專利名稱：固體攝像器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有單位像素單元排列的固體攝像器件及其制造方法，上述單位像素單元具有形成在半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件和形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上的彩色濾光片。
背景技術(shù)：
在CCD(Charge Coupled Device電荷耦合器件)傳感器、MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器等固體攝像器件中，隨著攝影機(jī)(camera攝像機(jī)照相機(jī))的小型化、高像素化，攝影機(jī)透鏡和固體攝像元件的射出瞳短距離化和單元的微細(xì)化正在進(jìn)行。
圖1是日本特開2001-249218號公報中公開的固體攝像器件的像素部分的剖面圖。特別在圖1中示出了像素部分的攝像面的周邊部分的剖面圖。在該固體攝像器件中，光電轉(zhuǎn)換部光電二極管11上被BPSG(Boro-Phospho Silicated Class硼磷硅酸鹽玻璃)等平整膜14平整，在平整膜14上形成了層內(nèi)透鏡3。為了降低彩色濾光片精加工的偏差，在層內(nèi)透鏡3上形成了平整層內(nèi)透鏡表面的透明膜4，在透明膜4上形成彩色濾光片2。彩色濾光片2由補色黃色、青色、品紅、綠色組成的彩色濾光片、或原色紅色、綠色、藍(lán)色組成的彩色濾光片等構(gòu)成。為了改善攝像面周邊部分的光電二極管11的斜光(oblique light)的受光量，微透鏡1和彩色濾光片2在攝像面中央部分附近錯位形成。
以前，彩色濾光片層例如通過染色法、或者對含有染料和顏料的光致抗蝕劑膜施以選擇性曝光和顯影處理形成目標(biāo)顏色的彩色濾光片的彩色抗蝕劑法形成。然后，形成微透鏡下平整膜(透明膜)，降低彩色濾光片形成后的表面階差，形成偏差小的微透鏡1。
根據(jù)日本特開2001-249218號公報公開的改善例，作為由單元的微細(xì)化引起的來自斜光的光敏度下降和基于鄰接像素的混色的對策，必須縮短從半導(dǎo)體襯底表面到微透鏡下平整膜13的距離，由于其手段是重合品紅和黃色來形成，所以提出了變成彩色濾光片層之中膜厚最厚的可能性大的、補色綠色濾光片的薄膜化。
這里，在彩色濾光片的制造方法中，由于選擇性腐蝕第1種顏色的彩色濾光片成分中不含感光劑成分的彩色濾光片被膜，所以例如在制造補色彩色濾光片時，用該第1種顏色的方法形成綠色濾光片，則能與其它顏色的濾光片成分一樣，用薄的膜厚形成綠色濾光片成分，實現(xiàn)彩色濾光片層的薄膜化。
但是，在現(xiàn)有的固體攝像器件中，隨著攝影機(jī)透鏡與固體攝像元件之間的射出瞳短距離化以及像素尺寸的縮小，僅彩色濾光片的薄膜化，難以抑制光敏度降低和與鄰接像素的混色。這是因為，對于彩色濾光片的剖面邊緣形狀有依賴性，實際精加工中邊緣不是垂直切開，第1個形成的彩色濾光片是梯形，上底尺寸＜下底尺寸，第2、第3個形成的彩色濾光片由于被埋入第1個形成的彩色濾光片圖形的縫隙，所以上底尺寸＞下底尺寸，如圖2A所示斜著入射的光透射鄰接像素的彩色濾光片邊緣部分，不能得到必要的分光特性。另外，到此為止的剖面形狀，還有伴隨微細(xì)化而校準(zhǔn)余裕降低的問題。這是因為，在發(fā)生校準(zhǔn)錯位的情況下，由于如圖2B所示透射鄰接像素的彩色濾光片的端部而造成混色，不能得到必要的分光特性。再有，混色的程度因光的入射角度而變化，存在行(line)濃淡、閃爍(flicker)、色斑(shading)、敏感度偏差等課題。“行濃淡”是指，例如在原色濾光片的情況下，鄰接的行之間各色的排列不同，所以行間的混色程度不同，鄰接行之間產(chǎn)生濃淡。“閃爍”是在補色濾光片的情況下，因混色而在場(field)之間產(chǎn)生分光差而引起的?！吧摺笔侵?，在攝像面的周邊部分，引起與中央部分不同的顯色。
這樣一來，需要確立一種技術(shù)，在發(fā)展固體攝像器件的微細(xì)化的同時，不降低作為主要特性的光敏度、與鄰接像素的混色、行濃淡和閃爍、色斑等特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固體攝像器件及制造方法，能降低混色、行濃淡、閃爍、色斑及敏感度偏差。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的固體攝像器件，具有單位像素單元的排列，其特征在于，上述單位像素單元具有形成在半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件、形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上的彩色濾光片、以及形成在彩色濾光片之上的微透鏡，各彩色濾光片的厚度，周邊部分比中央部分薄。
