(57)【要約】カラーフィルタ素子のアレイを有する撮像装置を提供するための装置および方法であり、各カラーフィルタ素子は、スペーサーによって互いに分離されている。スペーサーはフィルタ素子を互いに光学的に分離することができる。
2009533698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素のアレイを覆ってパッシベーション層を形成するステップと、
カラーフィルタ素子の領域を画定するために前記パッシベーション層を覆って複数のスペーサーを形成するステップと、
前記スペーサーによって画定される前記領域内に複数の前記カラーフィルタ素子のパターンを形成するステップと、
を含む、カラーフィルタアレイを形成する方法。
【請求項２】
前記パッシベーション層が、リンケイ酸ガラス、窒化シリコン、および酸窒化物のうちの一つから構成される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記スペーサーを形成する前記ステップが、
前記パッシベーション層を覆って第二の層を形成するステップと、
前記パッシベーション層の上面を暴露する領域を形成するために前記第二の層をパターニングするステップと、
前記パッシベーション層と、前記パターニングされた第二の層の上端を覆って、かつ、前記パターニングされた第二の層の側壁に沿って、第三の層を形成するステップと、
前記パッシベーション層の上面を暴露するために前記第三の層の一部分を除去することによって、かつ、前記第二の層を除去することによって、前記第三の層から前記スペーサーを形成するステップと、
をさらに含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第二の層が炭素含有層を含む、請求項３の方法。
【請求項５】
前記第二の層が炭素を含む、請求項３の方法。
【請求項６】
前記第二の層が、酸化物、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化物、およびオルトケイ酸テトラエチルのうちの一つを含む、請求項３の方法。
【請求項７】
前記第二の層がおよそ1,000Åからおよそ20,000Åの厚みを持つ、請求項３の方法。
【請求項８】
前記第三の層が不透明な材料を含む、請求項３の方法。
【請求項９】
前記第三の層が入射光を吸収する、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記第三の層が入射光を反射する、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記第三の層がポリシリコンを含む、請求項３の方法。
【請求項１２】
前記第三の層が金属を含む、請求項３の方法。
【請求項１３】
前記第三の層が金属シリサイドを含む、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記第三の層がアルミニウムを含む、請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記第三の層が合金を含む、請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記第三の層がおよそ500Åからおよそ3,000Åの厚みを持つ、請求項３の方法。
【請求項１７】
前記第三の層の前記一部分を除去する前記ステップがエッチングを含む、請求項３の方法。
【請求項１８】
画素アレイの外側の周辺領域に、前記パッシベーション層を覆って前記第三の層を形成するステップをさらに含む、請求項３の方法。
【請求項１９】
前記第三の層が前記周辺領域を覆って光遮断物を形成する、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記カラーフィルタ素子のパターンが、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンを含む、請求項１の方法。
【請求項２１】
カラーフィルタ素子のアレイであって、前記カラーフィルタ素子は各カラーフィルタ素子間に形成されたスペーサーによって互いに分離されている、カラーフィルタ素子のアレイ、
を含む、カラーフィルタアレイ。
【請求項２２】
前記カラーフィルタ素子が、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンをさらに含む、請求項２１のカラーフィルタアレイ。
【請求項２３】
各スペーサーが不透明な材料を含む、請求項２１のカラーフィルタアレイ。
【請求項２４】
各スペーサーが入射光を吸収する、請求項２３のカラーフィルタアレイ。
【請求項２５】
各スペーサーが入射光を反射する、請求項２３のカラーフィルタアレイ。
【請求項２６】
各スペーサーがポリシリコンを含む、請求項２１のカラーフィルタアレイ。
【請求項２７】
各スペーサーが金属を含む、請求項２１のカラーフィルタアレイ。
【請求項２８】
各スペーサーが金属シリサイドを含む、請求項２７のカラーフィルタアレイ。
【請求項２９】
