調整されたカラーフィルタを有する撮像装置
最適化されたカラーフィルタアレイが、一つまたはそれ以上のダマシン層の、内部、上、または下に形成される。カラーフィルタアレイは、その下にあるそれぞれのフォトダイオードに入射する光の特定の波長の強度を最大化するために、装置の層の組合せられた光学特性を最適化するように構成されるフィルタ領域を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、改良された半導体撮像装置(semiconductor imaging device)に関し、特に改良されたカラーフィルタ、色分解(color separation)および感度を有するCMOS撮像装置(imager)に関する。
【背景技術】
【0002】
固体またはディジタルビデオカメラにおけるカラー撮像(color imaging)は一般的に、とりわけ電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)フォトダイオードアレイ、電荷注入ディバイスおよびハイブリッドフォーカルプレーン(焦点面)アレイのような、異なるタイプの半導体ベースの撮像装置(imager)で実行される。
【0003】
CMOS撮像回路は一般的に、マイクロレンズのアレイ、カラーフィルタおよび光撮像装置(photo imager)を含み、光撮像装置は読み出しアレイとディジタル処理を用いて、カラーフィルタされた光信号をディジタル形式に変換する。この撮像装置の光撮像装置部分はピクセルのフォーカルプレーンアレイを含み、各々の一つずつのピクセルが、基板の下層部分に光生成電荷を蓄積するための基板のドープ領域の上に重なる、フォトゲート、光導電体またはフォトダイオードのような感光領域を含んでいる。読み出し回路は各ピクセルに接続され、かつ少なくとも基板内に形成された出力電界効果トランジスタ、および出力トランジスタのゲートに接続された一般的には浮動拡散ノードである検出ノード(sensing node)を有するフォトゲート、光導電体またはフォトダイオードに隣接して基板上に形成された電荷転送部を含んでいる。感光領域の上または周囲のディバイス層は、フォトダイオードおよびとりわけ読み出し回路のいくつかまたは全部の要素へのワイヤ接続を含んでいる。撮像装置は、基板の電荷蓄積領域から浮動拡散ノードへ電荷を転送するためのトランジスタのような少なくとも一つの電子ディバイスと、電荷の転送に先立ってそのノードを所定の電荷レベルにリセットするための、同様に一般的にはトランジスタである一つのディバイスとを含んでもよい。
【0004】
カラー撮像用フォトダイオードシステムは種々の問題に煩わされる。例えば、吸収または回折に起因する感光領域での光強度損失は、光がマイクロレンズに入り、介在層とともにカラーフィルタを通り、入射光がフォトダイオードまたはフォトゲートの感光領域内に入るまで発生する。
【0005】
とりわけ光強度損失を引き起こす光学ゆがみ(distortion:歪曲、収差)は、多数の設計(design)因子に起因する。フォトダイオードの上のピクセル面は、使用される技術に応じて、例えば、平らな二次元面上に線描された赤、緑、青用の、またはシアン、マゼンタ、イエロー用のカラーフィルタを含むように構成されている。フォトダイオードで受光される光は、フォトダイオード上の基板の材料と深さにより影響を受ける。撮像装置上の積層の下にあるフォトダイオードに到達する光の強度は、撮像装置基板における深さと基板で使用される材料に基づく薄膜干渉効果および屈折率変化に起因して、カラーフィルタおよびまたは基板を通って透過する光の波長に依存する。
【0006】
いくつかの設計に応じて、フォトダイオード上の基板内の屈折および吸収の効果に合わせて調整する目的で、撮像装置の最上面からのフォトダイオードの距離を変化させる。撮像装置の最上面からのフォトダイオードの距離を変えることは、撮像装置の製造コストを非常に増加させる。そのような複雑さは設計コストに加算され、フォトダイオードの感光領域への光子の究極の透過についての設計の制限を適切に解決することなく、または所与のフォトダイオードにより捕獲されうる光子の最大強度を適切に増加させることがない。このようにして、例えば青、赤、緑の光の異なる波長を受光する種々のフォトダイオードへの光子の透過を改善または最適化しながら、簡潔化されたフォトダイオードの構成を可能にすることができる新しいアプローチが必要とされる。
【発明の開示】
【0007】
この発明は、青、緑、赤のような光の異なる波長を受光する種々のフォトダイオードへの光の透過を最適化するための、カラー撮像装置(color imager)のピクセル構造(pixel structure)を生産するための代替のプロセスを提供する。カラーフィルタエレメントのエッチングと形成に関連して、シングルエッチ、多重エッチおよび種々のマスクキング手順を含む種々のカラーフィルタエレメントの形成処理を含む異なる処理スキームを組み入れたカラーフィルタアレイを形成する種々の方法が提供される。撮像装置の層の最適化された透過を得るために、多様なアプローチが用いられる。それは、カラーフィルタでの光の入射を最適化するための各ピクセル用のダマシン層(damascene layer)においてカラーフィルタウィンドウを調節することを含む。他の実施形態は、各々のカラーフィルタ層の大きさが最適化されるように、ディバイス層上に盛り上る延伸カラーフィルタ層(extended color filter layer)、及び可能ならば、光の特定の波長(例えば赤、緑、青)を吸収する各フォトダイオード用の材料を提供する。ダマシン層は、特定のフォトダイオードにより吸収される光に対する最適化された光学特性を提供する大きさに、種々のカラーフィルタのキャビティが形成されるスペースを提供するように用いられる。変ったカラーフィルタのキャビティは、ディバイス層において充分な上部のスペース(あき)が利用可能であれば、フォトダイオードの直ぐ上のディバイス層の上部のスペース(あき)内に同様に形成することができる。種々の型式のダマシンまたは層の調整が可能であり、それは、複合層の光特性を変更することにより、または特定のフォトダイオードまたは感光領域に対してあるカラーフィルタエレメントを移動させることにより、特定のダイオード上の複合層の光学特性を調整する、カラーフィルタエレメントの上および下のカプセル化層の使用を含む。
【0008】
これらおよびその他のこの発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して提供される以下の詳細な説明により、より良く理解される。
【実施例】
【0009】
この発明の一態様は、撮像センサ(imager sensor)用のカラーフィルタアレイを形成するための、代替的な処理スキームを提供する。この発明の他の態様は、最大の色透過のために、基板の特定の領域を調整(tuning)するための現在のディバイス製造技術の使用を可能にする。
【0010】
一例としての実施形態は、カラーフィルタレジストの直接リソグラフ撮像よりむしろ、カラーピクセルを形成するためのダマシン型(damascene type)の処理を用いる。ピクセルのためのカラーフィルタアレイ(CFA)キャビティは、酸化物または他の適宜のマトリックス材料において、従来のリソグラフィおよびエッチングにより生成され、次にそれはカラー材料により充填される。それに続く化学機械処理(CMP)プロセスの間、凹領域(recessed area)を除いて全てのカラー材料が取り除かれ、凹領域は充填のままにされ、ピクセルのカラーフィルタ部分が形成される。
【0011】
カラーフィルタに用いられるカラー材料の深さは、撮像アレイの特定の感光領域の光学特性を調整(tune)するために、変えうる。ダイオード上のおよび/またはダイオード上の金属化層の上に充分な空間(room)を提供するためにダマシン層を用いることができ、従ってダイオード上の層の光学特性が、特定の波長についてダイオードに入射する光を最適化するように、変えられる。光学特性の調整のために必要とされるならば、カラーフィルタキャビティがフォトダイオード上の層内に延びるための充分な上部空間がある場合には、ダマシン層は要求されない。
【0012】
ダマシン層内と可能ならばフォトダイオード上の他の層内の凹領域(recessed area)は、ディバイススタックおよびダマシン層を含む基板の部分と同様に、フォトダイオード上のカラーフィルタアレイ(color filter array)(CFA)ウィンドウまたはフィルタ部分を生成する。フォトダイオード上の種々の材料の集合的な薄膜干渉、屈折および吸収特性を変更するためのCFAウィンドウの使用は、フォトダイオードで受光される光の特定の波長範囲の最大強度を増加させる。同様に、ダイレクトカラーレジスト撮像を用いたカラーピクセルのリソグラフ形成とは異なり、高い解像度の標準レジストを標準的なリソグラフ技術に用いることができるので、高い解像度およびプリント品質は、最適化されたCFAウィンドウを組み込んだピクセルから得ることができる。同様に、標準的なコーティング技術で塗布され、ダマシン型構造とCFAウィンドウを用いたカラー材料は、撮像可能である必要はなく、従って化学組成および材料の制約において、幅広い自由度を提供する。同様に、より薄いカラーフィルムがより高い顔料の装荷(loading)に用いることができ、撮像装置のいくつかの設計光学を改善する。さらに、この発明の使用は、各色に対するダマシンとCFAウィンドウ層の厚さを個々に調整する能力にもかかわらず、完全に平面化されたカラーマトリックス構造を可能にする。前の色が他のピクセル構造に逆に影響するトポグラフィに依るカラーストリーキングのような問題は回避される。全体としてのより浅いフィルム積層のために、光学的クロストークを削減することができ、このようにしてこの発明は一面では、分離を増大するオプション、またはピクセルの間の分離マトリックスを生成するオプションを提供する。この発明の一態様はまた、隣接するピクセルへの色残留を防止し、CFAの製造のためのより安価なカラー材料を提供する。同様にこの発明は、従来のCFA作製プロセスにより起こる可動イオンによるレジストの汚染に起因して現在要求される絶縁した光作製領域の必要性の排除を可能にする。最後にこの発明は、追加の平面化コートを必要とすることなく、カラーピクセルの上または下に内蔵レンズを提供する。この発明はまた、フォトダイオード上の層の集合的な屈折および吸収特性の必要な「調整」(tuning)を提供する広い多様な構造を可能にする。
【0013】
撮像装置のフォトダイオード上の全ての層の薄膜干渉、屈折特性および吸収特性のモデル化は、必要とされる波長の調整(wavelength tuning)の解析を始めることにより達成される。フォトダイオードおよび撮像装置の層の屈折特性および吸収特性のモデル化は業界では周知である。例えば、交互に積層して配置された多層膜の多数の反射率および吸収を計算する、マスキャド(Math CAD)、プロリス(Prolith)またはソリッドC(Solid C)のような市販のソフトウェアが利用可能である。市販のリソグラフィソフトウェアも同様に用いることができる。設計者が種々のフィルムの基本の光学パラメータを入力し、次にソフトウェアが、どのくらい反射され、どのくらい吸収されるかと同じように、吸収される割合を出力する。厚さが増加するにつれて吸収が指数関数的に増加する指数関数的関係を有するフィルムのバルクの吸収を議論するベール・ランバートの方程式と同様にスネルの屈折方程式、フレネルの方程式を用いて、手作業の計算もソフトウェアアプリケーションを用いるのと同様に用いることができる。
【0014】
一般的に、多様な解が決定され、最適の選択が選ばれる。可変のCFAウィンドウの大きさおよび必要ならば材料を含む層の最適な組の決定後に、多数のエッチングアプローチの一つが適用され、カラー顔料の充填剤がCFAキャビティ内に置かれる。いくつかの例としての実施形態では、ダイオードの感光領域上の撮像装置積層の反射率と吸収特性を最適化するために、異なるCFAウィンドウの大きさとCFAウィンドウキャビティ内での使用のための材料を用いることができる。ダマシンならびにある場合にはダイオード上およびダマシン層下の撮像装置のディバイス層を通るCFAウィンドウの可変の深さと同様に、ダマシン層の使用を提供することは、撮像装置の反射率およびその他の光学特性を最適化する種々の大きさのCFAウィンドウの生成を可能にする。言いかえれば、CFAウィンドウまたはカラー充填材を伴うキャビティは、ダマシン層の一部を通って、またはある場合には同様にフォトダイオードに続く基板の積層内に延伸してもよい。CFAウィンドウは、補色のフォトダイオードアセンブリにも用いることができる。特定のCFAウィンドウと下層フォトダイオード上の下敷き層(複数)の厚さの決定は、とりわけ、入射光子が通過すべき、フォトダイオードの頂部で使用されるカラーフィルタおよびCFAウィンドウとフォトダイオード上の他の全ての層を含む組合せられた積層の屈折率に依存する。特定のCFAウィンドウの厚さは、光学的焦点または他のレンズの属性を調整するために、ピクセルまたは撮像装置アセンブリと共に用いられるマイクロレンズに一部基づいている。ダマシン層またはディバイス層に潜り込むものよりむしろ、ディバイス層または同様にダマシン層の上に延伸するCFAウィンドウを同様に用いることができる。設計者は、フォトダイオードに到来する光の強度を最大化するために、フォトダイオード上の所与の積層または層の組合せの、干渉、屈折または吸収モデルを、コンピュータを用いてまたは手作業で決定することができる。
【0015】
第1実施態様は、カラーピクセルのフォトダイオード上にある先に定義された硬質マトリックス材料内の異なる色に色づけされたピクセルを形成するための感光性のカラー材料で生成される。硬質マトリックス材料は、カラーフィルタ材料のための全ての三つのCFAキャビティが開けられるようにエッチングされる。ウェハー全部を選択された色で塗布し、現像ステップで先に定義されたキャビティ内の不要なカラー材料を取り除くマスクパターンによって撮像することにより、各色をシーケンシャルに追加することができる。二つの色が撮像された後に、三つの別個に色づけされたピクセルがマトリックスのキャビティ内に残るまで、追加の撮像ステップなしで、第3の色を塗布し、ウェハーを研磨することにより、第3のピクセルタイプを形成することができる。
【0016】
図1Aを参照して、第1の実施形態は、基板11上に形成された複数のフォトダイオード9から始まる。酸化物および金属層を含む領域7が、フォトダイオード9の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層(hard matrix material layer)5が、酸化物および金属層7の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図1Bを参照すると、フォトレジスト層3が撮像されて(imaged)、標準的なレジストプロセスを用いてフォトダイオード9の上のフォトレジスト層内にキャビティが作成される。図1Cを参照して、マトリックス材料層5はエッチングされて、残っているフォトレジスト3ははぎ取られ、第1の感光性カラーコーティング(photo sensitive color coating)15がマトリックス層5内のキャビティに塗布される(例えば赤のカラーコーティング)。感光性カラーコーティング15は露光されかつ現像されて、他のカラーコーティングを受けるためのキャビティ16,17からカラーコーティングが取り除かれる。図1Eを参照して、化学機械研磨(chemical and mechanical polishing)(CMP)が、コーティング15の高さをマトリックス層5と等しくするために、塗布された15上に実行される。図1Fを参照して、カラーの塗布プロセス、他のカラーコーティング(すなわち19,20)を受けるためのキャビティ(すなわち16,17)からのカラーのはぎ取りプロセス、次のCMP処理が、全てのコーティング層15,16,17が塗布されてコーティング処理されるまで、繰り返される。
【0017】
図10を参照して、図1Fのピクセル構造の実施形態を製造するための一つの例としての処理が示されている。処理セグメントS111では、基板11、基板11上に形成されたフォトダイオード9、フォトダイオード9の周囲のディバイス層7、ディバイス層7の上の硬質マトリックス材料5および硬質マトリックス材料5の上に形成されたフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層(initial film stack)が形成される。処理セグメントS113では、標準的なレジストを用いて全てのフォトダイオード9の上部を撮像することにより、フォトレジスト層3内にキャビティが形成される。処理セグメントS115では、先に形成されたキャビティの下の硬質マトリックス層5がエッチングされて取り除かれる。処理セグメントS117では、感光性カラーコーティング15(例えば赤)が、残っている硬質マトリックス層5の上および先に形成されたキャビティ内に塗布される。処理セグメントS118では、カラーコーティングが露光されかつ現像されて、三つのフォトダイオード9のうちの二つの上のカラーコーティング15を取り除き、キャビティ16,17(図1D)を形成する。処理セグメントS119では、硬質マトリックス材料5の高さ以上に残っているカラー材料15を取り除くために、CMPおよびクリーニングが実行される。処理セグメントS120では、他のカラーコーティングが必要であるかどうかが決定される。他のカラーコーティングが必要である場合には、ステップS117において、残っている硬質マトリックス層5、層15上およびキャビティ16、17内へ異なる感光性カラーコーティング19(例えば緑または青)が塗布される。次に処理セグメントS109では、感光性カラーコーティング19が、カラーコーティングを有さないフォトダイオード9上で露光されかつ現像される。処理セグメントS119では、処理セグメントS118で塗布されたカラーコーティングが、カラーコーティング19の頂上面が残っている硬質マトリックス層5と等しくなるように、CMPにより処理されかつクリーニングされる。処理セグメントS120では、他のカラーコーティングが必要であるか否かの決定がなされる。他のカラーコーティングが必要である場合には、他の感光性カラーコーティング(例えば、図1Fの20)を用いて、処理セグメントS117からS119までが繰り返される。処理セグメントS120において、さらなるカラーコーティングが不必要であると決定された場合には、処理が終了する。
【0018】
この発明の第2の実施形態は、各カラーごとに別々の硬質マトリクスのエッチングにより、カラーごとの3つの別々のキャビティを用いて形成される。ここで各キャビティは3つのシーケンシャルなフォトエッチング、コーティングおよび研磨のステップにより、マトリックス材料5内の孔を開けてかつ充填するために用いられる。各々のカラーに対して、標準的なフォトレジストを有するウェハーにコーティングが塗布され、リソグラフ用具でそれを撮像して、意図されたピクセル領域内のレジストを取り除き、乾式エッチング用具で開放領域をエッチングする。ウェハーは次にカラーレジストにより塗布され、エッチングされた領域のカラーを除き、残っているレジストが取り除かれる。追加のキャビティが硬質マトリックス内に形成され、次にカラーコーティングが塗布され、さらに全てのカラーフィルタが形成されるまで、以上に述べた方法により取り除かれる。
【0019】
