專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處所描述的實(shí)施例總體上涉及一種固態(tài)成像裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在諸如CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器和CXD (電荷耦合器件)圖像傳感器等固態(tài)成像裝置中實(shí)現(xiàn)了更精細(xì)的像素(增加像素?cái)?shù)量)和更小的外形(小型化)方面的進(jìn)步。因此，提出了一種包括干涉濾光器的固態(tài)成像裝置，該干涉濾光器比使用常規(guī)使用的有機(jī)顏料的濾色器更適合于更精細(xì)的像素和更小的外形。在干涉濾光器中，由于傾斜入射光混入到鄰近像素區(qū)中而出現(xiàn)了色彩混合的問題。因此，提出了一種固態(tài)成像裝置，其包括位于干涉濾光器邊緣的遮光單元。然而，如果在干涉濾光器的邊緣設(shè)置遮光單元，則遮光單元在像素區(qū)域中的比例會(huì)較大，或者光會(huì)被吸收到遮光單元中，有可能導(dǎo)致靈敏度的降低。此外，由于需要設(shè)置遮光單元的工藝，所以會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的制造工藝和制造成本的增加。


圖I是用于示出根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性截面圖。并且圖I是背面照射型固態(tài)成像裝置I的情況。圖2是用于示出根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性截面圖。圖2是正面照射型固態(tài)成像裝置11的情況。圖3是用于示出光學(xué)模擬的條件的示意圖。圖4是用于示出在使用氧化硅形成干涉濾光器4的情況下的光學(xué)模擬結(jié)果的曲線圖。圖5是用于示出在使用氧化鈦形成干涉濾光器4的情況下的光學(xué)模擬結(jié)果的曲線圖。圖6是用于示出根據(jù)第二實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式一般而言，根據(jù)第一實(shí)施例，固態(tài)成像裝置包括基底和多個(gè)干涉濾光器?；装ǘ鄠€(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。單獨(dú)地為多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置多個(gè)干涉濾光器。多個(gè)干涉濾光器包括堆疊的具有不同折射率的多個(gè)層。將多個(gè)干涉濾光器配置為選擇性地透射指定波長范圍
4CN 102916023 A
書
明
說
2/8頁
內(nèi)的光。在相鄰的干涉濾光器之間設(shè)置空隙部。在下文中，參照附圖來描述實(shí)施例。在附圖中，以相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)明相似的部件，并且適當(dāng)?shù)厥÷粤似湓敿?xì)描述。
附圖中的X方向、Y方向和Z方向表示相互垂直的方向；X方向和Y方向是平行于基底20的主表面的方向，Z方向是垂直于基底20的主表面的方向(堆疊方向)。第一實(shí)施例圖I和圖2是用于示出根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性截面圖。圖I是背面照射型固態(tài)成像裝置I的情況，圖2是正面照射型固態(tài)成像裝置11的情況。圖I和圖2示出了作為示例的三個(gè)像素的配置。首先，描述圖I中所示的背面照射型固態(tài)成像裝置I。如圖I中所示，固態(tài)成像裝置I包括光電轉(zhuǎn)換單元2、互連單元3、干涉濾光器4和透鏡5。在基底20的主表面設(shè)置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元2?？梢詫⒐怆娹D(zhuǎn)換單元2配置為根據(jù)入射光的強(qiáng)度產(chǎn)生電荷，并存儲(chǔ)所產(chǎn)生的電荷。光電轉(zhuǎn)換單元2例如可以是包括由半導(dǎo)體工藝所形成的電荷存儲(chǔ)區(qū)的光電二極管。在此情況下，可以將光電轉(zhuǎn)換單元2r配置為接收紅色波長范圍內(nèi)的光，根據(jù)所接收的光的強(qiáng)度產(chǎn)生電荷，并存儲(chǔ)電荷?？