各スペーサーがアルミニウムを含む、請求項２７のカラーフィルタアレイ。
【請求項３０】
各スペーサーが合金を含む、請求項２７のカラーフィルタアレイ。
【請求項３１】
各スペーサーが前記カラーフィルタ素子を光学的に分離する、請求項２１のカラーフィルタアレイ。
【請求項３２】
撮像画素のアレイと、
前記画素のアレイを覆うカラーフィルタアレイであって、前記カラーフィルタアレイはカラーフィルタ素子のアレイを含み、前記カラーフィルタ素子は各カラーフィルタ素子間に形成されたスペーサーによって互いに分離されている、カラーフィルタアレイと、
を含む撮像装置。
【請求項３３】
前記カラーフィルタ素子が、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンをさらに含む、請求項３２の撮像装置。
【請求項３４】
各スペーサーが不透明な材料を含む、請求項３２の撮像装置。
【請求項３５】
各スペーサーが入射光を吸収する、請求項３４の撮像装置。
【請求項３６】
各スペーサーが入射光を反射する、請求項３４の撮像装置。
【請求項３７】
各スペーサーがポリシリコンを含む、請求項３２の撮像装置。
【請求項３８】
各スペーサーが金属を含む、請求項３２の撮像装置。
【請求項３９】
各スペーサーが金属シリサイドを含む、請求項３８の撮像装置。
【請求項４０】
各スペーサーがアルミニウムを含む、請求項３８の撮像装置。
【請求項４１】
各スペーサーが合金を含む、請求項３８の撮像装置。
【請求項４２】
各スペーサーが前記カラーフィルタ素子を光学的に分離する、請求項３２の撮像装置。
【請求項４３】
前記画素のアレイを取り囲む周辺領域と、
前記周辺領域を覆って堆積される層と、
をさらに含む、請求項３２の撮像装置。
【請求項４４】
前記層が不透明な材料を含む、請求項４３の撮像装置。
【請求項４５】
前記層が入射光を吸収する、請求項４４の撮像装置。
【請求項４６】
前記層が入射光を反射する、請求項４４の撮像装置。
【請求項４７】
前記層がポリシリコンを含む、請求項４３の撮像装置。
【請求項４８】
前記層が金属を含む、請求項４３の撮像装置。
【請求項４９】
前記層が金属シリサイドを含む、請求項４８の撮像装置。
【請求項５０】
前記層がアルミニウムを含む、請求項４８の撮像装置。
【請求項５１】
前記層が合金を含む、請求項４８の撮像装置。
【請求項５２】
前記層が前記周辺領域を覆って光遮断物を形成する、請求項４３の撮像装置。
【請求項５３】
撮像画素のアレイを含む撮像装置と接続されたプロセッサと、
前記画素のアレイを覆うカラーフィルタアレイであって、前記カラーフィルタアレイはカラーフィルタ素子のアレイを含み、前記カラーフィルタ素子は各カラーフィルタ素子間に形成されたスペーサーによって互いに分離されている、カラーフィルタアレイと、
を含むシステム。
【請求項５４】
前記カラーフィルタ素子が、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンをさらに含む、請求項５３のシステム。
【請求項５５】
各スペーサーが不透明な材料を含む、請求項５３のシステム。
【請求項５６】
各スペーサーが入射光を吸収する、請求項５５のシステム。
【請求項５７】
各スペーサーが入射光を反射する、請求項５５のシステム。
【請求項５８】
各スペーサーがポリシリコンを含む、請求項５３のシステム。
【請求項５９】
各スペーサーが金属を含む、請求項５３のシステム。
【請求項６０】
各スペーサーが金属シリサイドを含む、請求項５９のシステム。
【請求項６１】
各スペーサーがアルミニウムを含む、請求項５９のシステム。
【請求項６２】
各スペーサーが合金を含む、請求項５９のシステム。
【請求項６３】
各スペーサーが前記カラーフィルタ素子を光学的に分離する、請求項５３のシステム。
【請求項６４】
前記画素のアレイを取り囲む周辺領域と、
前記周辺領域を覆って堆積された層と、
をさらに含む、請求項５３のシステム。
【請求項６５】
前記層が不透明な材料を含む、請求項６４のシステム。
【請求項６６】
前記層が入射光を吸収する、請求項６５のシステム。
【請求項６７】
前記層が入射光を反射する、請求項６５のシステム。
【請求項６８】
前記層がポリシリコンを含む、請求項６４のシステム。
【請求項６９】
前記層が金属を含む、請求項６４のシステム。
【請求項７０】
前記層が金属シリサイドを含む、請求項６９のシステム。
【請求項７１】
前記層がアルミニウムを含む、請求項６９のシステム。
【請求項７２】
前記層が合金を含む、請求項６９のシステム。
【請求項７３】
前記層が前記周辺領域を覆って光遮断物を形成する、請求項６４のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体画像センサで使用するためのカラーフィルタに関し、特に、個々の色を互いに分離する構造を持つカラーフィルタアレイ、ならびにこれを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置としても知られる固体画像センサは、主としてテレビ画像の収集、送信、および表示のために1960年代後半から1970年代前半にかけて開発された。撮像装置は、特定波長の入射放射線（可視光の光子、x線、または同種のものなど）を吸収し、吸収した放射線に対応する電気信号を作り出す。多数の様々な種類の半導体ベースの撮像装置があり、電荷結合素子（CCD）、フォトダイオードアレイ、電荷注入素子（CID）、ハイブリッド焦点面アレイ、およびCMOS撮像装置を含む。現在の固体撮像装置の応用例は、その他の用途の中でとりわけ、カメラ、スキャナ、マシンビジョンシステム、車両ナビゲーションシステム、スタートラッカー、動き検出システムを含む。
