CN101308860A - 固态摄像器件及其制造方法以及摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种固态摄像器件及其制造方法以及摄像设备，该固态摄像器件包括：第一像素，用于接收入射光的可见光以使可见光经受光电转换；第二像素，用于接收入射光的可见光和近红外光以使可见光和近红外光的每个都经受光电转换；滤色器层；以及红外光滤波器层，用于吸收或者反射红外光，并且透射可见光。

Description

固态摄像器件及其制造方法以及摄像设备
技术领域
本发明涉及固态摄像器件及其制造方法，以及摄像设备。
背景技术
当前，红外适配(IR-Fitting)技术正在向着提升图像传感器的高灵敏度的方向发展。红外适配的特征是在图像传感器中同时提取可见光和近红外光，由此实现图像传感器的高灵敏度提升。为此，除了通常的RGB像素，图像传感器中存在同时提取可见光和近红外光的像素(在下文，称为“A像素”)。例如，在日本专利申请公开第2006-190958号(在下文，称为专利文件1)中描述了该技术。
在通常的图像传感器中，在图像传感器上的整个表面之上提供红外线截止滤波器(infrared light cutting filter)。因此，在经受光电转换的每个像素中仅提取波长约为400至700nm的可见光。另一方面，对于红外适配技术，图像传感器中不提供通常的红外线截止滤波器。除此外，因为A像素之上没有提供滤色器等，所以图像传感器中可以提取可见光和近红外光。另一方面，每个RGB像素中仅选择地提取可见光。结果，除了通常采用的滤色器外，还需要提供选择性截止近红外光的滤波器。揭示了包括用于选择性反射近红外光的多层膜(在下文，称为“MLT膜”)的固态摄像器件以实现该功能。在此情况下，通过分别依次地层叠具有预定厚度的多层膜形成MLT膜。例如在专利文件1中揭示了该固态摄像器件。
上述的MLT膜这样来构造，使得每个层叠膜的厚度d满足公式：d＝λ/(4n)，其中λ是反射光的中心波长，而n是层叠膜中相应的一层的折射系数。
当具有9至11层的MLT膜由氧化硅膜和氮化硅膜形成以便反射例如具有900nm的中心波长的光时，MLT膜的总厚度的范围为1至1.5μm。
另外，为了在每个像素的聚光结构(light condensing structure)内形成MLT膜，用于MLT膜的图案化工艺和用于绝缘层的平坦化工艺是必要的。结果，MLT膜的增加导致每个像素的聚光结构比没有MLT膜的聚光结构厚约1.5至约2.5μm。
聚光结构在厚度上的增加变得难于在每个像素上聚光。结果，引起各种问题，例如，相邻像素之间的颜色混合，遮蔽(shading)的变差，以及对F值(F-value)光的灵敏度降低。特别是，同时提取可见光和红外光的A像素中的光量比每个RGB像素多。因此，如图7所示，从A像素引入其相邻像素的颜色混合成分的影响大，这对相邻像素造成很大的影响，例如颜色再现性变差。
发明内容
要解决的问题是，由于形成MLY膜导致的在每个像素上膜厚度的增加，变得难于在每个像素上聚集光，因此引起相邻像素之间颜色混合的问题。具体地讲，在同时提取可见光和近红外光的A像素中的光量大于每个RGB像素中的光量。因此，由A像素引入其相邻像素中的颜色混合成分的影响大，这会造成对相邻像素的很大的影响，例如颜色再现性的变差。
因此，根据前述内容，所希望的是提供一种固态摄像器件及其制造方法以及摄像设备，该固态摄像器件以优良的颜色再现性实现高灵敏度的提升，而即使在形成用于吸收或者反射红外光而透射可见光的红外光滤波器层比如用于选择性截止近红外光红外光的MLT膜时也没有引起颜色混合的问题。
为了实现上述的希望，根据本发明的实施例，提供固态摄像器件，包括：第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；第二像素，用于接收入射光的可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光中的每个都经受光电转换；和滤色器层，以及用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层，滤色器层和红外光滤波器层从入射到第一像素的入射光的光路的光入射侧依次形成；其中红外光滤波器层具有开口部分，该开口部分通过打开入射到第二像素的入射光的光路来形成；并且形成有光波导，用于在通过开口部分到第二像素的方向上引导入射光。
