TWI251340B - A solid-state image sensor and a manufacturing method thereof - Google Patents

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TWI251340B
TWI251340B TW093124543A TW93124543A TWI251340B TW I251340 B TWI251340 B TW I251340B TW 093124543 A TW093124543 A TW 093124543A TW 93124543 A TW93124543 A TW 93124543A TW I251340 B TWI251340 B TW I251340B
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Hiroshi Sakoh
Michiyo Ichikawa
Yoshiaki Nishi
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
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Description

1251340 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於形成在半導體基板上之複數的各個受光元 件具有層内透似濾色之m態攝影I置及其製造方法。 【先前技術】 發明背景 近年來，隨著固態攝影裝置之晶胞之微細化的進展，受光元 件變小而導致必須《敏度化技術。而在縣攝影裝置，於各受 光元件之上形賴魏崎4枝光於受光元㈣謀求接收 靈敏度的提昇。 第1圖表示習知固態攝影裝置之剝面。同圖中表示兩個光二 極體的剝面。如該騎示，_裝置係於辨導體基板敝 形成光電變換的受光元件即光二極體丨、絕緣膜2、層内透鏡3、 層内透鏡平坦膜4、滤色器層5、透明膜6、微透鏡7。將包含二極 體1之晶胞的尺寸微細化’例如縱橫3_以下的晶胞尺寸可形成 折射率(n>1.8)之上凸形狀之高折射率的層内透鏡3。 第2圖⑻〜⑼係以製造步驟順序表示習知固態攝影裝置的 剥面。即1知製造綠乃首先於半導縣板耻形成光二極體 1、、’巴賴2及勒透鏡3(關⑻）。之後塗布⑽酸自旨等透明膜 4(同圖⑽，以平坦化钱刻來去除透明膜*至層内透鏡让面附近 (θ同圖(C)) ’崎綠全平触。献辭坦化細塗布、曝光、 顯像、流輯理具有流舰之義抗錄而形錢_。而且， 於每色進仃塗布曝光、顯像而形成濾色器層5(同圖⑼）。 1251340 又，依據特開2001—44406號公報等，揭示著如第3圖所示於 文光部正上方形成聚光透鏡20，於凸狀平坦化膜16上形成平坦化 膜17及遽色裔18的固態攝影裝置及其製造方法。 依據弟1圖或弟3圖之習知技術，為了使入射光多一點進入光 二極體，因此形成高折射率之層内透鏡(聚光透鏡)而謀求靈敏度 的提昇。 但是，依據上述習知技術之固態攝影裝置的話，會有難以提 昇開放靈敏度及寬入射角等問題。 具體而言，會有第1圖之光二極體丨與微透鏡7之間的距離， 或是第3圖之受光部與濾色器之間的距離變長，並因入射光之衰 減、反射及散射等情形而難以提昇開放靈敏度及寬入射角等問 題。 又^有因渡色器與受光部(光二極體)之距離長，而易產生 從鄰接之濾色器來之混色的問題。 【發明内容】 發明概要 本發明之目的在於提供可提昇開放靈敏度且可達到寬入射 角化，而可容易防止混色之固態攝影裝置及其製造方法。 為了解決上述課題’本發明之固態攝影裝置係於形成在半導 體基板上之複數的各個受光元件具有層内透鏡及濾色器的固態 攝〜衣置，特點在於前述慮色器直接設於層内透鏡上(參照第4、 第8圖或第12圖）。 