TWI469335B - Production method of solid state image pickup device - Google Patents

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Description

固態攝像裝置之製造方法
本發明主張日本申請案JP 2010-149618(申請日：2010/06/30)之優先權，內容亦參照其全部內容。
實施形態係關於固態攝像裝置之製造方法。
習知固態攝像裝置，係具有於半導體基板上以格子狀形成的複數光二極體；分別形成於彼等光二極體上的複數彩色濾光片層；及形成於彼等彩色濾光片層上的複數微透鏡。由光二極體、彩色濾光片層、及微透鏡形成畫素。
對應於各畫素被形成之各彩色濾光片層，例如係由透過紅色波長光之紅色彩色濾光片層、透過綠色波長光之綠色彩色濾光片層、透過藍色波長光之藍色彩色濾光片層之其中之一構成。彼等3色之彩色濾光片層係以彼等表面成為同一平面的方式予以形成。3色之彩色濾光片層係於半導體基板上被設置成為Bayer Arrangement(貝爾配列)。
各色之彩色濾光片層之光折射率不同。但是，各微透鏡，係在表面成為同一平面的方式予以形成的各色彩色濾光片層上，亦具有同一高度的方式予以形成。因此，透過各微透鏡各彩色濾光片層而聚光於光二極體的光之焦點位置，係隨彩色濾光片層之每一透過波長而呈不同。結果，光感度亦隨各畫素而呈現不同。
欲調節各畫素之感度時可依各畫素調節微透鏡之高度，但是形成高度相互不同之複數微透鏡時，需要重複多次微透鏡之製造工程。亦即，首先，形成高度均勻之複數個微透鏡之後，藉由微透鏡材覆蓋特定之微透鏡。如此可以僅使特定之微透鏡較其他微透鏡變高。
相對於上述說明之微透鏡之製造方法，形成高度均勻之複數個微透鏡時，可藉由一次工程製造全部之微透鏡。因此，和製造具有高度均勻之複數微透鏡的固態攝像裝置比較，欲製造具有高度相互不同之複數微透鏡的固態攝像裝置時，製造工程數增加變為問題。
本發明目的在於提供固態攝像裝置之製造方法，其在不增加製造工程情況下，可以製造具有不同高度之複數微透鏡的固態攝像裝置。
實施形態之固態攝像裝置之製造方法，其特徵為具備：在具有複數光二極體層之半導體基板之主面上形成透明樹脂層之工程；針對在互呈隔離之位置具有第1透過區域以及透光率高於該區域的第2透過區域的光柵遮罩，以使上述第1透過區域及上述第2透過區域分別位於上述光二極體上的方式予以配置之後，使用上述光柵遮罩進行上述透明樹脂層之曝光的工程；進行上述透明樹脂層之顯像，而使第1樹脂圖案及較該圖案高度為低的第2樹脂圖案形成於相互隔離之位置的工程；進行上述第1樹脂圖案及上述第2樹脂圖案之熱處理，而形成第1微透鏡及較該微透鏡高度為低的第2微透鏡的工程。
本發明之一實施形態之固態攝像裝置之製造方法，係具備：形成透明樹脂層之工程；進行上述透明樹脂層之曝光的工程；形成第1樹脂圖案及第2樹脂圖案的工程；及形成第1微透鏡及第2微透鏡的工程。形成上述透明樹脂層之工程，係在具有複數光二極體層之半導體基板之主面上形成上述透明樹脂層之工程。進行上述透明樹脂層之曝光的工程，針對在互呈隔離之位置具有第1透過區域以及透光率高於該區域的第2透過區域的光柵遮罩，以使上述第1透過區域及上述第2透過區域分別位於上述光二極體上的方式予以配置之後，使用上述光柵遮罩進行上述透明樹脂層之曝光的工程。形成上述第1樹脂圖案及第2樹脂圖案的工程，係進行上述透明樹脂層之顯像，而使上述第1樹脂圖案及較該圖案高度為低的上述第2樹脂圖案形成於相互隔離之位置的工程。形成上述第1微透鏡及第2微透鏡的工程，係進行上述第1樹脂圖案及上述第2樹脂圖案之熱處理，而形成上述第1微透鏡及較該微透鏡高度為低的上述第2微透鏡的工程。
以下參照圖面詳細說明本發明之一實施形態之固態攝像裝置之製造方法。
(第1實施形態)
圖1表示藉由第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置之重要部分上面圖。圖2表示沿圖1之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。圖3表示沿圖1之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。又，各圖所示之R、G、B分別表示如後述說明之彩色濾光片層之透過波長帶域。
如圖1所示固態攝像裝置，係具有複數個第1微透鏡11及複數個第2微透鏡12。複數個第1、第2微透鏡11、12，係以格子狀形成於彩色濾光片層16(圖2、3)上。
彩色濾光片層16(圖2、3)，係由複數個藍色彩色濾光片層13、複數個紅色彩色濾光片層14及複數個綠色彩色濾光片層15構成。彼等各色之彩色濾光片層13、14、15，係以格子狀形成於半導體基板17(圖2、3)上。複數個藍色彩色濾光片層13、複數個紅色彩色濾光片層14及複數個綠色彩色濾光片層15，例如設為貝爾配列(Bayer Arrangement)。
藍色彩色濾光片層13及紅色彩色濾光片層14之，對於半導體基板17(圖2、3)之主面之平行之斷面(以下稱橫斷面)之形狀，分別為四角形。複數個藍色彩色濾光片層13及複數個紅色彩色濾光片層14係以棋盤狀配列，互相之角部呈相接。
綠色彩色濾光片層15之橫斷面之形狀為四角形。綠色彩色濾光片層15，係以埋入藍色彩色濾光片層13與紅色彩色濾光片層14之間隙的方式被配置。複數個綠色彩色濾光片層15，係在藍色彩色濾光片層13與紅色彩色濾光片層14之複數個間隙，1個個地被配置，互相之角部呈相接。
在複數個藍色彩色濾光片層13上及複數個紅色彩色濾光片層14上，分別形成第1微透鏡11。第1微透鏡11之橫斷面之形狀為四角形，但角部為圓弧形狀。複數個第1微透鏡11，係以棋盤狀配列於彩色濾光片層16(圖2、3)上。
