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)明涉及在半導(dǎo)體襯底上配置多個光電變換元件，在其上面按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層的固體攝像器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了彩色化，彩色固體攝像器件按照規(guī)定的配置來形成與各光電變換元件相對應(yīng)的濾色層(色素層)(例如參見特開平11-150252號公報)。下面，簡單說明具有濾色層的現(xiàn)有的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)。
一般，在一個固體攝像器件上安裝三原色的濾色片來實(shí)現(xiàn)了彩色化的單板式彩色固體攝像器件中，大多采用如圖9所示的拜耳排列的濾色片。在該濾色層20中，綠色濾色層(無陰影線)20G配置成黑白相間的方格圖案，其他部分由藍(lán)色濾色層(縱向陰影線)20B和紅色濾色層(橫向陰影線)20R交替配置。也就是說，某一行(A-A″線)為綠、藍(lán)、綠的重復(fù)，其相鄰的行(B-B″線)為紅、綠、紅的重復(fù)。
圖10是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的A-A″線的剖面的模式圖。下面，簡單說明該固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)。在N型半導(dǎo)體襯底11上形成P型阱層12，在P型阱層12上形成多個用于進(jìn)行光電變換的光電變換元件13來作為N型半導(dǎo)體層。并且，形成對P型阱層12和光電變換元件13進(jìn)行覆蓋的柵絕緣膜14，在該柵絕緣膜14上，在與光電變換元件13和光電變換元件13之間相對應(yīng)的位置上形成有用于傳輸信號的傳輸電極15。
再者，層間絕緣膜16形成為覆蓋傳輸電極15，遮光膜17形成為覆蓋層間絕緣膜16。遮光膜17具有防止不需要的光入射到傳輸電極15上的作用。并且，表面保護(hù)膜18形成為覆蓋柵絕緣膜14和遮光膜17，形成有填埋表面保護(hù)膜18表面的凹部的第1透明平坦化膜19a。在平坦的表面保護(hù)膜18和第1透明平坦化膜19a的表面上，形成了由熱固化性透明樹脂構(gòu)成的第2透明平坦化膜19b，該第2透明平坦化膜19b上形成了濾色層20。第2透明平坦化膜19b的作用是提高濾色層20的附著性，并且還減少顯影殘渣。在濾色層20上形成有第3透明平坦化膜19c，在該第3透明平坦化膜19c上形成了每個像素的微透鏡21。微透鏡21的作用是提高向各像素的光電變換元件13的聚光效率。
濾色層20是對每個像素具有規(guī)定的色素(紅、綠或藍(lán))的濾色層的集合體。在沿圖9的A-A″線的剖面的圖10中，交替地形成了藍(lán)色濾色層20B、和綠色濾色層20G。在特開平11-150252號公報中記載的現(xiàn)有的固體攝像器件中，形成了大量的綠色濾色層20G，其面積大于藍(lán)色濾色層20B的面積。此外，綠色濾色層20G的邊緣部(和其他濾色層的界面)傾斜地形成，因此，綠色濾色層20G和第2透明平坦化膜19b的接觸面積進(jìn)一步增大。所以，濾色層20不易剝離。
在圖10的剖面中，綠色濾色層20G的尺寸大于像素尺寸，相鄰的藍(lán)色濾色層20B的尺寸相應(yīng)地減小。因此，如圖10所示，在藍(lán)色光入射到綠色像素和藍(lán)色像素的邊界部的情況下，藍(lán)色光被綠色濾色層20G吸收，在遮光膜17等的表面散射的光量減小。其結(jié)果，位于被藍(lán)色濾色層20B包圍的綠色濾色層20G下面的光電變換元件13G的受光量幾乎沒有變化。
圖11是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的A-A″線的剖面的模式圖。該剖面圖中，只有濾色層20的結(jié)構(gòu)不同于圖10的剖面圖。也就是說，在該剖面中，交替地形成了綠色濾色層20G和紅色濾色層20R。
圖11的剖面中，綠色濾色層20G的尺寸大于像素尺寸，相鄰的紅色濾色層20R的尺寸相應(yīng)地減小。所以，在入射藍(lán)色光的情況下，藍(lán)色光被綠色濾色層20G吸收，在遮光膜17等的表面散射的光量減少。其結(jié)果，位于被紅色濾色層20R包圍的濾色層20G下面的光電變換元件13G的受光量幾乎沒有變化。
