特開 2024-80638 イメージセンシング装置およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080638

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】イメージセンシング装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20240606BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

G02B5/20 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023198435

(22)【出願日】2023-11-22

(31)【優先権主張番号】10-2022-0166544

(32)【優先日】2022-12-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】310024033

【氏名又は名称】エスケーハイニックス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｈｙｎｉｘ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２０９１， Ｇｙｅｏｎｇｃｈｕｎｇ－ｄａｅｒｏ，Ｂｕｂａｌ－ｅｕｂ，Ｉｃｈｅｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム ウォンジン

【テーマコード（参考）】

2H148

4M118

【Ｆターム（参考）】

2H148BB01

2H148BD02

2H148BD05

2H148BD11

2H148BD14

2H148BE32

2H148BH15

4M118AA05

4M118AB01

4M118BA09

4M118CA03

4M118CA34

4M118FA06

4M118FA26

4M118FA27

4M118GC09

4M118GC14

4M118GC20

4M118GD04

4M118GD07

(57)【要約】

【課題】カラーフィルタに他のカラーが混色するのを防止する。
【解決手段】本技術の一実施形態に係るイメージセンシング装置は、第１カラーを有する複数の第１カラーフィルタ１３０Ｒと、第２カラーを有する複数の第２カラーフィルタ１３０Ｇと、第３カラーを有する複数の第３カラーフィルタ１３０Ｂと、第４カラーを有する複数の第４カラーフィルタ１３０Ｗと、第１～第４カラーフィルタ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ，１３０Ｗの間に位置し、カラーフィルタ間のクロストークを防止するグリッド構造物１４０と、を含み、第１～第４カラーフィルタの一部のカラーフィルタ１３０Ｗは、グリッド構造物１４０よりも高さが低く形成され、残りのカラーフィルタ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、グリッド構造物１４０よりも高さが高く形成されることができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１カラーを有する複数の第１カラーフィルタと、
第２カラーを有する複数の第２カラーフィルタと、
第３カラーを有する複数の第３カラーフィルタと、
第４カラーを有する複数の第４カラーフィルタと、
前記第１～第４カラーフィルタの間に位置し、カラーフィルタ間のクロストークを防止するグリッド構造物と、
を含み、
前記第１～第４カラーフィルタの一部のカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、残りのカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成される、イメージセンシング装置。

【請求項2】

前記第１カラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、前記第２～第４カラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成される、請求項１に記載のイメージセンシング装置。

【請求項3】

前記第２～第４カラーフィルタは、
互いに異なる高さに形成される、請求項２に記載のイメージセンシング装置。

【請求項4】

前記第１カラーフィルタは、ホワイトカラーフィルタであり、
前記第２～第４カラーフィルタそれぞれは、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、およびブルーカラーフィルタである、請求項２に記載のイメージセンシング装置。

【請求項5】

前記第１カラーフィルタは、
前記第２～第４カラーフィルタが互いに隣接しないように前記第２～第４カラーフィルタの間に位置する、請求項２に記載のイメージセンシング装置。

【請求項6】

前記第１～第４カラーフィルタは、
第１対角線方向に隣接して配置された複数の前記第２カラーフィルタ、および前記第１対角線方向と交差する第２対角線方向に隣接して配置された複数の前記第１カラーフィルタを含む第１グループと、
前記第１対角線方向に隣接して配置された複数の前記第３カラーフィルタ、および前記第２対角線方向に隣接して配置された複数の前記第１カラーフィルタを含む第２グループおよび第３グループと、
前記第１対角線方向に隣接して配置された複数の前記第４カラーフィルタ、および前記第２対角線方向に隣接して配置された複数の前記第１カラーフィルタを含む第４グループと、を含む、請求項１に記載のイメージセンシング装置。

【請求項7】

前記第１～第４グループは、
前記第２～第４カラーを基準にベイヤーパターンで配置される、請求項６に記載のイメージセンシング装置。

【請求項8】

前記第１～第４カラーフィルタの上に位置するオーバーコーティング層をさらに含み、
前記オーバーコーティング層中の前記第１カラーフィルタと重なる領域が前記第２～第３カラーフィルタと重なる領域よりも厚く形成される、請求項１に記載のイメージセンシング装置。

