TW201444068A - 固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法 - Google Patents

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TW201444068A
TW201444068A TW103102948A TW103102948A TW201444068A TW 201444068 A TW201444068 A TW 201444068A TW 103102948 A TW103102948 A TW 103102948A TW 103102948 A TW103102948 A TW 103102948A TW 201444068 A TW201444068 A TW 201444068A
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Kazuhiro Nagata
Takayuki Ogasahara
Katsuo Iwata
Ninao Sato
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Toshiba Kk
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Abstract

一實施形態之固態影像感測裝置，由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有設於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及設於前述半導體基板的背面側之濾波層；前述固態影像感測裝置中，前述複數個像素分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異。

Description

固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法 〔關連申請案參照〕
本申請案享受2013年3月14日申請之日本專利申請案編號2013-051598之優先權利益，該日本專利申請案的所有內容被援用於本申請案中。
本實施形態一般而言係有關固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法。
在矽基板表面上具有配線層，而從矽基板背面側接收光之背面照射型固態影像感測裝置中，通常矽基板會做成薄型化。是故，尤以對矽的吸收係數小之紅色成分光(以下稱為R光)，不會被薄的矽基板充分吸收，而會穿透矽基板。因此，習知的背面照射型固態影像感測裝置，對於R光的靈敏度不佳，這會導致固態影像感測裝置的靈敏度降低。
如果為了抑制固態影像感測裝置的靈敏度降低，而將矽基板增厚會充分吸收R光的程度，那麼會造成發生混色的問題。也就是說，若對矽的吸收係數大之藍色成分光(以下稱為B光)入射至矽基板，那麼其大部分會在矽基板的背面附近被吸收，而產生電荷。另一方面，背面照射型固態影像感測裝置中，電荷蓄積層是設置在矽基板的表面。是故，習知的背面照射型固態影像感測裝置中，如果為了提升靈敏度而將矽基板增厚，那麼電荷主要產生的場所與電荷蓄積層之間的距離會變長，所產生的電荷的移動距離會變長。因此，所產生的電荷便容易移動至鄰接像素的電荷蓄積層，而發生混色。
像這樣，習知的背面照射型固態影像感測裝置中，難以同時實現提升靈敏度與減低混色。
本發明所欲解決之問題，在於提供一種可同時實現提升靈敏度與減低混色的固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法。
實施形態為一種固態影像感測裝置，由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有設於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及設於前述半導體基板的背面側之濾波層，其特徵為：前述複數個像素分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異。
另一實施形態為一種固態影像感測裝置之製造方法，該固態影像感測裝置由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有具備於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及具備於前述半導體基板的背面側之濾波層，且前述複數個像素所分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，其特徵為：將表面上形成有複數個前述電荷蓄積層之前述半導體基板，從背面側削磨至前述半導體基板成為規定厚度為止，在前述半導體基板的背面形成凹凸，使得前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異，在形成有前述凹凸之前述半導體基板的背面側，形成前述穿透波長域彼此相異之複數個前述濾波層。
按照上述構成的固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法，便可同時實現提升靈敏度與減低混色。
10B‧‧‧藍色像素
10G‧‧‧綠色像素
10R‧‧‧紅色像素
11B‧‧‧藍色濾波層
11G‧‧‧綠色濾波層
11R‧‧‧紅色濾波層
12‧‧‧像素群
13‧‧‧半導體基板
13B‧‧‧藍色畫素10B所包含之半導體基板13的區域
13G‧‧‧綠色畫素10G所包含之半導體基板13的區域
13R‧‧‧紅色畫素10R所包含之半導體基板13的區域
14‧‧‧電荷蓄積層
15A‧‧‧第1導電型的半導體層
15B‧‧‧第2導電型的半導體層
16‧‧‧配線層
16a‧‧‧配線
16b‧‧‧層間絕緣膜
17‧‧‧平坦化層
18‧‧‧微透鏡
19‧‧‧支撐基板
20Bm‧‧‧中央部的像素群22m內的藍色像素
20Gm‧‧‧中央部的像素群22m內的綠色像素
20Rm‧‧‧中央部的像素群22m內的紅色像素
20Bo‧‧‧周邊部的像素群22o內的藍色像素
20Go‧‧‧周邊部的像素群22o內的綠色像素
20Ro‧‧‧周邊部的像素群22o內的紅色像素
22m‧‧‧中央部的像素群
22o‧‧‧周邊部的像素群
23Bm‧‧‧藍色畫素20Bm所包含之半導體基板23的區域
23Gm‧‧‧綠色畫素20Gm所包含之半導體基板23的區域
23Rm‧‧‧紅色畫素20Rm所包含之半導體基板23的區域
23Bo‧‧‧藍色畫素20Bo所包含之半導體基板23的區域
23Go‧‧‧綠色畫素20Go所包含之半導體基板23的區域
23Ro‧‧‧紅色畫素20Ro所包含之半導體基板23的區域
23m‧‧‧中央部的像素群22m內的任意一像素所包含之半導體基板
23o‧‧‧周邊部的像素群22o內的任意一像素所包含之半導體基板
23‧‧‧半導體基板
30Bm‧‧‧中央部的像素群32m內的藍色像素
30Gm‧‧‧中央部的像素群32m內的綠色像素
30Rm‧‧‧中央部的像素群32m內的紅色像素
30Bo‧‧‧周邊部的像素群32o內的藍色像素
30Go‧‧‧周邊部的像素群32o內的綠色像素
30Ro‧‧‧周邊部的像素群32o內的紅色像素
32m‧‧‧中央部的像素群
32o‧‧‧周邊部的像素群
33Bm‧‧‧藍色畫素30Bm所包含之半導體基板33的區域
33Gm‧‧‧綠色畫素30Gm所包含之半導體基板33的區域
33Rm‧‧‧紅色畫素30Rm所包含之半導體基板33的區域
33Bo‧‧‧藍色畫素30Bo所包含之半導體基板33的區域
33Go‧‧‧綠色畫素30Go所包含之半導體基板33的區域
33Ro‧‧‧紅色畫素30Ro所包含之半導體基板33的區域
33m‧‧‧中央部的像素群32m內的任意一像素所包含之半導體基板
33o‧‧‧周邊部的像素群32o內的任意一像素所包含之半導體基板
33‧‧‧半導體基板
40‧‧‧固態影像感測裝置
41‧‧‧信號處理電路
42‧‧‧影像感測器
43‧‧‧像素陣列
44h‧‧‧水平位移暫存器
44p‧‧‧垂直位移暫存器
45‧‧‧時序控制部
46‧‧‧相關雙重取樣部(CDS)
47‧‧‧自動增益控制部(AGC)
48‧‧‧類比數位變換部(ADC)
49‧‧‧高動態範圍(HDR)合成電路
50‧‧‧數位相機
51‧‧‧相機模組
52‧‧‧後段處理部
53‧‧‧攝像光學系統
54‧‧‧影像訊號處理器
55‧‧‧記憶部
56‧‧‧顯示部
101‧‧‧主反光鏡
102‧‧‧副反光鏡
103‧‧‧自動對焦(AF)感測器
104‧‧‧透鏡
105‧‧‧稜鏡
106‧‧‧機械快門
108‧‧‧觀景窗