在本发明的实施例中，红外光滤波器层具有开口部分，该开口部分通过打开入射到第二像素的入射光的光路而形成，并且形成有光波导，用于在通过开口部分到第二像素的方向上引导入射光。因此，减少了从第二像素泄漏的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光以使可见光和近红外光的每个都经受光电转换，因此提高了第二像素的灵敏度。
根据本发明的另一实施例，提供制造固态摄像器件的方法，该摄像器件具有基板和形成在基板上的：第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；第二像素，用于接收入射光的可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光中的每个经受光电转换；以及光学透明的绝缘膜，覆盖第一像素和第二像素。该制造固态摄像器件的方法包括步骤：在除了入射到第二像素的入射光的光路外的区域中，形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层，该区域位于绝缘膜上；在入射到第二像素的入射光的光路中形成开口部分以完全延伸通过红外光滤波器层；以及通过利用开口部分在光学透明的绝缘膜中形成光波导，该光波导用于在通过开口部分到第二像素的方向上引导入射光。
在本发明的另一个实施例中，开口部分形成在入射到第二像素的入射光的光路中以完全延伸通过红外光滤波器层，并且通过利用开口部分形成用于在到第二像素的方向上引导入射光的光波导。因此，减少了从第二像素泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光以使可见光和近红外光中的每个经受光电转换，并因此提高了第二像素的灵敏度。
根据本发明的又一个实施例，提供摄像设备，包括：聚光部分，用于聚集入射光；固态摄像器件，用于接收由聚光部分聚集的入射光以使如此接收的聚集的入射光经受光电转换；以及信号处理部分，用于处理通过光电转换获得的信号。该固态摄像器件包括：第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；第二像素，用于接收入射光的可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光的每个都经受光电转换；以及滤色器层和用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层，滤色器层和红外光滤波器层从入射到第一像素的入射光的光路的光入射侧依次形成，其中红外光滤波器层具有开口部分，该开口部分通过打开入射到第二像素的入射光的光路来形成；并且形成光波导，用于在通过开口部分到第二像素的方向上引导入射光。
在本发明的又一实施例中，根据本发明实施例的固态摄像器件用作接收由聚光部分聚集的入射光的固态摄像器件。因此，减少了入射光从第二像素泄漏进入相邻像素引起的颜色混合成分的影响，因此提高第二像素的灵敏度。
根据本发明的实施例，减少了从第二像素泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响。结果，即使在形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层时，也能够防止引起颜色混合的问题。因此，提供了能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，入射光可以由光波导有效地聚集在第二像素上。因此，提供了可以实现固态摄像器件的高灵敏度的优点。
另外，根据本发明的另一个实施例，减少了从第二像素泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响。结果，即使在形成用于吸收或反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层时，也能够防止引起颜色混合的问题。因此，提供了能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，入射光可以由光波导有效地聚集在第二像素上。因此，提供可以实现固态摄像器件的高灵敏度的优点。
