專利名稱：固體成像裝置,其制造方法,和使用固體成像裝置的相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體成像裝置，制造固體成像裝置的方法，和使用固體成像裝置的相機(jī)。本發(fā)明特別涉及一種用于獲得具有改良特性和較小尺寸的彩色固體成像裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在固體成像裝置中，將與紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)對(duì)應(yīng)的光接收元件布置成例如拜耳陣列。圖1是表示傳統(tǒng)固體成像裝置結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。如圖1所示，固體成像裝置1包括N型半導(dǎo)體層101，P型半導(dǎo)體層102，光接收元件103R、103G、和103B，絕緣層104，遮光膜105，濾色器106R、106G和106B，以及聚光鏡107。
P型半導(dǎo)體層102形成在N型半導(dǎo)體層101上。光接收元件103R、103G、和103B埋在P型半導(dǎo)體層102內(nèi)，并與絕緣層104相接觸。在此，借助P型半導(dǎo)體層102的分隔部分將光接收元件103R、103G、和103B彼此分開并使之處于半導(dǎo)體層的分隔部分之間。將遮光膜105埋在絕緣層104內(nèi)并使其位于P型半導(dǎo)體層102的分隔部分上方。
濾色器106R、106G和106B是包含細(xì)顏料顆粒的濾色器，其厚度約為1.5μm到2.0μm。顏料顆粒的直徑約為0.1μm。
濾色器106R設(shè)置在絕緣層104上并且與光接收元件103R相對(duì)。同樣，濾色器106G和106B也設(shè)置在絕緣層104上并分別與光接收元件103G和103B相對(duì)。聚光鏡107設(shè)置在濾色器106R、106G和106B上。
當(dāng)光通過聚光鏡107時(shí)，濾色器106G僅透射綠光，綠光將會(huì)聚在光接收元件103G上。遮光膜105阻止已經(jīng)透過濾色器106G的綠光進(jìn)入光接收元件103R和103B。在此，光接收元件103R、103G和103B通過光電轉(zhuǎn)換把接收到的光亮度轉(zhuǎn)變成電荷，并將電荷存儲(chǔ)在光接收元件中。
這種固體成像裝置公開在，例如，日本專利申請(qǐng)公開第H05-6986號(hào)中，以及“固體成像裝置基礎(chǔ)”(Kotaisatsuzousoshi no kiso)中，日本科學(xué)技術(shù)出版社(Nihon Rikou Shuppannkai)，Andoh和Komobuch著，圖像、信息與電視工程學(xué)會(huì)(the Institute of Image，Information and televisionengineers)編，1999年12月發(fā)行，第183-188頁。

發(fā)明內(nèi)容
上文中，光從很多方向進(jìn)入固體成像裝置。這樣的話，傾斜進(jìn)入固體成像裝置的光(以下稱為傾斜光)可能會(huì)被與預(yù)期的光接收元件不同的光接收元件接收。這將導(dǎo)致色分離功能、分辨率和波長靈敏度下降并且使雜波增強(qiáng)。
此外，需要使象素較小以便提高固體成像裝置的分辨率。然而，如果上述顏料顆粒的尺寸過小超出限度，將不可避免地導(dǎo)致靈敏度降低和彩色不均勻。
這些問題可以通過包含濾光單元的固體成像裝置得以解決，所述濾光單元能選擇性地透射入射光。濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和夾在λ/4多層膜之間的絕緣層。每個(gè)λ/4多層膜包括多個(gè)介電層，介電層的光學(xué)厚度不是λ/4。
如上所述，由于是用介電多層膜構(gòu)成濾光單元，所以濾光單元具有較小厚度。這樣可防止傾斜光到達(dá)與預(yù)期象素相鄰的象素，從而改善了色分離功能。
在此，兩個(gè)λ/4多層膜中的每一個(gè)都包括第一介電層和第二介電層，其中制成第一介電層的材料與形成絕緣層的材料具有不同折射率，而制成第二介電層的材料與形成絕緣層的材料具有基本上相同的折射率。為此，使形成的第一介電層與絕緣層的主表面接觸，而使形成的第二介電層與第一介電層的主表面接觸，第一介電層的主表面為朝向遠(yuǎn)離絕緣層方向的面。
因此，可以按照濾光單元透射的波長確定絕緣層的光學(xué)厚度。
按照這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)濾光單元的厚度大體上等于入射光的波長(～500nm)時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)色分離。因此，濾光單元可以具有較小厚度，這在減小因傾斜光導(dǎo)致色分離功能下降方面產(chǎn)生了明顯效果。
在此，絕緣層內(nèi)有一個(gè)基本上垂直于絕緣層主表面延伸的通孔或槽。通孔或槽中填充有與形成第一介電層的材料相同的材料。當(dāng)將絕緣層看作二維平面時(shí)，根據(jù)通孔或槽的面積與絕緣層上除通孔或槽之外的面積之比來確定濾光單元透射的波長。
按照這一結(jié)構(gòu)，在絕緣層內(nèi)，將折射率不同的材料交替地布置在與絕緣層主表面平行的方向上。由此產(chǎn)生了一個(gè)可通過入射光測(cè)得的有效折射率，該有效折射率與所述材料的折射率不同，從而可實(shí)現(xiàn)波長選擇。用這種方式，即使當(dāng)濾光單元的厚度大體上等于入射光的波長時(shí)(～500nm)也能實(shí)現(xiàn)色分離。因此，濾光單元可以具有較小厚度，這將在減小因傾斜光而導(dǎo)致色分離功能下降方面產(chǎn)生明顯效果。此外，由于不需要多級(jí)改變整個(gè)絕緣層的厚度，所以可以簡化生產(chǎn)工藝，和獲得穩(wěn)定的色分離特性。
在此，固體成像裝置進(jìn)一步包括多個(gè)以二維方式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的光接收單元。為此，與多個(gè)光接收單元中的每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)的一部分絕緣層具有向內(nèi)傾斜的側(cè)表面。
按照這種結(jié)構(gòu)，濾光單元能夠會(huì)聚入射光。這樣可以進(jìn)一步防止色分離功能下降。
在此，固體成像裝置進(jìn)一步包括多個(gè)以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的光接收單元。為此，可以連續(xù)改變絕緣層的光學(xué)厚度，從而使多個(gè)光接收單元中的每一個(gè)單元接收特定波長的光。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以改善濾光單元的帶通特性。
在此，固體成像裝置進(jìn)一步包括多個(gè)以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的光接收單元。由此，可以按兩級(jí)或更多級(jí)的方式改變一部分絕緣層的厚度，該部分絕緣層是使光透射到多個(gè)光接收單元中每一個(gè)單元上的部分。
按照這種結(jié)構(gòu)，絕緣層中與每個(gè)象素對(duì)應(yīng)部分的厚度產(chǎn)生兩級(jí)或多級(jí)變化。因此，使較寬波長范圍的入射光進(jìn)入與象素對(duì)應(yīng)的光接收單元。由此，可以改善每種彩色的波長敏感度。
在此，在面向遠(yuǎn)離絕緣層方向的一個(gè)λ/4多層膜的主表面上設(shè)置吸收部件，所述主表面部分地反射入射光。在此，吸收部件是帶有染料或顏料的濾色器。這種結(jié)構(gòu)可以減少因介電多層膜的反射光產(chǎn)生的雜光。
上述問題還可以通過包含固體成像裝置的相機(jī)得以解決，所述固體成像裝置具有選擇性透射入射光的濾光單元。濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和一個(gè)夾在λ/4多層膜之間的絕緣層。每個(gè)λ/4多層膜包括多個(gè)介電層，而且絕緣層的光學(xué)厚度不是λ/4。這種相機(jī)可在減少色分離下降的基礎(chǔ)上獲得極佳的特性。
上述問題還可以通過固體成像裝置的制造方法得以解決，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元。濾光單元是通過以下處理步驟形成的，所述步驟包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜的第一形成步驟，所述第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層的第二形成步驟；去除第一區(qū)域之外的第一絕緣層的第一去除步驟；在第一λ/4多層膜和第一絕緣層的第一區(qū)域上形成第二絕緣層的第三形成步驟；去除第二絕緣層中第二區(qū)域的第二去除步驟，所述第二區(qū)域位于第一λ/4多層膜上；和在第二絕緣層以及第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜的第四形成步驟，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
當(dāng)制造用介電多層膜形成濾色器的固體成像裝置時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)理想的波長選擇，將濾色器每一層的厚度控制在納米級(jí)是很重要的。采用上述在最佳條件下完成的膜形成工藝，每一個(gè)形成介電多層膜的層都能得到不均勻度為+/-2％的厚度。