根據(jù)該構(gòu)成，對斜著來的光，或隨著微細(xì)化而發(fā)生了校準(zhǔn)錯位的情況下，也很難受到來自鄰接的彩色濾光片層的影響，能夠特別防止在攝像面周邊部分容易產(chǎn)生的混色，能夠改善行濃淡、閃爍、色斑，能降低敏感度偏差。
其中，也可以構(gòu)成為，上述彩色濾光片在上述單位像素單元的排列的縱向和橫向與其它彩色濾光片鄰接。
根據(jù)該構(gòu)成，至少在排列的縱向和橫向鄰接的彩色濾光片相接，而且相接的周邊部分比中央部分薄，所以容易微細(xì)化的同時能降低混色，能提高色敏感度特性。
其中，上述彩色濾光片的剖面是梯形也可以。另外，上述彩色濾光片的剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀也可以。或者，上述彩色濾光片的剖面是上部為凸的透鏡形狀也可以。
另外，本發(fā)明的固體攝像器件的制造方法，上述固體攝像器件具有具備光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素單元的排列，其特征在于，具有以下步驟第1步驟，在光電轉(zhuǎn)換元件之上形成彩色濾光片；第2步驟，在彩色濾光片之上形成微透鏡；上述各彩色濾光片的周邊部分比中央部分薄。
其中，也可以上述第2步驟包括以下步驟涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用灰階掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；以及通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成彩色濾光片的步驟；上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與各彩色濾光片剖面的厚度相對應(yīng)的濃淡。
根據(jù)該構(gòu)成，能根據(jù)灰階掩模的灰度等級任意調(diào)整曝光量，能容易地將彩色濾光片用抗蝕劑的剖面形狀的厚度形成為周邊部分薄于中央部分。
其中，上述灰階掩模具有彩色濾光片彼此沿著上述單位像素單元的排列的縱向和橫向鄰接的上述灰度等級圖形。
根據(jù)該構(gòu)成，能夠制造成至少在排列的縱向和橫向鄰接的彩色濾光片相接，所以固體攝像器件容易微細(xì)化的同時能降低混色，提高色敏感度特性。
其中，上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是梯形的彩色濾光片剖面的厚度相對應(yīng)的濃淡也可以。另外，上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀的彩色濾光片的厚度相對應(yīng)的濃淡也可以。上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是上部為凸的透鏡形狀的彩色濾光片的厚度相對應(yīng)的濃淡也可以。
其中，也可以上述彩色濾光片的剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀；上述第2步驟包括以下步驟涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用第1掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成第1級的彩色濾光片的顯影步驟；再涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用第2掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成第2級的彩色濾光片的顯影步驟；上述第2掩模具有與上面積小于第1級的第2級相對應(yīng)的圖形。
根據(jù)該構(gòu)成，不用灰階掩模而使用現(xiàn)有的掩模也能制造上述固體攝像器件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的固體攝像器件，能降低鄰接的彩色濾光片層相對于斜光的混色，而且，對于彩色濾光片和微透鏡的校準(zhǔn)錯位，也同樣能防止混色，能改善行濃淡、閃爍、色斑，降低敏感度偏差，進(jìn)一步提高微細(xì)化。


圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的具有層內(nèi)透鏡的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖2A是表示僅進(jìn)行了彩色濾光片薄膜化時的現(xiàn)有剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖2B是表示僅進(jìn)行了彩色濾光片薄膜化時的現(xiàn)有剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式的彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是三角形狀的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)。
圖4是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是梯形的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是凸形狀的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示用灰階掩模(gray-tone mask)制作彩色濾光片的固體攝像器件的制造方法(抗蝕劑是正型的情況)的圖。
圖8是表示用灰階掩模制作彩色濾光片的固體攝像器件的制造方法(抗蝕劑是負(fù)型的情況)的圖。
圖9A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是凸形狀的固體攝像器件的制造方法(抗蝕劑是正型的情況)的圖。
圖9B是表示接著圖9A的制造方法的圖。
圖10A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是凸形狀的固體攝像器件的制造方法(抗蝕劑是負(fù)型的情況)的圖。
圖10B是表示接著圖10A的制造方法的圖。是表示本發(fā)明實施方式的彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是凸形狀的固體攝像器件的制造方法(抗蝕劑是負(fù)型的情況)的圖。
圖11A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的制造方法1的圖。
圖11B是表示接著圖11A的制造方法的圖。
圖12A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的制造方法2的圖。
圖12B是表示接著圖12A的制造方法的圖。
圖13A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的制造方法3的圖。
圖13B是表示接著圖13A的制造方法的圖。
圖14A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的制造方法4的圖。
圖14B是表示接著圖14A的制造方法的圖。
圖15A是表示彩色濾光片剖面結(jié)構(gòu)是透鏡形狀的固體攝像器件的制造方法5的圖。
圖15B是表示接著圖15A的制造方法的圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明實施方式的固體攝像器件。圖3至圖6是表示本實施方式的固體攝像器件的第1至第4構(gòu)成例。這些固體攝像器件是具有單位像素單元排列的固體攝像器件。在圖3至圖6中，示出了由排列構(gòu)成的攝像面中央附近的兩個單位像素單元的剖面。這些固體攝像器件，在光電二極管(光電轉(zhuǎn)換元件)11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3。為了降低彩色濾光片精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的層內(nèi)透鏡平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，形成彩色濾光片2。
各彩色濾光片2的剖面形狀隨著從單元中央部分到周邊部分而緩緩變成薄膜，或者形成為單元周邊部分膜厚薄于中央部分膜厚的形狀。彩色濾光片2剖面的底部尺寸形成為，在單位像素單元排列的縱向和橫向與單元尺寸相等地精加工。也就是說，彩色濾光片2在單位像素單元排列縱向和橫向與其它彩色濾光片鄰接。