也就是說，如圖10和圖11所示，綠色濾色層20G的尺寸大于像素尺寸，相鄰的藍(lán)色濾色層20B和紅色濾色層20R相應(yīng)地減小。在此情況下，被藍(lán)色濾色層20B包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量和被紅色濾色層20R包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量之間沒有差別。
在入射紅色光的情況下，也是一樣。紅色光被綠色濾色層20G吸收，被藍(lán)色濾色層20B包圍的綠色濾色層20G下面的光電變換元件13G的受光量，也幾乎沒有變化；由紅色濾色層20R包圍的綠色濾色層20G下面的光電變換元件13G的受光量，也幾乎沒有變化。所以，兩者的受光量沒有差別。
這樣，通過將綠色濾色層形成為比像素尺寸大，來抑制因圖9中的A-A″線上的綠色靈敏度和B-B″線上的綠色靈敏度不同而產(chǎn)生的線條濃淡。并且，在特開平5-110044號公報中公開了在相鄰的像素之間形成黑色濾色部來遮擋入射光的結(jié)構(gòu)。
然而，在具有如上所述那樣將綠色濾色層的尺寸形成為大于像素尺寸的濾色層的、現(xiàn)有的固體攝像器件中，存在的問題如下。
第1，在入射斜光時，由于形成有大的綠色濾色層，所以透過綠色濾色層的光入射到相鄰的藍(lán)色濾色層或紅色濾色層內(nèi)，由此產(chǎn)生混色，不能夠獲得精細(xì)圖像。
第2，在沿圖9的A-A″線的剖面中，如圖12所示，當(dāng)入射斜光時，該光透過綠色濾色層20G之后，入射到相鄰的藍(lán)色濾色層20B下面的藍(lán)色像素的光電變換元件13B。其結(jié)果，在藍(lán)色光譜特性中，由于加上了綠色光譜的長波長成分的一部分，所以，提高了藍(lán)色靈敏度。同樣，在圖9的B-B″線的剖面中，如圖13所示，若入射斜光，則該光透過綠色濾色層20G之后，入射到相鄰的紅色濾色層20R的下面的紅色像素的光電變換元件13R。其結(jié)果，在紅色光譜特性中，由于加上了綠色光譜的成分的一部分，所以提高了紅色靈敏度。
第3，在通過將綠色濾色層的尺寸設(shè)計為大于像素尺寸(恢復(fù)尺寸(resize))來控制線條濃淡時，很難按照固體攝像器件來優(yōu)化該恢復(fù)尺寸量。也就是說，斜光的影響小，而且，很難決定對線濃淡的控制有效的恢復(fù)尺寸量。
并且，若形成濾色層的彩色抗蝕劑的涂敷膜厚增大，則在光刻技術(shù)中的曝光工序中，i線被彩色抗蝕劑吸收，很難到達(dá)深部，深部的光聚合反應(yīng)不充分，其結(jié)果，容易產(chǎn)生膜剝離。另一方面，為了獲得所需的光譜特性，必須將彩色抗蝕劑涂敷到一定的膜厚。再者，很難使顏料顆料達(dá)到微粒化，即使達(dá)到了微粒化，也不能避免因分散處理而造成二次粒徑增大。所以，顏料分散性彩色抗蝕劑很難實(shí)現(xiàn)薄膜化。
并且，現(xiàn)有的固體攝像器件中，如前所述濾色層的邊緣部的形狀是與襯底傾斜，而不垂直。所以，第1次形成的綠色濾色層具有梯形形狀(上底尺寸＜下底尺寸)的剖面。第2次和第3次形成的濾色層(例如藍(lán)色和紅色)，形成為埋住第1次形成的濾色層的圖形的狀態(tài)，所以，形成為上底尺寸大于下底尺寸的梯形的剖面形狀。其結(jié)果，如圖12和圖13所示，斜入射光容易透過相鄰像素的濾色層的邊緣部，不能夠獲得所需的光譜特性，結(jié)果產(chǎn)生混色。
再者，還存在這樣的問題，即隨著像素尺寸的微細(xì)化，濾色層的剖面形狀的調(diào)整余量(alignment margin)減小。若產(chǎn)生調(diào)整誤差，則由于入射光透過相鄰像素的濾色層的周圍部，所以還會產(chǎn)生大的混色，不能夠獲得所需的光譜特性。
再者，在拜耳排列的濾色片中，綠色濾色層形成黑白相間的方格圖案時，在彩色抗蝕劑材料的分辨率低的情況下，濾色層的周邊部的邊緣部的形狀變壞，在極端的情況下，濾色層的邊緣部會變形。該邊緣部的變形沒有規(guī)則性，所以，很難從掩模設(shè)計上采取對策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提供一種能夠改善相鄰濾色層引起的混色和線濃淡以及靈敏度誤差的固體攝像器件及其制造方法。
本發(fā)明的固體攝像器件，在半導(dǎo)體襯底上配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層，其特征在于，在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方形成規(guī)定寬度的綠色濾色部，該綠色濾色部形成為山形或梯形的剖面形狀，在上述綠色濾色部的棱線和棱線之間形成上述多色的濾色層，位于上述綠色濾色部的棱線部的上述濾色層的周邊部的膜厚形成為比中央部的膜厚薄。