上述問題還可以通過固體成像裝置的制造方法得以解決，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元。所述濾光單元可通過執(zhí)行以下步驟形成，所述步驟包括，在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜的第一形成步驟，所述第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；用剝離法在第一λ/4多層膜的第一區(qū)域上形成第一絕緣層的第二形成步驟；用剝離法在第一λ/4多層膜的第二區(qū)域上形成第二絕緣層的第三形成步驟，其中所述第二區(qū)域與第一區(qū)域不同；和在第一絕緣層、第二絕緣層、以及第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜的第四形成步驟，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
通過用剝離法在濾光單元中形成絕緣層，可以產(chǎn)生更有利地控制絕緣層厚度和降低厚度不均勻度的相同效果。
上述問題還可以通過固體成像裝置的制造方法得以解決，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元。所述濾光單元可通過執(zhí)行以下步驟制成，所述步驟包括，在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜的第一形成步驟，所述第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層的第二形成步驟；去除第一區(qū)域之外的第一絕緣層的第一去除步驟；用剝離法在第一絕緣層第一區(qū)域中的第二區(qū)域上和在第一λ/4多層膜中未形成第一絕緣層的區(qū)域上形成第二絕緣層的第三形成步驟；以及在第一絕緣層和第二絕緣層上形成第二λ/4多層膜的第四形成步驟，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
為了形成厚度按三級(jí)變化的絕緣層，通常需要三回層形成步驟。然而，按照上述制造方法，可以在將蝕刻法和剝離法相結(jié)合的基礎(chǔ)上，僅執(zhí)行兩回層形成步驟便可以獲得厚度按三級(jí)變化的絕緣層。因此，可以簡化濾色器形成工藝。這樣還可以縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間和降低制造成本。
上述問題還可以通過固體成像裝置的制造方法得以解決，所述同體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元。濾光單元可通過執(zhí)行以下步驟制成，所述步驟包括，在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜的第一形成步驟，所述第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層的第二形成步驟；去除第一區(qū)域之外的第一絕緣層的第一去除步驟；在第一λ/4多層膜和第一絕緣層的第一區(qū)域上形成第二絕緣層的第三形成步驟，第二絕緣層用與第一絕緣層不同的材料制成；去除除了在第一絕緣層第二區(qū)域上形成的部分之外的第二絕緣層的第二去除步驟；和在第一絕緣層、第二絕緣層、以及第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜的第四形成步驟，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
為了形成厚度按三級(jí)變化的絕緣層，通常需要三回層形成步驟。然而，按照上述制造方法，可以在對(duì)兩個(gè)用不同材料制成的絕緣層進(jìn)行選擇性蝕刻的基礎(chǔ)上，僅執(zhí)行兩回層形成步驟便可以獲得厚度按三級(jí)變化的絕緣層。因此，可以簡化濾色器形成工藝。這樣還可以縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間和降低制造成本。
上述問題還可以通過固體成像裝置的制造方法得以解決，所述固體成像裝置包括多個(gè)光接收單元和濾光單元，所述光接收單元以二維的形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)，所述濾光單元選擇性地透射入射光。濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和一個(gè)夾在λ/4多層膜之間的絕緣層。每個(gè)λ/4多層膜均由多個(gè)介電層構(gòu)成。制造方法包括形成步驟和處理步驟，所述形成步驟是在絕緣層上對(duì)應(yīng)于多個(gè)光接收單元中每一個(gè)光接收單元的區(qū)域中部形成抗蝕層(resist)，處理步驟是通過蝕刻處理該部分絕緣層，使之形成傾斜側(cè)面。
因此，在形成步驟中，形成了具有傾斜側(cè)面的抗蝕層。而且，在形成步驟中，通過改變曝光量形成具有傾斜側(cè)面的抗蝕層。
固體成像裝置進(jìn)一步包括多個(gè)光接收單元，光接收單元以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)。在此，根據(jù)絕緣層是否具有與光接收單元對(duì)應(yīng)的部分和如果絕緣層有對(duì)應(yīng)部分的話，則根據(jù)該部分絕緣層的厚度和/或材料來確定由多個(gè)光接收單元中每一個(gè)單元接收的光波長。按照這種結(jié)構(gòu)，可以通過包含在介電多層膜內(nèi)的絕緣層的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)色分離。
固體成像裝置進(jìn)一步包括多個(gè)以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的光接收單元。在此，與多個(gè)光接收單元中每一個(gè)對(duì)應(yīng)的一部分濾光單元透射特定波長的光，而兩個(gè)λ/4多層膜相對(duì)于絕緣層對(duì)稱配置。
上述問題還可以通過包含濾光單元和光接收單元的固體成像裝置得以解決，所述濾光單元選擇性地透射入射光，所述光接收單元接收由濾光單元透射的光。濾光單元包括由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜。在構(gòu)成λ/4多層膜的多個(gè)介電層中，離光接收單元最遠(yuǎn)的介電層由低折射率材料制成。這種結(jié)構(gòu)能夠防止進(jìn)入濾光單元的光產(chǎn)生反射，由此實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像。
上述問題還可以通過包含濾光單元的固體成像裝置得以解決，所述濾光單元選擇性地透射入射光。濾光單元包括由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜，在λ/4多層膜的一個(gè)主表面上或在該λ/4多層膜內(nèi)設(shè)有保護(hù)層。在此，保護(hù)層由氮化硅制成。這種結(jié)構(gòu)能提高固體成像裝置的可靠性和抗?jié)裥浴?br> 固體成像裝置進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，和會(huì)聚入射光的光會(huì)聚單元。在此，與多個(gè)光接收單元中每一個(gè)光接收單元對(duì)應(yīng)的那部分濾光單元透射特定的波長，而且遠(yuǎn)離多個(gè)光接收單元的濾光單元的主表面是平坦的。
按照這種結(jié)構(gòu)，在每個(gè)光會(huì)聚單元和對(duì)應(yīng)的光接收單元之間可以得到相同距離。因此，可以將具有相同焦距的光會(huì)聚單元用于固體成像裝置，而不需考慮光接收單元接收不同波長的光。因此，可以減少構(gòu)成固體成像裝置的各種部件的數(shù)量，這有利于使制造固體成像裝置容易和降低制造成本。
上述問題還可以通過包括多個(gè)光接收單元和一個(gè)濾光單元的固體成像裝置得以解決，所述多個(gè)光接收單元以二維方式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)，所述濾光單元選擇性地透射入射光。在此，濾光單元具有由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜，而且(i)多個(gè)光接收單元和(ii)高折射率層之間的距離落入1nm和λ的范圍內(nèi)，其中所述高折射率層是指在λ/4多層膜內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)高折射率層中最靠近多個(gè)光接收單元的高折射率層。按照這種結(jié)構(gòu)，濾色器和光接收元件彼此接觸。這能進(jìn)一步可靠地防止因傾斜光引起的色分離下降。
上述問題還可以通過包含多個(gè)單元象素的固體成像裝置得以解決，所述單元象素按二維形式布置。多個(gè)單元象素中的每一個(gè)單元象素包括檢測(cè)光強(qiáng)度的光接收單元和具有λ/4多層膜的濾光單元，所述λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。濾光單元透射紅光、綠光和藍(lán)光之一。在此，多個(gè)單元象素按拜耳陣列布置，用這種方式，形成方形的每四個(gè)相鄰單元象素中有兩個(gè)單元象素包含透射藍(lán)光的濾光單元。
考慮其透射特性，對(duì)藍(lán)光來說介電多層膜的半峰全寬應(yīng)比紅光和綠光的情況小。然而，通過采用上述設(shè)置可以擴(kuò)大檢測(cè)藍(lán)光的波長范圍，這可以使固體成像裝置具有更高的靈敏度。
上述制造固體成像裝置方法的特征在于局部改變絕緣層厚度的技術(shù)。采用這種技術(shù)，可以在制造形成在光電轉(zhuǎn)換單元上的介電多層膜的過程中實(shí)現(xiàn)色分離，從而根據(jù)波長分離入射光。該技術(shù)并不包括用于改變已形成的層厚度的干蝕刻或濕蝕刻。而是，該技術(shù)獲得了在形成層時(shí)使層厚度發(fā)生局部變化的絕緣層。因此，上述制造方法能更好地控制絕緣層的厚度，并降低絕緣層厚度的不均勻性。
上述固體成像裝置，在光電轉(zhuǎn)換單元之上，具有介電多層膜，其根據(jù)波長分離入射光。在此，通過包含在介電多層膜內(nèi)且厚度可發(fā)生局部變化的一個(gè)介電層簡單地實(shí)現(xiàn)色分離。這意味著，可以借助于厚度大體上等于入射光波長(～500nm)的介電多層膜實(shí)現(xiàn)色分離。因此，濾色器可以具有較小的厚度，而且在降低因傾斜光引起的色分離功能下降方面產(chǎn)生明顯效果。