複數個第1微透鏡11係被相互隔離。亦即，複數個第1微透鏡11，係於各色彩色濾光片層13、14、15之格子配列之斜向(以下稱斜向)，於彩色濾光片層13、14、15之角部上互呈隔離。另外，複數個第1微透鏡11，係於各色彩色濾光片層13、14、15之格子配列之垂直、水平方向(以下稱垂直、水平方向)，互呈隔離。
於複數個綠色彩色濾光片層15上，分別形成第2微透鏡12。第2微透鏡12之橫斷面之形狀為四角形，但角部為圓弧形狀。複數個第2微透鏡12，係以棋盤狀配列於彩色濾光片層16(圖2、3)上。
複數個第2微透鏡12係分別配置於複數個第1微透鏡11之間。複數個第2微透鏡12係被相互隔離。亦即，複數個第2微透鏡12，係於斜向於彩色濾光片層13、14、15之角部上互呈隔離。另外，複數個第2微透鏡12，係於垂直、水平方向互呈隔離。
另外，個別之第2微透鏡12，係於垂直、水平方向鄰接之複數個第1微透鏡11，在綠色彩色濾光片層15上呈現相接。
第1微透鏡11與第2微透鏡12之大小互異。亦即，第1微透鏡11之橫斷面之面積(以下將橫斷面之面積簡單稱為面積)，係大於第2微透鏡12之面積。另外，如後述圖2、3之說明，第1微透鏡11之高度Hh係高於第2微透鏡12之高度Hl。
第1微透鏡11之一部分係溢出綠色彩色濾光片層15上。但是，使射入第1微透鏡11之光，不通過綠色彩色濾光片層15而被聚光的方式，來形成第1微透鏡11，可以迴避混色之問題。
如圖2、3所示，包含第1、第2微透鏡11、12及各色彩色濾光片層13、14、15的固態攝像裝置，係所謂背面照射型固態攝像裝置。亦即，該固態攝像裝置，其之第1、第2微透鏡11、12及各色彩色濾光片層13、14、15，係形成於例如矽構成之半導體基板17之主面上的固態攝像裝置。於半導體基板17之主面，亦即表面以格子狀配列形成複數個光二極體層18。
在形成有複數個光二極體層18的半導體基板17之表面上，形成同樣厚度之氧化膜19。於氧化膜19上形成配線層20。配線層20係由形成為多層之複數配線20-1，及用於絕緣彼等配線20-1間的絕緣層20-2構成。另外，複數配線20-1之一部分，係包含讀出閘極，用於將光二極體層18進行光電轉換完成之電荷，傳送至浮置擴散部(未圖示)而轉換為電壓。
於配線層20之表面上形成鈍化膜21(表面保護膜21)。於鈍化膜21之表面上形成第1平坦層22。第1平坦層22之表面為平坦。於平坦之第1平坦層22之表面上，形成由複數個藍色彩色濾光片層13、複數個紅色彩色濾光片層14及複數個綠色彩色濾光片層15構成之彩色濾光片層16。各色彩色濾光片層13、14、15係以彼等表面進行同一平面的方式形成。各色彩色濾光片層13、14、15分別配置於光二極體層18之上方。因此，各色彩色濾光片層13、14、15成為格子狀配列。
於彩色濾光片層16之表面上，形成第2平坦層23。第2平坦層23之表面為平坦。於平坦之第2平坦層23之表面，形成複數個第1、第2微透鏡11、12。第1、第2微透鏡11、12之，和半導體基板17之主面呈垂直的斷面(以下稱縱斷面)之形狀分別為，四角形之上邊朝上彎曲為凸狀的透鏡形狀。如圖2所示，複數個第1微透鏡11分別具有分別具有相等高度Hh。如圖3所示，複數個第2微透鏡12分別具有分別具有相等高度Hl。第2微透鏡12之高度Hl係低於第1微透鏡11之高度Hh。
如圖2所示，相互鄰接之複數第1微透鏡11，係於斜向被相互隔離。同樣，相互鄰接之第2微透鏡12，係於斜向被相互隔離。
如圖3所示，於垂直、水平方向互相鄰接的第1微透鏡11與第2微透鏡12，係於綠色彩色濾光片層15上互呈相接。
如上述說明之光二極體層18，及藍色彩色濾光片層13、紅色彩色濾光片層14、或綠色彩色濾光片層15之其中之一，以及第1微透鏡11或第2微透鏡12之其中之一，係形成畫素。上述固態攝像裝置係將該複數畫素配列成為格子狀而形成者。
於如上述說明之固態攝像裝置，係於藍色彩色濾光片層13及紅色彩色濾光片層14上分別形成第1微透鏡11。於綠色彩色濾光片層15上形成面積較第1微透鏡11小、而且高度較第1微透鏡11低的第2微透鏡12。因此，和形成全部具有同一高度之複數微透鏡的固態攝像裝置比較，本實施形態之固態攝像裝置可以抑制藍色彩色濾光片層13、紅色彩色濾光片層14、綠色彩色濾光片層15之折射率差引起之畫素間之感度差。
本實施形態之固態攝像裝置，係使用透過率依位置而呈互異的光柵遮罩予以製造。以下參照圖4-6說明該製造方法適用之光柵遮罩31。圖4表示該製造方法適用的光柵遮罩31之重要部分上面圖。圖5表示沿圖4之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。圖6表示沿圖4之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
如圖4所示，光柵遮罩31具有複數個第1透過區域32及複數個第2透過區域33。複數個第1透過區域32及複數個第2透過區域33，係以格子狀被配列，彼等互呈隔離。第1透過區域32及複數個第2透過區域33之透光率為未滿100%，第1透過區域32及複數個第2透過區域33以外之區域的透光率實質上為100%。
第1透過區域32為大略八角形狀之區域。複數個第1透過區域32係以棋盤狀被配列，互呈隔離。
同樣，第2透過區域33亦為大略八角形狀之區域。複數個第2透過區域33，係於複數個第1透過區域32之間分別被配列，互呈隔離。第2透過區域33之面積較第1透過區域32為小，而且較第1透過區域32具有高的透光率。
如圖5、6所示，光柵遮罩31係於玻璃等透明樹脂基板34之表面上，將微小之遮光性鉻(Cr)膜構成之點圖案適當配列，而可以任意控制光之透光率者。