図2Aを参照して、第2の実施形態は基板11上にフォトダイオード8、9、10を形成することにより開始される。酸化物および金属層を含む領域7が、フォトダイオード8、9、10の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層5が、酸化物層7の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図2Bを参照して、フォトレジスト層3が撮像されて、標準的なレジストプロセスを用いて、フォトダイオード8上のフォトレジスト層3が作成される。図2Cに示されるように、マトリックス材料層5はキャビティ22を形成するためにエッチングされ、フォトレジストがはぎ取られる。図2Dを参照して、第1の感光性カラーコーティング23が、キャビティ22の内部およびマトリックス層5の頂部上に塗布(例えば赤のカラーコーティング)される。図2Eを参照して、コーティング23の高さをマトリックス層5と等しくするために、化学機械研磨(CMP)が塗布されたカラーコーティング23上に実行される。図2Fを参照して、フォトレジスト層24が、残っているカラーコーティング23とマトリックス層5の頂部上に塗布される。各カラー(例えば26から27)に対する別個のマトリックスのエッチング処理が、図2Gに示されるような結果を生じさせる実施形態を製造するために繰り返される。図2Gは、カラーコーティング23、25、26の深さが均一であることを示す。それぞれのフォトダイオード8、9、10の上の各層の組み合わされた光学特性を選択的に調整(adjust)するために、カラーコーティング(例えば、23、25、26)の深さを変更することができることを理解すべきである。
【0020】
図11を参照して、図2Fの構造の例としての実施形態を、一カラーごとに一度のマトリックスのエッチングを用いて製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS121では、基板11、基板11上に形成されたフォトダイオード8、9、10、フォトダイオード(8、9、10)の周囲のディバイス層7、ディバイス層7の上の硬質マトリックス材料5および硬質マトリックス材料5の上に形成されたフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS123では、標準的なレジスト3内でフォトダイオード8の上にキャビティ21(図2B)が撮像される。処理セグメントS125では、キャビティ21(図2B)の下の硬質マトリックス層5およびフォトダイオード8がエッチングされて取り除かれ、マトリックス層5内にキャビティ22(図2C)が形成される。処理セグメントS127では、カラーコーティング23(図2D)(例えば赤、緑、青)が、マトリックス層5上およびキャビティ22内に塗布される。処理セグメントS131では、CMPのような方法を用いてマトリックス層5以上の高さのカラーコーティング23が取り除かれる。他のカラーコーティングが必要であるかどうかの決定が処理セグメントS133でなされる。他のカラーコーティングが必要である場合には、フォトレジスト24が、先に塗布されたカラー材料(例えば図2Fの23)および残っている硬質マトリックス材料5の頂部に塗布される。次に処理セグメントS123からの処理が続き、フォトレジスト(例えば24)内にキャビティを生成し、フォトダイオード(例えば9または10)上の硬質マトリックス材料内にキャビティを生成し、異なるカラーコーティング(例えば緑または青)を塗布し、マトリックス層5の高さ以上のカラーコーティングの取り除くプロセスが続く。他のカラーコーティングが必要であるか否かの別の決定が、処理セグメントS133で行なわれる。他のカラーコーティングが必要である場合には、処理セグメントS131からセグメントS135までの処理が開始される。処理セグメントS133において他のカラーコーティングが不必要であると決定された場合には、処理が終了する。
【0021】
第3の実施形態は、全てのピクセルのために、硬質マトリックス内へのキャビティの撮像とエッチングを、全てのカラーについて共通の深さで同時に提供するものである。ウェハーはフォトレジストによりコーティングされ、一つのキャビティが露光されかつ現像される。ウェハーはカラーによりコーティングされ、次にカラーの不要な部分が取り除かれる。フォトレジストの他の層がピクセル上に塗布されて、次いで次のカラー材料により充填されるように、フォトダイオード上の次のキャビティから取り除かれる。カラー材料のコーティングがピクセル上に塗布されて、次いで研磨され過剰なカラー材料が取り除かれる。処理されるべき残りのキャビティが露光されかつ現像され、キャビティからフォトレジストが取り除かれる。他のカラー層が、ピクセル上と、カラー材料のない残っているキャビティ内に塗布される。カラー層は次いで、研磨され、不要なカラー材料が取り除かれる。
【0022】
図3Aは、基板11上に形成されたフォトダイオード9を有する第3の実施形態を示す。酸化物および金属層7が、フォトダイオード8、9、10の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層5が、酸化物および金属層6の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図3Bを参照して、フォトレジスト層3が撮像されて、標準的なレジストプロセスを用いて、フォトダイオード8、9、10上のフォトレジスト層3内にキャビティ27、28、29が作成される。図3Cに示されるように、マトリックス材料層5がフォトダイオード8、9、10上にキャビティ30、31、32を形成するためにエッチングされ、フォトレジスト3がマトリックス層5の頂部からはぎ取られる。図3Dを参照して、フォトレジスト33が、キャビティ30、31、32(図3C)内および層5の残っている部分の上に形成され、次にフォトレジスト33が撮像されかつエッチングされ、ダイオード8上のキャビティ30を再度開く。図3Eを参照して、第1のカラーコーティング34(例えば、赤)がキャビティ31内および残っているフォトレジスト層33の上に形成される。図3Fに示されるように、カラーコーティング34およびフォトレジスト33がCMPにより処理され、カラーコーティングおよびフォトレジスト34が取り除かれ、これによってカラーコーティング34がキャビティ30(図3C)内のマトリックス層5と面一になり、フォトレジスト33がキャビティ31、32(図3C)内のマトリックス層5と面一になる。図3Gを参照して、フォトレジスト33がキャビティ31、32から取り除かれる。図3Hに示されるように、フォトレジスト33がキャビティ31、32内ならびにマトリックス層5上および第1のカラー層34上に形成される。次にフォトレジスト33が露光されかつ現像され、従って図3Iに示されるように、キャビティ31内のフォトレジスト33が開かれる。次に、第2のカラーコーティング35が残っているフォトレジスト層33の頂部およびキャビティ31内に塗布され、マトリックス層5の高さ以上に盛り上る第2のカラーコーティング35およびフォトレジスト33は、図3Jに示されるように、CMPにより取り除かれる。図3Kを参照して、第3のカラー層37が、残っているマトリックス層5、カラーコーティング34、35の上およびキャビティ32(図3G)内に形成され、次にカラー層37がCMPにより研磨されて、第3のカラー層37はマトリックス層5と面一になる。
【0023】
図12を参照して、全てのピクセルが一度にエッチングされる図3Kの構造を製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS141では、基板11、基板11上またはその頂部のフォトダイオード8、9、10、フォトダイオード8、9、10の周囲およびその上のディバイス層7、硬質マトリックス材料層5、ならびに硬質マトリックス層5の上のフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層(例えば図3A)が形成される。処理セグメントS143では、フォトレジスト層3内にキャビティ27、28、29が形成される。処理セグメントS145では、全てのフォトダイオード8、9、10上にキャビティ30、31、32を形成するために、マトリックス層5がエッチングされて取り除かれる。全てのフォトレジスト3もまた同様に処理セグメントS145で取り除かれる。処理セグメントS147では、標準的なフォトレジスト33(図3D)が、残っている硬質マトリックス層5の上およびマトリックス層5内のキャビティ30、31、32内にコーティングされる。処理セグメントS149では、フォトレジスト33が露光されて、フォトレジスト33内にキャビティ30が形成される。処理セグメントS151では、カラーコーティング34(例えば赤、青、緑)がフォトレジスト33上およびキャビティ30内に塗布される。塗布されたカラーコーティング34は硬質マトリックス層5の頂部層の高さ以上の部分が取り除かれ、従って前のキャビティ30内に残る塗布されたカラーは、処理セグメントS153で硬質マトリックス層5と面一になる。処理セグメントS153では、カラーコーティングを有さないキャビティ、すなわち31、32内のフォトレジスト33が取り除かれる。他のカラーコーティングが塗布されるかどうかの決定が、処理セグメントS155でなされる。他のカラーコーティングを塗布すべきときには、もう一つの決定が新しいカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであるか否かについて処理セグメントS157でなされる。塗布すべきコーティングが最終的なコーティングではない場合には、処理セグメントS147における処理が続き、他のカラーコーティングを塗布すべきか否かの他の決定である処理セグメントS155まで続く。他のカラーコーティングを塗布すべきときには、塗布すべきカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであるかどうかの別の決定が処理セグメントS157でなされる。塗布すべきカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであれば、最終的なカラーコーティングを塗布する処理セグメントS151でプロセスが再開され、次にプロセスは処理セグメントS155まで続き、そこで、塗布すべきさらなるカラーコーティングがないので、終了する。
【0024】
この発明の第4の実施形態は、ピクセルアレイエレメントの種々の光学特性を最適化するために、カラーフィルタの深さと組成の調整(adjustment)を可能にするものである。図4Aを参照して、撮像チップは、バルクのシリコン51、バルクの基板51上に形成されたフォトダイオード52、53、54により形成され、ディバイス積層および電気的素子55が、フォトダイオード52、53、54の頂部上に形成されている。ディバイスの積層55はそれを滑らかにするために平面化され、次にダマシン層(damascene layer)57がディバイスの積層55の上に所望の初期深さで形成される。図4Aに示されるように、標準的な単純化されたCMOS撮像回路が、フォトダイオード52、53、54、内部接続(interconnect)およびトランジスタにより形成され、これらは、同様に変更される多様な他の回路または基板のエレメントと組合せられて、フォトダイオードに対する種々の深さの必要がない。
【0025】
図4Bを参照して、フォトレジスト層59が撮像されて、フォトダイオード例えば54の上のレジスト59内にキャビティ60が形成される。この処理および次の処理においてダマシン層57内に、および必要ならばディバイス層25に形成されるキャビティの深さは、問題とされるダイオードが入射光の強度および反射率を検知するように、設計されたカラー波長に関する層の光学特性を最適化するために用いられる周知の公式と原理により決定される。層の光学特性の決定は当業者には周知であり、部分的に上に記述されている。図4Cを参照して、構築されるカラーフィルタのための、ダマシン層57内にキャビティ60’を形成するためにフォトレジスト59がエッチングされる。図4Dを参照して、フォトレジスト59がキャビティ60’内に形成される。次に、他のキャビティが他のフォトダイオード、例えば52上のフォトレジスト59内に形成され、さらに硬質マトリックス層5およびディバイス層7が、他のキャビティ63を形成するためにエッチングされる。フォトダイオード52上のキャビティ63の深さは、フォトダイオード52に入射する光を最適化するように決定される。図4Eを参照して、フォトレジスト59の他の層がフォトダイオード53上のキャビティ63内に形成され、次に他のキャビティ65が、フォトダイオード53に入射する光を最適化するように決定された深さをもって、残りのフォトダイオード53上に形成される。図4Fを参照して、フォトレジスト59が、キャビティ60’、63、65と同様に硬質マトリックス層57の頂部から取り除かれる。図4Gを参照して、次に各キャビティ即ち60’、63、65が、特定のカラー材料に対して最適化されたキャビティに対応する異なるカラー材料71、73、75(例えば赤、青、緑)で充填される。
【0026】
ディバイス積層の部分と同様に、ダマシン層57へのエッチングの深さは、吸収および屈折のモデル化の結果に部分的に基づいている。各キャビティは異なる大きさを有し、それは特定のフォトダイオードが処理することを求められている所望の光の波長が与えられるCFAウィンドウの大きさを変えるための必要性による。図4Gは、各フォトダイオードの位置の上のディバイス積層とともに、ダマシン層57内に完成されたCFAウィンドウキャビティの例としての実施形態を示す。図4Gの例示的な実施形態では、各CFAウィンドウは次にカラー顔料(color pigment)またはフィルタ材料で充填される。図4Gは、エッチングされ、かつ適切なカラー物質またはフィルタ物質により充填されたCFAウィンドウを有する、完成された撮像装置の例としての実施形態を示す。この実施形態では、赤は左側で、青は中央、緑をフィルタする材料は右側に用いられている。しかしながら、所与のCFAウィンドウに対する、種々のカラースキームとカラー製造の順序を、この発明と共に用いることができる。
【0027】
図13を参照して、図4Gに示された構造のような異なるCFAウィンドウの大きさを有する構造を製造するための例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS171では、ダマシン層57、フォトダイオード55の上のディバイス積層(device stack)、フォトダイオード52、53、54およびバルクシリコン51を含むイニシャルのフィルム積層が形成される。処理セグメントS173では、ダマシン層57の上に標準的なフォトレジスト59の層が堆積される。処理セグメントS175では、フォトダイオード(例えば54)の上の標準的なフォトレジスト内にキャビティが撮像される。処理セグメントS177では、キャビティの下のフォトダイオード(例えば54)により吸収することが求められる特定の光の波長に対する光学特性を最適化する所定の深さまで、エッチングが、ダマシン57および必要な場合にはディバイス層57に、フォトレジスト内のキャビティ60を通って実行される。処理セグメントS179では、ダマシン層57および/またはディバイス層55内に他のキャビティが必要かどうかが決定される。他のキャビティが必要な場合には、エッチングされたキャビティ60’をマスキングするために、フォトレジスト59およびダマシン層55を通って、先にエッチングされたキャビティ60’内にフォトレジストが塗布される。処理セグメントS175からS179までが繰り返され、キャビティ63、65の下のそれぞれのフォトダイオード52,53の上の層の光学特性を最適化する大きさを有するキャビティ63、65が形成される。処理セグメントS179においてこれ以上のキャビティがダマシン57および/またはディバイス積層55内に必要とされないと決定された場合には、処理セグメントS183における処理が始まり、特定のカラー波長を受けるために形成されたキャビティ内にコーティングが塗布される。処理セグメントS185では、カラーコーティングが露光されかつ現像される。処理セグメントS187では、この処理セグメントS187で塗布されたカラーコーティングがCMPで研磨され、かつクリーニングされる。処理セグメントS189では、他のカラーコーティングが必要であるか否かの決定がなされる。カラー材料を有さないキャビティ内に形成すべき他のカラーコーティングが必要である場合には、それ以上のカラーコーティングが必要とされなくなるまで、処理セグメントS183からセグメントS189まで処理が続き、終了する。
【0028】
ダマシン層または可変のCFAウィンドウの大きさまたは両方を用いて光学特性が最適化されたCFAフィルタを用いる、多くの代替案としての実施形態が可能である。例えば図5Aはディバイス積層55の上およびフォトダイオード53上部に一般的なフィルタ層81を追加した例を示し、この実施形態ではフォトダイオード54上の層を通る、フォト検出器への入射光の緑の波長に対する調整が示されている。図5Bでは一般的なフィルタ層81は、一つのフォトダイオード53の上部のディバイス積層55上に延伸する(extend)、一般的なフィルタ層81(延伸された(extended)ダマシンフィルタ層)の部分を残すために、平面化される。ディバイス積層55または一般的なフィルタ層81の深さは、ディバイス積層上に形成されたイニシャルカラーに対して最適化または調整された(tuned)厚さまたは組成を有する。次に図5Cでは、平面化の後に残っている延伸されたダマシンフィルタ層81が、カプセル封入材料(encapsulation material)83で、カプセル封入される(encapsulated)。カプセル封入(encapsulation)は、ダークシリコンリッチ窒化物、低温DARC、TEOSまたはガラス上のスピン(SOG)のような、低温酸化物材料を含む種々の材料により達成される。
【0029】
図5Dを参照して、カプセル封入材料83の第1の層上に他の一般的なフィルタ層が形成され、次に異なるフォトダイオード52の上部のディバイス積層55上に延伸する(extend)フィルタ材料85(延伸された(extended)ダマシンフィルタ層)の一部分を残すために平面化される。この例示的な実施形態における延伸されたダマシンフィルタ層85は、赤のフィルタ材料に対して調整(tuned)または最適化されている。追加のカプセル封入材料87が延伸されたダマシンフィルタ層85上および第1のカプセル封入層83の上部に形成される。次に他の一般的なフィルタ層(例えば青)が、一般的なフィルタ材料を有さない他のフォトダイオードの位置54の上部である、第2のカプセル封入層87の表面上に形成され、次に他の延伸されたダマシンフィルタ層89を形成するためにエッチングされる。
【0030】
図5Dに例示された実施形態では、フォトダイオード52、53、54へ光がそれを通って入射する、一つまたはそれ以上の層の光学特性を最適化するように、カプセル封入層83、87と同様に、延伸されたダマシン層83、85、89が設計される。例えば青の延伸されたダマシンフィルタ層の下のカプセル封入層は、他の延伸されたダマシンフィルタ層のカプセル封入層より、厚さが大きい。エッチングダウンの代わりにこの実施形態は、強度または他の光学特性が最大または他の望ましい値を示す点まで、ノードまたは領域から基板を形成することに関連している。カプセル封入材料は、ダイオードの光入射面において、その除去が色透過を改善する場合のように、それが必要とされる場合には、取り除かれることができる。
【0031】