梢詫⒐怆娹D(zhuǎn)換單元2g配置為接收綠色波長范圍內(nèi)的光，根據(jù)所接收的光的強(qiáng)度產(chǎn)生電荷，并存儲(chǔ)電荷?？梢詫⒐怆娹D(zhuǎn)換單元2b配置為接收藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光，根據(jù)所接收的光的強(qiáng)度產(chǎn)生電荷，并存儲(chǔ)電荷。在基底20中所形成的阱區(qū)中設(shè)置光電轉(zhuǎn)換單元2r、2g和2b。阱區(qū)可以由包含低濃度的第一導(dǎo)電類型(例如，P型)雜質(zhì)的半導(dǎo)體(例如，硅)形成。P型雜質(zhì)例如可以是硼。光電轉(zhuǎn)換單元2r、2g和2b中的電荷存儲(chǔ)區(qū)可以由包含導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型(例如，η型)的雜質(zhì)的半導(dǎo)體(例如，硅)形成。在此情況下，將電荷存儲(chǔ)區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度設(shè)為高于阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度。η型雜質(zhì)例如可以是磷或砷。在光電轉(zhuǎn)換單元2的光入射側(cè)的相對側(cè)上設(shè)置互連單元3。在此情況下，設(shè)置互連單元3r以使其與光電轉(zhuǎn)換單元2r相關(guān)聯(lián)。設(shè)置互連單元3g以使其與光電轉(zhuǎn)換單元2g相關(guān)聯(lián)。設(shè)置互連單元3b以使其與光電轉(zhuǎn)換單元2b相關(guān)聯(lián)?；ミB單元3r、3g和3b包括絕緣單元3rl、3gl和3bl，以及分別形成在絕緣單元3rl、3gl和3bl中的互連圖案3r2、3g2和3b2。例如，絕緣單元3rl、3gl和3bl可以由氧化硅等形成。例如，可以在多個(gè)層(在圖I中所示情況下為兩層)中形成互連圖案3r2、3g2和3b2。例如，可以使用諸如銅等金屬來形成互連圖案3r2、3g2和3b2。干涉濾光器4起到濾色器的作用，其選擇性地將入射光中紅、綠和藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換單元2。在此情況下，干涉濾光器4r選擇性地將入射光中紅色波長范圍內(nèi)的光引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換單元2r。干涉濾光器4g選擇性地將入射光中綠色波長范圍內(nèi)的光引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換單元2g。干涉濾光器4b選擇性地將入射光中藍(lán)色波長范圍內(nèi)的光引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換單元2b。干涉濾光器4可以是光子晶體濾光器，其中堆疊了使用具有低折射率的無機(jī)材料的層與使用具有高折射率的無機(jī)材料的層。
5
也就是說，對多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元2中的每一個(gè)設(shè)置干涉濾光器4，其配置為其中堆疊了具有不同折射率的多個(gè)層，并選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光。如稍后所述的，在相鄰的干涉濾光器4之間設(shè)置空隙部21。干涉濾光器4包括上部堆疊單元9a (對應(yīng)于第一堆疊單元的示例)、下部堆疊單元 9b (對應(yīng)于第二堆疊單元的示例)以及在上部堆疊單元9a與下部堆疊單元9b之間設(shè)置的干涉單元7r和7g。如稍后所述的，由于根據(jù)所選擇的光的波長范圍來設(shè)置干涉單元的膜厚，所以存在取決于光的波長范圍而不設(shè)置干涉單元的情況。上部堆疊單元9a與下部堆疊單元9b起到鏡子的作用，其反射表面彼此相對，并將在可見光范圍(例如，400nm到700nm的波長范圍)內(nèi)的中心波長(例如，550nm)作為干涉濾光器4的中心波長?？梢姽夥秶闹行牟ㄩL是反射表面的反射率達(dá)到峰值時(shí)的波長。在此情況下，鑒于可見光范圍的誤差，中心波長可以在大于等于540nm且小于等于560nm的范圍內(nèi)。在上部堆疊單元9a與下部堆疊單元9b中交替地堆疊具有不同折射率的介電層。在圖I中所不的情況下，介電層6a (對應(yīng)于第一介電層的不例)、介電層6b (對應(yīng)于第二介電層的示例)和介電層6c (對應(yīng)于第三介電層的示例)以此順序在上部堆疊單元9a中堆疊。