【０００３】
これらの撮像装置は、通常、フォトセンサを含む画素のアレイから構成され、そこで各画素は、画像の焦点がアレイ上に合わされる際に、そのフォトセンサに衝突する光の強度に対応する信号を作り出す。その後これらの信号は、例えば後で表示、印刷、もしくは分析するために保存されてもよいし、あるいは光学像についての情報を提供するために別の方法で使用されてもよい。フォトセンサは、通常、フォトトランジスタ、フォトゲート、もしくはフォトダイオードである。従って各画素によって作られる信号の強度は、フォトセンサに衝突する光の量に比例する。
【０００４】
フォトセンサが色画像を取り込めるようにするためには、フォトセンサは、例えば赤（R）光子、緑（G）光子、および青（B）光子を別々に検出できなければならない。従って、各画素は1つの色もしくはスペクトル帯のみに対して感受性がなければならない。このため、通常はカラーフィルタアレイ（CFA）が画素の前に置かれ、各画素がその関連フィルタの色の光を測定するようになっている。従って、カラー撮像装置の各画素は、特定パターンに従って、赤、緑、もしくは青のフィルタのいずれかで覆われる。
【０００５】
カラーフィルタアレイは、ベイヤーフィルタパターンとして知られる、赤、緑、および青のフィルタのモザイク連続パターンに一般的に配置される。ベイヤーフィルタパターンは、赤と緑のフィルタ、次に緑と青のフィルタが交互する、連続する行で4つ一組に配列される（quartet-ordered）。従って、赤フィルタの各々は、4つの緑フィルタと4つの青フィルタによって囲まれ、一方青フィルタの各々は、4つの赤フィルタと4つの緑フィルタによって囲まれる。その一方、緑フィルタの各々は、2つの赤フィルタ、4つの緑フィルタ、および2つの青フィルタによって囲まれる。ヒトの視覚反応は、可視スペクトルの550ナノメートル（緑）波長領域で最大感度に達するので、緑フィルタに重点が置かれている。BayerへのU.S. Patent No. 3,971,065は、ベイヤーパターンカラーフィルタアレイを説明している。
【０００６】
カラーフィルタアレイを形成するために、通常、着色顔料を含むネガレジストが使用される。ベイヤーパターンは、各色の各々に、3つのネガレジスト層をパッシベーション層上にプリントし、パターニングすることを必要とする。個々のカラーフィルタは計算されたカラーフィルタアレイにおいて互いに隣接する。
【０００７】
しかしながら、ネガレジストは解像力が低く、収縮を受け、平面性が不十分であり、こ
れはカラーフィルタアレイの光学特性に影響を及ぼす。さらに、フォトレジスト層をパターニングする際、カラーフィルタ素子を分離するために、露光ツールが透明膜を通して画素上にパターンを整列することができるように、基板上に透明膜が使用されなければならない。
【０００８】
この方法の別の欠点は、通常はボンディングパッドがカラーフィルタ層の形成前に暴露（または露光）されてしまうことである。そのため、カラーフィルタ層の形成に使用される化学物質がボンディングパッド領域にトラップされる可能性があり、信頼性の問題を引き起こし、ボンディングパッドのメタライゼーションを腐食する可能性がある。
【０００９】
加えて、フォトレジストをプリントする際、画素間の迷光を遮断するためのカラーフィルタ素子を互いに分離する層が無いので、光学的クロストークをもたらすことになる。
【００１０】
従って、カラーフィルタアレイの色をより効率的にかつ正確に画定し、製造工程の複雑化、および／または製造コストの増加を最小限にしながら、改良された光学的クロストークと改良された色分解をもたらすような、カラーフィルタアレイのための改良された構造が必要とされ、望まれる。また、これらの改善点を示すカラーフィルタアレイを製造する方法も必要とされる。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の実施形態例は、カラーフィルタ素子間にスペーサーが設けられたカラーフィルタ素子のアレイを有する撮像装置を提供する。スペーサーは、カラーフィルタアレイの色をより正確に画定するために、色を互いに分離することができる（特に製造の間）。加えてスペーサーは、画素を取り囲む光遮断物として機能する不透明材料で構成されてもよく、それによって画素間の光学的クロストークを低減する。スペーサー材料は、画素アレイの外側の周辺回路を覆う光遮断物としても機能し得る。
【００１２】