図5Eを参照して、最終コーティングまたは最終層90がカプセル封入材料の頂部に配置される。ある実施形態では、光学的に透明材料であるマイクロレンズがカプセル封入材料の頂部に配置される。図5Eは、全ての延伸されたダマシンフィルタ層81,85,89の上および周囲に配置された均一なカプセル封入材料90と、薄いカプセル封入層83,87を用いた、カプセル封入スキームを有する実施形態を示す。
【0032】
図14を参照して、例えば図5Dに例示された構造のような、特定のフォトダイオード上の層に対する光学特性を最適化する結果を生じさせる可変のダマシンフィルタ構造を有する構造を製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS201では、バルクシリコン51上またはその上部に設けられたフォトダイオード52、53、54上のディバイス積層55を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS203では、ディバイス積層55の上にカラーフィルタ材料81の層が堆積される。処理セグメントS205では、カラーフィルタ材料層81が延伸されたダマシンフィルタ層81内に形成される。処理セグメントS207では、処理セグメントS203からS205において塗布され形成されたカラー材料が、最終的なカラーコーティングであるか否かの決定がなされる。追加のカラーコーティングが塗布されるべきであれば、処理シーケンスS209においてプロセスが継続する。この処理シーケンスS209では、選択されたフォトダイオード(例えば52)に入射する光の特定の波長について、選択されたフォトダイオード(例えば52)上の層の光学特性を最適化する所定の深さでカプセル封入層83が形成される。処理セグメントS211では、他のカラーが塗布されるべきであるかどうかの決定がなされる。他のカラー層(例えば85)の塗布が必要な場合には、処理セグメントS203において処理が継続され、S209まで続く。処理セグメントS203で塗布されかつS205で形成されたカラー層が最終的なカラー層である場合には、処理セグメントS209に処理が分岐し、そして処理が終了する。
【0033】
図6Aから6Gを参照して、他の例としての実施形態は、カプセル封入層83、87を有さない延伸されたダマシン層またははみ出し部分(extrusion)を含む。図6Aは、ディバイス積層55上への一般的なフィルタ層91の追加を示す。図6Bでは、この実施形態での一般的なフィルタ層は、光の緑の波長に調整されている(tuned)。図6Bでは、一般的なフィルタ層91は、一つのフォトダイオード53の上のディバイス積層体層55上に延伸する一般的なフィルタ層91(延伸したダマシン層)の一部を残すために、平面化される。次に図6Cでは、例えば赤である異なる光の波長に調整された他の一般的なフィルタ層93が、他のフォトダイオード52の上のディバイス層上に形成される。図6Dを参照して、第2の一般的なフィルタ層93は、異なるフォトダイオード52の上のディバイス積層55上に延伸するフィルタ材料93(延伸したダマシン層)の一部を残すために、平面化される。図6Eを参照して、他の一般的なフィルタ層95(例えば青)が、ディバイス積層55の表面および先に形成された延伸されたダマシン層91、93の上に形成される。図6Fでは、この実施例では光の青の波長に調整された一般的なフィルタ材料が、他のフォトダイオードの位置54上に位置し他の延伸されたダマシン層95を形成するために、平面化される。図6Gを参照して、光が特定のフォトダイオードの上においてそれを通らなければならない組合せ層の光学特性のさらなる変更を含む多様な機能を果たすために、延伸されたダマシン層の上にも、カプセル封入材料97が形成される。
【0034】
図15を参照して、例えば図6Fに例示される構造のような、特定のフォトダイオード上の層に対する光学特性を最適化する結果を生じさせる可変のフィルタ構造を有する構造を製造するための他の例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS221では、バルクシリコン51上またはその上部に設けられたフォトダイオード52、53、54上のディバイス積層55を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS223では、選択されたフォトダイオードの表面(例えば53)に入射する光の特定の波長に対するカラー層(例えば91)を最適化する所定の深さで、カラー材料がディバイス積層55上に堆積される。処理セグメントS225では、カラー材料層(例えば91)が、平面化のような方法により、選択されたフォトダイオード(例えば53)の上の延伸されたフィルタ層の内に形成される。処理セグメントS227では、他のカラー材料が堆積されかつ平面化されるべきであるか否かの決定がなされる。他のカラー材料が撮像装置の一つまたはそれ以上の部分に堆積されるべきである場合には、次に処理セグメントS223が達成されて、他のカラー材料層(例えば93)がディバイス積層55およびディバイス層(例えば91)の上の所定の深さまで先に形成されたカラー材料の上に堆積される。処理セグメントS225では、新しく堆積されたカラー材料層(例えば93)が、選択されたフォトダイオード(例えば52)の上部の延伸されたフィルタ層内に形成される。他の追加のカラー材料層が堆積不要となるまで、処理セグメントS223からS227まで処理が継続され、そして処理が終了する。
【0035】
図7Aを参照して、カラーフィルタアレイエレメント93、91または95の多様な深さまたは大きさを、ディバイス層55および特定のフォトダイオードに関して、それぞれのエレメントの変化する位置と組合せた、他の例としての実施形態が示されている。図7Bは、延伸されたダマシン層を有する種々の大きさにされたカラーフィルタエレメント91、93、95を含む、ディバイス層55の上のダマシン層57の使用を示す。ダマシン層57内のカラーフィルタエレメントの大きさは、あるエレメントの下方のフォトダイオードの上方の層を通る光の特定の波長の光路が最適化されるように、決定される。図7Cは、ダマシン層を有する最適化されたカラーフィルタエレメントを用いる、一例としての実施形態上で、マイクロレンズ99をどのように用いることができるかを示す。マイクロレンズ99は、ここに記述されたこの発明のどの実施形態においても用いることができることに注目しなければならない。
【0036】
カラーフィルタが形成されるシーケンスは変更することができる。例えば、いくつかの例示された実施形態では、赤が形成され、次に緑、それから青である。しかしながらカラーフィルタの形成の順序は、この実施態様でも他の実施形態でも、このシーケンスに限定されることはない。カプセル封入層が、撮像装置の光学特性をさらに調整または調節する(tune or adjust)ために、この発明の実施形態と共に、または別個に用いることができることに、同様に留意しなければならない。
【0037】
光学特性を最適化するために、CFAウィンドウの種々の材料、コーティングおよび大きさが、この発明と共に用いることができる。延伸されたダマシン層を形成し、平面化し、そして調整される特定のフォトダイオードの上の層の累積反射および吸収特性に選択的変化を提供するように選択されるコーティング層で覆うことができる。材料の選択は光による撮像能力によって限定されないので、この発明は、カラーフィルタリングのフォトレジストの使用に限定されないことに、さらに留意するべきである。カラーフィルタリングポリマー材料が同様に、カラーフィルタリングフォトレジストの代わりに用いることができる。
【0038】
ディバイス積体層またはフォトダイオードそれら自身どちらかの上にある大きさが可変なCFAウィンドウの使用は、モデルデータおよび集合的な層の特性に基づく撮像装置の光学特性を調整するための手段を提供する。光学特性は、組合せられた層の焦点特性、吸収性薄膜干渉および屈折特性を含む。最適化効果は、特定のダイオードに入射する各波長についての光強度の増加を含む。各CFAウィンドウはまた、異なる材料内を透過する異なる周波数の光の強度を調整または最適化するように設計することができる。言いかえれば、CFAウィンドウの深さは、CFAウィンドウに埋め込まれた微量添加物(ドーパント)および充填材料の屈折率に、部分的に依存する。従って、異なる材料の種々の深さが、フォトダイオードの収集領域において、適切な効果または最大の強度を得るために用いることができる。
【0039】
この発明の他の態様は、異なるカラーの各々が基板を通ってフォトダイオードまで、最大の効率で伝わるように、どのように最適化することができるかに焦点を当てている。異なる大きさにされた材料は、特定のカラーに対して撮像層を通って最適化されたフィルタリングをすることができる顔料または染料を含むことができる。カラーまたは染料は、撮像装置の基板またはフォトダイオード上の積層と同じく光路を通ると予定される平均波長とコンパチブルである異なる光路長を有するキャビティ内に形成することができる。関心のある各波長範囲について積層における反射および吸収を最少にするために積層の厚さを調整することは、フォトダイオードにより収集される一般的に赤、緑、青またはシアン、マゼンタ、イエローである光の強度を増加させる。
【0040】
種々のエッチング法をこの発明と共に用いることができる。例えば図8を参照すると、酸化物層の間に種々のエッチングストップを有する、2酸化珪素のような一群の酸化物層が提供される。第1のエッチングストップN1101まで、第1の酸化物層OX1100上にエッチングを行うことができる。次にN1101のエッチングストップを通り抜けるために、エッチング化学が異なる化学エッチングに切り換えられ、さらにエッチングストップN2103に到達するまで、第2の酸化物層OX2102をエッチングで通り抜けるために、エッチング化学が他の化学エッチングに切り換えられる。次に、必要な場合は、第2のエッチングストップN2103をエッチングで通り抜けることができるエッチング化学への切り換えがなされる。次いで、この実施例ではバルクシリコン106上であるが、フォトダイオードまたは感光領域の近傍に配置することができるエッチングストップN3105まで、第3の酸化物層OX3105上にエッチングを行うことができる。イニシャルフィルム積層は、エッチングストップを、各層または選択された層の間に含むことができる。三つの全ての層を同時にエッチングすることができ、必要な場合はエッチングが続けられるように、最大の所望の深さまでエッチングされた、結果としてのキャビティをマスクすることができる。異なる層は、同じ材料であっても、また異なるエッチング化学または異なる酸化物の選択的なエッチングに敏感な異なる材料であってもよい。また、1回のフォトステップを実行して、異なる層を露光することもできる。
【0041】
どんな層材料が用いられているかに依存して、異なる実施形態において異なる層について種々の厚さを用いることができる。例えば、窒化珪素が用いられる場合には、500オングストロームの厚さを、エッチングストップのために用いることができる。他の材料が用いられる場合には、より薄い厚さが許される。同様に、各々がそれ自身の選択的化学特性を有する異なる酸化物層について異なる材料を使用することも可能である。異なるエッチング化学に敏感さを有する選択的なエッチングを希望する場合には、使用されるエッチングプロセスは、全てのフォトダイオード上に一度にキャビティを生成するために層を露光することを含み、次に全てのキャビティを第1の層または深さで同時にエッチングし、その後、エッチングストップを伴ってまたは伴わないで、最大の所望の深さに到達したキャビティをマスキングする。次に、必要な場合は、エッチングストップがエッチングで通り抜けることができ、その後、所望の深さまたは大きさまでエッチングダウンするために第2の層に対して化学エッチングを適用する。必要な場合は、エッチング、化学切り換え、エッチング、マスキング、エッチングのプロセスを、各カラーフィルタキャビティが所望の大きさにエッチングされるまで、繰り返すことができる。
【0042】
以上に述べたピクセル構造は、少なくとも一つのピクセルがこの発明に従って構成されたピクセル構造であるようなピクセルのアレイを有する撮像装置に組込むことができる。この撮像装置109はそれ自身が、図9に示されるようなプロセッサシステム107を構成するために、プロセッサ109と結合してもよい。プロセッサシステム107は、撮像装置109の出力を受けることができるディジタル回路を有するシステムの例であり、CMOSまたはCCD撮像装置を含む。限定するつもりはないが、そのようなシステムは、コンピュータシステム、カメラシステム、スキャナー、マシンビジョン、車両ナビゲーションシステム、ビデオフォン、監視システム、自動焦点システム、星追跡システム、動作探知システム、画像安定化システム、および高解像度テレビジョン用の圧縮システムを含むことができ、それらのすべてがこの発明を利用することができる。
【0043】
例えばコンピュータシステムのようなプロセッサベースのシステムは、撮像装置109に加えて、一つまたはそれ以上の入力/出力装置110と交信する、例えばマイクロプロセッサである中央処理ユニットおよび記憶装置108を一般的に含んでいる。撮像装置は、バスまたは他の従来技術の通信経路により、プロセッサ108と交信する。プロセッサ108、撮像装置109および入力/出力装置110のような他の必要な部品を、単一のチップに集積することが望ましい。
【0044】
この発明の種々の特定の実施形態について、説明がなされた。これらの実施形態は、当業者がこの発明を実施することを可能にする、充分な詳細を伴って記述されている。この発明の他の実施形態を用いることができ、かつこの発明の範囲または精神から逸脱することなく、構造的電気的変更をなしうることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図1B】図1Aに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1C】図1Bに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1D】図1Cに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1E】図1Dに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1F】図1Eに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図2B】図2Aに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2C】図2Bに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2D】図2Cに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2E】図2Dに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2F】図2Eに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2G】図2Fに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図3B】図3Aに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3C】図3Bに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3D】図3Cに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3E】図3Dに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3F】図3Eに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3G】図3Fに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3H】図3Gに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3I】図3Hに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3J】図3Iに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3K】図3Jに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図4B】図4Aに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4C】図4Bに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4D】図4Cに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4E】図4Dに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4F】図4Eに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4G】図4Fに示される処理状態に引き続く図4Fのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図5A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図5B】図5Aに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5C】図5Bに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5D】図5Cに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5E】図5Dに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図6B】図6Aに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6C】図6Bに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6D】図6Cに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6E】図6Dに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6F】図6Eに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6G】図6Fに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図7A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図7B】図7Aに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図7C】図7Bに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図8】構造内の典型的な層を示すもので、カラーピクセルおよびフィルタ構造の一部の典型的な実施形態の断面図を示す。
【図9】この発明に従って製造されたピクセルのアレイを有する撮像装置を組み込んだコンピュータプロセッサシステムのブロック図である。