并且，本發(fā)明的另一種固體攝像器件，在半導(dǎo)體襯底上以矩陣狀配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層，其特征在于，在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方形成規(guī)定寬度的綠色濾色部，該綠色濾色部形成為俯視為格子狀、且剖面形狀為山形或梯形，上述多色的濾色層分別形成在被上述綠色濾色部的棱線部包圍的矩形區(qū)。在此情況下，與上述綠色濾色部的棱線部對應(yīng)的上述濾色層的周邊部的膜厚最好形成未比中央部的膜厚薄。
并且，本發(fā)明的固體攝像器件的制造方法，用于在上述半導(dǎo)體襯底上配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方，按規(guī)定圖形來形成多色的濾色層，其特征在于，包括以下工序在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方，形成剖面形狀為山形或梯形的規(guī)定寬度的綠色濾色部的工序；以及在上述綠色濾色部的棱線之間形成上述多色的各濾色層，這時，將上述濾色層形成為使與上述綠色濾色部的棱線部對應(yīng)的上述濾色層的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄的工序。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖2是表示在本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含藍(lán)色濾色層的剖面，在像素和像素之間的邊界部入射光的情況的圖。
圖3是表示在本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含紅色濾色層的剖面，在像素和像素之間的邊界部入射光的情況的圖。
圖4A、圖4B是表示紅色光或藍(lán)色光被綠色濾色部吸收時的光譜特性的曲線圖。
圖5是表示本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含藍(lán)色濾色層的剖面入射斜光的情況的圖。
圖6是表示本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含紅色濾色層的剖面入射斜光的情況的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式的固體攝像器件的制造工序，表示形成表面保護(hù)膜為止的狀態(tài)的圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式的固體攝像器件的制造工序，表示形成綠色濾色層為止的狀態(tài)的圖。
圖9是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的拜耳排列的三原色濾色器的例的平面圖。
圖10是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的A-A″線的剖面的模式圖。
圖11是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的B-B″線的剖面的模式圖。
圖12是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的A-A″線的剖面上入射斜光的情況。
圖13是表示現(xiàn)有的固體攝像器件中的沿圖9的B-B″線的剖面上入射斜光的情況。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的固體攝像器件，最好位于上述綠色濾色部的棱線部上的上述濾色層的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄。
并且，最好上述綠色濾色部的膜厚形成為等于或薄于上述濾色層的膜厚。并且，最好綠色濾色部的寬度形成為等于或窄于形成在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)上方的傳輸電極上所形成的遮光膜。
并且，本發(fā)明的固體攝像器件的制造方法，最好還包括在上述濾色層的上方形成微透鏡的工序，在形成上述綠色濾色部的工序中，兼用用于形成上述微透鏡的光掩模來形成上述綠色濾色部。在此情況下，在上述綠色濾色部的形成中使用負(fù)性抗蝕劑，在上述微透鏡的構(gòu)成中使用正性抗蝕劑。
這樣，由于一塊光掩模兼用于綠色濾色部的形成和微透鏡的形成兩者，所以有助于降低固體攝像器件的制造成本。
