CN1624925A - 固体摄像器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体摄像器件,包括:将入射光转换成电荷的光电二极管(1),在光电二极管(1)的上部形成的第一电介质膜(82),在上述第一电介质膜(82)的上部形成的第二电介质膜(83)及第三电介质膜(21),在上述第一至第三电介质膜的任意电介质膜之间设置的中空层(9)。

Description

固体摄像器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种能够装载在数字照相机和一体型摄像机等中的固体摄像器件及其制造方法。
发明背景
近年来,固体摄像器件被广泛地提供应用于一体型摄像机和数字照相机的摄像部等。其中,行间传送方式的CCD型固体摄像器件(以下称IT-CCD)由于具有低噪声特性,特别受到关注。
图1是表示常规IT-CCD结构的模式图。
如图1所示,固体摄像器件100包括:具有光电转换功能的光电二极管1,将信号电荷向垂直方向输送的嵌入型沟道结构的垂直输送部2,控制垂直输送的垂直输送栅极3,将信号电荷向水平方向输送的水平输送部4,及输出部5。
图2是表示图1中的由光电二极管1、垂直输送部2及垂直输送栅极3构成的单位像素200的示意图。
图3是图2所示的单位像素200的A-A′剖面的模式图。
如图3所示,单位像素200包括;在硅基板11内形成的具有光电转换功能的光电二极管1,将信号电荷向垂直方向输送的嵌入型沟道结构的垂直输送部2,控制垂直输送的垂直输送栅极3,在垂直输送栅极3的上部形成的、以SiO2为主要成分的电介质膜81,在电介质膜81的上部形成并用于使入射光不入射到垂直输送部2和垂直栅极3等区域的遮光膜6,在遮光膜6及光电二极管1的上部形成的、以SiO2为主要成分的电介质膜82,在电介质膜82的上部形成的保护膜10,在保护膜10的上部形成的有机电介质膜12,及用于在电介质膜12的上部将入射光聚光到光电二极管1上的、由有机膜形成的透镜7。
此外,电介质膜12兼具有平坦化的作用和滤色的作用。
此外,对于固体摄像器件的制造方法,已提出了各种各样的方法。以上内容记载在专利文献日本的特许第2869280号公报及特开平7-45805号公报中。
图4A、4B是表示现有固体摄像器件的制造方法的一部分的示意图。如图4A所示,形成至遮光膜6,然后在遮光膜6的上部形成电介质膜82之后,在电介质膜82的上部形成保护膜10。此后,如图4B所示,在保护膜10的上部形成有机电介质膜12之后,在电介质膜12的上部形成透镜7。
但是,在现有结构的固体摄像器件中,在透镜的聚光不充分的情况下,因为入射光不能聚光在光电二极管上,因此具有不能有效地利用入射光的课题。
即,当入射到固体摄像器件的光垂直入射固体摄像器件时,利用透镜7就能更有效地进行聚光,并有效地入射到光电二极管1,但一旦入射角度偏离到垂直方向,就不会被聚光到光电二极管1,如图3所示,就会被遮光膜6的表面散射等,因此就不能有效地利用入射光。
特别是,目前随着照相机的小型化,作为固体摄像器件,要求单位像素的小型化和照相机中所使用的透镜的出射光瞳距离短。
单位像素的小型化与作为遮光膜6的开口的光电二极管1开口宽度的缩小有关,也存在因垂直输送栅极3的膜厚与开口宽度的缩小率的比例而无法薄膜化的情况,由于形成了狭窄的纵坑状的结构,因此就难以实现入射光的聚光。
此外,缩短照相机透镜的出射光瞳距离,意味着向固体摄像器件入射的入射光的角度偏离垂直方向的比例增加了,因此,难于将这些入射光有效地聚光到光电二极管1。
此外,根据日本特许第2869280号公报中公开的技术,虽然涂敷水溶性树脂并利用其它树脂覆盖其上部,此后溶解水溶性树脂来形成气体层,但对于该现有例子的技术,由于难以在凹凸严重的固体摄像器件表面将水溶性树脂涂敷得薄厚均匀,因此就会在凹部产生积液,或整个凹部被树脂掩埋,或在凹部的一部分形成泡状而产生不能涂敷树脂的区域,所以并不是能够获得均匀特性的制造方法。