圖1是表示傳統(tǒng)固體成像裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示與本發(fā)明第一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是表示與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是表示制造與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的部面圖。
圖5是表示制造與本發(fā)明第三實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖6是表示制造與本發(fā)明第四實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖7是表示制造與本發(fā)明第五實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖8是表示與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖9是表示當(dāng)與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器中隔離層的光學(xué)厚度與設(shè)計(jì)值不同時(shí)看到的透射特性的曲線圖。
圖10是表示制造與本發(fā)明第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖11是表示與本發(fā)明第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器光譜特性的曲線圖。
圖12展示的是表示介電多層膜的透射特性的曲線圖，介電多層膜之一具有隔離層，而其他介電多層膜沒有隔離層。
圖13是表示制造與本發(fā)明第七實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖14是表示制造與本發(fā)明第八實(shí)施例相關(guān)的濾色器的第一制造方法的剖而圖。
圖15是表示制造與本發(fā)明第八實(shí)施例相關(guān)的濾色器的第二制造方法的剖面圖。
圖16是表示制造與本發(fā)明第九實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖17是表示制造與本發(fā)明第十實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖18是表示制造與本發(fā)明第十一實(shí)施例相關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖19是表示制造與本發(fā)明變型例(1)有關(guān)的濾色器方法的剖面圖。
圖20是表示與本發(fā)明變型例(1)相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖21是表示與本發(fā)明變型例(2)相關(guān)的濾色器結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖22是表示與本發(fā)明變型例(2)相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖23是表示與本發(fā)明變型例(3)相關(guān)的濾色器結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖24是表示與本發(fā)明變型例(3)相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖25是表示與本發(fā)明變型例(4)相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖26是表示與本發(fā)明變型例(4)相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖27是表示與本發(fā)明變型例(5)相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。
圖28是表示與本發(fā)明變型例(6)相關(guān)的濾色器配置的剖面圖。
圖29是表示多層結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中低折射率材料和高折射率材料彼此交替設(shè)置，兩種材料對(duì)可見光都有高穿透率。
圖30是表示例如λ/4多層膜透射特性(模擬值)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置，制造固體成像裝置的方法，和相機(jī)。
第一實(shí)施例與第一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置，除了其濾色器結(jié)構(gòu)之外，具有與傳統(tǒng)固體成像裝置(參見圖1)大致相同的剖面結(jié)構(gòu)。
圖2是表示與第一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖2所示，在與第一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置2中，將作為光接收單元的單元象素(陰影部分)布置成二維形式。垂直移位寄存器選擇行，而水平移位寄存器選擇選定行中有關(guān)象素的信號(hào)。用這種方式，可通過輸出放大器(圖2中未示出)輸出與每個(gè)象素對(duì)應(yīng)的彩色信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路使垂直移位寄存器、水平移位寄存器和輸出放大器工作。
按照第一實(shí)施例，通過介電多層膜形成濾色器，其中低折射率材料和高折射率材料交替層疊。低折射率材料的一個(gè)實(shí)例是氧化硅(SiO2)，而高折射率的一個(gè)實(shí)例是氮化硅(Si3N4)。不用說，構(gòu)成介電多層膜的各層與構(gòu)成固體成像裝置2的各層沿同樣的方向?qū)盈B。除了一層之外，構(gòu)成介電多層膜的各層均具有大致相同的光學(xué)厚度。在此，將層的光學(xué)厚度表示為nd，nd是通過將表示形成該層材料的折射率n乘以表示該層厚度的d得到的乘積。
借助于這種結(jié)構(gòu)，濾色器可以具有較小厚度，該厚度可以使光接收元件和遮光膜之間形成較小距離。所以，第一實(shí)施例能可靠地防止因傾斜光引起的色分離下降。
即使是當(dāng)增大光會(huì)聚角以提高微透鏡的光會(huì)聚效率時(shí)，第一實(shí)施例也能夠產(chǎn)生防止色分離下降的同樣效果。因此，與第一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置2具有良好的靈敏度。
第二實(shí)施例下面描述與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第二實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置除了介電多層膜的結(jié)構(gòu)之外，與第一實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有基本上相同的結(jié)構(gòu)。
圖3是表示與第二實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖3所示，固體成像裝置4包括N型半導(dǎo)體襯底401，P型半導(dǎo)體層402，光接收元件403R、403G和403B，絕緣層404，遮光膜405，濾色器406，和微透鏡407。
固體成像裝置4的構(gòu)成方式是，在N型半導(dǎo)體層401上依次層疊P型半導(dǎo)體層402，光接收元件403R、403G和403B，能透射光的絕緣層404，遮光膜405，濾色器406，和微透鏡407。
與第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器406的特征在于該濾色器為介電多層膜，其中二氧化鈦(TiO2)層406a、406c、406e和406g，以及二氧化硅(SiO2)層406b、406d和406f彼此交替層疊。
圖4表示濾色器406的制造工藝。應(yīng)注意，圖4中并未示出遮光膜405和光接收元件403R、403G和403B，因?yàn)樗鼈兣c濾色器406的制造工藝無關(guān)。如圖4A所示，開始時(shí)，TiO2層406a，SiO2層406b，TiO2層406c，SiO2層406d按所述的順序形成在絕緣層404上。這些層406a-406d是用射頻(RF)濺射裝置形成的。
與第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器406具有λ/4多層結(jié)構(gòu)，所述λ/4多層結(jié)構(gòu)的設(shè)定中心波長λ為530nm。TiO2層406a和406c，SiO2層406b的光學(xué)厚度均為λ/4＝132.5nm，而SiO2層406d的光學(xué)厚度為150nm。
此后，如圖4B所示，在SiO2層406d上的藍(lán)色區(qū)內(nèi)形成抗蝕層50。具體地說，抗蝕層50的形成方式是，將抗蝕層置于SiO2層406d上，進(jìn)行熱處理(預(yù)焙)，用諸如分檔器(stepper)等曝光裝置曝光，用諸如有機(jī)溶劑等材料顯影，和再次進(jìn)行熱處理(后焙)?？刮g層50的厚度為1μm。在此，藍(lán)色區(qū)是濾光片406的一個(gè)區(qū)域，將該區(qū)域設(shè)計(jì)成能夠使光接收元件403B檢測(cè)到藍(lán)光。
隨后，通過蝕刻除去末被抗蝕層50覆蓋的那部分SiO2層406d。更詳細(xì)地說，所述蝕刻工藝是采用CF氣的干蝕刻，而且是在蝕刻氣是CF4的條件下進(jìn)行的，氣體流量是40sccm，施加的RF功率是200W，真空度是0.050Torr。