【図10】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図11】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図12】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図13】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図14】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図15】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【技術分野】
【0001】
この発明は、改良された半導体撮像装置(semiconductor imaging device)に関し、特に改良されたカラーフィルタ、色分解(color separation)および感度を有するCMOS撮像装置(imager)に関する。
【背景技術】
【0002】
固体またはディジタルビデオカメラにおけるカラー撮像(color imaging)は一般的に、とりわけ電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)フォトダイオードアレイ、電荷注入ディバイスおよびハイブリッドフォーカルプレーン(焦点面)アレイのような、異なるタイプの半導体ベースの撮像装置(imager)で実行される。
【0003】
CMOS撮像回路は一般的に、マイクロレンズのアレイ、カラーフィルタおよび光撮像装置(photo imager)を含み、光撮像装置は読み出しアレイとディジタル処理を用いて、カラーフィルタされた光信号をディジタル形式に変換する。この撮像装置の光撮像装置部分はピクセルのフォーカルプレーンアレイを含み、各々の一つずつのピクセルが、基板の下層部分に光生成電荷を蓄積するための基板のドープ領域の上に重なる、フォトゲート、光導電体またはフォトダイオードのような感光領域を含んでいる。読み出し回路は各ピクセルに接続され、かつ少なくとも基板内に形成された出力電界効果トランジスタ、および出力トランジスタのゲートに接続された一般的には浮動拡散ノードである検出ノード(sensing node)を有するフォトゲート、光導電体またはフォトダイオードに隣接して基板上に形成された電荷転送部を含んでいる。感光領域の上または周囲のディバイス層は、フォトダイオードおよびとりわけ読み出し回路のいくつかまたは全部の要素へのワイヤ接続を含んでいる。撮像装置は、基板の電荷蓄積領域から浮動拡散ノードへ電荷を転送するためのトランジスタのような少なくとも一つの電子ディバイスと、電荷の転送に先立ってそのノードを所定の電荷レベルにリセットするための、同様に一般的にはトランジスタである一つのディバイスとを含んでもよい。
【0004】
カラー撮像用フォトダイオードシステムは種々の問題に煩わされる。例えば、吸収または回折に起因する感光領域での光強度損失は、光がマイクロレンズに入り、介在層とともにカラーフィルタを通り、入射光がフォトダイオードまたはフォトゲートの感光領域内に入るまで発生する。
【0005】
とりわけ光強度損失を引き起こす光学ゆがみ(distortion:歪曲、収差)は、多数の設計(design)因子に起因する。フォトダイオードの上のピクセル面は、使用される技術に応じて、例えば、平らな二次元面上に線描された赤、緑、青用の、またはシアン、マゼンタ、イエロー用のカラーフィルタを含むように構成されている。フォトダイオードで受光される光は、フォトダイオード上の基板の材料と深さにより影響を受ける。撮像装置上の積層の下にあるフォトダイオードに到達する光の強度は、撮像装置基板における深さと基板で使用される材料に基づく薄膜干渉効果および屈折率変化に起因して、カラーフィルタおよびまたは基板を通って透過する光の波長に依存する。
【0006】
いくつかの設計に応じて、フォトダイオード上の基板内の屈折および吸収の効果に合わせて調整する目的で、撮像装置の最上面からのフォトダイオードの距離を変化させる。撮像装置の最上面からのフォトダイオードの距離を変えることは、撮像装置の製造コストを非常に増加させる。そのような複雑さは設計コストに加算され、フォトダイオードの感光領域への光子の究極の透過についての設計の制限を適切に解決することなく、または所与のフォトダイオードにより捕獲されうる光子の最大強度を適切に増加させることがない。このようにして、例えば青、赤、緑の光の異なる波長を受光する種々のフォトダイオードへの光子の透過を改善または最適化しながら、簡潔化されたフォトダイオードの構成を可能にすることができる新しいアプローチが必要とされる。
【発明の開示】
【0007】
この発明は、青、緑、赤のような光の異なる波長を受光する種々のフォトダイオードへの光の透過を最適化するための、カラー撮像装置(color imager)のピクセル構造(pixel structure)を生産するための代替のプロセスを提供する。カラーフィルタエレメントのエッチングと形成に関連して、シングルエッチ、多重エッチおよび種々のマスクキング手順を含む種々のカラーフィルタエレメントの形成処理を含む異なる処理スキームを組み入れたカラーフィルタアレイを形成する種々の方法が提供される。撮像装置の層の最適化された透過を得るために、多様なアプローチが用いられる。それは、カラーフィルタでの光の入射を最適化するための各ピクセル用のダマシン層(damascene layer)においてカラーフィルタウィンドウを調節することを含む。他の実施形態は、各々のカラーフィルタ層の大きさが最適化されるように、ディバイス層上に盛り上る延伸カラーフィルタ層(extended color filter layer)、及び可能ならば、光の特定の波長(例えば赤、緑、青)を吸収する各フォトダイオード用の材料を提供する。ダマシン層は、特定のフォトダイオードにより吸収される光に対する最適化された光学特性を提供する大きさに、種々のカラーフィルタのキャビティが形成されるスペースを提供するように用いられる。変ったカラーフィルタのキャビティは、ディバイス層において充分な上部のスペース(あき)が利用可能であれば、フォトダイオードの直ぐ上のディバイス層の上部のスペース(あき)内に同様に形成することができる。種々の型式のダマシンまたは層の調整が可能であり、それは、複合層の光特性を変更することにより、または特定のフォトダイオードまたは感光領域に対してあるカラーフィルタエレメントを移動させることにより、特定のダイオード上の複合層の光学特性を調整する、カラーフィルタエレメントの上および下のカプセル化層の使用を含む。
【0008】
これらおよびその他のこの発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して提供される以下の詳細な説明により、より良く理解される。
【実施例】
【0009】
この発明の一態様は、撮像センサ(imager sensor)用のカラーフィルタアレイを形成するための、代替的な処理スキームを提供する。この発明の他の態様は、最大の色透過のために、基板の特定の領域を調整(tuning)するための現在のディバイス製造技術の使用を可能にする。
【0010】
一例としての実施形態は、カラーフィルタレジストの直接リソグラフ撮像よりむしろ、カラーピクセルを形成するためのダマシン型(damascene type)の処理を用いる。ピクセルのためのカラーフィルタアレイ(CFA)キャビティは、酸化物または他の適宜のマトリックス材料において、従来のリソグラフィおよびエッチングにより生成され、次にそれはカラー材料により充填される。それに続く化学機械処理(CMP)プロセスの間、凹領域(recessed area)を除いて全てのカラー材料が取り除かれ、凹領域は充填のままにされ、ピクセルのカラーフィルタ部分が形成される。
【0011】
カラーフィルタに用いられるカラー材料の深さは、撮像アレイの特定の感光領域の光学特性を調整(tune)するために、変えうる。ダイオード上のおよび/またはダイオード上の金属化層の上に充分な空間(room)を提供するためにダマシン層を用いることができ、従ってダイオード上の層の光学特性が、特定の波長についてダイオードに入射する光を最適化するように、変えられる。光学特性の調整のために必要とされるならば、カラーフィルタキャビティがフォトダイオード上の層内に延びるための充分な上部空間がある場合には、ダマシン層は要求されない。
【0012】
ダマシン層内と可能ならばフォトダイオード上の他の層内の凹領域(recessed area)は、ディバイススタックおよびダマシン層を含む基板の部分と同様に、フォトダイオード上のカラーフィルタアレイ(color filter array)(CFA)ウィンドウまたはフィルタ部分を生成する。フォトダイオード上の種々の材料の集合的な薄膜干渉、屈折および吸収特性を変更するためのCFAウィンドウの使用は、フォトダイオードで受光される光の特定の波長範囲の最大強度を増加させる。同様に、ダイレクトカラーレジスト撮像を用いたカラーピクセルのリソグラフ形成とは異なり、高い解像度の標準レジストを標準的なリソグラフ技術に用いることができるので、高い解像度およびプリント品質は、最適化されたCFAウィンドウを組み込んだピクセルから得ることができる。同様に、標準的なコーティング技術で塗布され、ダマシン型構造とCFAウィンドウを用いたカラー材料は、撮像可能である必要はなく、従って化学組成および材料の制約において、幅広い自由度を提供する。同様に、より薄いカラーフィルムがより高い顔料の装荷(loading)に用いることができ、撮像装置のいくつかの設計光学を改善する。さらに、この発明の使用は、各色に対するダマシンとCFAウィンドウ層の厚さを個々に調整する能力にもかかわらず、完全に平面化されたカラーマトリックス構造を可能にする。前の色が他のピクセル構造に逆に影響するトポグラフィに依るカラーストリーキングのような問題は回避される。全体としてのより浅いフィルム積層のために、光学的クロストークを削減することができ、このようにしてこの発明は一面では、分離を増大するオプション、またはピクセルの間の分離マトリックスを生成するオプションを提供する。この発明の一態様はまた、隣接するピクセルへの色残留を防止し、CFAの製造のためのより安価なカラー材料を提供する。同様にこの発明は、従来のCFA作製プロセスにより起こる可動イオンによるレジストの汚染に起因して現在要求される絶縁した光作製領域の必要性の排除を可能にする。最後にこの発明は、追加の平面化コートを必要とすることなく、カラーピクセルの上または下に内蔵レンズを提供する。この発明はまた、フォトダイオード上の層の集合的な屈折および吸収特性の必要な「調整」(tuning)を提供する広い多様な構造を可能にする。
【0013】
撮像装置のフォトダイオード上の全ての層の薄膜干渉、屈折特性および吸収特性のモデル化は、必要とされる波長の調整(wavelength tuning)の解析を始めることにより達成される。フォトダイオードおよび撮像装置の層の屈折特性および吸収特性のモデル化は業界では周知である。例えば、交互に積層して配置された多層膜の多数の反射率および吸収を計算する、マスキャド(Math CAD)、プロリス(Prolith)またはソリッドC(Solid C)のような市販のソフトウェアが利用可能である。市販のリソグラフィソフトウェアも同様に用いることができる。設計者が種々のフィルムの基本の光学パラメータを入力し、次にソフトウェアが、どのくらい反射され、どのくらい吸収されるかと同じように、吸収される割合を出力する。厚さが増加するにつれて吸収が指数関数的に増加する指数関数的関係を有するフィルムのバルクの吸収を議論するベール・ランバートの方程式と同様にスネルの屈折方程式、フレネルの方程式を用いて、手作業の計算もソフトウェアアプリケーションを用いるのと同様に用いることができる。
【0014】
一般的に、多様な解が決定され、最適の選択が選ばれる。可変のCFAウィンドウの大きさおよび必要ならば材料を含む層の最適な組の決定後に、多数のエッチングアプローチの一つが適用され、カラー顔料の充填剤がCFAキャビティ内に置かれる。いくつかの例としての実施形態では、ダイオードの感光領域上の撮像装置積層の反射率と吸収特性を最適化するために、異なるCFAウィンドウの大きさとCFAウィンドウキャビティ内での使用のための材料を用いることができる。ダマシンならびにある場合にはダイオード上およびダマシン層下の撮像装置のディバイス層を通るCFAウィンドウの可変の深さと同様に、ダマシン層の使用を提供することは、撮像装置の反射率およびその他の光学特性を最適化する種々の大きさのCFAウィンドウの生成を可能にする。言いかえれば、CFAウィンドウまたはカラー充填材を伴うキャビティは、ダマシン層の一部を通って、またはある場合には同様にフォトダイオードに続く基板の積層内に延伸してもよい。CFAウィンドウは、補色のフォトダイオードアセンブリにも用いることができる。特定のCFAウィンドウと下層フォトダイオード上の下敷き層(複数)の厚さの決定は、とりわけ、入射光子が通過すべき、フォトダイオードの頂部で使用されるカラーフィルタおよびCFAウィンドウとフォトダイオード上の他の全ての層を含む組合せられた積層の屈折率に依存する。特定のCFAウィンドウの厚さは、光学的焦点または他のレンズの属性を調整するために、ピクセルまたは撮像装置アセンブリと共に用いられるマイクロレンズに一部基づいている。ダマシン層またはディバイス層に潜り込むものよりむしろ、ディバイス層または同様にダマシン層の上に延伸するCFAウィンドウを同様に用いることができる。設計者は、フォトダイオードに到来する光の強度を最大化するために、フォトダイオード上の所与の積層または層の組合せの、干渉、屈折または吸収モデルを、コンピュータを用いてまたは手作業で決定することができる。
【0015】
第1実施態様は、カラーピクセルのフォトダイオード上にある先に定義された硬質マトリックス材料内の異なる色に色づけされたピクセルを形成するための感光性のカラー材料で生成される。硬質マトリックス材料は、カラーフィルタ材料のための全ての三つのCFAキャビティが開けられるようにエッチングされる。ウェハー全部を選択された色で塗布し、現像ステップで先に定義されたキャビティ内の不要なカラー材料を取り除くマスクパターンによって撮像することにより、各色をシーケンシャルに追加することができる。二つの色が撮像された後に、三つの別個に色づけされたピクセルがマトリックスのキャビティ内に残るまで、追加の撮像ステップなしで、第3の色を塗布し、ウェハーを研磨することにより、第3のピクセルタイプを形成することができる。
【0016】
図1Aを参照して、第1の実施形態は、基板11上に形成された複数のフォトダイオード9から始まる。酸化物および金属層を含む領域7が、フォトダイオード9の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層(hard matrix material layer)5が、酸化物および金属層7の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図1Bを参照すると、フォトレジスト層3が撮像されて(imaged)、標準的なレジストプロセスを用いてフォトダイオード9の上のフォトレジスト層内にキャビティが作成される。図1Cを参照して、マトリックス材料層5はエッチングされて、残っているフォトレジスト3ははぎ取られ、第1の感光性カラーコーティング(photo sensitive color coating)15がマトリックス層5内のキャビティに塗布される(例えば赤のカラーコーティング)。感光性カラーコーティング15は露光されかつ現像されて、他のカラーコーティングを受けるためのキャビティ16,17からカラーコーティングが取り除かれる。図1Eを参照して、化学機械研磨(chemical and mechanical polishing)(CMP)が、コーティング15の高さをマトリックス層5と等しくするために、塗布された15上に実行される。図1Fを参照して、カラーの塗布プロセス、他のカラーコーティング(すなわち19,20)を受けるためのキャビティ(すなわち16,17)からのカラーのはぎ取りプロセス、次のCMP処理が、全てのコーティング層15,16,17が塗布されてコーティング処理されるまで、繰り返される。
【0017】
図10を参照して、図1Fのピクセル構造の実施形態を製造するための一つの例としての処理が示されている。処理セグメントS111では、基板11、基板11上に形成されたフォトダイオード9、フォトダイオード9の周囲のディバイス層7、ディバイス層7の上の硬質マトリックス材料5および硬質マトリックス材料5の上に形成されたフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層(initial film stack)が形成される。処理セグメントS113では、標準的なレジストを用いて全てのフォトダイオード9の上部を撮像することにより、フォトレジスト層3内にキャビティが形成される。処理セグメントS115では、先に形成されたキャビティの下の硬質マトリックス層5がエッチングされて取り除かれる。処理セグメントS117では、感光性カラーコーティング15(例えば赤)が、残っている硬質マトリックス層5の上および先に形成されたキャビティ内に塗布される。処理セグメントS118では、カラーコーティングが露光されかつ現像されて、三つのフォトダイオード9のうちの二つの上のカラーコーティング15を取り除き、キャビティ16,17(図1D)を形成する。処理セグメントS119では、硬質マトリックス材料5の高さ以上に残っているカラー材料15を取り除くために、CMPおよびクリーニングが実行される。処理セグメントS120では、他のカラーコーティングが必要であるかどうかが決定される。他のカラーコーティングが必要である場合には、ステップS117において、残っている硬質マトリックス層5、層15上およびキャビティ16、17内へ異なる感光性カラーコーティング19(例えば緑または青)が塗布される。次に処理セグメントS109では、感光性カラーコーティング19が、カラーコーティングを有さないフォトダイオード9上で露光されかつ現像される。処理セグメントS119では、処理セグメントS118で塗布されたカラーコーティングが、カラーコーティング19の頂上面が残っている硬質マトリックス層5と等しくなるように、CMPにより処理されかつクリーニングされる。処理セグメントS120では、他のカラーコーティングが必要であるか否かの決定がなされる。他のカラーコーティングが必要である場合には、他の感光性カラーコーティング(例えば、図1Fの20)を用いて、処理セグメントS117からS119までが繰り返される。処理セグメントS120において、さらなるカラーコーティングが不必要であると決定された場合には、処理が終了する。
【0018】
この発明の第2の実施形態は、各カラーごとに別々の硬質マトリクスのエッチングにより、カラーごとの3つの別々のキャビティを用いて形成される。ここで各キャビティは3つのシーケンシャルなフォトエッチング、コーティングおよび研磨のステップにより、マトリックス材料5内の孔を開けてかつ充填するために用いられる。各々のカラーに対して、標準的なフォトレジストを有するウェハーにコーティングが塗布され、リソグラフ用具でそれを撮像して、意図されたピクセル領域内のレジストを取り除き、乾式エッチング用具で開放領域をエッチングする。ウェハーは次にカラーレジストにより塗布され、エッチングされた領域のカラーを除き、残っているレジストが取り除かれる。追加のキャビティが硬質マトリックス内に形成され、次にカラーコーティングが塗布され、さらに全てのカラーフィルタが形成されるまで、以上に述べた方法により取り除かれる。