此外,根据特开平7-45805号公报中公开的技术,虽然通过在光电二极管上部使用氧化钛膜等的折射率为2.0左右的高折射率材料,利用边界处的全反射来改善光的聚光,但由于折射率高的材料同时光的吸收率也上升,所以存在当光入射到光电二极管之前就会产生衰减的坏影响。此影响特别是在可见区域的短波长范围明显,就增加了入射光的色平衡偏向红色方向的趋势。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种固体摄像器件及其制造方法,即使在透镜的聚光不充分的情况下,也能够提高入射光向光电二极管聚光的效率。
为了实现上述目的,根据本发明的固体摄像器件,包括:将入射光转换成电荷的光电转换部,在上述光电转换部的上部形成的第一电介质膜,在上述第一电介质膜的上部形成的第二电介质膜及第三电介质膜,在上述第一电介质膜至第三电介质膜的任意电介质膜之间设置的中空层。
或者是,包括:第一电介质膜,在上述光电转换部的上部形成;第二电介质膜,与上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部对应的部分的上面接触,与其它的部分不接触,并且,与上述第一电介质膜之间隔着上述中空层而形成;以及第三电介质膜,与上述第二电介质膜的上述中空层侧接触地形成,不与上述第一电介质膜接触。
或者是,包括:第一电介质膜,在上述光电转换部的上部形成;第三电介质膜,与上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部对应的部分的上面接触,与其它的部分不接触,并且,与上述第一电介质膜之间隔着上述中空层而形成;以及第二电介质膜,与上述第三电介质膜上面接触地形成。
或者是,包括;第一电介质膜,在上述光电转换部的上部形成;第二电介质膜,只同上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的上面连接而形成;第三电介质膜,与上述第二电介质膜的侧面连接而形成,在其内部具有中空层。
上述第二电介质膜是其开口面积随着离开上述光电转换部而变大的漏斗形状。
上述第三电介质膜的折射率比上述第二电介质膜的折射率大。
上述第二电介质膜的折射率为大于等于1.4且小于1.6,上述第三电介质膜的折射率为大于等于1.6、小于3.4。
上述第一、第二及第三电介质膜中的至少一个是无机电介质膜。
上述中空层的气压小于等于0.5个大气压。
根据本发明的结构,根据在中空层和电介质膜的交界处形成的折射率差而产生入射光的全反射,由此,能够有效地将入射光聚光到光电转换部。特别是在具有狭窄的纵坑状结构的固体摄像器件中,即使对固体摄像器件的入射角度偏离垂直方向,也能够有效地将入射光聚光。并且,光电转换部的上部基本上能够由低折射材料形成,在最大限度地实现全反射效果的同时,能够将向光电转换部入射的光的入射前的衰减抑制在最小限度。
并且,由于气压低,中空层的折射率接近真空的折射率,所以就能够得到更大的中空层和电介质膜的折射率差,能够提高将入射光聚光到光电转换部的效果。
由此,能够提高固体摄像器件的感光特性。
再者,还包括与上述光电转换部连接形成、将在上述光电转换部存储的电荷向规定方向传输的电荷传输单元。
进一步,还包括与上述光电转换部连接形成、将在上述光电转换部存储的电荷转换成电压的电荷检测单元。
此外,根据本发明的固体摄像器件的制造方法,用于制造权利要求1所述的固体摄像器件,包括:在上述光电转换部的上部形成上述第一电介质膜的工序,在上述第一电介质膜的上部形成第四电介质膜的工序,有选择地蚀刻上述第四电介质膜的选择蚀刻工序。