接著，針對圖3至圖5說明結(jié)構(gòu)。
圖3表示實施方式的固體攝像器件的第1構(gòu)成例。在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3。進(jìn)一步為了降低彩色濾光片精加工偏差，用丙烯酸酯等透明的層內(nèi)透鏡平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，形成彩色濾光片2。
這里，彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)是三角形，即，各彩色濾光片的剖面形狀隨著從單元中央部分到周邊部分而緩緩變成薄膜。然后，用丙烯酸酯等透明的平整膜13進(jìn)行平整，涂敷微透鏡抗蝕劑。在涂敷微透鏡抗蝕劑后，進(jìn)行掩模曝光、顯影，按照每個像素在微透鏡1形成部位選擇性形成抗蝕劑，進(jìn)行紫外線脫色和熱流。
通過將彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)形成為三角形，在斜光入射時，光難以穿過鄰接像素的彩色濾光片2的端部入射，另外，即使發(fā)生彩色濾光片2和微透鏡1的對準(zhǔn)錯位時，入射各像素的光之中穿過彩色濾光片2邊緣部分的光也難以通過鄰接像素的彩色濾光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
圖4是表示本實施方式的固體攝像器件的第2構(gòu)成例。在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3。進(jìn)一步為了降低彩色濾光片2的精加工偏差，用丙烯酸酯等透明的平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，形成彩色濾光片2。
彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)是上底尺寸＜下底尺寸的梯形，即，各彩色濾光片2的剖面形狀為單元周邊部分薄于中央部分，并用丙烯酸酯等透明的平整膜13進(jìn)行平整。在其上涂敷微透鏡抗蝕劑后，進(jìn)行掩模曝光、顯影，按照每個像素在微透鏡1形成部位選擇性形成抗蝕劑，進(jìn)行紫外線脫色和熱流。
通過將該彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)形成為上底尺寸＜下底尺寸的梯形，能使在斜光入射的情況下，光難以穿過鄰接像素的彩色濾光片2的端部入射，另外，即使發(fā)生彩色濾光片2和微透鏡1的對準(zhǔn)錯位時，入射各像素的光之中穿過彩色濾光片2邊緣部分的光也難以通過鄰接像素的彩色濾光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
圖5是表示本實施方式的固體攝像器件的第3構(gòu)成例。在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3。為了降低彩色濾光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，形成彩色濾光片2。彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)是凸型(凸的字型)，即，各彩色濾光片2的剖面形狀形成為單元周邊部分薄于中央部分。在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜13進(jìn)行平整，并涂敷微透鏡抗蝕劑后，進(jìn)行掩模曝光、顯影，按照每個像素在微透鏡1形成部位選擇性形成抗蝕劑，進(jìn)行紫外線脫色和熱流。
通過將該彩色濾光片的剖面結(jié)構(gòu)形成為凸型結(jié)構(gòu)，能使在斜光入射的情況下，光難以穿過鄰接像素的彩色濾光片2的端部入射，另外，即使發(fā)生彩色濾光片2和微透鏡1的對準(zhǔn)錯位時，入射各像素的光之中穿過彩色濾光片2邊緣部分的光也難以通過鄰接像素的彩色濾光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
