固態(tài)成像設備及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了固態(tài)成像設備及其制造方法。本發(fā)明提供了一種固態(tài)成像設備，其具有在各濾色器周圍提供的中空部并且實現(xiàn)了對于各濾色器的剝離的阻止。該固態(tài)成像設備在半導體基板上設置有多個光接收部，該固態(tài)成像設備包含與多個光接收部中的每一個對應地布置的多個濾色器；以及在多個濾色器中的每一個周圍形成的中空部，其中，濾色器中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分。
【專利說明】固態(tài)成像設備及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及諸如CXD傳感器和CMOS傳感器的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)，以及該固態(tài)成像設備的制造方法。
【背景技術】
[0002]如下這樣的固態(tài)成像設備的技術是期望的，即該固態(tài)成像設備提高了對于光接收部的光聚集效率，并且更高效地使入射光尤其通過銳角聚集至光接收部。例如，近年來，具有如下結構的固態(tài)成像設備被提出，在該結構中，在對應于光接收部的周邊的區(qū)域中形成中空部，并且通過使用在該中空部的邊界表面上的反射來提高對于光接收部的光聚集效率(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-4018中的圖23)。
[0003]具體而言，在日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-4018中，公開了如下技術，該技術在各濾色器之間形成上述中空部，各濾色器在各光接收部的上部部分中與各光接收部對應地設置，如圖23中所示。關于更多細節(jié)，在日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-4018的圖23中，示出R、G和B的濾色器，它們是所謂的基色系統(tǒng)的濾色器，并且中空部被形成為圍繞R和B的濾色器的周邊。
[0004]但是，根據(jù)以上描述的日本專利申請?zhí)亻_N0.2010-4018中的技術，已經(jīng)存在如下情況，即在固態(tài)成像設備的制造過程中的清潔步驟、固態(tài)成像設備的熱沖擊測試等中發(fā)生濾色器(具體地，R和B的濾色器)的剝離。
[0005]本發(fā)明提供了如下的一種固態(tài)成像設備，該固態(tài)成像設備可抑制在各濾色器之間設置有中空部的固態(tài)成像設備中的各濾色器的剝離，并且提供了該固態(tài)成像設備的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在半導體基板的一個表面上具有多個光接收部的固態(tài)成像設備包括多個濾色器，該多個濾色器被與多個光接收部中的每一個對應地布置；以及在多個濾色器中的每一個周圍形成的中空部，其中多個濾色器中的每一個具有接觸多個濾色器中的相鄰的一個或多個濾色器的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。
[0007]參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是作為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的各濾色器的俯視平面圖。
[0009]圖2A和2B是圖1中示出的區(qū)域A的放大示圖。
[0010]圖3A、3B、3C、3D和3E是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的制造方法的一個示例的示意圖。[0011]圖4是作為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的各濾色器的俯視平面圖。
[0012]圖5是作為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的各濾色器的俯視平面圖。
[0013]圖6是作為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的各濾色器的俯視平面圖。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0015](第一實施例)
[0016]首先，以下將描述本發(fā)明的第一實施例。
[0017]圖1是作為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的濾色器5至7中的每一個的俯視平面圖。這里，在圖1中作為一個示例示出9個像素的配置，其中在每個像素中設置第一濾色器5、第二濾色器6和第三濾色器7中的任一濾色器。第一濾色器5例如是綠色(G)濾色器，第二濾色器6例如是紅色(R)濾色器，第三濾色器7例如是藍色(B)濾色器。具體而言，在圖1所示的示例中，所謂的Bayer (拜爾)陣列的示例被示出為濾色器的陣列。但是，在本實施例中，配置并不限于圖1所示的模式，并且還可以是濾色器的其它陣列。