可以不用干蝕刻，而是采用利用氫氟酸或類似物的濕蝕刻，因?yàn)镾iO2和TiO2對(duì)氫氟酸具有高蝕刻選擇性。在這種情況下，用把帶有抗蝕層50的SiO2層406d浸泡在以1∶4比例混合的氫氟酸和氟化銨溶液中5秒鐘的方式，對(duì)帶有抗蝕層50的SiO2層406d進(jìn)行蝕刻。這樣便把SiO2層406d處理成圖4B中所示的狀態(tài)。
接著，在用有機(jī)溶劑或類似物除去抗蝕層50后，用RF濺射裝置形成圖4C中所示的SiO2層。新的SiO2層的光學(xué)厚度為45nm。這意味著，SiO2層406d的藍(lán)色區(qū)域的光學(xué)厚度為195nm，而SiO2層406d其它部分的光學(xué)厚度為45nm。
隨后，在SiO2層406d的藍(lán)色區(qū)和紅色區(qū)內(nèi)形成如圖4D所示抗蝕層51。接著，通過蝕刻除去未被抗蝕層51覆蓋的那部分SiO2層406d。蝕刻工藝之后，除去抗蝕層51。在此，紅色區(qū)是濾色器406的一個(gè)區(qū)域，將該區(qū)域設(shè)計(jì)成能夠使光接收元件403R檢測(cè)到紅光。
接下來，用RF濺射裝置在藍(lán)色、紅色和綠色區(qū)域中按順序形成如圖4E所示的TiO2層406e、SiO2層406f和TiO2層406g。在此，TiO2層406e和406g，以及SiO2層406f的光學(xué)厚度均為λ/4。
用這種方式，可以制造與第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器406。通過采用上述制造方法，獲得的構(gòu)成濾色器406每一層的厚度不均勻度均在+/-2％以內(nèi)。因此，濾色器406可以完成高精度色分離。
第三實(shí)施例下面描述與本發(fā)明第三實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第三實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置除了制造濾色器的方法外，與第二實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有相同的結(jié)構(gòu)。下面將主要解釋第三實(shí)施例中制造濾色器的方法。
圖5是表示制造與第三實(shí)施例相關(guān)的濾色器的工藝。與圖4相類似，圖5沒有示出的遮光膜等。
如圖5A所示，開始時(shí)在絕緣層604上依次形成TiO2層606a，SiO2層606b，TiO2層606c，從而構(gòu)成λ/4多層結(jié)構(gòu)。此外，與第二實(shí)施例相類似，在TiO2層606c上的紅色和綠色區(qū)域內(nèi)形成厚度為2.5μm的抗蝕層60。
隨后，用RF濺射裝置在藍(lán)色、紅色和綠色區(qū)域內(nèi)形成如圖5B中所示的SiO2層606d。SiO2層606d的光學(xué)厚度為195nm。
接著，如圖5C所示，用有機(jī)溶劑或類似物去除抗蝕層60。由此去除了形成在抗蝕層60上的一部分SiO2層606d，即，SiO2層606d的紅色和綠色區(qū)域(剝離法)。從而，SiO2層606d的藍(lán)色區(qū)域保留下來。
此后，如圖5D所示在藍(lán)色和綠色區(qū)域內(nèi)形抗蝕層61。
接下來，如圖5E所示，在藍(lán)色、紅色和綠色區(qū)域內(nèi)形成SiO2層。這一新的SiO2層的光學(xué)厚度為45nm。
之后，去除抗蝕層61。由此，去除在抗蝕層61上形成的一部分SiO2層，即，SiO2層的藍(lán)色和綠色區(qū)域。結(jié)果，如圖5F所示，留下了SiO2層的紅色區(qū)域。
最后，如圖5G所示，在藍(lán)色、紅色和綠色區(qū)域中依次形成TiO2層606e，SiO2層606f，TiO2層606g。
以上敘述表明，與第三實(shí)施例相關(guān)的制造方法也能制造與第二實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第三實(shí)施例相關(guān)的制造方法與第二實(shí)施例涉及的制造方法能產(chǎn)生相同的效果。具體地說，形成的濾色器每一層的厚度不均勻度均在+/-2％以內(nèi)。此外，可以制造出高尺寸精度的固體成像裝置。
第四實(shí)施例下面描述與本發(fā)明第四實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第三實(shí)施例相類似，第四實(shí)施例的特征在于制造濾色器的方法。在此，與第四實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置基本上與第二實(shí)施例涉及的固體成像裝置相同，但是在以下特征上有區(qū)別。按照第二實(shí)施例，濾色器包括穿越紅色和藍(lán)色區(qū)域的SiO2層，而且SiO2層在紅色和藍(lán)色區(qū)域中分別具有不同的光學(xué)厚度。另一方面，按照第四實(shí)施例，濾色器包括穿越紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域的SiO2層，而且SiO2層在紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)分別具有不同厚度。
圖6表示制造與第四實(shí)施例相關(guān)的濾色器的方法。開始時(shí)，如圖6A所示，在絕緣層704上按規(guī)定的順序形成TiO2層706a，SiO2層706b，TiO2層706c和SiO2層706d。TiO2層706a和706c，以及SiO2層706b的光學(xué)厚度均為λ/4，而SiO2層706d的光學(xué)厚度為195nm。
隨后，在SiO2層706d的綠色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)形成抗蝕層70。接著，如圖6B中所示，通過蝕刻去除與紅色區(qū)域?qū)?yīng)的那部分SiO2層706d。該蝕刻工藝可以是采用CF氣的干蝕刻，或是采用氫氟酸的濕蝕刻。
接著，用有機(jī)溶劑或類似物去除抗蝕層70，并且如圖6C所示，在SiO2層706d的藍(lán)色區(qū)域內(nèi)形成抗蝕層71。
之后，如圖6D所示，用RF濺射裝置在所有區(qū)域上形成光學(xué)厚度為55nm的SiO2層。
接下來，用有機(jī)溶劑或類似物去除抗蝕層71。如圖6E所示，由此去除形成在抗蝕層71上的一部分SiO2層(剝離法)。用這種方式，得到的SiO2層706d的光學(xué)厚度在綠色區(qū)內(nèi)為250nm，在藍(lán)色區(qū)內(nèi)為195nm，而在紅色區(qū)內(nèi)為55nm。
隨之，在SiO2層706d上依次形成TiO2層706e，SiO2層706f，TiO2層706g。由此，便制成了與第四實(shí)施例相關(guān)的濾色器。
通常，通過分別形成三個(gè)不同厚度的不同部分來制作包含在與第四實(shí)施例相關(guān)的濾色器中且光學(xué)厚度按三級(jí)變化的SiO2層706d。然而，由于采用了蝕刻法和剝離法，使得與第四實(shí)施例相關(guān)的制造方法僅包含兩回層形成步驟便可形成光學(xué)厚度按三級(jí)(55nm，195nm，和250nm)變化的SiO2層706d。所以，可以縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間(TATturnaround time)，和降低生產(chǎn)成本。
第五實(shí)施例下面將描述與本發(fā)明第五實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第五實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置除了濾色器的結(jié)構(gòu)外，與第二實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有大體上相同的結(jié)構(gòu)。
在第二實(shí)施例涉及的固體成像裝置的濾色器中，SiO2層和TiO2層彼此交替設(shè)置。然而，在第五實(shí)施例涉及的固體成像裝置的濾色器中，附加形成了氧化鎂(MgO)層，以便調(diào)節(jié)透射光的波長。下面主要描述第五實(shí)施例中制造濾色器的方法。
圖7表示制造與第五實(shí)施例相關(guān)的濾色器的方法。開始時(shí)，如圖7A所示，在絕緣層804上按規(guī)定的順序形成TiO2層806a，SiO2層806b，TiO2層806c和SiO2層806d。TiO2層806a和806c以及SiO2層806b的光學(xué)厚度均為λ/4，而SiO2層806d的光學(xué)厚度為195nm。
隨后，在SiO2層806d上形成抗蝕層80，并去除與紅色區(qū)域?qū)?yīng)部分的抗蝕層80。接著，如圖7B所示，通過蝕刻去除與紅色區(qū)域?qū)?yīng)的那部分SiO2層806d。
然后，如圖7C所示，用RF濺射裝置在所有區(qū)域上形成光學(xué)厚度為55nm的氧化鎂層81。
之后，如圖7D中所示，在綠色和紅色區(qū)域上形成抗蝕層82，并除去與藍(lán)色區(qū)域?qū)?yīng)的那部分MgO層81。在此，與SiO2層706d相類似，可以借助采用CF氣體的干蝕刻或采用氫氟酸的濕蝕刻去除所述部分的MgO層81。
接下來，如圖7E所示，去除抗蝕層82，并如圖7F所示，依次形成TiO2層806e，SiO2層806f，TiO2層806g。
所以，在綠色區(qū)域內(nèi)，得到的SiO2層806d和MgO層81的光學(xué)厚度為250nm。在藍(lán)色區(qū)域內(nèi)，得到的SiO2層806d的光學(xué)厚度為195nm。在紅色區(qū)域內(nèi)，得到的MgO層81的光學(xué)厚度為55nm。因此，可以得到所需要的濾色器特性。
按照第五實(shí)施例，可以借助于兩種不同材料(SiO2和MgO)選擇性地進(jìn)行蝕刻，所述材料具有彼此間按照蝕刻率確定的蝕刻選擇性。因此，僅通過執(zhí)行一次分別形成SiO2層806d和MgO層81的步驟，就可以形成光學(xué)厚度按三級(jí)變化的絕緣層。所以，可以縮短TAT，和降低生產(chǎn)成本。
