CN101807591A - 固态成像器件、电子装置及其制造方法 - Google Patents

固态成像器件、电子装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了固态成像器件、电子装置及其制造方法。该固态成像器件包括：光电转换元件，设置在基板的成像面上，接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；电极，插设在光电转换元件之间；以及遮光部，设置在电极上方并插设在光电转换元件之间。遮光部包括：电极遮光部，形成为覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部，从电极遮光部的上表面凸状地突出。光电转换元件以第一节距布置在成像面上。遮光部中的电极遮光部和像素分隔遮光部分别以第二节距和第三节距布置在成像面上。至少第三节距随着从成像面的中心到周边的距离而增大。

Description

固态成像器件、电子装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及固态成像器件、电子装置及其制造方法。
背景技术
数字视频可携式摄像机、数字静态照相机或其他的类似电子装置包括固态成像器件。固态成像器件是例如CCD(电荷耦合器件)的图像传感器。
例如，CCD图像传感器具有设置在基板上的成像区域。成像区域具有沿水平和垂直方向布置且形成矩阵的多个像素。在成像区域中，多个光电转换元件(其接收目标图像光并产生信号电荷)对应于多个像素形成。例如，光电二极管形成为光电转换元件。
垂直传送寄存器设置在由沿垂直方向布置在成像区域中的多个光电转换元件形成的柱之间。每个垂直传送寄存器具有隔着栅极绝缘膜面对垂直传送沟道区域的多个传送电极，并通过电荷读出部将从相应的光电转换元件读取的信号电荷沿垂直方向传送。然后，水平传送寄存器将已经通过相应的垂直传送寄存器传送给每条水平线(一行像素)的信号电荷沿水平方向依次传送，输出部输出信号电荷(例如，见JP-A-7-50401)。
在上述固态成像器件中，遮挡入射在垂直传送寄存器上的光的电极遮光膜设置在成像区域中以防止污点(smear)或其他问题。
此外，已经提出多种技术防止在捕获的图像中产生阴影(shading)、混色(color mixing)和其他问题(例如，见JP-A-7-50401、JP-A-10-163462、JP-A-2006-196553和JP-A-2001-189440)。
发明内容
固态成像器件和其他类似器件通常需要在尺寸上减小。结果，在布置于固态成像器件的成像区域中的多个像素之中，置于成像区域周边中的像素接收与垂直于成像区域的方向相倾斜的入射光，并且倾斜角度随着成像器件尺寸的减小而增大。也就是，在视角两端的入射角度随着成像器件尺寸的减小而增大。
因此，有时难以充分抑制阴影、混色和其他问题，导致在某些情形下所捕获图像的图像质量的降低。
因此，期望提供一种能够改善捕获图像的图像质量的固态成像器件、电子装置及其制造方法。
根据本发明实施例的固态成像器件包括：多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；多个电极，插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间；以及多个遮光部，设置在多个电极上方并插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间。每个遮光部包括：电极遮光部(electrode lightblocking portion)，形成为覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部(pixelisolation and light blocking portion)，从电极遮光部的上表面凸状地突出。多个光电转换元件以第一节距布置在成像面上。多个遮光部中的电极遮光部以第二节距布置在成像面上。多个遮光部中的像素分隔遮光部以第三节距布置在成像面上。至少第三节距随着从成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
根据本发明另一实施例的固体成像器件包括：多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；多个电极，插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间；以及多个遮光部，设置在多个电极上方并插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间。每个遮光部包括：电极遮光部，形成为覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部，从电极遮光部的上表面凸状地突出。光电转换元件、电极遮光部和像素分隔遮光部以相同的节距布置在成像面上。像素分隔遮光部形成为在多个光电转换元件之间宽度随着从成像面的中心到周边的距离的增加而减小。
根据本发明另一实施例的固态成像器件包括：多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；多个电极，插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间；以及多个遮光部，设置在多个电极上方并插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间。每个遮光部包括：电极遮光部，形成为覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部，从电极遮光部的上表面凸状地突出。多个像素分隔遮光部形成为使得多个像素分隔遮光部之间的间隔的宽度随着从成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
根据本发明另一实施例的电子装置包括：多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；多个电极，插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间；以及多个遮光部，设置在多个电极上方并插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间。每个遮光部包括：电极遮光部，形成为覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部，从电极遮光部的上表面凸状地突出。多个光电转换元件以第一节距布置在成像面上。多个遮光部中的电极遮光部以第二节距布置在成像面上。多个遮光部中的像素分隔遮光部以第三节距布置在成像面上。至少第三节距随着从成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
根据本发明另一实施例的固态成像器件的制造方法包括以下步骤：在基板的成像面上形成多个光电转换元件，每个光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；形成多个电极，该多个电极插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间；以及形成多个遮光部，该多个遮光部设置在多个电极上方并插设在布置于基板的成像面上的光电转换元件之间。形成遮光部的步骤包括以下步骤：形成覆盖相应电极的电极遮光部；以及形成从电极遮光部的上表面凸状地突出的像素分隔遮光部。在形成光电转换元件的步骤中，多个光电转换元件以第一节距布置在成像面上。在形成电极遮光部的步骤中，电极遮光部以第二节距布置在成像面上。在形成像素分隔遮光部的步骤中，像素分隔遮光部以第三节距布置在成像面上，并且第三节距随着从成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
在本发明的实施例中，每个遮光部形成为包括：电极遮光部，覆盖相应的电极；以及像素分隔遮光部，从电极遮光部的上表面凸状地突出。像素分隔遮光部形成为使得像素分隔遮光部之间的间隔的宽度随着从成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