依據此構造，由於係將使濾色器被覆於層内透鏡那般地直接 裝附，因此可縮短習知濾色器與光二極體之間的距離(參照第3圖) 1251340 或光二極體與微透鏡之間的距離(參照第鳴），能降低入射光的衰 減放射及反射而月匕貝現提升開放靈敏度及寬入射角化。而且， 能降低從鄰接之濾色器來的混色。 月ί)述固祕影裝置更可建構成於前述濾色器與層内透鏡之 間设有沿著層内透鏡之凸狀表面的透明薄膜(參照第6圖）。 又，前述固態攝影裝置更可建構成具有透鏡間平坦膜，該透 鏡間平坦歸、職在比勒透鏡之高度低驗置，而將層内透鏡 之凸狀表面之巾比該位置低之表面部分，與各層崎鏡之間予以 平坦者(參照第8圖）。 依據此構造的話，藉透鏡間平坦膜之膜厚而能容易進行分光 調整。 亦可建構成前述濾色器設於層内透鏡之上(參照第12圖）。 亦可建構成前述濾色器之上面為凸狀(參照第12圖）。 又，本發明之固態攝影裝置之製造方法，係於形成在半導體 基板上之複數的各個受光元件具有層内透鏡及濾色器之固態攝 影裝置的製造方法，具有將第丨色之濾色器用抗蝕劑塗布於層内 透鏡上的第1步驟、藉第丨色之濾色器用遮罩圖案而將抗餘劑予以 曝光的第2步驟、曝光後將抗餘劑予以顯像以殘留第1色之濾色器 的第3步驟、就第丨色以外之濾色器進行上述塗布、曝光及顯像的 第4步驟。 依據此構造，如第4圖所示將濾色器被覆層内透鏡那般地直 接設於，因此能縮短習知濾色器與光二極體之間的距離(參第3圖） 及光一極體與微透鏡之間的距離(參第1圖），因此能實現提昇開放 莖敏度及見入射角化。而且，能降低從鄰接之濾色器來的混色情 1251340 形。 方去於則迷第1步驟之前具有沿著層内透鏡之凸狀 舰明^明4^的步驟’於前述第1步驟及第4步驟亦可藉由前 二賴而將所述抗糊塗布於層内透鏡之上。如此一來可製 W6圖所示之固態攝影裝置。 二、方法亦可於前述第1步驟之前，具有於層内透鏡及 :口透、政間麵透日賊的步驟、及以平坦化侧將經塗布之前 I透月膜去除至比層内透鏡之高度低之位置的步驟 。如此一來可 製造第8圖所示之影裝置。 淨前述製造方法亦可於前述第1步驟之前，具有於層内透鏡之 、、'、、布可圖案化之透日聰的步驟、使用用以於各層内透鏡之間之 區或殘⑽述透鶴的遮罩而雜塗布之前述透類予以曝光 的步V、於曝光後將缝布之前述透鶴顯像成僅各層内透鏡之 間乂留的顯像步驟、及驗體處理纖像喊留之透明膜而將前 逑透明膜付平坦化哺蓋各層内透鏡之間之區域與層内透鏡 之周圍之表面部分的步驟。 如此一來，可製造第8圖所示之固態攝影裝置。 别述製造方法亦可於前述第4步驟之後，具有於濾色器之上 塗布具有流體性之抗钱劑的步驟、使用用以於層内透鏡上殘留抗 蝕劑而將經塗布之前述抗蝕刻予以曝光的步驟、藉顯像而將抗蝕 劑殘留於層内透鏡上，並藉流體處理而將殘留之抗蝕刻形成凸狀 的步驟、以將形成凸狀之抗蝕劑予以平坦化蝕刻而將濾色器在層 内透鏡上形成凸狀的步驟。如此一來，可製造第12圖所示之固態 攝影裝置。 1251340 依據以上的製造方法，以將濾色器直接設於(或以透明膜將 層内透鏡不完全地平坦)層内透鏡的構造而能實現提昇開放靈敏 度及寬入射角化。 如以上說明依據本發明之固態攝影裝置及製造方法，能將固 態攝影裝置之薄膜化即從頂透鏡(微透鏡7)至受光面之距離設成 比習知固態攝影裝置短，能降低入射光之衰減、反射及散射等情 形而實現提昇開放靈敏度及寬入射角化。 而且，能降低從鄰接之濾色器來的混色情形。 圖式簡單說明 藉由所附圖式之說明，將使本發明内容更加清楚明確，而能 令熟習此項技術者更明瞭本案之技術内容並能據以實施。 第1圖係習知技術之固態攝影裝置的剝面圖。 第2圖⑻〜(d)表示習知技術之固態攝影裝置的製造步驟。 第3圖表示習知技術之固態攝影裝置的剝面圖。 第4圖係本發明之實施樣態1之固態攝影裝置的剝面圖。 苐5圖⑻〜(d)表示同實施樣態1之固態攝影裝置之製造步驟 的說明圖。 第6圖係本發明之實施樣態2之固態攝影裝置的剝面圖。 第7圖⑻〜(e)表示同實施樣態2之固態攝影裝置的製造步 驟。 第8圖係本發明之實施樣態3之固態攝影裝置的剝面圖。 