以下根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像器件的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。該圖對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的說明中參照的圖10，對相同功能的要素標(biāo)注了相同的參照編號。并且，該圖是沿圖9的A-A″線的剖面，相當(dāng)于光電變換元件3個的剖面。而且，在以下的說明中，把沿圖9的A-A″線的剖面簡稱為A-A″剖面；同樣把沿B-B″線的剖面簡稱為B-B″剖面。
該固體攝像器件10包括第1傳導(dǎo)型(例如N型)的半導(dǎo)體襯底(N型半導(dǎo)體襯底)11、第2傳導(dǎo)型(P型)的半導(dǎo)體阱(P阱)層12、多個光電變換元件13、柵絕緣膜14、傳輸電極15、層間絕緣膜16、遮光膜17、表面保護(hù)膜18、第1透明平坦化膜19a、第2透明平坦化膜19b、俯視為形成格子狀的綠色濾色部22、濾色層20(20G、20B、和圖3的20R)、第3透明平坦化膜19c、以及微透鏡21等。
首先，在N型半導(dǎo)體襯底11的表面上，形成N型半導(dǎo)體襯底11和逆特性的P型阱層12。在P型阱層12的表面上形成多個N型半導(dǎo)體區(qū)，由此來構(gòu)成俯視為排列成矩陣狀的多個光電變換元件13。在P型阱層12和各光電變換元件13的表面上，形成柵絕緣膜14。
再者，在柵絕緣膜14上，在光電變換元件13和光電變換元件13的邊界區(qū)，形成由多晶硅構(gòu)成的傳輸電極15。在傳輸電極15的表面上形成對其進(jìn)行絕緣覆蓋的層間絕緣膜16，再者，在層間絕緣膜16上，形成由鎢等構(gòu)成的遮光膜17。遮光膜17形成在除光電變換元件13的開口之外的整個面上。在遮光膜17和柵絕緣膜14的表面上形成由SiON等構(gòu)成的表面保護(hù)膜18。其結(jié)果，在光電變換元件13的上部區(qū)形成凹部。將第1透明平坦化膜19a形成為填埋該凹部，其表面與表面保護(hù)膜18的表面在一個面上。該第1透明平坦化膜19a具有用于高精度地形成綠色濾色部22和濾色層20的功能，利用以酚醛類樹脂等為主要成分的感光性透明膜，通過公知的涂敷、曝光和顯影工序來形成。
然后，在形成俯視為格子狀的綠色濾色部22和濾色層20時，為了減少顯影殘渣和提高附著性，涂敷采用了丙烯類透明樹脂的第2透明平坦化膜19b。
再者，在涂敷綠色抗蝕劑之后，利用設(shè)計寬度比遮光膜17窄的光掩模進(jìn)行曝光和顯影處理，在遮光膜17的上方形成格子狀的綠色濾色部22，該綠色濾色部22的寬度被修整成比遮光膜17窄。綠色濾色部22形成在光電變換元件13和光電變換元件13之間的邊界區(qū)的上方的、在表面保護(hù)膜18的表面上涂敷的第2透明平坦化膜19b上面，其剖面形狀形成為山形或梯形。
然后，涂敷第1(綠色)濾色抗蝕劑材料，利用設(shè)計成按黑白相間的方格圖案形成綠色濾色層20G的光掩模，實(shí)施曝光和顯影處理。這樣來形成第1(綠色)濾色層20G。
然后，通過同樣的工序，連續(xù)形成第2(例如藍(lán)色)濾色層20B和第3(例如紅色)濾色層20R。這樣，在整個綠色濾色部22的棱線之間形成各濾色層20G、20B、20R，綠色濾色部22的棱線部所對應(yīng)的各濾色層20G、20B、20R的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄。這樣，能擴(kuò)大加工余量(聚焦余量、曝光余量等)。并且，能夠確保邊緣部的精細(xì)的剖面形狀。
并且，因?yàn)榘伭系牟噬刮g劑的紫外線(例如i線)透射率低，所以若彩色抗蝕劑的膜厚增大，則光很難到達(dá)彩色抗蝕劑的深處(下部)。其結(jié)果，各像素底部的分辨率下降，因此，容易產(chǎn)生膜剝離。但是，在本實(shí)施方式中，因?yàn)楦鳛V色層20G、20B、20R的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄，所以能夠形成尺寸精度高的濾色片，并且能夠抑制膜剝離的發(fā)生。
之后，為了以高精度形成微透鏡21，在多次反復(fù)進(jìn)行以丙烯類樹脂為主要成分的熱固化性透明樹脂的涂敷和烘烤之后，利用公知的干腐蝕的深腐蝕法，來形成第3透明平坦化膜19c。然后，涂敷酚醛類感光性透明膜樹脂，通過進(jìn)行曝光、顯影的工序，形成微透鏡21。