【0019】
図2Aを参照して、第2の実施形態は基板11上にフォトダイオード8、9、10を形成することにより開始される。酸化物および金属層を含む領域7が、フォトダイオード8、9、10の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層5が、酸化物層7の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図2Bを参照して、フォトレジスト層3が撮像されて、標準的なレジストプロセスを用いて、フォトダイオード8上のフォトレジスト層3が作成される。図2Cに示されるように、マトリックス材料層5はキャビティ22を形成するためにエッチングされ、フォトレジストがはぎ取られる。図2Dを参照して、第1の感光性カラーコーティング23が、キャビティ22の内部およびマトリックス層5の頂部上に塗布(例えば赤のカラーコーティング)される。図2Eを参照して、コーティング23の高さをマトリックス層5と等しくするために、化学機械研磨(CMP)が塗布されたカラーコーティング23上に実行される。図2Fを参照して、フォトレジスト層24が、残っているカラーコーティング23とマトリックス層5の頂部上に塗布される。各カラー(例えば26から27)に対する別個のマトリックスのエッチング処理が、図2Gに示されるような結果を生じさせる実施形態を製造するために繰り返される。図2Gは、カラーコーティング23、25、26の深さが均一であることを示す。それぞれのフォトダイオード8、9、10の上の各層の組み合わされた光学特性を選択的に調整(adjust)するために、カラーコーティング(例えば、23、25、26)の深さを変更することができることを理解すべきである。
【0020】
図11を参照して、図2Fの構造の例としての実施形態を、一カラーごとに一度のマトリックスのエッチングを用いて製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS121では、基板11、基板11上に形成されたフォトダイオード8、9、10、フォトダイオード(8、9、10)の周囲のディバイス層7、ディバイス層7の上の硬質マトリックス材料5および硬質マトリックス材料5の上に形成されたフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS123では、標準的なレジスト3内でフォトダイオード8の上にキャビティ21(図2B)が撮像される。処理セグメントS125では、キャビティ21(図2B)の下の硬質マトリックス層5およびフォトダイオード8がエッチングされて取り除かれ、マトリックス層5内にキャビティ22(図2C)が形成される。処理セグメントS127では、カラーコーティング23(図2D)(例えば赤、緑、青)が、マトリックス層5上およびキャビティ22内に塗布される。処理セグメントS131では、CMPのような方法を用いてマトリックス層5以上の高さのカラーコーティング23が取り除かれる。他のカラーコーティングが必要であるかどうかの決定が処理セグメントS133でなされる。他のカラーコーティングが必要である場合には、フォトレジスト24が、先に塗布されたカラー材料(例えば図2Fの23)および残っている硬質マトリックス材料5の頂部に塗布される。次に処理セグメントS123からの処理が続き、フォトレジスト(例えば24)内にキャビティを生成し、フォトダイオード(例えば9または10)上の硬質マトリックス材料内にキャビティを生成し、異なるカラーコーティング(例えば緑または青)を塗布し、マトリックス層5の高さ以上のカラーコーティングの取り除くプロセスが続く。他のカラーコーティングが必要であるか否かの別の決定が、処理セグメントS133で行なわれる。他のカラーコーティングが必要である場合には、処理セグメントS131からセグメントS135までの処理が開始される。処理セグメントS133において他のカラーコーティングが不必要であると決定された場合には、処理が終了する。
【0021】
第3の実施形態は、全てのピクセルのために、硬質マトリックス内へのキャビティの撮像とエッチングを、全てのカラーについて共通の深さで同時に提供するものである。ウェハーはフォトレジストによりコーティングされ、一つのキャビティが露光されかつ現像される。ウェハーはカラーによりコーティングされ、次にカラーの不要な部分が取り除かれる。フォトレジストの他の層がピクセル上に塗布されて、次いで次のカラー材料により充填されるように、フォトダイオード上の次のキャビティから取り除かれる。カラー材料のコーティングがピクセル上に塗布されて、次いで研磨され過剰なカラー材料が取り除かれる。処理されるべき残りのキャビティが露光されかつ現像され、キャビティからフォトレジストが取り除かれる。他のカラー層が、ピクセル上と、カラー材料のない残っているキャビティ内に塗布される。カラー層は次いで、研磨され、不要なカラー材料が取り除かれる。
【0022】
図3Aは、基板11上に形成されたフォトダイオード9を有する第3の実施形態を示す。酸化物および金属層7が、フォトダイオード8、9、10の上および周囲に形成される。硬質マトリックス材料層5が、酸化物および金属層6の上に形成される。フォトレジスト3の層が、マトリックス材料層5の上に形成される。図3Bを参照して、フォトレジスト層3が撮像されて、標準的なレジストプロセスを用いて、フォトダイオード8、9、10上のフォトレジスト層3内にキャビティ27、28、29が作成される。図3Cに示されるように、マトリックス材料層5がフォトダイオード8、9、10上にキャビティ30、31、32を形成するためにエッチングされ、フォトレジスト3がマトリックス層5の頂部からはぎ取られる。図3Dを参照して、フォトレジスト33が、キャビティ30、31、32(図3C)内および層5の残っている部分の上に形成され、次にフォトレジスト33が撮像されかつエッチングされ、ダイオード8上のキャビティ30を再度開く。図3Eを参照して、第1のカラーコーティング34(例えば、赤)がキャビティ31内および残っているフォトレジスト層33の上に形成される。図3Fに示されるように、カラーコーティング34およびフォトレジスト33がCMPにより処理され、カラーコーティングおよびフォトレジスト34が取り除かれ、これによってカラーコーティング34がキャビティ30(図3C)内のマトリックス層5と面一になり、フォトレジスト33がキャビティ31、32(図3C)内のマトリックス層5と面一になる。図3Gを参照して、フォトレジスト33がキャビティ31、32から取り除かれる。図3Hに示されるように、フォトレジスト33がキャビティ31、32内ならびにマトリックス層5上および第1のカラー層34上に形成される。次にフォトレジスト33が露光されかつ現像され、従って図3Iに示されるように、キャビティ31内のフォトレジスト33が開かれる。次に、第2のカラーコーティング35が残っているフォトレジスト層33の頂部およびキャビティ31内に塗布され、マトリックス層5の高さ以上に盛り上る第2のカラーコーティング35およびフォトレジスト33は、図3Jに示されるように、CMPにより取り除かれる。図3Kを参照して、第3のカラー層37が、残っているマトリックス層5、カラーコーティング34、35の上およびキャビティ32(図3G)内に形成され、次にカラー層37がCMPにより研磨されて、第3のカラー層37はマトリックス層5と面一になる。
【0023】
図12を参照して、全てのピクセルが一度にエッチングされる図3Kの構造を製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS141では、基板11、基板11上またはその頂部のフォトダイオード8、9、10、フォトダイオード8、9、10の周囲およびその上のディバイス層7、硬質マトリックス材料層5、ならびに硬質マトリックス層5の上のフォトレジスト層3を含むイニシャルフィルム積層(例えば図3A)が形成される。処理セグメントS143では、フォトレジスト層3内にキャビティ27、28、29が形成される。処理セグメントS145では、全てのフォトダイオード8、9、10上にキャビティ30、31、32を形成するために、マトリックス層5がエッチングされて取り除かれる。全てのフォトレジスト3もまた同様に処理セグメントS145で取り除かれる。処理セグメントS147では、標準的なフォトレジスト33(図3D)が、残っている硬質マトリックス層5の上およびマトリックス層5内のキャビティ30、31、32内にコーティングされる。処理セグメントS149では、フォトレジスト33が露光されて、フォトレジスト33内にキャビティ30が形成される。処理セグメントS151では、カラーコーティング34(例えば赤、青、緑)がフォトレジスト33上およびキャビティ30内に塗布される。塗布されたカラーコーティング34は硬質マトリックス層5の頂部層の高さ以上の部分が取り除かれ、従って前のキャビティ30内に残る塗布されたカラーは、処理セグメントS153で硬質マトリックス層5と面一になる。処理セグメントS153では、カラーコーティングを有さないキャビティ、すなわち31、32内のフォトレジスト33が取り除かれる。他のカラーコーティングが塗布されるかどうかの決定が、処理セグメントS155でなされる。他のカラーコーティングを塗布すべきときには、もう一つの決定が新しいカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであるか否かについて処理セグメントS157でなされる。塗布すべきコーティングが最終的なコーティングではない場合には、処理セグメントS147における処理が続き、他のカラーコーティングを塗布すべきか否かの他の決定である処理セグメントS155まで続く。他のカラーコーティングを塗布すべきときには、塗布すべきカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであるかどうかの別の決定が処理セグメントS157でなされる。塗布すべきカラーコーティングが最終的なカラーコーティングであれば、最終的なカラーコーティングを塗布する処理セグメントS151でプロセスが再開され、次にプロセスは処理セグメントS155まで続き、そこで、塗布すべきさらなるカラーコーティングがないので、終了する。
【0024】
この発明の第4の実施形態は、ピクセルアレイエレメントの種々の光学特性を最適化するために、カラーフィルタの深さと組成の調整(adjustment)を可能にするものである。図4Aを参照して、撮像チップは、バルクのシリコン51、バルクの基板51上に形成されたフォトダイオード52、53、54により形成され、ディバイス積層および電気的素子55が、フォトダイオード52、53、54の頂部上に形成されている。ディバイスの積層55はそれを滑らかにするために平面化され、次にダマシン層(damascene layer)57がディバイスの積層55の上に所望の初期深さで形成される。図4Aに示されるように、標準的な単純化されたCMOS撮像回路が、フォトダイオード52、53、54、内部接続(interconnect)およびトランジスタにより形成され、これらは、同様に変更される多様な他の回路または基板のエレメントと組合せられて、フォトダイオードに対する種々の深さの必要がない。
【0025】
図4Bを参照して、フォトレジスト層59が撮像されて、フォトダイオード例えば54の上のレジスト59内にキャビティ60が形成される。この処理および次の処理においてダマシン層57内に、および必要ならばディバイス層25に形成されるキャビティの深さは、問題とされるダイオードが入射光の強度および反射率を検知するように、設計されたカラー波長に関する層の光学特性を最適化するために用いられる周知の公式と原理により決定される。層の光学特性の決定は当業者には周知であり、部分的に上に記述されている。図4Cを参照して、構築されるカラーフィルタのための、ダマシン層57内にキャビティ60’を形成するためにフォトレジスト59がエッチングされる。図4Dを参照して、フォトレジスト59がキャビティ60’内に形成される。次に、他のキャビティが他のフォトダイオード、例えば52上のフォトレジスト59内に形成され、さらに硬質マトリックス層5およびディバイス層7が、他のキャビティ63を形成するためにエッチングされる。フォトダイオード52上のキャビティ63の深さは、フォトダイオード52に入射する光を最適化するように決定される。図4Eを参照して、フォトレジスト59の他の層がフォトダイオード53上のキャビティ63内に形成され、次に他のキャビティ65が、フォトダイオード53に入射する光を最適化するように決定された深さをもって、残りのフォトダイオード53上に形成される。図4Fを参照して、フォトレジスト59が、キャビティ60’、63、65と同様に硬質マトリックス層57の頂部から取り除かれる。図4Gを参照して、次に各キャビティ即ち60’、63、65が、特定のカラー材料に対して最適化されたキャビティに対応する異なるカラー材料71、73、75(例えば赤、青、緑)で充填される。
【0026】
ディバイス積層の部分と同様に、ダマシン層57へのエッチングの深さは、吸収および屈折のモデル化の結果に部分的に基づいている。各キャビティは異なる大きさを有し、それは特定のフォトダイオードが処理することを求められている所望の光の波長が与えられるCFAウィンドウの大きさを変えるための必要性による。図4Gは、各フォトダイオードの位置の上のディバイス積層とともに、ダマシン層57内に完成されたCFAウィンドウキャビティの例としての実施形態を示す。図4Gの例示的な実施形態では、各CFAウィンドウは次にカラー顔料(color pigment)またはフィルタ材料で充填される。図4Gは、エッチングされ、かつ適切なカラー物質またはフィルタ物質により充填されたCFAウィンドウを有する、完成された撮像装置の例としての実施形態を示す。この実施形態では、赤は左側で、青は中央、緑をフィルタする材料は右側に用いられている。しかしながら、所与のCFAウィンドウに対する、種々のカラースキームとカラー製造の順序を、この発明と共に用いることができる。
【0027】
図13を参照して、図4Gに示された構造のような異なるCFAウィンドウの大きさを有する構造を製造するための例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS171では、ダマシン層57、フォトダイオード55の上のディバイス積層(device stack)、フォトダイオード52、53、54およびバルクシリコン51を含むイニシャルのフィルム積層が形成される。処理セグメントS173では、ダマシン層57の上に標準的なフォトレジスト59の層が堆積される。処理セグメントS175では、フォトダイオード(例えば54)の上の標準的なフォトレジスト内にキャビティが撮像される。処理セグメントS177では、キャビティの下のフォトダイオード(例えば54)により吸収することが求められる特定の光の波長に対する光学特性を最適化する所定の深さまで、エッチングが、ダマシン57および必要な場合にはディバイス層57に、フォトレジスト内のキャビティ60を通って実行される。処理セグメントS179では、ダマシン層57および/またはディバイス層55内に他のキャビティが必要かどうかが決定される。他のキャビティが必要な場合には、エッチングされたキャビティ60’をマスキングするために、フォトレジスト59およびダマシン層55を通って、先にエッチングされたキャビティ60’内にフォトレジストが塗布される。処理セグメントS175からS179までが繰り返され、キャビティ63、65の下のそれぞれのフォトダイオード52,53の上の層の光学特性を最適化する大きさを有するキャビティ63、65が形成される。処理セグメントS179においてこれ以上のキャビティがダマシン57および/またはディバイス積層55内に必要とされないと決定された場合には、処理セグメントS183における処理が始まり、特定のカラー波長を受けるために形成されたキャビティ内にコーティングが塗布される。処理セグメントS185では、カラーコーティングが露光されかつ現像される。処理セグメントS187では、この処理セグメントS187で塗布されたカラーコーティングがCMPで研磨され、かつクリーニングされる。処理セグメントS189では、他のカラーコーティングが必要であるか否かの決定がなされる。カラー材料を有さないキャビティ内に形成すべき他のカラーコーティングが必要である場合には、それ以上のカラーコーティングが必要とされなくなるまで、処理セグメントS183からセグメントS189まで処理が続き、終了する。
【0028】
ダマシン層または可変のCFAウィンドウの大きさまたは両方を用いて光学特性が最適化されたCFAフィルタを用いる、多くの代替案としての実施形態が可能である。例えば図5Aはディバイス積層55の上およびフォトダイオード53上部に一般的なフィルタ層81を追加した例を示し、この実施形態ではフォトダイオード54上の層を通る、フォト検出器への入射光の緑の波長に対する調整が示されている。図5Bでは一般的なフィルタ層81は、一つのフォトダイオード53の上部のディバイス積層55上に延伸する(extend)、一般的なフィルタ層81(延伸された(extended)ダマシンフィルタ層)の部分を残すために、平面化される。ディバイス積層55または一般的なフィルタ層81の深さは、ディバイス積層上に形成されたイニシャルカラーに対して最適化または調整された(tuned)厚さまたは組成を有する。次に図5Cでは、平面化の後に残っている延伸されたダマシンフィルタ層81が、カプセル封入材料(encapsulation material)83で、カプセル封入される(encapsulated)。カプセル封入(encapsulation)は、ダークシリコンリッチ窒化物、低温DARC、TEOSまたはガラス上のスピン(SOG)のような、低温酸化物材料を含む種々の材料により達成される。
【0029】
図5Dを参照して、カプセル封入材料83の第1の層上に他の一般的なフィルタ層が形成され、次に異なるフォトダイオード52の上部のディバイス積層55上に延伸する(extend)フィルタ材料85(延伸された(extended)ダマシンフィルタ層)の一部分を残すために平面化される。この例示的な実施形態における延伸されたダマシンフィルタ層85は、赤のフィルタ材料に対して調整(tuned)または最適化されている。追加のカプセル封入材料87が延伸されたダマシンフィルタ層85上および第1のカプセル封入層83の上部に形成される。次に他の一般的なフィルタ層(例えば青)が、一般的なフィルタ材料を有さない他のフォトダイオードの位置54の上部である、第2のカプセル封入層87の表面上に形成され、次に他の延伸されたダマシンフィルタ層89を形成するためにエッチングされる。
【0030】
図5Dに例示された実施形態では、フォトダイオード52、53、54へ光がそれを通って入射する、一つまたはそれ以上の層の光学特性を最適化するように、カプセル封入層83、87と同様に、延伸されたダマシン層83、85、89が設計される。例えば青の延伸されたダマシンフィルタ層の下のカプセル封入層は、他の延伸されたダマシンフィルタ層のカプセル封入層より、厚さが大きい。エッチングダウンの代わりにこの実施形態は、強度または他の光学特性が最大または他の望ましい値を示す点まで、ノードまたは領域から基板を形成することに関連している。カプセル封入材料は、ダイオードの光入射面において、その除去が色透過を改善する場合のように、それが必要とされる場合には、取り除かれることができる。
【0031】