LB‧‧‧區域13B的厚度
LG‧‧‧區域13G的厚度
LR‧‧‧區域13R的厚度
LBm‧‧‧區域23Bm或33Bm的厚度
LGm‧‧‧區域23Gm或33Gm的厚度
LRm‧‧‧區域23Rm或33Rm的厚度
LBo‧‧‧區域23Bo或33Bo的厚度
LGo‧‧‧區域23Go或33Go的厚度
LRo‧‧‧區域23Ro或33Ro的厚度
圖1為第1實施例之固態影像感測裝置的主要部位示意平面圖。
圖2分別為圖1所示之固態影像感測裝置的部分截面圖，同圖(a)為沿著圖1中單點鏈線X-X’之截面圖、同圖(b)為沿著圖1中單點鏈線Y-Y’之截面圖。
圖3分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同 圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖4分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖5分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖6分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖7分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法的變形例說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖8分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法的變形例說明用圖，同圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
圖9為第2實施例之固態影像感測裝置的主要部位簡化示意俯視圖。
圖10分別為圖9所示之固態影像感測裝置的部分截面圖，同圖(a)為沿著圖9中單點鏈線A-A’之截面圖、同圖(b)為沿著圖9中單點鏈線B-B’之截面圖。
圖11分別為第2實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖10(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖10(b)之截面圖。
圖12分別為第2實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖10(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖10(b)之截面圖。
圖13(a)、(b)分別為用來說明為何能夠提升周邊部的像素群內的像素靈敏度的理由之圖，亦為中央部的像素群內的任意一像素所含有之半導體基板、及周邊部的像素群內的任意一像素所含有之半導體基板的模型示意圖。
圖14分別為第3實施例之固態影像感測裝置示意部分截面圖，同圖(a)為沿著圖9中單點鏈線A-A’之截面圖、同圖(b)為沿著圖9中單點鏈線B-B’之截面圖。
圖15分別為第3實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖14(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖14(b)之截面圖。
圖16分別為第3實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，同圖(a)為對應於圖14(a)之截面圖、同圖(b)為對應於圖14(b)之截面圖。
圖17(a)、(b)分別為用來說明在周邊部的像素群所含有的各像素中為何能夠抑制混色發生的理由之圖，亦為中央部的像素群內的任意一像素所含有之半導體基板、及周邊部的像素群內的任意一像素所含有之半導體基板的模型示意圖。
圖18為將第1~第3實施例之固態影像感測裝置運用於像素陣列而成之固態影像感測裝置的全體概略構成示 意方塊圖。
圖19為具備圖18所示固態影像感測裝置之數位相機的概略構成示意方塊圖。
圖20為圖19所示數位相機的概略構成示意圖。
一實施形態之固態影像感測裝置為一種固態影像感測裝置，由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有設於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及設於前述半導體基板的背面側之濾波層，其中，前述複數個像素分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異。
另一實施形態之固態影像感測裝置之製造方法為一種固態影像感測裝置之製造方法，該固態影像感測裝置由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有具備於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及具備於前述半導體基板的背面側之濾波層，且前述複數個像素所分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，其中，將表面上形成有複數個前述電荷蓄積層之前述半導體基板，從背面側削磨至前述半導體基板成為規定厚度為止，在前述半導體基板的背面形成凹凸，使得前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異，在形成有前述凹凸之前述半導體基板的背面側，形成前述穿透波長域彼此相異之複數個前述濾波層。
以下參照圖面，說明本實施例之固態影像感測裝置。
(第1實施例)
圖1為本實施例之固態影像感測裝置的主要部位簡化示意俯視圖。圖2分別為圖1所示之固態影像感測裝置的部分截面圖，同圖(a)為沿著圖1中單點鏈線X-X’之截面圖、同圖(b)為沿著圖1中單點鏈線Y-Y’之截面圖。
如圖1所示，本實施例之固態影像感測裝置中，複數個像素係排列成格子狀。複數個像素是含有紅色像素10R、綠色像素10G、及藍色像素10B，它們呈拜耳(Bayer)排列。
紅色像素10R含有紅色濾波層11R，具有使紅色成分光(以下稱為R光)穿透之穿透波長域。綠色像素10G含有綠色濾波層11G，具有使綠色成分光(以下稱為G光)穿透之穿透波長域。而藍色像素10B含有藍色濾波層11B，具有使藍色成分光(以下稱為B光)穿透之穿透波長域。
另，以下說明中，將含有紅色像素10R、綠色像素10G、及藍色像素10B的複數像素稱為像素群12。本實施例中，是將如上述般排列的4像素，亦即呈拜耳排列的1個紅色像素10R、2個綠色像素10G、及1個藍色像素10B，稱為像素群12。實際的固態影像感測裝置，具有複數個該像素群12，複數個像素群12係呈二維 排列。
此外，如後述般，實際上紅色像素10R、綠色像素10G、及藍色像素10B分別具有微透鏡(micro lens)，但在圖1中微透鏡係省略。
如圖2所示，紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B分別設於半導體基板13的背面側(圖中的上面側)。也就是說，本實施例之固態影像感測裝置中，入射光是從半導體基板13的背面側入射。半導體基板13例如為p型的矽基板。
半導體基板13具有平坦的表面(圖中的下面)，及具凹凸的背面(圖中的上面)。也就是說，半導體基板13中，紅色像素10R所含有之區域13R的厚度、綠色像素10G所含有之區域13G的厚度、及藍色像素10B所含有之區域13B的厚度，係彼此相異。換言之，半導體基板13中，從半導體基板13的表面至後述背面側的平坦化層17為止之厚度，係依顏色不同之像素而彼此相異。
另，各區域13R、13G、13B的厚度，係與入射至區域13R、13G、13B的光(R光、G光、B光)對半導體基板13之吸收係數有關。吸收係數愈小，各區域13R、13G、13B的厚度形成為愈厚。
R光、G光、B光對矽之吸收係數，是依B光、G光、R光的順序漸低。是故，當複數個像素含有紅色像素10R、綠色像素10G、及藍色像素10B，且半導體 基板13為矽基板的情形下，紅色像素10R所含有之區域13R的厚度LR最厚(圖2(a))、藍色像素10B所含有之區域13B的厚度LB最薄(圖2(a))。又，綠色像素10G所含有之區域13G的厚度LG，係比區域13R還薄，且比區域13B還厚(圖2(a)、(b))。
各區域13R、13G、13B的厚度LR、LG、LB，如上述般，係與入射至各區域13R、13G、13B的光(R光、G光、B光)對半導體基板13之吸收係數有關，其厚度為能夠充分吸收入射至各區域13R、13G、13B的光(R光、G光、B光)之程度。又，區域13R、13G、13B的厚度LR、LG、LB，其厚度為能夠充分抑制紅色像素10R、綠色像素10G、及藍色像素10B中的混色之程度。舉例來說，區域13R的厚度LR為2μm、區域13G的厚度LG為1μm、區域13B的厚度LB為0.5μm。
