專利名稱：固體成像裝置及其制造方法、拍攝裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以降低在有效像素區(qū)域及其外圍區(qū)域的邊界區(qū) 域發(fā)生的膜厚的平面差異(層差)的固體成像裝置及其制造方法、 配備該固體成像裝置的拍攝裝置、以及內(nèi)置該拍攝裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，為了提高CMOS圖像傳感器或CCD圖像傳感器等固體 成像裝置的光學(xué)特性而提出有各種各樣的方案。例如，通過(guò)設(shè)置增 加向由光電二極管構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換部入射的光的光量的結(jié)構(gòu)，從而 實(shí)現(xiàn)靈敏度的提高。
在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中記載有以下的結(jié)構(gòu)在固體成4象 裝置中，為了增加射入光電二極管的光亮并提高靈敏度而在光電二 才及管上部的光射入側(cè)形成有光波導(dǎo)(optical waveguide )。通過(guò)在光 電二才及管上部的光射入側(cè)形成開(kāi)口部，并在該開(kāi)口部填埋^斤射率高 的材料來(lái)形成光波導(dǎo)。
在專利文獻(xiàn)3中記載有用于防止以下情況的結(jié)構(gòu)在CMOS 型固體成像裝置的多層配線層中，在設(shè)置有Cu配線和Cu擴(kuò)散防止 膜的情況下，由于射入光電二才及管的射入光^皮Cu擴(kuò)散防止膜反射， 從而射入光電二才及管的光量降4氐。這里，通過(guò)除去形成在光電二招^ 管上部的Cu擴(kuò)散防止膜來(lái)防止射入光電二才及管的入射光的降4氐。并且，在專利文獻(xiàn)3中也記載有如下的步艱《為了除去形成在光電 二極管上的Cu擴(kuò)散防止膜，而在形成多層配線層之后，通過(guò)對(duì)光 電二極管上的多層配線層進(jìn)行開(kāi)口來(lái)除去Cu擴(kuò)散防止膜。并且， 構(gòu)成為在通過(guò)對(duì)多層配線層進(jìn)4亍開(kāi)口而形成的開(kāi)口部中形成有光波導(dǎo)。
在專利文獻(xiàn)3所記載的除去光電二才及管上部的光入射側(cè)的Cu 擴(kuò)散防止力莫的步-驟、或在專利文獻(xiàn)1、 2所記載的在光電二才及管上 部的光入射側(cè)形成光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的步驟中，如上所述，都發(fā)生在光電 二極管上i殳置開(kāi)口部且填埋此開(kāi)口部的步驟。
此外，固體成像裝置由有效像素區(qū)域、光學(xué)黑體區(qū)域(Optical Black,光學(xué)黑色)、外圍電路區(qū)域等構(gòu)成。圖12表示固體成像裝置 的概略結(jié)構(gòu)。例如，在如圖12所示的CMOS圖像傳感器即固體成 像裝置301中，形成有由有效〗象素區(qū)域311和光學(xué)黑體區(qū)域312構(gòu) 成的成像區(qū)域313，此外，還形成有垂直驅(qū)動(dòng)電路304以及水平驅(qū) 動(dòng)電路306等外圍電路部。成4象區(qū)域313 二維地排列由光電轉(zhuǎn)換元 件即光電二極管和像素晶體管(MOS晶體管)構(gòu)成的多個(gè)像素。 光學(xué)黑體區(qū)域312形成于有效像素區(qū)域311的外圍的一部分上，且 構(gòu)成為借助遮光膜使光不射入像素。在光學(xué)黑體區(qū)域312中，可以 得到作為黑電平(black level)的基準(zhǔn)信號(hào)的信號(hào)。在該固體成像裝 置301中，在有效像素區(qū)域311射入的光被變換成信號(hào)電荷，并作 為4象素信號(hào)通過(guò)外圍電^各部加以輸出。
如上所述，雖然在有效^象素區(qū)域311中光入射至光電二極管， 但在構(gòu)成在有效像素區(qū)域311的外圍的光學(xué)黑體區(qū)域312中光未射 至光電二極管。因此，如專利文獻(xiàn)1~3所述的使射入至光電二極 管的光的光量增加的結(jié)構(gòu)只在有效^象素區(qū)i或311中構(gòu)成。即，為了 除去處于光電二才及管上部的光入射側(cè)的光擴(kuò)散防止膜，而形成對(duì)光 電二極管上部進(jìn)行開(kāi)口的構(gòu)成、或?yàn)榱嗽诠怆姸O管上的光入射側(cè)形成光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而對(duì)光電二才及管上部進(jìn)行開(kāi)口的結(jié)構(gòu)是只相對(duì)于 有效^象素區(qū)域是必要的結(jié)構(gòu)。
圖13表示上述CMOS圖像傳感器即固體成《象裝置301的有效 像素區(qū)域311和光學(xué)黑體區(qū)域312的邊界區(qū)域的制造步驟圖。圖13 例如是沿圖12中的D-D線的剖面圖，其是在有效像素區(qū)域311的 <象素中的光電二4及管PD上部i殳置開(kāi)口部時(shí)的步驟圖。
為了便于說(shuō)明，在圖13中僅示出了光電二極管PD和多層配線 層320。實(shí)際上，在形成有由光電二極管PD和多個(gè)像素晶體管組 成的多層像素的半導(dǎo)體基板上構(gòu)成有多層配線層320,光從多層配 線層320側(cè)射入半導(dǎo)體基板。如圖13所示，多層配線層320隔著 層間絕緣層319地形成有三層配線1M、 2M、 3M，且在光學(xué)黑體 區(qū)域312的配線3M成為遮光J莫。在光學(xué)黑體區(qū)域312中，由于配 線3M構(gòu)成遮光膜，因此，光就不會(huì)射入形成于光學(xué)黑體區(qū)域312 的光電二才及管PD。
如專利文獻(xiàn)1-3所述，為了增加射入有效像素區(qū)域的光電二 才及管的光量，首先，如圖13A所示，在有效^象素區(qū)域311的光電二 ^L管PD上部的層間絕^彖層319上形成開(kāi)口部321。 4妾著，如圖13B 所示，例如把折射率高于層間絕緣層319的填埋材料涂敷在開(kāi)口部 321上，開(kāi)口部321被填埋。在這種高折射率填埋材料填埋的區(qū)域 中構(gòu)成有光波導(dǎo)電^各。
如圖13B所示，在開(kāi)口部321涂lt填埋材并+并形成填埋層322 的步驟中，在光學(xué)黑體區(qū)域312的多層配線層320上也同時(shí)地涂彰: 填埋材料。這樣，如圖13B所示，為了在光學(xué)黑體區(qū)域312上不形 成開(kāi)口部321，在光學(xué)黑體區(qū)域312的多層配線層3加上形成的填 埋層322涂敷得比有效像素區(qū)域311的開(kāi)口部321及多層配線層320 上部形成的填埋層322厚。并且，由于這樣的填埋層322的涂凌丈不勻，因此，如圖13B所示，在有效《象素區(qū)域311和光學(xué)黑體區(qū)i或312 的邊界部分上，導(dǎo)致在填埋層322表面上形成平面差異(凹凸不平)。
同樣地，圖14表示在有效像素區(qū)域311的多層配線層320上 形成的開(kāi)口部321通過(guò)CVD法或者PVD法來(lái)形成填埋層323的例 子。圖14中，對(duì)與圖13相對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注了同樣的符號(hào)，并省略 對(duì)其的重復(fù)i兌明。
如圖14A所示，開(kāi)口部321通過(guò)CVD法(Chemical Vapor Deposition, 化學(xué)氣相沉積法)或者PVD法(Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積法)進(jìn)行填埋的情況下，如圖14B所示， 成膜的填埋層323的膜厚大致恒定。因此，開(kāi)口部321和形成在非 開(kāi)口部上的填埋層323上產(chǎn)生疏密差，且在非開(kāi)口部和開(kāi)口部321 的邊界區(qū)域發(fā)生平面差異。在形成有開(kāi)口部321的有效像素區(qū)域311 上，填埋材料被疏松地成膜，在未形成有開(kāi)口部321的光學(xué)黑體區(qū) 域312上，填埋材并+致密地成月莫。