如圖5、6所示，第1透過區域32為將複數個第1點圖案35較密配列而成之區域。複數個第1點圖案35之配列密度為，照射至第1透過區域32之光幾乎不會透過之程度。
如圖6所示，第2透過區域33，係將面積小於第1點圖案35的複數個第2點圖案37，配列成為較第1點圖案35疏之區域。複數個第2點圖案37之配列密度為，照射至第2透過區域33之光之一部分可以透過之程度。亦即，第2透過區域33之透光率高於第1透過區域32。
又，第2透過區域33之透光率只要高於第1透過區域32即可。因此，第2透過區域33，亦可將面積和第1點圖案35相同的複數個第2點圖案37，配列成為較第1點圖案35之配列密度為疏而形成。另外，第2透過區域33，亦可將面積小於第1點圖案35的複數個第2點圖案37，配列成為和複數個第1點圖案35相同之配列密度而形成。
以下參照圖7-15說明，使用如圖4-6所示光柵遮罩31的第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法。圖7、10、13分別表示第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法說明用之相當於圖1之上面圖。圖8、11、14分別表示沿圖7、10、13之一點虛線X-X’之裝置之斷面圖。圖8、12、15分別表示沿圖7、10、13之一點虛線Y-Y’之裝置之斷面圖。
首先，在以格子狀形成有複數個光二極體層18的半導體基板17之主面上，依序形成氧化膜19、配線層20、鈍化膜21及第1平坦層22之後，於第1平坦層22之表面上形成平坦表面之彩色濾光片層16。又，至目前為止之製造方法可適用通常之製造方法，並無特別限定。
之後，如圖7-9所示，於彩色濾光片層16之表面上形成第2平坦層23，於第2平坦層23之表面上形成具有感光性及熱回流性之透明樹脂層41。之後，於透明樹脂層41上配置如圖4-6所示光柵遮罩31，介由光柵遮罩31進行透明樹脂層41之曝光。
如圖7所示，光柵遮罩光柵遮罩31，係以第1透過區域32配置於綠色彩色濾光片層15上，第2透過區域33配置於藍色彩色濾光片層13上或紅色彩色濾光片層14上的方式進行定位予以配置。
使用如此配置之光柵遮罩31進行透明樹脂層41之曝光。第1透過區域32幾乎不透過曝光光36。因此，如圖8、9所示，第1透過區域32正下方之透明樹脂層41(以下稱第1透明樹脂層411)幾乎不被曝光。
第2透過區域33為透光率高於第1透過區域32之區域。因此，如圖9所示，第2透過區域33正下方之透明樹脂層41(以下稱第2透明樹脂層412)較第1透明樹脂層411被照射較多之曝光光36。另外，第2透過區域33為面積小於第1透過區域32之區域。因此，介由第2透過區域33被曝光之範圍較介由第1透過區域32被曝光之範圍窄。
另外，於第1透過區域32與第2透過區域33之間，未形成遮光膜之點圖案35、37。因此曝光光36幾乎全部透過。因此，如圖8、9所示，第1透過區域32與第2透過區域33之間之正下方之透明樹脂層41(以下稱第3透明樹脂層413)較第2透明樹脂層412被照射較多之曝光光36。
之後，如圖10-12所示，對曝光之透明樹脂層41進行顯像，於第2平坦層23之表面上形成互呈隔離之複數個第1樹脂圖案42及複數個第2樹脂圖案43。介由彼等樹脂圖案42、43之互呈隔離，可以形成具有良好透鏡形狀之第1、第2微透鏡11、12。其理由如後述說明。
藉由該顯像處理透明樹脂層41之被曝光光36照射多的區域被除去。如圖8、9所示，第1透明樹脂層411幾乎未被曝光光36照射。因此，第1透明樹脂層411幾乎全部殘留於第2平坦層23之表面上。因此，如圖10-12所示，形成橫斷面之形狀為大略八角形之第1樹脂圖案42。
如圖9所示，第2透明樹脂層412較第1透明樹脂層411被照射更多曝光光36。因此，藉由顯像處理，相較於第1透明樹脂層411，第2透明樹脂層412更被除去。但是第2透明樹脂層412之一部分殘留於第2平坦層23之表面上。因此，如圖10及12所示，形成橫斷面之形狀較第1樹脂圖案42為小的為大略八角形狀，而且較第1樹脂圖案42低的第2樹脂圖案43。
如圖9所示，第3透明樹脂層413較第2透明樹脂層412被照射更多曝光光36。因此，藉由顯像處理，相較於第2透明樹脂層412，第3透明樹脂層413更多被除去，而由第2平坦層23之表面上完全被除去。
第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43，其具有之面積及高度，係考慮彼等樹脂圖案42、43於次一工程中由於熱處理而軟化時之狀態予以決定。
第1樹脂圖案42，係具有軟化時之該圖案42，與於斜向鄰接於該圖案42之其他軟化後之第1樹脂圖案42互呈不接觸之程度之面積及高度。如圖11所示，軟化前之第1樹脂圖案42，與於斜向鄰接之其他軟化前之第1樹脂圖案42，係以彼等軟化時互呈不接觸的方式，僅隔開間隔dx1而互呈隔離。
同樣，第2樹脂圖案43，係具有軟化後之該圖案43，與於斜向鄰接於該圖案42之其他軟化後之第2樹脂圖案43互呈不接觸之程度之面積及高度。
另外，第1樹脂圖案42，以及在垂直、水平方向鄰接於該圖案42的複數個第2樹脂圖案43，係具有軟化後彼等圖案42、43互呈相接之程度之面積及高度。如圖12所示，軟化前之第1樹脂圖案42，與於斜向鄰接之複數個軟化前之第2樹脂圖案43，係以彼等軟化時，彼等圖案42、43互呈接觸的方式，僅隔開間隔dy1而互呈隔離。