[0018]如圖1所示，在多個濾色器5到7中的每一個周圍形成中空部(空氣間隙)9。在此情況下，多個濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且該周邊的全部周界不都被中空部9包圍。換句話說，可以說多個濾色器5到7中的每一個具有在中空部分周圍的其它周邊部分。關于更多細節(jié)，在圖1中所示的示例中，多個濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的拐角區(qū)域。另外，從提高對于每個像素中設置的光接收部的光聚集效率的角度看，希望中空部9的寬度是0.1 μ m或更小。
[0019]圖2A和2B是圖1中所示的區(qū)域A的放大示圖。
[0020]圖2A示出如下情況，其中位于左下部的第三濾色器7與在右方向上相鄰的第一濾色器5之間的邊界線X長于中空部9的寬度的1/2的長度Y。
[0021]另外，圖2B示出如下情況，其中，位于左下部的第三濾色器7與在右方向上相鄰的第一濾色器5之間的邊界線X等于中空部9的寬度的1/2的長度Y。在此情況中，如圖2B中所示，第三濾色器7等導致與其它濾色器點接觸。
[0022]具體而言，為了使得位于左下部的第三濾色器7被形成為在拐角區(qū)域中與另一濾色器接觸，需要對與在右方向等上相鄰的濾色器相接觸的邊界線X進行控制以使之長于中空部的寬度的1/2的長度Y。概括而言，多個濾色器5到7中的每一個與至少在垂直方向和水平方向中的一個方向上相鄰的濾色器之間的邊界線(長度X)需要滿足長于中空部9的寬度的1/2的長度(長于長度Y)的條件。在本實施例中，多個濾色器5到7中的每一個被形成為滿足該條件。
[0023]圖3A至3E是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的制造方法的一個示例的示意圖。這里，在本實施例中，圖3A至3E中所示的固態(tài)成像設備的截面對應于圖1中所示的I到I’的截面。
[0024]首先，以下將描述圖3A。
[0025]首先，在半導體基板SB的表面(上表面)上例如以二維矩陣形式形成多個光接收部I。這里，半導體基板SB是例如硅基板，并且光接收部I是例如光電轉換元件(光電二極管)。
[0026]隨后，在半導體基板SB的上表面上形成多層布線結構MI。此多層布線結構MI是通過例如在半導體基板SB的上表面上順序形成第一層間絕緣層3a、第一布線層2a、第二層間絕緣層3b、第二布線層2b、第三層間絕緣層3c、第三布線層2c以及第四層間絕緣層3d而產(chǎn)生的。另外，在圖3A中所示的示例中，第四層間絕緣層3d的上表面被平坦化，但是可以不被平坦化。這里，第一層間絕緣層3a至第四層間絕緣層3d被共同稱為“層間絕緣層3”，并且第一布線層2a至第三布線層2c被共同稱為“布線層2”。另外，布線層2可通過所謂的鑲嵌過程(在底涂層的層間絕緣層3中形成凹槽并且在該凹槽中嵌入變?yōu)椴季€層2的金屬層的方法)形成，或者可通過所謂的蝕刻方法(在底涂層的層間絕緣層3上形成金屬層、然后蝕刻該金屬層以形成圖案的技術)形成。另外，層間絕緣層3被由無機材料(例如，硅氧化物、硅氮化物或者硅氮氧化物)形成。在本實施例中，層間絕緣層3應由硅氧化物形成。
[0027]隨后，在多層布線結構MI上形成第一平坦化層4。此第一平坦化層4被由有機材料(例如，丙烯酸樹脂系)形成。
[0028]隨后，通過使用光刻法在第一平坦化層4的上表面上形成作為多個濾色器的第一濾色器5、第二濾色器6和第三濾色器7。這里，濾色器5到7中的每一個被設置在光接收部I中的每一個之上，以便對應于光接收部I中的每一個，并且由有機材料(例如，丙烯酸樹脂系)形成。另外，在圖3A中所示的示例中，濾色器5到7中的每一個被形成為具有大致相同的膜厚度，但是可形成為具有彼此不同的膜厚度。
[0029]隨后，如圖3B所示，在濾色器5到7中的每一個的上表面上形成在濾色器5到7中的每一個之間的邊界部中開口的光致抗蝕劑8。此光致抗蝕劑8的開口寬度為0.Ιμπι或更小。在圖1所示的俯視平面圖中，此光致抗蝕劑8在形成濾色器5到7中的每一個的區(qū)域上形成，而沒有在形成中空部9的區(qū)域(具體而言，變?yōu)殚_口的區(qū)域)上形成。因此，光致抗蝕劑8在圖1中所示的區(qū)域B (具體而言，在該區(qū)域中不存在開口)中形成。
[0030]隨后，如圖3C中所示，通過使用光致抗蝕劑8作為掩模的蝕刻來去除未被掩模覆蓋的部分中的濾色器5到7中的每一個以及第一平坦化層4。具體而言，濾色器5到7中的每一個之間的邊界部等被去除。由此，在濾色器5到7中的每一個之間形成中空部(空氣間隙)9。這里，中空部9的寬度為0.1 μπι或更小。另外，光致抗蝕劑8在圖1中所示的區(qū)域B等中形成，因此不在那里形成中空部9。
[0031]隨后，如圖3D所示，通過灰化去除光致抗蝕劑8。
[0032]隨后，如圖3Ε所示，首先在包含濾色器5到7中的每一個的上表面的整個表面上形成第二平坦化層10。此第二平坦化層10起到密封層的作用，該密封層密封中空部9的開口區(qū)域。另外，第二平坦化層10由有機材料(例如，丙烯酸樹脂系)形成。
[0033]接下來，在第二平坦化層10的上表面上、在濾色器5到7中的每一個之上、與各光接收部I相對應地形成微透鏡11。此微透鏡11由有機材料(例如，丙烯酸樹脂系)形成。
[0034]順便提及，在圖3中所示的示例中提供第二平坦化層10，但是本實施例并不局限于此模式，并且以10和11所示的結構例如可被成整體地形成為微透鏡。