介電層6d (對應(yīng)于第四介電層的不例)、介電層6e (對應(yīng)于第五介電層的不例)和介電層6f (對應(yīng)于第六介電層的示例)以此順序在下部堆疊單元9b中堆疊。在此情況下，介電層6a和介電層6c的折射率高于介電層6b的折射率，介電層6d和介電層6f的折射率高于介電層6e的折射率。例如，可以使用氧化鈦(TiO2，折射率2. 5)、氮化硅(SiN，折射率2. O)等來形成介電層6a、介電層6c、介電層6d和介電層6f。例如,可以使用氧化娃(SiO2,折射率1. 46)來形成介電層6b和介電層6e。將介電層6a到6f的光學(xué)膜厚設(shè)為中心波長(可見光范圍的中心波長)的1/4。例如，可以將介電層6a到6f的光學(xué)膜厚設(shè)為大于等于135nm且小于等于140nm。在此情況下，光學(xué)膜厚的值設(shè)為通過將對象的層的物理膜厚d乘以形成該層的材料的折射率η而獲得的值。因此，可以用以下公式來表示介電層6a到6f的膜厚d。[數(shù)學(xué)公式I]d= λ /4η其中，d是介電層6a_6f的膜厚度，η是折射率，λ是中心波長。例如，在中心波長λ為550nm、介電層6d由氧化鈦(折射率η是2. 5)形成且介電層6e由氧化娃(折射率η是I. 46)形成的情況下,則介電層6d的膜厚為55nm,且介電層6e的膜厚為94nm。也可以類似地獲得介電層6a、6b、6c和6f的膜厚。然而，將上部堆疊單元9a的、形成在下部堆疊單元9b側(cè)上的介電層6a的膜厚設(shè)為薄于55nm。在上部堆疊單元9a與下部堆疊單元9b之間設(shè)置干涉單元7r和7g，并且設(shè)置干涉單元7r和7g以使得光在上部堆疊單元9a的反射表面和下部堆疊單元9b的反射表面多次反射而發(fā)生干涉(多光束干涉)。干涉單元7r和7g具有基于與法布里-珀羅干涉儀相同的原理的功能。干涉單元7r和7g的折射率低于介電層6a、6c、6d和6f的折射率。例如,可以使用氧化娃來形成干涉單元7r和7g。
根據(jù)所選擇的光的波長范圍來設(shè)置干涉單元7r和7g的膜厚。例如，對于紅光來說，干涉單元7r的膜厚設(shè)為85nm ;對于綠光來說，干涉單元7g的膜厚設(shè)為35nm ;而對于藍(lán)光來說，干涉單元的膜厚設(shè)為Onm。換句話說，在藍(lán)光的情況下不設(shè)置干涉單元。在干涉濾光器4與透鏡5之間設(shè)置平坦化層8r、8g和Sb。由于干涉濾光器4的厚度尺寸不一致，所以設(shè)置平坦化層8r、8g和Sb，以使得透鏡5的位置一致。使用諸如透明樹脂或氧化娃等透光材料來形成平坦化層8r、8g和8b。在平坦化層8r、8g和8b上設(shè)置透鏡5。也就是說，單獨(dú)地為多個(gè)干涉濾光器4(干涉濾光器4r、4g和4b)設(shè)置多個(gè)透鏡5，并且多個(gè)透鏡5中的每一個(gè)均設(shè)置在干涉濾光器4的設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元2的一側(cè)的相對側(cè)上。透鏡5將入射光匯聚到光電轉(zhuǎn)換單元2r、2g和2b。例如，可以使用諸如透明樹脂等透光材料來形成透鏡5。透鏡5的邊緣位于干涉濾光器4的外側(cè)的比干涉單元4的邊緣更遠(yuǎn)的位置。也就是說，透鏡5在XY平面(平行于基底20的主表面的平面)上的尺寸大于干涉濾光器4在XY平面上的尺寸。這種配置可以增大透鏡5上入射的光的量，從而可以增大靈敏度。在這里，當(dāng)用使用有機(jī)顏料的濾色器來代替干涉濾光器4時(shí)，就難以獲得更精細(xì)的像素(增大像素的數(shù)量)和更小的外形(小型化)。另一方面，當(dāng)使用干涉濾光器4時(shí)，可以獲得更精細(xì)的像素和更小的外形。然而，當(dāng)使用干涉濾光器4時(shí)，出現(xiàn)了在干涉濾光器4上傾斜入射的光混入到鄰近像素區(qū)中的問題。在此情況下，可以在干涉濾光器4的邊緣設(shè)置遮光單元來抑制傾斜入射光混入到鄰近像素區(qū)中。然而，如果在干涉濾光器4的邊緣設(shè)置遮光單元，則遮光單元在像素區(qū)域中的比例就會(huì)較大，或者光會(huì)被吸收到遮光單元中，有可能導(dǎo)致靈敏度降低。此外，由于需要設(shè)置遮光單元的工藝，所以會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的制造工藝和制造成本的增加。鑒于此，實(shí)施例在相鄰的干涉濾光器4之間設(shè)置空隙部21，從而抑制了在干涉濾光器4上傾斜入射的光混入到鄰近像素區(qū)中。