根据本发明的实施例，可以提供能够改善捕获图像的图像质量的固态成像器件、电子装置及其制造方法。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例中的照相机的构造的构造图；
图2是示意地示出根据本发明第一实施例中的固态成像器件的整个构造的平面图；
图3示出了根据本发明第一实施例中的固态成像器件的主要部分；
图4示出了根据本发明第一实施例中的固态成像器件的另一主要部分；
图5示出了根据本发明第一实施例中的固态成像器件的另一主要部分；
图6示出了在制造根据本发明第一实施例中的固态成像器件的方法的步骤中形成的主要部分；
图7示出了在制造根据本发明第一实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图8示出了在制造根据本发明第一实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图9示出了在制造根据本发明第一实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图10示出了根据本发明第二实施例中的固态成像器件的主要部分；
图11示出了根据本发明第二实施例中的固态成像器件的另一主要部分；
图12示出了根据本发明第二实施例中的固态成像器件的另一主要部分；
图13示出了根据本发明第三实施例中的固态成像器件的主要部分；
图14示出了根据本发明第四实施例中的固态成像器件的主要部分；
图15示出了在制造根据本发明第四实施例中的固态成像器件的方法的步骤中形成的主要部分；
图16示出了在制造根据本发明第四实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图17示出了在制造根据本发明第四实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图18示出了根据本发明第五实施例中的固态成像器件的主要部分；
图19示出了在制造根据本发明第五实施例中的固态成像器件的方法的步骤中形成的主要部分；
图20示出了在制造根据本发明第五实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图21示出了在制造根据本发明第五实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图22示出了在制造根据本发明第五实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图23示出了在根据本发明第四和第五实施例中滤色器形成在多晶硅膜PL的上表面上的部分；
图24示出了在根据本发明第六实施例中的固态成像器件的主要部分；
图25示出了在制造根据本发明第六实施例中的固态成像器件的方法的步骤中形成的主要部分；
图26示出了在制造根据本发明第六实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；
图27示出了在制造根据本发明第六实施例中的固态成像器件的方法的另一步骤中形成的主要部分；以及
图28示出了根据本发明第七实施例中的固态成像器件的主要部分。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。
将以下面的次序进行描述。
1.第一实施例(所有的节距和光接收面积随从中心到周边的距离的增加而增大)
2.第二实施例(像素分隔遮光部设置的节距随从中心到周边的距离的增加而增大)
3.第三实施例(像素分隔遮光部的宽度随从中心到周边的距离的增加而减小)
4.第四实施例(滤色器形成为平凸透镜(plano-convex lens)，其下侧为凸起的表面)
5.第五实施例(滤色器形成为光导(空气间隙))
6.第六实施例(滤色器形成为光导(氧化物膜))
7.第七实施例(芯片上透镜(on-chip lens)的厚度随从中心到周边的距离的增加而增大)
8.其他
<1.第一实施例>
[器件构造]
(1)照相机的整个构造
图1是示出根据本发明第一实施例中照相机200的构造的构造图。
如图1所示，照相机200包括固态成像器件1、光学系统202、驱动电路203以及信号处理电路204。
固态成像器件1捕获穿过光学系统202并撞击在成像面PS上的光(目标图像)，产生信号电荷并将信号电荷作为原始数据输出。后面将详细描述固态成像器件1的构造。
光学系统202包括光学透镜和任何其他合适的部件，并将目标图像聚焦在固态成像器件1的成像面PS上。
具体地，主光线H1穿过光学系统202射出并以直角撞击在固态成像器件1的成像面PS的中央部分上，如图1所示。另一方面，主光线H2穿过光学系统202射出并以倾斜于与成像面PS垂直的方向的角度撞击在成像面PS的周边部分上。由于光学系统202的出瞳(exit pupil)定位在有限距离处，所以导向固态成像器件1的成像面PS的主光线H2的倾斜度随着从中心到周边的距离的增加而增大。
驱动电路203输出各种驱动信号到固态成像器件1和信号处理电路204，以驱动固态成像器件1和信号处理电路204。
信号处理电路204对从固态成像器件1输出的原始数据进行信号处理，以产生数字化的目标图像。
(2)固态成像器件的整个构造
图2是示意地示出根据本发明第一实施例中的固态成像器件1的整个构造的平面图。
如图2所示，固态成像器件1是例如行间(interline)CCD图像传感器并捕获在成像区域PA上的目标图像。
如图2所示，光电转换器P、电荷读出部RO和垂直传送寄存器VT形成在成像区域PA中。
如图2所示，多个光电转换器P设置在成像区域PA中且沿水平方向x和垂直方向y布置以形成矩阵。也就是，捕获目标图像的多个像素布置成矩阵。元件隔离器SS设置在多个光电转换器P中每个的周围使得光电转换器P与其他的光电转换器隔离。每个光电转换器P具有光接收面JS，光接收面JS接收目标图像光并进行光电转换以产生信号电荷。
如图2所示，多个电荷读出部RO对应于多个光电转换器P设置在成像区域PA中。每个电荷读出部RO读取由相应的光电转换器P产生的信号电荷并将其输出到相应的垂直传送寄存器VT。
如图2所示，垂直传送寄存器VT对应于沿垂直方向布置的多个光电转换器P而在成像区域PA中沿垂直方向y延伸。此外，垂直传送寄存器VT设置在由沿垂直方向y布置的多个光电转换器P形成的柱之间。多个垂直传送寄存器VT(其设置在成像区域PA中)对应于沿水平方向x布置的多个光电转换器P而沿水平方向x布置。每个垂直传送寄存器VT是所谓的垂直传送CCD，通过相应的电荷读出部RO读取来自相应的光电转换器P的信号电荷，并将信号电荷沿垂直方向y依次传送。每个垂直传送寄存器VT(其将在后面详细描述)具有沿垂直方向y布置的多个传送电极(未示出)，沿垂直方向布置的传送电极依次接收四相驱动脉冲信号以传送信号电荷。
如图2所示，水平传送寄存器HT设置在成像区域PA的下端部中。水平传送寄存器HT沿水平方向x延伸并将信号电荷沿水平方向x依次传送，该信号电荷被多个垂直传送寄存器VT中的每个沿垂直方向y传送。也就是，水平传送寄存器HT是所谓的水平传送CCD，并例如被二相驱动脉冲信号驱动以传送已经为每条水平线(一行像素)传送的信号电荷。
如图2所示，读出部OUT形成在水平传送寄存器HT的左端。读出部OUT将已经被水平传送寄存器HT沿水平方向传送的信号电荷转换成电压，并将电压输出为模拟图像信号。
以上描述的成像区域PA对应于图1中示出的成像面PS。
(3)固态成像器件的具体构造
固体成像器件1的构造将被详细地描述。
图3、图4和图5示出了根据本发明第一实施例中固态成像器件1的主要部分。
图3和图4是布置在成像区域中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图3示出了成像区域PA的中央部分，图4示出了成像区域PA的周边部分。
图5是示出固态成像器件1的成像区域PA的主要部分的放大俯视图。图5示出了成像区域PA中在垂直方向y上的中心Cy和在水平方向x的中心Cx周围的部分，该部分包括沿水平方向x布置的多个光电转换器P。尽管在图5中未示出，包括沿垂直方向y布置的多个光电转换器P的部分以相同的方式构造。
固态成像器件1包括基板101，如图3和图4所示。基板101是例如n型硅半导体基板，光电二极管21、电荷读出通道区域22、电荷传送通道区域23以及通道停止区域24设置在基板101中。