図5Eを参照して、最終コーティングまたは最終層90がカプセル封入材料の頂部に配置される。ある実施形態では、光学的に透明材料であるマイクロレンズがカプセル封入材料の頂部に配置される。図5Eは、全ての延伸されたダマシンフィルタ層81,85,89の上および周囲に配置された均一なカプセル封入材料90と、薄いカプセル封入層83,87を用いた、カプセル封入スキームを有する実施形態を示す。
【0032】
図14を参照して、例えば図5Dに例示された構造のような、特定のフォトダイオード上の層に対する光学特性を最適化する結果を生じさせる可変のダマシンフィルタ構造を有する構造を製造するための一例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS201では、バルクシリコン51上またはその上部に設けられたフォトダイオード52、53、54上のディバイス積層55を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS203では、ディバイス積層55の上にカラーフィルタ材料81の層が堆積される。処理セグメントS205では、カラーフィルタ材料層81が延伸されたダマシンフィルタ層81内に形成される。処理セグメントS207では、処理セグメントS203からS205において塗布され形成されたカラー材料が、最終的なカラーコーティングであるか否かの決定がなされる。追加のカラーコーティングが塗布されるべきであれば、処理シーケンスS209においてプロセスが継続する。この処理シーケンスS209では、選択されたフォトダイオード(例えば52)に入射する光の特定の波長について、選択されたフォトダイオード(例えば52)上の層の光学特性を最適化する所定の深さでカプセル封入層83が形成される。処理セグメントS211では、他のカラーが塗布されるべきであるかどうかの決定がなされる。他のカラー層(例えば85)の塗布が必要な場合には、処理セグメントS203において処理が継続され、S209まで続く。処理セグメントS203で塗布されかつS205で形成されたカラー層が最終的なカラー層である場合には、処理セグメントS209に処理が分岐し、そして処理が終了する。
【0033】
図6Aから6Gを参照して、他の例としての実施形態は、カプセル封入層83、87を有さない延伸されたダマシン層またははみ出し部分(extrusion)を含む。図6Aは、ディバイス積層55上への一般的なフィルタ層91の追加を示す。図6Bでは、この実施形態での一般的なフィルタ層は、光の緑の波長に調整されている(tuned)。図6Bでは、一般的なフィルタ層91は、一つのフォトダイオード53の上のディバイス積層体層55上に延伸する一般的なフィルタ層91(延伸したダマシン層)の一部を残すために、平面化される。次に図6Cでは、例えば赤である異なる光の波長に調整された他の一般的なフィルタ層93が、他のフォトダイオード52の上のディバイス層上に形成される。図6Dを参照して、第2の一般的なフィルタ層93は、異なるフォトダイオード52の上のディバイス積層55上に延伸するフィルタ材料93(延伸したダマシン層)の一部を残すために、平面化される。図6Eを参照して、他の一般的なフィルタ層95(例えば青)が、ディバイス積層55の表面および先に形成された延伸されたダマシン層91、93の上に形成される。図6Fでは、この実施例では光の青の波長に調整された一般的なフィルタ材料が、他のフォトダイオードの位置54上に位置し他の延伸されたダマシン層95を形成するために、平面化される。図6Gを参照して、光が特定のフォトダイオードの上においてそれを通らなければならない組合せ層の光学特性のさらなる変更を含む多様な機能を果たすために、延伸されたダマシン層の上にも、カプセル封入材料97が形成される。
【0034】
図15を参照して、例えば図6Fに例示される構造のような、特定のフォトダイオード上の層に対する光学特性を最適化する結果を生じさせる可変のフィルタ構造を有する構造を製造するための他の例としてのプロセスが示されている。処理セグメントS221では、バルクシリコン51上またはその上部に設けられたフォトダイオード52、53、54上のディバイス積層55を含むイニシャルフィルム積層が形成される。処理セグメントS223では、選択されたフォトダイオードの表面(例えば53)に入射する光の特定の波長に対するカラー層(例えば91)を最適化する所定の深さで、カラー材料がディバイス積層55上に堆積される。処理セグメントS225では、カラー材料層(例えば91)が、平面化のような方法により、選択されたフォトダイオード(例えば53)の上の延伸されたフィルタ層の内に形成される。処理セグメントS227では、他のカラー材料が堆積されかつ平面化されるべきであるか否かの決定がなされる。他のカラー材料が撮像装置の一つまたはそれ以上の部分に堆積されるべきである場合には、次に処理セグメントS223が達成されて、他のカラー材料層(例えば93)がディバイス積層55およびディバイス層(例えば91)の上の所定の深さまで先に形成されたカラー材料の上に堆積される。処理セグメントS225では、新しく堆積されたカラー材料層(例えば93)が、選択されたフォトダイオード(例えば52)の上部の延伸されたフィルタ層内に形成される。他の追加のカラー材料層が堆積不要となるまで、処理セグメントS223からS227まで処理が継続され、そして処理が終了する。
【0035】
図7Aを参照して、カラーフィルタアレイエレメント93、91または95の多様な深さまたは大きさを、ディバイス層55および特定のフォトダイオードに関して、それぞれのエレメントの変化する位置と組合せた、他の例としての実施形態が示されている。図7Bは、延伸されたダマシン層を有する種々の大きさにされたカラーフィルタエレメント91、93、95を含む、ディバイス層55の上のダマシン層57の使用を示す。ダマシン層57内のカラーフィルタエレメントの大きさは、あるエレメントの下方のフォトダイオードの上方の層を通る光の特定の波長の光路が最適化されるように、決定される。図7Cは、ダマシン層を有する最適化されたカラーフィルタエレメントを用いる、一例としての実施形態上で、マイクロレンズ99をどのように用いることができるかを示す。マイクロレンズ99は、ここに記述されたこの発明のどの実施形態においても用いることができることに注目しなければならない。
【0036】
カラーフィルタが形成されるシーケンスは変更することができる。例えば、いくつかの例示された実施形態では、赤が形成され、次に緑、それから青である。しかしながらカラーフィルタの形成の順序は、この実施態様でも他の実施形態でも、このシーケンスに限定されることはない。カプセル封入層が、撮像装置の光学特性をさらに調整または調節する(tune or adjust)ために、この発明の実施形態と共に、または別個に用いることができることに、同様に留意しなければならない。
【0037】
光学特性を最適化するために、CFAウィンドウの種々の材料、コーティングおよび大きさが、この発明と共に用いることができる。延伸されたダマシン層を形成し、平面化し、そして調整される特定のフォトダイオードの上の層の累積反射および吸収特性に選択的変化を提供するように選択されるコーティング層で覆うことができる。材料の選択は光による撮像能力によって限定されないので、この発明は、カラーフィルタリングのフォトレジストの使用に限定されないことに、さらに留意するべきである。カラーフィルタリングポリマー材料が同様に、カラーフィルタリングフォトレジストの代わりに用いることができる。
【0038】
ディバイス積体層またはフォトダイオードそれら自身どちらかの上にある大きさが可変なCFAウィンドウの使用は、モデルデータおよび集合的な層の特性に基づく撮像装置の光学特性を調整するための手段を提供する。光学特性は、組合せられた層の焦点特性、吸収性薄膜干渉および屈折特性を含む。最適化効果は、特定のダイオードに入射する各波長についての光強度の増加を含む。各CFAウィンドウはまた、異なる材料内を透過する異なる周波数の光の強度を調整または最適化するように設計することができる。言いかえれば、CFAウィンドウの深さは、CFAウィンドウに埋め込まれた微量添加物(ドーパント)および充填材料の屈折率に、部分的に依存する。従って、異なる材料の種々の深さが、フォトダイオードの収集領域において、適切な効果または最大の強度を得るために用いることができる。
【0039】
この発明の他の態様は、異なるカラーの各々が基板を通ってフォトダイオードまで、最大の効率で伝わるように、どのように最適化することができるかに焦点を当てている。異なる大きさにされた材料は、特定のカラーに対して撮像層を通って最適化されたフィルタリングをすることができる顔料または染料を含むことができる。カラーまたは染料は、撮像装置の基板またはフォトダイオード上の積層と同じく光路を通ると予定される平均波長とコンパチブルである異なる光路長を有するキャビティ内に形成することができる。関心のある各波長範囲について積層における反射および吸収を最少にするために積層の厚さを調整することは、フォトダイオードにより収集される一般的に赤、緑、青またはシアン、マゼンタ、イエローである光の強度を増加させる。
【0040】
種々のエッチング法をこの発明と共に用いることができる。例えば図8を参照すると、酸化物層の間に種々のエッチングストップを有する、2酸化珪素のような一群の酸化物層が提供される。第1のエッチングストップN1101まで、第1の酸化物層OX1100上にエッチングを行うことができる。次にN1101のエッチングストップを通り抜けるために、エッチング化学が異なる化学エッチングに切り換えられ、さらにエッチングストップN2103に到達するまで、第2の酸化物層OX2102をエッチングで通り抜けるために、エッチング化学が他の化学エッチングに切り換えられる。次に、必要な場合は、第2のエッチングストップN2103をエッチングで通り抜けることができるエッチング化学への切り換えがなされる。次いで、この実施例ではバルクシリコン106上であるが、フォトダイオードまたは感光領域の近傍に配置することができるエッチングストップN3105まで、第3の酸化物層OX3105上にエッチングを行うことができる。イニシャルフィルム積層は、エッチングストップを、各層または選択された層の間に含むことができる。三つの全ての層を同時にエッチングすることができ、必要な場合はエッチングが続けられるように、最大の所望の深さまでエッチングされた、結果としてのキャビティをマスクすることができる。異なる層は、同じ材料であっても、また異なるエッチング化学または異なる酸化物の選択的なエッチングに敏感な異なる材料であってもよい。また、1回のフォトステップを実行して、異なる層を露光することもできる。
【0041】
どんな層材料が用いられているかに依存して、異なる実施形態において異なる層について種々の厚さを用いることができる。例えば、窒化珪素が用いられる場合には、500オングストロームの厚さを、エッチングストップのために用いることができる。他の材料が用いられる場合には、より薄い厚さが許される。同様に、各々がそれ自身の選択的化学特性を有する異なる酸化物層について異なる材料を使用することも可能である。異なるエッチング化学に敏感さを有する選択的なエッチングを希望する場合には、使用されるエッチングプロセスは、全てのフォトダイオード上に一度にキャビティを生成するために層を露光することを含み、次に全てのキャビティを第1の層または深さで同時にエッチングし、その後、エッチングストップを伴ってまたは伴わないで、最大の所望の深さに到達したキャビティをマスキングする。次に、必要な場合は、エッチングストップがエッチングで通り抜けることができ、その後、所望の深さまたは大きさまでエッチングダウンするために第2の層に対して化学エッチングを適用する。必要な場合は、エッチング、化学切り換え、エッチング、マスキング、エッチングのプロセスを、各カラーフィルタキャビティが所望の大きさにエッチングされるまで、繰り返すことができる。
【0042】
以上に述べたピクセル構造は、少なくとも一つのピクセルがこの発明に従って構成されたピクセル構造であるようなピクセルのアレイを有する撮像装置に組込むことができる。この撮像装置109はそれ自身が、図9に示されるようなプロセッサシステム107を構成するために、プロセッサ109と結合してもよい。プロセッサシステム107は、撮像装置109の出力を受けることができるディジタル回路を有するシステムの例であり、CMOSまたはCCD撮像装置を含む。限定するつもりはないが、そのようなシステムは、コンピュータシステム、カメラシステム、スキャナー、マシンビジョン、車両ナビゲーションシステム、ビデオフォン、監視システム、自動焦点システム、星追跡システム、動作探知システム、画像安定化システム、および高解像度テレビジョン用の圧縮システムを含むことができ、それらのすべてがこの発明を利用することができる。
【0043】
例えばコンピュータシステムのようなプロセッサベースのシステムは、撮像装置109に加えて、一つまたはそれ以上の入力/出力装置110と交信する、例えばマイクロプロセッサである中央処理ユニットおよび記憶装置108を一般的に含んでいる。撮像装置は、バスまたは他の従来技術の通信経路により、プロセッサ108と交信する。プロセッサ108、撮像装置109および入力/出力装置110のような他の必要な部品を、単一のチップに集積することが望ましい。
【0044】
この発明の種々の特定の実施形態について、説明がなされた。これらの実施形態は、当業者がこの発明を実施することを可能にする、充分な詳細を伴って記述されている。この発明の他の実施形態を用いることができ、かつこの発明の範囲または精神から逸脱することなく、構造的電気的変更をなしうることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図1B】図1Aに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1C】図1Bに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1D】図1Cに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1E】図1Dに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図1F】図1Eに示される処理状態に引き続く図1Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図2B】図2Aに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2C】図2Bに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2D】図2Cに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2E】図2Dに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2F】図2Eに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図2G】図2Fに示される処理状態に引き続く図2Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図3B】図3Aに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3C】図3Bに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3D】図3Cに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3E】図3Dに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3F】図3Eに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3G】図3Fに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3H】図3Gに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3I】図3Hに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3J】図3Iに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図3K】図3Jに示される処理状態に引き続く図3Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4A】この発明の一実施形態に従う典型的なカラーピクセルおよびフィルタ構造の処理前の断面図を示す。
【図4B】図4Aに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4C】図4Bに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4D】図4Cに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4E】図4Dに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4F】図4Eに示される処理状態に引き続く図4Aのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図4G】図4Fに示される処理状態に引き続く図4Fのカラーピクセルおよびフィルタの断面図を示す。
【図5A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図5B】図5Aに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5C】図5Bに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5D】図5Cに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図5E】図5Dに示される処理状態に引き続く図5Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図6B】図6Aに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6C】図6Bに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6D】図6Cに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6E】図6Dに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6F】図6Eに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図6G】図6Fに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図7A】この発明の一実施形態に従うカラーピクセル構造の一部の処理前の断面図を示す。
【図7B】図7Aに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図7C】図7Bに示される処理状態に引き続く図6Aのカラーピクセルおよびフィルタ構造の断面図を示す。
【図8】構造内の典型的な層を示すもので、カラーピクセルおよびフィルタ構造の一部の典型的な実施形態の断面図を示す。
【図9】この発明に従って製造されたピクセルのアレイを有する撮像装置を組み込んだコンピュータプロセッサシステムのブロック図である。