性能評(píng)價(jià)下面將根據(jù)第二實(shí)施例涉及的濾色器406的透射特性給出評(píng)價(jià)結(jié)果。應(yīng)注意到，其與第三實(shí)施例相關(guān)的濾色器具有相同的透射特性。圖8是表示與第二實(shí)施例相關(guān)的濾色器406的透射特性曲線圖。如從圖8中所看到的，濾色器406能精確地把入射光分成紅光、綠光和藍(lán)光。盡管圖中未示出對(duì)第四和第五實(shí)施例的評(píng)價(jià)結(jié)果，但是第四和第五實(shí)施例涉及的濾色器也同樣能精確地把入射光分成紅光、綠光和藍(lán)光。
圖9是表示在第二實(shí)施例涉及的濾色器406中，當(dāng)SiO2層406d的光學(xué)厚度(在下文中，把夾在光學(xué)厚度為λ/4的層之間，但本身的光學(xué)厚度又不為λ/4的層稱為“隔離層”)與設(shè)計(jì)值不同，例如相差0nm和+/-3nm時(shí)，觀察到的透射特性曲線圖。
如從圖9中看到的那樣，光學(xué)厚度相差3nm的隔離層會(huì)導(dǎo)致透射光的峰值發(fā)射波長(peak emission wavelength)發(fā)生大約10nm的變化。換句話說，如果隔離層的光學(xué)厚度與設(shè)計(jì)值相差3nm，則觀察到的分成紅、綠和藍(lán)光的分色精度將極大地降低。這將使得固體成像裝置不可能在實(shí)際中得以應(yīng)用。為此，當(dāng)形成隔離層時(shí)，需精確地控制其光學(xué)厚度。
按照本發(fā)明上述實(shí)施例涉及的制造方法，可以很精確地形成隔離層。由此可減少當(dāng)隔離層的光學(xué)厚度與設(shè)計(jì)值不同時(shí)導(dǎo)致的波長選擇特性降低，從而可防止在小尺寸固體成像裝置中靈敏性降低和減小彩色不均勻度。
通常，是通過分別形成濾色器和諸如光接收元件的其它結(jié)構(gòu)，然后將它們結(jié)合到一起來制造固體成像裝置的。然而，按照本發(fā)明，濾色器是在制造光接收元件和類似物的晶片生產(chǎn)過程中同時(shí)制成的。這樣可以提高生產(chǎn)率，并降低生產(chǎn)成本。
在此，只要隔離層具有合適的光學(xué)厚度，形成濾色器的層數(shù)可以大于或小于7。此外，在隔離層各側(cè)上的層數(shù)可以相同或不同。
而且，形成濾色器406各層的材料并不限于在以上的描述中提及的TiO2、SiO2和MgO。此外還可以使用五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(SiN)、四氮化三硅(Si3N4)、三氧化二鋁(Al2O3)、氟化鎂(MgF2)或氧化鉿(HfO3)。
第六實(shí)施例下面將描述與本發(fā)明第六實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第六實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置除了濾色器的制造方法之外，與第四實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有相同的結(jié)構(gòu)。
圖10表示與第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器的制造方法。如圖10A中所示，用RF濺射裝置按規(guī)定的順序在絕緣層904上形成TiO2層906a，SiO2層906b，TiO2層906c，SiO2層906d和TiO2層906e。TiO2層906a和906c以及SiO2層906b和906d形成λ/4多層結(jié)構(gòu)。TiO2層906e是隔離層。
隨后，在隔離層906e上形成抗蝕圖案90，進(jìn)而如圖10B所示，對(duì)隔離層906e的紅色區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
接著，如圖10C所示，去除抗蝕圖案90，之后形成抗蝕圖案91，進(jìn)而對(duì)隔離層906e的綠色區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
然后，如圖10D所示，在隔離層906e上形成SiO2層906f，TiO2層906g，SiO2層906h和TiO2層906i。由此，便制成了濾色器。濾色器的光學(xué)厚度在藍(lán)色區(qū)域是622nm，在紅色區(qū)域是562nm而在綠色區(qū)域是542nm。
(1)光譜特性下面將描述與第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器的光譜特性。圖11表示與第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器光譜特性的曲線圖。在假設(shè)TiO2(高折射率材料)的折射率是2.5，SiO2(低折射率材料)的折射率是1.45，隔離層的光學(xué)和物理厚度在藍(lán)色區(qū)是200nm及80nm，在紅色區(qū)是50nm和20nm，在綠色區(qū)是0nm和0nm的條件下，用特征矩陣法獲得光譜特性。在此，可以說，SiO2層906d和906f合在一起的光學(xué)厚度λ/2在綠色區(qū)域內(nèi)起隔離層的作用。
如從圖11中所能看到的，根據(jù)不同的厚度，隔離層允許不同波長的光透射。
應(yīng)當(dāng)注意到，高折射率材料除了TiO2之外，還可以是氮化硅，五氧化二鉭、氧化鋯或類似物，低折射率材料也可以是SiO2之外的材料。
(2)透射特性下面將描述介電多層膜的透射特性。圖12包括的曲線表示了不包含隔離層的介電多層膜和包含隔離層的介電多層膜的透射特性。在此，圖12中所示的透射特性只針對(duì)垂直入射光，是根據(jù)菲涅耳系數(shù)，在膜的對(duì)數(shù)是10和設(shè)計(jì)中心波長為550nm的條件下，用矩陣法獲得的。在圖12中的每個(gè)曲線中，透射率是沿著垂直軸標(biāo)繪的，而進(jìn)入介電多層膜的光波長是沿著水平軸標(biāo)繪的。
如圖12A中所示，當(dāng)由氮化硅和二氧化硅構(gòu)成的整個(gè)介電多層膜形成λ/4多層膜時(shí)，介電多層膜反射的波長在設(shè)計(jì)波長為中點(diǎn)的波長范圍內(nèi)。在此，當(dāng)形成多層膜的低折射率和高折射率材料之間的反射率差增加時(shí)，該反射范圍變得較寬。
另一方面，假設(shè)介電多層膜包括光學(xué)厚度不是λ/4的隔離層，和對(duì)稱構(gòu)成在隔離層上下側(cè)的λ/4多層膜。如圖12B所示，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成了透射波長在設(shè)計(jì)波長附近的濾色器，所述設(shè)計(jì)波長處于各λ/4多層膜的反射范圍內(nèi)。當(dāng)隔離層的厚度發(fā)生變化時(shí)，濾色器透射不同峰值發(fā)射波長的光。
考慮到這一特征，用介電多層膜形成與第六實(shí)施例相關(guān)的濾色器。因此，濾色器的厚度大體上等于入射光(約為500nm)的波長。所以，第六實(shí)施例可以構(gòu)成小尺寸固體成像裝置，而且有效地防止了因傾斜光引起的色分離下降。
而且，根據(jù)第六實(shí)施例，可以在形成光接收元件等的晶片制作過程中形成濾色器。這樣可以得到質(zhì)量穩(wěn)定和制造成本低的固體成像裝置。
第七實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第七實(shí)施例。與第七實(shí)施例有關(guān)的固體成像裝置除了包含在濾色器中的隔離層結(jié)構(gòu)之外，與上述實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有大體上相同的結(jié)構(gòu)。按照上述實(shí)施例，僅僅通過改變隔離層的厚度來調(diào)節(jié)濾色器透射的光波長。然而，按照第七實(shí)施例，通過用厚度不變的兩種不同材料形成隔離層來調(diào)節(jié)濾色器透射的光波長。換句話說，按照第七實(shí)施例，沿著平行于襯底主表面的方向交替布置兩種折射率不同的材料，來調(diào)節(jié)濾色器透射的光波長。
圖13表示與第七實(shí)施例有關(guān)的濾色器的制造方法。開始時(shí)，如圖13A所示，在絕緣層1004上形成TiO2層1006a，SiO2層1006b，TiO2層1006c，SiO2層1006d和TiO2層1006e。TiO2層1006e是隔離層。
隨后，如圖13B所示，在TiO2層1006e上形成抗蝕圖案1000。
接著，利用抗蝕圖案1000對(duì)TiO2層1006e進(jìn)行蝕刻。用這種方式，在TiO2層1006e的紅色區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)通孔或槽。在此，將通孔或槽設(shè)置在平行于TiO2層1006e主表面的方向上。當(dāng)將TiO2層1006e的紅色區(qū)域看作二維平面時(shí)，去除部分(槽)和非去除部分之間的面積比是4∶1。基于此，用下列公式定義TiO2層1006e紅色區(qū)域的折射率。
((SiO2的折射率)×4/5)+((TiO2的折射率)TiO2×1/5)在此，通過蝕刻工藝將TiO2層1006e的綠色區(qū)域完全除去。
之后，在TiO2層1006e和因去除TiO2層1006e的綠色區(qū)域而暴露的一部分SiO2層1006d上依次形成SiO2層1006f，TiO2層1006g，SiO2層1006h和TiO2層1006i。這樣，便制成了濾色器。
按照第七實(shí)施例，只需要很少的步驟就可制造固體成像裝置。這樣能縮短TAT，和降低制造成本。
第八實(shí)施例下面將描述與本發(fā)明第八實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置。與第八實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置具有與上述實(shí)施例涉及的固體成像裝置大體上相同的結(jié)構(gòu)，但是在濾色器朝著光接收元件會(huì)聚入射光這一點(diǎn)上不同。
