固體攝像裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)一個實(shí)施方式，提供一種具備具有受光部的半導(dǎo)體基板、彩色濾光層及選擇反射層的固體攝像裝置。所述彩色濾光層設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的第1主面上，包括彩色濾光部，該彩色濾光部具有使規(guī)定的波長頻帶的光透射的透射頻帶并將所述透射頻帶外的光吸收，所述選擇反射層以與所述彩色濾光部接觸的方式設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的所述第1主面與所述彩色濾光層之間，所述選擇反射層對于所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，并且對于所述透射頻帶外的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
【專利說明】固體攝像裝置
[0001]相關(guān)申請的引用:本申請以2013年8月12日在先提出的日本國專利申請第2013-167581號的優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)并要求其利益，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]在此說明的實(shí)施方式整體上涉及固體攝像裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]在CMOS圖像傳感器等所使用的以往的固體攝像裝置中，平面地排列著分別具有接受光的受光部和將光聚光到受光部的微透鏡的多個像素。
[0004]在拍攝彩色圖像的固體攝像裝置中，在多個受光部與多個微透鏡之間設(shè)置具有光的透射頻帶相互不同的多個彩色濾光部的彩色濾光層。在各彩色濾光部中，通過使透射頻帶內(nèi)的光透射并將透射頻帶外的光吸收，能夠按每個像素接受不同顏色的光。
[0005]多個彩色濾光部例如是透射藍(lán)色光的藍(lán)色彩色濾光部、透射綠色光的綠色彩色濾光部、以及透射紅色光的紅色彩色濾光部。
[0006]彩色濾光部通常在可進(jìn)行圖案形成的透明樹脂中選擇性地含有適當(dāng)?shù)念伭匣蛉玖?，并調(diào)整光的透射頻帶及透射頻帶外的光的吸收率而形成。
[0007]但是，具有這樣形成的多個彩色濾光部的固體攝像裝置的各像素的分光特性受到透明樹脂中含有的顏料或染料的種類限制，難以進(jìn)一步提高分光特性。該分光特性指的是，將規(guī)定的波長頻帶內(nèi)的光和除此以外的波長頻帶的光分開、僅使規(guī)定的波長頻帶內(nèi)的光到達(dá)像素的受光部的特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠提高分光特性的固體攝像裝置。
[0009]根據(jù)實(shí)施方式的固體攝像裝置，具備具有受光部的半導(dǎo)體基板、彩色濾光層、以及選擇反射層。所述彩色濾光層設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的第I主面上，包括彩色濾光部，該彩色濾光部具有使規(guī)定的波長頻帶的光透射的透射頻帶并吸收所述透射頻帶外的光，所述選擇反射層以與所述彩色濾光部接觸的方式設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的所述第I主面與所述彩色濾光層之間，所述選擇反射層對于所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于所述透射頻帶外的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
[0010]根據(jù)上述構(gòu)成，能夠提高分光特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示意性地表示第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的俯視圖。
[0012]圖2是沿著所述固體攝像裝置中示出的單點(diǎn)劃線X-X的截面圖。
[0013]圖3是沿著所述固體攝像裝置中示出的單點(diǎn)劃線Y-Y的截面圖。
[0014]圖4A至4C是用于說明藍(lán)色彩色濾光部和選擇反射部的關(guān)系的說明圖，圖4A是表示藍(lán)色彩色濾光部中的光的吸收率的波長依存性的圖，圖4B是表示選擇反射部的折射率的波長依存性的圖，圖4C是表示藍(lán)色彩色濾光部與選擇反射部的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0015]圖5是表示到達(dá)具有藍(lán)色彩色濾光部及選擇反射部的藍(lán)色像素內(nèi)的受光部的光的波長依存性的圖。
[0016]圖6是表示第I實(shí)施方式的第I變形例的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。
[0017]圖7是圖6的第I變形例的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。