【図10】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図11】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図12】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図13】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図14】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【図15】この発明の典型的な一実施形態に従うカラーピクセルおよびフィルタエレメントを製造するための処理シーケンスを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上または周囲に形成された、少なくとも一つまたはそれ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項2】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3の感光領域により受光される光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項6に記載の撮像装置。
【請求項8】
入射光を受光する複数のカラーピクセル;
前記複数のカラーピクセルの上または周囲に形成された少なくとも一つまたはそれ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数のカラーピクセルの対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該カラーピクセルにより受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項9】
少なくとも一つの前記フィルタ領域がフォトリソグラフ材料を含む、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項10】
少なくとも一つの前記フィルタ領域が、前記第1の層内に予め定義された開口内に形成される、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項11】
前記複数のカラーピクセルが、第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3のカラーピクセルを含み、かつ前記フィルタ領域が、前記第1、第2および第3の入射光に対してそれぞれ最適化された第1、第2および第3のフィルタ領域を含む、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項12】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項13】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項14】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3のカラーピクセルにより受光される前記入射光の強度を選択的に変更するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項15】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置用のカラーピクセル。
【請求項16】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項15に記載のカラーピクセル。
【請求項17】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項18】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項19】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項20】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上にそれぞれ形成された複数のダマシン層;および
前記複数のダマシン層と前記複数の感光領域の上にそれぞれ形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域および前記ダマシン層の各々が、前記それぞれの感光領域により受光される前記入射光の光学特性を変更するための光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項21】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項20に記載の撮像装置。
【請求項22】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項23】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項24】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項25】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項26】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が、第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が、前記第3の入射光に対して最適化された、請求項25に記載の撮像装置。
【請求項27】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項28】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項29】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項30】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置用のカラーピクセル。
【請求項31】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項30に記載のカラーピクセル。
【請求項32】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項33】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項34】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項35】
バスと;
前記バスに結合されたプロセッサと;
前記バスに結合された入/出力装置と;
前記バスに結合され、かつ前記プロセッサおよび入/出力装置と交信する撮像装置と;を備え、
前記撮像装置は、
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上または周囲に形成された、少なくとも一つまたはそれ以 上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複 数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して 該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特 性を有する、
コンピュータシステム。
【請求項36】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項35に記載のコンピュータシステム。
【請求項37】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項38】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項39】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3の感光領域により受光された光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項40】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項41】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項42】
バスと;
前記バスに結合されたプロセッサと;
前記バスに結合された入/出力装置と;
前記バスと組合され、かつ前記プロセッサおよび入/出力装置と交信する撮像手段と;を備え
前記撮像装置は、
入射光を受光する複数のカラーピクセル;
前記複数のカラーピクセルの上または周囲に形成された、少なくとも一つまたは それ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数のカラーピクセルの対応するものの上において前記第1の層内に形成さ れた複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通 過して該カラーピクセルにより受光される光の光学特性を選択的に変更するための 異なる光学特性を有する、
コンピュータシステム。
【請求項43】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数のカラーピクセルが第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3のカラーピクセルを含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項42に記載のコンピュータシステム。
【請求項44】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項45】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項46】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3のカラーピクセルにより受光された光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項47】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項48】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項49】
第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光する複数の第1、第2および第3の感光領域の上に第1の層を形成し;そして
第1、第2および第3の光フィルタ領域を前記第1の層にシーケンシャルに形成する;ここで前記第1、第2および第3の領域により受光された入射光が、前記感光領域の性能を最適化するための所定の強度値に変更されるような、カラーと深さを有するように前記各フィルタ領域が選択的に形成される、
撮像装置用のカラーピクセルを製造する方法。
【請求項50】
前記カラーがフォトリソグラフ材料である、請求項49に記載の方法。
【請求項51】
撮像装置ダイ(imager die)における対応する複数の第1の感光領域の上において第1の層内に複数の第1の開口を形成し;
前記ダイを第1のカラーフィルタ材料でコーティングし;
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除き;そして
前記撮像装置ダイにおける他の対応する複数の感光領域の上において前記第1の層内に他の複数の開口を形成し;
前記ダイを第2のカラーフィルタ材料でコーティングし;そして
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除き;
ここで、前記開口の各々は、前記それぞれのカラー材料とその下の層を通りかつ前記対応する感光領域により受光されるべき光の所望の強度に基づいて所定の深さに形成される、
撮像装置の製造方法。
【請求項52】
前記撮像装置ダイにおける他の複数の感光領域の上において前記第1の層内に他の複数の開口を形成し;
前記ダイを第3のカラーフィルタ材料でコーティングし;そして
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除くことをさらに含む、請求項51に記載の製造方法。
【請求項53】
フォトレジスト、硬質マトリックス層および複数のフォトダイオードを含む少なくとも一つの層を含むイニシャルフィルム積層を形成し;
少なくとも一つの前記フォトダイオードの上において前記フォトレジスト内に開口を形成し;
前記少なくとも一つのフォトダイオードの上に開口を形成するために、前記少なくとも一つのフォトダイオードの上の前記硬質マトリックス材料をエッチングして取り除き;
前記エッチングされた開口内にカラー材料を塗布し;そして
前記マトリックス層の頂部レベル上の過剰なカラー材料を取り除くために、化学機械研磨を実行する;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項54】
ダイ(die)にフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける感光領域の上のフォトレジスト内に開口を形成し;
前記感光領域により受光されるべき光の所望の光学特性に基づく所定の深さに前記フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内にカラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
とを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項55】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布およびカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項54に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項56】
ダイにフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける複数の感光領域の上のフォトレジスト内に開口を形成し;
前記複数の感光領域により受光されるべき光の特定の波長についての所望の光透過特性に基づいて選択された深さに、フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内に、カラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項57】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布およびカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項56に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項58】
ダイにフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける感光領域の上のフォトレジスト内に複数の開口を形成し;
前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づく所定の深さに、フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内にカラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項59】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布、過剰のカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項58に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項60】
ダイにおける対応する複数の感光領域上において複数のカラーフィルタ領域をシーケンシャルにそれぞれ形成し;そして
カラーフィルタ領域の各々への塗布後にカプセル封入材料の層を塗布する;ここでカプセル封入材料は前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づく深さに形成される、
撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項61】
前記カラーフィルタ領域は、第1、第2および第3のカラー材料のグループを含む、請求項60に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項62】
ダイにおける複数の感光領域の上において複数のカラーフィルタ領域をシーケンシャルにそれぞれ形成し、ここで前記領域は前記感光領域の上の頂部の層上に形成され、前記カラーフィルタ領域は異なる深さを有する第1、第2および第3のカラー材料のグループを含み、前記深さは前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づいて決定される、
撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項63】
前記第1のカラー材料が光の緑の波長の強度を最適化するように形成され、前記第2のカラー材料が光の赤の波長の強度を最適化するように形成され、前記第3のカラー材料が光の青の波長の強度を最適化するように形成される、請求項62に記載の方法。
【請求項64】
前記第1のカラー材料が光のシアンの波長の強度を最適化するように形成され、前記第2のカラー材料が光のマゼンタの波長の強度を最適化するように形成され、前記第3のカラー材料が光のイエローの波長の強度を最適化するように形成される、請求項62に記載の方法。
【請求項1】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上または周囲に形成された、少なくとも一つまたはそれ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項2】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3の感光領域により受光される光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項2に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項6に記載の撮像装置。
【請求項8】
入射光を受光する複数のカラーピクセル;
前記複数のカラーピクセルの上または周囲に形成された少なくとも一つまたはそれ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数のカラーピクセルの対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該カラーピクセルにより受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項9】