圖6是表示本實施方式的固體攝像器件的第4構(gòu)成例。在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3。為了降低彩色濾光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，形成彩色濾光片2。彩色濾光片2的剖面結(jié)構(gòu)是微透鏡2的剖面結(jié)構(gòu)那樣的半橢圓結(jié)構(gòu)，即，各彩色濾光片2的剖面形狀隨著從單元中央部分向周邊部分緩緩變薄。在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜13進(jìn)行平整，并涂敷微透鏡抗蝕劑后，進(jìn)行掩模曝光、顯影，按照每個像素在微透鏡1形成部位選擇性形成抗蝕劑，進(jìn)行紫外線脫色和熱流。
通過將該彩色濾光片的剖面結(jié)構(gòu)形成為半橢圓結(jié)構(gòu)，能使在斜光入射的情況下，光難以穿過鄰接像素的彩色濾光片2的端部入射，另外，即使發(fā)生彩色濾光片2和微透鏡1的對準(zhǔn)錯位時，入射各像素的光之中穿過彩色濾光片2邊緣部分的光也難以通過鄰接像素的彩色濾光片的端部，所以具有抑制混色的效果。
本實施方式的固體攝像器件由于具有第1至第4構(gòu)成例的任一結(jié)構(gòu)，而能降低斜光的與鄰接的彩色濾光片層的混色，而且，對于彩色濾光片2的校準(zhǔn)錯位，也同樣能抑制混色，能改善行濃淡、閃爍、色斑，能降低敏感度偏差。
接著，針對圖3至圖6所示的固體攝像器件的彩色濾光片部分的制造方法進(jìn)行說明。
圖3至圖6所示的固體攝像器件的第1至第4構(gòu)成例任一的彩色濾光片剖面形狀，都能通過在層內(nèi)透鏡平整膜4之上涂敷彩色濾光片用抗蝕劑，并使用灰階掩模的基礎(chǔ)上進(jìn)行曝光之后，進(jìn)行顯影而形成。該灰階掩模具有如下灰度等級圖形，即，該灰度等級圖形具有與第1至第4構(gòu)成例的任一彩色濾光片剖面形狀相對應(yīng)的濃淡。而且，在需要染色工藝時還進(jìn)行染色。
在此，說明灰階掩模?，F(xiàn)行的掩模具有白、黑圖形，用于殘留、除去抗蝕劑。與之相對應(yīng)，所謂詼諧掩模，用于通過根據(jù)灰的程度調(diào)整曝光量，殘留必要膜厚的抗蝕劑?；译A掩模發(fā)揮該特性，能用掩模調(diào)整抗蝕劑的精加工殘膜。也就是說，不是“完全除去、殘留”抗蝕劑，而是能殘留必要的膜厚。例如，用現(xiàn)行的普通掩模形成微透鏡2時，在涂敷抗蝕劑后，用掩模構(gòu)圖，制作矩形形狀。其后進(jìn)行熱流來形成，但在使用灰階掩模時，由于掩模圖形是灰圖形，所以如果是能得到必要殘膜的灰階掩模，則在曝光、顯影之后，能得到透鏡圖形。
若使用上述灰階掩模，則彩色濾光片2的剖面形狀能自由調(diào)整。
圖7是表示圖3至圖6的固體攝像器件的制造方法1的工序的說明圖。在圖7中，示出了彩色濾光片抗蝕劑是正型抗蝕劑的情況。另外，彩色濾光片2的剖面形狀以圖3所示的三角形為代表進(jìn)行圖示。以下，按照工序順序說明。
如圖7(a)所示，在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3，為了降低彩色濾光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化之后，涂敷彩色濾光片用抗蝕劑。
如圖7(b)所示，使用灰階掩模6進(jìn)行曝光和顯影。此時，在染色工藝的情況下進(jìn)行染色。
如圖7(c)所示，示出顯影后的圖形。
如圖7(d)所示，通過反復(fù)進(jìn)行圖7(a)(b)同樣地形成其它顏色的彩色濾光片。
如圖7(e)所示，在彩色濾光片2上形成透明膜13，再通過涂敷、曝光、顯影、熱流微透鏡用抗蝕劑，形成微透鏡1。
另外，通過使用具有與圖4至圖6那樣的形狀相對應(yīng)的圖形的灰階掩模，能形成圖4至圖6的剖面形狀的彩色濾光片。
圖8是表示圖3至圖6的固體攝像器件的制造方法2的工序的說明圖。在圖8中，示出了彩色濾光片抗蝕劑是負(fù)型抗蝕劑的情況。另外，彩色濾光片2的剖面形狀以圖3所示的三角形為代表進(jìn)行圖示。圖8與圖7相比較，其不同點在于(b)的灰階掩模的灰度等級圖形隨著負(fù)型抗蝕劑的使用而變成相反特性。這以外，由于與圖7相同而省略說明。
圖9A、圖9B是表示圖5所示的固體攝像器件的第3構(gòu)成例(凸的字型)的制造方法的工序的說明圖。在圖9A、圖9B中，示出了彩色濾光片抗蝕劑是正型抗蝕劑的情況。以下，按照工序順序說明。
如圖9A(a)所示，在光電二極管11之上用BPSG等平整膜14將表面平整，在其上形成層內(nèi)透鏡3，為了降低彩色濾光片2的精加工偏差，在其上用丙烯酸酯等透明的平整膜4將層內(nèi)透鏡3平整化后，涂敷彩色濾光片用抗蝕劑。該彩色濾光片用抗蝕劑的涂敷膜厚為圖7、圖8時的涂敷膜厚的1/2～2/3左右(例如0.5μm～0.75μm)即可。