传送电极31、遮光部40、滤色器51和芯片上透镜61设置在基板101的表面之上，如图3和图4所示。
将依次描述形成固态成像器件1的上述部件。
光电二极管21对应于光电转换器P设置在基板101中，如图3和图4所示。每个光电二极管21接收入射在光接收面JS上的光并进行光电转换以产生信号电荷。
具体地，光电二极管21设置在基板101中但定位为靠近其表面。尽管未示出，每个光电二极管21包括例如形成在基板101中的p型半导体阱区域(p)(未示出)，n型半导体区域(n)(未示出)和p型半导体区域(p+)(未示出)依次形成在p型半导体阱区域(p)上。n型半导体区域(n)用作信号电荷积累区，p型半导体区域(p+)用作空穴积累区并抑制作为信号电荷积累区的n型半导体区域(n)中的暗电流。
滤色器51和芯片上透镜61设置在各自的光电二极管21上方，如图3和图4所示。因此，每个光电二极管21的光接收面JS接收依次穿过相应的芯片上透镜61和滤色器51的光。
主光线H1沿深度方向z(其垂直于光接收面JS)入射在成像区域PA的中央部分(视角的中央部分)上，如图3所示。中央部分中的光电二极管21接收沿深度方向z入射的主光线H1并产生信号电荷。
另一方面，主光线H2沿倾斜于深度方向z(其垂直于光接收面JS)的方向入射在成像区域PA的周边部分(视角的端部)上，如图4所示。也就是，入射的主光线H2并不垂直于光接收面JS而是倾斜于光接收面JS。周边部分中的光电二极管21接收沿倾斜方向入射的主光线H2并产生信号电荷。
在本实施例中，多个光电转换器P以第一节距P1布置在成像平面(xy平面)中，如图5所示。多个光电转换器P以第一节距P设置，第一节距P在成像平面中沿水平方向x随着从中心Cx到周边的距离的增加而增大。
具体地，如图5所示，当第一节距P1沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P11、P12、P13、P14......时，所设置的多个光电转换器P满足下面的公式(1)。
P11＜P12＜P13＜P14＜...      (1)
也就是，沿成像区域PA的水平方向x从中心Cx到周边计数的第一像素和第二像素中的光电转换器之间的节距P11小于第二和第三像素中的光电转换器P之间的节距P12。此外，在第二和第三像素中的光电转换器P之间的节距P12小于第三和第四像素中的光电转换器P之间的节距P13。
除以上之外，多个光电转换器P形成为使得光接收面JS的面积随着沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而增大。
也就是，沿成像区域PA的水平方向x从中心Cx到周边计数的第一像素中的光电转换器P的光接收面JS的面积小于第二像素中的光电转换器P的光接收面JS的面积。此外，第二像素中的光电转换器P的光接收面JS的面积小于第三像素中的光电转换器P中的光接收面JS的面积。
因此，对应于多个光电转换器P形成的光电二极管21形成为使得光电二极管21的宽度随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大，如通过将图3与图4比较可见。
上述第一节距P1是沿水平方向x布置的多个光电转换器P的中心之间的距离。沿垂直方向y布置的多个光电转换器P以与沿水平方向x布置的多个光电转换器P相同的方式形成。
电荷读出通道区域22对应于电荷读出部RO设置并构造为读取在光电二极管21中产生的信号电荷，如图3和图4所示。
具体地，电荷读出通道区域22设置在基板101中但定位为靠近基板的表面并邻近各自的光电二极管21，如图3和图4所示。
在本实施例中，电荷读出通道区域22沿水平方向x设置在各自的光电二极管21的左侧。例如，每个电荷读出通道区域22形成为p型半导体区域。
如图3和图4所示，电荷传送通道区域23对应于垂直传送寄存器VT设置，并构造为传送通过各自的电荷读出部RO从各自的光电二极管21读取的信号电荷。
具体地，电荷传送通道区域23设置在基板101中但定位为靠近基板的表面并邻近各自的电荷读出通道区域22，如图3和图4所示。
在本实施例中，电荷传送通道区域23沿水平方向x设置在各自的电荷读出通道区域22的左侧。例如，每个电荷传送通道区域23通过在基板101中的p型半导体阱区域(p)(未示出)上设置n型半导体区域(n)(未示出)而形成。
通道停止区域24对应于元件隔离物SS设置，如图3和图4所示。
具体地，通道停止区域24设置在基板101中但定位为靠近基板的表面，如图3和图4所示。
在本实施例中，每个通道停止区域24沿水平方向x设置在相应的电荷读取通道区域22的左侧且在电荷读取通道区域22与设置于相邻柱中的光电二极管21之间，如图3和图4所示。
在垂直方向y上，由于元件分隔物SS设置为分隔如图2所示多个光电转换器P，上述通道停止区域24设置在沿垂直方向y布置的任何成对的两个光电二极管21之间，但没有示出此部分的截面。
上述通道停止区域24中的每个例如通过在基板101中的p型半导体阱区域(p)(未示出)上设置p型半导体区域(p+)(未示出)而形成，并形成势垒以防止任何信号电荷流入和流出。
传送电极31对应于垂直传送寄存器VT而设置在基板101上方，并构造为用作垂直传送电极，该垂直传送电极沿垂直方向y传送读取的信号电荷。传送电极31也对应于电荷读出部RO设置并构造为用作电荷读出电极，该电荷读出电极读取由光电二极管21产生的信号电荷。
具体地，每个传送电极31设置在基板101的上表面上且隔着栅极绝缘膜Gx面对相应的电荷读出通道区域22和电荷传送通道区域23，如图3和图4所示。
例如，每个传送电极31由多晶硅或任何其他合适的导体制成，并设置在由例如氧化硅膜形成的栅极绝缘膜Gx上。
传送电极31设置在多个光电转换器P之间，如图3和图4所示。尽管没有示出，多个传送电极31中的每个包括在基板101的上表面上沿水平方向x延伸的部分，多个延伸部分在水平方向x上电连接。
除了图3和图4中示出的传送电极31之外，其他的传送电极(未示出)设置在沿垂直方向y布置的多个光电转换器P之间。两种传送电极沿垂直方向交替地布置。
遮光部40设置在基板101上方，如图3和图4所示。
每个遮光部40包括电极遮光层41以及像素分隔遮光层42，如图3和图4所示。
在每个遮光部40中，电极遮光层41形成在基板101的表面上并在相应的电荷读出通道区域22和电荷传送通道区域23上方，如图3和图4所示。电极遮光层41还设置为隔着绝缘膜Sz覆盖相应的传送电极31。绝缘膜Sz例如是PSG膜，电极遮光层41由遮光的遮光金属材料(例如钨和铝)制成。
在每个遮光部40中，像素分隔遮光层42从电极遮光层41的上表面突出，如图3和图4所示。例如，类似于电极遮光层41，像素分隔遮光层42由金属材料(例如钨和铝)制成。
在本实施例中，遮光部40设置在布置于成像区域PA中的多个光电转换器P之间，如图5所示。在图5中，遮光部40设置在沿水平方向x布置的多个光电转换器P之间且在沿垂直方向y布置的多个光电转换器P之间。也就是，多个遮光部40沿水平方向x插设在光电转换器P之间。此外，多个遮光部40沿垂直方向y插设在光电转换器P之间。
在多个遮光部40中的每个中，电极遮光层41包括沿水平方向x延伸的部分41x和沿垂直方向y延伸的部分41y(部分41x和41y都是电极遮光部)，部分41x和41y彼此成一体，如图5所示。
多个部分41y(每个在相应的电极遮光层41中沿垂直方向y延伸)以第二节距P2沿成像区域PA的水平方向x布置，如图5所示。部分41y形成为使得节距P2随着在成像区域PA中沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而增大。
具体地，如图5所示，当第二节距P2沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P21、P22、P23、P24......时，所设置的部分41y满足下面的公式(2)。
P21＜P22＜P23＜P24＜...   (2)
在本实施例中，第二节距P2和多个光电转换器P布置的第一节距P1以相同的比例增大，如图5所示。
在各自的电极遮光层41中沿垂直方向y延伸的部分41y形成为使得限定在水平方向x上的宽度H20、H21、H22、H23和H24...具有相同的数值，如图5所示。
