CN101753862B - 固态成像装置,其制造方法和照相机 - Google Patents

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Abstract

一种制造固态成像装置的方法，包括下述步骤：在基板上形成的光电转换部分，所述光电转换部分在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷；在受光面上形成把光引导到受光面的光波导；和在光波导上形成使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，其中在形成滤色器时，通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后进行显影处理，由光敏树脂膜形成滤色器，在形成光波导时，形成光波导的核心部分，以致核心部分吸收当进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线。

Description

固态成像装置,其制造方法和照相机
技术领域
本发明涉及固态成像装置，其制造方法和照相机。更具体地说，本发明涉及一种固态成像装置，它包括在受光面接收光、并光电转换在受光面接收的光从而产生信号电荷的光电转换部分，和把光引导到受光面的光波导，制造该固态成像装置的方法和包括该固态成像装置的照相机。
背景技术
照相机，比如数字视频照相机和数字静态照相机包括固态成像装置。例如，这种照相机包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，或电荷耦合器件(CCD)图像传感器作为固态成像装置。
在固态成像装置中，设置多个像素的成像区被布置在半导体基板的表面上。在该成像区中，设置接收来自被摄体图像的光，并光电转换接收的光，从而产生信号电荷的多个光电转换部分，以便对应于多个像素。例如，设置光电二极管作为光电转换部分。
在这种固态成像装置中，随着像素数目的增大，每个像素的单元尺寸被减小。从而，每个像素接收的光的量降低，导致灵敏度降低。
从而，为了增大光聚焦效率，以改善灵敏度，为每个像素构成一个光波导。
具体地说，光波导由具有高折射率的光学材料构成，包括引导光的核心部分。在核心部分周围设置折射率比核心部分低的包覆部分。从而，在光波导中，在核心部分和包覆部分之间的边界，入射光能够被完全反射。因此，通过设置光波导，能够提高光聚焦效率，从而改善灵敏度。例如，核心部分由有机树脂材料构成(例如，参见未经审查的日本专利申请公开No.2006-222270和2006-156799)。
另外，在这种固态成像装置中，在光波导的核心部分上设置滤色器。在滤色器中，光被着色并被射向光波导。所述滤色器是利用照相平版印刷技术形成的。
具体地说，例如，通过涂覆包含染料的光敏树脂膜，随后顺序对光敏树脂膜进行曝光处理和显影处理，形成滤色器。
发明内容
在如上所述的利用照相平版印刷技术形成滤色器的过程中，难以高精度地使滤色器图形化。从而，获得的图像的画质会被降低。
此外，由于在利用照相平版印刷技术形成滤色器的过程中残存的光敏树脂膜的残留物的影响，上述问题会变得严重。这种问题主要是由在对光敏树脂膜的曝光处理中，曝光光线在置于光敏树脂膜之下的一层的反射造成的。
在另一种情况下，由于滤色器和置于滤色器之下的光波导之间的附着力不足，设备的可靠性被降低。
从而，为了解决上述问题，可在光敏树脂膜之下设置底层平面化膜，所述底层平面化膜被配置成提供防反射功能和附着功能。
不过，底层平面化膜的形成增大了生产步骤的数目，从而降低生产效率。此外，由于底层平面化膜的存在，光电转换元件接收的光的量降低，从而降低灵敏度。
于是，难以充分解决上面描述的问题。
因此，最理想的是提供一种能够改善获得的图像的画质，并且能够提高生产效率的固态成像装置，制造该固态成像装置的方法，和包括该固态成像装置的照相机。
按照本发明的一个实施例，提供一种制造固态成像装置的方法，包括：在基板上形成光电转换部分，所述光电转换部分在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷，在受光面的上方形成把光引导到受光面的光波导，和在光波导的上方形成使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器，其中，在形成滤色器的步骤中，通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理，由光敏树脂膜形成滤色器，在形成光波导的步骤中，形成光波导的核心部分，以致核心部分吸收当在形成滤色器的步骤中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线。
在形成光波导的步骤中，最好这样形成核心部分，以致核心部分包含吸收曝光光线的染料。
在形成光波导的步骤中，最好这样形成核心部分，以致核心部分包含吸收曝光光线的树脂。
在形成光波导的步骤中，树脂最好包括共轭双键(conjugateddouble bond)。
形成光波导的步骤最好包括进行表面处理的步骤，在所述表面处理中，树脂的共轭双键被断开，以致构成核心部分的树脂在核心部分的面对滤色器的表面吸收曝光光线。
最好，按照本发明的一个实施例的制造固态成像装置的方法还包括形成密切接触滤色器和光波导的核心部分的粘合层的步骤，形成粘合层的步骤是在形成光波导的步骤和形成滤色器的步骤之间执行的。在形成粘合层的步骤中，最好这样形成粘合层，以致粘合层包含在形成滤色器的步骤中使用的树脂。
按照本发明的一个实施例，提供一种制造固态成像装置的方法，包括：在基板上形成的光电转换部分，所述光电转换部分在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷，在受光面的上方形成把光引导到受光面的光波导，和在光波导的上方形成使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器的步骤，其中，在形成滤色器的步骤中，通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理，由光敏树脂膜形成滤色器，在形成光波导的步骤中，进行在光波导的核心部分的表面上形成不规则性的表面处理，以致当在形成滤色器的步骤中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