如圖9A(b)所示，使用掩模5進(jìn)行曝光、顯影。此時，在彩色濾光片用抗蝕劑是染色型的情況下進(jìn)行染色。
在圖9A(c)中，示出顯影后(或染色后)的剖面。
如圖9A(d)所示，再次涂敷相同顏色的彩色濾光片用抗蝕劑。該涂敷膜厚小于等于圖7、圖8情況的1/2(例如0.5μm)即可。
如圖9B(e)所示，使用黑圖形的尺寸比圖9A(b)使用的掩模小的掩模進(jìn)行曝光、顯影。另外，也可以使用與圖9A(b)相同的掩模，增長曝光時間。
在圖9B(f)中，示出顯影后(或染色后)的剖面。
如圖9B(g)所示，與圖9A(a)至圖9B(e)一樣形成其它彩色濾光片。
如圖9B(h)所示，在彩色濾光片2上涂敷透明膜13，再通過涂敷、曝光、顯影、脫色(或熱流)微透鏡用抗蝕劑，形成微透鏡1。
如上所述，圖5所示的固體攝像器件的第3構(gòu)成例(凸的字型)能夠通過將彩色濾光片堆積成2階梯來形成。此時，不必使用灰階掩模，能用白黑掩模制造。
圖10A、圖10B是表示圖5所示的固體攝像器件的第3構(gòu)成例(凸的字型)的制造方法的工序的說明圖。在圖10A、圖10B中，示出了彩色濾光片抗蝕劑是負(fù)型抗蝕劑的情況。圖10A、圖10B與圖9A、圖9B相比較，其不同點在于(b)(e)的掩模的黑白圖形隨著負(fù)型抗蝕劑的使用而變成相反特性。這以外，由于與圖9A、圖9B相同而省略說明。
另外，在使用正型抗蝕劑的圖9B(e)中，也可以通過與圖9A(b)相同的掩模使用，用大于等于第1次(圖9A(b))的曝光時間進(jìn)行曝光、顯影處理，另外，在使用負(fù)型抗蝕劑的圖10B(e)中，用小于等于第1次(圖10A(b))曝光時間的曝光時間進(jìn)行曝光、顯影處理。另外，也可以在曝光時間固定的情況下，使用彩色濾光片的尺寸變小的掩模，制作圖形小于第1次形成的彩色濾光片的形狀。形成圖形后，在染色工藝的情況下還進(jìn)行染色。
圖11A、圖11B是表示圖6所示的固體攝像器件的第4構(gòu)成例(透鏡形狀)的制造方法1的工序的說明圖。以下，按照工序順序說明。
如圖11A(a)所示，在層內(nèi)透鏡3上的平整膜4之上，涂敷具有熱流性的彩色濾光片抗蝕劑。
如圖11A(b)所示，通過曝光、顯影，在由顏色排列決定的部位形成具有熱流性的彩色濾光片抗蝕劑。
在11A(c)中，示出了通過顯影形成的熱流性彩色濾光片抗蝕劑。
如圖11B(d)所示，與圖11A(a)至(b)一樣，通過涂敷、曝光、顯影形成其它顏色的彩色濾光片。在染色工藝的情況下進(jìn)行染色。
如圖11B(e)所示，通過對彩色濾光片抗蝕劑進(jìn)行熱流，精加工成透鏡形狀或半橢圓形狀后固化。
如圖11B(f)所示，在彩色濾光片上形成透明膜13和微透鏡1。
圖12A、圖12B是表示圖6所示的固體攝像器件的第4構(gòu)成例(透鏡形狀)的制造方法2的工序的說明圖。以下按照工序順序說明。
如圖12A(a)所示，在層內(nèi)透鏡3上的平整膜4之上，涂敷具有熱流性的彩色濾光片抗蝕劑2。
如圖12A(b)所示，通過曝光、顯影，在由顏色排列決定的部位形成具有熱流性的彩色濾光片抗蝕劑。
在圖12A(c)中，示出了通過顯影形成的熱流性彩色濾光片抗蝕劑。
如圖12B(d)所示，通過熱流將彩色濾光片抗蝕劑精加工成透鏡形狀或半橢圓形狀后固化。在染色工藝的情況下在熱流后進(jìn)行染色。
如圖12B(e)所示，與圖12A(a)至圖12B(d)一樣，通過涂敷、曝光、顯影、熱流、固化形成其它顏色的彩色濾光片。
如圖12B(f)所示，在彩色濾光片上形成透明膜13和微透鏡1。
這樣一來，圖6所示的彩色濾光片2的剖面形狀是微透鏡的剖面形狀那樣的半橢圓結(jié)構(gòu)的情況下，在層內(nèi)透鏡平整膜4之上涂敷彩色濾光片用抗蝕劑，在使用了灰階掩模的基礎(chǔ)上進(jìn)行曝光之后顯影，彩色濾光片2的剖面形狀變成微透鏡1的剖面形狀那樣的半橢圓形狀。在染色工藝的情況下進(jìn)行染色。
另外，在彩色濾光片2的形成中，如圖11A、圖11B、圖12A、圖12B所示，在層內(nèi)透鏡的平整膜4之上涂敷彩色濾光片用抗蝕劑后，使用具有熱流性材料涂敷→曝光→顯影彩色濾光片抗蝕劑之后，進(jìn)行熱流，將彩色濾光片2精加工成微透鏡1的剖面形狀那樣的半橢圓形狀也沒關(guān)系。在此，彩色濾光片用抗蝕劑的熱流也可以如圖11所示，形成全部的彩色濾光片2后一起熱流形成透鏡形狀，也可以如圖12所示，對各顏色反復(fù)涂敷→曝光→顯影→熱流來形成。
圖13A、圖13B是表示圖6所示的固體攝像器件的第4構(gòu)成例(透鏡形狀)的制造方法3的工序的說明圖。以下按照工序順序說明。
如圖13A(a)所示，涂敷、曝光、顯影第1顏色的彩色濾光片。
在圖13A(b)中，示出顯影后的彩色濾光片。
