体摄像器件中，形成俯视为格子状的绿色滤色部22，而且其剖面形状为山形或梯形，然后，形成绿色滤色层20G。这时，绿色滤色层20G的周边部的膜厚形成为比中央部的膜厚薄，所以，能够稳定地形成边缘部。
并且，继绿色滤色层20G之后依次形成的蓝色滤色层20B和红色滤色层20R也同样，绿色滤色部22的棱线所对应的周边部的膜厚形成为比中央部的膜厚薄，所以该部分的光谱特性变淡，调整误差所引起的混色的影响减小。
并且，因为绿色滤色部22上形成的绿色滤色层20G的周边部变薄，所以，以良好的再现性形成接近光掩模的尺寸。其结果，能够防止入射斜光时依赖于滤色层尺寸精度的相邻滤色层引起混色，能够减小灵敏度误差和色斑。
以下参照图7和图8，详细说明具有这种结构的固体摄像器件10的制造方法。图7是表示本实施方式的固体摄像器件的制造工序的中间阶段的剖面图。图8是从图7的状态起继续进行的工序的剖面图。
首先，由下列(1)～(4)节说明图7所示的剖面的工序。而且，图7所示的剖面表示在N型半导体衬底11上依次形成膜、直到形成表面保护膜18的状态。
(1)在N型半导体衬底11上，形成该N型半导体衬底11和逆特性的P型阱层12，在P型阱层12的表面上形成俯视为是矩阵状的多个N型扩散层(光电变换元件)13。P型阱层12和N型扩散层(光电变换元件)13，一般通过反复进行光刻工序、离子注入工序和热扩散工序而形成。
(2)当光电变换元件13的形成结束时，在P型阱层12光电变换元件13的表面上形成栅绝缘膜14。然后，在栅绝缘膜14上形成由多晶硅构成的传输电极15。传输电极15形成在光电变换元件13和光电变换元件13的边界区内。再者，依次形成层间绝缘膜16和由钨等构成的遮光膜17，该层间绝缘膜16在电绝缘状态下覆盖该传输电极15的表面。
(3)当遮光膜17的形成结束后，在栅绝缘膜14和遮光膜17的表面上，例如用热流的BPSG膜(硼-磷硅酸盐玻璃)和SiON膜等，来形成表面保护膜18。这时，可在光电变换元件13的上方部分，即传输电极15和传输电极15之间形成凹部(凹坑)。
(4)再者，为了形成由铝合金等构成的布线(未图示)，对该布线进行保护，例如淀积SiON膜等。然后，形成用于电极引出的压焊接点(未图示)。
图8表示从图7的状态进一步继续工序，直到形成第1滤色层即绿色滤色层20G为止的状态的剖面。以下，在(5)～(8)节说明从图7的剖面到图8的剖面的制造工序。
(5)作为其后以高精度形成俯视为格子状的绿色滤色部22和滤色层20的预处理如下：在表面保护膜18上形成第1透明平坦化膜19a，用于填埋由铝合金等形成的布线区、以及由多晶硅等形成的传输电极15等凸部之间的凹部。第1透明平坦化膜19a如下形成：利用规定的光掩模，例如涂敷以酚醛类树脂为主要成分的感光性透明抗蚀剂，进行曝光和显影(包括漂白和烘干)。这样，以填埋光电变换元件13上方的凹部的方式，来形成通过紫外线照射来提高了透射率的第1透明平坦化膜19a。
(6)接着，作为其后以高精度形成俯视为格子状的绿色滤色部22和滤色层20预处理如下：例如涂敷采用了丙烯类热固化性透明树脂的第2透明平坦化膜19b，并实施热处理来使其固化。
(7)并且，在其后形成的滤色层20的边缘部所连接的部分，即互相邻接的光电变换元件13之间存在的非受光区，换言之，在传输电极15和遮光膜17的上方，按俯视为格子状来形成绿色滤色部22。该绿色滤色部22如下形成：涂敷感光性负性绿色抗蚀剂，利用规定的光掩模，进行曝光和显影工序。该绿色滤色部22的宽度，形成为与遮光膜17的宽度相等或者比它窄。并且，剖面形状形成为山形或梯形。所使用的光掩模是设计宽度比遮光膜17窄的光掩模。但也可以兼用为形成微透镜21而设计的光掩模。在此情况下，作为用于形成绿色滤色部22的材料，可以采用与为形成绿色滤色层20G而使用的材料相同的负性绿色抗蚀剂；作为用于形成微透镜21的材料，可以采用正性透明抗蚀剂。在俯视为格子状的绿色滤色部22的形成结束后，例如，蒸气涂敷HMDS(六甲基乙硅烷基胺)膜后，接着例如涂敷绿色抗蚀剂，用于形成绿色滤色层20G。该抗蚀剂包含染料或颜料，以便有选择地使绿色系波长的光透过。而且，如没有问题，也可省略HMDS。并且，用于形成俯视为是格子状的绿色滤色部22的材料，可以是与用于形成绿色滤色层20G的绿色负性抗蚀剂相同的材料。