上述第二节距P2在各自的电极遮光层41中沿垂直方向y延伸的部分41y的基础上示出沿水平方向x限定的宽度H20、H21、H22、H23和H24...的中心之间的距离。在各自的电极遮光层41中沿水平方向x延伸的部分41x以与在各自的电极遮光层41中沿垂直方向y延伸的部分41y相同的方式设置。
另一方面，在多个遮光部40的每个中，像素分隔遮光层42包括沿水平方向x延伸的部分42x和沿垂直方向y延伸的部分42y(部分42x和42y都是像素分隔遮光部)，部分42x和42y彼此成一体，如图5所示。
多个部分42y(每个在相应的像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸)以第三节距P3沿成像区域PA的水平方向x布置，如图5所示。部分42y形成为使得第三节距P3随着在成像区域PA中沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而增大。
具体地，如图5所示，当第三节距P3沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P31、P32、P33、P34...时，所设置的部分42y满足下面的公式(3)。
P31＜P32＜P33＜P34...     (3)
在本实施例中，如图5所示，第三节距P3和第二节距P2(在像素分隔遮光层42中设置沿垂直方向y延伸的部分的节距)以相同的比例增大。也就是，上述的第一节距P1、第二节距P2和第三节距P3在从成像区域的中心Cx到周边的区域上以相同的比例增大。
在各自的像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸的部分42y形成为使得限定在水平方向x上的宽度H30、H31、H32、H33、H34...具有相同的数值，如图5所示。
因而，在本实施例中，在各个像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸的部分42y之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...满足下面的公式(4)。也就是，部分42y的间隔随着在成像区域PA中沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而变宽。
G31＜G32＜G33＜G34...       (4)
上述第三节距P3在各自的像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸的部分42y的基础上示出限定在水平方向x上的宽度H30、H31、H32、H33和H34...的中心之间的距离。在各自的像素分隔遮光层42中沿水平方向x延伸的部分42x也以相同的方式设置。也就是，像素分隔遮光层42布置成由分隔的单位单元形成的栅格状矩阵，所分隔的区域的面积随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大。
更具体地，遮光部形成为使得它们满足在图5的下部中示出的关系。遮光部通过设定因子“a”的数值以满足下面的公式(5)而形成。应当注意，因子“a”设定为满足a＞1。
b 2 = x + ( x + a ) + ( x + a 1 ) + &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; + ( x + a ( n 2 - 1 ) ) - - - ( 5 )
以上公式中的变量含义如下：
n：沿水平方向(垂直方向)的有效像素的数目
x：在视角的中心处的像素的尺寸(nm)(参考宽度)
a：偏移量(nm)(a＞1)
b：有效像素区域的水平(垂直)尺寸(nm)
在图5中，术语“总和”表示从视角的中央到其端部的总距离(nm)。
也就是，电极遮光层41以及像素分隔遮光层42形成为使得当像素位置朝向周边偏移时，偏移量a(n/2-1)添加到成像区域PA的水平方向x上的中心Cx和邻近中心的部分之间的距离(x)。
滤色器51设置在基板101上方，如图3和图4所示。
具体地，每个滤色器51隔着钝化膜Es形成在相应的光电二极管21和电极遮光层41上方。
在本实施例中，滤色器51形成在像素分隔遮光层42之间，如图3和图4所示。也就是，滤色器51埋入在被像素分隔遮光层42所分隔的部分中。
每个滤色器51使入射光着色并将其朝向相应的光接收面JS输出。例如，每个滤色器51由含有着色剂的光敏树脂制成。尽管没有示出，滤色器51由三基色的滤色器(绿色滤色器、红色滤色器和蓝色滤色器)形成。三基色的滤色器对应于光电转换器P(例如，以拜耳(Bayer)布局)设置在图2中示出的成像区域PA中。
芯片上透镜61设置在基板101上方且在滤色器51上，如图3和图4所示。
在本实施例中，每个芯片上透镜61是在从相应的光电二极管21的光接收面JS朝向相应的滤色器51的方向上中央部分比周边厚的凸面透镜，并将入射光聚焦在光接收面JS上。例如，每个芯片上透镜61具有平面图中的圆形形状。因此，由芯片上透镜61聚焦的光穿过滤色器51并被相应的光电二极管21的光接收面JS接收。
如上所述，在本实施例中，光电二极管21形成为使得成像区域PA的中央部分中的光电二极管宽于在成像区域PA的周边部分中的光电二极管，如通过比较图3与图4可见。类似地，芯片上透镜61形成为使得其宽度及面积随着从成像区域PA的中心朝向周边的距离的增加而增大。
[制造方法]
下面将描述制造上述固态成像器件1的方法。
图6、图7、图8和图9示出在用于制造根据本发明第一实施例中的固态成像器件1的方法的步骤中形成的主要部分。图6、图7、图8和图9示出了与图3所示相同的截面。
在下面的描述中，将主要描述形成像素分隔遮光层42的步骤。
(1)形成平坦化膜FT
如图6所示，首先形成平坦化膜FT。
在形成平坦化膜FT之前，光电二极管21、电荷读出通道区域22、电荷传送通道区域23和沟道停止区域24设置在基板101中，如图6所示。例如，离子注入被用于将杂质引入基板101中以形成上述的部件。随后，采用例如热氧化以在基板101上形成氧化硅膜。栅极绝缘膜Gx由此形成。
如图6所示，传送电极31和其他部件形成在基板101的表面上。例如，采用CVD形成多晶硅膜(未示出)，然后利用光刻图案化多晶硅膜。传送电极31由此形成。绝缘膜Sz(例如，PSG膜)形成为覆盖传送电极31。随后，采用例如溅射以形成钨膜，然后利用光刻来图案化钨膜。由此形成电极遮光层41。然后形成钝化膜Es以覆盖光电二极管21和传送电极31。当在之后的工艺中利用蚀刻剂来去除平坦化膜FT时，钝化膜Es用作蚀刻停止物。例如，钝化膜Es由P-SiN膜形成。
之后，形成平坦化膜FT以覆盖钝化膜Es，如图6所示。
在本实施例中，施加SOG或任何其他合适的树脂以形成膜，然后进行CMP或任何其他合适的平坦化工艺以形成平坦化膜FT。备选地，平坦化膜FT可以由TEOS基SiO2/BPSG膜或采用偏置的高密度等离子体形成的SiO2基CVD膜形成。
(2)形成沟槽K1
如图7所示，然后形成沟槽K1。
在本实施例中，如图7所示，沟槽K1形成在平坦化膜FT的形成上述像素分隔遮光层42的部分中(例如，见图3)。
具体地，利用光刻和干法蚀刻来形成沟槽K1，每个沟槽具有1μm或更小的宽度，使得电极遮光层41的部分上表面被暴露。
(3)形成像素分隔遮光层42
如图8所示，然后形成像素分隔遮光层42。
在本实施例中，如上所述形成的沟槽K1用遮光材料填充，然后去除平坦化膜FT以形成像素分隔遮光层42，如图8所示。
例如，利用CVD或溅射以通过用金属材料填充沟槽K1而形成膜，然后所得到的结构被回蚀以去除平坦化膜FT上的金属膜(未示出)。随后，例如，进行HF基蚀刻以去除平坦化膜FT。
(4)形成滤色器51
如图9所示，然后形成滤色器51。
在本实施例中，滤色器51通过填充像素分隔遮光层42之间的空间而形成，如图9所示。
具体地，滤色器51通过施加含有着色剂的光敏树脂材料而形成。
然后提供其他部分。由此完成固态成像器件1。
[总结]
如上所述，在本实施例中，光电二极管21形成为第一节距P1和光接收面JS的面积随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大。电极遮光层41形成为包括第二节距P2随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。此外，像素分隔遮光层42形成为包括第三节距P3随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。在本实施例中，第一节距P1、第二节距P2和第三节距P3以相同的比例在从成像区域PA的中心到周边的区域上增大。也就是，像素分隔遮光层42形成为包括像素分隔遮光层42之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。