按照本发明的一个实施例，提供一种固态成像装置，包括在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷的光电转换部分，把光引导到受光面的光波导，和使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器，其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，光波导包括由吸收当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线的材料构成的核心部分。
按照本发明的一个实施例，提供一种固态成像装置，包括在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷的光电转换部分，把光引导到受光面的光波导，和使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器，其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，在光波导的核心部分的表面上形成不规则性，以致当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
按照本发明的一个实施例，提供一种照相机，包括：在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷的光电转换部分，把光引导到受光面的光波导，和使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器，其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，光波导包括由吸收当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线的材料构成的核心部分。
按照本发明的一个实施例，提供一种照相机，包括：在受光面上接收光，并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷的光电转换部分，把光引导到受光面的光波导，和使光着色并使着色后的光从其射向光波导的滤色器，其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，在光波导的核心部分的表面上形成不规则性，以致当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
按照本发明的一个实施例，当在形成滤色器的步骤中进行曝光处理时，形成光波导的核心部分，以致照射在光敏树脂膜上的曝光光线在光波导的核心部分被吸收或者被散射。
按照本发明的一个实施例，能够提供一种其中能够改善所获得图像的画质，并且能够提高生产效率的固态成像装置，制造该固态成像装置的方法，和包括该固态成像装置的照相机。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例中的照相机的结构的结构图；
图2是表示本发明的第一实施例中的固态成像装置的总体结构的概况的平面图；
图3是表示本发明的第一实施例中，设置在成像区中的像素P的相关部分的电路图；
图4是表示本发明的第一实施例中的固态成像装置的相关部分的横截面图；
图5是表示在生产本发明的第一实施例中的固态成像装置的方法的一个步骤中形成的相关部分的横截面图；
图6是表示在生产本发明的第一实施例中的固态成像装置的方法的一个步骤中形成的相关部分的横截面图；
图7是表示在生产本发明的第一实施例中的固态成像装置的方法的一个步骤中形成的相关部分的横截面图；
图8是表示在生产本发明的第一实施例中的固态成像装置的方法的一个步骤中形成的相关部分的横截面图；
图9是表示在生产本发明的第一实施例中的固态成像装置的方法的一个步骤中形成的相关部分的横截面图；
图10A-10C包括分别表示包含在本发明的第一实施例中的第二核心部分131b中的染料的例子的化学式和图表；
图11A和11B是分别表示在本发明的第一实施例中形成的滤色器的一部分的照片；
图12是表示在本发明的第一实施例中，存在或不存在底层平面化膜的影响结果的示图；和
图13是表示本发明的第二实施例中的固态成像装置的相关部分的横截面图。
具体实施方式
下面参考附图，说明本发明的实施例。
第一实施例
[设备的结构]
图1是表示本发明的第一实施例中的照相机40的结构的结构图。
如图1中所示，照相机40包括固态成像装置1，光学***42，驱动电路43和信号处理电路44。下面顺序说明每个组件。
固态成像装置1通过光学***42接收来自被摄体图像的光，并光电转换来自被摄体图像的光，从而产生信号电荷。本实施例中，固态成像装置1是基于从驱动电路43输出的驱动信号被驱动的。具体地说，信号电荷被读入固态成像装置1，并被输出为原始数据。后面详细说明固态成像装置1的细节。
光学***42包括例如，光学透镜，把被摄体图像聚焦在固态成像装置1的成像面上。
驱动电路43向固态成像装置1和信号处理电路44输出各种驱动信号，从而分别驱动固态成像装置1和信号处理电路44。
信号处理电路44执行从固态成像装置1输出的原始数据的信号处理，从而产生被摄体图像的数字图像。
下面说明固态成像装置1的总体结构。
图2是表示本发明的第一实施例中的固态成像装置1的总体结构的平面图。
第一实施例的固态成像装置1是CMOS图像传感器，包括基板101，如图2中所示。例如，基板101是由硅制成的半导体基板。如图2中所示，成像区PA和周边区SA被设置在基板101的表面上。