弟9圖⑻〜(f)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步驟。 弟10圖⑻〜(d)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(前半）。 1251340 第11圖(e)〜(h)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(後半）。 第12圖表示實施樣態4之固態攝影裝置的剝面圖。 第13圖(a)〜(d)表示同實施樣態4之固態攝影裝置的製造步 驟(前半）。 第14圖⑹〜(⑴表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(後半）。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 (實施樣態1) <固態攝影裝置之構成> 第4圖表示本發明之實施樣態j之固態攝影裝置之剝面圖。此 固態攝影裝置具有配列成二次元之受光耕(光二極體）。同圖中 表示二個受光元件份量的剝面。 此固態攝影裝置係於形成在石夕半導體基板10上的光二極體^ 上，積層由BPSG⑽磷石夕酸鹽玻璃)等所構成之平坦化的透明絕緣 膜2、於其上之凸形狀之高折射率(n> 18)之層魄鏡^、由含有染 料或顏料之彩色抗_所構成之遽色器層5、丙烯酸§旨系之透明 樹脂所構成之透明膜6、微透鏡(或____。 、思色时層5之色依據固恶攝影裝置之色配列(例如拜爾配列） 而各個設^。此能器層内透鏡5直接設於層内透鏡3。藉此，滹 色器層5與勒透鏡3之㈣介料《的情聊驗短頂透鏡 T透鏡取光4船之轉。麵果能實龍昇敝靈敏度及 ’角匕換。之錯距離頂透鏡(微魏?)之距離設成比習 1251340 知固態攝影裝置短，因此，從微透鏡7來的入射光在到達光二極 體會降低衰減、散射及反射的可能性，而會提昇聚光率且會提昇 靈敏度。 又，本實施樣態之固態攝影裝置中，包含一個光二極體 各個晶胞的尺寸例如縱橫分別約3//111或以下。 〈固態攝影裝置之製造方法> 第5圖⑻〜⑼表示第4圖之實施樣態之固態攝影裝置之製造 步驟以其順序說明的剝面。其製造步驟於以下的(11)〜(16)說明。 (11) 如第5圖⑻所示，將濾色抗蝕劑5直接以〇·3〜1〇#m平坦 地塗布於層内透鏡3上。在此說明濾色抗蝕劑5之色例如在RGB之 二色之中设為R(紅色）。 (12) 如第5圖(b)所示，使抗蝕遮罩8被覆於經塗布之濾色抗蝕 劑5並予以曝光。抗蝕遮罩8在例如濾色抗蝕劑5為正型的情形 下’在預定之色配列(例如拜爾配列)之中僅將對應紅色的光二極 體予以遮罩。亦可為負型者。 (13) 如第5圖(c)所示，將已曝光之濾色抗餘劑予以顯像而殘 留對應紅色之光二極體1上的濾色抗蝕劑，並以去除以外的部分 而將紅色之濾色器層5形成在層内透鏡3之上。 (14) 與上述(η)〜(13)同樣地，藉圖案化而分別形成藍色的濾 色杰層5、綠色之濾色器層5。藉此，各色的濾色器層5可依照色 配列形成於各別的位置。 (15) 如第4圖所示例如以丙烯酸酯而於濾色器層5上形成透明 膜6。此丙烯酸酯系透明樹脂層61係塗布多次丙烯酸酯系透明樹 脂後藉平坦化蝕刻而予以平坦化。又，亦可取代丙烯酸酯系透明 11 1251340 樹脂而使用含械光劑之苯_樹騎構成之眾所周知之光姓 刻技術所形紅平坦化，而形成峰_她所構成之透麵6。 (16)其次將微透鏡7形成在透明膜6上。例如，微透鏡係將感 光劑調合於苯_透_脂並以眾關知之絲刻技術而形 成，並且藉照射紫外線而提高透過率的情形來形成。此步驟之結 果可達到具有第4圖所示之剝面的固態攝影裝置。 如上所述依據本實施樣態之固態攝影裝置及其製造方法，由 於將渡色器層5直接設於層内透鏡3上，因此能縮短從光二極體丄 之又光面至頂透鏡(第1微透鏡7)之距離，而能容易達到提昇開放 靈敏度及寬入射角化。