[發明專利]固態影像拾取元件、其制造方法以及使用其的電子設備

無效

• 申請號: 201010193928.8
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101908550A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 東宮祥哲;田淵清隆;志賀康幸;杉浦巖;宮下直幸;巖崎正則;國分勝則;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;H04N5/335;H04N3/15
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 王安武;南霆

技術領域

本發明涉及MOS(金屬氧化物半導體)型固態影像拾取元件、其制造方法以及使用其的電子設備。

背景技術

固態影像拾取元件的小型化引起下述問題：光接收表面的面積減小，入射效率降低，以及靈敏度特性因此變差。為了解決這些問題，例如，提出這樣的固態影像拾取元件，其具有適于通過使用片上透鏡、層內透鏡等聚集光線的結構。但是，在固態影像拾取元件中采用這樣的結構由于防止設置在光電二極管的上層中的布線或銅布線的擴散的防擴散層所引起的光線損耗(喪失)而導致較差靈敏度和陰影特性。

另外，除了上述結構之外，公知一種具有這樣結構的固態影像拾取元件：在光電二極管上方的絕緣層中設置波導結構。例如，在日本專利公開NO.2008-166677(這里稱為專利文獻1)中描述具有此結構的固態影像拾取元件。例如，在具有此結構的固態影像拾取元件中，在包括由SiO2層(折射率：1.45)形成的絕緣層的層壓結構中的光電二極管上方形成孔部分。另外，利用等離子體沉積方法形成較薄的氮化硅(P-SiN)層(折射率：1.9-2.0)，以覆蓋孔部分的內表面，高折射率樹脂(含Ti硅氧烷)(折射率：1.7)透過P-SiN層埋設在整個孔部分中。

在上述具有波導結構的固態影像拾取元件中，因為埋設在整個孔部分中的高折射率樹脂層的基準系數較高，所以靈敏度特性增強。

在上述的波導結構中，可以預料到，當形成在具有所述波導的側壁的內表面上的P-SiN層較厚時，或者當波導的整個孔部分僅填充有具有較大折射率的P-SiN層時，光電二極管的靈敏度特性增強。為此，還提出一種具有基于這樣結構的波導結構的固態影像拾取元件：波導的整個孔部分僅填充有P-SiN層。例如，在日本專利公開NO.2006-324293(這里稱為專利文獻2)中描述了具有上述波導結構的固態影像拾取元件。

發明內容

但是，在專利文獻1中所描述的等離子體沉積方法，反應氣體吸附在孔部分的內壁表面上，以化學分解孔部分的內壁表面。但是，隨著膜沉積的進行，孔部分的開口直徑變小，并且由此反應氣體難以進入孔部分。因此，P-SiN層沉積到開口部分的附近，由此在孔部分內部形成空穴的狀態下閉合孔部分。因此，當期望簡單地形成較厚的P-SiN層時，不可能在具有較大的高寬比的孔部分中埋設高折射率樹脂材料。

另外，在專利文獻2中描述的方法中，利用化學氣相沉積(CVD)方法，在孔部分中埋設光學波導材料。在此方法中，孔部分設定為高真空狀態，而原材料氣體和反應氣體都供應到孔部分，以彼此反應，由此在孔部分的內表面上沉積SiN層。另外，停止原材料氣體和反應氣體的供應，孔然后被再次設定為高真空狀態，以排出過量的原材料氣體和反應氣體。因此，采用重復執行這兩個處理而在整個孔部分中緊密埋設波導材料的方法。

但是，在專利文獻2所述的方法中，為了形成具有優異涂覆性能的均勻膜，需要分多個階段在孔部分沉積具有優異涂覆性能的薄膜。為此，沉積速率非常低，由此不可能獲得理想生產能力。

為解決上述問題，作出本發明，其因此期望提供具有可以以滿意生產能力制造的波導結構的固態影像拾取元件、生產率優異的制造方法以及使用其的電子設備。

為了實現上述目的，根據本發明的實施例，提供一種固態影像拾取元件，其包括：半導體襯底；像素部分，形成在半導體襯底上以及布置每個具有光電轉換部分的多個像素的；以及絕緣層，形成在所述半導體襯底上，以覆蓋所述光電轉換部分。該元件還包括：孔部分，形成在所述絕緣層中及所述光電轉換部分上方；氮化硅層，形成以覆蓋所述孔部分的底表面和側表面；以及埋設層，形成在所述氮化硅層上。在該元件中，所述氮化硅層被形成以包含通過利用原子層沉積方法所形成的氮化硅。

根據本發明的另一實施例，提供一種固態影像拾取元件的制造方法，包括以下步驟：在半導體襯底的像素部分中形成光電轉換部分；在所述半導體襯底上形成絕緣層，以覆蓋所述光電轉換部分；在所述絕緣層中及所述光電轉換部分上方形成孔部分；以及在所述孔部分中形成氮化硅層，其中，利用原子層沉積方法形成所述氮化硅層。

在固態影像拾取元件和制造固態影像拾取元件的方法中，孔部分在光電轉換部分上方形成于絕緣層中，并且氮化硅層利用原子層沉積方法形成于孔部分中。因為利用原子層沉積方法形成的氮化硅層的孔部分具有高涂覆性能，所以孔部分的開口即使當在孔部分的側壁上形成較厚的氮化硅層時也不閉合。為此，可以使得波導結構在孔部分中形成較厚的氮化硅層，由此可以改善固態影像拾取元件的靈敏度特性。