【請求項9】

半導体基板上にグリッド構造物を形成するステップと、
前記グリッド構造物により定義された空間における互いに異なる空間に第１～第４カラーフィルタを順次形成するステップと、
を含み、
前記第１～第４カラーフィルタの一部のカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、残りのカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成される、イメージセンシング装置の製造方法。

【請求項10】

前記第１カラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、前記第２～第４カラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成される、請求項９に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項11】

前記第１カラーフィルタは、
ホワイトカラーフィルタである、請求項１０に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項12】

前記第１～第４カラーフィルタの上にオーバーコーティング層を形成するステップをさらに含む、請求項９に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項13】

前記第１～第４カラーフィルタを順次形成するステップは、
前記第１～第４カラーフィルタそれぞれに対するデスカム（ｄｅｓｃｕｍ）工程を行うステップをさらに含む、請求項９に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項14】

前記第４カラーフィルタに対するデスカム工程は、
前記第１～第３カラーフィルタに対するデスカム工程よりも長い時間行われる、請求項１３に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項15】

前記第４カラーフィルタに対するデスカム工程は、
前記第１カラーフィルタの高さが前記グリッド構造物の高さよりも低くなるまで行われる、請求項１４に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項16】

前記デスカム工程は、
窒素（Ｎ_２）ガスを用いて行われる、請求項１３に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【請求項17】

前記第１～第４カラーフィルタを順次形成するステップは、
ホワイトカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、レッドカラーフィルタ、ブルーカラーフィルタの順に形成する、請求項９に記載のイメージセンシング装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンシング装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イメージセンサ（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ）は、光学画像を電気信号に変換させる素子である。近年、コンピュータ産業および通信産業の発達に伴い、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）、ビデオゲーム機器、セキュリティ用カメラ、医療用マイクロカメラ、ロボットなどの様々な分野における集積度および性能が向上したイメージセンサの需要が増大している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の実施形態は、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）カラーフィルタを含むイメージセンシング装置において、ホワイトカラーフィルタに他のカラーが混色するのを防止することを目的とする。

【0004】

本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限定されず、言及していない他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置は、第１カラーを有する複数の第１カラーフィルタと、第２カラーを有する複数の第２カラーフィルタと、第３カラーを有する複数の第３カラーフィルタと、第４カラーを有する複数の第４カラーフィルタと、前記第１～第４カラーフィルタの間に位置し、カラーフィルタ間のクロストークを防止するグリッド構造物と、を含み、前記第１～第４カラーフィルタの一部のカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、残りのカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成されることができる。

【0006】

本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置の製造方法は、光電変換領域を含む半導体基板上にグリッド構造物を形成するステップと、前記グリッド構造物間の空間における互いに異なる空間に第１～第４カラーフィルタを順次形成するステップと、を含み、前記第１～第４カラーフィルタの一部のカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが低く形成され、残りのカラーフィルタは、前記グリッド構造物よりも高さが高く形成されることができる。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態に係るイメージセンシング装置は、ホワイトカラーフィルタに他のカラーが混色するのを効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【図2】図１のピクセルアレイにおけるピクセルが配置された平面構造を例示的に示す図である。

【図3】図２のピクセルアレイにおけるＡ－Ａ’線に沿って切断された断面構造の一実施形態を示す図である。

【図4a】図３におけるカラーフィルタを形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【図4b】図３におけるグリッド構造物を形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【図4c】図３におけるグリッド構造物を形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【図4d】図３におけるグリッド構造物を形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【図4e】図３におけるグリッド構造物を形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【図4f】図３におけるグリッド構造物を形成する過程を例示的に示す工程断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一部の実施形態を例示的な図面により詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付するにあたり、同一の構成要素に対しては他の図面上に表示される際にも可能な限り同一の符号を付するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施形態を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の実施形態に対する理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図１を参照すると、イメージセンシング装置は、ピクセルアレイ（ｐｉｘｅｌ ａｒｒａｙ）１００、ロウドライバ（ｒｏｗ ｄｒｉｖｅｒ）２００、相関二重サンプラ（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｅｒ、ＣＤＳ）３００、アナログ－デジタルコンバータ（ａｎａｌｏｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）４００、出力バッファ（ｏｕｔｐｕｔ ｂｕｆｆｅｒ）５００、カラムドライバ（ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅｒ）６００、およびタイミングコントローラ（ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７００を含むことができる。