而且，由於能縮短濾色器層5與光二極體i 之夂光面的距離，因此能降低從鄰接之濾色器層來的混色。 (實施樣態2) 第6圖表示本發明之實施樣態2之固態攝影裝置的剝面。該圖 之固態攝影裝置的構造比較於第4圖之不同點為層内透鏡3與濾 色态層5之間介設著薄膜4。至於與第4圖相同之點則省略說明， 以下以不同點為中心來說明。 薄膜4為折射率n=L4〜16範圍之丙烯酸酯等透明膜，層内 透鏡3之表面為沿著其表面形狀之〇〜〇4//m範圍的薄膜，在各層 内透鏡之間為0.2〜〇·5//m範圍的薄膜。藉此可平易化濾色器層5 的形成步驟。即，以在層内透鏡3之間存在著薄膜4而能使自由調 整(分光調整)濾色器層5之膜厚的情形達到容易化。 <固態攝影裝置之製造方法> 第7圖⑻〜(e)表示第6圖所示之實施樣態2之固態攝影裝置 以衣造步驟順序表示其剝面。其製造步驟如以下(21)〜(27)之說 12 1251340 明。 (21) 如第7圖⑻所示，於層内透鏡3上塗布折射率η=ι.4〜16 範圍之丙稀u旨等透g賊卜2層，G1〜Q5_的範圍。藉此，層 内透叙3上之透明膜構成〇〜〇.4"m範圍的薄膜，且名層内透鏡3 之門的透月膜δ又為〇·2〜〇.5//m範圍。此薄膜4埋著絕緣膜2與層内 透鏡3之周緣部所形成之稜角部分，因此，比較於實施樣態丄乃能 使其次之形成濾色器層5步驟平易化。 (22) 如第7圖⑼所示，於薄膜4上塗布濾色抗蝕劑5形成〇·3〜 1.0//m。濾色抗餘劑5之色設為例如RG]g之三色之中的r(紅色）。 (23) 如第7圖⑹所示，於經塗布之濾色抗·5被覆抗蝕遮罩 8並予以曝光。抗兹遮罩8例如在濾色抗㈣5為正值型的情形 下亦可在預疋之色配列(例如拜爾配列)之中僅遮覆對應紅色的 光二極體。也可為負值型。 (24) 如第7_)所示，以將經曝光之遽色抗姓劑+以顯像而 歹對應、、工色之光一極體j上的濾、色抗钱劑，並以去除以外的部 分而將濾色器層5形成在薄膜4上。此時，雖可去除對應其他色之 濾色抗賴，惟因層_鏡3之周緣部未域触而不錢留於 該部分，能容易地去除。 (25) 如第7圖(e)所示，與上述(22)〜㈣同樣藉著圖案化而分 卿成藍色濾、色器層5、綠色濾色器層5。藉此各色遽色器層5依 色配列而形成在各別的位置。 (26) 如第6圖所示，與上述⑽同樣於遽色器層让形成透明 膜6 〇 (27) 與上述(16)同樣於透明膜6上形成微透鏡7。藉此可形成 13 1251340 具有第6圖所示之剝面的固態攝影裝置。如以上說明依據、 樣態之固態攝影裝置，可達到如實施樣態m明之提昇開放= 度及降低混色的效果’且能以薄膜4埋著絕緣膜2上之層: 之周緣部之呈稜角部分而形成濾色器層5，故能容易地進：3 器形成步驟。即，比較於不存在細4的情形，乃能容易地^ 濾色器層5的分光調整。 订 又’第6圖中，層内透鏡3之表面上存在著薄膜4，惟存
層内透鏡3之間的話亦可獲得囉的效果，《可碎在於層内 透鏡3的上部表面上。 曰 (實施樣態3) <固態攝影裝置之構造> 剃圖表示本發明之實施樣態3之固態攝影裝置的剝面。該圖 之固祕影裝置的構造比較於實施樣齡所示之第6_構造，不 同點在於馳不存在勒透鏡3之上部表面上。雜圖相同之 點則省略說明而以下以不同點為巾々來說明。
薄膜4形成至比層内透鏡3之高度低的位置，而將層内透鏡3 之凸狀表面之中_位置低的表面部分及與名仙透鏡之間予 以平坦。亦即，以填埋層内透鏡3之周緣部與各層内透鏡之間而 予以平坦化。如此-來，薄靡林存在於勒魏3表面之上部 =存在職部表面與勒透鏡3之間的平坦膜。藉此能與實施 樣恶2同樣容易地進行濾色器形成步驟。 又，薄膜4可為透明膜，惟將透過率弄小的話可阻斷斜光， 故能達到防止混色的功效。 <固態攝影裝置之製造方法> 14 1251340 μ圖（）⑺係就第8圖所示之本實施樣態之固態攝影裝置 以製造步驟之順戽本-廿…π 、外表不其剝面。該製造步驟於以下(31)〜(37)說 明。 (31) 如第9圖(a)所示，於層内透鏡3及該各透鏡之間塗布〇·5 細〜1//m乾圍之丙稀酸酯的透明膜。