如圖13A(c)所示，與圖13A(a)、圖13A(b)一樣形成其它顏色的彩色濾光片。
如圖13B(d)所示，通過涂敷、曝光、顯影、熱流具有熱流性的抗蝕劑，形成為透鏡形狀或半橢圓形狀。
如圖13B(e)所示，通過進(jìn)行回蝕(etch back)將抗蝕劑的形狀轉(zhuǎn)印到彩色濾光片2。
如圖13B(f)所示，在彩色濾光片2上形成透明膜13和微透鏡1。
這樣一來，在層內(nèi)透鏡平整膜4之上涂敷彩色濾光片用抗蝕劑后，涂敷彩色濾光片用抗蝕劑，進(jìn)行掩模曝光、顯影，形成剖面形狀為長方形的圖形。然后，在其上涂敷、曝光、顯影、熱流具有熱流性的抗蝕劑，進(jìn)行回蝕，將熱流之后變成透鏡形狀的抗蝕劑形狀轉(zhuǎn)印到彩色濾光片。
圖14A、圖14B是表示圖6所示的固體攝像器件的第4構(gòu)成例(透鏡形狀)的制造方法4的工序的說明圖。以下按照工序順序說明。
如圖14A(a)所示，涂敷、曝光、顯影第1顏色的彩色濾光片。
如圖14A(b)所示，表示顯影后的彩色濾光片。
如圖14A(c)所示，與圖14A(a)、圖14A(b)一樣形成其它顏色的彩色濾光片。
如圖14A(d)所示，在彩色濾光片上涂敷轉(zhuǎn)印形狀的抗蝕劑10(正型抗蝕劑)如圖14B(e)所示，通過用灰階掩模曝光、顯影光抗蝕劑10，在抗蝕劑10上形成轉(zhuǎn)印用的透鏡形狀。
如圖14B(f)所示，表示形成了轉(zhuǎn)印用透鏡形狀的抗蝕劑10。
如圖14B(g)所示，通過進(jìn)行回蝕將抗蝕劑10的形狀轉(zhuǎn)印到彩色濾光片2。
如圖14B(h)所示，在彩色濾光片2上形成透明膜13和微透鏡1。
圖15A、圖15B是表示圖6所示的固體攝像器件的第4構(gòu)成例(透鏡形狀)的制造方法5的工序的說明圖。圖15A、圖15B與圖14A、圖14B相比較，不同之處在于使用負(fù)型抗蝕劑代替正型抗蝕劑。為此，圖15B(e)所示灰階掩模具有與圖14B(e)所示的灰階掩模相反的灰階特性。除這一點以外其它相同，所以省略說明。
如圖14A、圖14B、圖15A、圖15B所示，在層內(nèi)透鏡平整膜4之上涂敷彩色濾光片用抗蝕劑后，涂敷、掩模曝光、顯影彩色濾光片用抗蝕劑，形成剖面形狀是長方形的圖形。接著，在其上涂敷能構(gòu)圖的抗蝕劑→使用灰階掩模的曝光→顯影，形成微透鏡那樣的形狀，之后，進(jìn)行回蝕將透鏡形狀轉(zhuǎn)印到彩色濾光片也沒關(guān)系。
另外，雖然在圖3至圖6所示的剖面圖中示出了攝像面中央附近的像素，但如圖1、圖2A、圖2B所示，為了改善攝像面周邊光電二極管1上斜光的受光量，微透鏡1和彩色濾光片2靠近攝像面中央部錯位形成。該錯位，形成為從攝像面中央附近越是離開周邊部分的像素單元就越變大。另外，微透鏡1的錯位比彩色濾光片2的錯位大。
本發(fā)明適用于具有多個光電二極管的固體攝像器件、攝影機(jī)，例如適用于圖像傳感器、數(shù)字靜態(tài)攝影機(jī)、帶攝影機(jī)的便攜式電話機(jī)、筆記本電腦所具有的攝影機(jī)，連接在信息處理設(shè)備上的攝影機(jī)單元等。
雖然參考

本發(fā)明，但可以有各種變化和修改，所以凡是不脫離本發(fā)明宗旨的變化和修改都應(yīng)屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，具有單位像素單元的排列，其特征在于，上述單位像素單元具有形成在半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件、形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上的彩色濾光片、以及形成在彩色濾光片之上的微透鏡，各彩色濾光片的厚度，周邊部分比中央部分薄。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是梯形。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是上部為凸的透鏡形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片在上述單位像素單元的排列的縱向和橫向與其它彩色濾光片鄰接。
6.如權(quán)利要求5所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是梯形。
7.如權(quán)利要求5所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀。
