TW200524150A - Solid state imaging device, process for fabricating solid state imaging device and camera employing same - Google Patents

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200524150 九、發明說明： 【發明所屬之技彳标領城】 發明領域 本發明有關固態攝影裝置、固態攝影裝置之製造方法 5及使用該裝置之攝影機，特別是有關彩色固態攝影裝置之 誕歼性能與小型化。 L 前冬好j 發明背景 固態攝影裝置係對應R(紅）、G(綠）、B(藍）各色之受光 10 元件例如呈拜爾（Bayer)配列的攝影裝置。第1圖係模式性地 表示相關習知技術之固態攝影裝置之構造的剝面圖。如第1 圖所示，固態攝影裝置1具有N型半導體層101、P型半導體 層102、受光元件i〇3R、l〇3G、103B、絕緣層104、遮光膜 105、濾色器106R、106G、106B及聚光透鏡107。 15 P型半導體層102形成於N型半導體層101上。又，受光 元件103R等埋入P型半導體層1〇2而連接絕緣層1〇4。又，受 光元件103R等相互以P型半導體層1〇2之一部分作為分離區 域而分離著。遮光膜105埋入絕緣層1〇4内而配設於前述分 離區域上。 20 濾色器l〇6R等係微粒子顏料類態的渡色器，膜厚為15 〜2.0/zm範圍。滤、色器106R等所包含之顏料粒子的直徑約 〇·1 // m範圍。 濾色器脆以對向於受光元件1G3R那般地配設於絕 緣層104上。遽、色器1〇6G、106B亦同樣分別對向於受光元 200524150 件103G、103B那般地配設於絕緣層i〇4上。聚光透鏡i〇7等 配設於濾色器106R等之上。 通過聚光透鏡107之光藉著濾色器i〇6G而僅濾波綠色 光而聚光於受光元件103G上。此情形下，遮光膜1〇5遮光成 5 使通過濾色器106G之綠色光不會射入受光元件i〇3r等。受 光元件103R等藉光電變換而將入射光的亮度變換為電荷並 儲存。 如此的固態攝影裝置例如揭示於： 特開平5 —6986號公報、或 10 「固悲攝影元件之基礎」日本理工出版會，安藤·藏 淵著，映像資訊媒體學會編，1999年12月發行，ρ·183-188。 惟，由於光從各種方向射入固態攝影裝置，故斜斜地 射入的光（以下稱「斜光」）被與原本應受光之受光元件不同 的受光元件所受光，會有降低色分離機能、解析度或波長 15 靈敏度，增加雜訊之虞。 又’為了要提高固態攝影裝置之解析度，則必須將反 像素予以小型化，但是前述顏料粒子之微細化有其界限， 而無法避免靈敏度降低或發生色不均的情形。 C 明内】 20 發明概要 為了解決該課題，本發明之固態攝影裝置係具有選擇 性地使入射光透過之濾色機構的固態攝影裝置，其特點在 於前述濾光機構具有分別為由複數介電體層所構成之二個 入/4多層膜、夾於前述λ/4多層膜的絕緣體層，前述絕 200524150 緣體層具有λ /4以外的光學膜厚。 來將具有；I電體多層膜設為滤光機構層的 話，渡光機構之薄膜化變得可能，由於可抑制斜斜的入射 光到達鄰接的像素，故可提昇色分離機能。 5 h本發明之固態攝影裳置之特點在於，前述λ/4 多層膜具有由具有與前述絕緣體層材料之折射率不同折射 率材料所構成之二個第丨介電體層、由具有與前述絕緣體層 材料之折射率約相同折射率材料所構成之二個第2介電體 層，則述絕緣體層以其二個主面連接前述第^電體層，前 10述第1介電體層之未連接前述絕緣體層之主面乃連接前述 第2介電體層。 又，本發明之固慇攝影裝置之特點在於，前述絕緣體 層之光學膜厚對應透過前述濾光機構之入射光的波長而設 定。 15 如此設定的話，能以入射光之波長範圍（〜500nm)的層 構成達到色分離化’故能將渡光機構予以薄膜化而能極力 抑制因斜光所造成的色分離機能降低。 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於前述絕緣體層 具有略垂直其主面的貫穿孔或溝，且係埋入與前述第1介電 20 體層材料相同材料的貫穿孔或溝，可透過對應俯視時之前 述貫穿孔或溝部分面積與非前述貫穿孔或溝部分面積之比 之波長的光。 此構造藉使絕緣體層之折射率分布沿著該主面而改 變，改變入射光所反應之實效性的折射率而實現波長選擇 200524150 性。因此，能以入射光之波長範圍（〜5〇〇nm)的層構成達到 色刀離化，故月匕將據光機構予以薄膜化而能極力抑制因斜 光所造成的色分離機能降低。而且，由於不須於膜厚方向 改變厚度，故能簡略化製成步驟而能實現穩定的色分離特 5性。 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於具有在半導體 土板内配歹J成一一人元狀的複數受光機構，於前述絕緣體居 對應各個受光機構的每一部分，前述絕緣體層之邊緣呈: 狀。 1〇 %此構造的話，能使人射絲光於濾光機構，故更能 防止混色。 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於具有在半導體 基板内配列成二次元狀的複數受光機構，於前述絕緣體層 對應應使對向之受光機構受光之入射光波長，使對向於^ 15受光機構之部分的光學膜厚不同，而在光學膜厚不同部分 之間光學膜厚連續地改變。 如此構造的活，能提昇渡光機構之透過頻帶特性。 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於具有在半導體 基板内配列成二次元狀的複數受光機構，朝向一個受光機 20 構之入射光應通過之前述絕緣體層的區域，具備有具有不 同膜厚之複數的部分。 如此一來，以在同一像素内形成二個以上不同的膜 厚，能擴大射入該受光機構之光的頻帶幅，故能提昇各色 的波長靈敏度。 200524150 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於吸收前述λ/4 多層膜所反射之光的吸收體配設於前述λ /4多層膜之該 光反射之側。而且前述吸收體的特點在於係顏料類型或染 料類型的濾光器。如此構造的話，能抑制發生起因於前述 5 介電體多層膜反射之光的雜訊。 又，本發明之攝影機係具有固態攝影裝置，該固態攝 影裝置係具有選擇性地使入射光透過之濾光機構的固態攝 影裝置，其特點在於前述濾光機構具有分別為由複數介電 體層所構成之二個λ/4多層膜、夾於前述λ/4多層膜的 10 絕緣體層，前述絕緣體層具有λ/4以外的光學膜厚。如此 構造的話，能提供具有抑制混色之良好特性的攝影機。 又，本發明之固態攝影裝置之製造方法係具有選擇性 地使入射光透過之濾色機構之固態攝影裝置之製造方法， 其特點在於藉著以下步驟而形成前述濾光機構，該等步驟 15 包含有將複數介電體層所構成之第1 λ/4多層膜形成在半 導體基板上的第1形成步驟、將第1絕緣體層形成在前述第1 λ/4多層膜上的第2形成步驟、去除前述第1絕緣體層而殘 留第1區域的第1去除步驟、於前述第1 λ/4多層膜及前述 第1絕緣體層上形成第2絕緣體層的第3形成步驟、去除前述 20 第2絕緣體層之中即去除形成在前述第1 λ /4多層膜上之 部分之中的第2區域的第2去除步驟、於前述第2絕緣體層及 前述第1又/4多層膜上形成複數介電體層所構成之第2λ /4多層膜的第4形成步驟。 於使用介電體多層膜濾色器之固態攝影裝置上，要實 200524150 現理想的波長分離，nm排序的膜厚控制乃不可或缺。因此， 以使用將條件予以最適當化之本構造的成膜製程的狀能 下’能將晶圓面内之膜厚分布的均—性控制在±2%以内二 又，本發明之固祕影裝置之製造方法係具有選擇性 5地使入射光透過之滤色機構之固態攝影裝置之製造方法， ”特點在於藉著訂步驟㈣成前職絲構，該等步驟 包含有將複數介電體層所構成之第U/4多層膜形成在半 導體基板上的第1形成步驟、使用剝離⑽_法而於前述 i 多層膜上之第1區域形成第m緣體層的第2形成 10步驟、使用剥離法而於前述第U/4多層膜上未形成前述 々絕緣體層的部分之中的第2區域形成第2絕緣體層的第3 形成步驟、於前述第m緣體層、前述第2絕緣體層及前述 弟1λ/4多層膜上形成由複數介電體層所構成之第2λ/4 多層犋的第4形成步驟。 15 在韻層巾之_體層_成方法上，較是使用制 離法亦同樣能提昇膜厚的控制性，降低面内參差不齊。 又，本發明之固態攝影褒置之製造方法係具有選擇性 地使入射光透過之滤色機構之固態攝影震置之製造方法’ 其特點在於藉著以下步驟而形成前述渡光機構，該等步驟 20包含有將複數介電體層所構成之第u/4多層膜形成在半 導體基板上的第1形成步驟、於前述之第】λ /4多層膜上形 ^第1絕緣體層的第2形成步驟、去除前述第现緣體層而殘 留第1區域的第1去除步驟、使用剝離法而於前述第i絕緣體 層上之第2區域與前述第U/4多層膜上之未形成前述第i 200524150 絕緣體層的區域形成第2絕緣體層的第3形成步驟、於前 第1絕緣體層及前述第2絕緣體層上形成由複數介電體層所L 構成之第2λ/4多層膜的第4形成步驟。 於絕緣體膜之形成製程中製作三種膜厚之際，為了要 5設置三種臈厚乃必須三次的成膜，但是，本發明以組合餘 刻及剝離法的技術而能以二次的成膜製程設置三種膜:。 袭此可簡略化過渡器形成製程，因此能縮短工期能 造成本。 & 又，本發明之固態攝影震置之製造方法係具有選擇性 10地使入射光透過之濾色機構之固態攝影裝置之製造方法， 其特點在於藉著以下步驟而形成前述據光機構，該等步驟 包含有將複數介電體層所構成之第U/4多賴形成在半 導體基板上的第1形成步驟、於前述之第丨λ /4多層祺上步 成第1絕緣體層的第2形成步驟、去除前述第丨絕緣體層而殘 15留第1區域的第1去除步驟、於前述第1 λ/4多層膜及前述 第1絕緣體層上以與前述第丨絕緣體層材料不同材料形成第 2絕緣體層的第3形成步驟、殘留已形成在前述第1絕緣體層 上之第2區域上的第2絕緣體層而去除前述第2絕緣體層的 第2去除步驟、於前述第以邑緣體層、前述第2絕緣體層及前 20述第ία/4多層膜上形成由複數介電體層所構成之第2入 /4多層膜的第4形成步驟。 於絕緣體膜之形成製程中製作三種膜厚之際，為了要 設置三種膜厚乃必須三次的成膜，但是，本發明以使用不 同材料之絕緣體膜並進行選擇钮刻的技術而能以二次的成 200524150 膜製程設置三種膜厚。爰此可簡略化過濾器形成製程，因 此能縮短工期能削減製造成本。 又’本發明之固態攝影裝置之製造方法係具有在半導 體基板内配列成二次元狀的複數受光機構、選擇性地使入 、 5射光透過之濾光機構，而該濾光機構以複數介電體層所構 〜 成之二個λ/4多層膜夾著絕緣體層者，其特點在於包含有 在對向於各個受光機構之絕緣體層之中央部分形成抗蝕劑 的形成步驟、及藉著蝕刻而將前述絕緣體層之前述抗蝕劑 所覆蓋之部分的邊緣作成錐狀的整形步驟。 鲁 〇 乂 又别述形成步驟之特點在於形成前述抗姓劑以使前 述抗蝕劑之邊緣呈錐狀。而且，前述形成步驟之特點在於 藉改變曝光量而將前述抗蝕劑之邊緣作成錐狀。 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於具有在半導體 基板内配列成二次元狀的複數受光機構，且於前述絕緣體 5層對應應使對向之受光機構受光之光的波長，而使有無該 絕緣體層、該絕緣體層之膜厚及材料之其中任何者，或其 組合不同。如此構成的話，可藉著要對應之受光機構上有 鲁 無絕緣體層、或藉著設置膜厚或材料不同之絕緣體層的介 電體多層膜而能色分離化。 >〇 又，本發明之固態攝影裝置之特點在於具有在半導體 、 基板内配列成二次元狀的複數受光機構、因應要對應之f . 光機構而透料同波長之人射光的絲機構，且前述二2 多層膜以前述絕緣體層為中心而具有對稱的層構造。 又，本發明之固態攝影裝置係具有選擇性地透過入射 12 200524150 光的遽光機構、接受透過㈣光機構之光的受光機構者， 其特點在於前錢光機構具有由複數介f體層所構成之i /4多層膜，構成該；^4多層膜之介電體層之中距離敢 述受光機構最遠的介電體層為低折射率層。如此構成: 話，可防止射4光機構之光的反射而能實現高畫質的攝