或者,还包括:蚀刻去除上述第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;在与上述光电转换部的开口部相对的部分的上述第一电介质膜上面和上述第四电介质膜上面,形成上述第三电介质膜的工序;在上述第三电介质膜上面形成上述第二电介质膜的工序;对上述第二电介质膜实施平坦化的工序;以及,在上述光电转换部的边界外周部,有选择地蚀刻去除上述第二及第三电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;在上述选择蚀刻工序中,将上述第一、上述第二及上述第三电介质膜作为掩膜,有选择地对上述第四电介质膜进行各向同性蚀刻。
或者,还包括:蚀刻去除上述第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;在与上述光电转换部的开口部相对的部分的上述第一电介质膜上面和上述第四电介质膜上面,形成上述第三电介质膜的工序;在上述第三电介质膜上面形成上述第二电介质膜的工序;对上述第二电介质膜实施平坦化的工序;以及,在上述光电转换部的边界外周部,有选择地蚀刻去除上述第二及第三电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;在上述选择蚀刻工序中,将上述第一、上述第二及上述第三电介质膜作为掩膜,有选择地对上述第四电介质膜进行各向同性蚀刻。
或者,还包括:蚀刻上述第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;在上述第一及第四电介质膜的上部形成第二电介质膜并进行平坦化的工序;以及,在上述光电转换部的边界外周部的上述遮光膜的上部,有选择地蚀刻上述第二电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;在上述选择蚀刻工序中,将上述第一及第二电介质膜作为掩膜,有选择地蚀刻包围上述第一及第二电介质膜的上述第四电介质膜,形成凹部,在上述凹部形成将上述中空层内封闭的上述第三电介质膜。
再者,在形成上述第三电介质膜的工序中使用CVD法,在形成过程中通过加快膜的形成速度,形成内封闭的上述中空层。
而且,在减压状态下进行形成上述第三电介质膜的工序。
由此,由于能够与中空结构的内部密封工序同时形成中空层的边界的电介质膜,就能够降低固体摄像器件的制造成本。此外,能够实现形成膜的均匀性。此外,由于蚀刻中空层时没有使用光刻胶,因此能够获得良好的选择性。
再者,在形成上述第三电介质膜的工序中,在上述中空层的内封闭之后依旧继续膜的形成,从而形成保护膜。
由此,能够削减固体摄像器件的制造工序。
进一步,上述第四电介质膜是其成分中具有熔点大于等于700℃的高熔点金属的电介质膜或导电膜。
由此,由于此膜容易与F或Cl的活性种反应,所以容易通过蚀刻来去除。
附图说明
从以下结合附图说明本发明的具体实施例的描述中,本发明的这些和其它目的、优点和特征将变得明显。在附图中:
图1是现有的固体摄像器件的示意性俯视图。
图2是现有的固体摄像器件的单位像素的示意性俯视图。
图3是表示现有的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
图4A及4B是表示现有的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图5是表示本发明的第一实施例涉及的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
图6A~6F是表示本发明的第一实施例涉及的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图7是表示本发明的第二实施例涉及的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