在基板101的表面上，成像区PA具有如图2中所示的矩形形状，多个像素P沿x方向和y方向被排列在成像区PA中。即，像素P被排列成矩阵。另外，在成像区PA中，其中心被布置成对应于图1中所示的光学***42的光轴。
在基板101的表面上，如图2中所示，周边区SA被布置在成像区PA周围。配置成处理在像素P中产生的信号电荷的***电路被设置在周边区SA中。
具体地说，如图2中所示，作为***电路，设置有垂直选择电路13，列电路14，水平选择电路15，水平信号线16，输出电路17和定时发生器(TG)18。
例如，垂直选择电路13包括移位寄存器，逐行有选择地驱动像素P。
例如，列电路14包括采样/保持(S/H)电路和相关二次采样(CDS)电路。列电路14逐列对从像素P读出的信号进行信号处理。
例如，水平选择电路15包括移位寄存器，顺序选择和输出由列电路14从各个像素P读出的信号。通过水平选择电路15的选择驱动，从像素P顺序读出的信号经水平信号线16被输出给输出电路17。
例如，输出电路17包括数字放大器。输出电路17执行从水平选择电路15输出的信号的诸如放大处理之类的信号处理，随后输出信号。
定时发生器18产生各种定时信号，并把产生的定时信号输出给垂直选择电路13，列电路14和水平选择电路15，从而控制各个电路的驱动。
图3是表示在本发明的第一实施例中，设置在成像区PA中的像素P的相关部分的电路图。
如图3中所示，设置在成像区PA中的像素P包括光电二极管21，传输晶体管22，放大晶体管23，地址晶体管24和复位晶体管25。即，设置了光电二极管21和被配置成执行从光电二极管21读出信号电荷的操作的像素晶体管。
在像素P中，光电二极管21接收来自被摄体图像的光，光电转换接收的光，从而产生和累积信号电荷。如图3中所示，光电二极管21经传输晶体管22与放大晶体管23的栅极连接。在光电二极管21中，累积的信号电荷经传输晶体管22作为输出信号被传输给与放大晶体管23的栅极连接的浮动扩散区FD。
在像素P中，如图3中所示，传输晶体管22被置于光电二极管21和浮动扩散区FD之间。当从传输线26向传输晶体管22的栅极提供传输脉冲时，传输晶体管22把累积在光电二极管21中的信号电荷作为输出信号传输给浮动扩散区FD。
在像素P中，如图3中所示，放大晶体管23的栅极与浮动扩散区FD连接，放大晶体管23放大经浮动扩散区FD输出的输出信号。在本实施例中，放大晶体管23经地址晶体管24与垂直信号线27连接，和设置在除成像区PA外的区域中的恒流源I一起构成源跟随器。于是，当向地址晶体管24供给地址信号时，从浮动扩散区FD输出的输出信号在放大晶体管23中被放大。
在像素P中，如图3中所示，地址晶体管24的栅极与被供给地址信号的地址线28连接。当地址信号被供给地址晶体管24时，地址晶体管24变成on状态，把由如上所述的放大晶体管23放大的输出信号输出给垂直信号线27。该输出信号经垂直信号线27被输出给列电路14的上述S/H和CDS电路。
在像素P中，如图3中所示，复位晶体管25的栅极与被供给复位信号的复位线29连接。复位晶体管25被连接在电源Vdd和浮动扩散区FD之间。当复位信号从复位线29被供给复位晶体管25的栅极时，复位晶体管25把浮动扩散区FD的电位复位为电源Vdd的电位。
传输晶体管22的栅极，地址晶体管24的栅极和复位晶体管25的栅极是逐行连接的，每一行由沿水平方向排列的多个像素构成。从而，对以行为单位排列的多个像素同时进行上面描述的像素的驱动操作。具体地说，借助从垂直选择电路13供给的地址信号，以水平线(像素行)为单位沿垂直方向顺序选择像素。此外，每个像素的晶体管由从定时发生器18输出的各种定时信号控制。从而，每个像素中的输出信号经每个像素列的垂直信号线27被读入列电路14的S/H和CDS电路中。
下面详细说明按照本实施例的固态成像装置1。
图4是表示本发明的第一实施例中的固态成像装置1的相关部分的截面图。图4表示对应于一个像素P的主要部分的横截面。在成像区PA中，像素P被布置在如上所述的基板101上，不过除了主要部分之外，像素P的图解说明被省略。
如图4中所示，在固态成像装置1中，设置了光电二极管21，单片透镜111，光波导核心部分131，和滤色器301，以便对应于像素P。
下面顺序说明每个组件。
如图4中所示，光电二极管21被设置在基板101的表面上。光电二极管21在受光面JS接收光，并且光电转换接收的光，从而产生信号电荷。在光电二极管21中，如图4中所示，单片(on-chip)透镜111，光波导核心部分131和滤色器301沿垂直于受光面JS的z方向被排列在基板101的表面上。在本实施例中，从受光面JS一侧开始，顺序排列光波导核心部分131，滤色器301和单片透镜111。因此，在本实施例中，光电二极管21接收通过这些组件入射在受光面JS上的光，并把所述光光电转换成信号电荷。传输晶体管22被设置在基板101上，以便与光电二极管21相邻。
单片透镜111是所谓的微透镜。单片透镜111被设置在基板101的表面之上，如图4中所示，并聚焦入射光。如图4中所示，光电二极管21设置在基板101的表面上，单片透镜111被布置成其光轴KJ垂直于光电二极管21的受光面JS的中心。单片透镜111沿光轴KJ的方向面对光电二极管21的受光面JS，滤色器301和光波导核心部分131在它们之间。沿从光电二极管21的受光面JS到光波导核心部分131的方向，单片透镜111的中心的厚度大于其边缘的厚度。因此，由单片透镜111聚焦的光经滤色器301和光波导核心部分131在光电二极管21的受光面JS被接收。
光波导核心部分131被设置在基板101的表面之上，如图4中所示，并被配置成把入射光导引到光电二极管21的受光面JS。如图4中所示，光波导核心部分131被置于滤色器301和光电二极管21的受光面JS之间，把顺序通过单片透镜111和滤色器301的光导引到光电二极管21的受光面JS。
在本实施例中，如图4中所示，形成光波导核心部分131，以致光波导核心部分131的表面(与光电二极管21的受光面JS平行的表面)的面积沿着从单片透镜111到光电二极管21的方向减小。即，形成锥形的光波导核心部分131。