在此情況下，在設(shè)置了固態(tài)成像裝置I的環(huán)境中，以氣體(通常是空氣)填充空隙部21。例如，在空隙部21中的氣體是空氣的情況下，由于空隙部21的折射率是空氣的折射率(n=l)，所以在干涉濾光器4與空隙部21之間的界面處反射在干涉濾光器4上傾斜入射的光，并抑制了所述光混入鄰近像素區(qū)中。在此情況下，也可以在相鄰的平坦化層8r、8g和Sb之間設(shè)置空隙部21。空隙部21延伸到基底20和/或透鏡5的配置也是可能的。然而，如果將空隙部21配置為延伸到基底20，則當(dāng)形成空隙部21時(shí)會(huì)對基底20造成損壞。此外，如果將空隙部21配置為延伸到透鏡5，則由于減少了在透鏡5上入射的光的量，所以會(huì)降低靈敏度。因此，優(yōu)選地在相鄰的干涉濾光器4之間以及在相鄰的平坦化層8r、8g和Sb之間設(shè)置空隙部21。從增大靈敏度的角度來看，優(yōu)選地使空隙部21在XY平面中的尺寸L(相鄰的干涉濾光器4之間的尺寸)較小。另一方面，從抑制光混入鄰近像素區(qū)中的角度來看，優(yōu)選地使空隙部21在XY平面中的尺寸L較大。
7
接下來，描述了空隙部21在XY平面中的尺寸L與傾斜入射光的透射比之間的關(guān)系的光學(xué)模擬的結(jié)果。圖3是用于示出光學(xué)模擬的條件的示意圖。圖4是用于示出在使用氧化硅形成干涉濾光器4的情況下的光學(xué)模擬結(jié)果的曲線圖，圖5是用于示出在使用氧化鈦形成干涉濾光器4的情況下的光學(xué)模擬結(jié)果的曲線圖。如圖3中所示，在光學(xué)模擬中，假定僅用一層氧化硅或氧化鈦來形成干涉濾光器
4。此外，假定氧化硅的折射率是I. 46，氧化鈦的折射率是2. 5，空隙部21 (空氣)的折射率是I。將在傾斜入射光23與XY平面之間的角度定義為入射角Θ。圖4和圖5中所示的“10”是尺寸L為IOnm的情況，“50”是尺寸L為50nm的情況，“100”是尺寸L為IOOnm的情況，“200”是尺寸L為200nm的情況，“500”是尺寸L為500nm的情況。對于每一個(gè)尺寸L來說,“a”是光的波長為450nm的情況,“b”是光的波長為530nm的情況，“c”是光的波長為620nm的情況。例如，“10a”是尺寸L為IOnm且光的波長為450nm的情況。在這里，從實(shí)踐角度來看，優(yōu)選地入射角Θ為60度或者更大，透射比為50%或者更小(反射率為50%或者更大)。如從圖4可見，在使用氧化硅形成干涉濾光器4的情況下，當(dāng)將尺寸L設(shè)為IOOnm或者更大時(shí)，即使入射角Θ為60度，也可以使透射比為50%或者更小(可以使反射率為50%或者更大)。如從圖5可見，在使用氧化鈦形成干涉濾光器4的情況下，當(dāng)將尺寸L設(shè)為50nm或者更大時(shí)，即使入射角Θ為60度，也可以使透射比為50%或者更小(可以使反射率為50%或者更大)。在此情況下，由于干涉濾光器4是堆疊了具有不同折射率的層的結(jié)構(gòu)，所以假定干涉濾光器4的折射率是不同折射率的平均值。因此，假定空隙部21在XY平面上的尺寸L的條件在圖4與圖5所示的條件之間。也就是說,可以將尺寸L設(shè)為50nm或者更大,優(yōu)選地設(shè)為IOOnm或更大。在使用氮化硅代替氧化鈦的情況下，盡管折射率是2. 0，但尺寸L的優(yōu)選范圍可以類似。接下來，描述圖2中所示的固態(tài)成像裝置11。如圖2中所示，固態(tài)成像裝置11包括光電轉(zhuǎn)換單元2、互連單元3、干涉濾光器4和透鏡5。也就是說，除了光電轉(zhuǎn)換單元2與互連單元3在Z方向上的位置以外，正面照射型固態(tài)成像裝置11的基本配置與圖I中所示的背面照射型固態(tài)成像裝置I的基本配置幾乎相同。因此，可以將干涉濾光器4、空隙部21、空隙部21在XY平面中的尺寸L、透鏡5、透鏡5的邊緣的位置等類似地配置或設(shè)置成以上所描述的配置。按照實(shí)施例，由于在相鄰的干涉濾光器4之間設(shè)置空隙部21，所以可以抑制在干涉濾光器4上傾斜入射的光混入臨近像素區(qū)域。此外，由于不必在相鄰的干涉濾光器4之間設(shè)置遮光單元，所以可以抑制靈敏度降低、制造工藝的復(fù)雜化等。此外，透鏡5的邊緣設(shè)置在干涉濾光器4的邊緣的外側(cè)。因此，由于可以增大在透鏡5上入射的光的量，所以可以改進(jìn)靈敏度。
8