少なくとも一つの前記フィルタ領域がフォトリソグラフ材料を含む、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項10】
少なくとも一つの前記フィルタ領域が、前記第1の層内に予め定義された開口内に形成される、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項11】
前記複数のカラーピクセルが、第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3のカラーピクセルを含み、かつ前記フィルタ領域が、前記第1、第2および第3の入射光に対してそれぞれ最適化された第1、第2および第3のフィルタ領域を含む、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項12】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項13】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項14】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3のカラーピクセルにより受光される前記入射光の強度を選択的に変更するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項11に記載の撮像装置。
【請求項15】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置用のカラーピクセル。
【請求項16】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項15に記載のカラーピクセル。
【請求項17】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項18】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項19】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項16に記載のカラーピクセル。
【請求項20】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上にそれぞれ形成された複数のダマシン層;および
前記複数のダマシン層と前記複数の感光領域の上にそれぞれ形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域および前記ダマシン層の各々が、前記それぞれの感光領域により受光される前記入射光の光学特性を変更するための光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項21】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項20に記載の撮像装置。
【請求項22】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項23】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項24】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項21に記載の撮像装置。
【請求項25】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置。
【請求項26】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が、第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が、前記第3の入射光に対して最適化された、請求項25に記載の撮像装置。
【請求項27】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項28】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項29】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項26に記載の撮像装置。
【請求項30】
入射光を受光する複数の感光領域;
前記感光領域の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特性を有する、
撮像装置用のカラーピクセル。
【請求項31】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項30に記載のカラーピクセル。
【請求項32】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項33】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項34】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記第1、第2および第3の感光領域により受光される入射光をそれぞれ最適化するための第1、第2および第3のそれぞれの大きさを有する、請求項31に記載のカラーピクセル。
【請求項35】
バスと;
前記バスに結合されたプロセッサと;
前記バスに結合された入/出力装置と;
前記バスに結合され、かつ前記プロセッサおよび入/出力装置と交信する撮像装置と;を備え、
前記撮像装置は、
入射光を受光する複数の感光領域;
前記複数の感光領域の上または周囲に形成された、少なくとも一つまたはそれ以 上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数の感光領域の対応するものの上において前記第1の層内に形成された複 数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通過して 該感光領域により受光される光の光学特性を選択的に変更するための異なる光学特 性を有する、
コンピュータシステム。
【請求項36】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数の感光領域が第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3の感光領域を含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項35に記載のコンピュータシステム。
【請求項37】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項38】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項39】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3の感光領域により受光された光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項40】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項41】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項36に記載のコンピュータシステム。
【請求項42】
バスと;
前記バスに結合されたプロセッサと;
前記バスに結合された入/出力装置と;
前記バスと組合され、かつ前記プロセッサおよび入/出力装置と交信する撮像手段と;を備え
前記撮像装置は、
入射光を受光する複数のカラーピクセル;
前記複数のカラーピクセルの上または周囲に形成された、少なくとも一つまたは それ以上の他の層;
前記少なくとも一つまたはそれ以上の他の層の上に形成された第1の層;および
前記複数のカラーピクセルの対応するものの上において前記第1の層内に形成さ れた複数のフィルタ領域を備え、前記フィルタ領域の各々が、該フィルタ領域を通 過して該カラーピクセルにより受光される光の光学特性を選択的に変更するための 異なる光学特性を有する、
コンピュータシステム。
【請求項43】
前記複数のフィルタ領域が第1、第2および第3のフィルタ領域を含み、前記複数のカラーピクセルが第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光するための第1、第2および第3のカラーピクセルを含み、前記第1のフィルタ領域が前記第1の入射光に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が前記第2の入射光に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が前記第3の入射光に対して最適化された、請求項42に記載のコンピュータシステム。
【請求項44】
前記第1のフィルタ領域が光の緑の波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光の赤の波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光の青の波長に対して最適化された、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項45】
前記第1のフィルタ領域が光のシアンの波長に対して最適化され、前記第2のフィルタ領域が光のマゼンタの波長に対して最適化され、前記第3のフィルタ領域が光のイエローの波長に対して最適化された、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項46】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、前記それぞれの前記第1、第2および第3のカラーピクセルにより受光された光を最適化することに部分的に基づく第1、第2および第3の大きさをそれぞれ有する、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項47】
前記第1、第2および第3のフィルタ領域が、第1、第2および第3の感光性カラー材料でそれぞれ形成されたカラーフィルタ領域を含む、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項48】
前記第1、第2および第3のカラーフィルタ領域が、カラーフィルタリングフォトレジストを含む、請求項43に記載のコンピュータシステム。
【請求項49】
第1、第2および第3の入射光をそれぞれ受光する複数の第1、第2および第3の感光領域の上に第1の層を形成し;そして
第1、第2および第3の光フィルタ領域を前記第1の層にシーケンシャルに形成する;ここで前記第1、第2および第3の領域により受光された入射光が、前記感光領域の性能を最適化するための所定の強度値に変更されるような、カラーと深さを有するように前記各フィルタ領域が選択的に形成される、
撮像装置用のカラーピクセルを製造する方法。
【請求項50】
前記カラーがフォトリソグラフ材料である、請求項49に記載の方法。
【請求項51】
撮像装置ダイ(imager die)における対応する複数の第1の感光領域の上において第1の層内に複数の第1の開口を形成し;
前記ダイを第1のカラーフィルタ材料でコーティングし;
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除き;そして
前記撮像装置ダイにおける他の対応する複数の感光領域の上において前記第1の層内に他の複数の開口を形成し;
前記ダイを第2のカラーフィルタ材料でコーティングし;そして
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除き;
ここで、前記開口の各々は、前記それぞれのカラー材料とその下の層を通りかつ前記対応する感光領域により受光されるべき光の所望の強度に基づいて所定の深さに形成される、
撮像装置の製造方法。
【請求項52】
前記撮像装置ダイにおける他の複数の感光領域の上において前記第1の層内に他の複数の開口を形成し;
前記ダイを第3のカラーフィルタ材料でコーティングし;そして
前記ダイの頂部レベルの上の過剰なカラー材料を取り除くことをさらに含む、請求項51に記載の製造方法。
【請求項53】
フォトレジスト、硬質マトリックス層および複数のフォトダイオードを含む少なくとも一つの層を含むイニシャルフィルム積層を形成し;
少なくとも一つの前記フォトダイオードの上において前記フォトレジスト内に開口を形成し;
前記少なくとも一つのフォトダイオードの上に開口を形成するために、前記少なくとも一つのフォトダイオードの上の前記硬質マトリックス材料をエッチングして取り除き;
前記エッチングされた開口内にカラー材料を塗布し;そして
前記マトリックス層の頂部レベル上の過剰なカラー材料を取り除くために、化学機械研磨を実行する;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項54】
ダイ(die)にフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける感光領域の上のフォトレジスト内に開口を形成し;
前記感光領域により受光されるべき光の所望の光学特性に基づく所定の深さに前記フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内にカラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
とを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項55】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布およびカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項54に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項56】
ダイにフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける複数の感光領域の上のフォトレジスト内に開口を形成し;
前記複数の感光領域により受光されるべき光の特定の波長についての所望の光透過特性に基づいて選択された深さに、フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内に、カラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項57】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布およびカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項56に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項58】
ダイにフォトレジストを塗布し;
前記ダイにおける感光領域の上のフォトレジスト内に複数の開口を形成し;
前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づく所定の深さに、フォトレジスト内の前記開口の下の材料を取り除き;
前記ダイ上および前記開口内にカラーフィルタコーティングを塗布し;そして
前記ダイの頂面の上のカラーフィルタコーティングおよびフォトレジストを取り除く;
ことを含む撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項59】
前記ダイに塗布されるべき追加のカラーフィルタ材料の各々について、フォトレジストの塗布、材料の除去、カラーコーティングの塗布、過剰のカラーフィルタコーティングの除去のステップを繰り返すことをさらに含む、請求項58に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項60】
ダイにおける対応する複数の感光領域上において複数のカラーフィルタ領域をシーケンシャルにそれぞれ形成し;そして
カラーフィルタ領域の各々への塗布後にカプセル封入材料の層を塗布する;ここでカプセル封入材料は前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づく深さに形成される、
撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項61】
前記カラーフィルタ領域は、第1、第2および第3のカラー材料のグループを含む、請求項60に記載のカラーピクセルの製造方法。
【請求項62】
ダイにおける複数の感光領域の上において複数のカラーフィルタ領域をシーケンシャルにそれぞれ形成し、ここで前記領域は前記感光領域の上の頂部の層上に形成され、前記カラーフィルタ領域は異なる深さを有する第1、第2および第3のカラー材料のグループを含み、前記深さは前記感光領域により受光されるべき光の所望の特性に基づいて決定される、
撮像装置用のカラーピクセルの製造方法。
【請求項63】
前記第1のカラー材料が光の緑の波長の強度を最適化するように形成され、前記第2のカラー材料が光の赤の波長の強度を最適化するように形成され、前記第3のカラー材料が光の青の波長の強度を最適化するように形成される、請求項62に記載の方法。
【請求項64】
前記第1のカラー材料が光のシアンの波長の強度を最適化するように形成され、前記第2のカラー材料が光のマゼンタの波長の強度を最適化するように形成され、前記第3のカラー材料が光のイエローの波長の強度を最適化するように形成される、請求項62に記載の方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公表番号】特表2007−516609(P2007−516609A)
【公表日】平成19年6月21日(2007.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−533563(P2006−533563)
【出願日】平成16年6月4日(2004.6.4)
【国際出願番号】PCT/US2004/017714
【国際公開番号】WO2004/112137
【国際公開日】平成16年12月23日(2004.12.23)
【出願人】(596079127)マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド (55)
【氏名又は名称原語表記】MICRON TECHNOLOGY,INC.
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年6月21日(2007.6.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年6月4日(2004.6.4)
【国際出願番号】PCT/US2004/017714
【国際公開番号】WO2004/112137
【国際公開日】平成16年12月23日(2004.12.23)
【出願人】(596079127)マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド (55)
【氏名又は名称原語表記】MICRON TECHNOLOGY,INC.
【Fターム(参考)】
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