[發明專利]固體攝像器件

無效

• 申請號: 201310491573.4
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN103646952A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 出羽恭子;岡崎裕美;北野良昭
• 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: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;曹正建

本申請是申請日為2010年10月29日、發明名稱為“固體攝像器件、其制造方法和設計方法以及電子裝置”、且申請號為201010524890.8的專利申請的分案申請。

相關申請的交叉參考

本申請包含與2009年11月6向日本專利局提交的日本優先權專利申請2009-255445所公開的內容相關的主題，在此將該日本優先權專利申請的全部內容以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及固體攝像器件、固體攝像器件的制造方法和設計方法以及電子裝置，更具體而言，涉及包括紅(R)色、綠(G)色和藍(B)色濾色器的固體攝像器件、固體攝像器件的制造方法和設計方法以及電子裝置。

背景技術

諸如數字視頻電子裝置和數碼電子裝置等電子裝置包括例如，CCD(電荷耦合器件，Charge?Coupled?Device)圖像傳感器和CMOS(互補型金屬氧化物硅晶體管，Complementary?Metal-Oxide-Silicon?Transistor)圖像傳感器等固體攝像器件。

這種固體攝像器件包括多個像素，這些像素按照沿水平和垂直方向的矩陣設置在半導體基板上形成光接收面。在光接收面上，對各像素設置例如光電二極管等傳感器作為光電轉換部。在光接收面上形成有聚光結構，所述聚光結構將目標圖像的光匯聚到各像素的傳感器。目標圖像的光一旦被接收，即被進行光電轉換，并產生信號電荷以生成像素信號。

在形成彩色圖像的固體攝像器件中，形成有與各像素對應的紅(R)色、綠(G)色或藍(B)色濾色器。

圖20A為相關技術的固體攝像器件的像素的截面圖，表示單元尺寸約為3μm的現有固體攝像器件。

用于各像素的光電二極管111被形成在半導體基板110上，并且，柵極絕緣膜和柵極電極(未圖示)被形成在與光電二極管111相鄰的區域上。柵極電極被控制以執行包括傳輸光電二極管111中累積的信號電荷的處理。

例如，例如二氧化硅的底層第一絕緣膜120a被形成在整個表面上，并覆蓋形成在半導體基板110上的包括光電二極管111和柵極電極的元件，以使由柵極電極等元件導致的不平表面變得平坦。

例如，在第一絕緣膜120a上形成有例如氮化硅的第二絕緣膜120b以及例如樹脂的第三絕緣膜120c。在它們上形成有例如氮氧化硅的第四絕緣膜121。

例如，在第四絕緣膜121上形成有例如氮化硅的第五絕緣膜122。

在第五絕緣膜122上對各像素形成有透射例如紅(R)色、綠(G)色或藍(B)色區域中的波長的光的濾色器123。在濾色器123上形成有片上透鏡124。

在用于各顏色的像素中，對像素設置的光電二極管傳感器接收與各顏色對應的波長的光，獲得用于形成彩色圖像的像素信號。

隨著半導體集成電路持續向微型化發展，固體攝像器件的聚光結構變得比以往復雜。涉及工藝變化的更精細的器件結構使通過聚光結構的光的光路變復雜。這帶來了攝像過程中的顏色不均勻的問題。

顏色不均勻是由于入射光中的色平衡被破壞而導致的現象，而色平衡遭到破壞是由于形成聚光結構的膜的厚度不同而使傳感器上的入射光的強度的波長依賴性變化導致的。

顏色不均勻的示例是顏色框不均勻，這發生在由于厚度變化或所謂的芯片內厚度變化，透射光的色平衡在光接收面的中央部和周邊部被改變和破壞時，其中，形成聚光結構的膜中的厚度變化范圍對固體攝像器件的光接收面的中央部和周邊部不同。

顏色不均勻對圖像數據的視場角添加顏色，因此會降低攝像器件的產率。在單元尺寸小于約3μm的一代器件中，顏色不均勻成為問題。

在單元尺寸3μm以上的老一代器件中，器件中的片上透鏡和其他透鏡使光彎曲，在傳感器上的入射光中產生各種角分量(angular?components)。

圖20B和圖20C表示上述結構的傳感器的感應強度的厚度依賴性。橫軸表示高折射率膜的厚度，該膜具有與在硅半導體基板界面處反射的入射光發生干涉的界面。

如圖20B所示，在上述結構的傳感器中，干涉光的波峰與波谷抵消，并產生圖20C中所示的厚度依賴性，即，感應強度具有小的厚度依賴性。

在具有大的單元間距的器件中，即便當高折射率膜的厚度因工藝變化而改變時，感應強度對各RGB的波長恒定，并且也不會輕易發生顏色不均勻。

圖21A為單元尺寸小于約3μm的相關技術的固體攝像器件的像素的截面圖。除了單元尺寸單純地減小外，該結構與圖20A所示的結構相同。