【0011】

ピクセルアレイ１００は、ロウ（ｒｏｗ）方向およびカラム（ｃｏｌｕｍｎ）方向に連続的に配列された複数のユニットピクセルを含むことができる。複数のユニットピクセルは、外部から入射した光を光電変換し、入射光に対応する電気信号（ピクセル信号）を生成することができる。複数のユニットピクセルは、レッドカラー（Ｒ）、グリーンカラー（Ｇ）、ブルーカラー（Ｂ）、およびホワイトカラー（Ｗ）のカラーフィルタを含むことができる。

【0012】

ピクセルアレイ１００は、ロウ選択信号、リセット信号、および転送信号のような駆動信号をロウドライバ２００から提供を受けることができる。ユニットピクセルは、駆動信号が受信されると活性化され、ロウ選択信号、リセット信号、および転送信号に対応する動作を行うことができる。
ロウドライバ２００は、タイミングコントローラ７００のような制御回路から提供される制御信号に基づいてユニットピクセルを動作させることができる。

【0013】

相関二重サンプラ３００は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）方式を用いて、ユニットピクセルの所望しないオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）値を除去することができる。相関二重サンプラ３００は、基準信号とピクセル信号を相関二重サンプリング（ＣＤＳ）信号としてアナログ－デジタルコンバータ４００に出力することができる。

【0014】

アナログ－デジタルコンバータ４００は、相関二重サンプラ３００から受信するＣＤＳ信号をデジタル信号に変換することができる。
出力バッファ５００は、アナログ－デジタルコンバータ３００から提供されるそれぞれのカラム単位のデータをタイミングコントローラ１７０の制御に応じて一時的に格納することができる。

【0015】

カラムドライバ６００は、タイミングコントローラ７００の制御に応じて出力バッファ５００のカラムを選択し、選択された出力バッファ５００のカラムに一時的に格納されたデータを順次出力することができる。

【0016】

タイミングコントローラ７００は、ロウドライバ２００、アナログ－デジタルコンバータ４００、出力バッファ５００、およびカラムドライバ６００の動作を制御するための信号を生成することができる。

【0017】

図２は、図１のピクセルアレイにおけるピクセルが配置された構造を例示的に示す図である。
図２を参照すると、ピクセルアレイ１００は、複数のサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）を含むことができる。サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）は、２×２の形態に隣接して配列され、２×２の形態に配列されたサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）は、Ｘ方向およびＹ方向に連続的に配列されることができる。

【0018】

サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）それぞれは、複数のユニットピクセルがＮ×Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の形態に隣接して配列された構造を含むことができる。各ユニットピクセルは、入射した光を変換し、入射光に対応する電気信号（ピクセル信号）を生成することができる。

【0019】

本実施形態において、各サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）は、４つのユニットピクセルが２×２の形態に隣接して配列される構造を有することができる。この際、各サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）は、互いに異なる２つの色のカラーフィルタを含むことができる。

【0020】

例えば、サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ）は、第１対角線方向（ＸＹ方向）に隣接して配置され、レッド（ｒｅｄ）カラーフィルタを含む２つのレッドカラーピクセル、および第１対角線方向と交差する第２対角線方向（－ＸＹ方向）に隣接して配置され、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）カラーフィルタを含む２つのホワイトカラーピクセルを含むことができる。サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ）それぞれは、第１対角線方向に隣接して配置され、グリーン（ｇｒｅｅｎ）カラーフィルタを含む２つのグリーンカラーピクセル、および第２対角線方向に隣接して配置され、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）カラーフィルタを含む２つのホワイトカラーピクセルを含むことができる。サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＢＷ）は、第１対角線方向に隣接して配置され、ブルー（ｂｌｕｅ）カラーフィルタを含む２つのブルーカラーピクセル、および第２対角線方向に隣接して配置され、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）カラーフィルタを含む２つのホワイトカラーピクセルを含むことができる。