第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43之橫斷面之形狀未必一定為八角形，只要能形成所要之第1微透鏡11及第2微透鏡12之形狀即可。但是，第1微透鏡11之上部及第2微透鏡12之上部之橫斷面之形狀為圓形。因此，第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43之橫斷面之形狀，較好是八角形或大於八角形之正多角形等接近圓形之形狀。
如上述說明之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43，可藉由調節光柵遮罩31之第1透過區域32及第2透過區域33之透光率及面積而形成。
之後，如圖13-15所示，對第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43進行熱處理。藉由熱處理使第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43軟化。軟化後之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43，係藉由表面張力之作用而變形為半球形狀。因此，形成所要透鏡形狀之第1微透鏡11及第2微透鏡12。
複數個第1樹脂圖案42，如上述說明，係分別具有所要面積及高度。因此，複數個第1微透鏡11於斜向及水平、垂直方向互呈隔離。
同樣地，複數個第2樹脂圖案43，如上述說明，係分別具有所要面積及高度。因此，複數個第2微透鏡12於斜向及水平、垂直方向互呈隔離。
複數個第2樹脂圖案43，係具有較複數個第1樹脂圖案42小之面積，具有較複數個第1樹脂圖案42低的高度。因此，各個第2微透鏡12，相對於水平、垂直方向呈鄰接之複數個第1微透鏡11，係於綠色彩色濾光片層15上呈相接之同時，具有低於第1微透鏡11之高度。
經由以上工程而製造如圖1-3所示固態攝像裝置。
依據上述說明之第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法，使用具有不同透光率之區域32、33的光柵遮罩31，統合形成高度互為不同之樹脂圖案42、43。針對高度互為不同之樹脂圖案42、43進行熱處理，統合形成高度互為不同之微透鏡11、12。因此，和具有高度全部相同之微透鏡的固態攝像裝置之製造方法比較，第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法不會增加製造工程數。
另外，和高度互為不同之微透鏡11、12以個別工程予以形成之習知固態攝像裝置之製造方法比較，第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法可以減少製造工程數。
另外，依據第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法，第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43係互呈隔離被形成。使互呈隔離形成之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43，藉由熱處理予以軟化時，如上述說明，軟化後之樹脂圖案42、43，基於表面張力之作用而變形為半球形狀。因此，可形成良好透鏡形狀之第1微透鏡11及第2微透鏡12。
相對於本實施形態之固態攝像裝置之製造方法，第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43以彼等互呈相接予以形成時，變為難以形成良好透鏡形狀之第1微透鏡11及第2微透鏡12。其理由如下。
使軟化前互呈相接之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43軟化時，基於表面張力之作用而於彼等之接觸部分會使彼等成為一體化。基於表面張力之作用，第1樹脂圖案42、第2樹脂圖案43亦分別變形為半球形狀。但是，第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43，於軟化前已經相接，因此軟化時之接觸面積變大。因此，作用於接觸部分之表面張力會大於使第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43變形為半球狀而作用之表面張力。因此，軟化後之第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43被一體化，軟化後之第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43之高度呈大略均勻。結果，軟化後之第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43無法成為個別之透鏡形狀。
另外，應用第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法，亦可省略樹脂圖案之熱處理工程。亦即，使上述第1、第2透過區域32、33之透光率由中心朝外周變高而調節即可。使用透光率於各區域呈變化之光柵遮罩進行透明樹脂層之曝光、顯像，則顯像後形成之樹脂圖案成為透鏡形狀。因此可省略使樹脂圖案成為透鏡形狀化之熱處理工程。
但是，即使使透過區域之透光率由中心朝外周變高而形成，基於光之折射等理由，實際之透過區域之透光率會由透過區域中心朝外周部呈階梯狀變高。因此，在形成之透鏡狀之樹脂圖案表面，對應於階梯狀變化之透光率而形成階梯狀之凹凸。如此則，即使調節第1、第2透過區域32、33內之透光率亦難以形成表面平滑之微透鏡。因此無法採用省略樹脂圖案之熱處理工程。
(第2實施形態)