在依區域13R、13G、13B而厚度相異之半導體基板13的表面上，複數個電荷蓄積層14係依像素10R、10G、10B而設置。電荷蓄積層14，係蓄積藉由吸收入射光而產生之電荷(藉由光電轉換而產生之電荷)。電荷蓄積層14例如為n+型的雜質層。
此外，在半導體基板13，依像素10R、10G、10B，設有第1導電型的半導體層15A。第1導電型的半導體層15A例如為n型的雜質層，且設於從半導體基板13的背面至和電荷蓄積層14相接之位置的區域。另，第1導電型的半導體層15A，可以是利用n型的半導體基板 而設置之物，也可以是藉由將n型離子植入半導體基板13而形成之物。
又，在半導體基板13，依像素10R、10G、10B，設有第2導電型的半導體層15B。第2導電型的半導體層15B係設置成，將各像素10R、10G、10B所含有之半導體層15A，與和各像素10R、10G、10B鄰接之其他像素10R、10G、10B所含有之半導體層15A予以分離。也就是說，半導體層15B係設於複數個半導體層15A之間的半導體基板13。
此外，在至少具有電荷蓄積層14之半導體基板13的表面上，設有配線層16。配線層16具有重疊成層狀之複數個配線16a、及設於配線16a間之層間絕緣膜16b。圖示中雖省略，但配線層16所含有之配線16a當中，最下層的配線16a(最接近半導體基板13的表面之配線16a)的一部分，係與各電荷蓄積層14連接。因電荷蓄積於電荷蓄積層14而產生之電壓，會透過配線16a被取出。
此外，在至少具有電荷蓄積層14之半導體基板13的背面上，例如設有由氧化矽膜所構成之透明層，即平坦化層17。平坦化層17的厚度，係依像素10R、10G、10B而相異。然而，各像素10R、10G、10B所分別含有之半導體基板13的厚度與平坦化層17的厚度之和，係實質上相等於其他像素10R、10G、10B所含有之半導體基板13的厚度與平坦化層17的厚度之和。也就是說， 平坦化層17的表面係做成平坦化。
在該平坦化層17上，上述紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B係呈拜耳排列。又，在紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B上分別設有微透鏡18。
接著，參照圖3~圖6，說明，以上說明的固態影像感測裝置之製造方法。圖3~圖6分別為圖1及圖2所示固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，各圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、各圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
首先，如圖3(a)、(b)所示，在形成有電荷蓄積層14及視必要而形成有第1導電型的半導體層15A之半導體基板13的表面上，形成配線層16。又，在形成有配線層16之半導體基板13上貼附支撐基板19，而使得配線層16介於半導體基板13與支撐基板19之間。
接著，如圖4(a)、(b)所示，將半導體基板13全體從背面予以薄型化，直到半導體基板13成為規定厚度為止。所謂規定厚度，例如為製造後的半導體基板13當中於最厚的區域所必需之厚度。本實施例中，如圖2(a)所示，半導體基板13當中，紅色像素10R所包含之區域13R的厚度LR最厚，因此半導體基板13全體被薄型化成為於紅色像素10R所必需之厚度LR。
接著，如圖5(a)、(b)所示，在薄型化之 半導體基板13的背面設置凹凸。凹凸例如是藉由蝕刻等將半導體基板13部分地減薄而設置。
具體而言，係將半導體基板13部分地減薄，而使得製造後之固態影像感測裝置的複數個像素10R、10G、10B所各自包含之半導體基板13的區域13R、13G、13B的厚度彼此相異。本實施例中，例如係將半導體基板13部分地減薄，而使得製造後之綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域13G的厚度成為LG(<LR)、製造後之藍色像素10B所包含之半導體基板13的區域13B的厚度成為LB(<LG)。藉由此一工程，便形成厚度依區域13R、區域13G、區域13B的順序而漸薄之半導體基板13。
另，將這樣的半導體基板13予以部分地薄型化，藉此，第1導電型的半導體層15A也會同時被薄型化。是故，半導體層15A會分別形成為和電荷蓄積層14相接，且從半導體基板13的背面露出。半導體基板13的厚度是依區域13R、13G、13B而不同，故半導體層15A的厚度也是依區域13R、13G、13B而不同。
像這樣在半導體基板13的背面設置凹凸後，如圖6(a)、(b)所示，在半導體基板13的背面上形成平坦化層17，接著在平坦化層17上的規定位置形成紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B。紅色濾波層11R是形成於製造後之固態影像感測裝置的紅色像素10R所包含之位置(例如半導體基板13的區域13R 的背面上方)，綠色濾波層11G是形成於製造後之固態影像感測裝置的綠色像素10G所包含之位置(例如半導體基板13的區域13G的背面上方)，藍色濾波層11B是形成於製造後之固態影像感測裝置的藍色像素10B所包含之位置(例如半導體基板13的區域13B的背面上方)。
最後，在紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B上各自形成微透鏡18，製造出圖1及圖2所示之固態影像感測裝置。
另，該固態影像感測裝置之製造方法，並不限定於上述製造方法。以下參照圖7及圖8，說明第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法的變形例。圖7及圖8分別為第1實施例之固態影像感測裝置之製造方法的變形例說明用圖，各圖(a)為對應於圖2(a)之截面圖、各圖(b)為對應於圖2(b)之截面圖。
經圖3(a)、(b)所示工程後，如圖7(a)、(b)所示，將半導體基板13全體從背面予以薄型化，直到半導體基板13成為規定厚度為止。變形例之製造方法中，所謂規定厚度，例如為製造後的半導體基板13當中於最薄的區域所必需之厚度。本實施例中，如圖2(a)所示，半導體基板13當中，藍色像素10B所包含之區域13B的厚度LB最薄，因此半導體基板13全體被薄型化成為於藍色像素10B所必需之厚度LB。
接著，如圖8(a)、(b)所示，在薄型化之半導體基板13的背面設置凹凸。半導體基板13的背面的 凹凸，例如是藉由與半導體基板13同一材料之磊晶成長等，來將半導體基板13部分地增厚而設置。
具體而言，係將半導體基板13部分地增厚，而使得製造後之固態影像感測裝置的複數個像素10R、10G、10B所各自包含之半導體基板13的區域13R、13G、13B的厚度彼此相異。本實施例中，例如係將半導體基板13部分地增厚，而使得製造後之綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域13G的厚度成為LG(>LB)、製造後之紅色像素10R所包含之半導體基板13的區域13R的厚度成為LR(>LG)。藉由此一工程，便形成厚度依區域13R、區域13G、區域13B的順序而漸薄之半導體基板13。
另，即使像這樣將半導體基板13部分地增厚，第1導電型的半導體層15A的厚度，相較於圖7(a)、(b)所示之半導體層15A的厚度不會有所變化。是故，藍色像素10B所包含之半導體基板13的區域13B內的半導體層15A，會形成為和電荷蓄積層14相接，且從區域13B的背面露出，但紅色像素10R所包含之半導體基板13的區域13R內的半導體層15A、及綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域13G內的半導體層15A，則會形成為和電荷蓄積層14相接，且被埋入區域13R、13G內。半導體基板13中，雖依區域13R、13G、13B而厚度相異，但所有半導體層15A的厚度實質上成為同一厚度。
其後，如圖6(a)、(b)所示，在半導體基板13的背面上形成平坦化層17，接著在平坦化層17上的規定位置形成紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B。接著，最後在紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B上分別形成微透鏡18。如此，亦可製造出圖1及圖2所示之固態影像感測裝置。