如图4中所示，光波导核心部分131的侧面和底面被起包覆层作用的层间绝缘膜Sz围绕。如图4中所示，在位于光波导核心部分131的侧面部分中的每个层间绝缘膜Sz内设置多个配线H。例如，通过在层间绝缘膜Sz中形成配线用沟槽，在沟槽的表面上形成阻挡金属层BM，随后用诸如铜之类的导电材料填充沟槽形成每个配线H。此外，为了防止构成配线H的铜扩散，在多个层间绝缘膜Sz之间设置防扩散层KB。
在本实施例中，如图4中所示，光波导核心部分131包括第一核心部分131a和第二核心部分131b。
在光波导核心部分131中，如图4中所示，第一核心部分131a被布置在通过除去部分的层间绝缘膜Sz而形成的开孔K的表面上，和多个层间绝缘膜Sz的上表面上。第一核心部分131a起钝化膜的作用。第一核心部分131a由折射率比起包覆层作用的每个层间绝缘膜Sz的折射率高的光学材料构成。第一核心部分131a由折射率比设置在第一核心部分131a内的第二核心部分131b的折射率高的光学材料构成。例如，每个层间绝缘膜Sz由氧化硅薄膜构成。通过利用等离子体化学气相沉积(CVD)沉积氮化硅(SiN)薄膜，形成第一核心部分131a，从而第一核心部分131a的折射率高于层间绝缘膜Sz的折射率。另一方面，第一核心部分131a最好由利用等离子体CVD方法形成的等离子体SiON薄膜，光刻胶膜或氧化钛薄膜构成。
在光波导核心部分131中，如图4中所示，第二核心部分131b是嵌入层，被嵌入第一核心部分131a内。第二核心部分131b是通过用光学材料填充通过除去部分层间绝缘膜Sz而形成的开孔K形成的，第一核心部分131a介于第二核心部分131b和层间绝缘膜Sz之间。在本实施例中，如图4中所示，第二核心部分131b对应于单片透镜111的光轴KJ，单片透镜111的光轴KJ穿过第二核心部分131b的中心。第二核心部分131b被设置在层间绝缘膜Sz的上表面上，并使表面平面化，第一核心部分131a介于第二核心部分131b和层间绝缘膜Sz之间。第二核心部分131b由折射率比第一核心部分131a的折射率低的光学材料构成。例如，通过用旋涂法涂布丙烯酸树脂形成第二核心部分131b。另一方面，第二核心部分131b最好由聚酰亚胺树脂薄膜，Si3N4膜，类金刚石(DLC)膜或者聚硅氧烷树脂薄膜构成。
第二核心部分131b被配置成包含吸收当在滤色器301的形成过程中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线的染料。后面将详细说明该特征。
如图4中所示，滤色器301被布置在基板101之上，以便面对受光面JS。如图4中所示，滤色器301被设置在包括在光波导核心部分131中的第二核心部分131b上。滤色器301接收来自被摄体图像的光，所述光随后被着色，着色的光被射向第二核心部分131b。滤色器301是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的。后面将详细说明形成滤色器301的过程。例如，和第二核心部分131b中一样，滤色器301是通过使用丙烯酸树脂作为光敏树脂形成的。由于滤色器301和第二核心部分131b类似地由丙烯酸树脂形成，因此恰当地形成滤色器301和第二核心部分131b，以便相互密切接触。
在本实施例中，如图4中所示，滤色器301包括绿色滤光层(greenfilter layer)301G，红色滤光层301R和蓝色滤光层301B。
在滤色器301中，形成绿色滤光层301G，以便在对应于绿色的波长范围中具有高透光率，来自被摄体的光被透射为绿光。即，绿色滤光层301G光谱分离来自被摄体的光，从而使光变成绿色。在本实施例中，如图4中所示，绿色滤光层301G被布置成沿单片透镜111的光轴KJ的方向，面对光电二极管21的受光面JS，光波导核心部分131介于它们之间。绿色滤光层301G是通过利用诸如旋涂法之类的涂覆方法，涂布包含绿色颜料和光敏树脂的涂覆溶液，以形成涂层，随后利用平版印刷技术使涂层图形化而形成的。
在滤色器301中，形成红色滤光层301R，以便在对应于红色的波长范围中具有高透光率，来自被摄体的光被透射为红光。即，红色滤光层301R光谱分离来自被摄体的光，从而使光变成红色。尽管图4中省略了图解说明，不过和绿色滤光层301G部分中一样，光电二极管21，单片透镜111，和光波导核心部分131也被设置在一部分的红色滤光层301R中。即，和绿色滤光层301G中一样，红色滤光层301R被布置成沿单片透镜111的光轴KJ的方向，面对光电二极管21的受光面JS，光波导核心部分131介于它们之间。红色滤光层301R是通过利用诸如旋涂法之类的涂覆方法，涂布包含红色颜料和光敏树脂的涂覆溶液，以形成涂层，随后利用平版印刷技术使涂层图形化而形成的。
在滤色器301中，形成蓝色滤光层301B，以便在对应于蓝色的波长范围中具有高透光率，来自被摄体的光被透射为蓝光。即，蓝色滤光层301B光谱分离来自被摄体的光，从而使光变成蓝色。尽管图4中省略了图解说明，不过和绿色滤光层301G部分中一样，光电二极管21，单片透镜111，和光波导核心部分131也被设置在一部分的蓝色滤光层301B中。即，和绿色滤光层301G中一样，蓝色滤光层301B被布置成沿单片透镜111的光轴KJ的方向，面对光电二极管21的受光面JS，光波导核心部分131介于它们之间。蓝色滤光层301B是通过利用诸如旋涂法之类的涂覆方法，涂布包含蓝色颜料和光敏树脂的涂覆溶液，以形成涂层，随后利用平版印刷技术使涂层图形化而形成的。
尽管图中未示出，不过红色滤光层301R、绿色滤光层301G和蓝色滤光层301B按Bayer排列，被布置在与基板101的表面对应的表面上。
[制造固态成像装置的方法]
下面说明制造上述固态成像装置1的方法。
图5～图9是分别表示在制造本发明的第一实施例中的固态成像装置1的方法的步骤中形成的相关部分的横截面图。
首先，如图5中所示，形成光电二极管21和层间绝缘膜Sz。
光电二极管21是通过把n型杂质离子注入由p型硅基板构成的基板101中而产生的。
随后形成构成像素P的各个组件，例如传输晶体管22。
之后，在基板101的表面上形成多个层间绝缘膜Sz，以覆盖光电二极管21。例如，通过用CVD方法形成氧化硅膜，形成每个层间绝缘膜Sz。
在多个层间绝缘膜Sz的形成过程中，例如通过damascene工艺在层间绝缘膜Sz之间形成配线H。