【0021】

各サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）に含まれるレッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、およびブルーカラーフィルタを基準とするとき、サブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）は、ベイヤーパターンで配列されることができる。また、ピクセルアレイ１００を全体的に見るとき、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、およびブルーカラーフィルタが互いに隣接しないように、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、およびブルーカラーフィルタの間にホワイトカラーフィルタが位置することができる。

【0022】

カラーフィルタ間には、グリッド構造物１４０が位置することができる。グリッド構造物１４０は、光吸収層として金属を含むことができる。例えば、グリッド構造物１４０は、タングステンを含むことができる。

【0023】

このようなカラーフィルタにおいて、ホワイトカラーフィルタは、グリッド構造物１４０よりも高さが低く形成されることができる。例えば、レッドカラーフィルタ、グリーンカラーフィルタ、およびブルーカラーフィルタは、グリッド構造物１４０よりも高さが高く形成されるのに対し、ホワイトカラーフィルタは、グリッド構造物１４０よりも高さが低く形成されることができる。

【0024】

図３は、図２のピクセルアレイにおけるＡ－Ａ’線に沿って切断された断面構造の一実施形態を示す図である。
図３を参照すると、ピクセルアレイ１００は、基板層１１０、反射防止層１２０、カラーフィルタ層１３０、グリッド構造物１４０、およびレンズ層１５０を含むことができる。

【0025】

基板層１１０は、基板１１２、光電変換領域１１４、および素子分離構造物１１６を含むことができる。基板層１１０は、第１面、および第１面の反対側に位置する第２面を含むことができる。この際、第１面は、外部から光が入射する面を示すことができる。

【0026】

基板１１２は、単結晶（Ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）のシリコンを含む半導体基板を含むことができる。基板１１２は、Ｐ型不純物を含むことができる。

【0027】

光電変換領域１１４は、各ユニットピクセルに対応するように半導体基板１１２の内部に形成されることができる。光電変換領域１１４は、カラーフィルタ層１３０によりフィルタリングされて入射した可視光を光電変換して光電荷を生成することができる。光電変換領域１１４は、Ｎ型不純物を含むことができる。

【0028】

素子分離構造物１１６は、基板１１２内で隣接するユニットピクセルの光電変換領域１１４間に形成され、光電変換領域１１４をアイソレーションさせることができる。素子分離構造物１１６は、ＢＤＴＩ（Ｂａｃｋ Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）またはＦＤＴＩ（Ｆｒｏｎｔ Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のようなトレンチ構造を含むことができる。または、素子分離構造物１１６は、基板１１２に高濃度の不純物（例えば、Ｐ型不純物）が注入された接合分離（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を含むことができる。

【0029】

反射防止層１２０は、基板層１１０の第１面上に位置することができ、基板層１１０の第１面に入射する光が光電変換領域１１４に円滑に到達できるように光の反射を防止することができる。例えば、反射防止層１２０は、カラーフィルタ層１３０と基板層１１０との屈折率差を補償し、カラーフィルタ１３０を通過する光が基板層１１０の内部に効果的に入射するようにすることができる。反射防止層１２０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜、または高誘電膜（例えば、ハフニウム酸化膜、アルミニウム酸化膜）を含むことができる。

【0030】

カラーフィルタ層１３０は、反射防止層１２０上に位置することができ、レンズ層１５０を介して入射した光から可視光をフィルタリングし、対応する光電変換領域１１４に伝達するカラーフィルタを含むことができる。例えば、カラーフィルタ層１３０は、レッドカラーの可視光を通過させる複数のレッドカラーフィルタ１３０Ｒ、グリーンカラーの可視光を通過させる複数のグリーンカラーフィルタ１３０Ｇ、ブルーカラーの可視光を通過させる複数のブルーカラーフィルタ１３０Ｂ、および全てのカラーの可視光を通過させる複数のホワイトカラーフィルタ１３０Ｗを含むことができる。カラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）は、ユニットピクセル毎に１つずつ対応するように位置することができる。カラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）は、反射防止層１２０上でグリッド構造物１４０により定義された領域に形成されることができる。

【0031】

カラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）のうち、レッドカラーフィルタ１３０Ｒ、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇ、およびブルーカラーフィルタ１３０Ｂは、グリッド構造物１４０よりも高さが高く形成されるのに対し、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗは、グリッド構造物１４０よりも高さが低く形成されることができる。例えば、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面は、グリッド構造物１４０の上部面よりも低く位置することができる。