另，該製造方法中，是配合製造後之半導體基板13當中於最薄的區域所必需之厚度來將半導體基板13減薄，故如圖8(a)、(b)所示，第1導電型的半導體層15A也會因應該工程而變薄。是故，如圖8(a)、(b)所示在半導體基板13的背面形成凹凸之後，且在形成平坦化層17之前，亦可視需要來進一步形成如圖2所示之第1導電型的半導體層15A。
按照以上說明的本實施例之固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法，半導體基板13的厚度，是因應各像素10R、10G、10B各自接收的光(R光、G光、B光)對半導體基板13之吸收係數，而依各像素10R、10G、10B相異。當半導體基板13為矽基板的情形下，半導體基板13是設置成依區域13B、區域13G、區域13R的順序而漸厚。是故，尤其能提升接收R光之紅色像素10R的靈敏度，而提升固態影像感測裝置的靈敏度，同時尤其能抑制接收B光之藍色像素10B中發生的混色，而能抑制固態影像感測裝置的混色。
以上說明之第1實施例中，在不同之像素群 12所各自包含之例如紅色像素10R中，各紅色像素10R所包含之半導體基板13的區域13R的厚度LR，實質上為相同。同樣地，在不同之像素群12所各自包含之綠色像素10G中，各綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域13G的厚度LG，實質上為相同；在不同之像素群12所各自包含之藍色像素10B中，各藍色像素10B所包含之半導體基板13的區域13B的厚度LB，實質上為相同。然而，在不同之像素群12所各自包含之例如紅色像素10R中，各紅色像素10R所包含之半導體基板13的區域13R的厚度LR，於半導體基板13的中央部和周邊部亦可以相異。同樣地，在不同之像素群12所各自包含之綠色像素10G中，各綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域13G的厚度LG，於半導體基板13的中央部和周邊部亦可以相異；在不同之像素群12所各自包含之藍色像素10B中，各藍色像素10B所包含之半導體基板13的區域13B的厚度LB，於半導體基板13的中央部和周邊部亦可以相異。
(第2實施例)
圖9為第2實施例之固態影像感測裝置的主要部位簡化示意俯視圖。圖10分別為圖9所示之固態影像感測裝置的部分截面圖，同圖(a)為沿著圖9中單點鏈線A-A’之截面圖、同圖(b)為沿著圖9中單點鏈線B-B’之截面圖。另，圖9中亦如同圖1般，省略了微透鏡。
如圖9所示，本實施例之固態影像感測裝置中，在半導體基板的中央部，配置與圖1同樣的像素群22m，而在半導體基板的周邊部，則有除了半導體基板的厚度以外與圖1同樣的複數個像素群22o，配置成包圍中央部的像素群22m。像素群22m及複數個像素群22o是呈二維排列。
另，圖9中，在半導體基板的中央部雖配置了一個像素群22m，但在半導體基板的中央部，亦可為複數個像素群22m呈二維排列。
如圖10(a)、(b)所示，在半導體基板23的中央部的像素群22m內，半導體基板23是設置成，紅色像素20Rm所包含之區域23Rm的厚度、綠色像素20Gm所包含之區域23Gm的厚度、及藍色像素20Bm所包含之區域23Bm的厚度彼此相異。
當半導體基板23為矽基板的情形下，在像素群22m內，紅色像素20Rm所包含之區域23Rm的厚度LRm最厚(圖10(a))、藍色像素20Bm所包含之區域23Bm的厚度LBm最薄(圖10(b))。又，綠色像素20Gm所包含之區域23Gm的厚度LGm，係比區域23Rm還薄，且比區域23Bm還厚(圖10(a)、(b))。
各區域23Rm、23Gm、23Bm的厚度LRm、LGm、LBm，係與入射至各區域23Rm、23Gm、23Bm的光(R光、G光、B光)對半導體基板23之吸收係數有關，其厚度為能夠充分吸收入射至各區域23Rm、23Gm、 23Bm的光(R光、G光、B光)之程度。又，各區域23Rm、23Gm、23Bm的厚度LRm、LGm、LBm，其厚度為能夠充分抑制紅色像素20Rm、綠色像素20Gm、及藍色像素20Bm中的混色之程度。
在半導體基板23的周邊部的像素群22o內亦同樣地，紅色像素20Ro所包含之區域23Ro的厚度、綠色像素20Go所包含之區域23Go的厚度、及藍色像素20Bo所包含之區域23Bo的厚度彼此相異。
當半導體基板23為矽基板的情形下，在像素群22o內，紅色像素20Ro所包含之區域23Ro的厚度LRo最厚(圖10(a))、藍色像素20Bo所包含之區域23Bo的厚度LBo最薄(圖10(b))。又，綠色像素20Go所包含之區域23Go的厚度LGo，係比區域23Ro還薄，且比區域23Bo還厚(圖10(a)、(b))。
然而，本實施例之固態影像感測裝置中，周邊部的像素群22o內的紅色像素20Ro所包含之區域23Ro的厚度LRo，係比中央部的像素群22m內的紅色像素20Rm所包含之區域23Rm的厚度LRm還厚。同樣地，周邊部的像素群22o內的綠色像素20Go所包含之區域23Go的厚度LGo，係比中央部的像素群22m內的綠色像素20Gm所包含之區域23Gm的厚度LGm還厚；周邊部的像素群22o內的藍色像素20Bo所包含之區域23Bo的厚度LBo，係比中央部的像素群22m內的藍色像素20Bm所包含之區域23Bm的厚度LBm還厚。
另，本實施例中，有關紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、藍色濾波層11B，電荷蓄積層14、第1導電型的半導體層15A、第2導電型的半導體層15B、配線層16、平坦化層17、及微透鏡18，則分別與第1實施例之固態影像感測裝置相同，故省略說明，且和第1實施例之固態影像感測裝置標記同一符號。
以下，參照圖11及圖12，說明該固態影像感測裝置之製造方法。圖11及圖12為第2實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，各圖(a)為對應於圖10(a)之截面圖、各圖(b)為對應於圖10(b)之截面圖。
首先，如同圖3所示之方法般，在形成有電荷蓄積層14及第1導電型的半導體層15A之半導體基板23的表面上形成配線層16，然後貼附支撐基板19而使得配線層16介於半導體基板23與支撐基板19之間。
接著，如圖11(a)、(b)所示，將半導體基板23全體從背面予以薄型化。半導體基板23係被薄型化至成為規定厚度為止。所謂規定厚度，例如為製造後的半導體基板23當中於最厚的區域所必需之厚度。本實施例中，如圖10(a)所示，半導體基板23當中，周邊部的像素群22o內的紅色像素20Ro所包含之區域23Ro的厚度LRo最厚，因此半導體基板23全體被薄型化成為於紅色像素20Ro所必需之厚度LRo。
另，所謂規定厚度，亦可以是製造後的半導 體基板23當中於最薄的區域所必需之厚度。本實施例中，亦可如圖10(b)所示，半導體基板23當中，中央部的像素群22m內的藍色像素20Bm所包含之區域23Bm的厚度LBm最薄，因此半導體基板23全體被薄型化成為於藍色像素20Bm所必需之厚度LBm。
接著，如圖12(a)、(b)所示，在薄型化之半導體基板23的背面設置凹凸。半導體基板23的背面的凹凸，例如是藉由蝕刻或磊晶成長等來設置。圖11(a)、(b)所示工程中，當將半導體基板23全體薄型化成為於紅色像素20Ro所必需之厚度LRo的情形下，凹凸是藉由蝕刻等將半導體基板23部分地減薄而設置。此外，圖11(a)、(b)所示工程中，當將半導體基板23全體薄型化成為於藍色像素20Bm所必需之厚度LBm的情形下，凹凸是藉由磊晶成長等將半導體基板23部分地增厚而設置。
具體而言，係將凹凸形成為，製造後之固態影像感測裝置的中央部的像素群22m內之紅色像素20Rm、綠色像素20Gm、藍色像素20Bm所各自包含之半導體基板23的區域23Rm、23Gm、23Bm的厚度彼此相異，且製造後之固態影像感測裝置的周邊部的像素群22o內之紅色像素20Ro、綠色像素20Go、藍色像素20Bo所各自包含之半導體基板23的區域23Ro、23Go、23Bo的厚度彼此相異。又，將凹凸形成為，周邊部的像素群22o內的紅色像素20Ro所包含之半導體基板23的區域23Ro 的厚度，與中央部的像素群22m內的紅色像素20Rm所包含之半導體基板23的區域23Rm的厚度相異；周邊部的像素群22o內的綠色像素20Go所包含之半導體基板23的區域23Go的厚度，與中央部的像素群22m內的綠色像素20Gm所包含之半導體基板23的區域23Gm的厚度相異；周邊部的像素群22o內的藍色像素20Bo所包含之半導體基板23的區域23Bo的厚度，與中央部的像素群22m內的藍色像素20Bm所包含之半導體基板23的區域23Bm的厚度相異。