图8A~8F是表示本发明的第二实施例涉及的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图9是表示本发明的第三实施例涉及的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
图10A~10F是表示本发明的第三实施例涉及的固体摄像器件的制造方法的示意图。
具体实施方式
下面,结合附图说明本发明实施方式。
(第一实施方式)
图5是表示本发明的第一实施方式的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
在图5中,固体摄像器件51包括:具有光电转换功能的光电二极管1,将信号电荷向垂直方向输送的嵌入型沟道结构的垂直输送部2,控制垂直输送的垂直输送栅极3,用于使入射光入射到光电二极管1且不入射到垂直输送部2等其它区域的遮光膜6,以SiO2为主要成分的电介质膜81、82及83,以SiON为主要成分的电介质膜21,保护膜10,兼有平坦化作用和滤色作用的有机电介质膜12,用于将入射光聚光到光电二极管1上且由有机膜形成的透镜7,及硅基板11,并且在电介质膜82和电介质膜21之间有中空层9。
图6A-6F是表示本发明的第一实施例的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图6A表示的是在形成遮光膜6和电介质膜82后,形成以SiN为主要成分的电介质膜13和以SiON为主要成分的电介质膜21的状态。例如,可以采用利用等离子体或UV(紫外光)降低膜形成温度的CVD(化学气相淀积)等SiN膜或SiON膜的形成方法。而且,直到形成电介质膜82为止,与现有固体摄像器件的制造方法相同。
如图6B所示,在光电二极管1的上部以开口的方式来对光刻胶14进行构图,并由此蚀刻电介质膜13和电介质膜21。
然后,去除光刻胶14,形成电介质膜83并进行平坦化,其状态如图6C所示。
然后,再一次利用光刻胶14,在与邻接的光电二极管1的边界部蚀刻电介质膜83和电介质膜21,其状态如图6D所示。
然后,去除光刻胶14,在与先前形成的电介质膜83邻接的光电二极管的边界部,从蚀刻后的位置各向同性地蚀刻以SiN为主要成分的电介质膜13,形成中空层9,其状态如图6E所示。
在此,通过使用例如CF4或CCl4等以F(氟)或Cl(氯)为蚀刻主要成分的气体进行干法刻蚀,就能够选择地仅去除以SiN为主要成分的电介质膜13。
接下来,用保护膜10进行整体覆盖,其后形成了有机膜12和有机膜的透镜7,其状态如图6F所示。有机膜12与现有例子相同,具有平坦化作用和滤色作用。
在上述结构的本发明第一实施例中,在中空层9和电介质膜21的边界部,电介质膜21的折射率大。此外,中空层9的介电常数是真空介电常数1。因此,从电介质膜21到中空层9的边界处,根据其折射率差会引起全反射。
如果设电介质膜21的折射率为n,则全反射角θ满足以下关系:
cosθ=1/n...(1)
例如,n=2.0时,根据公式(1),则θ=60.0°。这意味着,在电介质膜21和中空层9的边界处,在从连接此点的面到60.0°的角度范围内,会引起全反射。
例如,在用折射率为大于等于1.4且小于1.6的SiO2膜形成电介质膜83、用折射率为大于等于1.6且小于3.4的SiON膜形成电介质膜21的情况下,在无电介质膜21时,全反射角为大于44.4度且小于51.3度,但通过设置电介质膜21而成为大于51.3度且小于72.8度,全反射条件变得宽松。由此,即使向光电二极管开口部的透镜7的聚光不充分,但通过在中空层9的界面处的全反射引起的入射光的导向功能,就能够有效地将入射光聚光到光电二极管1。