(8)接着，利用规定的光掩模，来对已涂敷的绿色负性抗蚀剂进行曝光、显影。该光掩模设计成黑白相间的方格图案，以便在规定部位的光电变换元件13的上方形成绿色滤色层20G。
下面，在第(9)至(12)中说明从图8的剖面到图1的剖面的工序，即从绿色滤色层20G形成后至形成微透镜21前的制造工序。
(9)在绿色滤色层20G之后，在规定位置形成蓝色滤色层20B和红色滤色层20R。利用和上述绿色滤色层20G相同的方法来形成这些滤色层20B和20R。
(10)再者，为了以高精度形成其后形成的微透镜21，例如在各滤色层20G、20B、20R上，涂敷以丙烯类树脂为主要成分的热固化性透明树脂，多次反复进行用电炉烘烤使其固化的处理，形成第3透明平坦化膜19c，该第3透明平坦化膜19c用于使滤色层20形成后的表面平坦化。
(11)并且，以提高灵敏度为目的、为了缩短从受光面到各滤色层20G、20B、20R上的表面的距离，利用公知的深腐蚀法进行腐蚀，以使第3透明平坦化膜19c尽量薄。
(12)然后，在第3透明平坦化膜19c的表面上，在各光电变换元件13的上方涂敷以酚醛类树脂为主要成分的感光性正性透明抗蚀剂，经过曝光和显影(包含漂白和烘干)工序，形成上面为凸状的微透镜21。该微透镜21通过紫外线照射来提高透射率。而且，为了防止滤色层20G、20B、20R的光谱特性劣化，微透镜21的后烘烤最好在200℃以下的处理温度下进行。
通过以上工序，可以制造图1所示的固体摄像器件10。本实施方式的固体摄像器件10中，按俯视为格子状来形成绿色滤色部22，之后形成的各滤色层20G、20B、20R的周边部的膜厚比光电变换元件13的上方的中央部薄，所以，能够以高精度形成各滤色层20G、20B、20R。其结果，对白色光、红色光和蓝色光，能够减小灵敏度误差，改善线浓淡和色斑。
如以上说明，根据本发明实施方式的固体摄像器件，能够与相邻像素的滤色层20的边缘部接出来形成绿色滤色部22，该绿色滤色部22的与边界部相垂直的方向的剖面为山形或梯形，然后形成各滤色层20，所以，边界部的滤色层20的边缘部的形状更接近垂直，能够改善尺寸误差，形成具有良好边缘部的滤色层20。
其结果，能够防止因斜入射光而在相邻的滤色层20引起混色，固体摄像器件能够获得精细的图像。
再者，因为能够将滤色层20的周边部的膜厚形成地较薄，所以在光电变换元件13的上方能够以高精度形成滤色层20。其结果，像素之间没有色斑，能够改善作为固体摄像器件的线浓淡和色隐蔽。
而且，作为在滤色层20的下面形成第1透明平坦化膜19a的方法有如下方法：涂敷感光性透明膜之后进行曝光和显影处理，填埋基地表面的凹部的方法；在多次涂敷透明膜后，用公知的深腐蚀法来实现平坦化的方法；在涂敷透明膜之后，通过热流处理进行平坦化的方法；以及组合这些方法来进一步提高平坦性的方法等。
并且，俯视为格子状的绿色滤色部22通过如下方法来形成：在涂敷绿色颜料分散性抗蚀剂或者绿色染料内添性抗蚀剂之后，利用用于形成微透镜21的光掩模、或者设计宽度等于或小于遮光膜17的光掩模，通过曝光和显像处理来形成绿色滤色部22。利用这种制造方法，可以制造具有上述结构、作用和效果的固体摄像器件10。
以上，说明了本发明实施方式的固体摄像器件及其制造方法。但本发明并不限于本实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内可以用各种方式来实施。