同样，根据本发明的又一个实施例，因为减少了从第二像素泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响，因此提高了第二像素的灵敏度，所以提供了能够获得具有良好颜色再现性的高灵敏度图像的优点。
附图说明
图1是展示根据本发明第一实施例的固态摄像器件的示意性结构的截面图；
图2是展示根据本发明第一实施例的固态摄像器件的修改实例的示意性结构的截面图；
图3是展示根据本发明第二实施例的固态摄像器件的示意性结构的截面图；
图4A至4F分别为展示制造根据本发明第一实施例的固态摄像器件的方法中的制造工艺的截面图；
图5是展示制造根据本发明第二实施例的固态摄像器件的方法中的制造工艺的截面图；
图6是展示根据本发明实施例的摄像设备的方块图；和
图7是展示相关技术的固态摄像器件中的有关问题的示意性结构截面图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
在下文，将参照图1的示意性结构截面图来详细描述根据本发明第一实施例的固态摄像器件。
如图1所示，第一像素11的光接收部分21(例如，由光敏二极管构成)、第二像素12的光接收部分22(例如，由光敏二极管构成)以及第一像素11和第二像素12的晶体管23和24等形成在半导体基板10上。这里，第一像素11接收可见光，并且第二像素12接收近红外光和可见光。例如，如图1的下侧所示，第一像素11由接收红光的R(红)像素、接收绿光的G(绿)像素和接收蓝光的B(蓝)像素组成。另一方面，第二像素12由接收近红外光和可见光的A像素组成。在固态摄像器件1中，例如，具有上述的四种像素作为一套像素的每个像素例如在平面内设置成矩阵。应当注意的是，第一像素11可以由R像素、G像素和B像素的互补像素(complementary pixel)组成，或者在可见光的区域中具有除了上述的颜色外的颜色的像素可以添加到第一像素11。
为了提高对近红外光的光电转换效率，在第二像素12中，构成光接收部分22的光敏二极管可以较深地形成。
例如，形成多个配线层的配线31和覆盖配线31的层间绝缘膜32形成在第一像素11和第二像素12之上。层间绝缘膜32由传输近红外光和可见光的材料制造，例如高密度等离子体(HDP)氧化膜等。设置这些配线31而不阻止分别入射到第一像素11和第二像素12的入射光的光路。同样，平坦化层间绝缘膜32的表面。
通过彼此结合例如氧化硅膜、氮化硅膜、碳化硅膜和氧化钛膜的材料，在上述的层间绝缘膜32上形成用于吸收或反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层51。红外光滤波器层51实现选择性截止近红外光的滤波器功能。同样，通过以分别依次层叠具有预定厚度的多个层形成的MLT膜的形式，来形成红外光滤波器层51。在红外光滤波器层51中，组成该红外光滤波器层51的每一层按照其折射率n及其反射中心波长λ来选择。因此，红外光滤波器层51通过以允许要实现的必要反射率的层数依次层叠多个层来形成。
尽管上述的红外光滤波器层51通过依次层叠多个层形成，并且其厚度根据膜的种类和膜的光学特性而变化，但是其厚度的范围约为0.8至1.5μm。例如，对于形成红外光滤波器层51，厚度为100nm的氮化硅膜和厚度为130nm的氧化硅膜交替地依次层叠，以便获得五层氮化硅膜和四层氧化硅膜。
开口部分52选择性地形成以完全延伸通过红外光滤波器层51对应于第二像素12之上的部分或电极部分(未示出)的位置。
而且，为了平坦化形成开口部分52以完全延伸通过红外光滤波器层51的工艺中产生的不规则形状，形成具有平坦表面的层间绝缘膜33，以便填充在开口部分52中。层间绝缘膜33由透射近红外光和可见光的材料制造，例如，HDP氧化膜等。
另外，利用开口部分52形成的孔34形成在层间绝缘膜33和32中。孔34优选形成到尽量接近具有第二像素12形成在其上的半导体基板10的深度。孔34的形状优选为圆柱或者四棱柱，并且更优选为向下截头(downwardhead-cut)的圆锥或者向下截头的棱锥。同样，高折射系数材料35填充在孔34中。例如，高折射系数材料35可以是有机材料如硅氧烷(siloxane)，或者无机材料如氮化硅膜。当形成为围绕孔34外围的每个层间绝缘膜32和33由氧化硅制造时，因为氧化硅的折射系数约为1.4，所以高折射系数材料35的折射系数需要优选为1.6或更大，且更优选1.8或更大。