如上所述，在视角的端部(成像区域PA的周边)，由于主光线H2以大角度入射，在该区域中的每个光电二极管21的光接收面JS并不易于接收入射光，在某些情况下所捕获的图像受到阴影的影响。当倾斜入射的主光线H2进入相邻像素中的光电二极管21时，在某些情况下在所捕获的图像中发生混色(见图4)。
然而，在本实施例中，在视角的端部(成像区域PA的周边)处的光接收面JS的面积大于在视角的中央(成像区域PA的中央)处的光接收面JS的面积。此外，多个遮光部40之间的距离在成像区域PA的周边处大于成像区域PA的中央处。此外，芯片上透镜61形成为使得其面积随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大。因此，可以改善在视角的端部处的灵敏度而不损害视角的中央处的灵敏度，还可以抑制所捕获图像中的阴影。此外，由于导向与有问题的像素相邻的像素中的光电二极管21的倾斜主光线被相应的像素分隔遮光层42遮挡，可以在所捕获的图像中抑制混色。
在本实施例中，由此可以改善所捕获图像的图像质量。
已经参照下列情况给出本实施例，其中第一到第三节距P1、P2和P3以及光接收面JS的面积在水平方向x和垂直方向y上随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大，但本实施例不限于此。本实施例可以构造为使得第一到第三节距P1、P2和P3以及光接收面JS的面积仅在水平方向x或垂直方向y上增大。
<2.第二实施例>
[器件构造及其他]
图10、图11和图12示出根据本发明第二实施例中固态成像器件1b的主要部分。
图10和图11是布置在图2中示出的成像区域PA中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图10示出了成像区域PA的中央部分，图11示出了成像区域PA的周边部分。
图12是示出固态成像器件1b的成像区域PA的主要部分的放大俯视图。图12示出在成像区域PA中在垂直方向y上的中心Cy和水平方向x上的中心Cx周围的部分，该部分包括沿水平方向x布置的多个光电转换器P。尽管在图12中未示出，包括沿垂直方向y布置的多个光电转换器P的部分以相同的方式构造。
如图10、图11和图12所示，在本实施例中的固态成像器件1b与第一实施例中的固态成像器件1在光电转换器P、电极遮光层41和像素分隔遮光层42上的布置方面不同。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第一实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
如图12所示，光电转换器P以第一节距P1布置在多个成像平面(xy平面)中。多个光电转换器P以第一节距P1设置，第一节距P1在从成像区域PA的中心Cx到其周边的整个成像区域PA上具有相同的数值。
具体地，如图12所示，当第一节距P1沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P11、P12、P13、P14...时，所设置的多个光电转换器P满足下面的公式(1b)。
P11＝P12＝P13＝P14＝...    (1b)
除以上之外，多个光电转换器P形成为使得光接收面JS的面积在沿水平方向从中央Cx到周边的整个区域上相同。
因此，如图10和图11所示，对应于多个光电转换器P形成的光电二极管21形成为使得成像区域PA的中央部分中的光电二极管21的宽度与周边部分中的光电二极管21的宽度相同。
沿垂直方向y布置的多个光电转换器P以如上所述相同的方式形成。也就是，沿垂直方向布置的多个光电转换器P形成为使得光接收面JS的面积在从中心Cy到周边的整个区域上相同，类似于沿水平方向x布置的多个光电转换器P。
如图12所示，在每个遮光部40中，电极遮光层41包括沿水平方向x延伸的部分41x和沿垂直方向y延伸的部分41y。多个部分41y(其每个对应于电极遮光层41沿垂直方向y延伸)以第二节距P2沿成像区域PA的水平方向x布置，如图12所示。
部分41y设置为使得第二节距P2在从成像区域PA的中心Cx到其周边的整个成像区域PA上具有相同的数值。
具体地，如图12所示，当第二节距P2沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P21、P22、P23、P24时，所设置的部分41y满足下面的公式(2b)。
P21＝P22＝P23＝P24＝...    (2b)
在本实施例中，第二节距P2等于多个光电转换器P布置的第一节距P1并具有固定的数值，如图12所示。
因此，电极遮光层41形成为使得电极遮光层41之间的距离在成像区域PA的中央部分中与周边部分中的相同，如图10和图11的截面图所示。
在各自的电极遮光层41中沿水平方向x延伸的部分41x以与沿垂直方向y延伸的部分41y相同的方式设置在各自的电极遮光层41中。
此外，在多个遮光部40中的每个中，像素分隔遮光层42包括沿水平方向x延伸的部分42x和沿垂直方向y延伸的部分42y，如图12所示。多个部分42y(每个在相应的像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸)以第三节距P3沿成像区域PA的水平方向x布置，如图12所示。
如图12所示，部分42y形成为使得第三节距P3随着在成像区域PA中沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而增大，如第一实施例中。
具体地，如图12所示，当第三节距P3沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为P31、P32、P33、P34...时，所设置的部分42y满足下面的公式(3b)。
P31＜P32＜P33＜P34...    (3b)
因而，在本实施例中，在各个像素分隔遮光层42中在沿垂直方向y延伸的部分42y之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...满足下面的公式(4b)。也就是，部分42y随着在成像区域PA中沿水平方向x从中心Cx到周边的距离的增加而加宽。
G31＜G32＜G33＜G34...    (4b)
因此，像素分隔遮光层42形成为使得其间的距离随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大，如图10和图11的截面图所示。
更具体地，第三节距P3(P31、P32、P33、P34...)限定为图12的右下部所示。像素分隔遮光层42形成为使得因子“a”满足下面的公式(5b)。应当注意，因子“a”设定为满足a＞1。
( x - y - z 2 ) + ( x - y - z 2 + a 1 ) + ( x - y - z 2 + a 2 ) + &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; + ( x - y - z 2 + a ( n 2 - 1 ) ) &le; nx + y - z 2 - - - ( 5 b )
以上公式中的变量含义如下：
n：沿水平方向(垂直方向)的有效像素的数目
x：像素的尺寸(参考宽度)(nm)
y：电极遮光层的宽度(nm)
a：偏移量(nm)(a＞1)
z：像素分隔遮光层的宽度(nm)
在图12中，术语“总和”表示从视角的中央到其端部的总距离(nm)。
在各个像素分隔遮光层42中沿水平方向x延伸的部分42x以相同的方式设置。
[总结]
如上所述，在本实施例中，像素分隔遮光层42形成为包括第三节距P3随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。也就是，像素分隔遮光层42形成为包括像素分隔遮光层42之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。
