[發(fā)明專利]固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法和圖像拾取裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010130023.6
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101834196A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 堀越浩;菊地晃司;山崎知洋
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發(fā)明涉及固態(tài)圖像拾取裝置、制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法和圖像拾取裝置。

背景技術

響應于像素數(shù)量的增加和像素尺寸的小型化的進展，提出了使用波導結構作為用于在固態(tài)圖像傳感器中增加每個像素的光收集效率的裝置的技術。特別地，在CMOS圖像傳感器中，為了在光敏二極管的光入射側上形成金屬布線，將入射光引導到光敏二極管、同時限制(confine)光并避免金屬布線的波導結構正變成必要的技術。

將對現(xiàn)有技術中具有波導結構的固態(tài)圖像傳感器的例子進行描述。

在現(xiàn)有技術中的固態(tài)圖像傳感器中，充當光電轉換器的光敏二極管被形成在由在硅襯底上形成的元件分離絕緣薄膜等分離的區(qū)域中。在與光電轉換器鄰接的硅襯底的上表面上，通過由二氧化硅薄膜等形成的柵極絕緣薄膜來布置傳輸柵極(transfer?gate)電極。而且，在硅襯底的上表面上，形成由多個金屬布線組成的布線層，并且布線層之間的金屬布線通過通孔(穿孔(bearhole))恰當?shù)鼗ミB。

在最上面的布線層上，通過鈍化(passivation)薄膜和平面化薄膜提供顏色濾波器。在顏色濾波器上，布置微透鏡。

在相應于微透鏡和光敏二極管的位置處，形成經(jīng)過布線層的波導。通過嵌入具有小的光吸收屬性的薄膜來形成波導。

波導將片上透鏡和光敏二極管光學地相連，并且具有將片上透鏡上的入射光有效引導到光敏二極管的功能。因此，在波導中，填充了折射率比形成布線層的絕緣薄膜的材料高的材料(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_No.2003-224249)。

伴隨最小化，減小了入射光的絕對量，并且也減小了檢測光的光敏二極管的光接收面積。如果減小的程度對于顏色(RGB)相同，則各顏色的頻譜平衡(spectral?balance)與前代的頻譜平衡相同，并且僅僅需要在很小的程度上改善前代的器件設計和電路設計。

當入射光束具有相同的光量時，例如，在1.75μm□單元(cell)和1.1μm□單元的情況下，伴隨最小化，1.1μm□單元中的各顏色的量子效率存在區(qū)別。不管顏色如何，進入片上透鏡的光(自然光)的光量相同。因此，如果在諸如片上透鏡、顏色濾波器、平面化薄膜之類的通過其引導入射光的部件中的光損失恒定，則從各顏色輸出的信號與量子效率成比例，結果是各顏色的平衡(頻譜平衡)可能惡化。

存在一些關于糾正頻譜平衡的報告。

在剛好在布置片上透鏡的位置下的像素和遠離該位置的像素之間，入射光量是不同的。因此，將遠離的像素的波導直徑設置為粗(thick)(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_No.2006-190766)。

另外，在使光入射到固態(tài)圖像傳感器的光敏二極管的一側上的系統(tǒng)中，在硅襯底上形成溝渠(trench)，溝渠的深度對于每種顏色設置不同，并且改變從溝渠的下表面到光敏二極管的距離(例如，參見日本專利申請?zhí)亻_No.2007-184603)。

發(fā)明內(nèi)容

存在伴隨像素的小型化的頻譜平衡惡化問題。

根據(jù)上述的情況，期望的是使得可能在由于各顏色光的波長引起的從波導出口端的光色散角(dispersion?angle)的差別中將頻譜平衡調整為恒定。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了包括襯底、布線層和波導的固態(tài)圖像拾取裝置。襯底提供有由多個像素組成的像素陣列部分，每個像素具有光電轉換器。光電轉換器將入射光轉換為電信號。布線層包括多條布線和覆蓋多條布線的絕緣層。多條布線被層壓在襯底之上。波導將光引導到多個像素的每個光電轉換器。波導被形成在布線層中。波導被形成來具有光從其離開波導的波導出口端，使得在由波導引導的光的波長更長時，波導出口端和從波導接收光的光電轉換器的表面之間的距離變得更短。

在根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)圖像拾取裝置中，在由波導引導的光的波長更長時，將光從其離開波導的波導出口端和接收離開波導的光的光電轉換器的表面之間的距離設置得更短。所以，有可能在由于顏色的波長引起的來自波導出口端的光的擴散角的差別中調整頻譜平衡。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法。制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法包括：在襯底上形成由多個像素組成的像素陣列部分，每個像素具有將入射光轉換為電信號的光電轉換器；在襯底之上形成包括多層布線和覆蓋布線的絕緣層的布線層；以及在布線層中形成將光引導到多個像素的每個的光電轉換器的波導。波導被形成來具有光從其離開波導的波導出口端，使得在由波導引導的光的波長更長時，波導出口端和從波導接收光的光電轉換器的表面之間的距離變得更短。