此外,由于利用CVD法等成膜方法来形成SiN膜13,在如专利文献1所公开的涂敷水溶性树脂的制造方法中成为问题的形成膜的不均匀性,在本制造方法中则完全不会成为问题。
此外,在使用Si膜替代SiN膜13时,Si容易与F和Cl的活性种反应,所以能够得到更良好的蚀刻特性。
此外,在使用Ti膜、TiN膜等具有熔点为700℃以上的高熔点金属成分的膜替代SiN膜13时,由于此膜容易与F和Cl的活性种反应,所以通过蚀刻就容易去除。
此外,在蚀刻中空层9时,不使用有机光刻胶,而用已构图的电介质膜83来代替光刻胶。若在干法刻蚀时使用光刻胶,则在蚀刻中途由光刻胶产生的生成物就会变为蚀刻活性种,从而使选择性下降。根据本发明的技术,由于在中空层蚀刻时没有使用光刻胶,因此就能够获得良好的选择性。
(第二实施方式)
图7是表示本发明的第二实施方式涉及的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
在本第二实施例涉及的固体摄像器件中,在光电二极管1的上部也有电介质膜21,与第一实施例的不同之处是,在光电二极管1的Si基板11界面上部形成电介质膜21与SiO2膜82的多层结构。
如图7所示,固体摄像器件52包括:光电二极管1,垂直输送部2,垂直输送栅极3,用于使入射的光入射到光电二极管1且不入射到垂直输送部2等其它区域的遮光膜6,以SiO2为主要成分的电介质膜81、82及83,以SiON为主要成分的电介质膜21,保护膜10,兼有平坦化和滤色作用的有机电介质膜12,用于将入射光聚光到光电二极管1上的、由有机膜形成的透镜7,以及硅基板11,在与光电二极管开口部相对的部分的上部以外的电介质膜82和电介质膜21之间设有中空层9。
图8A-8F是表示本发明的第二实施例涉及的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图8A示出了在形成遮光膜6和电介质膜82之后、形成以SiN为主要成分的电介质膜13的状态。在此,采用了例如利用等离子体或UV来降低膜形成温度的CVD等SiN膜的形成方法。此外,直到形成电介质膜82为止,与现有固体摄像器件的制造方法相同。
然后,如图8B所示,在光电二极管1上部以开口方式对光刻胶14进行构图,并由此蚀刻电介质膜13。
然后,去除光刻胶14,形成以SiON为主要成分的电介质膜21和电介质膜83,并进行平坦化,其状态如图8C所示。
例如,形成电介质膜21也可以采用利用等离子体或UV来降低膜形成温度的CVD等的形成方法。
然后,利用光刻胶14,在邻接的光电二极管的边界部蚀刻电介质膜83和电介质膜21,其状态如图8D所示。
然后,去除光刻胶14,在与先前形成的电介质膜83邻接的光电二极管的边界部,从已蚀刻的位置各向同性地蚀刻以SiN为主要成分的电介质膜13,形成中空层9,其状态如图8E所示。
在此,通过使用例如CF4或CCl4等以F(氟)或Cl(氯)为蚀刻主要成分的气体进行干法刻蚀,就能够选择地仅去除以SiN为主要成分的电介质膜13。
然后,用保护膜10进行整体覆盖,此后,形成有机膜12和有机膜的透镜7,其状态如图8F所示。有机膜12与现有例子相同,具有平坦化作用和滤色作用。
在上述结构的本发明的第二实施例中,根据在中空层9和电介质膜21的边界部得到的折射率差,在其边界处会引起全反射,具有将入射光有效地引导到光电二极管的功能,这些与本发明的第一实施例中记载的相同。
在本发明的第二实施例中,在光电二极管1上部也形成电介质膜21,在光电二极管1的Si基板11的界面上部形成电介质膜21与SiO2膜82的多层结构。
根据SiO2和Si的折射率差,在光电二极管1的Si基板界面产生光的反射,但由于利用与电介质膜21和SiON膜的多层结构得到反射防止效果,所以能够提高对光电二极管1的光入射效率。
并且,根据本发明的第二实施例,在形成利用光电二极管1周边的全反射的光引导结构的同时,还能够形成反射防止结构。