又，本發明之固態攝影裝置係具有選擇性地透過入射 光的濾、光機構者，其特點在於前述滤光機構具有由複數介 電體層所構成之多層膜，且前述λ/4多層膜 10 -側的主面，或構成前述λ/4多層膜之任何一組介電體層 之間配設著保護層。又，前述保護層之特點在於由氮化石夕 所構成者。如此構成的話，能提昇固態攝影裝置之可靠度 及耐濕性。 又本發明之固悲攝影裝置，其特點在於具有在半導 η體基板内配列成二次元狀的複數受光機構、將入射光予以 聚光的聚光機構、透過對應各受光機構之波長之光的遽光

機構，且前述濾光機構之與前述受光機構呈相反對之主面 呈平坦。 如此構成的話，對於與任何聚光機構對應之受光機構 20之組均能將聚光機構與受光機構之距離設成相同，因此不 論要射入受光機構之光的波長，均能使用焦距相同的聚光 機構。爰此，可降低固態攝影裝置之元件的種類，可容易 地製造，能削減製造成本。 又’本發明之固態攝影裳置係具有在半導體基板内配 13 200524150 列成二次元狀的複數受光機構、選擇性地使入射光透過之 濾光機構，其特點在於前述渡光機構具有由複數介電體層 所構成之；1/4多層膜，且構成該λ/4多層膜之高折射率 層之中最接近叉光機構之高折射率層至受光機構的距離在 5 lnm以上λ以下的範圍内。如此構成的話，由於;慮色器與成 光機構鄰接，故能更確實地防止因斜光所造成的混色。又 又本發明之固態攝影裝置係具有選擇性地使入射光 透過之渡光機構，且單位像素複數配列成二次元狀者，其 特點在於前述單位像素分別具有檢測入射光強度之受光機 構由複數"電體層所構成之λ /4多層膜且係使紅色光、 綠色光或藍色光之其中任何者透過之又/4多層膜所構成 的滤光機構，且前述單位像素因應透過前述滤光機構之光 色而呈拜爾配列，於鄰接之四個單位像素所構成之正方形 區域均包含有二個具有透過藍色光之滤光機構的單 15 素。 介電體多層膜中的藍色光透過特性比較於其他色光之 透過性乃窄半幅值。相對於此，採用上述配列的話，可放 大檢測藍色光之頻帶幅而能改善固態攝影裝置的靈敏度。 ,本發明之固態攝影裝置之製造方法，將光電變換機構 2〇上开ν成之入射光予以波長分離化之介電體多層膜的製造步 驟中’在用以實現色分離機能而進行之改變部分的絕緣體 層膜厚的方法上，並非藉乾式麵刻或濕式敍刻而改變一次 形成的膜，乃藉進行因形成膜而結果性地產生膜厚變化的 成膜處理而能實現提昇控韻厚、降低面内參差不齊。 200524150 本發明之固態攝影裝置於光電變換機構上設置將入射 光予以波長分離的介電體多層膜，在該多層膜之中，以僅 改變一部分介電體層膜厚的狀態而能色分離化。由於以入 射光之波長範圍（〜5〇〇nm)的層構成能實現色分離化，故可 5達到薄膜化’能極力抑制斜光所造成色分離機能的降低。 圖式簡單說明 第1圖表示習知技術之固態攝影裝置之構造的剝面圖。 第2圖表示本發明之第1實施樣態之固態攝影裝置之構 造的平面圖。 1〇 第3圖表示本發明之第2實施樣態之固態攝影裝置之構 造的剝面圖。 第4圖（a)〜（e)表示本發明之第2實施樣態之濾色器之 製造方法的剝面圖。 第5圖（a)〜（g)表示本發明之第3實施樣態之濾色器之 15製造方法的剝面圖。 第6圖（a)〜（f)表示本發明之第4實施樣態之濾色器之 製造方法的剝面圖。 第7圖（a)〜（〇表示本發明之第5實施樣態之濾色器之 製造方法的剝面圖。 20 第8圖表示本發明之第2實施樣態之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第9圖表示本發明之第2實施樣態之濾色器之間隔構件 層之光學膜厚偏離設計值情形下之透過特性的曲線圖。 第10圖（a)〜（d)表示本發明之第6實施樣態之濾色器 15 200524150 之製造方法的剝面圖。 第11圖表示本發明之第6實施樣態之濾色n之分· 性的曲線圖。 第12圖（a)〜⑹表*對財無間隔構件層而不同介電 5體層之透過特性的曲線圖。 第13圖（a)〜（e)表示本發明之第7實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第14圖（a)〜⑴表示本發明之第8實施樣態之渡色器 之第1製造方法的剝面圖。 10 第15圖（a)〜⑴表示本發明之第8實施樣態之濾色器 之苐2製造方法的剝面圖。 第16圖（a)〜（e)表示本發明之第9實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第17圖（a)〜（d)表示本發明之第1〇實施樣態之濾色器 15之製造方法的剝面圖。 第18圖（a)〜（d)表示本發明之第丨丨實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第19圖（a)〜（d)表示本發明之變形例（1)之濾色器之 製造方法的剝面圖。 2〇 々 第20圖表示本發明之變形例（1)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第21圖表示本發明之變形例（2)之濾色器之製造方法 的剝面圖。 第22圖表示本發明之變形例（2)之濾色器之透過特性 200524150 的曲線圖。 第23圖表示本發明之變形例（3)之濾色器之製造方法 的剝面圖。 第24圖表示本發明之變形例（3)之濾色器之透過特性 5 的曲線圖。 第2 5圖表示本發明之變形例（4 )之固態攝影裝置之構 造的剝面圖。 第26圖表示本發明之變形例（4)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 10 第2 7圖表示本發明之變形例（5 )之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第2 8圖表示本發明之變形例（6 )之濾色器之配列的曲 線圖。 第29圖表示交互積層對於可見光極高透明性之低折射 15 材料與高折射率材料之多層膜構造的剝面圖。 第30圖例示λ /4多層膜之透過率特性（模擬值）的曲 線圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 20 參照圖式來說明本發明之固態攝影裝置、固態攝影裝 置之製造方法及攝影機的實施樣態。 [第1實施樣態] 本實施樣態之固態攝影裝置具有與相關習知技術之固 態攝影裝置概同的剝面構造（參照第1圖），惟，在濾色器的 200524150 構造上具有特徵。 第2圖表示本實施樣態之固態攝影裝置之構造的平面 圖。如第2圖所示，本實施樣態之固態攝影裝以之構成受 光機構的單轉素（喊部分）配列成二次域，各行藉垂 5直移位暫存“藝，其行信_水平移”存器而曰選 擇’從輸出線（圖式上省略）輸出各像素的色彩信號。驅動 電路使垂直移位暫存器、水平移位暫存器、輸出放大器動 作。 本實施樣態之濾色器建構成交互積層氧化矽層（si〇2) 10等具有低折射材料與氮化矽層（SigN4)等具有高折射率材料 之介電體多層膜。當然，固態攝影裝置之積層方向與介電 體多層膜之積層方向一致。又，構成介電體多層膜之各層 除去一層均具有約相同的光學膜厚。光學膜厚乃指將該層 之膜厚d乘以該層材料的折射率η。 15 如此構成的話，能減低濾色器厚度，故能縮短受光元 件與遮光膜的距離。因此依據本實施樣態乃更能確實防止 因斜光所造成的混色。 又，為了提昇微透鏡的聚光率，乃有必要弄大聚光角 度，惟，即使是如此情形下亦能防止混色，因此同時能提 20 高固態攝影裝置的靈敏度。 [第2貫施樣怨] 其次說明本發明之固態攝影裝置的第2實施樣態。本實 施樣態之固態攝影裝置具有與上述第1實施樣態之固態攝 影裝置概相同的構造，惟，在介電體多層膜的構造不同。 18 200524150 第3圖表示本實施樣態之固態攝影裝置之構造的剝面 圖。如第3圖所示，固態攝影裝置4具有N型半導體層4(Π、ρ 型半導體層402、受光元件403R〜403Β、絕緣層404、遮光 膜405、濾色器406及微透鏡407。 5 固態攝影裝置4係於Ν型半導體層401上順序地積層ρ 型半導體層402、受光元件403R等、透光性的絕緣層4〇4、 遮光膜405、濾色器406及微透鏡407所構成。 本實施樣態之濾色器406的特點在於構成交互積層二 氧化鈦層（Ti〇2)406a、406c、406e、406g與二氧化石夕層 10 (Si〇2)406b、406d、406f 的介電體多層膜。 第4圖表示濾色器406的製造步驟。又，無關據色器406 之製造步驟的遮光膜405及受光元件403R等省略圖式。首先 如第4圖⑻所示，於絕緣層404上依序形成二氧化鈦層 406a、二氧化矽層406b、二氧化鈦層406c、二氧化石夕層 15 4〇6d。此等層乃使用高頻(RF)濺鍍裝置而形成。 本實施樣態之濾色器406具有；I /4多層膜構造，設定 中心波長λ為530nm。二氧化欽層406a、406c、二氧化紗層、 一氧化秒層4〇6b之光學膜厚為又/4 = I32.5nm。又，二氧 化矽層406d之光學膜厚為150nm。 20 其次如第4圖（b)所示，二氧化矽層4〇6d上的藍色區域形 成抗蝕劑50。即，將抗蝕劑塗布於二氧化矽層4〇6d上而進 行熱處理（預烤），並使用分檔曝光器（stepper)等曝光裝置而 進行曝光’以有機溶劑等進行抗餘劑顯像後再度熱處理(後 烤）而形成抗餘層50。抗蝕層50之厚度為1 # m。又，藍色區 19 200524150 域乃指用以受光元件403B檢測藍色光之濾色器所形成的區 域。 其次藉蝕刻去除二氧化矽層4〇6d之未被抗蝕層5〇覆蓋 的4刀即，使用CF糸氣體而進行乾式钱刻。|虫刻條件為 5蝕刻氣體CF4、氣體流量40sccm、RF功率200W、真空度 0.050Torr 〇 又，二氧化矽與二氧化鈦之對於氟化氫酸的選擇比 大，因此可使用其使用了氟化氫酸之濕式蝕刻處理。此情 形下浸泡於氟化氫酸與氟化銨溶液以丨比4的比例混合的氟 10化氫酸中5秒鐘進行蝕刻的話，可被加工如第4圖（b)的狀態。 其次如第4圖（c)所示，使用有機溶劑等去除抗蝕層5〇 之後，使用高頻濺鍍裝置而形成二氧化矽層。新形成之二 氧化矽層的光學膜厚為45nm。因此，藍色區域中的二氧化 矽層406d厚度為195nm，藍色區域以外為45nm。 15 其次如第4圖（d)所示，於二氧化矽層4〇6d的藍色及紅色 區域上形成抗蝕層51，使用蝕刻處理而去除二氧化矽層 406d以外的部分。之後去除抗蝕層51。所謂紅色區域乃指 形成用以受光元件403R檢測紅色光之渡色器的區域。 其次如第4圖（e)所示，使用高頻濺鍍裝置而於藍色、紅 20色、綠色之全區域上依序形成二氧化鈦層406e、二氧化矽 層406f及二氧化鈦層406g。二氧化鈦層4〇6e、4〇6g及二氧 化矽層406f之光學膜厚為λ/4。 如此構成的話，能製造本實施樣態之濾色器4〇6。又， 依據上述製造方法，可將各層之膜厚的參差不齊收斂在土2 20 200524150 以内，故能提昇濾色器406所造成之色分離的精確度。 [第3實施樣態] 其次說明本發明之固態攝影裝置之第3實施樣態。本實 施樣態之固態攝影裝置具有與前述第2實施樣態之固態攝 5 影裝置同樣的構造，惟，在濾色器之製造方法上不同。以 下即著重於濾色器的製造方法來說明本實施樣態。 第5圖表示本實施樣態之濾色器的製造步驟。第5圖亦 與第4圖同樣省略遮光膜等的圖式。 首先如第5圖（a)所示，於絕緣層604上依序形成二氧化 10鈦層6〇6a'二氧化矽層606b、二氧化鈦層6〇6c而構成λ/4 多層膜構造。而且，與上述第2實施樣態同樣在二氧化鈦層 606c之紅色及綠色區域上形成2 5//111厚的抗蝕層⑼。 接著如第5圖⑻所示，使用高頻賤錢裝置而於該色、红 色、綠色之全區域上形成二氧切層·二氧化;·層咖 15 之光學膜厚為195nm。 :人如糊⑷所示’以有機溶劑等去除抗餘⑽ 層60上的二氧切層，即去_ 20