藉此可形成比層内透鏡3 高的透明膜。 (32) 如第9圖⑼所示，以钱刻透明膜而形成薄膜4。亦即以不 在層内透鏡3之上部表面殘留透明膜而於層内透鏡之間殘留〇·1〜 〇·5 // m範圍的薄膜4。 (33) 如第9圖(c)所示，於薄膜4上將濾色抗蝕劑5塗布〇3#m 〜1.0/zm範圍於層内透鏡3上。此步驟與上述㈣相同。 (34) 如苐9圖(d)所示那般地曝光。此步驟與上述(23)相同。 (35) 如第9圖(e)所示那般地顯像。此步驟與上述(24)相同。 (36) 如第9圖(f)所示反覆上述(33)〜(35)並藉圖案化而分別形 成其他色的濾色器層5。此步驟與上述(25)相同。 (37) 與上述(26)同樣於濾色器層5上形成透明膜6。藉此能完 成第8圖所示之剝面的固態攝影裝置。 又，薄膜4可為透明膜，惟可將透過率弄小(例如黑色），如此 設計的話可阻斷斜光的射入而能達到降低混色的功效。 (變形例） 第10圖⑻〜(d)及第11圖(e)〜⑻係就第9圖所示之製造方法 的變形例而以製造步驟之順序表示其剝面。其製造步驟於以下(41) 〜(49)說明。 (41)如第10圖(a)所示，於層内透鏡3及其各透鏡之間塗布01 15 1251340 〜〇·9//m範圍之可圖案化的透明抗蝕劑。可圖案化的透明广 飿劑例如可舉例有苯酚系樹脂。 ~ (42) 如第10圖(b)所示，於層内透鏡3之間使用用以殘留透明 抗蝕劑之抗蝕遮罩8並予以曝光。 (43) 如第10圖(c)所示，藉顯像而將透明抗蝕劑殘留於層内透 鏡3之間以形成薄膜4。 (44) 如第10圖(d)所示，藉熱流體處理而將薄膜4密著於居内 透鏡3之下部表面。藉此薄膜4之膜厚乃能達到上述(32)說明之分 光調整。 (45) 如第11圖(e)所示，將濾色抗蝕劑5塗布〇·3〜1〇啤於層内 透鏡3上。此步驟與上述(22)相同。 (46) 如第11圖(f)所示進行曝光。此步驟與上述(23)相同。 (47) 如第11圖(g)所示進行顯像。此步驟與上述(24)相同。 (48) 如第11圖(h)所示，反覆上述(45)〜(47)而藉著將其他色之 濾色器層5予以圖案化而形成。此步驟與上述(25)相同。 (49) 與上述(26)同樣於濾色器層5上形成透明膜6，且形成微 透鏡7。 以如此的製造方法(變形例)亦能製造具有第8圖所示之剝面 的固態攝影裝置。 如上所述依據本實施樣態之固態攝影裝置及其製造方法，能 與實施樣態2同樣地容易達到調整分光靈敏度。 (實施樣態4) <固態攝影裝置之構造> 第12圖表示本發明之實施樣態4之固態攝影裝置的剝面。該 16 1251340 圖之固態攝影裝置的構造比較於實施樣態丨所示之第4圖的構 k，不同點在於濾色斋層5不存在於各層内透鏡3之間的上部而形 成在層内透鏡之上，以及濾色器層5之形狀形成複製層内透鏡3之 形狀者。 濾色為層5僅开>成在層内透鏡3上。藉此能降低混色。又，濾 色杰層5之形狀形成複製層内透鏡3之形狀的理由乃在於使濾色 裔層5具有透鏡效果。如此一來能達到提昇聚光率。 <固態攝影裝置之製造方法> 第13圖⑻〜(d)及第14圖(e)〜(f)係就第12圖所示之本實施樣 怨之固恶攝影裝置以製造步驟之順序表示其剝面。該製造步驟於 以下(51)〜(59)說明。 (51) 如第13圖⑻所示，於層内透鏡3上塗布 圍的滤色抗#劑。在此說明濾色抗敍劑5之色在例如rgb三色之 中設為R(紅色）。 (52) 如第13圖⑼所示，使抗钱遮罩§被覆經塗布之濾色抗钱 劑層5並予以曝光。抗蝕遮罩8例如在濾色抗蝕劑5為正值型的情 形下，亦可在預定之色配列之中僅遮覆對應紅色的光二極體。也 可為負值型。 (53) 如第13圖(c)所示，以將經曝光之濾色抗蝕劑予以顯像而 殘邊對應紅色之光一極體1上的濾色抗餘劑，並以去除以外的部 分而將濾色器層5形成在層内透鏡3上。 (54) 如第13圖(d)所示，以反覆上述(51)〜(53)同樣藉著圖案化 而分別形成藍色濾色器層5、綠色濾色器層5。