本實施例中，例如在固態影像感測裝置製造後之中央部的像素群22m內，係將凹凸形成為，作為紅色像素20Rm之半導體基板23的區域23Rm的厚度LRm，比作為綠色像素20Gm之半導體基板23的區域23Gm的厚度LGm還厚；作為綠色像素20Gm之半導體基板23的區域23Gm的厚度LGm，比作為藍色像素20Bm之半導體基板23的區域23Bm的厚度LBm還厚；且在固態影像感測裝置製造後之周邊部的像素群22o內亦同樣地，將凹凸形成為，作為紅色像素20Ro之半導體基板23的區域23Ro的厚度LRo，比作為綠色像素20Go之半導體基板23的區域23Go的厚度LGo還厚；作為綠色像素20Go之半導體基板23的區域23Go的厚度LGo，比作為藍色像素20Bo之半導體基板23的區域23Bo的厚度LBo還厚。又，本實施例中，係將凹凸形成為，周邊部的像素群22o內的紅色像素20Ro所包含之半導體基板23的區域 23Ro的厚度LRo，比中央部的像素群22m內的紅色像素20Rm所包含之半導體基板23的區域23Rm的厚度LRm還厚；周邊部的像素群22o內的綠色像素20Go所包含之半導體基板23的區域23Go的厚度LGo，比中央部的像素群22m內的綠色像素20Gm所包含之半導體基板23的區域23Gm的厚度LGm還厚；周邊部的像素群22o內的藍色像素20Bo所包含之半導體基板23的區域23Bo的厚度LBo，比中央部的像素群22m內的藍色像素20Bm所包含之半導體基板23的區域23Bm的厚度LBm還厚。藉由該工程，半導體基板23係形成為，在同一像素群內，厚度依區域23Rm、23Ro、區域23Gm、23Go、區域23Bm、23Bo的順序漸厚，而在相異之像素群間，區域23Ro比區域23Rm還厚、區域23Go比區域23Gm還厚、且區域23Bo比區域23Bm還厚。
像這樣在半導體基板23的背面設置凹凸後，如同圖6(a)、(b)所示工程般，在半導體基板23的背面上形成平坦化層17，接著在平坦化層17上的規定位置形成紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B。最後，在紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B上各自形成微透鏡18，製造出圖9及圖10所示之固態影像感測裝置。
以上說明的本實施例之固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法中，同樣地，同一像素群22m、22o內之半導體基板23的厚度，是因應各像素 20Rm、20Ro、20Gm、20Go、20Bm、20Bo各自接收的光(R光、G光、B光)對半導體基板23之吸收係數，而依各像素20Rm、20Ro、20Gm、20Go、20Bm、20Bo相異。當半導體基板23為矽基板的情形下，半導體基板23在同一像素群22m、22o內，是設置成依區域23Bm、23Bo、區域23Gm、23Go、區域23Rm、23Ro的順序而漸厚。是故，尤其能提升接收R光之紅色像素20Rm、20Ro的靈敏度，而提升固態影像感測裝置的靈敏度，同時尤其能抑制接收B光之藍色像素20Bm、20Bo中發生的混色，而能抑制固態影像感測裝置的混色。
又，第2實施例之固態影像感測裝置中，周邊部的像素群22o內的紅色像素20Ro所包含之半導體基板23的區域23Ro的厚度LRo，比中央部的像素群22m內的紅色像素20Rm所包含之半導體基板23的區域23Rm的厚度LRm還厚；周邊部的像素群22o內的綠色像素20Go所包含之半導體基板23的區域23Go的厚度LGo，比中央部的像素群22m內的綠色像素20Gm所包含之半導體基板23的區域23Gm的厚度LGm還厚；且周邊部的像素群22o內的藍色像素20Bo所包含之半導體基板23的區域23Bo的厚度LBo，比中央部的像素群22m內的藍色像素20Bm所包含之半導體基板23的區域23Bm的厚度LBm還厚。是故，能夠提升周邊部的像素群22o所包含之各像素20Ro、20Go、20Bo的靈敏度。其結果，能夠縮小各像素20Ro、20Go、20Bo的靈敏度與中央部的像素群 22m所包含之各像素20Rm、20Gm、20Bm的靈敏度之差距。以下說明為何能夠提升周邊部的像素群22o所包含之各像素20Ro、20Go、20Bo的靈敏度之理由。
圖13(a)、(b)分別為用來說明為何能夠提升周邊部的像素群22o所包含之各像素20Ro、20Go、20Bo的靈敏度的理由之圖，亦為中央部的像素群22m內的任意一像素所含有之半導體基板23m、及周邊部的像素群22o內的任意一像素所含有之半導體基板23o的模型示意圖。其中，中央部的像素群22m內的任意一像素、及周邊部的像素群22o內的任意一像素，係訂為同色之像素。
如圖13(a)所示，在中央部的像素群22m內的任意一像素所包含之半導體基板23m，光S係相對於半導體基板23m的背面從近乎垂直方向入射。是故，如果半導體基板23m的厚度為能夠充分吸收入射至該基板23m的光S之厚度，那麼便能將中央部的像素群22m內的任意一像素的靈敏度做成所需靈敏度。
然而，在周邊部的像素群22o內的任意一像素所包含之半導體基板23o，光S係相對於半導體基板23o的背面從斜方向入射。而入射的光S會斜向橫越半導體基板23o。是故，即使將半導體基板23o的厚度與半導體基板23m的厚度做成相同厚度的情形下，入射至半導體基板23o的光S，在半導體基板23o中行進之距離L1也會較短。因此，光S不會被半導體基板23o充分吸收。 是故，周邊部的像素群22o內的像素靈敏度，會比中央部的像素群22m內的像素靈敏度還低。其結果，周邊部的像素群22o內的像素靈敏度，會和中央部的像素群22m內的像素靈敏度相異。
相對於此，如圖13(b)所示，如果將周邊部的像素群22o內的任意一像素所包含之半導體基板23o的厚度，做成比中央部的像素群22m內的任意一像素所包含之半導體基板23m還厚，那麼即使光S相對於半導體基板23o的背面從斜方向入射，也能使光S在半導體基板23o中行進之距離L2比L1還長。因此，光S能夠被半導體基板23o充分吸收。是故，能夠提升周邊部的像素群22o內的像素靈敏度。其結果，能夠縮小中央部的像素群22m內的像素靈敏度和周邊部的像素群22o內的像素靈敏度之差距。
基於以上說明之理由，第2實施例之固態影像感測裝置中，能夠提升周邊部的像素群22o所包含之各像素20Ro、20Go、20Bo的靈敏度。
(第3實施例)
第3實施例之固態影像感測裝置的俯視圖與圖9相同，故省略圖示。以下參照圖9及圖14，說明第3實施例之固態影像感測裝置。圖14為第3實施例之固態影像感測裝置示意部分截面圖，同圖(a)為沿著圖9中單點鏈線A-A’之截面圖、同圖(b)為沿著圖9中單點鏈線B- B’之截面圖。
如圖所示，本實施例之固態影像感測裝置中，在半導體基板的中央部，配置與圖1同樣的像素群32m，而在半導體基板的周邊部，則有除了半導體基板的厚度以外與圖1同樣的複數個像素群32o，配置成包圍中央部的像素群32m。像素群32m及複數個像素群32o是呈二維排列。
另，圖9中，在半導體基板的中央部雖配置了一個像素群32m，但在半導體基板的中央部，亦可為複數個像素群32m呈二維排列。
如圖14(a)、(b)所示，在半導體基板33的中央部的像素群32m內，半導體基板33中，紅色像素30Rm所包含之區域33Rm的厚度、綠色像素30Gm所包含之區域33Gm的厚度、及藍色像素30Bm所包含之區域33Bm的厚度彼此相異。
當半導體基板33為矽基板的情形下，在像素群32m內，紅色像素30Rm所包含之區域33Rm的厚度LRm最厚(圖14(a))、藍色像素30Bm所包含之區域33Bm的厚度LBm最薄(圖14(b))。又，綠色像素30Gm所包含之區域33Gm的厚度LGm，係比區域33Rm還薄，且比區域33Bm還厚(圖14(a)、(b))。
各區域33Rm、33Gm、33Bm的厚度LRm、LGm、LBm，係與入射至各區域33Rm、33Gm、33Bm的光(R光、G光、B光)對半導體基板33之吸收係數有 關，其厚度為能夠充分吸收入射至各區域33Rm、33Gm、33Bm的光(R光、G光、B光)之程度。又，各區域33Rm、33Gm、33Bm的厚度LRm、LGm、LBm，其厚度為能夠充分抑制紅色像素30Rm、綠色像素30Gm、及藍色像素30Bm中的混色之程度。
在半導體基板33的周邊部的像素群32o內亦同樣地，紅色像素30Ro所包含之區域33Ro的厚度、綠色像素30Go所包含之區域33Go的厚度、及藍色像素30Bo所包含之區域33Bo的厚度彼此相異。
當半導體基板33為矽基板的情形下，在像素群32o內，紅色像素30Ro所包含之區域33Ro的厚度LRo最厚(圖14(a))、藍色像素30Bo所包含之區域33Bo的厚度LBo最薄(圖14(b))。又，綠色像素30Go所包含之區域33Go的厚度LGo，係比區域33Ro還薄，且比區域33Bo還厚(圖14(a)、(b))。