カラーフィルタアレイを形成する方法も提供される。一つの例示的な方法の実施形態では、色を分離し光学的クロストークを低減するために、各カラーフィルタ素子の領域を画定するスペーサーを形成することによって、カラーフィルタアレイが製造される。カラーフィルタ素子はスペーサーによって画定される領域内に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の詳細な記述では、添付の図面を参照し、この図面は本明細書の一部を成し、本発明が実施され得る特定の実施形態を図示する。図面では、同様の参照番号は複数の図面にわたって実質的に同様の構成要素を表す。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記載され、当然のことながら、他の実施形態が利用されてもよく、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、電気的な変更がなされてもよい。
【００１４】
“基板”という用語は、シリコン、シリコンオンインシュレーター（SOI）、シリコンオンサファイア（SOS）、およびシリコンオンナッシング（SON）技術、ドープ半導体および非ドープ半導体、ベース半導体基盤によって支持されたシリコンのエピタキシャル層、ならびにその他の半導体構造を含むものと理解されたい。さらに、以下の説明で“基板”について言及する際には、ベース半導体構造もしくは基盤に領域もしくは接合部を形成するために、前工程ステップが利用されていてもよい。さらに、半導体はシリコンベースである必要はなく、シリコン‐ゲルマニウム、ゲルマニウム、もしくはヒ化ガリウムベースであってもよい。
【００１５】
“画素”もしくは“画素セル”という用語は、光変換素子、および電磁放射線を電気信
号に変換するためのトランジスタを含む画像素子単位セルのことを言う。例示を目的として、代表的な3色のR、G、B画素アレイが本明細書に記載されるが、本発明はR、G、Bアレイの使用に限定されず、他の色アレイを使用することができ、一例としてはC、M、Y、K（シアン、マゼンタ、黄、黒のカラーフィルタを表す）である。また、例示を目的として、本明細書では代表的な画素の部分が図面と説明に記載されるが、通常は撮像装置内の全ての画素の製造が同時にかつ同様に進行する。
【００１６】
本発明は、CMOS撮像装置での使用に関して記載されるが、本発明はそれほど限定されず、いかなる固体撮像装置にも適用性を有する。ここで図面（同様の要素は同様の番号で示される）を参照すると、図１は、本発明の実施形態例に従って形成されるカラーフィルタアレイ300の実施形態例を図示する。カラーフィルタアレイ300は、上に様々な画素のアレイが製造されている基板304と、パッシベーション層303を覆って形成され、個々のカラーフィルタ素子302を互いに分離するために、カラーフィルタ素子302間にスペーサー301を含む。各スペーサー301は、カラーフィルタアレイ300の下にある画素間の光学的クロストークを低減するために光遮断物として効果的に機能し得る不透明材料で構成されることが好ましい。
【００１７】
スペーサー301を形成するために様々な材料を使用できる。例えば、スペーサー301は、実質的に入射光を吸収するかもしくは反射するかのいずれかの働きをする任意の材料を含んでもよい。例えばスペーサー301は、アルミニウム、合金、もしくは金属シリサイドなどの金属を含んでもよい。スペーサー301はまた、短波長の入射光を通さないポリシリコン材料も含んでもよい。スペーサー301の材料はまた、迷光の強度を遮断もしくは反射する、任意の他の適切な非金属材料と併用することもできる。従って、スペーサー301は光学的クロストークを低減し、画素間に光遮断物を形成し、より正確にカラーフィルタアレイの境界と色を画定する。
【００１８】
図２Ａ−２Ｊは、本発明の実施形態例に従うカラーフィルタアレイ300の形成を図示する。本明細書に記載のステップは、前の行動の結果を論理的に必要とする場合を除き、いかなる特定の順序でも実施される必要はない。従って、下記のステップは一般的な順序で実施されるように記載されるが、その順序は例に過ぎず、必要であれば変更することができる。
【００１９】
図２Ａに図示される通り、パッシベーション層303が撮像装置基板304を覆って形成され、撮像装置基板304は、画素のアレイ、周辺回路、および相互接続メタライゼーション層を含むように製造されている。画素、周辺回路、およびメタライゼーション層は、便宜目的で図には示していない。パッシベーション層303は、例えばリンケイ酸ガラス（PSG）、窒化シリコン、もしくは酸窒化物で形成される。一つのパッシベーション層303のみが示されるが、一つ以上のパッシベーション層が形成されてもよい。透明炭素層305がパッシベーション層上に形成される。当然のことながら、層305がその代わりに、容易にエッチングできるその他の材料の中でも、酸化物、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化物、もしくはオルトケイ酸テトラエチル（TEOS）などの任意の透明材料であってもよい。炭素層305は、カラーフィルタに必要な厚み（例えばおよそ1,000Åからおよそ20,000Å）を持つ。炭素層305は化学蒸着（CVD）などの従来の方法を用いて堆積される。