藉此各色濾色器層 5依照色配列而形成在各別的位置。 17 1251340 (55) 如第14圖(e)所示於濾色器層5上塗布具有流體性的抗蝕 劑 11。 - (56) 如第I4圖(f)所示，將層内透鏡3之間的上部分予以曝光。 (57) 如第14圖(g)所示，藉顯像而去除層内透鏡3之間上部分 的抗㈣(即，殘留層内透鏡3上的抗钱劑），且赠體處理如該圖 (g)那般將抗钱劑的形狀形成於其上呈凸形狀(與微透鏡同樣的形 狀）。 (58) 如第14圖⑻所示，以將抗蝕劑及濾色器層5予以平坦化 颠劑而將抗蝕劑之凸形狀複製於濾色器層5。 籲 (59) 如第12圖所示，於濾、色器層5上形成詐明膜6，且形成微 透鏡7。 依據此製造方法乃能製造第12圖所示的固態攝影裝置。 - 如以上說明依據本實施樣態之固態攝影裝置及其製造方 _ 法，由於濾色器層5直接設於層内透鏡3上，且具有透鏡形狀，因 此可達到更提昇聚光率。 又’於本實施樣態亦可建構成於絕緣膜2與層内透鏡3之上具 有實施樣態2之第6圖所示的層内透鏡平坦膜4，亦可建構成於絕 麵 緣膜2上具有實施樣態3之第8圖所示之層内透鏡平担膜4。 又，上述各實施樣態之固態攝影裝置(特別是濾色器層5具有 透鏡效果之固態攝影裝置(參第12圖))中，亦可建構成不具有頂透 鏡(節透鏡7)。藉此可縮短至光二極體1的距離(即，將使固能攝影 裝置薄膜化），且能達到寬入射角化。而且，亦能達到製造期間 工時間)的縮短化。 又，已說明了以使用於色調優先之固態攝影裝置的原色方式 18 1251340 作為濾色器層5的例子 固態㈣It m 制於解減、綠度優先之 、7方式。補色方式的情形之濾色器層係將洋紅 綠色光用濾色器層、黃色光濾色器層、青色光 心。口以4人所周知的色配列方式形成於各別已決定的位置。 又形成濾色器層5的材料可舉例有包含染料之彩色抗飯 劑、含有彥_彩色抗餘劑等，而可作任何的選擇。又，亦可將 可染色之透明抗蝕劑予以染色。 (產業上的利用性）
本毛月可運用於攝像機物態攝影裝置，具體*言乃可運用 於灯動电狀内麵像機、數位靜態攝像機、連接於資訊處理機 器之攝像機單元等。 本I明之特疋具體貫施樣態已經配合圖式表示並加以說明，根據 於此之σ&載内谷’熟知此技藝之人士應可明顯瞭解並可作變化及修 改’除非背離了本發明以及其之廣泛觀點，關，财鱗變化及修 改均係涵蓋在本發明之真實精神與範疇内。
【圖式簡單說明】 第1圖係習知技術之固態攝影裝置的剝面圖。 第2圖⑻〜⑹表示習知技術之固態攝影裝置的製造步驟。 第3圖表示習知技術之固態攝影裝置的剝面圖。 第4圖係本發明之實施樣態1之固態攝影裝置的剝面圖。 第5圖⑻〜(d)表示同實施樣態1之固態攝影裝置之製造步驟 的說明圖。 第6圖係本發明之實施樣態2之固態攝影裝置的剝面圖。 第7圖⑻〜(e)表示同實施樣態2之固態攝影裝置的製造步 19 1251340 驟。 第8圖係本發明之實施樣態3之固態攝影裝置的剝面圖。 第9圖⑻〜①表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步驟。 第10圖⑻〜(d)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(前半）。 第11圖⑹〜(h)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(後半）。
第12圖表示實施樣態4之固態攝影裝置的剝面圖。 第13圖⑻〜(d)表示同實施樣態4之固態攝影裝置的製造步 驟(如半）。 第14圖⑹〜(h)表示同實施樣態3之固態攝影裝置的製造步 驟(後半）。 【主要元件符號說明】
1 光二極體 2 透明絕緣膜 3 層内透鏡 4 薄膜 5 濾色器層 6 透明膜 7 微透鏡 8 抗#遮罩 10 碎半導體基板 12 絕緣膜 13 傳送電極 20 1251340 14 層間絕緣膜 15 遮光膜 16 凸狀平坦化膜 17 平坦化膜 18 遽色器 20 聚光透鏡