二氧切層麵。&上⑽分，而殘留藍色區域」 心其次如第5_)所示，於藍色及綠色區域形偏 共次如第5圖⑷所示，於藍 形成二氧化條新形成之二氧切父光:色之細 欠如以財、 乳切層的先學螟厚為45】 ^所示，去除抗·61_ 21 200524150 上的二氧化石夕層’即去除已形成在藍色及綠色區域上的部 分而殘留紅色區域上的二氧化石夕層。 最後如第5圖（g)所不於全區域上依序形成二氧化欽層 606e、二氧化矽層606f、二氧化鈦層6〇知。 5 如上所述，使用本實施樣態之製造方法亦能製造上述 第2實施樣態之固態攝影裝置。又，與上述第2實施樣態說 明之製造方法同樣地可將各層之膜厚的參差不齊收斂在±2 以内，能以優異精確度製造固態攝影裝置。 [第4實施樣態] 1〇 其次說明本發明之第4實施樣態的固態攝影裝置。與上 述第3實施樣態同樣本實施樣態亦以濾色器之製造方法為 特點，所製造之固態攝影裝置與上述第2實施樣態之固態攝 影裝置概約相同。另一方面，本實施樣態之固態攝影裝置 與上述第2實施樣態之固態攝影裝置之不同點在於紅色區 15域與藍色區域之間具有不同光學膜厚之二氧化石夕層改變光 學膜厚且延長至綠色區域。 第6圖表示本實施樣態之濾色器的製造方法。首先如第 6圖⑻所示，於絕緣層704上依序形成二氧化鈦層7〇如、二 氧化矽層706b、二氧化鈦層706c、二氧化矽層706d。二氧 20化鈦層706a、7〇6c、二氧化矽層706b之光學膜厚為；1/4， 二氧化矽層706d之光學膜厚為i95nm。 其次如第6圖（b)所示，於二氧化矽層7〇6d之綠色及藍色 區域上形成抗蝕層70，並使用蝕刻處理而去除二氧化矽層 7〇6d的紅色區域部分。此情形下，可使用CF系氣體進行乾 22 200524150 式蝕刻，亦可使用氟化氫酸進行濕式蝕刻。 其次如第5圖⑹所示，使用有機溶劑等去除抗钮層70, 而於二氧化矽層606d之藍色區域上形成抗蝕層71。 其次如第6圖（d)所示，使用高頻濺鍍裝置於全區域上形 5成光學膜厚55nm的二氧化石夕層。 其次如第6圖（e)所示，一旦以有機溶劑等去除抗蝕層 71 ’則也會去除(剝離法)抗触層71上的二氧化石夕層。藉此， 二氧化矽層706d之綠色區域的光學膜厚為25〇nm，藍色區域 的光學膜厚為195nm，紅色區域的光學膜厚為55nm。 10 其次於二氧化矽層7〇6d上依序形成二氧化鈦層7〇&、 二氧化石夕層706f及二氧化鈦層706g而形成本實施樣態之濾 色器。 如本實施樣態之濾色器那般地，二氧化石夕層7〇6d之厚 度變更為三種的情形下，將此二種個別形成的情形為一般 15 者。相對於此’本實施樣悲之製造方法使用姓刻法與剝離 法而能以二次成膜形成三種光學膜厚（195nm、55nm、250nm) 之二氧化石夕層，故能縮短工期（TAT : turnaround time)且能 降低製造成本。 [第5實施樣態] 20 其次說明本發明之第5實施樣態之固態攝影裝置。本實 施樣態之固態攝影裝置具有與前述第2實施樣態之固態攝 影裝置概約同樣的構造，惟，在渡色器之製造上不同。 即，相對於前述第2實施樣態之固態攝影裝置之濾色器 為建構成交互積層二氧化矽層與二氧化鈦層的構造，本實 200524150 施樣態之固態攝影裝置之濾色器係因應透過之光的波長而 增加氧化鎂層。以下即著重於濾色器之製造方法來說明本 實施樣態。 第7圖表示本貫施樣態之濾色器的製造方法。首先如第 5 7圖（a)所示，於絕緣層804上依序形成二氧化鈦層806a、二 氧化矽層806b、二氧化鈦層8〇6c、二氧化矽層8〇6d。二氧 化鈦層806a、806c、二氧化矽層8〇6b之光學膜厚為λ， 二氧化矽層806d之光學膜厚為195nm。 10 15 20 其次如第7圖（b)所示，於二氧化石夕層·上形成抗㈣ 8〇，並去除錢層8〇的紅色區域部分。之後，使用敍刻廣 理而去除二氧化矽層8〇6d之紅色區域。 〜其次如第7_)所示’使用高頻濺鑛裝置而於全區域开 成光學膜厚55nm之氧化鎂(Mg〇)層81。 幻接著如第7_所示，於綠色及紅色區域形成抗餘層 而去除乳化鎂層81的藍色區域部分。氧化鎂層亦盥二 錢石夕層觸同樣使用㈣氣體之乾式 ： 酸以濕式刻來去除。 ^用既化H 序形:3:)所層82而如第7_所示依 ⑽减鈦層驗、二氧切層赚、：氧化鈦層 光學21='合併二氧化—與氧化鎂層w 域為二：為25°nm、輪 月匕貝現必要的濾色特性。 如上所述’本實施樣態於㈣率上使用選擇比有兩稽

24 200524150 的材织二氧切層及氧傾），並藉著選擇性地_而僅各 以一次形成二氧化矽層8〇6d與氧化鎂層81的狀熊，处矿成 具有三種光學膜厚的絕緣層。因此，能、態= 之工期且能降低製造成本。 P衣 [性能評價] 其次表示上述第2實施樣態之遽色器之透過特性的评 價結果。又，上述第3實施樣態之濾色器亦表相同的透過特 性。第8圖表示上述第2實施樣態之濾色器之透過特性的曲

線圖。如第8圖所示，依據渡色器碰則能以良好精確度將 10 ^射光分離為rGB各色。又，雖然省略評價結果，惟依據 第4及第5實施樣態之親器亦能以良好精確度將人射光分 離為RGB各色。 第9圖表示第2實施樣態之濾色器4〇6之二氧化矽層 406d(以下將λ/4多層膜所夾著的光學膜厚不超出又 15之層稱為「間隔構件層」）之光學膜厚偏離設計值情形下之

透過特ϋ的曲線圖’特別是表示偏離該設計值〇咖及士3· 的情形。 士第9图所示’旦間隔構件層之光學膜厚辟變3nm則 透過光之峰值波長改變l〇nm範圍。即，即使間隔構件層之 2〇光學膜厚僅偏離3mn的情形下，RGB之色分離的精確度降低 而極不堪實用。因此，形成間隔構件層之際必須高精破度 地控制光學膜厚。 相對於此，依據本發明之製造方法，由於能以良好精 讀度形成間隔構件層，因此能抑制起因於間隔構件層之光 25 200524150 學厚度參差不齊之波長選擇性的降低而能防止固態攝影裝 置之小型化所伴隨的靈敏度降低或色不均勻。 又，習知技術係個別地製造受光元件等與濾色器之後 將此等構件予以組合而作成固態攝影裝置，惟，由於本發 5 明係以此等一連串的半導體處理所製造，故可提昇製成率 且能降低製造成本。 又，間隔構件層之光學膜厚適當的話，構成濾色器之 層數可為7層以上或7層以下。又，夾著間隔構件層而形成 於一方側的膜數與形成於另一方側的膜數可一致或不一 10 致0 又，構成濾色器406之各層材料當然不限定於上述二氧 化鈦、二氧化矽、氧化鎂，也可使用氧化鈕(Ra2〇5)、氧化 錯(Zr02)、一氮化矽（SiN)、氮化矽(Si3N4)、氧化鋁（Al2〇3)、 氟化鎂（MgF2)、氧化铪(Hf〇2)。 15 [7]第6實施樣態 其次說明本發明之第6實施樣態之固態攝影裝置。本實 施樣態之固態攝影裝置具有與前述第4實施樣態之固態攝 春 影裝置同樣構成之外，且於濾色器之製造方法上具有特點。 第10圖表示本實施樣態之濾色器之製造方法。如第ι〇 20圖⑻所示，使用高頻濺鍍裝置而於絕緣層904上依序形成二 · 氧化鈦層906a、二氧化矽層9〇6b、二氧化鈦層9〇心、二氧 · 化矽層906d及間隔構件層9〇6e。二氧化鈦層9〇如、卯&、 二氧化矽層906b、906d構成λ/4多層膜構造。二氧化欽〇層 906e為間隔構件層。 曰 26 200524150 其次如第ίο圖（b)所示，於間隔構件層9〇6e上形成抗蝕 層圖案90而钱刻間隔構件層906e的紅色區域。 其次如第_((〇所示’去除抗纟4層圖案9G之後形成抗 蝕層圖案91而蝕刻間隔構件層9〇6e的綠色區域。 5 其次如第10圖（d)所示，於間隔構件層9〇6e上形成二氧 化石夕層906f、二氧化鈦層9〇6g、二氧化石夕層9_及二氧化 欽層906i而完成攄色器。濾、色器之臈厚在藍色區域為 622nm、在紅色區域為562nm、在綠色區域為抖加爪。 (1)分光特性 1〇 纟次說明本實施樣態之濾色_分光雜。第11圖表 示本實施樣態之渡色器之分光特性的曲線圖。又，該分光 特性係使用特性矩陣法而求得者。又，在求分光特性時， 將二氧化鈦層（高折射率材料)之折射率設為2·5，將二氧化 石夕層（低折射率材料)之折射率設為145，將間隔構件層之光 15學膜厚與物理膜厚分別在藍色區域為200nm_0nm，在紅 色區域為5〇nm與2〇nm ’在綠色區域為〇細與_。在綠色 區域之間隔構件層的物理膜厚為〇nm的情形，可換言之在於 綠色區域之光學膜厚λ/2之二氧化石夕層、幫構成間 20 如第11圖所示，以調整間隔構件層之膜厚而能改變透 過間隔構件層之光的波長。 一 κ T取代上述—氧化鈦而使用氮化硬或五氧化组、 又，可將二氧化矽層以外