圖14表示與第八實(shí)施例相關(guān)的濾色器的制造工藝。如圖14A所示，開始時(shí)，在絕緣層1104上形成TiO2層1106a，SiO2層1106b，TiO2層1106c，SiO2層1106d和TiO2層1106e。TiO2層1106e是隔離層。
隨后，在TiO2層1106e上形成抗蝕圖案1100。接著，如圖14B所示，對(duì)TiO2層1106e的紅色區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
接著，在TiO2層1106e上形成抗蝕圖案1101。然后，如圖14C所示，對(duì)TiO2層1106e的綠色區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
之后，如圖14D所示，在TiO2層1106e上每個(gè)紅、綠和藍(lán)色區(qū)域的中部形成抗蝕圖案1102。
接下來，如圖14E所示，用光刻法和干蝕刻將TiO2層1106e的每個(gè)紅、綠和藍(lán)色區(qū)域加工成具有傾斜的側(cè)面。
最后，去除抗蝕圖案1102，并形成SiO2層1106f，TiO2層1106g，SiO2層1106h和TiO2層1106i。這樣，便制成了濾色器。在此，TiO2層1106e的每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域都具有如上所述的傾斜側(cè)面。因此，由SiO2層1106f，TiO2層1106g，SiO2層1106h和TiO2層1106i構(gòu)成的每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色層疊區(qū)域也都具有傾斜的側(cè)面。
借助這種傾斜側(cè)面，通過每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域的側(cè)面進(jìn)入濾色器的的光都會(huì)聚到每個(gè)區(qū)域的中部。因此，第八實(shí)施例能夠更可靠地防止因傾斜光引起的色分離下降。此外，與第八實(shí)施例相關(guān)的濾色器通過會(huì)聚入射光還能部分地起到微透鏡的作用。所以，可利用具有較小厚度的微透鏡得到小尺寸的固體成像裝置。
下面將描述其紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域具有傾斜側(cè)面的濾色器的另一制造方法。圖15示出了其紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域具有傾斜側(cè)面的濾色器的另一制造方法。圖15所示的步驟與圖14所示的步驟相同。在圖15C所示的步驟之后，如圖15D所示，形成抗蝕圖案1203，該抗蝕圖案與紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域相對(duì)應(yīng)的各部分具有傾斜側(cè)面。圖15E和15F所示的步驟與圖14E和14F中所示的步驟相同。該另一制造方法同樣可以獲得上述濾色器。
與上述實(shí)施例涉及的制造方法相類似，第八實(shí)施例涉及的制造方法能夠得到小尺寸固體成像裝置，提高生產(chǎn)率，和降低制造成本。
第九實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第九實(shí)施例。與第九實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置除了包含在濾色器內(nèi)的隔離層的形狀之外，基本上與上述實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有相同結(jié)構(gòu)。按照上述實(shí)施例，在每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)，隔離層的厚度是均勻的。然而，按照第九實(shí)施例，在一種顏色區(qū)域內(nèi)，隔離層的厚度可產(chǎn)生多級(jí)變化，由此使該濾色器區(qū)域能夠透射較寬的光波帶。
圖16表示與第九實(shí)施例相關(guān)的濾色器的制造方法。如圖16B所示，與第九實(shí)施例相關(guān)的制造方法具有利用抗蝕圖案1301，通過蝕刻去除TiO2層1306e上部分藍(lán)色區(qū)的附加步驟。由于這個(gè)附加步驟，TiO2層1306e藍(lán)色區(qū)域的厚度可以產(chǎn)生兩級(jí)變化。這使得濾色器能通過較寬波長范圍的藍(lán)光，因此提高了透射特性。
根據(jù)上述描述，隔離層藍(lán)色區(qū)域的厚度產(chǎn)生兩級(jí)變化，但第九實(shí)施例并不限于此。隔離層藍(lán)色區(qū)域的厚度可以產(chǎn)生三級(jí)或更多級(jí)變化。此外，厚度產(chǎn)生多級(jí)變化的區(qū)域也可以在隔離層的紅色或/和綠色區(qū)域。
此外，高折射率材料除了TiO2之外，還可以是氮化硅，五氧化二鉭、氧化鋯或類似物，低折射率材料也可以是SiO2之外的材料。
第九實(shí)施例可以得到厚度基本上等于入射光波長的小厚度濾色器。因此，可以防止因傾斜光引起的色分離下降，和得到小尺寸固體成像裝置。此外，可提高生產(chǎn)率，和降低制造成本。
第十實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第十實(shí)施例。與第十實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置具有與上述實(shí)施例涉及的固體成像裝置基本相同的結(jié)構(gòu)，但是不同點(diǎn)在于第十實(shí)施例中隔離層的厚度是連續(xù)變化的。
圖17表示與第十實(shí)施例相關(guān)的濾色器的制造方法。如圖17A所示，開始時(shí)，在絕緣層1404上按規(guī)定順序形成TiO2層1406a，SiO2層1406b，TiO2層1406c，SiO2層1406d和TiO2層1406e。
隨后，如圖17B所示，用光刻法形成抗蝕圖案1401，所述抗蝕圖案1401的厚度從藍(lán)色區(qū)域朝著綠色區(qū)域逐漸減小。關(guān)于光刻工藝使用的光掩模，隨著抗蝕圖案1401厚度的逐漸減小，在光掩模上形成的鉻(Cr)膜的透射率產(chǎn)生連續(xù)變化，從而在曝光期間逐漸改變光的透射特性。
接著，對(duì)TiO2層1406e進(jìn)行干蝕刻，從而如圖17C所示，使它的厚度隨抗蝕圖案1401的形狀逐漸減小。
最后，如圖17D所示，在TiO2層1406e上依次形成SiO2層1406f，TiO2層1406g，SiO2層1406h和TiO2層1406i。由此，便制成了濾色器。
第十實(shí)施例能進(jìn)一步提高帶通特性。
第十一實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的第十一實(shí)施例。與第十一實(shí)施例相關(guān)的固體成像裝置與上述實(shí)施例涉及的固體成像裝置具有大體上相同的結(jié)構(gòu)，但不同點(diǎn)在于第十一實(shí)施例具有吸收部件，所述吸收部件吸收由濾色器反射的光。
圖18表示與第十一實(shí)施例相關(guān)的濾色器的制造方法。圖18A-18C中所示的步驟已經(jīng)在上述實(shí)施例中說明。
如圖18D所示，與第十一實(shí)施例相關(guān)的濾色器具有分別適用于TiO2層1506i上各種顏色的吸收部件1507b，1507r和1507g。用包含例如染料或顏料的濾色器可以制成吸收部件1507b，1507r和1507g。
如上所述，由介電多層膜構(gòu)成的濾色器僅透射特定波長的光，并反射其他波長。由于例如在同體成像裝置的表面上多次反射，反射的光可能進(jìn)入錯(cuò)誤的光接收元件。該問題可以通過第十一實(shí)施例得以解決，該實(shí)施例在濾色器上設(shè)有吸收部件。因此，第十一實(shí)施例可以減少因這種反射光導(dǎo)致出現(xiàn)的雜光。
變型例本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，其還包括以下變型例。
(1)根據(jù)上述實(shí)施例，濾色器的最外層總是用高折射率材料(TiO2)制成。然而，本發(fā)明并不限于此，其最外層可以用低折射率材料制成。
圖19表示最外層用低折射率材料制成的濾色器的制造方法。如圖19A所示，開始時(shí)，在絕緣層1604上形成TiO2層1606a，SiO2層1606b，TiO2層1606c，SiO2層1606d。
此后，如圖19B和19C所示，通過蝕刻調(diào)節(jié)作為隔離層的SiO2層1606d的厚度。最后，如圖19D所示，在SiO2層1606d和TiO2層1606c的綠色區(qū)域上形成TiO2層1606e，SiO2層1606f，TiO2層1606g，和SiO2層1606h。
圖20是表示與該變型例相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。將圖20與圖8相比顯示出藍(lán)光和紅光中每種光的峰值透射率提高到約100％，而且綠光的峰值透射率也提高到接近100％。
當(dāng)與外層由高折射率的材料相比時(shí)，按照該變型例，入射光不太可能由濾色器中的最外層反射。因此，可以完成更佳的成像。而且，已經(jīng)證實(shí)，用低折射率材料制成的隔離層比用高折射率材料制成的隔離層取得了更好的光譜敏感性。
(2)上述實(shí)施例沒有提及保護(hù)層，但可以在面對(duì)絕緣層或微透鏡的濾色器表面上或在濾色器內(nèi)形成保護(hù)層。通過在這樣的位置上形成保護(hù)層(例如氮化硅層)可以提高固體成像裝置的可靠性和抗?jié)裥?。圖21是表示與該變型例相關(guān)的濾色器的剖面圖。如圖21所示，在絕緣層1704上依次形成保護(hù)層1705和濾色器1706。在此，保護(hù)層1705由氮化硅制成。
圖22是表示與該變型例相關(guān)的濾色器透射特性的曲線圖。如從圖22中所看到的，添加了保護(hù)層1705并沒有導(dǎo)致透射特性出現(xiàn)明顯降低。