[0018]圖8A至SC是用于說明綠色彩色濾光部與選擇反射部的關(guān)系的說明圖，圖8A是表示綠色彩色濾光部中的光的吸收率的波長依存性的圖，圖SB是表示選擇反射部的折射率的波長依存性的圖，圖8C是表示綠色彩色濾光部與選擇反射部的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0019]圖9是表示到達(dá)具有綠色彩色濾光部及選擇反射部的綠色像素內(nèi)的受光部的光的波長依存性的圖。
[0020]圖10是第I實(shí)施方式的第2變形例的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。
[0021]圖11是圖10的第2變形例的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。
[0022]圖12A至12C是用于說明紅色彩色濾光部與選擇反射部的關(guān)系的說明圖，圖12A是表示紅色彩色濾光部中的光的吸收率的波長依存性的圖，圖12B是表示選擇反射部的折射率的波長依存性的圖，圖12C是表示紅色彩色濾光部與選擇反射部的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0023]圖13是表示到達(dá)具有紅色彩色濾光部及選擇反射部的紅色像素內(nèi)的受光部的光的波長依存性的圖。
[0024]圖14是第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。
[0025]圖15是圖14的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。
[0026]圖16是第I實(shí)施方式的第3變形例的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]以下參照【專利附圖】

【附圖說明】更多的實(shí)施方式。在附圖中，同一符號表示同一或類似部分。
[0028]參照圖1說明第I實(shí)施方式。圖1是示意性地表示第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的俯視圖。如圖1所示，第I實(shí)施方式的固體攝像裝置10是將多個像素11B、11G、11R排列為格子狀而成。多個像素IlB具有藍(lán)色彩色濾光部12B。多個像素IlG具有綠色彩色濾光部12G。多個像素IlR具有紅色彩色濾光部13R。
[0029]在多個像素11B、11G、11R中，藍(lán)色彩色濾光部12B、綠色彩色濾光部12G及紅色彩色濾光部12R以拜耳排列的方式設(shè)置。在圖1中，省略了后述的微透鏡。
[0030]圖2是沿著固體攝像裝置10的圖1所示的單點(diǎn)劃線X-X的截面圖。圖3是沿著固體攝像裝置10的圖1所示的單點(diǎn)劃線Y-Y的截面圖。
[0031]如圖2及圖3所示，本實(shí)施方式的固體攝像裝置10在作為半導(dǎo)體基板13的第I主面的背面(back surface)上具有彩色濾光層12和多個微透鏡14。在作為半導(dǎo)體基板13的第2主面的表面(front surface)上經(jīng)由絕緣膜15形成有包含布線的層16。固體攝像裝置10是所謂的背面照射型。
[0032]在包含布線的層16中，包括布線16a在內(nèi)的多條布線通過層間絕緣膜16b而相互絕緣，該布線16a與用于讀出在后述的受光部17中產(chǎn)生的電荷的柵極晶體管(未圖示)連接。
[0033]在該固體攝像裝置10中，在半導(dǎo)體基板13中設(shè)有多個受光部17。各個受光部17例如是向半導(dǎo)體基板13注入雜質(zhì)而形成的光電二極管層。這樣的多個受光部17按照圖1所示的像素11B、11G、IlR分別設(shè)置。因此，多個受光部17與多個像素11B、11G、11R的排列相應(yīng)地排列形成為格子狀。
[0034]在具有多個受光部17的半導(dǎo)體基板13的背面上設(shè)置有第I平坦化層18-1。第I平坦化層18-1例如由至少能夠使可見光透射的透明樹脂層構(gòu)成，表面平坦地設(shè)置以減少半導(dǎo)體基板13的背面的凹凸。
[0035]在該第I平坦化層18-1的表面上依次層疊有選擇反射層19及彩色濾光層12。選擇反射層19是根據(jù)入射的光的波長而選擇性地反射光的層。
[0036]彩色濾光層12由所述多個藍(lán)色彩色濾光部12B、所述多個綠色彩色濾光部12G及所述多個紅色彩色濾光部12R構(gòu)成。藍(lán)色彩色濾光部12B作為透射頻帶具有藍(lán)色的波長頻帶(450?495nm程度)，將該透射頻帶外的光吸收。綠色彩色濾光部12G作為透射頻帶具有綠色的波長頻帶(495?570nm程度)，將該透射頻帶外的光吸收。紅色彩色濾光部12R作為透射頻帶具有紅色的波長頻帶(620?750nm程度)，將該透射頻帶外的光吸收。
[0037]彩色濾光部12B、12G、12R分別通過在例如可進(jìn)行圖案形成的透明樹脂中混入規(guī)定的顏料或染料等有機(jī)物來調(diào)整透射頻帶及透射頻帶外的光的吸收率而形成。
[0038]如上述那樣，多個彩色濾光部12B、12G、12R分別包含在多個像素11B、11G、11R的某個中。因此，在彩色濾光層12中，上述多個彩色濾光部12B、12G、12R排列為格子狀并構(gòu)成拜耳排列。
[0039]選擇反射層19在半導(dǎo)體基板13的背面和所述彩色濾光層12之間以與彩色濾光層12接觸的方式設(shè)置。該選擇反射層19由例如至少與藍(lán)色彩色濾光部12B接觸地設(shè)置的一層的選擇反射部19B構(gòu)成。選擇反射部19B使透射了藍(lán)色彩色濾光部12B的藍(lán)色光透射，并且在與藍(lán)色彩色濾光部12B的界面處使藍(lán)色光以外的光反射。選擇反射部19B是根據(jù)入射的光的波長而選擇性地反射光的部分。