因此，在本实施例中可以改善在视角的端部处的灵敏度而不损害视角的中央处的灵敏度，还可以抑制所捕获图像中的阴影。此外，由于导向与有问题的像素相邻的像素中的光电二极管21的倾斜主光线被相应的像素分隔遮光层42遮挡，可以在所捕获的图像中抑制混色。
在本实施例中，可以由此改善所捕获图像的图像质量。
此外，已经参照下面的情况给出本实施例，其中第三节距P3在水平方向x和垂直方向y上随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大，但本实施例不限于此。本实施例可以构造为使得第三节距P3仅在水平方向x或垂直方向y上增大。
<3.第三实施例>
[器件构造及其他]
图13示出了根据本发明第三实施例中固态成像器件1c的主要部分。
图13是示出固态成像器件1c的成像区域PA的主要部分的放大俯视图。图13示出了成像区域PA中在垂直方向y上的中心Cy和在水平方向x上的中心Cx周围的部分，该部分包括沿水平方向x布置的多个光电转换器P。
如图13所示，本实施例中的固态成像器件1c与第二实施例中的固态成像器件1b在像素分隔遮光层42的布置方面不同。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第二实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
如图13所示，每个像素分隔遮光层42包括沿水平方向x延伸的部分42x和沿垂直方向y延伸的部分42y。多个部分42y(其每个对应于相应的像素分隔遮光层42沿垂直方向y延伸)以第三节距P3沿成像区域PA的水平方向x布置，如图13所示。
在本实施例中，第三节距P3设置为与光电转换器P的第一节距P1和电极遮光层41的第二节距P2相同。
然而，沿垂直方向y延伸的部分42y形成在各个像素分隔遮光层42中，使得部分42y的宽度随着从成像区域PA的中心Cy到周边的距离的增加而逐步地减小。
具体地，如图13所示，当宽度沿水平方向x从中心Cx到周边计数而被称为H30、H31、H32、H33、H34...时，所设置的部分42y满足下面的公式(c1)。
H30＞H31＞H32＞H33＞H34＞...    (c1)
因而，在本实施例中，在各个像素分隔遮光层42中沿垂直方向y延伸的部分42y之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...满足下面的公式(c2)。也就是，部分42y的间隔在成像区域PA中沿水平方向x随着从中心Cx到周边的距离的增加而变宽。
G31＜G32＜G33＜G34＜...    (c2)
在各个像素分隔遮光层42中沿水平方向x延伸的部分42x以相同的方式设置。
[总结]
如上所述，在本实施例中，像素分隔遮光层42形成为包括宽度随着从成像区域PA的中心Cx到周边的距离的增加而减小的部分。也就是，像素分隔遮光层42形成为包括像素分隔遮光层42之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。
因此，在本实施例中可以改善在视角的端部处的灵敏度而不损害视角的中央处的灵敏度，还可以抑制所捕获图像中的阴影。此外，由于导向与有问题的像素相邻的像素中的光电二极管21的倾斜主光线被相应的像素分隔遮光层42遮挡，所以可以在所捕获的图像中抑制混色。
在本实施例中，可以由此改善所捕获图像的图像质量。
此外，已经参照下面的情况给出本实施例，其中像素分隔遮光层42沿水平方向x和垂直方向y的宽度随着成像区域PA中的位置而变化，但本实施例不限于此。本实施例可以构造为使得像素分隔遮光层42沿水平方向x和垂直方向y的宽度之一被固定，如第二实施例中。
<4.第四实施例>
[器件构造]
图14示出了根据本发明第四实施例中固态成像器件1d的主要部分。
图14示出了布置在图2中示出的成像区域PA中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图14示出了成像区域PA的中央部分。
如图14所示，本实施例中的固态成像器件1d与第一实施例中的固态成像器件1a在滤色器51d的形状方面不同。还设置了透明层50。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第二实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
在本实施例中，透明层50设置在基板101上方，如图14所示。
具体地，透明层50隔着各自的钝化膜Es形成在各自的光电二极管21和电极遮光层41上方。
在本实施例中，透明层50插设在像素分隔遮光层42之间，如图14所示。也就是，类似于滤色器51d，透明层50埋入在被像素分隔遮光层42所分隔的部分中。
透明层50构造为允许入射光穿过而到达各自的光接收面JS。例如，每个透明层50由其中掺有硼和磷的氧化硅膜(BPSG膜)形成。
如图14所示，滤色器51d设置在各自的透明层50之上。
在本实施例中，每个滤色器51d的面对相应的光电二极管21的光接收面JS的表面朝向光接收面JS凸状地弯曲，并由此用作平凸透镜，该平凸透镜的下侧是将光会聚在光接收面JS上的凸表面。
尽管没有示出，透明层50和滤色器51d形成在成像区域PA的周边以及其中央部分中。
[制造方法]
下面将描述制造上述固态成像器件1d的方法。
图15、图16和图17示出用于制造根据本发明第四实施例中固态成像器件1d的方法的步骤中形成的主要部分。图15、图16和图17示出与图14中所示出的相同的截面。
在下面的描述中，将主要描述形成透明层50和滤色器51d的步骤。
(1)形成透明层50
如图15所示，首先形成初始透明层50。
在形成初始透明层50之前，形成像素分隔遮光层42，如图8所示。
随后，初始透明层50隔着钝化膜Es形成在光电二极管21和遮光部40上方，如图15所示。
例如，初始透明层50利用CVD形成以形成BPSG膜，从而覆盖像素分隔遮光层42。
在此工艺中，由于电极遮光层41已经形成并从基板101凸状地突出，凹陷对应于光接收面JS形成在初始透明层50中。随后，进行热回流工艺以使初始透明层50的表面平滑地弯曲。
通过适当地设置BPSG膜中的硼和磷的浓度、回流工艺的温度和周期以及其他因素，每个弯曲的凹陷的曲率可以如所期望地调整。
(2)调整初始透明层50的厚度
然后，调整初始透明层50的厚度，如图16所示。
在本实施例中，由此形成的初始透明层50的厚度通过进行回蚀工艺来调整。
具体地，初始透明层50的厚度被调整使得每个像素分隔遮光层42的顶部被暴露。
(3)形成滤色器51d
然后形成滤色器51d，如图17所示。
在本实施例中，滤色器51d形成在透明层50的上表面上并埋入在像素分隔遮光层42之间。
具体地，滤色器51d通过施加含有着色剂的光敏树脂材料而形成。
然后，设置其他部分。由此完成固态成像器件1d。
[总结]
在本实施例中，由于每个滤色器51d形成为使得其用作平凸透镜(如上所示，其下侧为凸表面)，滤色器51d将光会聚在相应的光接收面JS上。
当每个滤色器没有形成为下侧是凸表面的平凸透镜时，以不同角度入射的主光线具有穿过滤色器的不同的光程。在此情况下，灵敏度的阴影会在某些情形下在整个视角上发生。
然而，本实施例的构造能够使当主光线以不同的角度入射时穿过滤色器51d的光程长度彼此相等。
由于在本实施例中可以抑制阴影，所捕获的图像的图像质量可以以优选方式而进一步改善。
<5.第五实施例>
[器件构造]
图18示出了根据本发明第五实施例中固态成像器件1e的主要部分。
图18是布置在图2中示出的成像区域PA中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图18示出了成像区域PA的中央部分。
如图18所示，本实施例中的固态成像器件1e与第一实施例中的固态成像器件1a在滤色器51e的形状方面不同。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第一实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
每个滤色器51e构造为用作光导的芯，该光导将光引导到相应的光接收面JS，空气间隙层AG插设在滤色器51e与相应的遮光部40之间，如图18所示。在此情形下，空气间隙层AG的折射率小于滤色器51e的折射率。也就是，光导形成在光接收面JS上，而使滤色器51e为芯，空气间隙层AG为覆层。