然而，本實施例之固態影像感測裝置中，周邊部的像素群32o內的紅色像素30Ro所包含之區域33Ro的厚度LRo，係比中央部的像素群32m內的紅色像素30Rm所包含之區域33Rm的厚度LRm還薄。同樣地，周邊部的像素群32o內的綠色像素30Go所包含之區域33Go的厚度LGo，係比中央部的像素群32m內的綠色像素30Gm所包含之區域33Gm的厚度LGm還薄；周邊部的像素群32o內的藍色像素30Bo所包含之區域33Bo的厚度LBo，係比中央部的像素群32m內的藍色像素30Bm所包 含之區域33Bm的厚度LBm還薄。
另，本實施例中，有關紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、藍色濾波層11B，電荷蓄積層14、第1導電型的半導體層15A、第2導電型的半導體層15B、配線層16、平坦化層17、及微透鏡18，則分別與第1實施例之固態影像感測裝置相同，故省略說明，且和第1實施例之固態影像感測裝置標記同一符號。
以下，參照圖15及圖16，說明該固態影像感測裝置之製造方法。圖15及圖16為第3實施例之固態影像感測裝置之製造方法說明用圖，各圖(a)為對應於圖14(a)之截面圖、各圖(b)為對應於圖14(b)之截面圖。
首先，如同圖3所示之方法般，在形成有電荷蓄積層14及第1導電型的半導體層15A之半導體基板33的表面上形成配線層16，然後貼附支撐基板19而使得配線層16介於半導體基板33與支撐基板19之間。
接著，如圖15(a)、(b)所示，將半導體基板33全體從背面予以薄型化。半導體基板33係被薄型化至成為規定厚度為止。所謂規定厚度，例如為製造後的半導體基板33當中於最厚的區域所必需之厚度。本實施例中，如圖14(a)所示，半導體基板33當中，中央部的像素群32m內的紅色像素30Rm所包含之區域33Rm的厚度LRm最厚，因此半導體基板33全體被薄型化成為於紅色像素30Rm所必需之厚度LRm。
另，所謂規定厚度，亦可以是製造後的半導體基板33當中於最薄的區域所必需之厚度。也就是說，本實施例中，亦可如圖14(b)所示，半導體基板33當中，周邊部的像素群32o內的藍色像素30Bo所包含之區域33Bo的厚度LBo最薄，因此半導體基板33全體被薄型化成為於藍色像素30Bo所必需之厚度LBo。
接著，如圖16(a)、(b)所示，在薄型化之半導體基板33的背面設置凹凸。凹凸，例如是藉由蝕刻或磊晶成長等來設置。圖15(a)、(b)所示工程中，當將半導體基板33全體薄型化成為於紅色像素30Rm所必需之厚度LRm的情形下，凹凸是藉由蝕刻等將半導體基板33部分地減薄而設置。此外，圖15(a)、(b)所示工程中，當將半導體基板33全體薄型化成為於藍色像素30Bo所必需之厚度LBo的情形下，凹凸是藉由磊晶成長等將半導體基板33部分地增厚而設置。
具體而言，係將凹凸形成為，製造後之固態影像感測裝置的中央部的像素群32m內之紅色像素30Rm、綠色像素30Gm、藍色像素30Bm所各自包含之半導體基板33的區域33Rm、33Gm、33Bm的厚度彼此相異，且製造後之固態影像感測裝置的周邊部的像素群32o內之紅色像素30Ro、綠色像素30Go、藍色像素30Bo所各自包含之半導體基板33的區域33Ro、33Go、33Bo的厚度彼此相異。又，將凹凸形成為，周邊部的像素群32o內的紅色像素30Ro所包含之半導體基板33的區域33Ro 的厚度，與中央部的像素群32m內的紅色像素30Rm所包含之半導體基板33的區域33Rm的厚度相異；周邊部的像素群32o內的綠色像素30Go所包含之半導體基板33的區域33Go的厚度，與中央部的像素群32m內的綠色像素30Gm所包含之半導體基板33的區域33Gm的厚度相異；周邊部的像素群32o內的藍色像素30Bo所包含之半導體基板33的區域33Bo的厚度，與中央部的像素群32m內的藍色像素30Bm所包含之半導體基板33的區域33Bm的厚度相異。
本實施例中，例如在固態影像感測裝置製造後之中央部的像素群32m內，係將凹凸形成為，作為紅色像素30Rm之半導體基板33的區域33Rm的厚度LRm，比作為綠色像素30Gm之半導體基板33的區域33Gm的厚度LGm還厚；作為綠色像素30Gm之半導體基板33的區域33Gm的厚度LGm，比作為藍色像素30Bm之半導體基板33的區域33Bm的厚度LBm還厚；且在固態影像感測裝置製造後之周邊部的像素群32o內亦同樣地，將凹凸形成為，作為紅色像素30Ro之半導體基板33的區域33Ro的厚度LRo，比作為綠色像素30Go之半導體基板33的區域33Go的厚度LGo還厚；作為綠色像素30Go之半導體基板33的區域33Go的厚度LGo，比作為藍色像素30Bo之半導體基板33的區域33Bo的厚度LBo還厚。又，本實施例中，將凹凸形成為，周邊部的像素群32o內的紅色像素30Ro所包含之半導體基板33的區域 33Ro的厚度LRo，比中央部的像素群32m內的紅色像素30Rm所包含之半導體基板33的區域33Rm的厚度LRm還薄；周邊部的像素群32o內的綠色像素30Go所包含之半導體基板33的區域33Go的厚度LGo，比中央部的像素群32m內的綠色像素30Gm所包含之半導體基板33的區域33Gm的厚度LGm還薄；周邊部的像素群32o內的藍色像素30Bo所包含之半導體基板33的區域33Bo的厚度LBo，比中央部的像素群32m內的藍色像素30Bm所包含之半導體基板33的區域33Bm的厚度LBm還薄。藉由該工程，半導體基板33係形成為，在同一像素群內，厚度依區域33Rm、33Ro、區域33Gm、33Go、區域33Bm、33Bo的順序漸厚，而在相異之像素群間，區域33Ro比區域33Rm還薄、區域33Go比區域33Gm還薄、且區域33Bo比區域33Bm還薄。
像這樣在半導體基板33的背面設置凹凸後，如同圖6(a)、(b)所示工程般，在半導體基板33的背面上形成平坦化層17，接著在平坦化層17上的規定位置形成紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B。最後，在紅色濾波層11R、綠色濾波層11G、及藍色濾波層11B上各自形成微透鏡18，製造出圖9及圖14所示之固態影像感測裝置。
以上說明的本實施例之固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法中，同樣地，同一像素群32m、32o內之半導體基板33的厚度，是因應各像素 30Rm、30Ro、30Gm、30Go、30Bm、30Bo各自接收的光(R光、G光、B光)對半導體基板33之吸收係數，而依各像素30Rm、30Ro、30Gm、30Go、30Bm、30Bo相異。當半導體基板33為矽基板的情形下，半導體基板33在同一像素群32m、32o內，是設置成依區域33Bm、33Bo、區域33Gm、33Go、區域33Rm、33Ro的順序而漸厚。是故，尤其能提升接收R光之紅色像素30Rm、30Ro的靈敏度，而提升固態影像感測裝置的靈敏度，同時尤其能抑制接收B光之藍色像素30Bm、30Bo中發生的混色，而能抑制固態影像感測裝置的混色。
又，第3實施例之固態影像感測裝置中，將凹凸形成為，周邊部的像素群32o內的紅色像素30Ro所包含之半導體基板33的區域33Ro的厚度LRo，比中央部的像素群32m內的紅色像素30Rm所包含之半導體基板33的區域33Rm的厚度LRm還薄；周邊部的像素群32o內的綠色像素30Go所包含之半導體基板33的區域33Go的厚度LGo，比中央部的像素群32m內的綠色像素30Gm所包含之半導體基板33的區域33Gm的厚度LGm還薄；且周邊部的像素群32o內的藍色像素30Bo所包含之半導體基板33的區域33Bo的厚度LBo，比中央部的像素群32m內的藍色像素30Bm所包含之半導體基板33的區域33Bm的厚度LBm還薄。是故，能夠抑制周邊部的像素群32o所包含之各像素30Ro、30Go、30Bo中發生之混色。以下說明為何能夠抑制周邊部的像素群32o所包含之各像 素30Ro、30Go、30Bo中發生之混色的理由。
圖17(a)、(b)分別為用來說明在周邊部的像素群32o所含有的各像素30Ro、30Go、30Bo中為何能夠抑制混色發生的理由之圖，亦為中央部的像素群32m內的任意一像素所含有之半導體基板33m、及周邊部的像素群32o內的任意一像素所含有之半導體基板33o的模型示意圖。其中，中央部的像素群32m內的任意一像素、及周邊部的像素群32o內的任意一像素，係訂為同色之像素。
如圖17(a)所示，在中央部的像素群32m內的任意一像素所包含之半導體基板33m，光S係相對於半導體基板33m的背面從近乎垂直方向入射。是故，如果半導體基板33m的厚度為能夠減低混色之厚度，那麼便能抑制在中央部的像素群32m內的任意一像素發生之混色。