在本实施例中，通过在层间绝缘膜Sz中形成配线用沟槽，在沟槽的表面上形成阻挡金属层BM，随后用导电材料填充其上具有阻挡金属层BM的沟槽，形成每个配线H。具体地说，例如，通过用溅射方法顺序堆叠钽膜和氮化钽膜，形成阻挡金属层BM。随后，例如，形成铜晶种层(未示出)，随后通过电镀形成铜膜。随后用化学机械抛光(CMP)使所得到的表面平面化，以形成配线H。
此外，为了防止构成配线H的铜扩散，在多个层间绝缘膜Sz之间形成防扩散层KB。例如，通过用CVD方法沉积碳化硅膜，形成每个防扩散层KB，以致该碳化硅膜被沉积为配线H的上层。
随后，如图6中所示，形成开孔K。
在本实施例中，通过蚀刻除去一部分的层间绝缘膜Sz，形成开孔K。
具体地说，如图6中所示，通过蚀刻除去多个层间绝缘膜Sz等的一部分，即，与光电二极管21的受光面JS的中心部分对应的那部分。在本实施例中，形成开孔K，以致从受光面JS开始沿向上的方向，开孔K的表面(与受光面JS平行的表面)的面积逐渐增大。即，形成开孔K，以便具有锥形，从而开孔K的侧面相对于和受光面JS垂直的z方向被倾斜。通过进行各向异性蚀刻工艺，例如，干法蚀刻工艺形成开孔K。
随后，如图7中所示，形成第一核心部分131a。
在本实施例中，在如上所述形成的开孔K的表面上形成第一核心部分131a。通过用等离子体CVD方法沉积氮化硅(SiN)膜，形成覆盖开孔K的表面的第一核心部分131a。
具体地说，例如，形成第一核心部分131a，以致厚度0.5微米的氮化硅(SiN)膜覆盖开孔K的表面。
随后，如图8中所示，形成第二核心部分131b。
在本实施例中，在如上所述在开孔K的表面上沉积第一核心部分131a之后，通过用光学材料填充开孔K，形成第二核心部分131b。例如，通过用旋涂法形成丙烯酸树脂膜，形成第二核心部分131b。
在本实施例中，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b包含吸收当在滤色器301的形成过程中进行曝光处理时，照射到光敏树脂膜上的曝光光线的材料。
例如，形成第二核心部分131b，以便包含吸收曝光光线的染料。
具体地说，如下所述，在滤色器301的形成过程中进行的曝光处理中，i-line被用作照射到光敏树脂膜上的曝光光线。即，通过用i-line照射光掩膜，掩膜图案图像被转印到光敏树脂膜上。于是，在第二核心部分131b的形成过程中，加入显著吸收i-line的染料。例如，形成第二核心部分131b以吸收波长350纳米或以下的光。
因此，能够防止曝光处理期间曝光光线的反射，从而通过高精度的图形化，能够形成滤色器301。这种情况下，最理想的是第二核心部分131b包含显著吸收用作曝光光线的i-line(波长：370纳米)，而不是具有被光电二极管21接收的中心波长的光的染料。即，可取的是使用在透过滤色器301的光的中心波长下，透光率比i-line的透光率更高的染料。
图10A-10C包括分别表示包含在本发明的第一实施例中的第二核心部分131b中的染料的例子的化学式和图表。在图10A-10C中，左侧均显示染料的化学式，右侧均显示表示光的波长和其透光率之间的关系的图表。
具体地说，可以使用图10A中所示的酞菁染料，图10B中所示的三芳基甲烷染料，或图10C中所示的吨染料(xanthene dye)。通过适当地调整添加的染料的量，i-line被吸收，从而能够高精度地使滤色器301图形化。此外，可见光的吸收被降低，从而光电二极管21能够有效地吸收可见光。
如上所述，形成包括第一核心部分131a和第二核心部分131b的光波导核心部分131。
随后，如图9中所示，形成滤色器301。
在本实施例中，用旋涂法涂布包含染料和光敏树脂的涂覆溶液，从而形成涂层，随后用平版印刷技术使涂层图形化。从而，顺序形成具有不同颜色，并构成滤色器301的滤光层。
更具体地说，通过用用作曝光光线的i-line照射光掩膜，把掩膜图案图像转印到形成的光敏树脂膜上，实现曝光处理。随后，对曝光的光敏树脂膜进行显影处理。对每种颜色进行这些处理。因此，顺序形成绿色滤光层301G，红色滤光层301R和蓝色滤光层301B，从而形成滤色器301。
随后，如图4中所示，形成单片透镜111，从而产生固态成像装置1。
如上所述，按照本实施例，在形成光波导核心部分131的步骤中，形成光波导的第二核心部分131b，以致第二核心部分131b吸收当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线。在本实施例中，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b包含吸收曝光光线的染料。
图11A和11B是分别表示在本发明的第一实施例中形成的滤色器301的一部分的照片。图11A是在本实施例中制备的滤色器301的SEM图像。图11B是在第二核心部分131b中不加入吸收曝光光线的染料而制备的滤色器301的SEM图像。
如图11A和11B中所示，与图11B中所示的滤色器301相比，图11A中所示的滤色器301是高精度地形成的，光敏树脂膜的残存量被降低。
在第二核心部分131b中，染料吸收曝光光线，从而防止曝光光线被第二核心部分131b反射向光敏树脂膜。
更具体地说，在本实施例中制备的滤色器301的反射率如下所示：
绿色滤光层301G的反射率：4.8％
红色滤光层301R的反射率：2.9％
蓝色滤光层301B的反射率：12.6％
相反，在第二核心部分131b中不加入吸收曝光光线的染料而制备的滤色器301的反射率如下所示：
绿色滤光层301G的反射率：6.6％
红色滤光层301R的反射率：8.5％
蓝色滤光层301B的反射率：16.2％
此外，第二核心部分131b的表面的反射率为27％。相反，在第二核心部分131b不包含吸收曝光光线的染料的情况下，第二核心部分131b的表面的反射率为31％。
因此，在本实施例中，由于如上所述能够降低在第二核心部分131b的反射率，因此能够高精度地使滤色器图形化，能够减少光敏树脂膜的残存量。从而，能够提高所获得图像的画质。
此外，按照本实施例的方法不包括在光敏树脂膜下单独形成底层平面化膜的步骤。于是，在本实施例中能够避免增大生产步骤的数目，从而防止生产效率降低。