然后，如圖14C所示，為了4吏通過(guò)CVD法或PVD法而造成的 填埋層323的平面差異(所謂的凹凸)平坦化，而采用CMP法(化 學(xué)機(jī)械研磨)使填埋材料膜表面平坦化。但是，在通過(guò)CMP法使 表面平坦化的情況下，在疏^^地形成填埋材料的有效像素區(qū)域311 和致密地形成填埋材沖牛光學(xué)黑體區(qū)域312上，存在表面不能均勻平 坦化的問(wèn)題。如圖14C所示，疏松地形成填埋材料的部分與致密地 形成填埋材料的部分相比，其研磨速度較快。因此，其結(jié)果是，有 效像素區(qū)域311上部的填埋層323形成得比光學(xué)黑體區(qū)域312上部 的填埋層323薄。
此外，在如圖13所示的、采用涂覆型材料作為填埋層322的 例子中，在填埋層322形成之后的烘焙步驟中，通過(guò)熱處理來(lái)降低 填埋層322的體積。這時(shí)，形成在開(kāi)口部321上的填埋層322的體積與形成在非開(kāi)口部上的填埋層322的體積相比大了相當(dāng)于開(kāi)口部 大小，由于存在這樣的體積，所以烘焙時(shí)填埋層322體積的減小也 變大。由此，在致密地形成開(kāi)口部321的有效^象素區(qū)域311和未形 成有開(kāi)口部321的光學(xué)黑體區(qū)域312上，由于在烘焙步驟之后的體 積的減小，導(dǎo)致平面差異進(jìn)一步變大。
這樣，在固體成像裝置的有效像素區(qū)域、光學(xué)黑體區(qū)域和外圍 電路區(qū)域的邊界區(qū)域中，在填埋層表面存在平面差異或膜厚差的情 況下，該平面差異或膜厚差對(duì)上層的膜也造成影響。因此，對(duì)于形 成在填埋層的上層的例如，鈍化膜、濾色層、單片微型透鏡等，都 會(huì)受到填埋層表面平面差異的影響。并且，影響上層的平面差異對(duì) 影響到有效像素區(qū)域內(nèi)。其結(jié)果是，導(dǎo)致在有效像素區(qū)域內(nèi)中央部 分和外圍部分上的像素的光學(xué)特性改變，從而在從固體成像裝置輸 出的圖像上發(fā)生靈敏度不均。
作為使有效像素區(qū)域、和包含光學(xué)黑體區(qū)域及外圍電路區(qū)域等 的外圍區(qū)域之間的平面差異或膜厚差降低的方法，在專利文獻(xiàn)4中 記載有如下方法形成與外圍區(qū)域的金屬配線對(duì)應(yīng)的凹形狀絕緣層 間膜，并降低有效Y象素區(qū)域和外圍區(qū)域的平面差異。此外，在專利 文獻(xiàn)5中記栽有如下方法即使在有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域之間存 在平面差異，但是在平面差異較低的部分上追加可形成圖案 (patterning)的材料。此外，在專利文獻(xiàn)6中記載有對(duì)平面差異較 高部分進(jìn)4亍選沖奪性蝕刻并削減的方法。
然而，在這些專利文獻(xiàn)4 6中記載的方法中，存在為了使有 效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的平面差異減小而使步驟數(shù)增多的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-298034號(hào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平7-45805號(hào)7>才艮專利文獻(xiàn)3: 7>報(bào)日本特開(kāi)2005-311015號(hào)7>報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2001-196571號(hào)^>凈艮 專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2004-356585號(hào)爿>才艮 專利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2007-165403號(hào)爿>凈艮
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的在于提供通過(guò)降低有效像素區(qū)域 和外圍區(qū)域的邊界區(qū)域的平面差異來(lái)減少靈敏度不均的固體成像 裝置及其制造方法。另外，本發(fā)明還提供了配備這樣的固體成像裝 置的拍攝裝置以及內(nèi)置該拍攝裝置的電子設(shè)備。
為了解決上述問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的固體成像裝
置包括有效像素區(qū)域，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素；有效 像素區(qū)域的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形成在有效像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換 元件的正上方的絕緣層中；偽開(kāi)口部，形成在外圍區(qū)域的上部的絕 緣層中；以及填埋層，用于填埋開(kāi)口部及偽開(kāi)口部。
本發(fā)明的固體成像裝置的中外圍區(qū)域是例如是由外圍電路部、 光學(xué)黑體區(qū)域等構(gòu)成的區(qū)域，其是入射光無(wú)法射入的區(qū)域。
在本發(fā)明的固體成像裝置中，在有效像素區(qū)域上的絕緣層中形 成有開(kāi)口部，并在外圍區(qū)域上的絕緣層中也i殳置有偽開(kāi)口部，所以 在有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界部分填埋層的平面差異得以降低。
此外，本發(fā)明的固體成像裝置的制造方法以跨越有效像素區(qū)域 和有效像素區(qū)域的外圍區(qū)域的方式形成絕緣層的步驟，其中，在有效像素區(qū)域中，排列有具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素；在位于有效像 素區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部正上方的絕緣層中形成開(kāi)口部，并在外圍區(qū)域 的絕緣層中形成偽開(kāi)口部的步驟；以及為了填埋形成在絕緣層中的 開(kāi)口部以及偽開(kāi)口部而在絕緣層上形成填埋層的步驟。
在本發(fā)明的固體成像裝置的制造方法中，在有效像素區(qū)域的光 電轉(zhuǎn)換部的正上方形成有開(kāi)口部，并在外圍區(qū)域的絕緣層中也形成 有偽開(kāi)口部。因此，可以降低形成在有效^象素區(qū)域和外圍區(qū)域上的 開(kāi)口部的^危密差，并可平坦i也形成形成在絕纟彖層上部的:t真;t里層。
另外，本發(fā)明的拍攝裝置包括固體成像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用
于將入射光導(dǎo)向固體成像裝置的光電轉(zhuǎn)換部；以及信號(hào)處理電路，
用于對(duì)固體成像裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，其中，固體成像裝置包
括有效像素區(qū)域，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素；有效像 素區(qū)域的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形成在有效像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元 件正上方的絕緣層中；偽開(kāi)口部，形成在外圍區(qū)域的上部的絕緣層 中；以及填埋層，用于填埋開(kāi)口部及偽開(kāi)口部。