二氧化料作為冑折射率材料 的材料使用作為低折射率材料 27 200524150 (2)透過特性 10 15 20 其次說明介電體多層 有無間隔構件層之不同介 過特性。第u圖表示因應 又，第12圖所示之透、馬 夕層膜之透過性的曲線圖。 矩陣法^η，肖了菲科計數之 垂直入射光。各曲線之縱軸表_ °又疋波長為55〇nm而僅求 電體多層膜之光的波長。、不透過率，橫軸表示射入介 氮化石夕與二氧化秒 /4多層膜的情形下， 之介電體多層臈整體構成又 為中心之波長帶的光。又，=(a)所示反射以前述設定波長 愈大則反_帶幅愈A。—層狀材料的折射率差 H此’於光學轉不同 使又/Ο層臈對稱於間隔構件層那般地形㈣J 膜的情形下，如第12圖⑻所示能獲得 = _之中僅透過設定波長附近之光的據色器。= Pwj構件層之膜厚的話，能改變透過峰值波長。 本實施樣態著重於該特性而將介電體多層膜使用於渡 色器’因此，能將濾、色器之厚度設為人射光之波長範/圍 (50〇nm範圍）。爰此，能使固態攝影裝置小型化之同時且处 有效地防止斜光所造成的混色。

又，依據本實施樣態能與受光元一同以一連串的半導 體處理製程來形成濾色器，故能穩定固態攝影裝置之口質 且能降低其製造成本。 ' [8]第7實施樣態 28 200524150 其次說明本發明之第7實施樣態。本實施樣態之固態攝 影裝置亦與上述實施樣態之固態攝影裝置具有概相同的構 成之外，在構成濾色器之間隔構件層的構造上不同。即， 於上述實施樣態專門以改變間隔構件層之膜厚的狀態而決 · 5 定透過渡色器之光的波長，惟，本實施樣態非改變間隔構 · 件層之膜厚而係藉著使用兩種材料來構成間隔構件層而決 定透過波長。即，本實施樣態藉著將折射率不同之二種材 料沿著基板主面交互地配置而能調整透過波長。 第13圖表示本實施樣態之慮色器的製造方法。首先如 10第13圖（a)所示，於絕緣層1004上形成二氧化鈦層1〇〇6a、二 氧化矽層1006b、二氧化鈦層l〇〇6c、二氧化石夕層1〇〇6d及二 氧化鈦層1006e。該二氧化鈦層l〇〇6e為間隔構件層。 其次如第13圖（b)所示於二氧化鈦層1〇〇6e上形成抗蝕 層圖案1000。 15 接著使用抗蝕層圖案1000而蝕刻二氧化鈦層i〇〇6e。藉 此，一氧化鈦層1006e之紅色區域刻入沿著二氧化鈦層 10〇6e主面並行之複數貫穿孔或溝。俯視該紅色區域之㈣ · 區域(溝部）與非蝕刻區域時之面積比為4:丨。因此，二氧化 鈦層1006e之紅色區域中的折射率可為以下式子。 20 ((二氧化石夕之折射率）x4/5)+((二氧化石夕層之折射率） · xl/5) · 又’二氧化鈦層1006e之綠色區域以钱刻完全地去除。 其次於二氧化鈦層嶋e上及絲二氧化鈦層而露出 的二氧化㈣丨觀上依序形成二氧切層麵f、二氧化 29 200524150 鈦層1006g、二氧化矽層i〇〇6h及二氧化鈦層1006i而完成濾 色器。 依據該構成，能削減製造固態攝影裝置所必要的工 數，故能縮短工期而能降低製造成本。 5 [9]第8實施樣態 其次說明本發明之第8實施樣態之固態攝影裝置。本實 施樣態之固態攝影裝置亦與上述實施樣態之固態攝影裝置 具有概相同的構成之外，在射入濾色器之光聚光於受光元 件之點不同。 10 第14圖表示本實施樣態之濾色器的製造步驟。首先如 第14圖⑻所示，於絕緣層11〇4上形成二氧化鈦層n〇6a、二 氧化矽層1106b、二氧化鈦層1106c、二氧化矽層n〇6d及二 氧化鈦層1106e。邊二氧化鈦層為間隔構件層。 其次如第14圖（b)所示於二氧化鈦層n〇6e上形成抗蝕 15層圖案1100之後，蝕刻二氧化鈦層1106e的紅色區域。 其次如第14圖（c)所示於二氧化鈦層u〇6e上形成抗蝕 層圖案lioi之後，蝕刻二氧化鈦層11〇6e的綠色區域。 其次如第14圖（d)所示於二氧化鈦層n〇6e之藍色、紅 色、綠色各區域之中央部形成抗蝕層圖案11〇2。 2〇 接著如第14圖⑹所示使用光刻步驟及乾式餘刻步驟而 將二氧化鈦層1106e之各區域周邊部作成錐狀。 最後於去除抗蝕層圖案11〇2後，形成二氧化矽層 ii〇6f、一氧化鈦層11()6g、二氧化石夕層^隐及二氧化欽層 而完成固態攝影裝置。又’如上所述由於二氧化欽層 30 200524150 1106e之周邊部呈錐狀，故二氧切層則付、二氧化欽層 110知、二氧切層脳h及二氧化鈦層u⑽之周邊部亦^ 錐狀。 "如此將周邊部設成錐狀的話，射入各色區域周邊部之 5光會聚光於各個中央部。因此，能更禮實防止斜光所造成 的混色。又，由於能補充將入射光予以聚光之微透鏡機能 的一部分’因此能將該微透鏡之厚度作得薄而達到固態攝 影裝置的小型化。 又’使用以T的製造方法亦能將各色區域周邊部作成 1〇錐狀而獲得同樣的效果。第15圖表示將各色區域周邊部作 成錐狀渡色器的製造方法。從第15圖⑻至⑷與第14圖⑷ 至(C)相同。之後如第15圖⑷所示形成將各色區域周邊部作 成錐狀的抗蝕層圖案1203。第15圖⑷、⑺與第14圖⑹、⑴ 相同。依據此製造方法亦能獲得與上述同樣的濾色器。 15 又，當然依據本實施樣態之製造方法能與上述實施樣 態之製造方法同樣地使固態攝影裝置小型化，且能提昇其 製成率而能削減製造成本。 [10]第9實施樣態 其次說明本發明之第9實施樣態。本實施樣態之固態攝 2〇影裝置亦與上述實施樣態之固態攝影裝置具有概相同的構 成之外，在構成慮色為之間隔構件層形狀上不同。即，上 述實施樣態於要透過之每一色使用相同膜厚的間隔構件 層，惟，本實施樣態乃在一個色區域中改變間隔構件層為 特點，藉此能放大要透過之光的頻帶幅。 31 200524150 第16圖表示本實施樣態之濾色器的製造方法。本實施 樣態如第16圖（b)所示，追加形成抗蝕層圖案13〇1而蝕刻一 氧化鈦層1306e之藍色區域之一部分的步驟，藉此以二階俨 改變二氧化鈦層1306e之藍色區域的膜厚。如此一來，能^ 5大要透過渡色裔之監色光的頻帶幅而達到提昇透過特性 又，間隔構件層之膜厚改變不限定於二階段，又，卷 然不限定於藍色區域，乃可以三以上的多階段來改變間隔 構件層的膜尽，亦可在紅色區域或綠色區域改變膜厚。 又，高折射率材料可使用氮化矽、五氧化鈕或二