[0035]固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像傳感裝置)100是通過圖3A至3E的上述步驟產(chǎn)生的，其中具有各光接收部I的多個像素被布置為例如二維矩陣形式。
[0036]在第一實施例中，如圖1中所示，濾色器5到7中每一個具有與濾色器中的相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。
[0037]這樣的配置即使在固態(tài)成像設備的制造過程中的清潔步驟中、固態(tài)成像設備的熱沖擊測試等中仍可防止濾色器5到7中的每一個剝離，這是因為該濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分。
[0038](第二實施例)
[0039]接下來，以下將描述本發(fā)明的第二實施例。
[0040]圖4是作為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的濾色器5到7中的每一個的俯視平面圖。順便提及，在圖4中，與圖1中所示的那些配置相似的配置被用相同的附圖標記指示。圖4所示的根據(jù)第二實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域與圖1中所示的根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域不同。
[0041 ] 如圖4所示，在多個濾色器5到7中的每一個周圍形成中空部9。在此情況下，濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。另外，從提高對于每個像素中設置的光接收部的光聚集效率的觀點看，希望中空部9的寬度為0.1 μ m或更小。
[0042]根據(jù)第二實施例的固態(tài)成像設備的制造方法的一個示例與圖3中所示的類似。在此情況下，在本實施例中，圖3A至3E中所示的固態(tài)成像設備的截面對應于圖4中所示的II至IJ II’的截面。
[0043]當圖3中所示的固態(tài)成像設備的制造方法應用于本實施例時，在圖3B中所示的形成光致抗蝕劑8的步驟中，在形成圖4中所示的濾色器5到7中的每一個的區(qū)域上形成光致抗蝕劑8，而沒有在形成中空部9的區(qū)域(具體地，其變?yōu)殚_口)上形成光致抗蝕劑8。
[0044]還在第二實施例中，如圖4所示，濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。具體而言，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。
[0045]這樣的配置即使在固態(tài)成像設備的制造過程中的清潔步驟中、固態(tài)成像設備的熱沖擊測試等中仍可防止濾色器5到7中的每一個剝離，這是因為該濾色器5到7中的每一個具有與濾色器的相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分。
[0046](第三實施例)
[0047]接下來，以下將描述本發(fā)明的第三實施例。
[0048]圖5是作為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的濾色器5到7中的每一個的俯視平面圖。順便提及，在圖5中，與圖1中所示的那些配置相似的配置被用相同的附圖標記指示。圖5所示的根據(jù)第三實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域與分別在圖1和圖4中所示的根據(jù)第一實施例和第二實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域不同。
[0049]如圖5所示，在多個濾色器5到7中的每一個周圍形成中空部9。在此情況下，濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。另外，從提高對于每個像素中設置的光接收部的光聚集效率的觀點看，希望中空部9的寬度為0.1 μ m或更小。
[0050]根據(jù)第三實施例的固態(tài)成像設備的制造方法的一個示例與圖3中所示的類似。在此情況下，在本實施例中，圖3A至3E中所示的固態(tài)成像設備的截面對應于圖5中所示的III到III’的截面。
[0051]當圖3中所示的固態(tài)成像設備的制造方法應用于本實施例時，在圖3B中所示的形成光致抗蝕劑8的步驟中，在形成圖5中所示的濾色器5到7中的每一個的區(qū)域上形成光致抗蝕劑8，而沒有在形成中空部9的區(qū)域(具體地，其變?yōu)殚_口)上形成光致抗蝕劑8。
[0052]還在第三實施例中，如圖5所示，濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。
[0053]這樣的配置即使在固態(tài)成像設備的制造過程中的清潔步驟中、固態(tài)成像設備的熱沖擊測試等中仍可防止濾色器5到7中的每一個剝離，這是因為該濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分。
[0054](第四實施例)
[0055]接下來，以下將描述本發(fā)明的第四實施例。