然而，在周邊部的像素群32o內的任意一像素所包含之半導體基板33o，光S係相對於半導體基板33o的背面從斜方向入射。而入射的光S會斜向橫越半導體基板33o。是故，如果將半導體基板33o的厚度與半導體基板33m的厚度做成相同厚度的情形下，入射至半導體基板33o的光S，便會侵入至與該像素鄰接之其他像素內。是故，周邊部的像素群32o內的各像素，會比中央部的像素群32m內的各像素發生更多混色。
相對於此，如圖17(b)所示，如果將周邊部 的像素群32o內的任意一像素所包含之半導體基板33o的厚度，做成比中央部的像素群32m內的任意一像素所包含之半導體基板33m還薄，那麼相對於半導體基板33o的背面從斜方向入射之光S，在侵入至鄰接之其他像素前，便會從光S所入射之像素的半導體基板33o的表面射出至外部。因此，能夠抑制周邊部的像素群32o內的各像素中發生之混色。
基於以上說明之理由，第3實施例之固態影像感測裝置中，能夠抑制周邊部的像素群32o所包含之各像素30Ro、30Go、30Bo中發生之混色。
以上第1~第3實施例之固態影像感測裝置之說明，係為有關固態影像感測裝置中的像素陣列之說明。是故，以下說明中係將第1~第3實施例之固態影像感測裝置稱為像素陣列，而將含有該像素陣列的固態影像感測裝置全體稱為固態影像感測裝置。
以下說明運用了第1~第3實施例之固態影像感測裝置而成之數位相機。
(其他實施例)
圖18為將第1~第3實施例之固態影像感測裝置運用於像素陣列而成之固態影像感測裝置的全體概略構成示意方塊圖。圖18所示之固態影像感測裝置40，具備訊號處理電路41、及攝像元件即影像感測器42。影像感測器42例如為CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測器。影像感測器42除了CMOS影像感測器以外，亦可為CCD(Charge Coupled Device)。
影像感測器42具有：運用第1~第3實施例之固態影像感測裝置的任一者而成之像素陣列43、垂直位移暫存器44p、水平位移暫存器44h、時序控制部45、相關雙重取樣部(correlated double sampling，CDS)46、自動增益控制部(AGC)47、及類比數位變換部(ADC)48。
像素陣列43設於影像感測器42的攝像區域。像素陣列43如上述各實施例中所說明般，係含有朝水平方向(行方向)及垂直方向(列方向)配置成陣列狀之複數個像素。
此外，訊號處理電路41具有高動態範圍(HDR)合成電路49。
圖19為具備圖18所示固態影像感測裝置40之數位相機50的概略構成示意方塊圖。如圖19所示，數位相機50具有相機模組51及後段處理部52。相機模組51具有攝像光學系統53與固態影像感測裝置40。後段處理部52具有影像訊號處理器(ISP，Image Signal Processor)54、記憶部55、及顯示部56。相機模組51除了數位相機50以外，例如還可運用於附相機之行動終端等電子機器。
攝像光學系統53攝入來自被攝體的光，使被 攝體像成像。固態影像感測裝置40拍攝被攝體像。ISP54對藉由固態影像感測裝置40中的攝像而得到之圖像訊號實施訊號處理。記憶部55存儲經ISP54中的訊號處理後之圖像。記憶部55會因應使用者的操作等，而將圖像訊號輸出至顯示部56。顯示部56會因應從ISP54或記憶部55輸入之圖像訊號而顯示圖像。顯示部56例如為液晶顯示器。
圖20為圖19所示數位相機50的概略構成示意圖。如圖20所示，從被攝體入射至數位相機50的攝像光學系統53之光，係經由主反光鏡101、副反光鏡102及機械快門106而行進至固態影像感測裝置40。數位相機50是在固態影像感測裝置40拍攝被攝體像。
在副反光鏡102反射的光，係行進至自動對焦(AF)感測器103。數位相機100會進行對焦調整，該對焦調整使用AF感測器103中的檢測結果。在主反光鏡101反射的光，係經由透鏡104及稜鏡105而行進至觀景窗108。
按照以上說明之數位相機，由於使用了能夠同時實現提升靈敏度及減低混色之固態影像感測裝置40，故能提供高品質的數位相機。
以上已說明了本發明的數個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為一例，並非意圖限定發明之範圍。該些新穎之實施形態，可藉由其他各種形態而實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行種種省略、置換、 變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明之範圍或要旨中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
13‧‧‧半導體基板
14‧‧‧電荷蓄積層
16‧‧‧配線層
17‧‧‧平坦化層
18‧‧‧微透鏡
10B‧‧‧藍色像素
10G‧‧‧綠色像素
10R‧‧‧紅色像素
11B‧‧‧藍色濾波層
11G‧‧‧綠色濾波層
11R‧‧‧紅色濾波層
13B‧‧‧藍色像素10B所包含之半導體基板13的區域
13G‧‧‧綠色像素10G所包含之半導體基板13的區域
13R‧‧‧紅色像素10R所包含之半導體基板13的區域
15A‧‧‧第1導電型的半導體層
15B‧‧‧第2導電型的半導體層
16a‧‧‧配線
16b‧‧‧層間絕緣膜
LB‧‧‧區域13B的厚度
LG‧‧‧區域13G的厚度
LR‧‧‧區域13R的厚度

Claims (20)

  1. 一種固態影像感測裝置，由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有設於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及設於前述半導體基板的背面側之濾波層，前述固態影像感測裝置，其特徵為：前述複數個像素分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測裝置，其中，前述濾波層為紅色濾波層、綠色濾波層、或藍色濾波層，前述複數個像素為具有前述紅色濾波層之紅色像素、具有前述綠色濾波層之綠色像素、及具有前述藍色濾波層之藍色像素，前述紅色像素所包含之前述半導體基板的厚度、前述綠色像素所包含之前述半導體基板的厚度、及前述藍色像素所包含之前述半導體基板的厚度彼此相異。
  3. 如申請專利範圍第2項之固態影像感測裝置，其中，前述半導體基板為矽基板，前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚，且前述綠色像 素所包含之前述矽基板的厚度，係比前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚。
  4. 如申請專利範圍第2項之固態影像感測裝置，其中，前述紅色像素、前述綠色像素、及前述藍色像素係呈拜耳(Bayer)排列。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測裝置，其中，前述複數個像素分別具有：第1導電型的半導體層，設置於從被入射光照射之前述半導體基板的背面，至和前述電荷蓄積層相接的位置之區域；第2導電型的半導體層，設置於該第1導電型的半導體層與和該半導體層鄰接之其他前述第1導電型的半導體層之間的前述半導體基板上，將該些第1導電型的半導體層彼此分離；及平坦化層，設置於前述半導體基板的背面與前述濾波層之間；前述平坦化層的厚度，係依前述像素而不同。
  6. 如申請專利範圍第6項之固態影像感測裝置，其中，前述平坦化層係設置成，前述半導體基板的厚度與前述平坦化層的厚度之和，於前述各像素會成為相等，前述濾波層，設置於前述平坦化層的平坦的表面上。
  7. 如申請專利範圍第1項之固態影像感測裝置，其中， 前述濾波層為紅色濾波層、綠色濾波層、或藍色濾波層，前述複數個像素為分別具有前述紅色濾波層之複數個紅色像素、分別具有前述綠色濾波層之複數個綠色像素、及分別具有前述藍色濾波層之複數個藍色像素，分別含有前述紅色像素、前述綠色像素、及前述藍色像素之複數個像素群係呈二維排列，在同一個前述像素群內，前述紅色像素所包含之前述半導體基板的厚度、前述綠色像素所包含之前述半導體基板的厚度、及前述藍色像素所包含之前述半導體基板的厚度彼此相異，配置於前述半導體基板的中央部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述半導體基板的厚度，係與配置於前述半導體基板的周邊部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述半導體基板的厚度相異，配置於前述半導體基板的中央部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述半導體基板的厚度，係與配置於前述半導體基板的周邊部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述半導體基板的厚度相異，配置於前述半導體基板的中央部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述半導體基板的厚度，係與配置於前述半導體基板的周邊部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述半導體基板的厚度相異。