[0040]以下參照圖4A至4C說明藍(lán)色彩色濾光部12B和選擇反射部19B的關(guān)系。圖4A是表示藍(lán)色彩色濾光部12B中的光的吸收率的波長依存性的圖，圖4B是表示選擇反射部19B的折射率的波長依存性的圖，圖4C是表示藍(lán)色彩色濾光部12B與選擇反射部19B的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0041]如圖4A所示，藍(lán)色彩色濾光部12B是以在藍(lán)色的波長頻帶λ Β( λ B為450?495nm程度)中光的吸收率較低、在藍(lán)色的波長頻帶λ Β外光的吸收率變高的方式選擇含有物而形成的。藍(lán)色彩色濾光部12Β例如能夠通過在透明樹脂中含有藍(lán)色顏料而形成。藍(lán)色彩色濾光部12Β使藍(lán)色光透射，藍(lán)色光以外的光基本被吸收。
[0042]如圖4Β所示，藍(lán)色的波長頻帶λΒ內(nèi)的選擇反射部19Β的折射率與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率ηΒ實(shí)質(zhì)上一致。藍(lán)色的波長頻帶λ Β外的選擇反射部19Β的折射率例如設(shè)置為與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率％實(shí)質(zhì)上不同，例如比藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率ηΒ高那樣。選擇反射部19Β例如能夠通過在可進(jìn)行圖案形成的透明樹脂中混入規(guī)定的金屬等有機(jī)物或無機(jī)物來調(diào)整折射率而形成。
[0043]例如，含有藍(lán)色顏料的藍(lán)色彩色濾光部12B的折射率nB為大約1.4?1.6程度。在設(shè)置有這樣的藍(lán)色彩色濾光部12B的情況下，選擇反射部19B例如能夠通過在透明樹脂中含有填料而形成。這樣形成的選擇反射部19B在藍(lán)色波長頻帶λΒ內(nèi)的折射率與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率相近，或者與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率實(shí)質(zhì)上一致，所述選擇反射部19Β在藍(lán)色波長頻帶λ Β外的折射率與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率較大不同，比藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率高。
[0044]入射至折射率na的物體A與折射率nb的物體B的界面的光在物體A與物體B的界面處的反射率是由惠更斯原理及斯內(nèi)爾法則決定的。物體A的折射率na與物體B的折射率nb相等時反射最少，物體A的折射率na與物體B的折射率nb如果存在差異，就會在兩物體間的界面發(fā)生反射。物體A的折射率na與物體B的折射率nb之差越大則反射越大。
[0045]根據(jù)以上的關(guān)系，通過如上述那樣設(shè)置選擇反射部19B，藍(lán)色的波長頻帶λ β內(nèi)的藍(lán)色彩色濾光部12Β及選擇反射部19Β的折射率實(shí)質(zhì)上一致。因此，如圖4C所示，透射了藍(lán)色彩色濾光部12Β的藍(lán)色光在藍(lán)色彩色濾光部12Β與選擇反射部19Β的界面處不反射而進(jìn)入選擇反射部19Β。
[0046]藍(lán)色的波長頻帶λ Β外的藍(lán)色彩色濾光部12Β及選擇反射部19Β的折射率實(shí)質(zhì)上相互不同。因此，如圖4C所示，未被藍(lán)色彩色濾光部12Β吸收而透射了該彩色濾光部12Β的藍(lán)色光以外的光在藍(lán)色彩色濾光部12Β與選擇反射部19Β的界面處反射。
[0047]選擇反射部19Β設(shè)置為具有圖4Β所示的折射率特性，由此，能夠使透射了藍(lán)色彩色濾光部12Β的藍(lán)色光透射，在與藍(lán)色彩色濾光部12Β的界面處能夠使藍(lán)色光以外的光反射。
[0048]藍(lán)色的波長頻帶λ Β外的藍(lán)色彩色濾光部12Β與選擇反射部19Β的折射率之差越大，越能夠增大在它們的界面處反射的藍(lán)色光以外的光的反射量。
[0049]如以上說明，選擇反射部19Β通過與藍(lán)色彩色濾光部12Β之間的折射率差，在它們的界面處使藍(lán)色光以外的光反射。為了實(shí)現(xiàn)這樣的效果，選擇反射部19Β至少要具有一個波長的厚度，例如藍(lán)色像素IlB中的選擇反射部19Β的情況下，需要藍(lán)色光的一個波長量程度的厚度。
[0050]如上述那樣，將選擇反射部19Β設(shè)置為對于藍(lán)色的波長頻帶λ B外的光使藍(lán)色彩色濾光部12Β及選擇反射部19Β的折射率相互不同即可。因此，也可以如圖4Β中虛線所示，選擇反射部19Β設(shè)置為使藍(lán)色的波長頻帶λ Β外的光的折射率低于藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率ηΒ。
[0051]圖5是表示到達(dá)具有圖1至圖3所示的藍(lán)色彩色濾光部12Β及選擇反射部19Β的藍(lán)色像素IlB內(nèi)的受光部17的光的光強(qiáng)度的波長依存性的圖。如上述那樣設(shè)有選擇反射部19Β，所以透射了藍(lán)色彩色濾光部12Β的藍(lán)色光透射選擇反射部19Β而到達(dá)受光部17。因此，如圖5所示，在藍(lán)色像素IlB中，藍(lán)色光以較高的光強(qiáng)度到達(dá)受光部17。