nr\i Ί Q 10 锆等，低折射率材料可使用二氧化矽以外的材料。 依據本貫施樣態亦可將渡色器厚度抑制在入射光之、、皮 長範圍而防止斜光所造成的混色，同時能使固態攝影裝置 小型化。又，能提昇固態攝影裝置之製成率而降低製造成 本。 15 [11]第10實施樣態 其次說明本發明之第10實施樣態。本實施樣態之固熊 攝影裝置亦與上述實施樣態之固態攝影裝置具有概相同的 構成之外，在膜厚為連續性地改變之點不同。 第17圖表示本實施樣態之濾色器之製造方法。首先如 20第17圖⑻所示，於絕緣層1404上依序形成二氧化敎層 1406a、二氧化矽層1406b、二氧化鈦層1406c、二氧化石夕層 1406d及二氧化鈦層i406e。 接著如第17圖（b)所示，使用光刻步驟形成從藍色區域 經過紅色區域而至綠色區域之錐上的抗蝕層圖案MOi。此 32 200524150 情形下為了於光刻步驟用之光罩慢慢地改變曝光時之光的 透過性，乃使要形成在遮罩上的鉻(Cr)膜之透過率配合錐形 狀而連績性地改變。 接著如第17 _所示藉乾式㈣而使二氧化鈦| · 5 M06e形成具有對應抗蝕層圖案1401之錐形狀。 · 最後如第17圖（d)所示於二氧化鈦層14〇&上依序形成 一氧化矽層1406f、二氧化鈦層M〇6g、二氧化矽層14〇他及 一氧化鈦層1406i而完成據色器。 藉此，能更提昇透過頻帶特性。 · 10 [12]第11實施樣態 其次說明本發明之第11實施樣態。本實施樣態之固態 攝影裝置亦與上述實施樣態之固態攝影裝置具有概相同的 構成之外，在具有吸收從濾色器來之反射光的吸收體之點 不同。 15 第18圖表示本實施樣態之濾色器之製造方法。第18圖 (a)至(c)與上述實施樣態相同。 如第18圖（d)所示，本實施樣態之濾色器於二氧化鈦層 ® 1506i上具有各色光的吸收體1507b、1507r及1507g。吸收體 可使用例如顏料類型或染料類型的濾色器。 20 如上所述，由介電體多層膜構成之濾色器對於欲透過 之波長以外的光全部反射。此反射光例如會有在固態攝影 裝置表面多重反射而誤射入其他受光元件之虞。對於此問 題，本實施樣態於濾色器上設置吸收體的話’能抑制發生 該反射光所造成之雜訊。 33 200524150 [變形例] 以上依據實施樣態而說明了本發明，惟，當然本發明 不限疋於上述實施樣悲’而能貫施以下所述之變形例。 (1)上述實施樣態中，專門說明了使用高折射率材料(二 · 5氧化鈦)作為濾、色器之最上層材料的情形，惟，當然本發明 · 不限定於此情形，乃亦可使用低折射率材料作為淚色器之 最上層材料。 第19圖表示使用低折射率材料作為濾色器之最上層材 料之濾色器的製造方法。首先，如第19圖（a)所示，於絕緣 修 10層1604上形成二氧化鈦層i606a、二氧化矽層16〇6b、二氧 化鈦層1606c及二氧化矽層1606d。 其次如第19圖（b)、⑷所示，使用蝕刻步驟而調整間隔 構件層即二氧化矽層16〇6d的濃度。最後如第19圖（〇1)所示於 二氧化矽層1606d上以及二氧化鈦層16〇6(：之綠色區域上形 15成二氧化鈦層1606e、二氧化石夕層16瞻、二氧化欽層16㈣ 及一氧化秒層1606h。 第20圖表示本變形例之滤色器之透過特性的曲線圖。 · =較第20圖與第8圖的話’可得知藍色光與紅色光之透過率 最大值約100% ’對於綠色光之透過率最大值亦可改善 20 近 100%。 · 如此一來，與使用高折射率材料的情形比較，由於射 · 入滤色器最上層之光不易反射’因此能更有效率地攝影。 可得知間隔構件層為低折射率材料所構成的話，分光 靈敏度比高折射率材料所構成者更佳。 34 200524150 ⑵賴於上述實施樣態巾未_說明，惟可於渡色器 之絕緣層側或微透鏡側、或構成濾色器之介電體層之間形 成保護層。於該位置形成保護層（例如氮切層）的話，能 提昇固態攝影裝置之可靠度及耐濕性。第21圖表示本變形 5例之濾色器的剝面圖。如第21圖所示於絕緣層職上依序 形成保護層m5、遽、色器1706。在此說明保護層17〇5為氮 化石夕層。 第22圖表示本變形例之慮色器之透過特性的曲線圖。 如第22圖所示，可得知追加保護層17〇5亦不會特別劣化透 10 過特性。 如此追加保護層的話，能提昇固態攝影裝置之可靠度 及财濕性。 (3)上述實施樣態專門說明了濾色器之微透鏡側形成配 合間隔構件層形狀的情形，惟，當然本發明不限定於此， 15 而可取代此情形而改為下述方式。 第23圖表示本變形例之濾色器形狀。如第23圖所示本 變形例之濾色器1806係建構成在絕緣層18〇4上交互積層二 氧化鈦層與二氧化矽層者。於濾色器之微透鏡側形成配合 濾、色器之凹凸而改變厚度的二氧化矽層18〇6g，該二氧化矽 2〇 層1806g之微透鏡側形成平坦。 第24圖表示濾色器1806之透過特性的曲線圖。如第24 圖所示，可得知濾色器1806不論二氧化矽層1806§的形狀如 何乃具有優異的透過特性。 如此構成的話，能容易地於濾色器上配設微透鏡，故 35 200524150 能提昇固態攝影裝置的製成率，又，能降低製造成本。又， 也可於各色使用不同焦距的微透鏡。 (4) 上述實施樣態專門說明了於絕緣層上形成滤色器的 情形，惟，當然本發明不限定於此，而可取代此情形而改 5 為下述方式。 即’亦可以連接於受光元件那般地形成滤色器。第25 圖表示本變形例之固態攝影裝置構成的剝面圖。 如第25圖所示，本變形例之固態攝影裝置具有n型半導 體層1901、P型半導體層1902、受光元件1903、濾色器1906、 10 絕緣層1904、遮光膜1905及微透鏡1907。第26圖表示濾色 器1906之透過特性的曲線圖。如第26圖所示，可得知如本 變形例之構成，濾色器1906亦不會特別劣化透過特性。 如此構成的話，由於濾色器與受光元件鄰接，因此能 更確實防止斜光所造成的混色。 15 又，半導體表面至濾色器之高折射率層的距離為1nm 以上，透過濾色器之光的一波長以下即可。亦可從半導體 表面至濾色器之高折射率層之間介設著濾色器為低折射率 層，亦可介設緩衝層。例如將濾色器之高折射率層設為二 氧化鈦層，將低折射率層設為二氧化矽層的話，祇要是從 20 二氧化鈦層至受光元件（半導體表面）的距離在上述範圍即 可。換言之，連接受光元件之二氧化矽層的光學膜厚在上 述範圍即可。 (5) 如上述實施樣態之說明，交互積層二氧化鈦層與二 氧化矽層所構成之濾色器將二氧化鈦層與二氧化石夕層之任 36 200524150 何層設為間隔構件層均能獲得濾色器。 但是’從透過率的觀點而論，乃以將二氧化矽層作為 間隔構件層為佳。第27圖表示將二氧化鈦層作為間隔構件 層情形下之透過特性的曲線圖。如第27圖所示，將二氧化 · 5鈦層作為間隔構件層情形下之藍色、綠色、紅色之任何者 的最大透過率均不滿9〇%。 相對於此，將二氧化矽層作為間隔構件層情形下，例 如可為前述第8圖所示對於任何光色均達95%以上。因此， 交互積層二氧化鈦層與二氧化矽層所構成之濾色器將二氧 鲁 ίο化矽層作為間隔構件層為佳。 又’間隔構件層之光學膜厚在要透過之光的波長以下 且在lnm以上為適宜。在此範圍的話，以改變間隔構件層之 光學膜厚而能任意設定可見光區域之透過峰值波長。 (6)上述實施樣態之濾色器僅記述濾色器為拜爾配列， 15具體上乃期望為以下的配列。 第28圖表示本變形例之濾色器的配列且係拜爾配列之 最小單位(4像素）。依據此最小單位而反覆配列各像素。# _ 第28圖所示構成拜爾配列之最小單位的4像素之中，將2像 素設為檢測藍色光的像素，剩餘的2像素設為檢測紅色光與 . 20 綠色光的像素。 在濾色器之透過特性上’藍色光之半值幅小於紅色光 兵、4色光’故以採用以上配列而能放大檢測藍色光的頻帶 幅而能改善固態攝影裝置的靈敏度。 (7)上述第7實施樣態說明了於二氧化鈦層之紅色區域設 37 200524150 置溝’而以二氧化石夕填埋此溝的情形，惟本發明不僅限 於此情形，乃可取代此情形而改採以下的情形。例如可取 2溝而於二氧化鈦層開孔，並於此孔填埋二氧切層。此 情形下’該區域之折射率可賦予上述第7實施樣態所示之式 . 5子。又，溝可設為同心圓狀。 · [14] λ/4多層膜構造 說明λ /4多層膜構造。 首先’說明交互積層對於可見光具有極高透明性之低 折射率材料與高折射率材料的多層膜構造。第29圖表示如 · ⑺此多層膜構造的剝面圖。如第29圖所示多層骐構造2〇係建 構成交互積層低折射率材料細與高折射率材料讀的構 造0 對於如此多層膜構造20，對其積層方向斜斜地射入之 光會透過構成多層膜構造之同時，在各層的交界面反射。 b此乃相鄰之二層之折射率不同之故。而在各交界面之反射 光的總量構成多層膜構造整體的反射光。 在不同交界面之反射光的相位-致的話構成高反射特 性，若是反相位則構成低反射特性。因此，在使用多層膜 構ie作為南反射塗膜的情形下’設計成在各交界面的反射 20 光為同相位。 構成如此多層膜構造之各層光學膜厚為一致的情形 下，會反射以相當於該光學膜厚之4倍的波長（以下稱「設 定中心波長」）λ為中心之預定頻帶（以下稱「反射頻帶」） 之波長的光。如此多層膜構造稱為λ/4多層膜構造。 38 200524150 第_為例示又/4多相之透過率特性（模擬值）的 曲線圖，且㈣表示透過λ/衫層膜之波長，縱轴表示各 波長的透過率。又，設定中心波長為550細，低折射率層與 高折射率層之對數為10。又，低折射率層之材質設為氧化 5石夕、高折射率層之材質設為氮化石夕。如第3〇圖所示，可得 知將设疋中〜波長550nm設為中心之波長5〇〇11111至6〇〇nm的 反射頻帶中，透過率明顯變低，入射光約1〇〇%反射。 如此構成’ λ/4多層膜藉著選擇各層的光學膜厚而能 自由地設計反射頻帶。又，以將低折射率層與高折射率層 10之間的折射率差設得大，或是將低折射率層與高折射率層 之對數設得多的狀態亦能擴大反射頻帶的頻帶幅。 產業上的利用性 本發明之固態攝影裝置、固態攝影裝置之製造方法及 使用此裝置之攝影機在作為使彩色固態攝影裝置小型化， 15 提昇其性能的技術上有用。 【圖式^簡請^明】 第1圖表示習知技術之固態攝影裝置之構造的剝面圖。 第2圖表示本發明之第丨實施樣態之固態攝影裝置之構 造的平面圖。 20 第3圖表示本發明之第2實施樣態之固態攝影裝置之構 造的剝面圖。 第4圖（a)〜（e)表示本發明之第2實施樣態之濾色器之 製造方法的剝面圖。 第5圖（a)〜（g)表示本發明之第3實施樣態之濾色器之 39 200524150 製造方法的剝面圖。 第6圖（a)〜（f)表示本發明之第4實施樣態之濾色器之 製造方法的剝面圖。 第7圖（a)〜（f)表示本發明之第5實施樣態之濾色器之 “ 5 製造方法的剝面圖。 · 第8圖表示本發明之第2實施樣態之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第9圖表示本發明之第2實施樣態之濾色器之間隔構件 層之光予膜厚偏離设計值情形下之透過特性的曲線圖。 10 第10圖（a)〜（d)表示本發明之第6實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第11圖表示本發明之第6實施樣態之濾色器之分光特 性的曲線圖。 第12圖（a)〜（b)表示對應有無間隔構件層而不同介電 15體層之透過特性的曲線圖。 第13圖（a)〜（e)表示本發明之第7實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 春 第14圖（a)〜（f)表示本發明之第8實施樣態之濾色器 之第1製造方法的剝面圖。 第15圖（a)〜（f)表示本發明之第8實施樣態之濾色器 之第2製造方法的剝面圖。 κ 第16圖（a )〜（e )表示本發明之第9實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第17圖（a)〜（d)表示本發明之第1〇實施樣態之濾色器 40 200524150 之製造方法的剝面圖。 第18圖（a)〜（d)表示本發明之第丨丨實施樣態之濾色器 之製造方法的剝面圖。 第19圖（a)〜（d)表示本發明之變形例（1)之濾色器之 5 製造方法的剝面圖。 第20圖表示本發明之變形例（1)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第21圖表示本發明之變形例（2)之濾色器之製造方法 的剝面圖。 1〇 第2 2圖表示本發明之變形例（2)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第23圖表示本發明之變形例（3)之濾色器之製造方法 的剝面圖。 第2 4圖表示本發明之變形例（3)之濾色器之透過特性 15 的曲線圖。 第25圖表示本發明之變形例（4)之固態攝影裝置之構 造的剝面圖。 第26圖表示本發明之變形例（4)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 20 第2 7圖表示本發明之變形例（5)之濾色器之透過特性 的曲線圖。 第28圖表示本發明之變形例（6)之渡色器之配列的曲 線圖。 第29圖表示交互積層對於可見光極高透明性之低折射 200524150 材料與高折射率材料之多層膜構造的剝面圖。 第3 0圖例示λ / 4多層膜之透過率特性（模擬值）的曲 線圖。 【主要元件符號說明】 1 固態攝影裝置 2 固態攝影裝置 20 多層膜構造 50、51 抗#層 60、61 抗餘層 70、71 抗餘層 80、82 抗#層 81 氧化鎂層 90、91 1虫層圖案 101 N型半導體層 102 P型半導體層 103R、 103G、103B 受光元件 103 絕緣層 104 遮光膜 106R、 106G、106B 濾色器 107 聚光透鏡 401 N型半導體層 402 P型半導體層 403 R、G、B受光元件 404 絕緣層 405 遮光膜 406 濾色器 406a、406c、406e、406g 二 氧化鈦層 406b、406d、406f 二氧化 矽層 407 微透鏡 604 絕緣層 606a 二氧化鈦層 606b 二氧化矽層 606c 二氧化鈦層 606d 二氧化矽層 606e 二氧化鈦層 606f 二氧化矽層 606g 二氧化鈦層 704 絕緣層 706a 二氧化鈦層 706b 二氧化矽層 706c 二氧化鈦層 706d 二氧化矽層