形成由有机化合物体系材料制造的高折射系数材料膜37以通过钝化膜36填充在孔34中，该钝化膜36由例如厚度约为300至约1000nm的等离子体氮化硅膜制造。在此情况下，高折射系数材料膜35由钝化膜36和高折射系数材料膜37组成。结果，由等离子体氮化硅膜形成钝化膜36导致像素的湿气抵抗力(moisture resistance)提高。高折射系数材料膜37以这样的方式通过钝化膜36填充在孔34中，由此形成光波导38。
而且，高折射系数材料膜37的上表面是平坦的，并且绝缘膜60形成在高折射系数材料膜37的上表面上。同样，滤色器层61和聚光透镜62形成在绝缘膜60上。滤色器层61形成在第一像素11之上，就是说，形成在入射到第一像素11的入射光的光路上，而不形成在入射到第二像素12的入射光的光路上。
另外，如图2所示，折射系数比层间绝缘膜32的折射系数低的低折射系数材料膜39可以形成在孔34的内表面和钝化膜36之间。
在具有上述结构的固态摄像器件1中，红外光滤波器层51具有开口部分52，该开口部分52通过选择性打开入射到第二像素12的入射光的光路来形成。同样，形成光波导38，用于在从开口部分52到第二像素12的方向上引导入射光。因此，减少了接收从第二像素泄漏到相邻像素的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光并且使可见光和近红外光的每个经受光电转换，因此提高了第二像素12的灵敏度。另外，因为孔34可以以红外光滤波器层51作为掩模通过开口部分52选择性地形成，所以具有可以最大限度地增加孔34的搪孔直径(bore diameter)并且可以以自对准的方式形成孔的优点。结果，能够最大化由光波导38引导到第二像素12的光量。
因此，即使在形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层51时，从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响的减少防止引起的颜色混合的问题。因此，具有能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，因为入射光可以由光波导38有效地聚集在第二像素12上，所以具有能够实现高灵敏度的优点。
接下来，将参照图3的示意性结构截面图来描述根据本发明第二实施例的固态摄像器件。在第二实施例的固态摄像器件2中，光波导提供在已经参照图1描述的固态摄像器件1的第一像素11之上。
如图3所示，与第一实施例的固态摄像器件1的情况相类似，第一像素11的光接收部分21(例如，由光敏二极管构成)、第二像素12的光接收部分22(例如，由光敏二极管构成)以及第一像素11和第二像素12的晶体管23和24等形成在半导体基板10上。这里，第一像素11接收可见光，并且第二像素12接收红外光和可见光。例如，第一像素11由三个像素组成，即接收红光的R(红)像素、接收绿光的G(绿)像素和接收蓝光的B(蓝)像素。另一方面，第二像素12由接收近红外光和可见光的A像素组成。在固态摄像器件2中，例如，具有上述的四种像素作为一套像素的每个像素例如在平面内设置成矩阵。应当注意的是，第一像素11可以由R像素、G像素和B像素的互补像素组成，或者具有在可见光的区域中除了上述的颜色外的颜色的像素可以添加到第一像素11。
例如，形成多个配线层的配线31和覆盖配线31的层间绝缘膜32形成在第一像素11和第二像素12之上。层间绝缘膜32由透射近红外光和可见光的材料制造，例如HDP氧化膜等。设置这些配线31而不阻止分别入射到第一像素11和第二像素12的入射光的光路。同样，平坦化层间绝缘膜32的表面。
通向第一像素11的方向的光波导41形成在上述的层间绝缘膜32中。光波导41具有与上述的光波导38相同的结构。例如，光波导41通过在形成于第一像素11之上的孔42中填充折射系数比层间绝缘膜32的折射系数高的材料形成。例如，光波导41通过由高折射系数材料制造的钝化膜43在孔42中填充高折射系数材料膜44形成。例如，钝化膜43由厚度为约300至约1000nm的等离子体氮化硅膜形成。同样，例如，高折射系数材料膜44由有机化合物体系材料制造。在此情况下，光波导41由钝化膜43和高折射系数材料膜44组成。结果，由等离子体氮化硅膜形成钝化膜43导致像素的湿气抵抗力提高。高折射系数材料膜44以这样的方式通过钝化膜43填充在孔42中，由此形成光波导41。