8.如權(quán)利要求5所述的固體攝像器件，其中，上述彩色濾光片的剖面是上部為凸的透鏡形狀。
9.一種固體攝像器件的制造方法，上述固體攝像器件具有具備光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素單元的排列，其特征在于，具有以下步驟第1步驟，在光電轉(zhuǎn)換元件之上形成彩色濾光片；以及第2步驟，在彩色濾光片之上形成微透鏡；上述各彩色濾光片的周邊部分比中央部分薄。
10.如權(quán)利要求9所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述第2步驟包括以下步驟涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用灰階掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；以及通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成彩色濾光片的步驟；上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與各彩色濾光片剖面的厚度相對應(yīng)的濃淡。
11.如權(quán)利要求10所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述灰階掩模具有彩色濾光片彼此沿著上述單位像素單元的排列的縱向和橫向鄰接的上述灰度等級圖形。
12.如權(quán)利要求10所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是梯形的彩色濾光片剖面的厚度相對應(yīng)的濃淡。
13.如權(quán)利要求10所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀的彩色濾光片的厚度相對應(yīng)的濃淡。
14.如權(quán)利要求10所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述灰階掩模具有如下灰度等級圖形，該灰度等級圖形具有與剖面是上部為凸的透鏡形狀的彩色濾光片的厚度相對應(yīng)的濃淡。
15.如權(quán)利要求9所述的固體攝像器件的制造方法，其中，上述彩色濾光片的剖面是從中央部分向周邊部分下降的階梯狀；上述第2步驟包括以下步驟涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用第1掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成第1級的彩色濾光片的顯影步驟；再涂敷彩色濾光片用抗蝕劑的步驟；使用第2掩模，對涂敷的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行曝光的步驟；通過對曝光后的彩色濾光片用抗蝕劑進(jìn)行顯影，形成第2級的彩色濾光片的顯影步驟；上述第2掩模具有與上面積小于第1級的第2級相對應(yīng)的圖形。
16.一種攝影機(jī)，具有具備上述單位像素單元的排列的固體攝像器件，其特征在于，上述單位像素單元具有形成在半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件、形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上的彩色濾光片、以及形成在彩色濾光片之上的微透鏡，各彩色濾光片的厚度，周邊部分比中央部分薄。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體攝像器件，具有單位像素單元的排列，其特征在于，上述單位像素單元具有形成在半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件、形成在光電轉(zhuǎn)換元件之上的彩色濾光片、以及形成在彩色濾光片之上的微透鏡，各彩色濾光片的厚度，周邊部分比中央部分薄。上述彩色濾光片在上述單位像素單元的排列的縱向和橫向與其它彩色濾光片鄰接。上述彩色濾光片的剖面例如是三角形、梯形、凸的字形、透鏡形狀或者半橢圓形。
文檔編號H04N9/07GK1747176SQ20051009770
公開日2006年3月15日 申請日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月24日
發(fā)明者酒勾宏 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社