【0032】

グリッド構造物１４０は、基板層１１０の第１面上でカラーフィルタ間に位置し、隣接するカラーフィルタ間のクロストークを防止することができる。グリッド構造物１４０は、素子分離構造物１１６と垂直方向に重なるように位置することができる。グリッド構造物１４０は、金属層を含むことができる。例えば、グリッド構造物１４０は、タングステンを含むことができる。

【0033】

レンズ層１５０は、オーバーコーティング層１５２およびマイクロレンズ１５４を含むことができる。オーバーコーティング層１５２は、カラーフィルタ層１３０およびカラーフィルタ層１３０から露出したグリッド構造物１４０を覆うように形成されることができる。オーバーコーティング層１５２は、カラーフィルタ層１３０により発生し得る段差を補償するための平坦化層の役割を行うことができる。マイクロレンズ１５４は、オーバーコーティング層１５２上に位置することができる。マイクロレンズ１５４それぞれは、凸レンズの形態に形成され、ユニットピクセル毎に形成されることができる。マイクロレンズ１５４は、入射光を対応する光電変換領域１１４に集光させることができる。オーバーコーティング層１５２とマイクロレンズ１５４は、同一の物質から形成されることができる。

【0034】

図４ａ～図４ｆは、図３におけるカラーフィルタを形成する過程を例示的に示す工程断面図である。
先ず、図４ａを参照すると、光電変換領域および素子分離構造物を含む基板層１１０上に反射防止層１２０が形成され、反射防止層１２０上にグリッド構造物１４０が形成されることができる。

【0035】

例えば、反射防止層１２０上に全体的に金属層が形成された後、グリッド構造物１４０が形成される領域を定義するマスクパターン（図示せず）をエッチングマスクとして金属層がエッチングされることで、グリッド構造物１４０が形成されることができる。この際、金属層は、タングステンを含むことができる。

【0036】

次に、反射防止層１２０およびグリッド構造物１４０を覆うように第１カラーフィルタ物質層が形成された後、第１カラーフィルタ物質層がパターニングされることで、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗが形成されることができる。例えば、第１カラーフィルタ物質層は、顔料（ｐｉｇｍｅｎｔ）が含まれていないレジスト物質を含むことができる。第１カラーフィルタ物質層は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされることができる。

【0037】

このようなホワイトカラーフィルタ１３０Ｗは、図２のサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ、ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ、ＰＢ＿ＢＷ）内でホワイトカラーフィルタが形成される位置に形成されることができる。本実施形態では、ピクセルアレイ１００のカラーフィルタのうちホワイトカラーフィルタ１３０Ｗが占める割合（５０％）が最も大きいため、ホワイトカラーフィルタが先に形成されることができる。

【0038】

次に、図４ｂを参照すると、後続工程により形成される他のカラーのカラーフィルタによる混色を防止するために、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗに対する表面処理工程が行われることができる。例えば、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗに対して、窒素（Ｎ_２）ガスを用いたデスカム（ｄｅｓｃｕｍ）工程が行われることができる。このようなＮ_２デスカム（ｄｅｓｃｕｍ）工程により、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部領域（ｕｐｐｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）がエッチングされて除去されることができる。

【0039】

次に、図４ｃを参照すると、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にグリーンカラーフィルタ１３０Ｇが形成されることができる。例えば、反射防止層１２０、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ、およびグリッド構造物１４０を覆うように第２カラーフィルタ物質層が形成された後、第２カラーフィルタ物質層がパターニングされることで、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にグリーンカラーフィルタ１３０Ｇが形成されることができる。

【0040】

このようなグリーンカラーフィルタ１３０Ｇは、図２のサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＧＷｒ、ＰＢ＿ＧＷｂ）内でグリーンカラーフィルタが形成される位置に形成されることができる。第２カラーフィルタ物質層は、緑色顔料が含まれたレジスト物質を含むことができ、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされることができる。

【0041】

次に、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇに対する表面処理のためのＮ_２デスカム工程が行われることができる。このようなデスカム工程により、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部領域もともに一部エッチングされることができる。また、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇがエッチングされることにより、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面には、グリーンカラーフィルタの微細残渣が存在することができる。