圖16表示藉由第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置之重要部分上面圖。圖17表示沿圖16之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。圖18表示沿圖16之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。針對藉由該固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置，僅說明和藉由第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置之不同處，相同之處則附加同一符號之同時，省略說明。
和如圖1-3所示固態攝像裝置比較，如圖16-18所示固態攝像裝置之第1微透鏡51及第2微透鏡52之形狀及大小為不同。
如圖16所示，第1微透鏡51之橫斷面之形狀為圓形。複數個第1微透鏡51，係於彩色濾光片層16上以棋盤狀被配列。
複數個第1微透鏡51之圓周，係於斜向，於彩色濾光片層13、14、15之角部上互呈相接。複數個第1微透鏡51之圓周，係於垂直、水平方向互呈隔離。
第2微透鏡52之橫斷面之形狀為圓形。複數個第2微透鏡52，係於彩色濾光片層16上以棋盤狀被配列。複數個第2微透鏡52係配置於複數個第1微透鏡51之間。
複數個第2微透鏡52之圓周，係於斜向及垂直、水平方向互呈隔離。各第2微透鏡52之圓周，係和在垂直、水平方向鄰接之複數個第1微透鏡51之圓周呈相接。
第1微透鏡51與第2微透鏡52之大小不同。亦即，第1微透鏡51之面積大於第2微透鏡52之面積。另外，如圖17、18所示，第1微透鏡51之高度Hh高於第2微透鏡52之高度Hl。
第1微透鏡51及第2微透鏡52之縱斷面之形狀為半圓狀。
上述說明之固態攝像裝置基本上可藉由第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法同樣予以製造。以下參照圖19-21僅說明和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法不同之工程。圖19表示第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法說明用之圖，係表示相當於圖16之上面圖。圖20表示沿圖19之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。圖21表示沿圖19之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法比較，第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法之差異在於，第1樹脂圖案61及第2樹脂圖案62之面積及高度。
亦即，如圖19-21所示第1樹脂圖案61，其之面積係大於如圖10-12所示第1樹脂圖案42之面積，而且高度高於第1樹脂圖案42。
如圖19-21所示第2樹脂圖案62，其之面積係小於如圖10-12所示第2樹脂圖案43之面積，而且高度低於第2樹脂圖案43。
彼等第1樹脂圖案61及第2樹脂圖案62之面積及高度，係考慮彼等圖案61、62於次一工程中由於熱處理而軟化時之狀態予以決定。
第1樹脂圖案61，係具有軟化後之該圖案61之圓周，與於斜向鄰接於該圖案61之其他軟化後之第1樹脂圖案61之圓周互呈相接之程度之面積及高度。如圖20所示，軟化前之第1樹脂圖案61，與於斜向鄰接之其他軟化前之第1樹脂圖案61，係以彼等軟化時互相之圓周相接的方式，僅隔開間隔dx2而互呈隔離。另外，該間隔dx2小於如圖11所示第1樹脂圖案42之間隔dx1。
第2樹脂圖案62，係具有軟化後之該圖案62，與於斜向鄰接於該圖案62之其他軟化後之第2樹脂圖案62互呈不接觸之程度之面積及高度。
另外，第1樹脂圖案61，以及在垂直、水平方向鄰接於該圖案61的複數個第2樹脂圖案61，係具有軟化後彼等圖案61、62之圓周互呈相接之程度之面積及高度。如圖21所示，軟化前之第1樹脂圖案61，與於斜向鄰接之複數個軟化前之第2樹脂圖案62，係以彼等軟化時，彼等圖案61、62互呈接觸的方式，僅隔開間隔dy2而互呈隔離。又，間隔dy2大於如圖12所示間隔dy1。
上述第1、第2樹脂圖案61、62互呈隔離，以及第2樹脂圖案62之高度低於第1樹脂圖案61，係和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法同樣。
如上述說明之第1樹脂圖案61及第2樹脂圖案62，可藉由調節如圖4-6所示光柵遮罩31之第1透過區域32及第2透過區域33之透光率及面積而形成。亦即，將第1透過區域32之面積設為大於第1實施形態適用之光柵遮罩31之第1透過區域32之同時，將第1透過區域32之透光率設為低於第1實施形態適用之光柵遮罩31之第1透過區域32即可。另外，將第2透過區域33之面積設為小於第1實施形態適用之光柵遮罩31之第2透過區域33之同時，將第2透過區域33之透光率設為高於第1實施形態適用之光柵遮罩31之第2透過區域33即可。
形成第1、第2樹脂圖案61、62之後，對彼等進行熱處理，可以製造如圖16-18所示固態攝像裝置。
依據上述說明之第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法，可以同時形成高度互為不同之微透鏡51、52，和具有高度全部相同之微透鏡的固態攝像裝置之製造方法比較，不會增加製造工程數。
另外，和高度互為不同之微透鏡11、12以個別工程予以形成之習知固態攝像裝置之製造方法比較，第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法可以減少製造工程數。