孔42优选形成到尽可能接近具有第一像素11形成在其上的半导体基板10的深度。孔42的形状优选为圆柱或者四棱柱，并且更优选为向下截头的圆锥或者向下截头的棱锥。另外，折射系数比层间绝缘膜32的折射系数低的材料膜(未示出)可以形成在孔42的内表面和钝化膜43之间，类似于前面参照图2描述的光波导38的情况。
另外，由高折射系数材料制造的钝化膜43和高折射系数材料膜44优选由都具有高耐热性(heat resistance)的材料制造。
用于吸收或者反射红外光而透射可见光的红外光滤波器层51形成在层间绝缘膜32上。形成开口部分52以完全延伸通过红外光滤波器层51对应于第二像素之上的部分或者电极部分(未示出)的位置。而且，为了平坦化在形成开口部分52以完全延伸通过红外光滤波器层51的工艺中产生的不规则形状，具有平坦表面的层间绝缘膜33形成为填充在开口部分52中。层间绝缘膜33由透射近红外光和可见光的材料制造，例如HDP氧化膜等。
另外，利用开口部分52形成的孔34形成在层间绝缘膜33和32中。孔34优选形成到尽可能接近具有第二像素12形成在其上的半导体基板10的深度。孔34的形状优选为圆柱或者四棱柱，并且更优选为向下截头的圆锥或者向下截头的棱锥。同样，高折射系数材料35填充在孔34中。例如，高折射系数材料35可以是有机材料如硅氧烷，或者无机材料如氮化硅膜。当形成为围绕孔34的外围的每个层间绝缘膜32和33由氧化硅制造时，因为氧化硅的折射系数约为1.4，所以高折射系数材料膜35的折射系数需要优选为1.6或更大，且更优选为1.8或更大。
由有机化合物体系材料制造的高折射系数材料膜37形成为通过由例如厚度为约300至约1000nm的等离子体氮化硅膜形成的钝化膜36填充在孔34中。在此情况下，高折射系数材料膜35由钝化膜36和高折射系数材料膜37组成。结果，由等离子体氮化硅膜形成钝化膜36导致像素的湿气抵抗力提高。高折射系数材料膜37以这样的方式通过钝化膜36填充在孔34中，由此形成光波导38。
而且，高折射系数材料膜37的上表面是平坦的，并且绝缘膜60形成在高折射系数材料膜37的上表面上。同样，滤色器层61和聚光透镜62形成在绝缘膜60上。滤色器层61形成在第一像素11之上，就是说，形成在入射到第一像素11的入射光的光路上，而不形成在入射到第二像素12的入射光的光路上。
在具有上述结构的固态摄像器件2中，红外光滤波器层51具有开口部分52，该开口部分52通过选择性打开入射到第二像素12的入射光的光路来形成。同样，形成用于从开口部分52到第二像素12的方向上引导入射光的光波导38。因此，减少了从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光并使可见光和近红外光的每个经受光电转换，因此提高了第二像素12的灵敏度。另外，因为孔34可以以红外光滤波器层51作为掩模通过开口部分52来形成，所以具有可最大限度增加孔34的搪孔直径并且孔34可以以自对准方式形成的优点。结果，能够最大化由光波导38引导到第二像素12的光量。
因此，即使在形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层51时，从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响的减少也防止引起颜色混合的问题。因此，具有能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，因为入射光可以由光波导38有效地聚集在第二像素12上，所以具有能够增加灵敏度的优点。
而且，因为光波导41形成在第一像素11的光入射侧，所以也能够改善第一像素11中的聚光状态。因此，进一步抑制颜色再现性的变差，并且因此能够增加固态摄像器件的灵敏度。
接下来，将参照图4A至4F详细描述制造根据本发明第一实施例的固态摄像器件的方法。
如图4A所示，首先，利用已知制造方法，在半导体基板10上形成第一像素11的光接收部分21(例如，由光敏二极管构成)、第二像素12的光接收部分22(例如，由光敏二极管构成)以及第一像素11和第二像素12的晶体管23和24等。这里，第一像素11接收可见光，而第二像素12接收近红外光和可见光。在此情况下，为了提高近红外光的光电转换效率，在第二像素12中，构成光接收部分21的光敏二极管可以较深地形成。