【0042】

次に、図４ｄを参照すると、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にレッドカラーフィルタ１３０Ｒが形成されることができる。例えば、反射防止層１２０、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇ、およびグリッド構造物１４０を覆うように第３カラーフィルタ物質層が形成された後、第３カラーフィルタ物質層がパターニングされることで、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にレッドカラーフィルタ１３０Ｒが形成されることができる。

【0043】

このようなレッドカラーフィルタ１３０Ｒは、図２のサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＲＷ）内でレッドカラーフィルタが形成される位置に形成されることができる。第３カラーフィルタ物質層は、赤色顔料が含まれたレジスト物質を含むことができ、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされることができる。

【0044】

次に、レッドカラーフィルタ１３０Ｒに対する表面処理のためのＮ_２デスカム工程が行われることができる。このようなデスカム工程により、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗおよびグリーンカラーフィルタ１３０Ｇの上部領域もともに一部エッチングされることができる。また、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面には、グリーンカラーフィルタの微細残渣およびレッドカラーフィルタの微細残渣が存在することができる。

【0045】

次に、図４ｅを参照すると、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にブルーカラーフィルタ１３０Ｂが形成されることができる。例えば、反射防止層１２０、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇ、レッドカラーフィルタ１３０Ｒ、およびグリッド構造物１４０を覆うように第４カラーフィルタ物質層が形成された後、第４カラーフィルタ物質層がパターニングされることで、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ間の一部の領域にブルーカラーフィルタ１３０Ｂが形成されることができる。

【0046】

このようなブルーカラーフィルタ１３０Ｂは、図２のサブピクセルブロック（ＰＢ＿ＢＷ）内でブルーカラーフィルタが形成される位置に形成されることができる。第４カラーフィルタ物質層は、青色顔料が含まれたレジスト物質を含むことができ、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされることができる。

【0047】

次に、ブルーカラーフィルタ１３０Ｂに対する表面処理のためのＮ_２デスカム工程が行われることができる。このようなデスカム工程により、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ、グリーンカラーフィルタ１３０Ｇ、およびレッドカラーフィルタ１３０Ｒの上部領域もともに一部エッチングされることができる。この際、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面には、他のカラーフィルタの微細残渣が存在することができる。

【0048】

したがって、本実施形態では、カラーフィルタのうち、最後に形成されるブルーカラーフィルタ１３０Ｂに対するデスカム工程を行う際には、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面に存在する微細残渣が全て除去できるように、他のカラーフィルタに対するデスカム工程時よりも十分に長い時間デスカム工程が行われることができる。例えば、図４ｅに示すように、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの上部面がグリッド構造物１４０の上部面よりも低くなるまでデスカム工程が行われることができる。

【0049】

次に、図４ｆを参照すると、カラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）を覆うようにレンズ層１５０が形成されることができる。例えば、カラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）上にカラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ、１３０Ｗ）間の段差を除去するためのオーバーコーティング層１５２が形成され、オーバーコーティング層１５２上にマイクロレンズ１５４が形成されることができる。

【0050】

本実施形態では、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗが他のカラーフィルタ（１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ）に比べて厚さが著しく薄く形成されるが、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗ上にはオーバーコーティング層１５２が相対的に厚く形成される。このように、ホワイトカラーフィルタ１３０Ｗの厚さが薄くなるのをオーバーコーティング層１５２が補償することで、ホワイトカラーフィルタを含むホワイトピクセルの機能に特に問題がない。

【0051】

上述した実施形態では例示的にカラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）が図２のように配列される構造について説明したが、ホワイトカラーを含む他の配列構造に対してもカラーフィルタの形成時にホワイトカラーに他の色が混色するのを防止するために上述した方法を使用可能であることは明らかである。

【0052】

以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で様々な修正および変形が可能である。

【0053】

したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、後述する特許請求の範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内の全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0054】

１００：ピクセルアレイ
１１０：基板層
１２０：反射防止層
１３０：カラーフィルタ層
１４０：グリッド構造物
１５０：レンズ層
２００：ロウドライバ
３００：相関二重サンプラ
４００：アナログ－デジタルコンバータ
５００：出力バッファ
６００：カラムドライバ
７００：タイミングコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図4e】

【図4f】