【００２０】
画素を覆う透明炭素層305の使用は、その材料の固有特性のために有利である。特に、炭素材料は高温作動が可能で、熱的に安定性かつ剛性を維持する。さらに、炭素層305はパッシベーション層303とボンディングパッド（図示せず）に対してよい選択性でエッチングできる。
【００２１】
図２Ｂは、炭素層305上に形成された、次のエッチングプロセスのためのマスクとして
使用される、パターニングされたフォトレジスト層306を描いている。フォトレジスト層306をパターニングするためにフォトリソグラフィー露光が使用される。フォトレジスト層306に行われるフォトリソグラフィープロセスのために使用される光源は、例えば約365ナノメートルの波長、もしくは必要なリソグラフィー解像をもたらす任意の波長を持つ。
【００２２】
図２Ｃに示される通り、フォトレジスト層306（図２Ｂ）はエッチングマスクであり、炭素層305を貫通し、パッシベーション層303で止まる開口部322を形成するために、炭素層305がエッチングされるようになっている。フォトレジスト層306（図２Ｂ）は、好ましくはウェットエッチングもしくはドライエッチングによって、選択的フォトレジスト除去法を用いて除去される。除去法は炭素層305に対して選択的にフォトレジスト層306を除去すべきである。例えば、マイクロン社の“SCI”プロセスなどの、炭素に対して適当な選択性を持つ湿式プロセスを使用できる。また、フォトレジスト層306を適用する前に、酸化物もしくは反射防止絶縁膜（ARC）などのハードマスク層（図示せず）が炭素層305の上端に適用されてもよい。ハードマスクは、炭素層305をフォトレジスト層306に対して選択的に、適切にエッチングするために必要となり得る。
【００２３】
図２Ｄに示される通り、厚みがおよそ500Åからおよそ3,000Åの間の第三の層307が、エッチングされた炭素層305とパッシベーション層303上に形成される。第三の層307は、図２Ｅのスペーサー301を形成するために使用される。第三の層307は、金属、合金、金属シリサイド、アルミニウム、もしくは他の不透明材料などの任意の不透明材料で形成されてもよい。また第三の層307は、短波長の入射光を通さないポリシリコン材料で形成されてもよい。第三の層307は400℃未満の低温で形成される。第三の層307は、一つ以上の、スピンオン法、またはコンフォーマルな材料堆積のための任意のその他の方法（CVDもしくは物理蒸着（PVD）など）を含む、任意の適切なコンフォーマル法によって適用されてもよい。
【００２４】
図２Ｅは、炭素層側壁308aに接し、かつパッシベーション層303の一部分を覆うスペーサー301の形成を図示する。スペーサー301は任意の既知の方法によって形成できる。例えば、第三の層307（図２Ｄ）を貫通してパッシベーション層303で止まる開口部319を形成するように、第三の層307をエッチングするためには、マスクしない（unmasked）プロセス（図示せず）が好ましい。下にある炭素層305の上面321もエッチングプロセスによって暴露される。上述のようにハードマスク層（図示せず）が使用される場合は、暴露される上面は、炭素層305ではなくハードマスクとなる。第三の層307も、パターニングされたフォトレジスト層（図示せず）を用いてエッチングできる。暴露された、もしくはパターニングされたフォトレジストプロセスは、炭素層側壁308aに接し、かつパッシベーション層303の一部分を覆うスペーサー301を残す。
【００２５】
図２Ｆに示される通り、パッシベーション層303の一部分を覆って、スペーサー301のみを残し、開口部314を形成するように炭素層305を除去するために、標準的なエッチング法を使用できる。例えば、炭素層305は、フォトレジストパターニングの有無を問わず除去される。使用される除去法は、下にあるパッシベーション層303を暴露するために炭素層305を効率的にエッチングする。前述のようにハードマスク層（図示せず）が使用される場合、炭素層305を除去する前にハードマスクを除去するプロセスが使用されるべきである。図２Ｇは、スペーサー301がカラーフィルタ素子のための領域319と314をどのように画定するかを示す、画素アレイの角部分におけるスペーサー301の俯瞰図である。
【００２６】
次にカラーフィルタアレイが形成される。図２Ｈに示される通り、従来の手順を用いて、赤のネガフォトレジスト層311が、パッシベーション層303、スペーサー301を覆って、および開口部314と319の中に形成される。例えば365ナノメートルのi線光源などの光源309は、フォトマスク310を照らし、赤フォトレジスト層311の一部分を露光する。露光されていない赤フォトレジスト層311を除去するために、現像処理ステップが行われ、その結果、図２Ｉに示される通り赤カラーフィルタ素子312が作り出される。例えば、赤カラーフィルタ素子312の着色顔料がスペーサー301の上端318に達するまで赤フォトレジスト層311を除去するために、標準的なリソグラフィーを使用できる。従って、スペーサー301はカラーフィルタ素子302を互いに分離する（図１）。