42 200524150 706e 二氧化鈦層 706f 二氧化矽層 706g 二氧化欽層 804 絕緣層 806a 二氧化鈦層 806b 二氧化矽層 806c 二氧化鈦層 806d 二氧化矽層 904 絕緣層 906a 二氧化鈦層 906b 二氧化矽層 906c 二氧化鈦層 906d 二氧化矽層 906e 間隔構件層 906f 二氧化矽層 906g 二氧化鈦層 906h 二氧化石夕層 906i 二氧化鈦層 1000 抗餘層圖案 1004 絕緣層 1006a 二氧化欽層 1006b 二氧化矽層 1006c 二氧化鈦層 1006d 二氧化矽層 1006e 二氧化鈦層 1006f 二氧化矽層 1006g 二氧化鈦層 1006h 二氧化矽層 1006i 二氧化鈦層 1100 抗蝕層圖案 1101 抗名虫層圖案 1102 抗名虫層圖案 1104 絕緣層 1106a 二氧化鈦層 1106b 二氧化矽層 1106c 二氧化鈦層 1106d 二氧化矽層 1106e 二氧化鈦層 1106f 二氧化矽層 1106g 二氧化鈦層 1106h 二氧化矽層 1106i 二氧化鈦層 1201 抗I虫層圖案 1202 抗蝕層圖案 1203 抗蝕層圖案 1204 絕緣層 1206a 二氧化鈦層 1206b 二氧化矽層

43 200524150 1206c 二氧化鈦層 1206d 二氧化矽層 1206e 二氧化鈦層 1206f 二氧化石夕層 1206g 二氧化鈦層 1206h 二氧化石夕層 1206i 二氧化鈦層 1301 抗钱層圖案 1302 抗名虫層圖案 1303 抗蝕層圖案 1304 絕緣層 1306a 二氧化鈦層 1306b 二氧化矽層 1306c 二氧化鈦層 1206d 二氧化矽層 1306e 二氧化鈦層 1306f 二氧化矽層 1306g 二氧化鈦層 1306h 二氧化矽層 1306i 二氧化鈦層 1401 抗蝕層圖案 1404 絕緣層 1406a 二氧化鈦層 1406b 二氧化矽層 1406c 二氧化鈦層 1406d 二氧化矽層 1406e 二氧化鈦層 1406f 二氧化矽層 1406g 二氧化鈦層 1406h 二氧化石夕層 1406i 二氧化鈦層 1501 抗蝕層圖案 1504 絕緣層 1506a 二氧化鈦層 1506b 二氧化矽層 1506c 二氧化鈦層 1506d 二氧化矽層 1506e 二氧化鈦層 1506f 二氧化矽層 1506g 二氧化鈦層 1506h 二氧化矽層 1506i 二氧化鈦層 1507b、 1507r、1507g 吸收體 1604 絕緣層 1606a 二氧化鈦層 1606b 二氧化矽層 1606c 二氧化鈦層 光的

44 200524150 1606d 二氧化矽層 1901 N型半導體層 1606e 二氧化鈦層 1902 P型半導體層 1606f 二氧化矽層 1903 受光元件 1606g 二氧化鈦層 1904 絕緣層 1606h 二氧化矽層 1905 遮光膜 1704 絕緣層 1906 濾色器 1705 保護層 1907 微透鏡 1706 濾色器 2001 低折射率材料 1804 絕緣層 2002 向折射率材料 1805 濾色器 1806g 二氧化石夕層 45

Claims (1)