接下来，形成构成第一像素11和第二像素12的配线31，以及覆盖配线31的层间绝缘膜32。设置这些配线31而不阻挡分别入射到第一像素11和第二像素12的入射光的光路。接下来，通过进行化学机械抛光(CMP)工艺等平坦化覆盖配线31的层间绝缘膜32的表面。
随后，通过彼此结合例如氧化硅膜、氮化硅膜、碳化硅膜和氧化钛膜的材料，在上述的层间绝缘膜32上形成用于吸收或反射红外光和透射可见光的红外光滤波器层51。红外光滤波器层51实现选择性截止近红外光的所述滤波器功能。同样，以依次层叠分别具有预定厚度的多个层形成的MLT膜的形式形成红外光滤波器层51。在红外光滤波器层51中，组成红外光滤波器层51的每个层根据其折射系数n和反射中心波长λ来选择。因此，以允许实现必要反射率的层数，通过依次层叠多个层形成红外光滤波器层51。
尽管上述红外光滤波器层51通过依次层叠多个膜层形成，并且其厚度根据膜的种类和膜的光学特性而变化，但是其厚度的范围为约0.8至1.5μm。
接下来，如图4B所示，形成选择性地开口以在位置上分别对应于第二像素12和电极(未示出)等的抗蚀剂掩模(未示出)。同样，通过进行干法蚀刻工艺去除红外光滤光器层51的不必要部分，由此形成开口部分52。
接下来，如图4C所示，为了平坦化由用于形成开口部分52的图案化产生的不规则形状，沉积由HDP氧化膜等形成的层间绝缘膜33，以填充在开口部分52中。同样，通过再次进行CMP工艺平坦化层间绝缘膜33的表面。
接下来，如图4D所示，选择性地开口以在位置上仅对应于第二像素12的抗蚀剂掩模(未示出)形成在层间绝缘膜33上。同样，去除层间绝缘膜32和33形成在第二像素12之上的部分，并且在可能的情况下也去除红外光滤波器层51形成在第二像素12之上的部分，由此形成孔34。孔34优选形成到尽可能接近具有第二像素12形成在其上的半导体基板10的深度。孔34的形状优选为圆柱或者四棱柱，并且更优选为向下截头的圆锥或者向下截头的棱锥。结果，易于进行在孔34中填充钝化膜36和高折射系数材料膜37的随后的步骤。
接下来，如图4E所示，高折射系数材料膜35填充在孔34中。例如，高折射系数材料35可以是有机材料如硅氧烷，或者无机材料如氮化硅膜。当形成为围绕孔34的外围的层间绝缘膜32和33的每个都由氧化硅制造时，因为氧化硅的折射系数约为1.4，所以高折射系数材料35的折射系数需要优选为1.6或更大，且更优选为1.8或更大。
在此情况下，为了形成高折射系数材料膜35，在成为钝化膜36的等离子体氮化硅膜沉积成厚度为约300至约1000nm后，形成由有机化合物体系材料制造的高折射系数材料膜37以填充在孔34中。结果，由等离子体氮化硅膜形成钝化膜36导致像素的湿气抵抗力提高。高折射系数材料膜37以这样的方式通过钝化膜36填充在孔34中，由此形成光波导38。
接下来，如图4F所示，在平坦化高折射系数材料膜37的上表面后，在高折射系数材料膜37的上表面上形成绝缘膜60。同样，在绝缘膜60上形成滤色器61和聚光透镜62等。
另外，如图2所示，折射系数比层间绝缘膜32的折射系数低的低折射系数材料膜39可以形成在孔34的内表面和钝化膜36之间。
在根据本发明第一实施例的制造方法中，开口部分52在红外光滤波器层51中选择性地形成在入射到第二像素12的入射光的光路中。同样，利用开口部分52形成用于在到第二像素的方向上引导入射光的光波导38。因此，减少了从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光并且使可见光和近红外光的每个都经受光电转换，因此提高了第二像素12的灵敏度。
因此，即使在形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器层51时，从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响的减少防止引起的颜色混合的问题。因此，具有能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，因为入射光可以由光波导38有效地聚集在第二像素12上，所以具有能够增加高灵敏度的优点。