[0052]未被藍(lán)色彩色濾光部12Β吸收而透射了該彩色濾光部12Β的藍(lán)色光以外的光在藍(lán)色彩色濾光部12Β與選擇反射部19Β的界面處反射。因此，如圖5所示，在藍(lán)色像素IlB中，到達(dá)受光部17的藍(lán)色光以外的光的光強(qiáng)度很小。
[0053]另一方面，在不具有選擇反射部的固體攝像裝置的情況下，在藍(lán)色像素中，透射了藍(lán)色彩色濾光部的藍(lán)色光以外的光幾乎全部到達(dá)受光部。因此，如圖5中虛線所示，在這樣的固體攝像裝置的藍(lán)色像素中，到達(dá)受光部的藍(lán)色光以外的光的光強(qiáng)度與本實(shí)施方式的固體攝像裝置10中的藍(lán)色像素IlB相比更高。這成為藍(lán)色像素的分光特性下降的一個原因。
[0054]回到圖2及圖3，在選擇反射層19的表面上設(shè)有第2平坦化層18_2。第2平坦化層18-2例如由至少能夠使可見光透射的透明樹脂層構(gòu)成，表面平坦地設(shè)置以吸收所述選擇反射層19的表面的凹凸。
[0055]在該第2平坦化層18-2的表面上，所述多個微透鏡14按照所述像素11B、11G、11R分別設(shè)置。各個微透鏡14將入射的光聚光到對應(yīng)的所述像素11B、11G、11R內(nèi)的所述多個受光部17。
[0056]固體攝像裝置10例如如下那樣制造。通過向半導(dǎo)體基板13選擇性地進(jìn)行離子注入，形成多個受光部17。然后，在半導(dǎo)體基板13的表面上經(jīng)由絕緣膜15形成包含布線的層16，并且在半導(dǎo)體基板11的背面上依次形成第I平坦化層18-1、選擇反射層19。接著，通過其他工序的例如濾光膜的形成及圖案形成(patterning)來分別形成包含藍(lán)色彩色濾光部12B、綠色彩色濾光部12G及紅色彩色濾光部12R的彩色濾光層12。形成彩色濾光層12之后，形成第2平坦化層18-2，最后形成多個微透鏡14，從而制造出固體攝像裝置10。
[0057]根據(jù)以上說明的固體攝像裝置10，在半導(dǎo)體基板13的背面與藍(lán)色彩色濾光部12B之間，以與藍(lán)色彩色濾光部12B接觸的方式設(shè)有選擇反射部19B。選擇反射部19B對于透射藍(lán)色彩色濾光部12B的藍(lán)色光的波長頻帶λΒ內(nèi)(透射頻帶內(nèi))的光具有與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率ηΒ實(shí)質(zhì)上一致的折射率，對于透射頻帶λ Β外的光具有與藍(lán)色彩色濾光部12Β的折射率實(shí)質(zhì)上不同的折射率。因此，能夠提高至少藍(lán)色像素IlB中的分光特性。
[0058]在固體攝像裝置10中，選擇反射層19由一層的選擇反射部19Β構(gòu)成。該選擇反射部19Β使透射了藍(lán)色彩色濾光部12Β的藍(lán)色光透射，并且在與藍(lán)色彩色濾光部12Β的界面處使藍(lán)色光以外的光反射。也可以取代所述一層的選擇反射部19Β，而使用使透射了綠色彩色濾光部12G的綠色光透射、并且在與綠色彩色濾光部12G的界面處使綠色光以外的光反射的一層的選擇反射部。進(jìn)而，也可以取代所述一層的選擇反射部19Β，而使用使透射了紅色彩色濾光部12R的紅色光透射、并且在與紅色彩色濾光部12R的界面處使紅色光以外的光反射的一層的選擇反射部。將前者作為第I變形例，將后者作為第2變形例，在下面加以說明。
[0059]圖6及圖7是表示第I實(shí)施方式的第I變形例的固體攝像裝置的截面圖。圖6是第I變形例的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖，圖7是第I變形例的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。第I變形例的固體攝像裝置的俯視圖與圖1相同。
[0060]如圖6及圖7所示，在第I變形例的固體攝像裝置20中，選擇反射層29如上述那樣由使透射了綠色彩色濾光部12G的綠色光透射、并且在與綠色彩色濾光部12G的界面處使綠色光以外的光反射的一層的選擇反射部29G構(gòu)成。
[0061]以下參照圖8Α至SC說明綠色彩色濾光部12G和選擇反射部29G的關(guān)系。圖8Α至8C是用于說明綠色彩色濾光部12G和選擇反射部29G的關(guān)系的說明圖。圖8Α是表示綠色彩色濾光部12G中的光的吸收率的波長依存性的圖。圖8Β是表示選擇反射部29G的折射率的波長依存性的圖。圖8C是表示綠色彩色濾光部12G與選擇反射部29G的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0062]如圖8A所示，綠色彩色濾光部12G是以使綠色的波長頻帶λ e( λ e為495?570nm程度)的光的吸收率低、綠色的波長頻帶λ G外的光的吸收率高的方式調(diào)整所含有的含有物而形成的。這樣的綠色彩色濾光部例如能夠通過在透明樹脂中含有綠色顏料而形成。綠色彩色濾光部12G使綠色光透射，綠色光以外的光基本被吸收。