此外，由于不设置这种底层平面化膜，本实施例的结构能够防止发生由于底层平面化膜的存在，光电二极管21接收的光的量被减少，从而导致灵敏度降低的问题。
图12是表示在本发明的第一实施例中，存在或不存在底层平面化膜的影响结果的示图。图12表示光电二极管接收的平行光的灵敏度，所述平行光是通过绿色滤光层(GRN)，红色滤光层(RED)或蓝色滤光层(BLU)入射的。在该图中，当设置底层平面化膜时获得的灵敏度被假定为“1”，并表示了在不设置底层平面化膜的本实施例中计算的灵敏度。
如图12中所示，由于界面反射的影响被降低，因此在不设置底层平面化膜的本实施例中，能够获得更高的受光灵敏度。具体地说，对通过绿色滤光层(GRN)入射的光的灵敏度增大约2.3％。对通过红色滤光层(RED)入射的光的灵敏度增大约4％。对通过蓝色滤光层(BLU)入射的光的灵敏度增大约0.9％。
在上面的实施例中，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b包含吸收当在滤色器301的形成过程中进行曝光处理时，照射到光敏树脂膜上的曝光光线的染料。不过，固态成像装置1的结构并不局限于此。例如，上述染料可被包含在第一核心部分131a和第二核心部分131b中。另一方面，染料可以只被包含在第一核心部分131a中。
第二实施例
图13是表示本发明的第二实施例中的固态成像装置1b的相关部分的横截面图。和图4中一样，图13表示像素P的横截面。
如图13中所示，第二实施例的固态成像装置1b和第一实施例的固态成像装置1的不同之处在于固态成像装置1b还包括粘合层121，并且第二核心部分131b由聚酰亚胺树脂构成。除此之外，第二实施例与第一实施例相同。因此，重复部分的描述被省略。
如图13中所示，粘合层121被设置在滤色器301和第二核心部分131b之间，密切接触滤色器301和第二核心部分131b。
形成粘合层121，以便包含和在滤色器301的形成过程中使用的树脂相同的树脂。在形成第二核心部分131b的步骤和形成滤色器301的步骤之间进行形成粘合层121的步骤。例如，通过用旋涂法涂布包含树脂的涂覆溶液，并干燥涂覆溶液，形成粘合层121。粘合层121被设置在第二核心部分131b的表面上，覆盖由于包含在第二核心部分131b中的染料等的存在而产生的微小表面不规则性，从而使第二核心部分131b的表面平面化。
如上所述，当第二核心部分131b由和构成滤色器301的丙烯酸树脂不同的聚酰亚胺树脂构成时，第二核心部分131b和滤色器301之间的附着性可能不足。不过，在本实施例中，包含和在滤色器301的形成过程中使用的树脂相同的树脂的粘合层121被置于第二核心部分131b和滤色器301之间。此外，粘合层121使第二核心部分131b的表面平面化。因此，在本实施例中，滤色器301和第二核心部分131b能够适宜并且密切地相互接触。
注意代替使用上述材料，可利用各种树脂材料形成粘合层121。例如，当滤色器301由丙烯酸树脂构成，第二核心部分131b由聚硅氧烷构成时，粘合层121最好由包含环氧基的丙烯酸树脂构成。具体地说，使用包含苄基甲基丙烯酸酯的甲基丙烯酸酯共聚物，或者二醇和酸二酐的加聚物。二醇和酸二酐的加聚物的一个例子是其主链具有通过加聚二醇组分和酸二酐而获得的半酯结构的聚合物，比如环氧丙烯酸酯。
第三实施例
在第三实施例中，形成第二核心部分131b的步骤的一部分不同于第一实施例中的步骤。除此之外，第三实施例和第一实施例相同。因此，重复部分的描述被省略。
在第三实施例中，在第二核心部分131b的形成过程中，不同于第一实施例中的步骤，在不加入吸收当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线的染料的情况下，形成第二核心部分131b。另外，在第二核心部分131b的表面上形成不规则性，以致曝光光线在该表面被散射。
具体地说，如第一实施例中的图7中所示，第一核心部分131a被沉积在开孔K的表面上。
随后，如第一实施例中的图8中所示，通过用光学材料填充开孔K，形成第二核心部分131b。例如，通过用旋涂法形成不包含染料的丙烯酸树脂膜，形成第二核心部分131b。
随后，对第二核心部分131b的表面进行表面处理。
在本实施例中，在第二核心部分131b的表面上形成不规则性，以致当在滤色器301的下一个形成步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线在该表面被散射。
具体地说，作为对第二核心部分131b的表面的表面处理，进行灰化处理，从而在第二核心部分131b的表面上形成不规则性。
例如，利用氧等离子体进行该灰化处理。更具体地说，在下述条件下进行灰化处理。气体的种类为O2，气体的流速为100sccm，压强为1.0Pa，RF功率为100瓦。从而，可在第二核心部分131b上形成中心线表面粗糙度(Ra)为0.317纳米，均方根(RMS)粗糙度为0.424纳米的表面。
在本实施例的第二核心部分131b中，避免了曝光光线被第二核心部分131b反射向光敏树脂膜的现象。
具体地说，在本实施例中制备的滤色器301的反射率如下所示：
绿色滤光层301G的反射率：4.9％
红色滤光层301R的反射率：3.0％
蓝色滤光层301B的反射率：11.4％
为了比较，在不对第二核心部分131b的表面进行灰化处理的情况下，制备了固态成像装置。即，不同于第三实施例，在该固态成像装置的第二核心部分131b的表面上不形成不规则性。这种情况下，滤色器301的反射率如下所示：
绿色滤光层301G的反射率：6.6％
红色滤光层301R的反射率：8.5％
蓝色滤光层301B的反射率：16.2％
与不进行灰化处理的情况相比，在通过灰化处理形成不规则性的情况下，第二核心部分131b的表面的反射率较低。从而，滤色器301的反射率也较低。
因此，在本实施例中，能够高精度地使滤色器图形化，能够降低光敏树脂膜的残留量。从而，能够改善所获得图像的画质。