在本实施例中，每个滤色器51e具有锥形形状，其宽度沿深度方向z减小。
尽管没有示出，与成像区域PA的中央部分一样，空气间隙层AG还设置在成像区域PA的周边。
[制造方法]
下面将描述用于制造以上固态成像器件1e的方法。
图19、图20、图21和图22示出用于制造根据本发明第五实施例中固态成像器件1e的方法的步骤中形成的主要部分。图19、图20、图21和图22示出与图18中所示出的相同的截面。
在下面的描述中，将主要描述形成滤色器51e的步骤。
(1)形成多晶硅膜PL
首先形成多晶硅膜PL，如图19所示。
在形成多晶硅膜PL之前，形成像素分隔遮光层42，如图8所示。
之后，多晶硅膜PL隔着钝化膜Es形成在光电二极管21和遮光部40上方，如图19所示。
例如，利用CVD来形成多晶硅膜PL使得像素分隔遮光层42被覆盖。
(2)调整多晶硅膜PL的厚度
然后调整多晶硅膜PL的厚度，如图20所示。
在本实施例中，由此形成的多晶硅膜PL的厚度通过进行回蚀工艺来调整。
具体地，调整多晶硅膜PL的厚度使得多晶硅膜PL保留在形成有上述空气间隙层AG(见图18)的部分中。
(3)形成滤色器51e
然后形成滤色器51e，如图21所示。
在本实施例中，滤色器51e形成在多晶硅膜PL的上表面上并埋入在像素分隔遮光层42之间。
具体地，滤色器51e通过施加含有着色剂的光敏树脂材料而形成。
(4)形成空气间隙层AG
然后形成空气间隙层AG，如图22所示。
在本实施例中，空气间隙层AG通过去除多晶硅膜PL而形成。
图23示出在根据本发明第五实施例中滤色器51e的任一个形成在相应的多晶硅膜PL的上表面上的部分。
如图23所示，在像素分隔遮光层42中沿水平方向x延伸的部分与沿垂直方向y延伸的部分的交叉处，形成的多晶硅膜PL是厚的并因此没有被滤色器51e覆盖。因此，多晶硅膜PL的表面被暴露。
多晶硅膜PL通过多晶硅膜PL的表面被暴露的部分而在干法蚀刻工艺中去除，如图23所示。结果，形成作为空气层的空气间隙层AG，如图22所示。
然后提供其他的部分。从而完成固态成像器件1e。
[总结]
在本实施例中，由于每个滤色器51e形成为使得其用作如上所述的光导，滤色器51e将光引导到相应的光接收面JS。
当滤色器51e形成在像素分隔遮光层42中时，光会被电极遮光层41和像素分隔遮光层42衰减，导致在某些情形下灵敏度降低。具体地，在入射主光线倾斜的视角的端部，光入射在遮光部40上，从而上述的问题易于发生，导致显著的灵敏度阴影。
然而，根据本实施例中的构造，滤色器51e将光引导到各自的光接收面JS。
由于在本实施例中可以抑制阴影，所捕获图像的图像质量可以以优选的方式进一步改善。
<6.第六实施例>
[器件构造]
图24示出了根据本发明第六实施例中固态成像器件1f的主要部分。
图24示出了布置在图2中示出的成像区域PA中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图24示出了成像区域PA的中央部分。
如图24所示，在本实施例中，固态成像器件1f具有低折射率层ZG以替代空气间隙层AG。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第五实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
每个滤色器51f构造为用作光导的芯，该光导将光引导到相应的光接收面JS，相应的低折射率层ZG插设在滤色器51f与相应的遮光层40之间，如图24所示。在此情况下，低折射率层ZG的折射率低于滤色器51f的折射率。也就是，光导形成在光接收面JS上，而使滤色器51f为芯，低折射率层ZG为覆层。
在本实施例中，每个低折射率层ZG由例如氧化硅膜形成。
尽管没有示出，与中央部分一样，低折射率层ZG还替代空气间隙层AG设置在成像区域PA的周边。
[制造方法]
下面将描述用于制造上述固态成像器件1f的方法。
图25、图26和图27示出用于制造根据本发明第六实施例中固态成像器件1f的方法的步骤中形成的主要部分。图25、图26和图27示出与图24中所示出的相同的截面。
在下面的描述中，将主要描述形成滤色器51f的步骤。
(1)形成低折射率层ZG
首先形成初始低折射率层ZG，如图25所示。
在形成初始低折射率层ZG之前，形成像素分隔遮光层42，如图8所示。
之后，初始低折射率层ZG隔着钝化膜Es形成在光电二极管21和遮光部40上方，如图25所示。
例如，初始低折射率层ZG通过利用CVD形成氧化硅膜而形成，使得像素分隔遮光层42被覆盖。
(2)调整初始低折射率层ZG的厚度
然后调整初始低折射率层ZG的厚度，如图26所示。
在本实施例中，由此形成的初始低折射率层ZG的厚度通过进行回蚀工艺来调整。
具体地，通过进行回蚀工艺来调整厚度，使得每个像素分隔遮光层42的顶部被暴露。
(3)形成滤色器51f
然后形成滤色器51f，如图27所示。
在本实施例中，滤色器51f形成在低折射率层ZG的上表面上并埋入在像素分隔遮光层42之间。
具体地，滤色器51f通过施加含有着色剂的光敏树脂材料而形成。
然后提供其他的部分。从而完成固态成像器件1f。
[总结]
在本实施例中，由于每个滤色器51f形成为使得其用作如上所述的光导，滤色器51f将光引导到相应的光接收面JS。
由于在本实施例中可以抑制阴影，所捕获图像的图像质量可以以优选的方式进一步改善，如在第五实施例中。
<7.第七实施例>
[器件构造及其他]
图28示出了根据本发明第七实施例中固态成像器件1g的主要部分。
图28示出了布置在图2中示出的成像区域PA中的像素的主要部分沿x方向截取的截面图。图28示出了成像区域PA的周边部分。另一方面，成像区域PA的中央部分与图10中示出的成像区域的中央部分相同。
如图28所示，本实施例中的固态成像器件1g与第二实施例中的固态成像器件1b在成像区域PA的周边部分中的芯片上透镜61g方面不同。除了以上描述的这点及与其相关的各点之外，本实施例与第二实施例相同。将不再对重复部分进行描述。
通过将图28与上述图20比较可见，每个芯片上透镜61g形成为使得其厚度随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大。也就是，厚度在视角的中央处是小的，而厚度在视角的端部处是大的。
[总结]
如上所述，在本实施例中，像素分隔遮光层42以与第二实施例相同的方式形成。也就是，像素分隔遮光层42形成为包括像素分隔遮光层42之间的间隔的宽度G31、G32、G33、G34...随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大的部分。
除了以上之外，每个芯片上透镜61g形成为使得其厚度随着从成像区域PA的中心到周边的距离的增加而增大，如上所述。
因此，在本实施例中可以将光有效聚焦在视角的端部处并抑制所捕获图像中的阴影。
因此，在本实施例中，可以改善所捕获图像的图像质量。
<8.其他>
本发明不必以上述实施例中的方式来实施，而是可以采用各种变化。
例如，尽管已经参照采用CCD图像传感器的情况描述了上述实施例，但是不一定采用CCD图像传感器。例如，可以采用各种图像传感器(例如CMOS图像传感器)中的任何其他的一种。
此外，在三基色的滤色器的每个中，相应的芯片上透镜的厚度可以通过适当地调整厚度而优化。
尽管已经参照本发明应用到照相机的情况描述了以上实施例，但本发明不一定应用到照相机。本发明可以应用到扫描仪、复印机或包括固态成像器件的任何其他电子装置。
除以上之外，本发明的精神可以适当地组合。
在上述实施例中，固态成像器件1、1b、1c、1d、1e、1f和1g对应于根据本发明实施例的固态成像器件。在上述实施例中，基板101对应于根据本发明实施例的基板。在上述实施例中，成像区域PA和成像面PS对应于根据本发明实施例的成像面。在上述实施例中，光接收面JS对应于根据本发明实施例的光接收面。在上述实施例中，光电二极管21对应于根据本发明实施例的光电转换元件。在上述实施例中，传送电极31对应于根据本发明实施例的电极。在上述实施例中，遮光部40对应于根据本发明实施例的遮光部。在上述实施例中，电极遮光层41中的延伸部分41x和41y对应于根据本发明实施例的电极遮光部。在上述实施例中，像素分隔遮光层42中的延伸部分42x和42y对应于根据本发明实施例的像素分隔遮光部。在上述实施例中，第一节距P1对应于根据本发明实施例的第一节距。在上述实施例中，第二节距P2对应于根据本发明实施例的第二节距。在上述实施例中，第三节距P3对应于根据本发明实施例的第三节距。在上述实施例中，滤色器51、51d、51e和51f对应于根据本发明实施例的滤色器。在上述实施例中，芯片上透镜61和61g对应于根据本发明实施例的芯片上透镜。在上述实施例中，照相机200对应于根据本发明实施例的电子装置。