另外，依據第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法，第1樹脂圖案61及第2樹脂圖案62係互呈隔離被形成，因此，可形成良好透鏡形狀之第1微透鏡51及第2微透鏡52。
和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置比較，該製造方法製造之固態攝像裝置可提升感度。以下說明提升感度之理由。
如圖3所示，第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置，其之第1微透鏡11之一部分與第2微透鏡12之一部分互呈相接。此種第1微透鏡11及第2微透鏡12，係使軟化前隔離之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43於軟化後接觸而形成。但是，軟化之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43於軟化後接觸時，基於表面張力之作用而於彼等之接觸部分會使彼等成為一體化。基於表面張力之作用，軟化之第1樹脂圖案42及第2樹脂圖案43亦分別變形為半球形狀。第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法時，第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43之接觸面積小，各別之樹脂圖案42、43成為半球狀。但是，基於作用於第1樹脂圖案42與第2樹脂圖案43之境界部分的表面張力，使該境界部分彎曲成為稍微向下之凸狀。因此，射入該彎曲部分之光變為散射。
相對於此，第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法，第1微透鏡51之圓周與第2微透鏡之圓周互相接觸。因此，軟化之第1樹脂圖案61與軟化之第2樹脂圖案62之接觸面積實質上為0。因此，幾乎無表面張力作用於第1樹脂圖案61與第2樹脂圖案62之境界部分。結果，不會有境界部分彎曲成為向下之凸狀，境界部分成為V字狀。因此，射入該V字狀部分之光不會變為散射，可以聚光於光二極體層18。因此，和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置比較，第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置可提升感度。
以上依據實施形態具體說明本發明，但是本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之情況下可做各種變更實施。另外，在不脫離本發明精神之情況下，可將方法以及系統之一部分予以省略、取代或變更。伴隨產生之申請專利範圍以及其之等效者亦包含於本發明之範疇內。
例如複數個第1微透鏡互呈隔離，第1微透鏡之圓周與第2微透鏡之圓周互呈相接，而形成第1微透鏡及第2微透鏡時，亦適用本發明。此藉由調節如圖4-6所示光柵遮罩31之第1透過區域32及第2透過區域33之面積及透光率即可。
另外，高度互為不同之3種類以上之微透鏡同時形成時亦適用本發明。此乃使用具有3種類以上之透過區域之光柵遮罩，適當調節彼等3種類以上之各透過區域之面積及透光率即可。
又，製造上述第1、第2微透鏡11、12、51、52所適用之所謂背面照射型固態攝像裝置時，亦適用本發明。以下參照圖22、23說明背面照射型固態攝像裝置。圖22表示背面照射型固態攝像裝置之重要部分，相當於圖2之斷面圖。圖23表示背面照射型固態攝像裝置之重要部分，相當於圖3之斷面圖。又，說明中，和第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置同一構成部分附加同一符號並省略說明。
如圖22、23所示，背面照射型固態攝像裝置，例如係以半導體基板71之背面為主面的固態攝像裝置。於半導體基板71之背面上、亦即於主面上形成由藍色彩色濾光片層13、紅色彩色濾光片層14、綠色彩色濾光片層15構成之彩色濾光片層16，以及高度互為不同的第1、第2微透鏡11、12。
於半導體基板71，以貫穿該基板的方式，以格子狀配列形成複數光二極體層72。於彼等光二極體層72之間形成畫素分離層73。
於半導體基板71之表面上形成配線層20。相對於此，於半導體基板71之背面上依序積層形成第1平坦層22、彩色濾光片層16及第2平坦層23，於第2平坦層23之表面上形成第1、第2微透鏡11、12。
上述形成有配線層20、彩色濾光片層16、第1、第2微透鏡11、12的固態攝像裝置，係藉由在配線層20之表面(圖22、23為配線層20之下面)上形成之例如矽構成之支撐基板74予以支撐。
此種背面照射型固態攝像裝置，介由第1、第2微透鏡11、12射入之光係不介由配線層20而聚光於光二極體層72。因此，和表面照射型固態攝像裝置比較更能提升感度。
另外，本發明之固態攝像裝置之製造方法製造之固態攝像裝置之實施例，並不限定於彩色濾光片層之種類及其配置、配列。因此，未必一定要在藍色彩色濾光片層13及紅色彩色濾光片層14上形成第1微透鏡11、51，在綠色彩色濾光片層15上形成第2微透鏡12、52。另外，本發明之固態攝像裝置之製造方法，亦適用於製造不具備彩色濾光片層之固態攝像裝置。
(發明效果)
依據上述構成之固態攝像裝置之製造方法，可於不增加製造工程情況下，製造具有不同高度之微透鏡的固態攝像裝置。
11．．．第1微透鏡
12．．．第2微透鏡
13．．．藍色(B)彩色濾光片層
15．．．綠色(G)彩色濾光片層