Claims (1)

1251340 十、申請專利範圍： 1·-種固態攝影裝置’係、於形成在半導體基板上之複數的 各個受光元件具有層_鏡及濾色器者，其特徵在於： 鈾述遽色為直接設於前述層内透鏡上。 5 2.如申請專利範圍第i項之固態攝影裝置，其中更具有透鏡 間平坦臈，該透鏡間平㈣係形成在比層⑽鏡之高度 低的位置’而將層内透鏡之凸狀表面之中比該位置低之 表面部分，與各層内透鏡之間予以平坦者。 3·如申請專利範圍第2項之固態攝影裝置，其中前述渡色器 10 之上面為凸狀。 4. 如申請專利範圍第2項之固態攝影裝置，其中前述慮色器 設於層内透鏡之上。 5. 如申請專利範圍第}項之固態攝影裝置，其中前述遽色器 設於層内透鏡之上。 μ 6•如申請專利範圍第}項之固態攝影裝置，其中前述遽色器 之上面為凸狀。 7·—種固態攝影裝置’係、於形成在半導體基板上之複數的 各個^光件具有層内透鏡及濾色器者，其特徵在於： 2〇 刖述濾色器與層内透鏡之間具有沿著層内透鏡之凸 狀表面的透明薄膜； ^述濾色器形成在前述透明薄膜上。 8.如申凊專利範圍第7項之固態攝影裝置，其中更具有透鏡 間平坦膜，該透鏡間平垣膜係形成在比層内透鏡之高度 低的位置’而將層内透鏡之凸狀表面之中比該位置低之 22 1251340 表面部分，與各層内透鏡之間予以平坦者。 9. 如申請專利範圍第8項之固態攝影裝置，其中前述濾色器 之上面為凸狀。 10. 如申請專利範圍第9項之固態攝影裝置，其中前述濾色 5 器設於層内透鏡之上。 11. 如申請專利範圍第7項之固態攝影裝置，其中前述濾色 器設於層内透鏡之上。 12. 如申請專利範圍第7項之固態攝影裝置，其中前述濾色 器之上面為凸狀。 10 13. —種固態攝影裝置之製造方法，係於形成在半導體基板 上之複數的各個受光元件具有層内透鏡及濾色器之製造 方法，其特徵在於包含有： 第1步驟，其係將第1色之濾色器用抗蝕劑塗布於層 内透鏡上； 15 第2步驟，其係藉第1色之濾色器用遮罩圖案而將抗 蝕劑予以曝光； 第3步驟，其係於曝光後將抗蝕劑予以顯像以殘留第 1色之濾色器；及 第4步驟，其係就第1色以外之濾色器進行前述塗 20 布、曝光及顯像。 14.如申請專利範圍第13項之固態攝影裝置之製造方法，其 中於前述第1步驟之前具有沿著層内透鏡之凸狀表面形 成透明薄膜的步驟，且於前述第1步驟及第4步驟藉由前 述透明薄膜而將前述抗蝕劑塗布於層内透鏡之上。 23 1251340 15.如申請專利範圍第13項之固態攝影裝置之製造方法，其 中於前述第1步驟之前具有於層内透鏡及該各透鏡之間 塗布透明膜的步驟、及以平坦化蝕刻將經塗布之前述透 明膜去除至比層内透鏡之高度低之位置的步驟。 5 16.如申請專利範圍第13項之固態攝影裝置之製造方法，其 中於前述第1步驟之前具有於層内透鏡及該各透鏡之間 塗布可圖案化之透明膜的步驟、使用用以於各層内透鏡 之間之區域殘留前述透明膜的遮罩而將經塗布之前述透 明膜予以曝光的步驟、於曝光後將經塗布之前述透明膜 10 予以顯像成僅各層内透鏡之間殘留的顯像步驟、及藉流 體處理經顯像而殘留之透明膜而將前述透明膜予以平坦 化以覆蓋各層内透鏡之間之區域與層内透鏡之周圍之表 面部分的步驟。 17.如申請專利範圍第13項之固態攝影裝置之製造方法，其 15 中於前述第4步驟之後具有於前述濾色器之上塗布具有 流體性之抗蝕劑的步驟、藉顯像而將抗蝕劑殘留於層内 透鏡上，並藉流體處理而將殘留之抗蝕刻形成凸狀的步 驟、及以將形成凸狀之抗蝕劑及濾色器予以平坦化蝕刻 而將濾色器形成凸狀的步驟。 20 24
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4761505B2 (ja) * 2005-03-01 2011-08-31 キヤノン株式会社 撮像装置、ならびに撮像システム