另外，因为孔34可以以红外光滤波器层51作为掩模通过开口部分52选择性地形成，所以具有可以最大限度地增加孔34的搪孔直径并且可以以自对准方式形成孔34的优点。结果，能够最大化由光波导38引导到第二像素12的光量。
接下来，将参照展示制造工艺的图5的截面图来描述根据本发明第二实施例制造固态摄像器件的方法。第二实施例的制造方法是制造参照图3描述的第二实施例的固态摄像器件2的方法。
如图5所示，在完成形成层间绝缘膜32后形成参照上述第一实施例的图4A至4F描述的红外光滤波器51之前，通向第一像素11的方向的光波导41形成在层间绝缘膜32中。形成光波导41的方法与形成通向第二像素12的光波导38的方法相同。例如，在通向第一像素11的方向的孔42形成在层间绝缘膜32中后，折射系数比层间绝缘膜32的折射系数高的材料填充在孔42中，由此形成光波导41。例如，在利用CVD法将成为钝化膜43的等离子体氮化硅膜沉积为厚度为约300至约1000nm的高折射系数材料后，由有机化合物体系材料制造的高折射系数材料膜44形成为通过钝化膜43填充在孔42中。结果，由等离子体氮化硅膜形成钝化膜43导致像素的湿气抵抗力提高。高折射系数材料膜44以这样的方式通过钝化膜43填充在孔42中，由此形成光波导41。
孔优选形成到尽可能接近具有第一像素11形成在其上的半导体基板10的深度。孔42的形状优选为圆柱或者四棱柱，并且更优选为向下截头的圆锥或者向下截头的棱锥。结果，变得易于进行在孔42中填充钝化膜43和高折射系数材料膜44的后续工艺。另外，折射系数比层间绝缘膜32的折射系数低的材料膜(未示出)可以形成在孔42的内表面和钝化膜43之间，类似于前面参照图2描述的光波导38的情况。
此后，进行第一实施例中描述的工艺，由此在第二像素12之上形成光波导38等。
考虑到稍后制造工艺中的热处理，作为上述的高折射系数材料的钝化膜43和高折射系数材料膜44优选分别由都具有高耐热性的材料制造。
在根据本发明第二实施例的制造方法中，在红外光滤波器层51中，开口部分52选择性地形成在入射到第二像素12的入射光的光路中。同样，用于在到第二像素12的方向上引导入射光的光波导38利用开口部分52形成。因此，减少了从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响，该第二像素用于接收可见光和近红外光并且使可见光和近红外光的每个都经受光电转换，因此提高了第二像素12的灵敏度。因此，即使在形成用于吸收或者反射红外光并且透射可见光的红外光滤波器51时，从第二像素12泄漏进入相邻像素的颜色混合成分的影响的减少防止了引起颜色混合的问题。因此，具有能够抑制颜色再现性变差的优点。另外，因为入射光可以由光波导38有效地聚集在第二像素12上，所以具有能够提高灵敏度的优点。
另外，因为孔34可以以红外光滤波器层51作为掩模通过开口部分52选择性地形成，所以具有可最大限度地增加孔34的搪孔直径，并且孔可以以自对准形式形成的优点。结果，能够最大化由光波导38引导到第二像素12的光量。
而且，因为光波导41形成在第一像素11的光入射侧，所以也能够改善第一像素11中的聚光状态。因此，进一步抑制颜色再现性的变差，并且因此变为能够提高固态摄像器件的灵敏度。
在上述每个实施例中的红外光滤波器层51可以是仅有可见光入射的部分，例如，避免近红外光入射到每个RGB像素的部分。因此，红外光滤波器层51可以由红外光反射材料或红外光吸收材料制造。
在上述每个实施例中的第一像素11例如可以由R(红)像素、G(绿)像素和B(蓝)像素组成，或者可以由它们互补像素组成。或者，具有在可见光区域除了上述颜色之外的颜色的像素可以添加到第一像素11。
接下来，将参照图6的方块图描述根据本发明实施例的摄像设备。例如，视频摄像机、数字静物照相机或移动电话的照相机等是已知的摄像设备。
如图6所示，摄像设备100包括提供在摄像部分101中的固态摄像器件(未示出)。用于成像图像的成像光学系统102提供在摄像部分101的聚光侧。另外，信号处理部分103连接到摄像部分101，该信号处理部分103具有用于驱动摄像部分101的驱动电路、用于将在固态摄像器件中通过光电转换获得的信号处理成图像信号的信号处理电路等。同样，在信号处理部分103中进行的处理中获得的图像信号可以存储在图像存储部分(未示出)中。在这样的摄像设备100中，对应于上述实施例之一已经描述的固态摄像器件1或固态摄像器件2可以用作固态摄像器件。