16．．．彩色濾光片層
17．．．半導體基板
18．．．光二極體層
19．．．氧化膜
20．．．配線層
20-1．．．配線
20-2．．．絕緣層
21‧‧‧鈍化膜
22‧‧‧第1平坦層
23‧‧‧第2平坦層
Hh‧‧‧第1微透鏡之高度
H1‧‧‧第2微透鏡之高度
圖1表示藉由第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置之重要部分上面圖。
圖2表示沿圖1之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖3表示沿圖1之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖4表示圖1之固態攝像裝置之製造方法使用的光柵遮罩之重要部分上面圖。
圖5表示沿圖4之一點虛線X-X’之遮罩之重要部分斷面圖。
圖6表示沿圖4之一點虛線Y-Y’之遮罩之重要部分斷面圖。
圖7表示圖1之固態攝像裝置之製造方法說明用之圖，係表示進行彩色濾光片層上之樹脂層之曝光的工程之相當於圖1之上面圖。
圖8表示沿圖7之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖9表示沿圖7之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖10表示圖1之固態攝像裝置之製造方法說明用之圖，係表示進行樹脂層之顯像的工程之相當於圖1之上面圖。
圖11表示沿圖10之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖12表示沿圖10之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖13表示圖1之固態攝像裝置之製造方法說明用之圖，係表示形成微透鏡的工程之相當於圖1之上面圖。
圖14表示沿圖13之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖15表示沿圖13之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖16表示藉由第2實施形態之固態攝像裝置之製造方法製造的固態攝像裝置之重要部分上面圖。
圖17表示沿圖16之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖18表示沿圖16之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖19表示圖16之固態攝像裝置之製造方法說明用之圖，係表示進行樹脂層之顯像的工程之相當於圖16之上面圖。
圖20表示沿圖19之一點虛線X-X’之裝置之重要部分斷面圖。
圖21表示沿圖19之一點虛線Y-Y’之裝置之重要部分斷面圖。
圖22表示本發明實施形態之固態攝像裝置之製造方法可以適用之固態攝像裝置之一例之圖，係表示相當於圖2之裝置之重要部分斷面圖。
圖23表示本發明實施形態之固態攝像裝置之製造方法可以適用之固態攝像裝置之一例之圖，係表示相當於圖3之裝置之重要部分斷面圖。
11．．．第1微透鏡
12．．．第2微透鏡
13．．．藍色(B)彩色濾光片層
15．．．綠色(G)彩色濾光片層
16．．．彩色濾光片層
17．．．半導體基板
18．．．光二極體層
19．．．氧化膜
20．．．配線層
20-1．．．配線
20-2．．．絕緣層
21．．．鈍化膜
22．．．第1平坦層
23．．．第2平坦層
Hh．．．第1微透鏡之高度
Hl．．．第2微透鏡之高度

Claims (19)

  1. 一種固態攝像裝置之製造方法，其特徵為具備：在具有複數光二極體層之半導體基板之主面上形成透明樹脂層之工程；針對在相互隔離之位置具有第1透過區域以及透光率高於該區域的第2透過區域的光柵遮罩，以使上述第1透過區域及上述第2透過區域分別位於上述光二極體上的方式予以配置之後，使用上述光柵遮罩進行上述透明樹脂層之曝光的工程；進行上述透明樹脂層之顯像，而使第1樹脂圖案及較該圖案高度為低的第2樹脂圖案形成於相互隔離之位置的工程；進行上述第1樹脂圖案及上述第2樹脂圖案之熱處理，而形成第1微透鏡及較該微透鏡高度為低的第2微透鏡的工程；上述第2樹脂圖案之，和上述半導體基板表面平行的斷面之面積，係較上述第1樹脂圖案為小。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1樹脂圖案及上述第2樹脂圖案之，和上述半導體基板表面平行的斷面之形狀，係分別為八角形。
  3. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第2微透鏡之，和上述半導體基板表面平行的斷 面之面積，係較上述第1微透鏡為小。
  4. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第2透過區域，係較上述第1透過區域之面積為小。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1透過區域及上述第2透過區域之形狀為八角形。
  6. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1透過區域及上述第2透過區域為，分別形成有由遮光膜構成之複數點圖案的區域；上述第1透過區域及上述第2透過區域為，藉由上述複數點圖案之密度、或和上述半導體基板表面平行的斷面之面積之調節，而使上述透光率被調節的區域。
  7. 如申請專利範圍第6項之固態攝像裝置之製造方法，其中形成於上述第2透過區域之上述複數點圖案，其之配列密度係較形成於上述第1透過區域之上述複數點圖案之配列密度為疏。