在上面的表面处理中，形成第二核心部分131b的表面，以致中心线表面粗糙度(Ra)在例如0.4～0.8纳米的范围中(就RMS来说，0.7～1.1纳米)。当表面粗糙度为上述范围的上限或更小时，能够防止第二核心部分131b的透光率的降低。具体地说，当Ra超过0.8纳米时，波长400纳米(60纳米转换值)的光的透光率为97％。另一方面，当Ra在约0.3～0.5纳米的范围中时，透光率为100％，从而该范围特别适宜。
如上所述，在第三实施例中，在第二核心部分131b的表面形成不规则性。形成所述不规则性，以致当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线在第二核心部分131b的表面被散射。因此，在本实施例中，能够减小当曝光光线在第二核心部分131b被反射时产生的反射光对光敏树脂膜的影响。
因此，在本实施例中，和第一实施例的情况一样，能够高精度地使滤色器图形化，能够减小光敏树脂膜的残留量。从而，能够改善所获得图像的画质。
在本实施例中，通过进行表面处理，改进第二核心部分131b的表面，不过实施例并不局限于此。例如，不仅第二核心部分131b的表面，而且包括其内部在内的整个第二核心部分131b都可被改进。
另一方面，当在第二核心部分131b的表面形成不规则性时，代替进行上面说明的灰化处理，通过利用CF4作为气体，可进行蚀刻处理。
另一方面，第二核心部分131b的表面处理可以是离子注入处理。在这种情况下，例如，在位于80～140KeV范围中的加速度能量下，进行磷(P)或氮(N)的离子注入处理，以致杂质浓度在1×1013/cm3～1×1014/cm3的范围中。
第四实施例
在第四实施例中，形成第二核心部分131b的步骤的一部分不同于第一实施例中的步骤。除此之外，第四实施例和第一实施例相同。因此，重复部分的描述被省略。
在第四实施例中，不同于第一实施例，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b不包含吸收当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线的染料。
在本实施例中，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b包含吸收当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线的树脂。
在本实施例中，第二核心部分131b由包括共轭双键的树脂构成。
具体地说，如第一实施例中的图7中所示，在开孔K的表面上沉积第一核心部分131a。
随后，如第一实施例中的图8中所示，通过用光学材料填充开孔K，形成第二核心部分131b。例如，通过用旋涂法形成包括共轭双键的树脂的膜，形成第二核心部分131b。
具体地说，作为包括共轭双键的树脂，可以使用包括多烯[H-(CH＝CH)n-H]或多并苯的树脂。该树脂的例子包括丙烯酸树脂，聚酰亚胺树脂，和聚硅氧烷树脂，它们都包含多烯或多并苯。
在本实施例中，第二核心部分131b最好由显著吸收被用作曝光光线的紫外光，比如i-line(波长：365纳米)，而不是具有被光电二极管21接收的中心波长的可见光的树脂构成。
因此，在本实施例中，最好使用下述多烯(参见http://www.ecosci.jp/color/mol_color1.html)。
1，3-丁二烯(吸收波长λmax＝217纳米)
1，3，5-己三烯(吸收波长λmax＝268纳米)
1，3，5，7-辛四烯(吸收波长λmax＝304纳米)
1，3，5，7，9-癸五烯(吸收波长λmax＝334纳米)
1，3，5，7，9，11-十二碳六烯(吸收波长λmax＝364纳米)
考虑到相同的原因，最好使用下述多并苯。
苯(吸收波长λmax＝203纳米)
萘(吸收波长λmax＝314纳米)
蒽(吸收波长λmax＝370纳米)
如上所述，按照本实施例，形成光波导的第二核心部分131b，以致第二核心部分131b吸收当在形成滤色器301的步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线。在本实施例中，形成第二核心部分131b，以致第二核心部分131b包含吸收曝光光线的树脂。
因此，在本实施例中，和第一实施例中一样，能够高精度地使滤色器图形化，能够减小光敏树脂膜的残留量。从而，能够改善所获得图像的画质。
注意，在本实施例中，和第二实施例中一样，还可设置粘合层。
此外，当通过利用与可见光相比，较少吸收i-line的含共轭双键的树脂，例如下面的多烯[H-(CH＝CH)n-H]或多并苯，形成第二核心部分131b时，最好对第二核心部分131b进行表面处理。
1，3，5，7，9，11，13-十四碳七烯(吸收波长λmax＝390纳米)
1，3，5，7，9，11，13，15-十六碳八烯(吸收波长λmax＝410纳米)
1，3，5，7，9，11，13，15，17，19-二十碳十烯(吸收波长λmax＝422纳米)
并四苯(吸收波长λmax＝460纳米)
对第二核心部分131b进行该表面处理，以致构成第二核心部分131b的树脂吸收当在滤色器301的下一个形成步骤中进行曝光处理时，照射在光敏树脂膜上的曝光光线。
在该表面处理中，树脂的共轭双键被断开，以致包括共轭双键的树脂吸收曝光光线。
具体地说，通过对第二核心部分131b的表面进行灰化处理，实现该表面处理。例如，利用氧等离子体进行该灰化处理。
另一方面，可通过进行离子注入处理，即，通过把离子注入第二核心部分131b中，实现第二核心部分131b的表面处理。
如上所述，树脂可被改进，以通过借助上述表面处理，断开包括在树脂中的共轭双键，显著吸收用作曝光光线的i-line。
在本实施例中，通过进行表面处理，改进第二核心部分131b的表面，不过实施例并不局限于此。例如，不仅第二核心部分131b的表面，而且包括其内部在内的整个第二核心部分131b都可被改进。
在本发明的实现中，本发明并不局限于上面说明的实施例，可以采用各种修改。
在上面的实施例中，说明了把本发明应用于CMOS图像传感器的情况，不过本发明的应用并不局限于此。例如，本发明可被应用于CCD图像传感器。