并且，在本發(fā)明的電子設(shè)備中內(nèi)置有拍攝裝置，其中，拍攝裝 置包括固體成像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)向固體成像裝 置的光電轉(zhuǎn)換元件；以及信號(hào)處理電路，用于對(duì)固體成像裝置的輸 出信號(hào)進(jìn)行處理，固體成像裝置包括有效像素區(qū)域，排列有具有 光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)《象素；有刻"象素區(qū)域的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形 成在有效像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件的正上方的絕緣層中；偽開(kāi)口 部，形成在外圍區(qū)域的上部的絕緣層中；以及填埋層，用于填埋開(kāi) 口部及偽開(kāi)口部。
在本發(fā)明的拍攝裝置或者配備該拍攝裝置的電子設(shè)備中，可以 使用在有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界部分平面差異得以降低的
固體成像裝置。根據(jù)本發(fā)明，因此在固體成像裝置的有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域 之間的邊界部分膜厚的平面差異得以降低，因而能夠減少靈敏度不均。
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的固體成像裝置的概略結(jié)構(gòu)圖2A、圖2B、圖2C是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及的固體 成像裝置的制造方法的步驟圖3A、圖3B、圖3C是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的固體 成像裝置的制造方法的步驟圖4A、圖4B、圖4C是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的固體 成像裝置的制造方法的步驟圖5A、圖5B是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的固體成像裝置 的制造方法的另 一例的概略結(jié)構(gòu)圖6A、圖6B、圖6C是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的固體 成像裝置的制造方法的步驟圖7是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的固體成像裝置的制造方 法的另一例的相克略結(jié)構(gòu)圖8是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的固體成像裝置的制造方 法的另一例的積無(wú)略結(jié)構(gòu)圖9是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的固體成像裝置的制造方 法的另一例的相無(wú)略結(jié)構(gòu)圖；圖IO是表示本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的采用CMOS圖像傳感器 的電子設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)圖11是表示本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的采用CCD圖像傳感器的 電子設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)圖12是現(xiàn)有例的固體成像裝置的概略結(jié)構(gòu)圖13A、圖13B是表示現(xiàn)有例的固體成像裝置制造方法的概略 結(jié)沖勾圖；以及
圖14A、圖14B、圖14C是表示現(xiàn)有例的固體成像裝置的制造 方法的相克略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1至圖11來(lái)i兌明本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，圖1表示本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的固體成像裝置的概略構(gòu)成。
本實(shí)施例的固體成像裝置1以CMOS圖像傳感器為例，例如， 其在硅基板100上包含由有效像素區(qū)域11和光學(xué)黑體區(qū)域12構(gòu)成 的成4象區(qū)域3、以及外圍電^各部14，其中，在有效^像素區(qū)域11中， 呈矩陣狀地二維排列有多個(gè)包括光電轉(zhuǎn)換元件的成像像素2。在本 實(shí)施例中，將光學(xué)黑體區(qū)i或12和外圍電路部14合起來(lái)作為外圍區(qū) 域13。
成像區(qū)域3包括有效像素區(qū)域11、和構(gòu)成在有效像素區(qū)域11 的外圍部的光學(xué)黑體區(qū)域12。在成像區(qū)域3的各個(gè)成傳 像素2構(gòu)成 為包括光電二極管，構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件；以及多個(gè)像素晶體管(MOS晶體管)，將通過(guò)光電二極管進(jìn)行光電變換后的信號(hào)電荷變 換為像素信號(hào)并輸出給垂直信號(hào)線9。在有效像素區(qū)域ll中，射入 光電二極管的入射光被變換成信號(hào)電荷，并通過(guò)像素晶體管被變換 成像素信號(hào)，該像素信號(hào)通過(guò)垂直信號(hào)線9被提供給外圍電路部14。 光學(xué)黑體區(qū)域12雖然可以與有效^象素區(qū)域11同樣構(gòu)成地由成像元 件2構(gòu)成，^旦由于構(gòu)成有遮光膜，所以構(gòu)成為不向在光學(xué)黑體區(qū)域 12的光電二極管射入射入光。并且，借助這樣的結(jié)構(gòu)，從光學(xué)黑體 區(qū)域12輸出黑基準(zhǔn)信號(hào)。此外，作為多個(gè)像素晶體管，可以通過(guò) 例如轉(zhuǎn)送晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管以及選擇晶體管這四種 晶體管構(gòu)成?；蛘呖梢允÷赃x擇晶體管而由三種晶體管構(gòu)成。
并且，夕卜圍電路14構(gòu)成為包含垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電 路5、水平驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電路7和控制電^各8。
控制電^各8才艮據(jù)垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)以及主時(shí)鐘 (master clock),生成作為垂直驅(qū)動(dòng)電^各4、列信號(hào)處理電路5及水 平驅(qū)動(dòng)電路6等的動(dòng)作基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)等，并輸入給垂 直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5及水平驅(qū)動(dòng)電路6等。
垂直驅(qū)動(dòng)電3各4例如由移位寄存器構(gòu)成，其以行單位依次沿垂 直方向?qū)Τ蒷象區(qū)域3的各成^f象-像素2進(jìn)行選擇掃描，并通過(guò)垂直信 號(hào)線9,把基于各成像像素2的光電二極管進(jìn)行光電變換后的信號(hào) 電荷的像素信號(hào)提供給列信號(hào)處理電路5。在光電二極管中根據(jù)受 光量來(lái)生成信號(hào)電荷。
列信號(hào)處理電路5在成像像素2中例如相對(duì)于每列而配置。并 且，相對(duì)于每列像素，根據(jù)來(lái)自光學(xué)黑體區(qū)域12的信號(hào)，對(duì)從一 行的像素輸出的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。即，在列信號(hào)處理電路5中， 根據(jù)從光學(xué)黑體區(qū)域12輸出的黑基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)進(jìn)行有效像素區(qū)域11 的噪聲去除和信號(hào)放大等信號(hào)處理。在列信號(hào)處理電路5的輸出端，在與水平信號(hào)線之間連接設(shè)置 有水平選擇開(kāi)關(guān)(未圖示)。