第二實(shí)施例接下來，描述根據(jù)第二實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的方法。圖6是用于示出根據(jù)第二實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的方法的流程圖。首先，在基底20的主表面形成多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元2 (步驟SI)。例如，通過使用離子注入法將第一導(dǎo)電類型(例如，P型)雜質(zhì)注入到由硅等制成的基底20的上部中，以形成阱區(qū)。隨后，進(jìn)一步使用離子注入法來注入導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型(例如，η型)雜質(zhì)；由此，形成光電轉(zhuǎn)換單元2的電荷存儲(chǔ)區(qū)。在此情況下，將電荷存儲(chǔ)區(qū)中第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度設(shè)為高于阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)濃度。P型雜質(zhì)例如可以是硼。η型雜質(zhì)例如可以是磷或砷。接下來，在光電轉(zhuǎn)換單元2上形成互連單元3 (步驟S2)。例如，可以使用濺射法、CVD法(化學(xué)氣相沉積法)等來將氧化硅等絕緣膜沉積在光電轉(zhuǎn)換單元2上。接下來，在所沉積的絕緣膜上沉積諸如銅等的金屬膜，并且使用光刻法和RIE (反應(yīng)離子蝕刻)法來形成互連圖案。隨后，沉積氧化硅等絕緣膜，以便覆蓋所形成的互連圖案；由此，形成互連單元3。在以多個(gè)層形成互連圖案的情況下，重復(fù)執(zhí)行絕緣膜的沉積和互連圖案的形成。必要時(shí)，可以形成過孔、觸點(diǎn)、延伸互連等。接下來，堆疊具有不同折射率的多個(gè)層，以形成選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光的干涉濾光器4。在這里，在圖I中所示的背面照射型固態(tài)成像裝置I的情況下，將用于支撐的基底接合到互連單元3上，對基底20的背表面?zhèn)?設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元2的一側(cè)的相反側(cè))進(jìn)行研磨和蝕刻，以暴露光電轉(zhuǎn)換單元2 (步驟S3-1-1)。隨后，在光電轉(zhuǎn)換單元2上形成堆疊體，該堆疊體形成了干涉濾光器4 (步驟S3-1-2)。在圖2中所示的正面照射型固態(tài)成像裝置11的情況下，在互連單元3上形成堆疊體，該堆疊體形成了干涉濾光器4 (步驟S3-2)。現(xiàn)在將進(jìn)一步例示形成干涉濾光器4的堆疊體的形成。在形成干涉濾光器4的堆疊體的形成中，首先，形成形成下部堆疊單元9b的堆疊體。例如，使用濺射法、CVD法等來以如下順序堆疊形成介電層6d的膜、形成介電層6e的膜和形成介電層6f的膜。例如，可以使用氧化鈦(TiO2，折射率2. 5)、氮化硅(SiN，折射率2. O)等來形成形成介電層6d和介電層6f的膜。例如，可以使用氧化硅(SiO2，折射率I. 46)形成形成介電層6e的膜。將形成介電層6d到6f的膜的光學(xué)膜厚設(shè)為中心波長的1/4。例如，可以將形成介電層6d到6f的膜的光學(xué)膜度設(shè)為大于等于135nm且小于等于140nm。例如，在中心波長λ是550nm的情況下，形成介電層6d和6f的膜由氧化鈦浙射率η是2. 5)形成,形成介電層6e的膜由氧化娃(折射率η是I. 46)形成,于是將形成介電層6d和6f的膜的膜厚設(shè)為55nm,將形成介電層6e的膜的膜厚設(shè)為94nm。接下來，使用濺射法、CVD法等來沉積在形成介電層6f的膜上形成干涉單元7r的膜。根據(jù)紅光的波長范圍來設(shè)置形成干涉單元7r的膜的膜厚。將形成干涉單元7r的膜的膜厚設(shè)為85nm。例如，可以使用氧化硅來形成形成干涉單元7r的膜。隨后，使用光刻法來形成光刻膠圖案，其覆蓋形成干涉濾光器4r的區(qū)域；使用RIE法等來去除暴露在未覆蓋光刻膠圖案的區(qū)域中的形成干涉單元7r的膜的表面的部分。在此情況下，通過執(zhí)行半蝕法(half etching)來形成形成干涉單元7g的膜，以使得形成干涉單元7r的膜的膜厚可以變?yōu)?5nm。此后，去除所述光刻膠圖案，并形成其中暴露了形成干涉濾光器4b的區(qū)域的光刻膠圖案。隨后，使用RIE法等來去除暴露在形成干涉濾光器4b的區(qū)域中的形成干涉單元7g的膜的部分。此后，去除光刻膠圖案；由此，在形成干涉濾光器4r的區(qū)域中形成了膜厚為85nm的膜，在形成干涉濾光器4g的區(qū)域中形成了膜厚為35nm的膜。