図２Ｈと図２Ｉに図示されたステップは、緑カラーフィルタ素子と青カラーフィルタ素子を形成するために、緑と青のフォトレジスト層でさらに二回実施される。赤、緑、および青のカラーフィルタ素子を形成後、いくらかの露光されていない着色顔料を除去するために、随意に化学機械研磨（CMP）ステップを行うことができる。スペーサー301の上端318は、余分な着色顔料を除去するCMPステップの間のエッチング停止部として機能する。図２Ｊは、画素アレイの一つの行を断面図で図示し、交互する赤と緑のカラーフィルタ素子312および313を示す。こうして、間に形成され、カラーフィルタ素子の領域を画定するスペーサー301と交互するカラーフィルタ素子のカラーフィルタアレイ300のパターンが残る。このようにして、スペーサー301は、アレイの境界と色をより正確に画定するために、カラーフィルタアレイ300の色を分離するようにはたらく。加えて、スペーサー301は光遮断物として機能するので、画素間の光学的クロストークを低減する。
【００２７】
図３は、本発明の別の実施形態例に従う撮像装置の一部分317を示す。撮像装置317では、画素アレイ領域320内にスペーサー301を形成するのに加えて、第三の層307が、画素アレイカラーフィルタ領域320に隣接する周辺領域315を覆う光遮断物として使用される。
【００２８】
ここで図３の構造の形成を図４Ａ−４Ｄを参照して説明する。図４Ａを参照すると、図２Ａを参照して上述したように、パッシベーション層303が基板304を覆って形成される。図２Ａ−２Ｃに関して上述したように、炭素層305がパッシベーション層303を覆って形成され、画素アレイ領域320のパッシベーション層303を覆ってパターンを形成するためにエッチングされ、画素アレイの外側の周辺領域315から除去される。第三の層307は、周辺領域315内のパッシベーション層303だけでなく、画素アレイ領域320内のパッシベーション層303および炭素層305も覆って堆積される。第三の層307はおよそ500Åからおよそ3,000Åの厚みで堆積される。第三の層307は、画素アレイ領域320内の画素間の、および画素アレイの外側の周辺領域315を覆う、効率的な光遮断物として機能するように、入射光を実質的に吸収もしくは反射し得る。第三の層307は、図２Ａ−２Ｊを参照して上述したものと同じ材料で形成される。
【００２９】
第三の層307はエッチング法によって除去され、カラーフィルタアレイ領域320において選択的に除去され得るが、周辺領域315においては除去されない。第三の層307は周辺領域315を覆う光遮断物を形成する。これは、図４Ｂに図示される通り、フォトレジスト層321で周辺領域315を覆うことによって行うことができる。第三の層307の他の部分は、図４Ｃに図示される通り、炭素層305の側壁308aに沿ってスペーサー301を形成するために第三の層307を残しながら、開口部319を形成するためにエッチングで除去される。フォトレジスト層無しでエッチングステップを完了させることも可能である。上記のステップと同様に、また図４Ｄに図示されるように、開口部314を形成し、パッシベーション層303の一部分を暴露してスペーサー301を残すために、炭素層305がエッチングで除去される。図３に関して上述し図示したように、図４Ｄの開口部314と319は、図２Ｈ−２Ｊに関する上述の色充填法を用いて、カラーフィルタ素子302で充填される。従って、カラーフィルタ素子302を分離するのに加えて、スペーサー301は画素アレイ領域320内の画素間の光遮断物として機能する。さらに、画素アレイの外側の周辺領域315上に形成された第三の層307は、周辺に伝達された全ての光を実質的に遮断するので、光学的クロストークを低減し、周辺領域315内のトランジスタに対する光の影響を低減する。
【００３０】
本発明のカラーフィルタアレイを使用し得る、典型的なシングルチップCMOS撮像装置60
0が図５のブロック図によって図示される。撮像装置600は、上述のように構成された画素とカラーフィルタアレイを持つ画素アレイ680を含む。アレイ680の画素は、所定の数の列と行に配置される。
【００３１】
アレイ680内の画素の行は一つずつ読み出される。従って、アレイ680の行内の画素は行選択線によって読み出しのために同時に全て選択され、選択された行内の各画素は、受信光を表す信号をその列の読み出し線に提供する。アレイ680では各列も選択線を持ち、各列の画素は列選択線に応じて出力線に選択的に読み出される。
【００３２】
アレイ680内の行線は、行アドレスデコーダ681に応じて行ドライバ682によって選択的に活性化される。列選択線は、列アドレスデコーダ685に応じて列ドライバ684によって選択的に活性化される。アレイ680は、画素信号読み出しのために適切な行線と列線を選択するようにアドレスデコーダ681、685を制御する、タイミング＆制御回路683によって操作される。
【００３３】