水平驅(qū)動(dòng)電路6例如由移位寄存器構(gòu)成，其通過(guò)依次輸出水平 掃描脈沖來(lái)依次選擇各個(gè)列信號(hào)處理電路5，并從各個(gè)列信號(hào)處理 電路5向水平信號(hào)線IO輸出像素信號(hào)。
輸出電路對(duì)從各個(gè)列信號(hào)處理電路5通過(guò)水平信號(hào)線10依次 供給的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后輸出。
以下，同時(shí)說(shuō)明本實(shí)施例的各例的固體成像裝置及其制造方法。
圖2表示說(shuō)明第一實(shí)施例涉及的固體成像裝置及其制造方法的 概略剖面結(jié)構(gòu)。如圖2所示的固體成像裝置的概略剖面結(jié)構(gòu)是沿圖 1中的A-A線或者沿B-B線的剖面構(gòu)成，即，在有效Y象素區(qū)i或ll、 和由光學(xué)黑體區(qū)域12及外圍電路部14構(gòu)成的外圍區(qū)域13架設(shè)的 線上的剖面構(gòu)成。在圖2中，為了便于說(shuō)明，只圖示出了固體成寸象 裝置中的成像像素2的光電轉(zhuǎn)換部即光電二極管PD、及其上的多 層配線層20部分。實(shí)際上，在形成有元件的Si基并反100上形成有 多層配線層20,其中，該元件包括構(gòu)成成像像素2的像素晶體管、 和構(gòu)成外圍電3各部14的CMOS晶體管。
如圖2所示的多層配線層20由三層金屬配線1M、 2M、 3M, 分別隔著層間絕纟彖層19構(gòu)成。
首先，在本實(shí)施例中，如圖2A所示，在與有效4象素區(qū)域11的 光電二才及管PD上部相乂于應(yīng)的多層配線層20中形成開(kāi)口直至光電二極管PD的正上方的開(kāi)口部21。并且，同時(shí)，外圍區(qū)域13、在本實(shí) 施例的光學(xué)黑體區(qū)域12的多層配線層20中也與有效像素區(qū)域11 同樣地形成偽開(kāi)口部24。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，在有效像素區(qū) i或11和外圍區(qū)i成13中以同才羊的間隔形成有開(kāi)口部21及偽開(kāi)口部 24。
接著，如圖2B所示，在有效像素區(qū)域11以及外圍區(qū)域13的 開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24處，通過(guò)例如涂敷型的填埋材料來(lái)形成填 埋層22。除了涂敷型之外，也可以通過(guò)CVD法或者PVD法來(lái)形成 填埋層22。這時(shí)，在非開(kāi)口部15上也同時(shí)成月莫有填埋層22。另外， 為了有效像素區(qū)域ll的光電二極管PD上部的開(kāi)口部21變?yōu)楣獠?導(dǎo)，例如，通過(guò)4斤射率高于構(gòu)成多層配線層20的層間絕多彖層19的 有枳4才一牛來(lái)形成填埋層22。填埋層22例如可以由石圭氧烷類初于脂、 或者聚酰亞胺、丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯類樹脂等高折射率的樹脂 構(gòu)成。在使用硅氧烷類樹脂的情況下，可通過(guò)添加物來(lái)調(diào)整折射率， 含有添加物的硅氧烷系樹脂的折射率例如可以為1.7。此外，在上 述的樹脂中，例如可以通過(guò)含有氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮、氧化鎢、 氧化鋯、氧化鋅、氧化銦、氧化鉿等金屬氧化物粒子來(lái)提高折射率。 作為層間絕緣層19,可以使用例如二氧化硅(Si02)(折射率1.4)。
通過(guò)構(gòu)成為在開(kāi)口部21填埋高折射率的有才幾材料，乂人而可以 在開(kāi)口部21構(gòu)成光波導(dǎo)，因此，通過(guò)光波導(dǎo)，入射光被折射，從 而可以更有效地將光射入有效像素區(qū)域11的光電二極管PD。
并且，在通過(guò)填埋層22平坦地填埋形成于有效像素區(qū)域11以 及外圍區(qū)i或13的開(kāi)口部21、偽開(kāi)口部24以及非開(kāi)口部15之后， 如圖2C所示，在外圍區(qū)域13的多層配線層20的上部形成有遮光 膜18。通過(guò)形成有遮光"莫18， 乂人而由于光無(wú)法射入形成于光學(xué)黑 體區(qū)域12的光電二極管PD,因此，可以從光學(xué)黑體區(qū)域12輸出 黑電平。然后，雖然未圖示，但是可以依次形成鈍化膜、濾色層和單片 微型透鏡等，從而得到所要的固體成像裝置。
根據(jù)第一實(shí)施例，即使在原來(lái)不必要開(kāi)口部的外圍區(qū)域l3中， 也可以以與在有效l象素區(qū)i或ll中形成的開(kāi)口部21同4羊的間隔來(lái)形 成偽開(kāi)口部24,從而可以降低多層配線層20的開(kāi)口部的疏密。因 此，在之后的填埋填埋材料的步驟中，可平坦地填埋材料。此外， 在涂敷填埋材料之后的后烘焙(post-baking)時(shí)，即使在填埋層22 的體積縮小的情況下，在有效像素區(qū)域11和外圍區(qū)域13中，體積 以同樣的比例縮小。因此，在有效像素區(qū)域11及外圍區(qū)域13的邊 界部分，可以防止在多層配線層20上的填埋層22上產(chǎn)生平面差異。
因此，在其后的步驟中，可以防止如下情況平面差異影響形 成于填埋層22的上部的未圖示的鈍化膜、濾色層和單片微型透鏡 等、平面差異波及影響到有效像素區(qū)域ll內(nèi)、發(fā)生靈敏度不均。
并且，即4吏在通過(guò)CVD法或者PVD法形成填埋層22的情況 下，在有效像素區(qū)域11和外圍區(qū)域13中，可以降低開(kāi)口部21、偽 開(kāi)口部24上的填埋層22上形成的凹凸的疏密差。因此，在形成填 埋層22之后，當(dāng)例如通過(guò)CMP處理進(jìn)行平坦化時(shí)，可以均勻地進(jìn) 行平坦化。另外，即使在外圍區(qū)域13中設(shè)置有偽開(kāi)口部24，由于 在該偽開(kāi)口部24處也填埋填埋層22,所以在進(jìn)行CMP處理時(shí)，可 以防止外圍區(qū)域13的多層配線層20和填埋層22的界面處的膜偏 移。
下面，圖3示出了對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及的固體成像裝置 的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的概略剖面結(jié)構(gòu)。如圖3所示的固體成像裝置 的概略剖面結(jié)構(gòu)也與第一實(shí)施例同樣地是沿圖1中的A-A線或者沿B-B線的剖面構(gòu)成，即，在有效像素區(qū)域ll、和由光學(xué)黑體區(qū)域12 及外圍電路部14構(gòu)成的外圍區(qū)域13架設(shè)的線上的剖面構(gòu)成。在圖 3中對(duì)與圖2相同的部分標(biāo)注了相同的標(biāo)號(hào)并省略對(duì)其的重復(fù)說(shuō)明。
如圖3A所示，在本實(shí)施例中形成為形成在外圍區(qū)域13上的 多層配線層20的、最上面的金屬配線3M構(gòu)成遮光膜18。并且， 首先，如圖3A所示，在這樣的多層配線層20中，在外圍區(qū)域13 的多層配線層20的層間絕^彖層19中i殳置有偽開(kāi)口部24。通過(guò)開(kāi)口 直至金屬配線3M的正上方來(lái)形成該偽開(kāi)口部24，以i"更不到達(dá)遮光 膜18。
接著，如圖3B所示，在位于有效像素區(qū)域11的光電二極管 PD上部的多層配線層20的層間絕緣層19處設(shè)置有開(kāi)口直至光電 二才及管PD的正上方的開(kāi)口部21。
這里，在本實(shí)施例中，形成開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24，以使J吏 形成于外圍區(qū)域13的多層配線層20的偽開(kāi)口部24、和形成于有效 4象素區(qū)i或11的多層配線層20的開(kāi)口部21的開(kāi)口容量大致相同。