[0056]圖6是作為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)的一個配置的濾色器5到7中的每一個的俯視平面圖。順便提及，在圖6中，與圖1中所示的那些配置相似的配置被用相同的附圖標記指示。圖6所示的根據(jù)第四實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域與分別在圖1、圖4和圖5中所示的根據(jù)第一實施例到第三實施例的固態(tài)成像設備中的形成中空部9的區(qū)域不同。
[0057]如圖6所示，在多個濾色器5到7中的每一個周圍形成中空部9。在此情況下，濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。另外，從提高對于每個像素中設置的光接收部的光聚集效率的觀點看，希望中空部9的寬度為0.1 μ m或更小。
[0058]根據(jù)第四實施例的固態(tài)成像設備的制造方法的一個示例與圖3中所示的類似。在此情況下，在本實施例中，圖3A至3E中所示的固態(tài)成像設備的截面對應于圖6中所示的IV到IV’的截面。
[0059]當圖3中所示的固態(tài)成像設備的制造方法應用于本實施例時，在圖3B中所示的形成光致抗蝕劑8的步驟中，在形成圖6中所示的濾色器5到7中的每一個的區(qū)域上形成光致抗蝕劑8，而沒有在形成中空部9的區(qū)域(具體地，其變?yōu)殚_口)上形成光致抗蝕劑8。
[0060]還在第四實施例中，如圖6所示，濾色器5到7中的每一個具有與濾色器中的相鄰的一個或多個濾色器相接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。換句話說，周邊的全部周界不都被中空部9圍繞。[0061]這樣的配置即使在固態(tài)成像設備的制造過程中的清潔步驟中、固態(tài)成像設備的熱沖擊測試等中仍可防止濾色器5到7中的每一個剝離，這是因為該濾色器5到7中的每一個具有與相鄰的一個或多個濾色器接觸的一周邊部分。
[0062](其它實施例)
[0063]另外，如下情況也是可接受的，即在圖3所示的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)100中，例如在多層布線結構MI (層間絕緣層)3和第一平坦化層4之間、在各光接收部I之上、與各光接收部I對應地提供內(nèi)部透鏡(內(nèi)層透鏡)。作為一個示例，例如在由硅氮化物形成的層間絕緣層上提供凸內(nèi)部透鏡。因此，固態(tài)成像設備可通過在其中提供內(nèi)部透鏡并且使得該內(nèi)部透鏡與微透鏡11相組合來提高對于各光接收部I的光聚集效率。
[0064]此外，如下情況也是可接受的，即在圖3所示的固態(tài)成像設備(固態(tài)圖像感測裝置)100中，例如在層間絕緣層3中、在各光接收部I之上、與各光接收部I對應地提供波導(光波導)。作為一個示例，此波導由例如硅氮化物形成。因此，固態(tài)成像設備可通過在其中提供波導來提高對于各光接收部I的光聚集效率。
[0065]應指出，上述實施例僅僅是本發(fā)明可被如何實現(xiàn)的示例，并且本發(fā)明的技術范圍不應被該實施例嚴苛地解釋。換句話說，在不背離本發(fā)明的技術概念或主要特征的情況下，本發(fā)明可被以各種方式實現(xiàn)。
[0066]雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式以及等同的結構和功能。
【權利要求】
1.一種固態(tài)成像設備，所述固態(tài)成像設備在半導體基板的一個表面上具有多個光接收部，所述固態(tài)成像設備包括: 多個濾色器，該多個濾色器在半導體基板之上形成，并且與所述多個光接收部中的每一個對應地布置；以及 在所述多個濾色器中的每一個周圍形成的中空部，其中 所述多個濾色器中的每一個具有與所述多個濾色器中的相鄰的一個或更多個濾色器接觸的一周邊部分，并且具有在該中空部周圍的其它周邊部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)成像設備，其中，所述中空部的寬度為0.1 μ m或更小。
3.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)成像設備，其中，所述多個濾色器中的相鄰的濾色器之間的邊界線等于或者長于所述中空部的寬度的1/2。
4.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)成像設備，進一步包括: 密封所述中空部的開口區(qū)域的密封層。
5.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)成像設備，其中，所述多個濾色器中的每一個具有與所述多個濾色器中的相鄰的一個或多個濾色器接觸的拐角區(qū)域。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的固態(tài)成像設備，進一步包括: 在所述多個濾色器中的每一個之上、與所述多個光接收部中的每一個對應地形成的微透鏡。
【文檔編號】H01L27/148GK103928479SQ201410013400
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2013年1月16日
【發(fā)明者】栗原政樹, 下山大輔 申請人:佳能株式會社