1. 200524150 十、申請專利範圍： 1. 一種固態攝影裝置，係具有選擇性地使入射光透過之濾 光機構者，其特徵在於： 前述滤光機構具有· 5 二個；I /4多層膜，其係分別由複數介電體層所構成 者；及 絕緣體層，其係為前述λ / 4多層膜所夾著， 且前述絕緣體層具有λ/4以外的光學膜厚。 2. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中前述二個λ 10 /4多層膜具備有： 具有與前述絕緣體層材料之折射率不同折射率材料 所構成之二個第1介電體層；及 與前述絕緣體層材料之折射率約相同折射率材料所 構成之二個第2介電體層， 15 且前述絕緣體層以其二個主面連接前述第1介電體 層，而第1介電體層之未連接前述絕緣體層的主面連接前 述第2介電體層。 3. 如申請專利範圍第1或2項之固態攝影裝置，其中前述絕 緣體層之光學膜厚對應透過前述濾光機構之入射光的波 20 長而設定。 4. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中前述絕緣體 層具有略垂直其主面的貫穿孔或溝，且係埋入與前述第1 介電體層材料相同材料的貫穿孔或溝，可透過對應俯視 時之前述貫穿孔或溝部分面積與非前述貫穿孔或溝部分 46 200524150 面積之比之波長的光。 5. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有在半導 體基板内配列成二次元狀的複數受光機構，於前述絕緣 體層對應各個受光機構的每一部分，前述絕緣體層之邊 5 緣呈錐狀。 6. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有在半導 體基板内配列成二次元狀的複數受光機構，於前述絕緣 體層對應應使對向之受光機構受光之入射光波長，使對 向於該受光機構之部分的光學膜厚不同，而在光學膜厚 10 不同部分之間光學膜厚連續地改變。 7. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有在半導 體基板内配列成二次元狀的複數受光機構，朝向一個受 光機構之入射光應通過之前述絕緣體層的區域，具備有 具有不同膜厚之複數的部分。 15 8.如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中吸收前述λ /4多層膜所反射之光的吸收體配設於前述λ/4多層膜 之該光反射之側。 9.如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中前述吸收體 係顏料類型或染料類型的濾光器。 20 10.—種攝影機，係具有固態攝影裝置，該固態攝影裝置具 有選擇性地使入射光透過之濾光機構者，其特徵在於： 前述濾光機構具有： 二個λ/4多層膜，其係分別由複數介電體層所構成 者；及 47 200524150 絕緣體層，其係為前述λ / 4多層膜所夾著， 且前述絕緣體層具有λ/4以外的光學膜厚。 11. 一種固態攝影裝置之製造方法，係具有選擇性地使入射 光透過之濾光機構之固態攝影裝置的製造方法，其特點 5 在於藉著以下步驟而形成前述濾光機構，該等步驟包含 有： 第1形成步驟，其係將複數介電體層所構成之第1λ /4多層膜形成在半導體基板上； 第2形成步驟，其係將第1絕緣體層形成在前述第1 10 λ/4多層膜上； 第1去除步驟，其係去除前述第1絕緣體層而殘留第1 區域； 第3形成步驟，其係於前述第1 λ/4多層膜及前述第 1絕緣體層上形成第2絕緣體層； 15 第2去除步驟，其係去除前述第2絕緣體層之中即去 除形成在前述第1λ/4多層膜上之部分之中的第2區 域；及 於前述第2絕緣體層及前述第1 λ /4多層膜上形成 複數介電體層所構成之第2 λ/4多層膜的第4形成步驟。 20 12. —種固態攝影裝置之製造方法，係具有選擇性地使入射 光透過之濾光機構之固態攝影裝置的製造方法，其特點 在於藉著以下步驟而形成前述濾光機構，該等步驟包含 有： 第1形成步驟，其係將複數介電體層所構成之第1λ 48 200524150 /4多層膜形成在半導體基板上； 第2形成步驟，其係使用剝離法而於前述第1λ/4 多層膜上之第1區域形成第1絕緣體層； 第3形成步驟，其係使用剝離法而於前述第1又/4 5 多層膜上未形成前述第1絕緣體層的部分之中的第2區域 形成第2絕緣體層；及 第4形成步驟，其係於前述第1絕緣體層、前述第2 絕緣體層及前述第1 λ /4多層膜上形成由複數介電體層 所構成之第2λ/4多層膜。 10 13. —種固態攝影裝置之製造方法，係具有選擇性地使入射 光透過之濾光機構之固態攝影裝置的製造方法，其特點 在於藉著以下步驟而形成前述濾光機構，該等步驟包含 有： 第1形成步驟，其係將複數介電體層所構成之第1λ 15 /4多層膜形成在半導體基板上； 第2形成步驟，其係於前述之第1 λ/4多層膜上形成 第1絕緣體層； 第1去除步驟，其係去除前述第1絕緣體層而殘留第1 區域； 20 第3形成步驟，其係使用剝離法而於前述第1絕緣體 層上之第2區域與前述第1 λ /4多層膜上之未形成前述 第1絕緣體層的區域形成第2絕緣體層；及 第4形成步驟，其係於前述第1絕緣體層及前述第2 絕緣體層上形成由複數介電體層所構成之第2 λ/4多層 49 200524150 膜。 14. 一種固態攝影裝置之製造方法，係具有選擇性地使入射 光透過之濾光機構之固態攝影裝置的製造方法，其特點 在於藉著以下步驟而形成前述濾光機構、，該等步驟包含 5 有·· 第1形成步驟，其係將複數介電體層所構成之第1λ /4多層膜形成在半導體基板上； 第2形成步驟，其係於前述之第1 λ/4多層膜上形成 第1絕緣體層； 10 第1去除步驟，其係去除前述第1絕緣體層而殘留第1 區域； 第3形成步驟，其係於前述第1 λ/4多層膜及前述第 1絕緣體層上以與前述第1絕緣體層材料不同材料形成第 2絕緣體層； 15 第2去除步驟，其係殘留已形成在前述第1絕緣體層 上之第2區域上的第2絕緣體層而去除前述第2絕緣體 層；及 第4形成步驟，其係於前述第1絕緣體層、前述第2 絕緣體層及前述第1 λ/4多層膜上形成由複數介電體層 20 所構成之第2λ/4多層膜。 15. —種固態攝影裝置之製造方法，係具有在半導體基板内 配列成二次元狀的複數受光機構、選擇性地使入射光透 過之濾光機構，而該濾光機構以複數介電體層所構成之 二個λ/4多層膜夾著絕緣體層者，其特點在於包含有： 200524150 形成步驟，錢在對向於各個受錢構之絕緣· 之中央部分形成抗蝕劑；及 足㈢ 正形步驟’其係藉著㈣而將前賴緣體層之前述 抗蝕劑所覆蓋之部分的邊緣作成錐狀。 ^ 16·如申請專利範圍第15項之固態攝影裝置之製造方法，其 中刚述形成步獅成前述抗㈣丨以使前述⑽劑之 呈錐狀。 象 17·如申請專利範圍第16項之固態攝影裝置之製造方法，其 中前述形成步驟藉改變曝光量而將前述抗蝕劑之邊緣= 10 成錐狀。 18·如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有在半 導體基板内配列成二次元狀的複數受光機構，且前述絕 緣體層對應應使對向之受光機構受光之光的波長，而使 有無該絕緣體層、該絕緣體層之膜厚及材料之其中任何 15 者，或其組合不同。 19·如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有在半 導體基板内配列成二次元狀的複數受光機構、因應要對 應之受光機構而透過不同波長之入射光的濾光機構，且 前述二個多層膜以前述絕緣體層為中心而具有對稱的層 20 構造。 20· —種固態攝影裝置，係具有選擇性地使入射光透過之濾 光機構、接受透過該濾光機構之光的受光機構者，其特 徵在於： 前述濾、光機構具有： 51 200524150 λ/4多層膜，其係由複數介電體層所構成者， 且構成該λ /4多層膜之介電體層之中，距離前述受 光機構最遠的介電體層為低折射率層。 21. —種固態攝影裝置，係具有選擇性地使入射光透過之濾 5 光機構者，其特徵在於： 前述濾光機構具有： λ/4多層膜，其係由複數介電體層所構成者， 且前述λ/ 4多層膜之任何一側的主面，或構成前述 λ/4多層膜之任何一組介電體層之間配設著保護層。 10 22.如申請專利範圍第21項之固態攝影裝置，其中前述保護 層由氮化石夕所構成。 23. 如申請專利範圍第1項之固態攝影裝置，其中具有： 複數受光機構，其係在半導體基板内配列成二次元 狀； 15 聚光機構，其係將入射光予以聚光；及 濾光機構，其係透過對應各受光機構之波長之光， 且前述濾光機構之與前述受光機構呈相反對之主面 呈平坦。 24. —種固態攝影裝置，係具有在半導體基板内配列成二次 20 元狀的複數受光機構、選擇性地使入射光透過之濾光機 構者，其特徵在於： 前述濾光機構具有： λ/4多層膜，其係由複數介電體層所構成者， 且構成該λ /4多層膜之高折射率層之中最接近受 52 200524150 光機構之高折射率層至受光機構的距離在lnm以上λ以 下的範圍内。 25. —種固態攝影裝置，係具有選擇性地使入射光透過之濾 光機構者，且單位像素複數配列成二次元狀者，其特徵 5 在於： * 前述單位像素分別具有： 受光機構，其係檢測入射光強度；及 濾光機構，其係由複數介電體層所構成之λ/4多層 膜且係使紅色光、綠色光或藍色光之其中任何者透過之 10 λ/4多層膜所構成， 且前述單位像素因應透過前述濾光機構之光色而呈 拜爾配列， 且於鄰接之四個單位像素所構成之正方形區域均包 含有二個具有透過藍色光之濾光機構的單位像素。 15 53