如上所述，添加保護(hù)層能提高固體成像裝置的可靠性和抗?jié)裥浴?br> (3)按照上述實(shí)施例，當(dāng)觀察其剖面時(shí)，面向微透鏡的濾色器表面的成形方式總是與隔離層的表面相同。本發(fā)明并不限于此，而且包括以下變型例。
圖23表示與該變型例相關(guān)的濾色器。如圖23所示，在與該變型例相關(guān)的濾色器1806中，在絕緣層1804上形成彼此交替的TiO2層和SiO2層。此外，在面對(duì)微透鏡的濾色器1806的表面上形成SiO2層1806g，該層的厚度根據(jù)濾色器1806的不平整表面進(jìn)行調(diào)節(jié)。在此，面對(duì)微透鏡的SiO2層1806g的表面是平整的。
圖24是表示濾色器1806透射特性的曲線圖。如從圖24所看到的，盡管存在SiO2層1806g，但濾色器1806具有極佳的透射特性。
借助這種結(jié)構(gòu)，可以容易地形成微透鏡。所以，可以提高生產(chǎn)率，和降低制造成本。此外，不再需要針對(duì)每種色彩使用不同焦距的微透鏡。
(4)根據(jù)上述實(shí)施例，濾色器總是形成在絕緣層上。然而，本發(fā)明并不限于此，其還包括以下變型例。
簡言之，可以使形成的濾色器與光接收元件相接觸。圖25是表示與該變型例相關(guān)的固體成像裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖25所示，與該變型例相關(guān)的固體成像裝置包括N型半導(dǎo)體襯底1901，P型半導(dǎo)體層1902，光接收元件1903，濾色器1906，絕緣層1904，遮光膜1905，和微透鏡1907。圖26是表示濾色器1906透射特性的曲線圖。圖26證實(shí)，與該變型例相關(guān)的濾色器1906的透射特性沒有特別降低。
按照該變形例，使得形成的濾色器與光接收元件相接觸。這樣能夠更可靠地防止因傾斜光引起的色分離下降。
在此，從半導(dǎo)體的表面到濾色器中高折射率層的距離可以不小于1nm，但也不大于濾色器透射的光波長。在半導(dǎo)體的表面和濾色器中高折射率層之間，可以設(shè)置形成濾色器的低折射率層或緩沖層。例如，當(dāng)濾色器中的高折射率層是TiO2層，而低折射率層是SiO2層時(shí)，從TiO2層到光接收元件(半導(dǎo)體表面)的距離優(yōu)選落在上述范圍內(nèi)。換句話說，理想的是使與光接收元件相接觸的SiO2層的光學(xué)厚度落入上述范圍內(nèi)。
(5)按照上述實(shí)施例，濾色器的形成方式是TiO2層和SiO2層彼此交替。在這種濾色器中，TiO2層和SiO2層中的任一個(gè)均可作為隔離層。
然而，從透射率的角度考慮，更優(yōu)選的是用SiO2層作為隔離層。圖27是表示用TiO2層作為隔離層的濾色器透射特性曲線圖。如從圖27中所看到的，當(dāng)隔離層是TiO2層時(shí)，藍(lán)、綠和紅光的峰值透射率沒有一個(gè)達(dá)到90％。
另一方面，例如，當(dāng)隔離層是SiO2層時(shí)，如從圖8中所看到的，藍(lán)、綠和紅光中每一個(gè)的峰值透射率均達(dá)到95％或更高。為此，在交替層疊SiO2層和TiO2層形成的濾色器中，隔離層優(yōu)選為SiO2層。
在此，隔離層的光學(xué)厚度優(yōu)選不大于濾色器透射的光波長，且不小于1nm。通過在該范圍內(nèi)改變隔離層的光學(xué)厚度，可以將濾色器透射的峰值光波長自由設(shè)定在可見光范圍內(nèi)。
(6)上述實(shí)施例僅簡單地指出濾色器的紅、綠和藍(lán)色區(qū)域以拜耳陣列的形式布置。下面將具體描述濾色器中紅、綠和藍(lán)色區(qū)域的理想布置。
圖28表示與該變型例相關(guān)的濾色器中紅、綠和藍(lán)色區(qū)域的布置，其詳細(xì)地表示了拜耳陣列的最小單元(四個(gè)象素)?？梢杂门c在該最小單元中的相同方式，布置所有象素。如從圖28中所看到的，形成拜耳陣列最小單元的四個(gè)象素中的兩個(gè)象素檢測(cè)藍(lán)光，剩下的兩個(gè)象素分別檢測(cè)紅光和綠光。
考慮其透射特性，濾色器的半峰全寬，相對(duì)于藍(lán)光而言，要小于紅光或綠光。然而，通過采用上述布置，可以加寬檢測(cè)藍(lán)光的波帶，這樣可使固體成像裝置具有較高靈敏度。
(7)按照第七實(shí)施例，在TiO2層的紅色區(qū)域形成槽，并用SiO2填充所述槽。然而，本發(fā)明并不限于此，其還可以包括以下變型例。作為一個(gè)可替代的實(shí)例，可以在TiO2層中設(shè)置凹陷部來代替槽，并用SiO2填充所述凹陷部。在這種情況下，該TiO2層區(qū)域的折射率也可以通過第七實(shí)施例中示出的公式來確定。作為另一個(gè)替換例，還可以形成同心槽。
λ/4多層結(jié)構(gòu)下面將描述λ/4多層結(jié)構(gòu)。
開始時(shí)，把下述多層結(jié)構(gòu)中的低折射率材料和高折射率材料交替層疊。這些低折射率材料和高折射率材料對(duì)可見光來說具有高透過性。圖29是表示這種多層結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖29所示，多層結(jié)構(gòu)20的構(gòu)成方式是，將低折射率層2001和高折射率層2002交替層疊。
假設(shè)光沿著與多層結(jié)構(gòu)20的疊層方向成某一角度的方向進(jìn)入該多層結(jié)構(gòu)20。當(dāng)光穿過構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)20的層2001和2002時(shí)，由于相鄰的兩層2001和2002具有不同折射率，所以光會(huì)在每個(gè)界面上反射。在所有界面上反射的光的總量等于整個(gè)多層結(jié)構(gòu)20反射的光量。
如果在不同界面上反射的光束是同相的活，多層結(jié)構(gòu)20將具有高反射特性。如果在不同界面上反射的光束為反相的話，多層結(jié)構(gòu)20將僅具有低反射特性。因此，要想作為高反射覆膜使用的話，應(yīng)將多層結(jié)構(gòu)20設(shè)計(jì)成使界面上的反射光束為同相。
如果形成這種多層結(jié)構(gòu)的每一層都具有相同的光學(xué)厚度，則多層結(jié)構(gòu)將反射預(yù)定范圍內(nèi)(以下將稱為“反射范圍”)的波長，所述預(yù)定范圍以波長λ作為其中點(diǎn)。在此，波長λ等于每層光學(xué)厚度的四倍，以下將稱之為設(shè)定的中心波長。這種多層結(jié)構(gòu)將稱為λ/4多層結(jié)構(gòu)。
圖30是作為一個(gè)例子表示λ/4多層結(jié)構(gòu)透射特性(模擬值)的曲線圖。在圖30中，進(jìn)入λ/4多層結(jié)構(gòu)的光波長沿水平軸標(biāo)繪，而每個(gè)波長的透射率沿垂直軸標(biāo)繪。在此，設(shè)定的中心波長λ是550nm，而低折射率層和高折射率層為10對(duì)。低折射率層用氧化硅制成，而高折射率層用氮化硅制成。如圖30所示，在設(shè)定中心波長550nm為其中點(diǎn)的反射范圍內(nèi)，即500nm-600nm的范圍內(nèi)，透射率明顯很低。這表明，入射光在反射范圍內(nèi)基本上是100％反射。
如上所述，通過改變每一層的光學(xué)厚度，可以自由確定λ/4多層結(jié)構(gòu)的反射范圍。此外，通過增加低折射率層和高折射率層之間折射率的差值，或是通過增加低折射率層和高折射率層的對(duì)數(shù)，可以加寬反射范圍。
產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明提供了一種固體成像裝置，制造固體成像裝置的方法，和采用這種固體成像裝置的相機(jī)，使用所述裝置、方法和相機(jī)可獲得具有良好性能和較小尺寸的彩色固體成像裝置。
權(quán)利要求
1.固體成像裝置，包括選擇性透射入射光的濾光單元，所述濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和夾在λ/4多層膜之間的絕緣層，每個(gè)λ/4多層膜包括多個(gè)介電層，和絕緣層的光學(xué)厚度不是λ/4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其中，兩個(gè)λ/4多層膜中的每一個(gè)包括第一介電層，制作第一介電層的材料與形成絕緣層的材料具有不同折射率；和第二介電層，制作第二介電層的材料與形成絕緣層的材料具有大致上相同的折射率，和形成的第一介電層與絕緣層的主表面相接觸，而形成的第二介電層與面向遠(yuǎn)離絕緣層方向的第一介電層主表面相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的固體成像裝置，其中根據(jù)濾光單元透射的波長確定絕緣層的光學(xué)厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其中絕緣層上設(shè)有大體上垂直于絕緣層主表面延伸的通孔或槽，所述通孔或槽填充有與形成第一介電層的材料相同的材料，和當(dāng)將絕緣層看作二維平面時(shí)，根據(jù)通孔或槽的面積與絕緣層上除通孔或槽之外的面積之比來確定濾光單元透射的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，其中對(duì)應(yīng)于多個(gè)光接收單元中每一個(gè)單元的那部分絕緣層具有向內(nèi)傾斜的側(cè)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，其中絕緣層的光學(xué)厚度連續(xù)變化，從而使多個(gè)光接收單元中的每一個(gè)單元接收特定波長的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，其中使光透射并到達(dá)多個(gè)光接收單元中每一個(gè)單元的那部分絕緣層的厚度產(chǎn)生兩級(jí)或多級(jí)變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其中在一個(gè)λ/4多層膜主表面上設(shè)置吸收部件，所述主表面朝向遠(yuǎn)離絕緣層的方向，而且主表面部分地反射入射光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體成像裝置，其中吸收部件是包含顏料或染料的濾色器。