  8. 如申請專利範圍第6項之固態攝像裝置之製造方法，其中形成於上述第2透過區域之上述複數點圖案，係較形 成於上述第1透過區域之上述複數點圖案為小。
  9. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中複數光二極體層係以格子狀配列形成於上述半導體基板之同時，上述光柵遮罩，係使：以棋盤狀配列、相互隔離之複數上述第1透過區域，以及分別配置於上述複數第1透過區域之間、相互隔離之複數上述第2透過區域，以格子狀相互隔離而予以配置，形成上述第1樹脂圖案及上述第2樹脂圖案的工程，係針對使用具有上述複數之上述第1透過區域以及上述複數之第2透過區域的光柵遮罩予以曝光後的上述透明樹脂層進行顯像，而形成以棋盤狀配列、相互隔離之複數之上述第1樹脂圖案，以及在此等第1樹脂圖案之間、和此等被隔離配置、相互隔離之複數之上述第2樹脂圖案的工程。
  10. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述複數第1樹脂圖案及上述複數第2樹脂圖案，其之分別和上述半導體基板主面呈平行的斷面之面積為所要面積之同時，為所要之高度；上述複數第1樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度分別為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述各第1微透鏡之，和鄰接於該第1微透鏡的其他上述第1微透鏡 之間被隔離之面積及高度；上述複數第2樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度分別為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述各第2微透鏡之，和鄰接於該第2微透鏡的其他上述第2微透鏡之間被隔離之面積及高度；另外，上述複數第1樹脂圖案以及和此等第1樹脂圖案分別鄰接的上述複數第2樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述複數之第1微透鏡及上述複數之第2微透鏡互相相接之面積及高度。
  11. 如申請專利範圍第10項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1微透鏡及上述第2微透鏡之，和上述半導體基板表面垂直的斷面之形狀為，上邊朝上之凸狀之四角形。
  12. 如申請專利範圍第9項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述複數第1樹脂圖案及上述複數第2樹脂圖案，其之分別和上述半導體基板主面呈平行的斷面之面積為所要面積之同時，為所要之高度；上述複數第1樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度分別為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述各第1微透鏡之圓周之，和鄰接於該第1微透鏡的其他上述第1微透鏡之圓周相接的面積及高度； 上述複數第2樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度分別為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述各第2微透鏡之，和鄰接於該第2微透鏡的其他上述第2微透鏡之間被隔離之面積及高度；另外，上述複數第1樹脂圖案以及和彼等第1樹脂圖案分別鄰接的上述複數第2樹脂圖案之上述所要面積及上述所要之高度為，藉由對此等進行熱處理而形成之上述複數之第1微透鏡之圓周，和上述複數之第2微透鏡之圓周所互相相接之面積及高度。
  13. 如申請專利範圍第12項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1微透鏡及上述第2微透鏡之，和上述半導體基板表面垂直的斷面之形狀為，半圓形。
  14. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中形成上述透明樹脂層的工程，係在上述半導體基板主面上，使透過波長互為不同之複數彩色濾光片層對應於上述光二極體層配列形成後，於此等彩色濾光片層上形成上述透明樹脂層的工程。
  15. 如申請專利範圍第14項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述複數彩色濾光片層，係由紅色彩色濾光片層、藍色彩色濾光片層及綠色彩色濾光片層構成。
  16. 如申請專利範圍第15項之固態攝像裝置之製造方 法，其中上述紅色彩色濾光片層、上述藍色彩色濾光片層及上述綠色彩色濾光片層為貝爾配列(Bayer Arrangement)。
  17. 如申請專利範圍第16項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述第1微透鏡，係分別形成於上述紅色彩色濾光片層及上述藍色彩色濾光片層上，上述第2微透鏡，係形成於上述綠色彩色濾光片層上。
  18. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述透明樹脂層，係形成於上述半導體基板表面上。
  19. 如申請專利範圍第1項之固態攝像裝置之製造方法，其中上述透明樹脂層，係形成於上述半導體基板背面上。
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