本申请包含于2009年2月18日提交到日本专利局的日本专利申请JP2009-035761中所公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素而进行各种修改、组合、部分组合和变更，只要它们落在权利要求书或其等同特征的范围内。

Claims (14)

1.一种固态成像器件，包括：
多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个所述光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；
多个电极，插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间；以及
多个遮光部，设置在所述多个电极上方并插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间，
其中每个所述遮光部包括：
电极遮光部，形成为覆盖相应的所述电极；和
像素分隔遮光部，从所述电极遮光部的上表面凸状地突出，
所述多个光电转换元件以第一节距布置在所述成像面上，
所述多个遮光部中的所述电极遮光部以第二节距布置在所述成像面上，
所述多个遮光部中的所述像素分隔遮光部以第三节距布置在所述成像面上，以及
至少所述第三节距随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
2.根据权利要求1所述的固态成像器件，
其中所述多个光电转换元件形成为使得所述第一节距和所述光接收面的面积随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大，并且
所述多个遮光部中的所述电极遮光部形成为使得所述第二节距随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
3.根据权利要求2所述的固态成像器件，
其中所述多个光电转换元件、所述多个遮光部中的所述电极遮光部以及所述多个遮光部中的所述像素分隔遮光部形成为使得所述第一节距、所述第二节距和所述第三节距在从所述成像面的中心到周边的整个所述成像面上以相同的比例增大。
4.根据权利要求1所述的固态成像器件，
其中所述多个光电转换元件和所述多个电极遮光部设置为使得在从所述成像面的中心到周边的整个所述成像面上所述第一节距与所述第二节距相等。
5.一种固态成像器件，包括：
多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个所述光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；
多个电极，插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间；以及
多个遮光部，设置在所述多个电极上方并插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间，
其中每个所述遮光部包括：
电极遮光部，形成为覆盖相应的所述电极；和
像素分隔遮光部，从所述电极遮光部的上表面凸状地突出，
所述光电转换元件、所述电极遮光部和所述像素分隔遮光部以相同的节距设置在所述成像面上，以及
所述像素分隔遮光部形成为在所述多个光电转换元件之间宽度随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而减小。
6.根据权利要求1所述的固态成像器件，
还包括滤色器，对应于所述多个光电转换元件而设置在所述光电转换元件上方，
其中所述滤色器插设在布置于所述成像面上的所述多个像素分隔遮光部之间。
7.根据权利要求6所述的固态成像器件，
其中每个所述滤色器具有面向相应的所述光接收面并朝向所述光接收面凸状地弯曲的表面并用作平凸透镜，该平凸透镜的下侧为将光聚焦在所述光接收面的凸表面。
8.根据权利要求6所述的固态成像器件，
其中具有比所述滤色器的折射率低的折射率的层插设在每个所述滤色器和相应的所述遮光部之间，并且每个所述滤色器用作光导的芯，该光导将光引导到相应的所述光接收面。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的固态成像器件，
还包括多个芯片上透镜，对应于所述光电转换元件而设置在所述多个光电转换元件上方。
10.根据权利要求9所述的固态成像器件，
其中所述芯片上透镜形成为使得该芯片上透镜的面积随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
11.根据权利要求9所述的固态成像器件，
其中所述芯片上透镜形成为使得该芯片上透镜的厚度随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
12.一种固态成像器件，包括：
多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个所述光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；
多个电极，插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间；以及
多个遮光部，设置在所述多个电极上方并插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间，
其中每个所述遮光部包括：
电极遮光部，形成为覆盖相应的所述电极；和
像素分隔遮光部，从所述电极遮光部的上表面凸状地突出，
所述多个像素分隔遮光部形成为使得所述多个像素分隔遮光部之间的间隔的宽度随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
13.一种电子装置，包括：
多个光电转换元件，设置在基板的成像面上，每个所述光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；
多个电极，插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间；以及
多个遮光部，设置在所述多个电极上方并插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间，
其中每个所述遮光部包括：
电极遮光部，形成为覆盖相应的所述电极；以及
像素分隔遮光部，从所述电极遮光部的上表面凸状地突出，
所述多个光电转换元件以第一节距布置在所述成像面上，
所述多个遮光部中的所述电极遮光部以第二节距布置在所述成像面上，
所述多个遮光部中的所述像素分隔遮光部以第三节距布置在所述成像面上，以及
至少所述第三节距随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
14.一种制造固态成像器件的方法，该方法包括步骤：
在基板的成像面上形成多个光电转换元件，每个所述光电转换元件接收入射在光接收面上的光并进行光电转换以产生信号电荷；
形成多个电极，该多个电极插设在布置于所述基板的所述成像面上的所述多个光电转换元件之间；以及
形成多个遮光部，该多个遮光部在所述多个电极上方且在布置于所述基板的所述成像面上的所述光电转换元件之间，
其中形成所述遮光部的步骤包括以下步骤：
形成覆盖相应的所述电极的电极遮光部；以及
形成从所述电极遮光部的上表面凸状地突出的像素分隔遮光部，
在形成所述光电转换元件的步骤中，所述多个光电转换元件以第一节距布置在所述成像面上，
在形成所述电极遮光部的步骤中，所述电极遮光部以第二节距布置在所述成像面上，以及
在形成所述像素分隔遮光部的步骤中，所述像素分隔遮光部以第三节距布置在所述成像面上，并且所述第三节距随着从所述成像面的中心到周边的距离的增加而增大。
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