這樣，當(dāng)在外圍區(qū)域13的多層配線層20上構(gòu)成有遮光膜18， 且在外圍區(qū)域13和有效像素區(qū)域11上難以構(gòu)成同樣結(jié)構(gòu)的開(kāi)口部 的情況下，也可以將開(kāi)口的步驟分為兩步，并設(shè)置開(kāi)口部21以及 偽開(kāi)口部24。
接下來(lái)，如圖3C所示，在有效像素區(qū)域11以及外圍區(qū)域13 的開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24處，通過(guò)例如涂敷型的填埋材津牛來(lái)形成 填埋層22。也可以通過(guò)CVD法或者PVD法來(lái)形成填埋層22。這 時(shí)，在非開(kāi)口部15上也同時(shí)成膜有填埋層22。另外，為了有效像 素區(qū)域11的光電二4及管PD上部的開(kāi)口部21變?yōu)楣獠▽?dǎo)，例如， 通過(guò)4斤射率高于構(gòu)成多層配線層20的層間絕桑彖層19的有機(jī)材料來(lái)形成填埋層22。填埋層22例如可以由硅氧烷類樹脂、或者聚酰亞 胺、丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯類樹脂等高折射率的樹脂構(gòu)成。在使 用石圭氧烷類樹脂的情況下，可通過(guò)添加物來(lái)調(diào)整4斤射率，含有添加 物的石圭氧烷系;時(shí)脂的4斤射率例如可以為1.7。此外，在上述的初于脂 中，例如可以通過(guò)含有氧化鈥、氧化鉭、氧化鈮、氧化鵠、氧化鋯、 氧化鋅、氧化銦、氧化鉿等金屬氧化物粒子來(lái)提高折射率。作為層 間絕緣層19，可以使用例如二氧化硅(Si02)(折射率1.4)。
通過(guò)構(gòu)成為在開(kāi)口部21填埋高折射率的有才幾材4+, 乂人而通過(guò) 光波導(dǎo)，射入光被折射，從而可以更有效地將光射入有效像素區(qū)域 11的光電二才及管PD。
在本實(shí)施例中，在外圍區(qū)i或13的最上部的金屬配線3M作為 遮光力莫18。通過(guò)形成遮光力莫18, 乂人而由于光無(wú)法射入形成于光學(xué) 黑體區(qū)域12的光電二極管PD，因此，可以輸出黑電平。
才艮據(jù)本實(shí)施例，即4吏在原來(lái)不必要開(kāi)口部的外圍區(qū)域13中， 也可以形成與在有效J象素區(qū)域11中形成的開(kāi)口部21大致相同的開(kāi) 口容量的偽開(kāi)口部24。由此，即l吏在烘焙時(shí)開(kāi)口部21及偽開(kāi)口部 24的填埋層22的體積縮小的情況下，在有效〗象素區(qū)域11和外圍區(qū) 域13中，填埋層22的體積降低相當(dāng)于大致相同的容量。因此，即 使在烘焙步驟之后，也可以防止在有效像素區(qū)域11以及外圍區(qū)域 13的邊界，在填埋層22上發(fā)生平面差異。
并且，即-使在通過(guò)CVD法或者PVD法形成填埋層22的情況 下，在有效像素區(qū)域11和外圍區(qū)域13中，可以降低開(kāi)口部21、偽 開(kāi)口部24的疏密差。因此，在形成填埋層22之后，即使在例如通 過(guò)CMP處理進(jìn)行平坦化的情況下，也可以對(duì)填埋層22均勻地進(jìn)行 平坦化。另外，即使在外圍區(qū)域13中設(shè)置有偽開(kāi)口部24，由于在 該偽開(kāi)口部24處也填i里i真i里層22，所以外圍區(qū)i或13的多層配線層20和填埋層22的界面具有凹凸形狀。因此，在外圍區(qū)域13的多層 配線層20和填埋層22的界面處提高了耐橫向力的性能，所以在進(jìn) 4亍CMP處理時(shí)，可以防止力莫偏移。
此夕卜，由于在本實(shí)施例中分兩次來(lái)形成開(kāi)口部21、偽開(kāi)口部 24,所以可以改變開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24的開(kāi)口深度。因此，本 實(shí)施例也可以適用于如下的情況在外圍區(qū)域13上可以致密地構(gòu) 成下層的金屬配線，且在深度方向上無(wú)法充分確4呆開(kāi)口區(qū)域。
以下，圖4示出了對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及的固體成像裝置 的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的概略剖面結(jié)構(gòu)。如圖4所示的固體成《象裝置 的概略剖面結(jié)構(gòu)也與第一及第二實(shí)施例同樣地是沿圖1中的A-A線 或者沿B-B線的剖面構(gòu)成，即，在有效4象素區(qū)域11、和由光學(xué)黑體 區(qū)域12及外圍電路部14構(gòu)成的外圍區(qū)域13架設(shè)的線上的剖面構(gòu) 成。在圖4中對(duì)與圖2、圖3相對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注了相同的標(biāo)號(hào)并省 略只于其的重復(fù)iJt明。
如圖4所示，在本實(shí)施例中形成為在形成在外圍區(qū)域13上 的多層配線層20的三層金屬配線1M、 2M、 3M之中，中間的配線 2M構(gòu)成遮光月莫18。并且，在這樣的多層配線層20中，首先如圖 4A所示，在外圍區(qū)域13的多層配線層20的層間絕緣層19處設(shè)置 偽開(kāi)口部24。該偽開(kāi)口部24開(kāi)口直至遮光膜18的正上方，以<更不 到達(dá)由金屬配線2M構(gòu)成遮光膜18。
然后，如圖4B所示，在位于有效像素區(qū)域11的光電二極管 PD上部的多層配線層20處i殳置有開(kāi)口直至光電二才及管PD的正上 方的開(kāi)口吾卩21。這里，在本實(shí)施例中，優(yōu)選構(gòu)成為形成于外圍區(qū)域13的多層 配線層20的層間絕^彖層19的偽開(kāi)口部24、和形成于有效-像素區(qū)域 11的多層配線層20的層間絕多彖層19的開(kāi)口部21的開(kāi)口容量例如 大致相同。
這樣，即1"吏在形成于外圍區(qū)域13的遮光膜18未位于構(gòu)成多層 配線層20的金屬配線的最上層的情況下，開(kāi)口直至遮光膜18的正 上方即可。
并且，在形成于有效4象素區(qū)域11的多層配線層20的開(kāi)口部21 、 以及形成于外圍區(qū)域13的多層配線層20的偽開(kāi)口部24處涂:f丈填 埋材津+。這時(shí)，為了構(gòu)成光波導(dǎo)，而優(yōu)選在有效4象素區(qū)域11的光 電二極管PD上部的開(kāi)口部21處填埋例如折射率高于構(gòu)成多層配線 層20的層間絕》彖層19的高折射率的有才幾材并牛。通過(guò)構(gòu)成為在開(kāi)口 部21填埋高折射率的有機(jī)材料，從而在有效像素區(qū)域11中通過(guò)光 波導(dǎo)，射入光被折射，從而可以更有效地將光射入有效像素區(qū)域11 的光電二極管PD。
在本實(shí)施例中，將外圍區(qū)域13的金屬配線2M作為遮光膜18。 通過(guò)形成遮光膜18，從而例如，由于光無(wú)法射入形成于光學(xué)黑體區(qū) ^戈12的光電二才及管PD,因此，可以fir出黑電平。
才艮據(jù)第三實(shí)施例，即4吏在原來(lái)不必要開(kāi)口部的外圍區(qū)域13中 也構(gòu)成偽開(kāi)口部24,從而可以減^氐多層配線層20的開(kāi)口部的號(hào)u密， 所以可以平坦地涂敷填埋材料，且可以降低有效像素區(qū)域11和外 圍區(qū)域13之間的平面差異。并且，當(dāng)構(gòu)成為將形成于有效像素區(qū) 域11和外圍區(qū)域13的多層配線層20的開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24 的開(kāi)口容量設(shè)定為大致相等時(shí)，即使在烘焙時(shí)填埋層22的體積縮 小的情況下，也可以在有效像素區(qū)域11和外圍區(qū)域13中同樣地控 制縮小的體積。因此，即使在填埋層22的烘焙步驟之后，也可以降低有效像素區(qū)域11和外圍區(qū)域13的邊界部分的填埋層22表面
的平面差異。