对应于本发明实施例之一已经描述的固态摄像器件1或固态摄像器件2用在固态摄像器件100中，这导致类似于上述每个实施例使用能够提高颜色再现性和灵敏度的固态摄像器件。因此，具有在摄像设备100中可以以高灵敏度记录高等级的图像的优点。
应当注意的是，根据本发明实施例的摄像设备100的构造不限于上述的构造，因此摄像设备100可以应用于具有任何构造的设备，只要该设备是采用固态摄像器件的摄像设备。
固态摄像器件1或2等可以具有这样的形式，其中固态摄像器件1或2等以一个芯片的形式形成，或者可以具有类似模块的形式，该类似模块具有摄像功能且其中摄像部分和信号处理部分或光学系统共同地封装。另外，本发明不仅可以应用到固态摄像器件，而且可以应用到摄像设备。在此情况下，摄像设备提供实现高图像质量的效果。这里，摄像设备指具有照相机或者摄像功能的移动设备。另外，“摄像(image pickup)”的词义不仅指使用照相机的通常的照相的状态下的捕获图像，而且也指广义上的指纹检测等。
本领域的技术人员应当理解的是，在如权利要求或其等同特征的范围内，根据设计需要和其它因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
本发明包含2007年5月15日提交日本专利局的日本专利申请JP2007-128992的相关主题，将其全部内容引用结合于此。

Claims (4)

1、一种固态摄像器件，包括：
第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；
第二像素，用于接收该入射光的该可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光中的每个都经受该光电转换；
滤色器层；以及
红外光滤波器层，用于吸收或者反射红外光，并且透射该可见光；
其中所述滤色器层和所述红外光滤波器层从入射到所述第一像素的该入射光的光路的光入射侧依次形成，
所述红外光滤波器层具有开口部分，该开口部分通过打开入射到所述第二像素的该入射光的光路来形成，并且
形成有光波导，该光波导用于在通过所述开口部分到所述第二像素的方向上引导该入射光。
2、根据权利要求1所述的固态摄像器件，还包括
光波导，通向从所述红外光滤波器层的下部到所述第一像素的方向。
3、一种制造固态摄像器件的方法，该固态摄像器件具有基板和形成在所述基板上的：第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；第二像素，用于接收该入射光的该可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光中的每个都经受该光电转换；以及光学透明的绝缘膜，覆盖所述第一像素和所述第二像素，所述制造固态摄像器件的方法包括步骤：
在除了入射到所述第二像素的该入射光的光路之外的区域中，形成用于吸收或者反射红外光并且透射该可见光的红外光滤波器层，所述区域位于所述绝缘膜上；
在入射到所述第二像素的入射光的光路中形成开口部分以完全延伸通过所述红外光滤波器层；以及
通过利用所述开口部分在所述光学透明的绝缘膜中形成用于在通过所述开口部分到所述第二像素的方向上引导该入射光的光波导。
4、一种摄像设备，包括：
聚光部分，用于聚集入射光；
固态摄像器件，用于接收由所述聚光部分聚集的该入射光以使如此接收的聚集的入射光经受光电转换；以及
信号处理部分，用于处理通过该光电转换获得的信号；
其中所述固态摄像器件包括
第一像素，用于接收入射光的可见光以使该可见光经受光电转换；
第二像素，用于接收该入射光的该可见光和近红外光以使该可见光和该近红外光的每个都经受该光电转换；
滤色器层；以及
红外光滤波器层，用于吸收或者反射红外光，并且透射该可见光；
所述滤色器层和所述红外光滤波器层从入射到该第一像素的该入射光的光路的光入射侧依次形成，
所述红外光滤波器层具有开口部分，该开口部分通过打开入射到所述第二像素的该入射光的光路来形成，并且
形成有光波导，用于在通过该开口部分到所述第二像素的方向上引导该入射光。
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