在此情況下，在形成干涉濾光器4b的區(qū)域中未形成形成干涉單元的膜。接下來，形成形成上部堆疊單元9a的堆疊體。 可以類似于下部堆疊單元9b來形成上部堆疊單元9a。然而，將形成在下部堆疊單元9b側(cè)上形成的介電層6a的膜的膜度設(shè)為比55m薄。這樣，形成了形成干涉濾光器4的堆疊體。接下來，在形成干涉濾光器4的堆疊體上形成形成平坦化層8r、8g和Sb的膜(步驟 S4)。也就是說，在形成上部堆疊單元9a的堆疊體上形成了形成平坦化層8r、8g和Sb的膜。例如，可以通過沉積諸如透明樹脂或氧化硅等透光材料，并使用CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)法使所沉積的膜的表面平坦，來形成形成平坦化層8r、8g和Sb的膜。接下來，形成干涉濾光器4和平坦化層Sr、Sg和Sb (步驟S5)。例如，通過使用光刻法和干法蝕刻法等，由堆疊體形成了具有指定配置的干涉濾光器4和平坦化層8r、8g和Sb，在該堆疊體中堆疊了形成下部堆疊單元9b的堆疊體、形成干涉單元7r和7g的膜、形成上部堆疊單元9a的堆疊體和形成平坦化層8r、8g和Sb的膜。在此情況下，可以使用光刻法來形成覆蓋形成干涉濾光器4和平坦化層8r、8g和Sb的區(qū)域的光刻膠圖案；并可以使用干法蝕刻法來去除未覆蓋光刻膠圖案的部分。由此，可以形成具有指定配置的干涉濾光器4和平坦化層8r、8g和Sb。此時(shí)，去除未覆蓋光刻膠圖案的部分；由此，在相鄰的干涉濾光器4之間形成空隙部21。此后，通過去除光刻膠圖案，形成具有指定配置的干涉濾光器4、平坦化層8r、8g和Sb以及空隙部21。也就是說，在形成干涉濾光器4的工藝中，為多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元2中的每一個(gè)設(shè)置干涉濾光器4，并在相鄰的干涉濾光器4之間設(shè)置空隙部21。在此情況下，可以將空隙部21在XY平面中的尺寸L (在相鄰的干涉濾光器4之間的尺寸)設(shè)為50nm或者更大。在這里，在干涉濾光器4由使用氧化硅的層和使用氧化鈦的層形成的情況下，例如可以通過使用CF4和CHF3的混合氣體的等離子體蝕刻處理來使得氧化硅和氧化鈦的蝕刻速率幾乎相同，在等離子體蝕刻處理中，優(yōu)化了混合氣體的壓力和注入功率(injectionpower)。由此，可以使得暴露出兩種不同類型的層的端面的干涉濾光器4的側(cè)壁的表面成為沒有不平坦的光滑平面形式。在制造背面照射型固態(tài)成像裝置I的情況下，當(dāng)用于形成干涉濾光器4的等離子體蝕刻處理完成后，暴露出其中形成有光電轉(zhuǎn)換單元2的基底20。在此情況下，鑒于基底20由硅形成，關(guān)于對硅的蝕刻選擇性，通過使用已知的用于半導(dǎo)體工藝中的接觸孔蝕刻的蝕刻條件，可以獲得氧化硅相對于硅的適當(dāng)選擇性。也就是說，干涉濾光器4相對于基底20的選擇性等離子體蝕刻處理是可能的。在此情況下，可以通過監(jiān)測與氧化鈦和氧化硅的等離子體蝕刻處理中產(chǎn)生的鈦、硅、氧等有關(guān)的等離子體的發(fā)光強(qiáng)度，可以檢測等離子體蝕刻處理的條件和終點(diǎn)。接下來，在平坦化層8r、8g和8b上形成透鏡5 (步驟S6)。也就是說，在干涉濾光器4的設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元2的一側(cè)的相反側(cè)上形成透鏡5。當(dāng)形成透鏡5時(shí)，透鏡5的邊緣可以位于干涉濾光器4的外側(cè)的比干涉濾光器4的邊緣更遠(yuǎn)的位置。例如，可以通過使用諸如透明樹脂等透光材料形成透鏡5并將所形成的透鏡5鍵合到平坦化層8r、8g和8b上，來形成透鏡5?；蛘撸韵路椒ㄒ彩强赡艿脑谠摲椒ㄖ?，使用諸如透明樹脂等透光材料，在平坦化層8r、8g和Sb上沉積形成透鏡5的膜，并執(zhí)行熱處理，以將該膜模制成透鏡5的形狀。當(dāng)沉積形成透鏡5的膜時(shí)，可以用犧牲膜等來填充空隙部21，以使得諸如透明樹脂等透光材料不會(huì)進(jìn)入空隙部21中。如此，可以制造固態(tài)成像裝置I和11。以上介紹的實(shí)施例可以抑制傾斜入射光混入相鄰像素區(qū)中，并且可以提供能抑制靈敏度降低的固態(tài)成像裝置及其制造方法。盡管已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅以示例的方式提出，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，可以以各種其它形式來實(shí)現(xiàn)此處所描述的新穎實(shí)施例；此外，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，對此處所描述的實(shí)施例的形式進(jìn)行各種省略、替代和改變。