此外，圖5A表示從上面觀察作為外圍區(qū)域13的外圍電路部 14的多層配線層20中的金屬配線3M的圖，圖5B表示其沿C-C 線的剖面結(jié)構(gòu)。在未通過(guò)最上層的配線3M構(gòu)成遮光膜18的情況、 即疏松地構(gòu)成金屬配線3M的情況下，如圖所示，也可以沿該金屬 配線3M來(lái)形成在外圍區(qū)域13中形成的偽開(kāi)口部24。
即，通過(guò)構(gòu)成為^/f匕i也形成在外圍區(qū)i或13中形成的偽開(kāi)口部 24、和在有效^象素區(qū)域11中形成的開(kāi)口部21的開(kāi)口容量和開(kāi)口疏 密，/人而可以在多層配線層20上平坦地形成填埋層22。
下面，圖6示出了對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及的固體成像裝置 的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的概略剖面結(jié)構(gòu)。如圖6所示的固體成像裝置 的概略剖面結(jié)構(gòu)也與第一至第三實(shí)施例同樣地是沿圖1中的A-A線 或者沿B-B線的剖面構(gòu)成，即，在有效像素區(qū)域ll、和由光學(xué)黑體 區(qū)域12及外圍電^各部14構(gòu)成的外圍區(qū)域13架i殳的線上的剖面構(gòu) 成。在圖6中對(duì)與圖2至圖4相對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注了相同的標(biāo)號(hào)并省 略對(duì)其的重復(fù)i兌明。
如圖6A所示，本實(shí)施例是如下的例子在形成在外圍區(qū)i或13 上的多層配線層20的三層金屬配線1M、 2M、 3M之中，最上層的 配線3M構(gòu)成遮光膜18。
首先，如圖6A所示，在有效像素區(qū)域11的光電二極管PD的 上部以及外圍區(qū)域13上朝向射入光的開(kāi)口側(cè)以開(kāi)口寬度變大的方 式形成側(cè)壁呈錐形狀形成的第一開(kāi)口部分21a和偽開(kāi)口部24。可以通過(guò)組合各向同性蝕刻和各向異性蝕刻來(lái)形成該錐形狀的第 一開(kāi)
口部分Ma以及偽開(kāi)口部24。形成為錐形狀的第一開(kāi)口部分21a以 及偽開(kāi)口部24形成為不與多層配線層20的金屬配線相4妄觸。即， 在外圍區(qū)域13中形成的偽開(kāi)口部24開(kāi)口直至作為遮光膜18的金 屬配線3M的正上方，形成在有戔丈<象素區(qū)&戈11的第一開(kāi)口部分21a
也形成為坤目同的形a犬。
然后，如圖6b所示，將形成在有效^象素區(qū)域11中的具有錐形 狀的第一開(kāi)口部分21a進(jìn)一步朝向光電二極管pd側(cè)進(jìn)4亍蝕刻，且 以側(cè)壁垂直的方式形成開(kāi)口直至光電二才及管pd正上方的第二開(kāi)口 部分21b。因此，在有效像素區(qū)域ll中，形成通過(guò)形成為錐形狀的 第 一開(kāi)口部分21a和第二開(kāi)口部分21b形成的開(kāi)口部21。
4妄著，如圖6c所示，在有效^象素區(qū)域11的多層配線層20中 形成的開(kāi)口部21、以及外圍區(qū)i或13的多層配線層20的層間絕纟彖層 19中形成的偽開(kāi)口部24處涂敷填埋材料，并形成填埋層22。這時(shí)， 為了構(gòu)成光波導(dǎo)，而優(yōu)選在有效Y象素區(qū)i或11的光電二才及管pd上部 的開(kāi)口部21處填埋例如折射率高于構(gòu)成多層配線層20的層間絕緣 層19的高折射率的有機(jī)材料。通過(guò)構(gòu)成為在開(kāi)口部21填埋高折射 率的有機(jī)材料，從而在有效像素區(qū)域11中通過(guò)光波導(dǎo)，射入光被 折射，從而可以更有效地將光射入有效像素區(qū)域11的光電二極管 pd。
在本實(shí)施例中，將外圍區(qū)域13的金屬配線3M作為遮光月莫18。 通過(guò)形成遮光膜18, /人而例如，由于光無(wú)法射入形成于光學(xué)黑體區(qū) 域12的光電二極管pd,因此，可以輸出黑電平。
才艮據(jù)第四實(shí)施例，即使在原來(lái)不必要開(kāi)口部的外圍區(qū)域13中 也構(gòu)成偽開(kāi)口部24,從而可以減低多層配線層20的開(kāi)口部的疏密， 所以可以平坦地涂#丈填埋材沖牛，且可以降j氐有效^f象素區(qū)域11和外圍區(qū)域13之間的平面差異。并且，當(dāng)構(gòu)成為將形成于有效像素區(qū) 域11和外圍區(qū)i或13的多層配線層20的開(kāi)口部21和偽開(kāi)口部24 的開(kāi)口容量設(shè)定為大致相等時(shí)，即使在烘焙時(shí)填埋材料的體積縮小 的情況下，也可以在有效1象素區(qū)域11和外圍區(qū)Jt或13中同才羊地控制 縮小的體積。因此，即使在填埋層22的烘焙步驟之后，也可以降 低有效4象素區(qū)域11和外圍區(qū)域13的邊界部分的填埋層22表面的 平面差異。
此外，在本實(shí)施例中，由于將有效像素區(qū)域11的開(kāi)口作業(yè)分 為兩次，所以可以將有效像素區(qū)域11的開(kāi)口部21作成有利于光學(xué) 特性的形狀。在本實(shí)施例中，通過(guò)將光波導(dǎo)的光入射口部分設(shè)定成 錐形狀，乂人而可以舉交寬地形成入射光入射的開(kāi)口 。因此，可以增力口 經(jīng)過(guò)光波導(dǎo)入射至光電二才及管的光量。在有效^象素區(qū)域11中，通 過(guò)將第一開(kāi)口部分21a形成為錐形狀，從而即使在第一開(kāi)口部分21a 的側(cè)壁入射光反射，其也會(huì)向光電二極管PD側(cè)反射，從集光效率 方面來(lái)看是有利的。
在上述第四實(shí)施例中，也可以將在第 一次的開(kāi)口步驟中形成的 錐形狀第一開(kāi)口部分21a以及偽開(kāi)口部24作成透^:形狀。當(dāng)將該 第一開(kāi)口部分21a作成透4竟形狀時(shí)，由于開(kāi)口間口徑變寬且透4竟的 作用相組合使得向光電二極管PD的集光更加容易。
并且，當(dāng)在有效Y象素區(qū)域ll中通過(guò)兩次加工形成開(kāi)口部21時(shí)， 在第一次開(kāi)口時(shí)進(jìn)4亍光瞳4交正(pupil correction )。以4主，形成在》真 埋層22的上層的光入射面上的未圖示的單片微型透鏡進(jìn)行如下的 瞳孔的校正在有效像素區(qū)域11的中心部分，使單片微型透鏡的 光軸中心和光電二才及管的光軸相配合，隨著朝向有效像素區(qū)域11 的外圍部，使單片微型透鏡的中心位置和主光線的方向相配合地移 動(dòng)。即，單片微型透鏡形成為基于從有效像素區(qū)域11的中心部向 外圍部移動(dòng)，透鏡的中心從光電二極管PD的中心向有效像素區(qū)域ll的中心側(cè)移動(dòng)。如本實(shí)施例所述，在通過(guò)兩次開(kāi)口作業(yè)設(shè)置開(kāi)口
部21的情況下，例如如圖7所示，隨著乂人中央向外圍離開(kāi)，第一 次開(kāi)口的第一開(kāi)口部分21a的中心31形成為乂人光電二才及管PD移 開(kāi)，以j更成為單片《敬型透鏡的光軸中心。中央部的第一開(kāi)口部分21a 的中心形成為與光電二才及管PD的中心一致。當(dāng)?shù)诙伍_(kāi)口時(shí)，第 二開(kāi)口部分21b的中心30與光電二極管PD的光軸一致。這樣，由 于通過(guò)兩次加工來(lái)形成開(kāi)口部21， /人而第一次開(kāi)口而形成的第一開(kāi) 口部分21a上，由單片孩i型透鏡所集光的光難以逃逸。因此，可以 有效地形成為讓入射光入射至開(kāi)口部21。并且，在有效像素區(qū)域 11的外圍部，通過(guò)被光瞳校正后的微透鏡會(huì)聚的光可以有效地入射 至光電二極管。
另外，如圖8所示，在無(wú)法確4呆形成在外圍區(qū)域13的多層配 線層20中的偽開(kāi)口部24變深的情況下，只要將外圍區(qū)域13的偽 開(kāi)口部24形成得比形成在有效像素區(qū)域11中的開(kāi)口部21寬即可。 這樣，可以不顧及有效^象素區(qū)域11的開(kāi)口部24的開(kāi)口形狀地最優(yōu) 化外圍區(qū)域13的偽開(kāi)口部24的開(kāi)口形狀，從而可以降低有效像素 區(qū)域11和外圍區(qū)i或13的邊界部分的填埋層(buried layer ) 22表面 的平面差異。