[0063]如圖8B所示，選擇反射部29G設(shè)置成，使綠色的波長頻帶λ G內(nèi)的光的折射率與綠色彩色濾光部12G的折射率ne實(shí)質(zhì)上一致，使綠色的波長頻帶λ G外的光的折射率與綠色彩色濾光部12G的折射率ne實(shí)質(zhì)上不同，例如比綠色彩色濾光部12G的折射率ne高那樣。該選擇反射部29G例如能夠通過在可進(jìn)行圖案形成的透明樹脂中混入與藍(lán)色彩色濾光部12B所含有的含有物不同的規(guī)定的金屬等有機(jī)物或無機(jī)物來調(diào)整折射率而形成。
[0064]例如，含有綠色顏料的綠色彩色濾光部12G的折射率ne為大約1.4?1.6程度。在設(shè)置有這樣的綠色彩色濾光部12G的情況下，選擇反射部29G例如能夠通過在透明樹脂中含有填料而形成。在這樣形成的選擇反射部29G中，綠色的波長頻帶λ e內(nèi)的光的折射率與綠色彩色濾光部12G相近，或者與綠色彩色濾光部12G實(shí)質(zhì)上一致，綠色的波長頻帶λ G外的光的折射率與綠色彩色濾光部12G較大不同，比綠色彩色濾光部12G高。
[0065]設(shè)置有選擇反射部29G的結(jié)果，對于綠色的波長頻帶λ G內(nèi)的光，綠色彩色濾光部12G及選擇反射部29G的折射率實(shí)質(zhì)上一致而都為ne。因此，如圖SC所示，透射了綠色彩色濾光部12G的綠色光在綠色彩色濾光部12G與選擇反射部29G的界面處不反射而進(jìn)入選擇反射部29G。
[0066]對于綠色的波長頻帶λ G外的光，綠色彩色濾光部12G及選擇反射部29G的折射率實(shí)質(zhì)上不同。因此，如圖8C所示，未被綠色彩色濾光部12G吸收而透射了該彩色濾光部12G的綠色光以外的光在綠色彩色濾光部12G與選擇反射部29G的界面處反射。
[0067]選擇反射部29G通過設(shè)置為具有圖SB所示的折射率特性，能夠使透射了綠色彩色濾光部12G的綠色光透射，并且能夠在與綠色彩色濾光部12G的界面處使綠色光以外的光反射。
[0068]對于綠色的波長頻帶λ G外的光，綠色彩色濾光部12G與選擇反射部29G的折射率差越大，越能夠增大在它們的界面處反射的綠色光以外的光的反射量。
[0069]如上述那樣，選擇反射部29G設(shè)置為使得對于綠色的波長頻帶λ G外的光而綠色彩色濾光部12G及選擇反射部29G的折射率相互不同即可。因此，也可以如圖SB中虛線所示，選擇反射部29G設(shè)置為使綠色的波長頻帶Xe外的光的折射率低于綠色彩色濾光部12G的折射率％。
[0070]圖9是表示到達(dá)具有綠色彩色濾光部12G及選擇反射部29G的綠色像素IlG內(nèi)的受光部17的光的光強(qiáng)度的波長依存性的圖。如上述那樣設(shè)置了選擇反射部29G的結(jié)果，如圖9所示，透射了綠色彩色濾光部12G的綠色光透射選擇反射部29G而到達(dá)受光部17。因此，在綠色像素IlG中，綠色光以較高的光強(qiáng)度到達(dá)受光部。
[0071]未被綠色彩色濾光部12G吸收而透射了該彩色濾光部12G的綠色光以外的光在綠色彩色濾光部12G與選擇反射部29G的界面處反射。因此，在綠色像素IlG中，到達(dá)受光部17的綠色光以外的光的光強(qiáng)度很小。
[0072]另一方面，在不具有選擇反射部的固體攝像裝置的情況下，在綠色像素中，透射了綠色彩色濾光部的綠色光以外的光幾乎全部到達(dá)受光部。因此，如圖9中虛線所示，在這樣的固體攝像裝置的綠色像素中，到達(dá)受光部的綠色光以外的光的光強(qiáng)度與第I變形例的固體攝像裝置20中的綠色像素IlG相比變高。這成為綠色像素的分光特性下降的原因之一。
[0073]在以上說明的固體攝像裝置20中，在半導(dǎo)體基板13的背面與綠色彩色濾光部12G之間，以與綠色彩色濾光部12G接觸的方式設(shè)置有選擇反射部29G。選擇反射部29G對于從綠色彩色濾光部12G透射的綠色光的波長頻帶λ G內(nèi)(透射頻帶內(nèi))的光具有與綠色彩色濾光部12G的折射率實(shí)質(zhì)上一致的折射率，在透射頻帶外具有與綠色彩色濾光部12G的折射率實(shí)質(zhì)上不同的折射率。因此，能夠提高至少綠色像素IlG中的分光特性。
[0074]圖10及圖11是表示第I實(shí)施方式的第2變形例的固體攝像裝置的截面圖。圖10是第2變形例的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。圖11是第2變形例的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。第2變形例的固體攝像裝置的俯視圖與圖1相同。
[0075]如圖10及圖11所示，在第2變形例的固體攝像裝置30中，選擇反射層39由一層的選擇反射部39R構(gòu)成。該選擇反射部39R使透射了紅色彩色濾光部12R的紅色光透射，并且在與紅色彩色濾光部12R的界面處使紅色光以外的光反射。
[0076]以下參照圖12A至12C說明紅色彩色濾光部12R和選擇反射部39R的關(guān)系。圖12A是表示紅色彩色濾光部12R中的光的吸收率的波長依存性的圖。圖12B是表示選擇反射部39R的折射率的波長依存性的圖。圖12C是表示紅色彩色濾光部12R與選擇反射部39R的界面處的反射率的波長依存性的圖。
[0077]如圖12A所示，紅色彩色濾光部12R是以使紅色的波長頻帶λ κ( λ ,為620?750nm程度)的光的吸收率低、紅色的波長頻帶λ Ε外的光的吸收率高的方式選擇所含有的含有物而形成的。該紅色彩色濾光部12R例如能夠通過在透明樹脂中含有紅色顏料而形成。紅色彩色濾光部12R使紅色光透射，紅色光以外的光基本被吸收。