所附權(quán)利要求及其等同形式旨在覆蓋會(huì)落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的這種形式或者修改。此外，上述實(shí)施例可以互相組合并可以加以實(shí)施。例如，在固態(tài)成像裝置I和11中，以一維方式布置多個(gè)像素的配置是可能的，并且以二維方式布置多個(gè)像素的配置也是可能的。在以二維方式布置多個(gè)像素的配置的情況下，可以根據(jù)固態(tài)成像裝置I和11的說明書來形成具有預(yù)期尺寸和布局的干涉濾光器4。例如，可以按照拜耳(Bayer)布置來設(shè)置圖I中所示的對應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色的波長范圍內(nèi)的光的像素。此外，光電轉(zhuǎn)換單元2可以與光電二極管不同。例如，可以使用在基底20與干涉濾光器4之間設(shè)置的、具有光電轉(zhuǎn)換功能的無機(jī)膜或有機(jī)膜。此外，可以適當(dāng)?shù)馗淖冊诟缮鏋V光器4中設(shè)置的上部堆疊單元、干涉單元和下部堆疊單元的堆疊層的材料、數(shù)量、以及層的厚度尺寸等。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括基底，包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及單獨(dú)地為所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元而設(shè)置的多個(gè)干涉濾光器，所述多個(gè)干涉濾光器包括堆疊的具有不同折射率的多個(gè)層，并且所述多個(gè)干涉濾光器配置為選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光，空隙部，設(shè)置在相鄰的干涉濾光器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述相鄰的干涉濾光器之間的尺寸是50nm或者更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述相鄰的干涉濾光器之間的尺寸是IOOnm或者更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，還包括多個(gè)透鏡，單獨(dú)地為所述多個(gè)干涉濾光器而設(shè)置，并且設(shè)置在所述干涉濾光器的設(shè)置有所述光電轉(zhuǎn)換單元的一側(cè)的相對側(cè)，所述透鏡的邊緣位于所述干涉濾光器的外側(cè)的比所述干涉濾光器的邊緣更遠(yuǎn)的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述干涉濾光器包括第一堆疊單元和第二堆疊單元，所述第一堆疊單元包括第一介電層、設(shè)置在所述第一介電層上的第二介電層和設(shè)置在所述第二介電層上的第三介電層，所述第二堆疊單元包括第四介電層、設(shè)置在所述第四介電層上的第五介電層和設(shè)置在所述第五介電層上的第六介電層，所述第一介電層的折射率和所述第三介電層的折射率高于所述第二介電層的折射率，并且所述第四介電層的折射率和所述第六介電層的折射率高于所述第五介電層的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述第二介電層和所述第五介電層包含氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述第一介電層、所述第三介電層、所述第四介電層和所述第六介電層包含氧化鈦或者氮化娃。