并且，如圖9所示，」微細(xì)地形成外圍區(qū)域13的側(cè)壁呈錐形的 偽開(kāi)口部24的開(kāi)口才莫式以具有光干涉效果，并可進(jìn)一步比有效4象 素區(qū)域11的開(kāi)口部21致密地形成偽開(kāi)口部24。這樣，通過(guò)將外圍 區(qū)域13的側(cè)壁呈錐形的偽開(kāi)口部24的開(kāi)口沖莫式以具有光干涉效果 的方式形成，可以抑制斜向光線的反射，并可抑制成為雜光(flare) 原因的遮光膜的反射。
這樣，以兩次開(kāi)口作業(yè)來(lái)設(shè)置開(kāi)口部21及偽開(kāi)口部24，從而 可以優(yōu)化地變形有效像素區(qū)域11以及外圍區(qū)域13的開(kāi)口部21及偽開(kāi)口部24的形狀。也就是i兌，可以增加有效Y象素區(qū)域11的開(kāi)口 形狀的自由度，并可以改善集光、混色特性以及陰影(shading )。
如第一實(shí)施例至第四實(shí)施例所示，在通過(guò)填埋層22平坦;也覆 蓋開(kāi)口部21及偽開(kāi)口部24之后，分別層壓形成《屯化膜、濾色層和 單片微型透鏡來(lái)完成如圖1所示的固體成像裝置。
并且，1"吏用如第 一 實(shí)施例至第四實(shí)施例所示的固體成〗象裝置的 制造方法制造的固體成像裝置1由于可以降低有效像素區(qū)域11和 外圍區(qū)域.13的邊界區(qū)域填埋層22的平面差異，所以可以減少可影 響至層壓形成在其上部的平面差異。因此，平面差異不會(huì)影響至有 效《象素區(qū)域11內(nèi)，并可以減少固體成i象裝置的靈壽丈度不均。
雖然上述第 一 實(shí)施例至第四實(shí)施例所示固體成像裝置及其制 造方法示出了在有效像素區(qū)域11的光電二極管上形成光波導(dǎo)的情 況，但是本發(fā)明并不僅限于為了形成光波導(dǎo)而設(shè)置開(kāi)口部21的步驟。
例如，在用Cu配線形成配線層的金屬配線的情況下，存在相 對(duì)于每個(gè)Cu配線層都形成Cu擴(kuò)散防止膜的情況。當(dāng)該Cu擴(kuò)散防 止膜位于有效像素區(qū)域的光電二極管上的光入射側(cè)時(shí)，由于折射率 的變化等，導(dǎo)致射入光電二極管的入射光的光量減少。
因此，以往，通過(guò)對(duì)有效像素區(qū)域的光電二極管正上方的配線 層進(jìn)行開(kāi)口來(lái)去除處于有效〗象素區(qū)域的光電二才及管上部的Cu擴(kuò)散 防止膜。即使在這樣的情況下，如第一實(shí)施例至第四實(shí)施例所示， 通過(guò)在外圍區(qū)域也形成偽開(kāi)口部，/人而在其后的填埋層成膜步驟 中，可以降低有效<象素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界區(qū)域的填埋層表面的 平面差異。在這種情況下，雖然在開(kāi)口部上形成絕緣材料作為填埋層，但是如第一實(shí)施例 第四實(shí)施例所示，也可以用折射率高的有 機(jī)材料作為絕緣材料。
而且，即4吏在上述這才羊的情況下，也可以與采用第一實(shí)施例至 第四實(shí)施例所示固體成像裝置的制造方法制造的固體成像裝置一 樣地可以降低有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界區(qū)域的平面差異。因 此，也可以平坦地形成在其上部層壓的鈍化膜、濾色層和單片孩t型 透鏡。其結(jié)果是，固體成像裝置表面出現(xiàn)的平面差異不會(huì)影響到有 效4象素區(qū)域內(nèi)，并可以時(shí)限減少靈壽文度不均。
作為本實(shí)施例的固體成像裝置，雖然以CMOS圖像傳感器為例
極管正上方具有光波導(dǎo)的CCD圖像傳感器的情況。
在本發(fā)明中，有效像素區(qū)域11的外圍區(qū)域13的形態(tài)，包括只 有與有效Y象素區(qū)域11鄰^妄的光學(xué)黑體區(qū)i或12的情況、不通過(guò)光學(xué) 黑體區(qū)域12只有與有效像素區(qū)域11鄰接的外圍電路部14的情況、 或跨越光學(xué)黑體區(qū)域12和外圍電路部14的情況。因此，偽開(kāi)口部 24在只在光學(xué)黑體區(qū)域12上形成的情況下、只在外圍電^各部14上 形成的情況下、或在跨越光學(xué)黑體區(qū)域12和外圍電路部14的 一部 分形成的情況下等等，可以采用各種形態(tài)。
接下來(lái)，在圖IO及圖11中示出了本發(fā)明的拍攝裝置的概略結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的拍4聶裝置采用了在上述第 一 實(shí)施例至第四實(shí)施例 中制造的固體成像裝置，圖10是用CMOS圖像傳感器作為固體成 像裝置的例子，圖11則是用CCD圖像傳感器作為固體成像裝置的例子。如圖IO所示，拍攝裝置50構(gòu)成為包括光學(xué)系統(tǒng)51、本發(fā)明涉 及的CMOS圖像傳感器52和信號(hào)處理電路53。本實(shí)施例的拍攝裝 置包括將光學(xué)系統(tǒng)51、 CMOS圖像傳感器52以及信號(hào)處理電路53 組件化的拍攝裝置組件的形態(tài)。光學(xué)系統(tǒng)51將來(lái)自被攝體的圖像 光(入射光)成像在CMOS圖像傳感器52的成像面上。由此，在 CMOS圖4象傳感器52的光電轉(zhuǎn)換部的光電二4及管中，才艮據(jù)入射光 量，將入射光變換成信號(hào)電荷。并且，該信號(hào)電荷通過(guò)構(gòu)成于CMOS 圖像傳感器52的垂直驅(qū)動(dòng)電路、水平驅(qū)動(dòng)電路、列信號(hào)處理電路 和控制這些電路的控制電路而輸出。所輸出的輸出信號(hào)通過(guò)信號(hào)處 理電路53進(jìn)行各種信號(hào)處理后作為圖像信號(hào)被輸出。
如圖ll所示，拍攝裝置40構(gòu)成為包括光學(xué)系統(tǒng)41、本發(fā)明涉 及的CCD圖像傳感器42、 CCD驅(qū)動(dòng)電路43和信號(hào)處理電路44。 本實(shí)施例的拍攝裝置包含將光學(xué)系統(tǒng)41、CCD圖像傳感器42、CCD 驅(qū)動(dòng)電3各43和信號(hào)處理電^各44組件化的拍4聶裝置組件的形態(tài)。光 學(xué)系統(tǒng)41將來(lái)自被攝體的圖像光(入射光)成像在CCD圖像傳感 器42的成^象面上。由此，在CCD圖4象傳感器42的光電轉(zhuǎn)換部的 光電二極管中，^l據(jù)入射光量，將入射光變換成信號(hào)電荷。CCD馬區(qū) 動(dòng)電^各43在將通過(guò)CCD圖〗象傳感器42受光后的信號(hào)電荷向垂直 電荷轉(zhuǎn)送部讀出之后，在垂直電荷轉(zhuǎn)送部?jī)?nèi)傳送后傳送給水平電荷 轉(zhuǎn)送部，并進(jìn)一步進(jìn)行用于在水平電荷轉(zhuǎn)送部?jī)?nèi)傳送的驅(qū)動(dòng)。通過(guò) 信號(hào)處理電路44， CCD圖像傳感器42的輸出信號(hào)被進(jìn)行各種信號(hào) 處理并凈皮作為圖4象信號(hào)加以llr出。
如上所述，在圖IO及圖11所示的拍攝裝置中使用可以降低有 效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界區(qū)域的平面差異的固體成像裝置。因 而成為可以降低靈敏度不均的拍攝裝置。本發(fā)明可以構(gòu)成內(nèi)置上述拍才聶裝置50、 40且?guī)в欣缯障喙?能的便攜式電話機(jī)等電子設(shè)備。即使在該電子設(shè)備中也可以提供可 以降低內(nèi)置的拍攝裝置的靈敏度不均且可靠性高的電子設(shè)備。
符號(hào)的i兌明
1固體成像裝置 3成Y象區(qū)i或 5列信號(hào)處理電路 7 f餘出電^各 9垂直信號(hào)線 11有效像素區(qū)域 13外圍區(qū)域 15非開(kāi)口部 19層間絕緣層 21開(kāi)口部 21b第二開(kāi)口部分 24偽開(kāi)口部
2成<象{象素
4垂直驅(qū)動(dòng)電^各
6 7K平3區(qū)動(dòng)電路