如上，先形成俯視為格子狀的綠色濾色部22，在其后形成的濾色層20G、20B、20R的周邊部比光電變換元件13的上方的中央部薄，所以，能夠以高精度形成濾色層20G、20B、20R的邊緣部。其結(jié)果，能夠改善白色光、藍(lán)色光和紅色光的線濃淡。
并且，現(xiàn)有的通過增大綠色濾色層(減小藍(lán)色濾色層和紅色濾色層)，來改善線濃淡的方法，如上所述，對于傾斜入射光其效果差，容易產(chǎn)生混色。但根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，既能夠改善線濃淡又能夠抑制混色。根據(jù)

理由。
圖2是表示在本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含藍(lán)色濾色層的剖面中，在像素和像素之間的邊界部入射光的情況的圖。該剖面相當(dāng)于圖1的剖面(A-A″剖面)。如圖2所示，考慮在像素和像素之間的邊界部，即從遮光膜17的上方大致上垂直地入射藍(lán)色光或紅色光的情況。當(dāng)入射藍(lán)色光時，由綠色濾色部22吸收藍(lán)色光的大部分，使遮光膜17等的表面上散射的光量減少。其結(jié)果，被藍(lán)色像素包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量幾乎不增加。并且，在入射紅色光時，也由綠色濾色部22吸收了紅色光的大部分，所以在遮光膜17等的表面上散射的光量減少。其結(jié)果，被藍(lán)色像素包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量幾乎不增加。
圖3是表示在本實(shí)施方式的固體攝像器件的包含藍(lán)色濾色層的剖面中，在像素和像素之間的邊界部入射光的情況的圖。該剖面相當(dāng)于圖9的剖面B-B″線的剖面。如圖3所示，考慮在像素和像素之間的邊界部，即從遮光膜17的上方大致上垂直地入射藍(lán)色光或紅色光的情況。當(dāng)入射藍(lán)色光時，由綠色濾色部22吸收藍(lán)色光的大部分，使遮光膜17等的表面上散射的光量減少。其結(jié)果，被紅色像素包圍的綠色像素13G的受光量幾乎不增加。并且，在入射紅色光時，也由綠色濾色部22吸收了紅色光的大部分，所以在遮光膜17等的表面上散射的光量減少。其結(jié)果，被紅色像素包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量幾乎不增加。
從以上情況可以看出，無論是入射藍(lán)色光時，還是入射紅色光時，被藍(lán)色像素包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量和被紅色像素包圍的綠色像素的光電變換元件13G的受光量之間不產(chǎn)生差別。也就是說，藍(lán)色光的線濃淡和紅色光的線濃淡均得到改善。
圖4A和圖4B是表示紅色光或藍(lán)色光入射到綠色濾色部內(nèi)時的透射光的光譜特性的曲線圖。在圖4A和圖4B中，縱坐標(biāo)左側(cè)的軸表示透射率；右側(cè)軸表示光強(qiáng)度。在圖4A中，虛線表示入射的藍(lán)色光的光譜強(qiáng)度特性；一點(diǎn)劃線表示綠色濾色部的光譜透射率特性。實(shí)線表示入射藍(lán)色光時透過綠色濾色部的光的光譜強(qiáng)度特性。在沒有綠色濾色部22的情況下，藍(lán)色光(虛線的光譜特性)直接透過。
在圖4B中，虛線表示入射的紅色光的光譜強(qiáng)度特性；一點(diǎn)劃線表示綠色濾色部的光譜透射率特性。實(shí)線表示入射紅色光時透過綠色濾色部的光的光譜強(qiáng)度特性。在沒有綠色濾色部22的情況下，紅色光(虛線的光譜特性)原封不動地透過。
以下根據(jù)圖5和圖6，詳細(xì)說明入射斜光時的動作。圖5是表示本實(shí)施方式的固體攝像器件的在A-A″剖面中入射斜光的情況的圖。圖6是表示本實(shí)施方式的固體攝像器件的在B-B″剖面中入射斜光的情況的圖。如圖5所示，在藍(lán)色像素的光電變換元件13B內(nèi)入射斜光的情況下，在本實(shí)施方式的固體攝像器件中，因?yàn)樵撔比肷涔獠粫肷涞骄G色濾色部22，所以不易產(chǎn)生混色。同樣，如圖6所示，在紅色像素的光電變換元件13R入射斜光的情況下，在本實(shí)施方式的固體攝像器件中，因?yàn)樵撔比肷涔獠粫肷涞骄G色濾色部22上，所以不易產(chǎn)生混色。
如以上說明，因?yàn)楸緦?shí)施方式的固體攝像器件具有上述結(jié)構(gòu)的特長，所以，在入射斜光的情況下，不易受到相鄰的其他濾色層(綠色濾色層20G)的影響，能夠防止被綠色像素包圍的藍(lán)色像素或紅色像素的混色。并且，被綠色像素包圍的藍(lán)色像素或紅色像素的靈敏度不會因相鄰的綠色像素的混色而增高。
