[发明专利]固态成像装置及其制造方法、电子装置和透镜阵列

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置、固态成像装置的制造方法、电子装置和透镜阵列。

背景技术

诸如数字摄像机和数字照相机的相机包括固态成像装置，例如，包括CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(电荷耦合器件)图像传感器作为固态成像装置。

对于固态成像装置，其中形成多个像素的成像区域提供在半导体基板的表面。对于这样的成像区域，接收根据物体图像的光且通过使其接收的光经受光电转换而产生信号电荷的多个光电转换单元形成为对应于该多个像素。例如，光敏二极管形成为光电转换单元。

关于固态成像装置，对于CCD型图像传感器，垂直传输寄存器单元提供在排列在垂直方向上的多个像素列之间。对于垂直传输寄存器单元，多个传输电极提供为经由栅极绝缘膜面对垂直传输通道区域，其在垂直方向上传输由电荷读出单元从光电转换单元读出的信号电荷。随后，通过其垂直传输寄存器单元为每条水平线(一行中的像素)传输的信号电荷由水平传输寄存器单元传输在水平方向上，并且由输出单元输出。

而且，关于固态成像装置，对于CMOS型图像传感器，像素构造为包括多个晶体管以及光电转换单元。多个晶体管构造为像素晶体管，其读出由光电转换单元产生的信号电荷，以将其作为电信号输出到信号线。而且，对于CMOS型图像传感器，为了减小像素尺寸，已经提出像素被构造为使得多个光电转换单元共享以上像素晶体管。例如，已经提出了这样的技术，其中两个或四个光电转换单元共享单个像素晶体管组(例如，见日本特开第2004-172950号公报)。

对于固态成像装置，通常，″前照明″型已经很熟悉，其中光电转换单元接收从电路元件和配线等提供在半导体基板上的表面侧输入的光。在前照明型的情况下，因为电路元件或配线等遮挡或反射入射其上的光，所以存在难以改善灵敏度的情况。因此，已经提出了″后侧照明″型，其中光电转换单元接收从后表面侧输入的光，该后表面侧与其上电路元件和配线等设置在半导体基板上的表面侧相反(例如，见日本特开第2003-31785号公报)。

对于如上所述的固态成像装置，随着像素数的增加，每个像素的单元尺寸变小。结果，每个像素的光接收量会下降。

因此，为了提高光收集效率，并且增加接收的光量，提供了芯片上透镜。具体地，用于将光聚集到光电转换单元的光接收表面的微透镜提供为对应于每个像素(例如，见日本特开第2000-039503号公报和第2000-206310号公报)。

对于微透镜形成工艺，例如，由光敏树脂构造的微透镜材料通过光刻技术在滤色器上设置的平坦化膜(或微透镜的底层)上经受图案化处理。随后，被处理的微透镜材料经受漂白曝光，并且随后经受回流工艺，从而，形成微透镜(例如，见日本特开第2003-222705号公报、第2007-294779号公报和第2007-025383号公报)。

另外，在掩模层形成在透镜材料层上后，微透镜通过使透镜材料层经受采用其掩模层的蚀刻处理而形成。具体地，首先，在光敏树脂膜形成在透镜材料层上后，通过光刻使光敏树脂经受图案化处理，以形成抗蚀剂图案，从而对应于其中形成微透镜的区域。随后，进行用于加热及熔化抗蚀剂图案的回流工艺，以将其的抗蚀剂图案转变成透镜的形状，由此形成掩模层。随后，转变成其掩模层的抗蚀剂图案和透镜材料层二者经受回蚀，从而，位于掩模层下方的透镜材料层被处理成微透镜(例如，见日本特许第4186238号公报和日本特开第2007-53318号公报)。

发明内容

然而，在微透镜通过将图案化处理的透镜材料层经受回流工艺而形成的情况下(在前面的制造方法的情况下)，可能导致不便，例如增加成本或者难以以稳定的方式制造等。特别是，为了防止相邻的微透镜熔合，并且防止其形状因回流工艺而倒塌，在采取不同类型的方法时，这样的不便的发生变得突出。例如，由于采用昂贵的光掩模会导致成本的增加(日本特开第2007-316153号公报)，工艺数的增加，或者必须投资设备等。而且，由于新材料的材料份额之间的不均匀或者工艺条件之间的不均匀，可能不会易于以稳定的方式制造产品(例如，见日本特开第2000-206310号公报、第2003-222705号公报、第2007-316153号公报和第2007-294779号公报)。