列読み出し線における信号は、通常は各画素毎に画素リセット信号（Vrst）および画素画像信号（Vphoto）を含む。両信号はサンプル＆ホールド回路（S/H）686に読み込まれる。差動信号（Vrst - Vphoto）が、各画素毎に差動増幅器（AMP）687によって作られ、各画素の差動信号はアナログ‐デジタル変換器（ADC）688によってデジタル化される。アナログ‐デジタル変換器688はデジタル化画素信号を画像プロセッサ689に供給し、画像プロセッサ689は、画像出力を確定するデジタル信号を供給する前に適切な画像処理を行う。
【００３４】
図６は、図５の撮像装置600を含むプロセッサシステム700を図示する。プロセッサシステム700は、撮像装置を含むことができるデジタル回路を持つシステムの例である。限定されることなく、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、マシンビジョン、車両ナビゲーション、テレビ電話、監視システム、自動焦点システム、スタートラッカーシステム、動き検出システム、およびその他の画像収集支援システムを含み得る。
【００３５】
例えばカメラシステムなどのプロセッサシステム700は、一般的に、バス793を介して入力／出力（I/O）デバイス791と通信するマイクロプロセッサなどの中央処理装置（CPU）795を含む。撮像装置600もバス793を介してCPU795と通信する。プロセッサシステム700はランダムアクセスメモリ（RAM）792も含み、またフラッシュメモリなどのリムーバブルメモリ794を含むことができ、これらもまた、バス793を介してCPU795と通信する。撮像装置600は、一つの集積回路上、もしくはプロセッサとは異なるチップ上で、記憶装置の有無を問わず、CPU、デジタル信号プロセッサ、もしくはマイクロプロセッサなどのプロセッサと組み合わされてもよい。
【００３６】
上述の記載と図面は例示に過ぎず、本発明の目的、特徴、および効果を実現する好ましい実施形態を説明するものであることに再度注意すべきである。本発明は説明された実施形態に限定されることを意図しない。次の請求項の精神と範囲内に入る本発明の任意の修正は、本発明の一部と見なされるべきである。例えば、実施形態例はCMOS撮像装置に関して記載されるが、本発明はCMOS撮像装置に限定されず、その他の撮像装置技術（例えばCCD技術）にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明のこれらの、およびその他の特徴および利点は、次の詳細な記述からより明らかとなり、この記述は、添付の図面、および図示された本発明の実施形態例に関連して提供される。
【図１】本発明に従って構成されるカラーフィルタアレイの実施形態例の断面図を図示する。
【図２Ａ】本発明の一実施形態例に従う、カラーフィルタアレイの製造のための第一処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｂ】図２Ａに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｃ】図２Ｂに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｄ】図２Ｃに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｅ】図２Ｄに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｆ】図２Ｅに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｇ】図２Ｆに示される処理段階の俯瞰図を図示する。
【図２Ｈ】図２Ｇに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｉ】図２Ｈに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図２Ｊ】図２Ｉに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図３】本発明の別の実施形態例に従って構成される例示的なカラーフィルタアレイの断面図を図示する。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態例に従う、カラーフィルタアレイの製造のための第一処理段階の断面図を図示する。
【図４Ｂ】図４Ａに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図４Ｃ】図４Ｂに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図４Ｄ】図４Ｃに示される処理段階の後の処理段階の断面図を図示する。
【図５】本発明に従って構成されるCMOS撮像装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に従って構成される少なくとも一つの撮像装置を組み込むプロセッサシステムのブロック図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素のアレイを覆ってパッシベーション層を形成するステップと、