并且，在本實(shí)施方式的固體攝像器件中，形成俯視為格子狀的綠色濾色部22，而且其剖面形狀為山形或梯形，然后，形成綠色濾色層20G。這時，綠色濾色層20G的周邊部的膜厚形成為比中央部的膜厚薄，所以，能夠穩(wěn)定地形成邊緣部。
并且，繼綠色濾色層20G之后依次形成的藍(lán)色濾色層20B和紅色濾色層20R也同樣，綠色濾色部22的棱線所對應(yīng)的周邊部的膜厚形成為比中央部的膜厚薄，所以該部分的光譜特性變淡，調(diào)整誤差所引起的混色的影響減小。
并且，因?yàn)榫G色濾色部22上形成的綠色濾色層20G的周邊部變薄，所以，以良好的再現(xiàn)性形成接近光掩模的尺寸。其結(jié)果，能夠防止入射斜光時依賴于濾色層尺寸精度的相鄰濾色層引起混色，能夠減小靈敏度誤差和色斑。
以下參照圖7和圖8，詳細(xì)說明具有這種結(jié)構(gòu)的固體攝像器件10的制造方法。圖7是表示本實(shí)施方式的固體攝像器件的制造工序的中間階段的剖面圖。圖8是從圖7的狀態(tài)起繼續(xù)進(jìn)行的工序的剖面圖。
首先，由下列(1)～(4)節(jié)說明圖7所示的剖面的工序。而且，圖7所示的剖面表示在N型半導(dǎo)體襯底11上依次形成膜、直到形成表面保護(hù)膜18的狀態(tài)。
(1)在N型半導(dǎo)體襯底11上，形成該N型半導(dǎo)體襯底11和逆特性的P型阱層12，在P型阱層12的表面上形成俯視為是矩陣狀的多個N型擴(kuò)散層(光電變換元件)13。P型阱層12和N型擴(kuò)散層(光電變換元件)13，一般通過反復(fù)進(jìn)行光刻工序、離子注入工序和熱擴(kuò)散工序而形成。
(2)當(dāng)光電變換元件13的形成結(jié)束時，在P型阱層12光電變換元件13的表面上形成柵絕緣膜14。然后，在柵絕緣膜14上形成由多晶硅構(gòu)成的傳輸電極15。傳輸電極15形成在光電變換元件13和光電變換元件13的邊界區(qū)內(nèi)。再者，依次形成層間絕緣膜16和由鎢等構(gòu)成的遮光膜17，該層間絕緣膜16在電絕緣狀態(tài)下覆蓋該傳輸電極15的表面。
(3)當(dāng)遮光膜17的形成結(jié)束后，在柵絕緣膜14和遮光膜17的表面上，例如用熱流的BPSG膜(硼-磷硅酸鹽玻璃)和SiON膜等，來形成表面保護(hù)膜18。這時，可在光電變換元件13的上方部分，即傳輸電極15和傳輸電極15之間形成凹部(凹坑)。
(4)再者，為了形成由鋁合金等構(gòu)成的布線(未圖示)，對該布線進(jìn)行保護(hù)，例如淀積SiON膜等。然后，形成用于電極引出的壓焊接點(diǎn)(未圖示)。
圖8表示從圖7的狀態(tài)進(jìn)一步繼續(xù)工序，直到形成第1濾色層即綠色濾色層20G為止的狀態(tài)的剖面。以下，在(5)～(8)節(jié)說明從圖7的剖面到圖8的剖面的制造工序。
(5)作為其后以高精度形成俯視為格子狀的綠色濾色部22和濾色層20的預(yù)處理如下在表面保護(hù)膜18上形成第1透明平坦化膜19a，用于填埋由鋁合金等形成的布線區(qū)、以及由多晶硅等形成的傳輸電極15等凸部之間的凹部。第1透明平坦化膜19a如下形成利用規(guī)定的光掩模，例如涂敷以酚醛類樹脂為主要成分的感光性透明抗蝕劑，進(jìn)行曝光和顯影(包括漂白和烘干)。這樣，以填埋光電變換元件13上方的凹部的方式，來形成通過紫外線照射來提高了透射率的第1透明平坦化膜19a。
(6)接著，作為其后以高精度形成俯視為格子狀的綠色濾色部22和濾色層20預(yù)處理如下例如涂敷采用了丙烯類熱固化性透明樹脂的第2透明平坦化膜19b，并實(shí)施熱處理來使其固化。
(7)并且，在其后形成的濾色層20的邊緣部所連接的部分，即互相鄰接的光電變換元件13之間存在的非受光區(qū)，換言之，在傳輸電極15和遮光膜17的上方，按俯視為格子狀來形成綠色濾色部22。該綠色濾色部22如下形成涂敷感光性負(fù)性綠色抗蝕劑，利用規(guī)定的光掩模，進(jìn)行曝光和顯影工序。該綠色濾色部22的寬度，形成為與遮光膜17的寬度相等或者比它窄。并且，剖面形狀形成為山形或梯形。所使用的光掩模是設(shè)計寬度比遮光膜17窄的光掩模。但也可以兼用為形成微透鏡21而設(shè)計的光掩模。在此情況下，作為用于形成綠色濾色部22的材料，可以采用與為形成綠色濾色層20G而使用的材料相同的負(fù)性綠色抗蝕劑；作為用于形成微透鏡21的材料，可以采用正性透明抗蝕劑。在俯視為格子狀的綠色濾色部22的形成結(jié)束后，例如，蒸氣涂敷HMDS(六甲基乙硅烷基胺)膜后，接著例如涂敷綠色抗蝕劑，用于形成綠色濾色層20G。該抗蝕劑包含染料或顏料，以便有選擇地使綠色系波長的光透過。而且，如沒有問題，也可省略HMDS。并且，用于形成俯視為是格子狀的綠色濾色部22的材料，可以是與用于形成綠色濾色層20G的綠色負(fù)性抗蝕劑相同的材料。