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述第一介電層的光學(xué)膜厚、所述第二介電層的光學(xué)膜厚、所述第三介電層的光學(xué)膜厚、所述第四介電層的光學(xué)膜厚、所述第五介電層的光學(xué)膜厚和所述第六介電層的光學(xué)膜厚大于等于135nm且小于等于140nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，還包括干涉單元，設(shè)置在所述第一堆疊單元與所述第二堆疊單元之間，所述干涉單元的折射率低于所述第一介電層的折射率和所述第三介電層的折射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述干涉單元包含氧化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，還包括干涉單元，設(shè)置在所述第一堆疊單元與所述第二堆疊單元之間，所述干涉單元的折射率低于所述第四介電層的折射率和所述第六介電層的折射率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述干涉單元包含氧化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，在設(shè)置有所述裝置的環(huán)境中，所述空隙部填充有氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述氣體是空氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括多個(gè)平坦化層，分別設(shè)置在所述多個(gè)干涉濾光器與所述多個(gè)透鏡之間，所述空隙部設(shè)置在相鄰的平坦化層之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述多個(gè)干涉濾光器的中心波長大于等于540nm且小于等于560nm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述第一介電層的光學(xué)膜厚、所述第二介電層的光學(xué)膜厚、所述第三介電層的光學(xué)膜厚、所述第四介電層的光學(xué)膜厚、所述第五介電層的光學(xué)膜厚和所述第六介電層的光學(xué)膜厚是所述中心波長的1/4。
18.一種用于制造固態(tài)成像裝置的方法，包括在基底中形成多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及形成包括堆疊的具有不同折射率的多個(gè)層且被配置為選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光的多個(gè)干涉濾光器，在所述形成包括堆疊的具有不同折射率的多個(gè)層且被配置為選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光的多個(gè)干涉濾光器的步驟中，單獨(dú)地為所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置所述多個(gè)干涉濾光器，并且在相鄰的干涉濾光器之間設(shè)置空隙部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述相鄰的干涉濾光器之間的尺寸是50nm或者更大。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在所述干涉濾光器的設(shè)置有所述光電轉(zhuǎn)換單元的一側(cè)的相對側(cè)單獨(dú)地為所述多個(gè)干涉濾光器設(shè)置多個(gè)透鏡，在所述在所述干涉濾光器的設(shè)置有所述光電轉(zhuǎn)換單元的一側(cè)的相對側(cè)單獨(dú)地為所述多個(gè)干涉濾光器設(shè)置多個(gè)透鏡的步驟中，所述透鏡的邊緣位于所述干涉濾光器的外側(cè)的比所述干涉濾光器的邊緣更遠(yuǎn)的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置及其制造方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種固態(tài)成像裝置包括基底和多個(gè)干涉濾光器?；装ǘ鄠€(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。單獨(dú)地為所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置多個(gè)干涉濾光器。多個(gè)干涉濾光器包括堆疊的具有不同折射率的多個(gè)層。將所述多個(gè)干涉濾光器配置為選擇性地透射指定波長范圍內(nèi)的光。在相鄰的干涉濾光器之間設(shè)置空隙部。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102916023SQ201210272818
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者戶野谷純一, 藤井孝佳, 佐佐木賢司, 今野有作 申請人:株式會(huì)社東芝