[0078]如圖12Β所示，選擇反射部39R設(shè)置為，紅色的波長頻帶λ Ε內(nèi)的光的折射率與紅色彩色濾光部12R的折射率％實(shí)質(zhì)上一致，紅色的波長頻帶λ κ外的光的折射率與紅色彩色濾光部12R的折射率ηκ實(shí)質(zhì)上不同，例如比紅色彩色濾光部12R的折射率ηκ高。這樣的選擇反射部39R例如能夠通過在可進(jìn)行圖案形成的透明樹脂中混入與藍(lán)色彩色濾光部12Β及綠色彩色濾光部12G所含有的含有物不同的規(guī)定的金屬等有機(jī)物或無機(jī)物來調(diào)整折射率而形成。
[0079]例如，含有紅色顏料的紅色彩色濾光部12R的折射率ηκ為大約1.4?1.6程度。在設(shè)置有這樣的紅色彩色濾光部12R的情況下，選擇反射部39R例如能夠通過在透明樹脂中含有填料而形成。這樣形成的選擇反射部39R，紅色的波長頻帶λ κ內(nèi)的光的折射率與紅色彩色濾光部12R相近，或者與紅色彩色濾光部12R實(shí)質(zhì)上一致，紅色的波長頻帶λ κ外的光的折射率與紅色彩色濾光部12R較大不同，高于紅色彩色濾光部12R。
[0080]像這樣設(shè)置選擇反射部39R的結(jié)果，紅色的波長頻帶λ Ε內(nèi)的紅色彩色濾光部12R及選擇反射部39R的折射率實(shí)質(zhì)上一致而都為ηκ。因此，如圖12C所示，透射了紅色彩色濾光部12R的紅色光在紅色彩色濾光部12R與選擇反射部39R的界面處不反射而進(jìn)入選擇反射部39R。
[0081]對于紅色的波長頻帶λ Ε外的光，紅色彩色濾光部12R及選擇反射部39R的折射率實(shí)質(zhì)上不同。因此，如圖12C所示，未被紅色彩色濾光部12R吸收而透射了該彩色濾光部12R的紅色光以外的光在紅色彩色濾光部12R與選擇反射部39R的界面處反射。
[0082]選擇反射部39R通過設(shè)置為具有圖12B所示的折射率特性，能夠使透射了紅色彩色濾光部12R的紅色光透射，并且能夠在與紅色彩色濾光部12R的界面處反射紅色光以外的光。
[0083]對于紅色的波長頻帶λ Ε外的光，紅色彩色濾光部12R與選擇反射部39R的折射率差越大，越能夠增大在它們的界面處反射的紅色光以外的光的反射量。
[0084]如上述那樣，選擇反射部39R設(shè)置為對于紅色的波長頻帶λ κ外的光使紅色彩色濾光部12R及選擇反射部39R的折射率相互不同即可。因此，也可以如圖12Β中虛線所示，選擇反射部39R設(shè)置為使紅色的波長頻帶λ Ε外的折射率比紅色彩色濾光部12R的折射率ηΕ低。
[0085]圖13是表示到達(dá)具有紅色彩色濾光部12R及選擇反射部39R的紅色像素IlR內(nèi)的受光部17的光的光強(qiáng)度的波長依存性的圖。如上述那樣設(shè)置選擇反射部39R的結(jié)果，如圖13所示，透射了紅色彩色濾光部12R的紅色光透射選擇反射部39R而到達(dá)受光部17。因此，在紅色像素IlR中，紅色光以較高的光強(qiáng)度到達(dá)受光部17。
[0086]未被紅色彩色濾光部12R吸收而透射了該彩色濾光部12R的紅色光以外的光在紅色彩色濾光部12R與選擇反射部39R的界面處反射。因此，在紅色像素IlR中，到達(dá)受光部17的紅色光以外的光的光強(qiáng)度較小。
[0087]另一方面，在不具有選擇反射部的固體攝像裝置的情況下，在紅色像素中，透射了紅色彩色濾光部的紅色光以外的光幾乎全部到達(dá)受光部。因此，如圖13中虛線所示，在以往的固體攝像裝置的紅色像素中，與第2變形例的固體攝像裝置30中的紅色像素IlR相t匕，到達(dá)受光部的紅色光以外的光的光強(qiáng)度高。這成為紅色像素的分光特性下降的原因之
O
[0088]根據(jù)以上說明的第2變形例的固體攝像裝置30，在半導(dǎo)體基板13的背面與紅色彩色濾光部12R之間，以與紅色彩色濾光部12R接觸的方式設(shè)有選擇反射部39R。選擇反射部39R對于透射紅色彩色濾光部12R的紅色光的波長頻帶λ Ε內(nèi)(透射頻帶內(nèi))的光具有與紅色彩色濾光部12R的折射率實(shí)質(zhì)上一致的折射率，對于透射頻帶外的光具有與紅色彩色濾光部12R的折射率實(shí)質(zhì)上不同的折射率。因此，能夠提高至少紅色像素IlR中的分光特性。
[0089]圖14及圖15是表示第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的截面圖。圖14是第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖，圖15是第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的與圖3對應(yīng)的截面圖。第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的俯視圖與圖1相同。
[0090]第2實(shí)施方式的固體攝像裝置40與第I實(shí)施方式的固體攝像裝置10相比，選擇反射層的構(gòu)造不同。
[0091]如圖14及圖15所示，在固體攝像裝置40中，與入射的光的波長相應(yīng)地將光選擇性地反射的選擇反射層49由按照像素11B、11G、11R分別設(shè)置的多個選擇反射部49B、49G、49R構(gòu)成。多個選擇反射部49B、49G、49R分別對于對應(yīng)的彩色濾光部12B、12G、12R的透射頻帶內(nèi)的光具有與彩色濾光部12B、12G、12R實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于透射頻帶外的光具有與彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