JP2007180157A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Fujifilm Corp 固体撮像素子
KR100937654B1 (ko) * 2006-12-12 2010-01-19 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2009158944A (ja) * 2007-12-06 2009-07-16 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
US8395686B2 (en) 2007-12-06 2013-03-12 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera
JP5374916B2 (ja) * 2008-04-23 2013-12-25 ソニー株式会社 固体撮像素子及びその製造方法、カメラ
KR20100030865A (ko) * 2008-09-11 2010-03-19 삼성전자주식회사 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
US8610815B2 (en) * 2009-01-12 2013-12-17 Aptina Imaging Corporation Imaging device having microlens array adhered to wafer-level lens
JP2011109033A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Sharp Corp 層内レンズおよびその製造方法、カラーフィルタおよびその製造方法、固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子情報機器
JP4880794B1 (ja) * 2011-04-22 2012-02-22 パナソニック株式会社 固体撮像装置とその製造方法
JP2013012506A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Sony Corp 固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子、電子機器の製造方法、および電子機器。
JP2014036092A (ja) * 2012-08-08 2014-02-24 Canon Inc 光電変換装置
JP2015115386A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 ソニー株式会社 固体撮像素子、電子機器、および固体撮像素子の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3405620B2 (ja) * 1995-05-22 2003-05-12 松下電器産業株式会社 固体撮像装置
US6171885B1 (en) * 1999-10-12 2001-01-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company High efficiency color filter process for semiconductor array imaging devices
JP2002196106A (ja) * 2000-12-27 2002-07-10 Seiko Epson Corp マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置

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