(8)接著，利用規(guī)定的光掩模，來對已涂敷的綠色負(fù)性抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯影。該光掩模設(shè)計成黑白相間的方格圖案，以便在規(guī)定部位的光電變換元件13的上方形成綠色濾色層20G。
下面，在第(9)至(12)中說明從圖8的剖面到圖1的剖面的工序，即從綠色濾色層20G形成后至形成微透鏡21前的制造工序。
(9)在綠色濾色層20G之后，在規(guī)定位置形成藍(lán)色濾色層20B和紅色濾色層20R。利用和上述綠色濾色層20G相同的方法來形成這些濾色層20B和20R。
(10)再者，為了以高精度形成其后形成的微透鏡21，例如在各濾色層20G、20B、20R上，涂敷以丙烯類樹脂為主要成分的熱固化性透明樹脂，多次反復(fù)進(jìn)行用電爐烘烤使其固化的處理，形成第3透明平坦化膜19c，該第3透明平坦化膜19c用于使濾色層20形成后的表面平坦化。
(11)并且，以提高靈敏度為目的、為了縮短從受光面到各濾色層20G、20B、20R上的表面的距離，利用公知的深腐蝕法進(jìn)行腐蝕，以使第3透明平坦化膜19c盡量薄。
(12)然后，在第3透明平坦化膜19c的表面上，在各光電變換元件13的上方涂敷以酚醛類樹脂為主要成分的感光性正性透明抗蝕劑，經(jīng)過曝光和顯影(包含漂白和烘干)工序，形成上面為凸?fàn)畹奈⑼哥R21。該微透鏡21通過紫外線照射來提高透射率。而且，為了防止濾色層20G、20B、20R的光譜特性劣化，微透鏡21的后烘烤最好在200℃以下的處理溫度下進(jìn)行。
通過以上工序，可以制造圖1所示的固體攝像器件10。本實(shí)施方式的固體攝像器件10中，按俯視為格子狀來形成綠色濾色部22，之后形成的各濾色層20G、20B、20R的周邊部的膜厚比光電變換元件13的上方的中央部薄，所以，能夠以高精度形成各濾色層20G、20B、20R。其結(jié)果，對白色光、紅色光和藍(lán)色光，能夠減小靈敏度誤差，改善線濃淡和色斑。
如以上說明，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的固體攝像器件，能夠與相鄰像素的濾色層20的邊緣部接出來形成綠色濾色部22，該綠色濾色部22的與邊界部相垂直的方向的剖面為山形或梯形，然后形成各濾色層20，所以，邊界部的濾色層20的邊緣部的形狀更接近垂直，能夠改善尺寸誤差，形成具有良好邊緣部的濾色層20。
其結(jié)果，能夠防止因斜入射光而在相鄰的濾色層20引起混色，固體攝像器件能夠獲得精細(xì)的圖像。
再者，因?yàn)槟軌驅(qū)V色層20的周邊部的膜厚形成地較薄，所以在光電變換元件13的上方能夠以高精度形成濾色層20。其結(jié)果，像素之間沒有色斑，能夠改善作為固體攝像器件的線濃淡和色隱蔽。
而且，作為在濾色層20的下面形成第1透明平坦化膜19a的方法有如下方法涂敷感光性透明膜之后進(jìn)行曝光和顯影處理，填埋基地表面的凹部的方法；在多次涂敷透明膜后，用公知的深腐蝕法來實(shí)現(xiàn)平坦化的方法；在涂敷透明膜之后，通過熱流處理進(jìn)行平坦化的方法；以及組合這些方法來進(jìn)一步提高平坦性的方法等。
并且，俯視為格子狀的綠色濾色部22通過如下方法來形成在涂敷綠色顏料分散性抗蝕劑或者綠色染料內(nèi)添性抗蝕劑之后，利用用于形成微透鏡21的光掩模、或者設(shè)計寬度等于或小于遮光膜17的光掩模，通過曝光和顯像處理來形成綠色濾色部22。利用這種制造方法，可以制造具有上述結(jié)構(gòu)、作用和效果的固體攝像器件10。
以上，說明了本發(fā)明實(shí)施方式的固體攝像器件及其制造方法。但本發(fā)明并不限于本實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以用各種方式來實(shí)施。
例如，在上述實(shí)施方式中，作為濾色層20的例子，說明了色調(diào)優(yōu)先的固體攝像器件所采用的原色方式。但也可以是分辨率、靈敏度優(yōu)先的固體攝像器件所采用的互補(bǔ)色方式。在互補(bǔ)色方式的情況下，作為濾色層，深紅色光用濾色層、綠色光用濾色層、黃色光用濾色層、青光用濾色層，均形成在按照公知的色排列確定的位置上。
并且，作為形成濾色層20的材料，已知有染料內(nèi)添性彩色抗蝕劑和顏料分散性抗蝕劑等。既可選用任一種，也可多種并用。