此外,在第二实施例中,在形成利用全反射的入射光的引导结构时,形成在光电二极管1的Si基板界面中的反射防止结构,能够得到更好的聚光效果的同时,还能够降低制造成本。
这些技术也对应因伴随固体摄像器件的单位像素缩小而产生的光电二极管的较深的纵坑状化和由照相机透镜的出射光瞳距离缩短而引起的入射光角度的变化,能够获得优良的摄像特性。因此,其实用效果大。
此外,本发明的第一实施例和第二实施例中,以CCD固体摄像器件为例说明,但是,使用MOS型固体摄像器件,也能得到同样的效果,这是无庸置疑的。
此外,即使是其它任何固体摄像器件,如果配备了具有光电转换功能的光电二极管,本发明是有效的,这也是无庸置疑的。
此外,当推进单位像素的微细化、光电二极管面位于深部时,中空层也可以采取如下的形状:在深部从光电二极管上部的起点几乎垂直地上升、或者是靠近一部分光电二极管中心其开口变为狭窄形状而上升,在上部其开口变宽。即使在此情况下,也能够通过利用全反射的引导机构、将在上部被聚光的光有效地引导到处于深部的光电二极管,所以,无庸置疑本发明是有效的。
此外,即使中空层不采取如下的形状:从光电二极管上部的起点几乎垂直地上升、或者是靠近一部分光电二极管中心其开口变为狭窄形状而上升,在上部其开口变宽。此时,在上部中空层开口中被聚光的光,通过利用全反射的引导机构有效地被引到处于深部的光电二极管,所以,能够充分获得使用本发明的中空层的全反射所带来的入射光的引导效果,可知能够得到同样的效果。
(第三实施方式)
图9是表示本发明的第三实施方式涉及的固体摄像器件的剖面结构的示意图。
如图9所示,单位像素201包括:在硅基板11内形成的具有光电转换功能的光电二极管1;将信号电荷向垂直方向输送的嵌入型沟道结构的垂直输送部2;控制垂直输送的垂直输送栅极3;在垂直输送栅极3的上部形成的、以SiO2为主要成分的电介质膜81;在电介质膜81的上部形成并用于使入射光不入射到垂直输送部2和垂直栅极3等区域的遮光膜6;在遮光膜6及光电二极管1的上部形成的、以SiO2为主要成分的电介质膜82;仅连接在电介质膜82的与光电二极管1的开口部相对的部分、并形成随着离开光电二极管1其开口面积变大的漏斗形状的以SiO2为主要成分的电介质膜83;在电介质膜83的上部、或电介质膜82和83之间在其内部具有中空层9而形成的以SiN为主要成分的电介质膜21;在电介质膜21的上部形成的保护膜10;在保护膜10的上部形成的有机电介质膜12;以及用于在电介质膜12的上部将入射光聚光到光电二极管1的、由有机膜形成的透镜7。
此外,电介质膜12兼有平坦化作用和滤色作用。
在上述结构的本发明的第三实施例涉及的固体摄像器件中,对于中空层9和SiN膜21的折射率而言,SiN膜21的折射率大。此外,中空层9的介电常数是真空介电常数1。因此,在从SiN膜21侧到中空层9的边界,根据其折射率差会引起全反射。
如果设SiN膜21的折射率为n,则全反射角θ满足以下关系:
cosθ=1/n   ...(1)
例如,当n=2.0时,根据公式(1),θ=60.0°。这意味着,在SiN膜21和中空层9的边界处,从与光入射的地点连接的面到60.0°的角度范围内会引起全反射。
由此,即使透镜7对入射光的聚光不充分,使入射光没有聚光到光电二极管1的开口部,也可以通过在中空层9的界面中的全反射导致的入射光的引导向,能够有效地将入射光聚光到光电二极管1。
图10A-10F是表示本发明的第三实施例涉及的固体摄像器件的制造方法的示意图。
图10A表示的是,直至形成遮光膜6后、在遮光膜6上形成电介质膜82后进行热流并在电介质膜82上形成以SiN为主要成分的电介质膜13的状态。在此工序中,例如,可以采用利用等离子体或UV降低膜形成温度的CVD等SiN膜的形成方法。此外,至形成电介质膜82为止,与现有固体摄像器件的制造方法相同。