[0092]在半導(dǎo)體基板13的背面與藍(lán)色彩色濾光部12B之間，與藍(lán)色彩色濾光部12B接觸地設(shè)置有圖4B所示的折射率特性的選擇反射部49B。在半導(dǎo)體基板13的背面與綠色彩色濾光部12G之間，與綠色彩色濾光部12G接觸地設(shè)置有圖SB所示的折射率特性的選擇反射部49G。進(jìn)而，在半導(dǎo)體基板13的背面與紅色彩色濾光層12R之間，與紅色彩色濾光片12R接觸地設(shè)置有圖1lB所示的折射率特性的選擇反射部49R。固體攝像裝置40中的選擇反射層49由這樣的3種選擇反射部49B、49G、49R構(gòu)成。
[0093]根據(jù)固體攝像裝置40，在半導(dǎo)體基板13的背面與各色的彩色濾光部12B、12G、12R之間，以與各色的彩色濾光部12B、12G、12R接觸的方式分別設(shè)有選擇反射部49B、49G、49R。各個選擇反射部49B、49G、49R對于從對應(yīng)的彩色濾光部12B、12G、12R透射的光的波長頻帶λΒ、Ag> λκ內(nèi)(透射頻帶內(nèi))的光具有與對應(yīng)的彩色濾光部12B、12G、12R的折射率實(shí)質(zhì)上一致的折射率，對于透射頻帶外的光具有與對應(yīng)的彩色濾光部12R的折射率實(shí)質(zhì)上不同的折射率。因此，能夠提高各像素11B、11G、11R中的分光特性。
[0094]以上說明了本發(fā)明的幾個實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式只是作為例子提示，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)，并且包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其均等同范圍內(nèi)。
[0095]例如，上述多個實(shí)施方式是背面照射型的固體攝像裝置。本發(fā)明在所謂的表面照射型的固體攝像裝置中也同樣能夠應(yīng)用。圖16是作為第I實(shí)施方式的第3變形例而示出表面照射型的固體攝像裝置的與圖2對應(yīng)的截面圖。在該固體攝像裝置中，在作為形成有多個受光部17的半導(dǎo)體基板13的第2主面的表面(front surface)上,經(jīng)由通過層間絕緣膜16b覆蓋了多個布線層16a的布線層16，設(shè)有彩色濾光層12G、12B及多個微透鏡14。透射藍(lán)色光的波長選擇反射部19B形成在布線層16與彩色濾光層12G、12B之間。
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像裝置，具備: 半導(dǎo)體基板，具有多個受光部； 彩色濾光層，設(shè)置在該半導(dǎo)體基板的第I主面上，具有藍(lán)色彩色濾光部、綠色彩色濾光部及紅色彩色濾光部，所述藍(lán)色彩色濾光部具有使藍(lán)色光透射的透射頻帶并將該透射頻帶外的光吸收，所述綠色彩色濾光部具有使綠色光透射的透射頻帶并將該透射頻帶外的光吸收，所述紅色彩色濾光部具有使紅色光透射的透射頻帶并將該透射頻帶外的光吸收；以及選擇反射層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的所述第I主面與所述彩色濾光層之間，具有第I選擇反射部、第2選擇反射部及第3選擇反射部； 所述第I選擇反射部以與所述藍(lán)色彩色濾光部接觸的方式設(shè)置，對于所述藍(lán)色光的透射頻帶內(nèi)的光具有與所述藍(lán)色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于所述藍(lán)色光的透射頻帶外的光具有與所述藍(lán)色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率， 所述第2選擇反射部以與所述綠色彩色濾光部接觸的方式設(shè)置，對于所述綠色光的透射頻帶內(nèi)的光具有與所述綠色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于所述綠色光的透射頻帶外的光具有與所述綠色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率， 所述第3選擇反射部以與所述紅色彩色濾光部接觸的方式設(shè)置，對于所述紅色光的透射頻帶內(nèi)的光具有與所述紅色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于所述紅色光的透射頻帶外的光具有與所述紅色彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在所述彩色濾光層上分別設(shè)有微透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 所述藍(lán)色彩色濾光部、所述綠色彩色濾光部及所述紅色彩色濾光部構(gòu)成拜耳排列。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在所述半導(dǎo)體基板的與所述第I主面對置的第2主面?zhèn)刃纬捎邪季€的層。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在所述半導(dǎo)體基板的所述第I主面與所述選擇反射層之間還設(shè)置有平坦化層。