并且，關(guān)于第1透明平坦化膜19a的形成，已說明了采用感光性透明樹脂的公知光刻技術(shù)。但作為其他方法也可以涂敷熱固化性透明樹脂材料，多次反復(fù)熱固化，用公知的深腐蝕法來形成。
并且，在形成第1透明平坦化膜19a之后，為了提高俯視為格子狀的綠色濾色部22和濾色層20的附著性而采用的以丙烯類樹脂為主要成分的熱固化性透明樹脂材料(或HMDS膜)，只要能夠保證附著強(qiáng)度就可以省略所述的熱固化性透明樹脂材料。
并且，在上述實(shí)施方式中，說明了本發(fā)明用于CCD型固體攝像器件的情況。但并不僅限于此，也可以把本發(fā)明用于MOS型等放大型固體攝像器件或其他類型的固體攝像器件。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，在半導(dǎo)體襯底上配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層，其特征在于，在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方形成規(guī)定寬度的綠色濾色部，該綠色濾色部形成為山形或梯形的剖面形狀，在上述綠色濾色部的棱線和棱線之間形成上述多色的濾色層，位于上述綠色濾色部的棱線部的上述濾色層的周邊部的膜厚形成為比中央部的膜厚薄。
2.一種固體攝像器件，在半導(dǎo)體襯底上以矩陣狀配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層，其特征在于，在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方形成規(guī)定寬度的綠色濾色部，該綠色濾色部形成為俯視為格子狀、且剖面形狀為山形或梯形，上述多色的濾色層分別形成在被上述綠色濾色部的棱線包圍的矩形區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其特征在于，位于上述綠色濾色部的棱線部上的上述濾色層的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的固體攝像器件，其特征在于上述綠色濾色部的膜厚形成為等于或薄于上述濾色層的膜厚。
5.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的固體攝像器件，其特征在于，上述綠色濾色部的寬度形成為等于或窄于形成在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)上方的傳輸電極上所形成的遮光膜。
6.一種固體攝像器件的制造方法，用于在上述半導(dǎo)體襯底上配置多個光電變換元件，在上述多個光電變換元件的上方，按規(guī)定圖形來形成多色的濾色層，其特征在于，包括以下工序在相鄰的光電變換元件的邊界區(qū)的上方，形成剖面形狀為山形或梯形的規(guī)定寬度的綠色濾色部的工序；以及在上述綠色濾色部的棱線之間形成上述多色的各濾色層，這時，將上述濾色層形成為使與上述綠色濾色部的棱線部對應(yīng)的上述濾色層的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像器件的制造方法，其特征在于，還包括在上述濾色層的上方形成微透鏡的工序，在形成上述綠色濾色部的工序中，兼用用于形成上述微透鏡的光掩模來形成上述綠色濾色部。
8.如權(quán)利要求7所述的固體攝像器件的制造方法，其特征在于，在上述綠色濾色部的形成中使用負(fù)性抗蝕劑，在上述微透鏡的構(gòu)成中使用正性抗蝕劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像器件及其制造方法，在半導(dǎo)體襯底(11)上配置多個光電變換元件(13)，在多個光電變換元件(13)的上方按規(guī)定圖形形成有多色的濾色層(20)。在相鄰的光電變換元件(13)的邊界區(qū)的上方形成規(guī)定寬度的綠色濾色部(22)，該綠色濾色部(22)形成為山形或梯形的剖面形狀，各濾色層(20)形成在相鄰的綠色濾色部(22)的棱線之間。棱線部所對應(yīng)的濾色層(20)的周邊部的膜厚比中央部的膜厚薄。該固體攝像器件能夠防止相鄰的濾色層的混色，并改善線濃淡、靈敏度誤差和色斑。
文檔編號H01L27/14GK1964060SQ20061014635
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者橫澤賢二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社