固态成像装置1对应于按照本发明的实施例的固态成像装置。光电二极管21对应于按照本发明的实施例的光电转换部分。粘合层21对应于按照本发明的实施例的粘合层。光波导核心部分131对应于按照本发明的实施例的光波导核心部分。滤色器301对应于按照本发明的实施例的滤色器。受光面JS对应于按照本发明的实施例的受光面。
本申请包含与在2008年12月3日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-308295中公开的主题相关的主题，该申请的整个内容在此引为参考。
本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可产生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在附加权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (9)

1.一种制造固态成像装置的方法，包括下述步骤：
在基板上形成光电转换部分，所述光电转换部分在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷；
在受光面的上方形成把光引导到受光面的光波导；和
在光波导的上方形成使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中，在形成滤色器的步骤中，通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理，由光敏树脂膜形成滤色器，
在形成光波导的步骤中，形成光波导的核心部分，以致核心部分吸收当在形成滤色器的步骤中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线，以及形成核心部分以致核心部分包含吸收曝光光线的树脂，所述树脂包括共轭双键；并且
其中形成光波导的步骤包括进行表面处理的步骤，在所述表面处理中，树脂的共轭双键被断开，以致构成核心部分的树脂在核心部分的面对滤色器的表面吸收曝光光线。
2.按照权利要求1所述的方法，其中在形成光波导的步骤中，形成核心部分以致核心部分包含吸收曝光光线的染料。
3.按照权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
形成密切接触滤色器和光波导的核心部分的粘合层，形成粘合层的步骤是在形成光波导的步骤和形成滤色器的步骤之间执行的。
4.按照权利要求3所述的方法，其中在形成粘合层的步骤中，形成粘合层以致粘合层包含在形成滤色器的步骤中使用的树脂。
5.一种制造固态成像装置的方法，包括下述步骤：
在基板上形成光电转换部分，所述光电转换部分在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光，从而产生信号电荷；
在受光面的上方形成把光引导到受光面的光波导；和
在光波导的上方形成使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中，在形成滤色器的步骤中，通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理，由光敏树脂膜形成滤色器，
在形成光波导的步骤中，进行在光波导的核心部分的表面上形成不规则性的表面处理，以致当在形成滤色器的步骤中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
6.一种固态成像装置，包括：
在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光、从而产生信号电荷的光电转换部分；
把光引导到受光面的光波导；和
使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，
光波导包括由吸收当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线的材料构成的核心部分，并且所述核心部分包含吸收曝光光线的树脂，所述树脂包括共轭双键；并且
其中对光波导进行表面处理，在所述表面处理中，树脂的共轭双键被断开，以致构成核心部分的树脂在核心部分的面对滤色器的表面吸收曝光光线。
7.一种固态成像装置，包括：
在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光、从而产生信号电荷的光电转换部分；
把光引导到受光面的光波导；和
使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，
在光波导的核心部分的表面上形成不规则性，以致当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
8.一种照相机，包括：
在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光、从而产生信号电荷的光电转换部分；
把光引导到受光面的光波导；和
使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，
光波导包括由吸收当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线的材料构成的核心部分，并且所述核心部分包含吸收曝光光线的树脂，所述树脂包括共轭双键；并且
其中对光波导进行表面处理，在所述表面处理中，树脂的共轭双键被断开，以致构成核心部分的树脂在核心部分的面对滤色器的表面吸收曝光光线。
9.一种照相机，包括：
在受光面上接收光并光电转换在受光面上接收的光、从而产生信号电荷的光电转换部分；
把光引导到受光面的光波导；和
使光着色并使着色后的光射向光波导的滤色器，
其中滤色器是通过对包含染料的光敏树脂膜进行曝光处理，随后对光敏树脂膜进行显影处理形成的，
在光波导的核心部分的表面上形成不规则性，以致当在滤色器的形成过程中进行曝光处理时照射在光敏树脂膜上的曝光光线在核心部分的面对滤色器的表面上被散射。
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