6.一種固體攝像裝置，具備: 半導(dǎo)體基板，具有受光部； 彩色濾光層，設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的第I主面上，包括彩色濾光部，該彩色濾光部具有使規(guī)定的波長頻帶的光透射的透射頻帶，并將所述透射頻帶外的光吸收；以及 選擇反射層，包含選擇反射部，該選擇反射部以與所述彩色濾光部接觸的方式設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的所述第I主面與所述彩色濾光層之間，對于所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，并且對于所述透射頻帶外的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置， 在所述彩色濾光層上分別設(shè)有微透鏡。
8.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置， 在所述半導(dǎo)體基板的與所述第I主面對置的第2主面?zhèn)刃纬捎邪季€的層。
9.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置， 在所述半導(dǎo)體基板的所述第I主面與所述選擇反射層之間還設(shè)置有平坦化層。
10.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置， 所述半導(dǎo)體基板具有包含所述受光部在內(nèi)的多個受光部， 所述彩色濾光層具有包含所述彩色濾光部在內(nèi)的、分別具有相互不同的光的透射頻帶的多個彩色濾光部， 所述選擇反射層具有包含所述選擇反射部在內(nèi)的多個選擇反射部， 所述多個選擇反射部分別與對應(yīng)的所述多個彩色濾光部接觸地設(shè)置，對于對應(yīng)的所述多個彩色濾光部的所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于對應(yīng)的所述多個彩色濾光部的所述透射頻帶外的光具有與所述多個彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
11.如權(quán)利要求10所述的固體攝像裝置， 所述多個彩色濾光部分別是所述透射頻帶為藍(lán)色的波長頻帶的藍(lán)色彩色濾光部、所述透射頻帶為綠色的波長頻帶的綠色彩色濾光部以及所述透射頻帶為紅色的波長頻帶的紅色彩色濾光部。
12.如權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置， 所述藍(lán)色彩色濾光部、所述綠色彩色濾光部及所述紅色彩色濾光部構(gòu)成拜耳排列。
13.一種固體攝像裝置，具備: 半導(dǎo)體基板，具有受光部； 形成于所述半導(dǎo)體基板的第2主面上的包含布線的層； 彩色濾光層，設(shè)置于該包含布線的層上，包含彩色濾光部，該彩色濾光部具有使規(guī)定的波長頻帶的光透射的透射頻帶，并將所述透射頻帶外的光吸收；以及 選擇反射層，具有選擇反射部，該選擇反射部以與所述彩色濾光部接觸的方式設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板的所述第2主面與所述彩色濾光層之間，對于所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于所述透射頻帶外的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
14.如權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置， 在所述彩色濾光層上分別設(shè)有微透鏡。
15.如權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置， 在所述半導(dǎo)體基板的所述第2主面與所述選擇反射層之間還設(shè)置有平坦化層。
16.如權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置， 所述半導(dǎo)體基板具有包含所述受光部在內(nèi)的多個受光部， 所述彩色濾光層具有包含所述彩色濾光部在內(nèi)的、分別具有相互不同的光的透射頻帶的多個彩色濾光部， 所述選擇反射層具有包含所述選擇反射部在內(nèi)的多個選擇反射部， 所述多個選擇反射部分別與對應(yīng)的所述多個彩色濾光部接觸地設(shè)置，對于對應(yīng)的所述多個彩色濾光部的所述透射頻帶內(nèi)的光具有與所述彩色濾光部實(shí)質(zhì)上相同的折射率，對于對應(yīng)的所述多個彩色濾光部的所述透射頻帶外的光具有與所述多個彩色濾光部實(shí)質(zhì)上不同的折射率。
17.如權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置， 所述多個彩色濾光部分別是所述透射頻帶為藍(lán)色的波長頻帶的藍(lán)色彩色濾光部、所述透射頻帶為綠色的波長頻帶的綠色彩色濾光部以及所述透射頻帶為紅色的波長頻帶的紅色彩色濾光部。
18.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置， 所述藍(lán)色彩色濾光部、所述綠色彩色濾光部及所述紅色彩色濾光部構(gòu)成拜耳排列。
【文檔編號】H01L27/146GK104377212SQ201410066605
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】上野宗一郎 申請人:株式會社東芝