例如，在上述实施方式中，作为滤色层20的例子，说明了色调优先的固体摄像器件所采用的原色方式。但也可以是分辨率、灵敏度优先的固体摄像器件所采用的互补色方式。在互补色方式的情况下，作为滤色层，深红色光用滤色层、绿色光用滤色层、黄色光用滤色层、青光用滤色层，均形成在按照公知的色排列确定的位置上。
并且，作为形成滤色层20的材料，已知有染料内添性彩色抗蚀剂和颜料分散性抗蚀剂等。既可选用任一种，也可多种并用。
并且，关于第1透明平坦化膜19a的形成，已说明了采用感光性透明树脂的公知光刻技术。但作为其他方法也可以涂敷热固化性透明树脂材料，多次反复热固化，用公知的深腐蚀法来形成。
并且，在形成第1透明平坦化膜19a之后，为了提高俯视为格子状的绿色滤色部22和滤色层20的附着性而采用的以丙烯类树脂为主要成分的热固化性透明树脂材料(或HMDS膜)，只要能够保证附着强度就可以省略所述的热固化性透明树脂材料。
并且，在上述实施方式中，说明了本发明用于CCD型固体摄像器件的情况。但并不仅限于此，也可以把本发明用于MOS型等放大型固体摄像器件或其他类型的固体摄像器件。
Claims (8)
1、一种固体摄像器件，在半导体衬底上配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方按规定图形形成有多色的滤色层，其特征在于，在相邻的光电变换元件的边界区的上方形成规定宽度的绿色滤色部，该绿色滤色部形成为山形或梯形的剖面形状，在上述绿色滤色部的棱线和棱线之间形成上述多色的滤色层，位于上述绿色滤色部的棱线部的上述滤色层的周边部的膜厚形成为比中央部的膜厚薄。
2、一种固体摄像器件，在半导体衬底上以矩阵状配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方按规定图形形成有多色的滤色层，其特征在于，在相邻的光电变换元件的边界区的上方形成规定宽度的绿色滤色部，该绿色滤色部形成为俯视为格子状、且剖面形状为山形或梯形，上述多色的滤色层分别形成在被上述绿色滤色部的棱线包围的矩形区。
3、如权利要求2所述的固体摄像器件，其特征在于，位于上述绿色滤色部的棱线部上的上述滤色层的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄。
4、如权利要求1、2或3所述的固体摄像器件，其特征在于：上述绿色滤色部的膜厚形成为等于或薄于上述滤色层的膜厚。
5、如权利要求1、2、3、或4所述的固体摄像器件，其特征在于，上述绿色滤色部的宽度形成为等于或窄于形成在相邻的光电变换元件的边界区上方的传输电极上所形成的遮光膜。
6、一种固体摄像器件的制造方法，用于在上述半导体衬底上配置多个光电变换元件，在上述多个光电变换元件的上方，按规定图形来形成多色的滤色层，其特征在于，包括以下工序：
在相邻的光电变换元件的边界区的上方，形成剖面形状为山形或梯形的规定宽度的绿色滤色部的工序；以及
在上述绿色滤色部的棱线之间形成上述多色的各滤色层，这时，将上述滤色层形成为使与上述绿色滤色部的棱线部对应的上述滤色层的周边部的膜厚比中央部的膜厚薄的工序。
7、如权利要求6所述的固体摄像器件的制造方法，其特征在于，还包括在上述滤色层的上方形成微透镜的工序，在形成上述绿色滤色部的工序中，兼用用于形成上述微透镜的光掩模来形成上述绿色滤色部。
8、如权利要求7所述的固体摄像器件的制造方法，其特征在于，在上述绿色滤色部的形成中使用负性抗蚀剂，在上述微透镜的构成中使用正性抗蚀剂。
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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: 20070516 |