  8. 如申請專利範圍第7項之固態影像感測裝置，其 中，前述半導體基板為矽基板，在同一個前述像素群內，前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚，且前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚。
  9. 如申請專利範圍第8項之固態影像感測裝置，其中，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基板的中央部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基板的中央部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基板的中央部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度還厚。
  10. 如申請專利範圍第8項之固態影像感測裝置，其中，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基 板的中央部之前述像素群內的前述紅色像素所包含之前述矽基板的厚度還薄，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基板的中央部之前述像素群內的前述綠色像素所包含之前述矽基板的厚度還薄，配置於前述矽基板的周邊部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度，係比配置於前述矽基板的中央部之前述像素群內的前述藍色像素所包含之前述矽基板的厚度還薄。
  11. 一種固態影像感測裝置之製造方法，該固態影像感測裝置由複數個像素排列而成，該複數個像素分別具有具備於半導體基板的表面之電荷蓄積層、及具備於前述半導體基板的背面側之濾波層，且前述複數個像素所分別具有之前述濾波層的穿透波長域彼此相異，前述固態影像感測裝置之製造方法，其特徵為：將表面上形成有複數個前述電荷蓄積層之前述半導體基板，從背面側削磨至前述半導體基板成為規定厚度為止，在前述半導體基板的背面形成凹凸，使得前述複數個像素所分別包含之前述半導體基板的厚度彼此相異，在形成有前述凹凸之前述半導體基板的背面側，形成前述穿透波長域彼此相異之複數個前述濾波層。
  12. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測裝置之 製造方法，其中，前述濾波層為紅色濾波層、綠色濾波層、或藍色濾波層，前述複數個像素為具有前述紅色濾波層之紅色像素、具有前述綠色濾波層之綠色像素、及具有前述藍色濾波層之藍色像素。
  13. 如申請專利範圍第12項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，前述半導體基板為矽基板，前述矽基板的背面的凹凸係形成為，作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度，比作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚，且作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度，比作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚。
  14. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，在形成有前述凹凸之前述半導體基板的背面上，形成表面為平坦之平坦化層，前述複數個前述濾波層，設置於前述平坦化層的表面上。
  15. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，前述濾波層為紅色濾波層、綠色濾波層、或藍色濾波層， 前述複數個像素為分別具有前述紅色濾波層之複數個紅色像素、分別具有前述綠色濾波層之複數個綠色像素、及分別具有前述藍色濾波層之複數個藍色像素，前述固態影像感測裝置，係分別含有前述紅色像素、前述綠色像素、及前述藍色像素之複數個像素群呈二維排列而成，前述半導體基板的背面的凹凸係形成為，在同一個前述像素群內，作為前述紅色像素之區域的前述半導體基板的厚度、作為前述綠色像素之區域的前述半導體基板的厚度、及作為前述藍色像素之區域的前述半導體基板的厚度彼此相異，且前述半導體基板的中央部的前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述半導體基板的厚度，與前述半導體基板的周邊部的前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述半導體基板的厚度相異，前述半導體基板的中央部的前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述半導體基板的厚度，與前述半導體基板的周邊部的前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述半導體基板的厚度相異，且前述半導體基板的中央部的前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述半導體基板的厚度，與前述半導體基板的周邊部的前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述半導體基板的厚度相異。
  16. 如申請專利範圍第15項之固態影像感測裝置之 製造方法，其中，前述半導體基板為矽基板，前述矽基板的背面的凹凸係形成為，在同一個前述像素群內，作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度，比作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚，且作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度，比作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚。
  17. 如申請專利範圍第16項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，前述矽基板的背面的凹凸進一步形成為，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度還厚。
  18. 如申請專利範圍第16項之固態影像感測裝置之製造方法，其中， 前述矽基板的背面的凹凸進一步形成為，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述紅色像素之區域的前述矽基板的厚度還薄，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述綠色像素之區域的前述矽基板的厚度還薄，形成於前述矽基板的周邊部之前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度，係比形成於前述矽基板的中央部之前述像素群內作為前述藍色像素之區域的前述矽基板的厚度還薄。
  19. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，前述半導體基板的背面的凹凸，是藉由將前述半導體基板的背面予以部分地蝕刻而形成。
  20. 如申請專利範圍第11項之固態影像感測裝置之製造方法，其中，前述半導體基板的背面的凹凸，是藉由使和前述半導體基板實質上為相同之材料，在前述半導體基板的背面上部分地磊晶成長而形成。
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