8控制電路
10水平信號(hào)線
12光學(xué)黑體區(qū)域
14外圍電^各部
18遮光膜
20多層配線層
21a第一開(kāi)口部分
22填埋層
權(quán)利要求
1. 一種固體成像裝置，其特征在于，包括有效像素區(qū)域，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素；所述有效像素區(qū)域的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形成在所述有效像素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件的正上方的絕緣層中；偽開(kāi)口部，形成在所述外圍區(qū)域的上部的絕緣層中；以及填埋層，用于填埋所述開(kāi)口部及所述偽開(kāi)口部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其特征在于，所述偽開(kāi)口部形成在所述外圍區(qū)域的具有多個(gè)^f象素的光 學(xué)黑體區(qū)i或和/或外圍電路部中，使用絕緣材料作為所述填埋層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其特征在于，使用折射率高于所述絕緣層的有機(jī)材料作為所述填埋層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其特征在于，i殳置在所述有效〗象素區(qū)域的絕,彖層中的開(kāi)口部和i殳置在 所述外圍區(qū)域的絕》彖層中的開(kāi)口部的開(kāi)口容量大致相等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其特征在于，所述開(kāi)口部的開(kāi)口側(cè)的側(cè)壁是4,形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像裝置，其特征在于，i殳置在所述外圍區(qū)域的絕緣層中的偽開(kāi)口部形成為具有 光干涉效果。
7. —種固體成像裝置的制造方法，其特征在于，包括以跨越有效像素區(qū)域和所述有效像素區(qū)域的外圍區(qū)域的 方式形成絕緣層的步驟，其中，在所述有效像素區(qū)域中，排列 有具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素；在位于所述有效<象素區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部正上方的絕緣層 中形成開(kāi)口部，并在所述外圍區(qū)域的絕緣層中形成偽開(kāi)口部的 步-驟；以及為了填埋形成在所述絕纟彖層中的所述開(kāi)口部以及所述偽 開(kāi)口部而在所述絕纟彖層上形成填埋層的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，將所述偽開(kāi)口部形成在所述外圍區(qū)的具有多個(gè)^象素的 光學(xué)黑體區(qū)域和/或外圍電if各部中，使用絕緣材料作為所述填埋層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，使用折射率高于所述絕緣層的有機(jī)材料作為所述填埋層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，將所述有效4象素區(qū)域的所述開(kāi)口部和所述外圍區(qū)域的所 述偽開(kāi)口部的開(kāi)口容量形成得大致相等。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，將所述開(kāi)口部形成為開(kāi)口側(cè)的側(cè)壁具有錐形狀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，將所述外圍區(qū)域的偽開(kāi)口部形成為具有光干涉效果。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，通過(guò)兩次開(kāi)口作業(yè)對(duì)所述有效像素區(qū)域的所述開(kāi)口部進(jìn) 行開(kāi)口。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，通過(guò)所述第一次開(kāi)口作業(yè)和所述第二次開(kāi)口作業(yè)形成的 開(kāi)口部分是分別不同的形狀。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體成像裝置的制造方法，其特征在 于，使基于所述第 一次開(kāi)口作業(yè)的開(kāi)口中心和基于所述第二 次開(kāi)口作業(yè)的開(kāi)口中心不同，并形成^皮進(jìn)^f亍光瞳才交正的所述開(kāi) 口部。
16. —種拍攝裝置，其特征在于，包括固體成像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)向所述固體成像裝置的光電專爭(zhēng):換部；以及信號(hào)處理電路，用于對(duì)所述固體成像裝置的輸出信號(hào)進(jìn) 4亍處理，其中，所述固體成^f象裝置包括有效像素區(qū)域，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素； 所述有效l象素區(qū)i或的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形成在所述有^^象素區(qū)i或中的光電專爭(zhēng)4灸元件正 上方的絕纟彖層中；偽開(kāi)口部，形成在所述外圍區(qū)域的上部的絕鄉(xiāng)彖層中；以及填埋層，用于填埋所述開(kāi)口部及所述偽開(kāi)口部。
17. —種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備內(nèi)置有拍攝裝置， 其中，所述拍4聶裝置包括 固體成像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，用于將入射光導(dǎo)向所述固體成像裝置的光電 轉(zhuǎn)換元件；以及信號(hào)處理電路，用于對(duì)所述固體成^f象裝置的輸出信號(hào)進(jìn) 4亍處理，所述固體成4象裝置包括有效像素區(qū)域，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素；所述有效Y象素區(qū)域的外圍區(qū)域；開(kāi)口部，形成在所述有效4象素區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件的 正上方的絕^彖層中；偽開(kāi)口部，形成在所述外圍區(qū)i或的上部的絕^彖層中；以及填埋層，用于填埋所述開(kāi)口部及所述偽開(kāi)口部。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過(guò)降低有效像素區(qū)域和外圍區(qū)域的邊界區(qū)域的平面差異，從而可以降低靈敏度不均的固體成像裝置及其制造方法。并且，提供了具備這樣的固體成像裝置的拍攝裝置以及內(nèi)置該拍攝裝置的電子設(shè)備。固體成像裝置包括有效像素區(qū)域(11)，排列有具有光電轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素(2)；有效像素區(qū)域(11)的外圍區(qū)域(13)；開(kāi)口部(21)，形成在有效像素區(qū)域(11)中的光電轉(zhuǎn)換元件的正上方的絕緣層(19)中；偽開(kāi)口部(24)，形成在外圍區(qū)域(13)的上部的絕緣層(19)中；以及填埋層(22)，用于填埋開(kāi)口部(21)及偽開(kāi)口部(24)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101471369SQ20081018732
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者丸山俊介 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社