カラーフィルタ素子の領域を画定するために前記パッシベーション層を覆って複数のスペーサーを形成するステップと、
前記スペーサーによって画定される前記領域内に複数の前記カラーフィルタ素子のパターンを形成するステップと、
を含む、カラーフィルタアレイを形成する方法。
【請求項２】
前記パッシベーション層が、リンケイ酸ガラス、窒化シリコン、および酸窒化物の内の一つから構成される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記スペーサーを形成する前記ステップが、
前記パッシベーション層を覆って第二の層を形成するステップと、
前記パッシベーション層の上面を暴露する領域を形成するために前記第二の層をパターニングするステップと、
前記パッシベーション層と、前記パターニングされた第二の層の上端を覆って、かつ、前記パターニングされた第二の層の側壁に沿って、第三の層を形成するステップと、
前記パッシベーション層の上面を暴露するために前記第三の層の一部分を除去することによって、かつ、前記第二の層を除去することによって、前記第三の層から前記スペーサーを形成するステップと、
をさらに含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第二の層が、炭素、酸化物、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化物、およびオルトケイ酸テトラエチルのうちの少なくとも一つを含む、請求項３の方法。
【請求項５】
前記第二の層がおよそ1,000Åからおよそ20,000Åの厚みを持つ、請求項３の方法。
【請求項６】
前記第三の層が不透明な材料を含む、請求項３の方法。
【請求項７】
前記第三の層が入射光を吸収する、請求項６の方法。
【請求項８】
前記第三の層が入射光を反射する、請求項６の方法。
【請求項９】
前記第三の層が、ポリシリコン、金属、金属シリサイド、アルミニウム、および合金のうちの少なくとも一つを含む、請求項３の方法。
【請求項１０】
前記第三の層がおよそ500Åからおよそ3,000Åの厚みを持つ、請求項３の方法。
【請求項１１】
前記第三の層の前記一部分を除去する前記ステップがエッチングを含む、請求項３の方法。
【請求項１２】
画素アレイの外側の周辺領域に、前記パッシベーション層を覆って前記第三の層を形成するステップをさらに含む、請求項３の方法。
【請求項１３】
前記第三の層が前記周辺領域を覆って光遮断物を形成する、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記カラーフィルタ素子のパターンが、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンを含む、請求項１の方法。
【請求項１５】
カラーフィルタ素子のアレイであって、前記カラーフィルタ素子は各カラーフィルタ素子間に形成されたスペーサーによって互いに分離されている、カラーフィルタ素子のアレイ、
を含む、カラーフィルタアレイ。
【請求項１６】
前記カラーフィルタ素子が、赤カラーフィルタ素子、青カラーフィルタ素子、および緑カラーフィルタ素子のパターンをさらに含む、請求項１５のカラーフィルタアレイ。
【請求項１７】
各スペーサーが不透明な材料を含む、請求項１５のカラーフィルタアレイ。
【請求項１８】
各スペーサーが入射光を吸収する、請求項１７のカラーフィルタアレイ。
【請求項１９】
各スペーサーが入射光を反射する、請求項１７のカラーフィルタアレイ。
【請求項２０】
各スペーサーが、ポリシリコン、金属、金属シリサイド、アルミニウム、および合金のうちの少なくとも一つを含む、請求項１５のカラーフィルタアレイ。
【請求項２１】
各スペーサーが前記カラーフィルタ素子を光学的に分離する、請求項１５のカラーフィルタアレイ。
【請求項２２】
撮像画素のアレイと、
前記画素のアレイを覆う、請求項１５から２１のいずれか一項に定義されたカラーフィルタアレイであって、前記カラーフィルタアレイはカラーフィルタ素子のアレイを含み、前記カラーフィルタ素子は各カラーフィルタ素子間に形成されたスペーサーによって互いに分離されている、カラーフィルタアレイと、
を含む撮像装置。
【請求項２３】
前記画素のアレイを取り囲む周辺領域と、
前記周辺領域を覆って堆積される層と、
をさらに含む、請求項２２の撮像装置。
【請求項２４】
前記層が不透明な材料を含む、請求項２３の撮像装置。
【請求項２５】
前記層が入射光を吸収する、請求項２４の撮像装置。
【請求項２６】
前記層が入射光を反射する、請求項２４の撮像装置。
【請求項２７】
前記層が、ポリシリコン、金属、金属シリサイド、アルミニウム、および合金のうちの少なくとも一つを含む、請求項２３の撮像装置。
【請求項２８】
前記層が前記周辺領域を覆って光遮断物を形成する、請求項２３の撮像装置。
【請求項２９】
請求項２２から２７のいずれか一項に定義された撮像装置と接続されたプロセッサ、
を含むシステム。
【国際調査報告】
2009533698.tif 000021
2009533698.tif 000022
2009533698.tif 000023