10.一種相機(jī)，包含固體成像裝置，所述固體成像裝置具有選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和夾在λ/4多層膜之間的絕緣層，每一個(gè)λ/4多層膜包括多個(gè)介電層，和絕緣層的光學(xué)厚度不是λ/4。
11.制造固體成像裝置的方法，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元，所述濾光單元是通過執(zhí)行以下步驟制成的，所述步驟包括第一形成步驟，該步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜，第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；第二形成步驟，該步驟在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層；第一去除步驟，該步驟去除第一絕緣層上除第一區(qū)域之外的部分；第三形成步驟，該步驟在第一λ/4多層膜和第一絕緣層的第一區(qū)域上形成第二絕緣層；第二去除步驟，該步驟去除第二絕緣層的第二區(qū)域，第二區(qū)域位于第一λ/4多層膜上；和第四形成步驟，該步驟在第二絕緣層和第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜，第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
12.制造固體成像裝置的方法，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元是通過執(zhí)行以下步驟形成的，所述步驟包括第一形成步驟，該步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜，第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；第二形成步驟，該步驟利用剝離法在第一λ/4多層膜的第一區(qū)域上形成第一絕緣層；第三形成步驟，該步驟利用剝離法在第一λ/4多層膜的第二區(qū)域上形成第二絕緣層，所述第二區(qū)域不同于第一區(qū)域；第四形成步驟，該步驟在第一絕緣層、第二絕緣層和第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
13.制造固體成像裝置的方法，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元是通過執(zhí)行以下步驟形成的，所述步驟包括第一形成步驟，該步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜，第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；第二形成步驟，該步驟在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層；第一去除步驟，該步驟去除第一絕緣層上除第一區(qū)域之外的部分；第三形成步驟，該步驟利用剝離法在第一絕緣層第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域上以及在未形成第一絕緣層的第一λ/4多層膜區(qū)域上形成第二絕緣層；和第四形成步驟，該步驟在第一絕緣層和第二絕緣層上形成第二λ/4多層膜，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
14.制造固體成像裝置的方法，所述固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元是通過執(zhí)行以下步驟形成的，所述步驟包括第一形成步驟，該步驟在半導(dǎo)體襯底上形成第一λ/4多層膜，第一λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成；第二形成步驟，該步驟在第一λ/4多層膜上形成第一絕緣層；第一去除步驟，該步驟去除第一絕緣層上除第一區(qū)域之外的部分；第三形成步驟，該步驟在第一λ/4多層膜和第一絕緣層的第一區(qū)域上形成第二絕緣層，第二絕緣層由與第一絕緣層不同的材料制成；第二去除步驟，該步驟去除的是除了在第一絕緣層的第二區(qū)域上形成的部分之外的那部分第二絕緣層；第四形成步驟，該步驟在第一絕緣層、第二絕緣層和第一λ/4多層膜上形成第二λ/4多層膜，所述第二λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成。
15.制造固體成像裝置的方法，所述固體成像裝置包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，和選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元包括兩個(gè)λ/4多層膜，和夾在λ/4多層膜之間的絕緣層，每個(gè)λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成，所述制造方法包括形成步驟，該步驟是在與多個(gè)光接收單元中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的絕緣層中部形成抗蝕層；和處理步驟，該步驟是通過蝕刻處理所述部分絕緣層使之具有傾斜側(cè)面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其中在形成步驟中，形成具有傾斜側(cè)面的抗蝕層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其中在形成步驟中，通過改變曝光量來形成具有傾斜側(cè)面的抗蝕層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，其中根據(jù)絕緣層是否具有與光接收單元對(duì)應(yīng)的部分和如果絕緣層具有對(duì)應(yīng)部分，則根據(jù)該部分絕緣層的厚度和/或材料來確定多個(gè)光接收單元中每個(gè)單元接收的光波長。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元，其中與多個(gè)光接收單元中每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)的那部分濾光單元透射特定波長的光，和兩個(gè)λ/4多層膜相對(duì)于絕緣層對(duì)稱構(gòu)造。
20.固體成像裝置，包括選擇性透射入射光的濾光單元，和接收由濾光單元透射的光的光接收單元，所述濾光單元包括由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜，和在構(gòu)成λ/4多層膜的多個(gè)介電層中，與光接收單元相距最遠(yuǎn)的介電層由低折射率材料制成。
21.固體成像裝置，包括選擇性透射入射光的濾光單元，濾光單元包括由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜，和在λ/4多層膜的一個(gè)主表面上或是在λ/4多層膜內(nèi)設(shè)置保護(hù)層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的固體成像裝置，其中保護(hù)層由氮化硅制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，進(jìn)一步包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元；和會(huì)聚入射光的光會(huì)聚單元，其中與多個(gè)光接收單元中的每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)的那部分濾光單元透射特定的波長，和面向遠(yuǎn)離多個(gè)光接收單元方向的濾光單元主表面是平坦的。
24.固體成像裝置，包括以二維形式設(shè)置在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多個(gè)光接收單元；和選擇性透射入射光的濾光單元，其中濾光單元具有由多個(gè)介電層構(gòu)成的λ/4多層膜，和(i)多個(gè)光接收單元和(ii)高折射率層之間的距離落入1nm和λ的范圍內(nèi)，其中所述高折射率層是指λ/4多層膜內(nèi)兩個(gè)或多個(gè)高折射率層中緊靠多個(gè)光接收單元的高折射率層。
25.固體成像裝置，包括設(shè)置成二維形式的多個(gè)單元象素，多個(gè)單元象素中的每個(gè)象素包括檢測(cè)光強(qiáng)度的光接收單元；和具有λ/4多層膜的濾光單元，所述λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成，所述濾光單元透射紅光、綠光和藍(lán)光之一，其中多個(gè)單元象素按如下方式布置成拜耳陣列形式，即，構(gòu)成方形的每四個(gè)相鄰單元象素中有兩個(gè)單元象素包含透射藍(lán)光的濾光單元。
全文摘要
固體成像裝置包括選擇性透射入射光的濾色器。濾色器包括兩個(gè)λ/4多層膜，和夾在λ/4多層膜之間的絕緣層。在此，每個(gè)λ/4多層膜由多個(gè)介電層構(gòu)成，而絕緣層的光學(xué)厚度不是λ/4。由于濾色器具有較小厚度，所以固體成像裝置具有較小尺寸。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1717808SQ20048000142
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者稻葉雄一, 笠野真弘, 吉田真治, 山口琢己 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社