然后,如图10B所示,在光电二极管1上部以开口方式对光刻胶14进行构图,并由此蚀刻光电二极管1的上部的电介质膜13。
然后,图10C示出了去除光刻胶14后、在光电二极管1的上部的电介质膜82和电介质膜13的上部形成电介质膜83并进行平坦化的状态。
然后,图10D示出了利用光刻胶24在邻接像素的边界部(遮光膜6的上部)蚀刻了电介质膜83的状态。
然后,图10E示出了去除光刻胶14且在前工序中在邻接像素的边境部进行蚀刻后、蚀刻以SiN为主要成分的电介质膜13形成了中空层19(凹部)的状态。
在此,通过使用例如CF4或CCl4等以F(氟)或Cl(氯)为蚀刻主要成分的气体来进行干法刻蚀,就能够选择地仅去除以SiN为主要成分的电介质膜13。
然后,图10F中,在中空层9的内表面形成继续密封中空层9的SiN膜21,并且直到电介质膜83的表面为止都形成SiN膜21。然后,用保护膜10进行整体覆盖,其后在其上部依次形成有机膜12和有机膜的透镜7。而且,有机膜12与现有例子相同,具有平坦化作用和滤色作用。
但是,由于利用CVD法等成膜方法来形成SiN膜13,在如专利文献1所公开的涂敷水溶性树脂的方法中成为问题的形成膜的均匀性,就完全不成为问题。
此外,当使用Ti膜、TiN膜等具有熔点为700℃以上的高熔点金属成分的电介质膜或导电膜替代上述SiN膜13时,由于此膜容易与F或Cl的活性种反应,所以通过蚀刻就容易进行去除。
此外,在利用蚀刻形成中空层19时,不使用有机光刻胶,而用已构图的电介质膜82和83来代替光刻胶。若在干法刻蚀时使用光刻胶,在蚀刻途中由光刻胶产生的生成物就会变为蚀刻活性种,从而使选择性下降。根据本发明的技术,由于在中空层蚀刻时不使用光刻胶,因此就能够获得良好的选择性。
此外,在SiN膜21的形成中,使用等离子体CVD或UV-CVD等低温且能够得到均匀性良好的膜的形成方法。此时,在形成初期,在中空层19的内表面均匀地形成膜,例如在将气体流量减小成比通常小的条件下形成,在途中若返回到通常的形成条件,就在中空层19的像素边界区域的开口部中快速形成膜,就能够将中空层9内封闭。此外,在上述CVD工序中,由于在减压状态下形成膜,所以利用此形成方法,就能够在原有的低气压状态下内封闭中空层9。
此外,通过在内封闭中空层9的工序时,从内封闭之后,依旧继续进行膜的形成,就能够同时形成保护膜10。
此外,在本发明的实施例中,由SiN膜形成内封闭中空结构的膜,即使是其它例如SiON膜等,只要是折射率为1.6以上的膜,也具有同样的效果,这是不言而喻的。
此外,在本发明的实施例中,以CCD固体摄像器件为例说明的,但即使是MOS型固体摄像器件,不用说也是同样的。
此外,即使是其它任何固体摄像器件,如果配备具有光电转换功能的光电二极管,本发明也有效,这是不言而喻的。
此外,当推进单位像素的微细化、光电二极管面位于深部时,中空层也可以采取如下的形状:在深部从光电二极管上部的起点几乎垂直地上升、或者是靠近一部分光电二极管中心其开口变为狭窄形状而上升,在上部其开口变宽。即使在此情况下,也能够通过利用全反射的引导机构、将在上部被聚光的光有效地引导到处于深部的光电二极管,所以,无庸置疑本发明是有效的。
此外,即使中空层不采取如下的形状:从光电二极管上部的起点几乎垂直地上升、或者是靠近一部分光电二极管中心其开口变为狭窄形状而上升,在上部其开口变宽。此时,在上部中空层开口中被聚光的光,通过利用全反射的引导机构有效地被引到处于深部的光电二极管,所以,能够充分获得使用本发明的中空层的全反射所带来的入射光的引导效果,可知能够得到同样的效果。
本发明能够适用于装载在数字照相机和一体型摄像机等中的CCD固体摄像器件、及MOS型固体摄像器件及其制造方法。

Claims (19)

1、一种固体摄像器件,其特征在于,包括:
将入射光转换成电荷的光电转换部,
在上述光电转换部的上部形成的第一电介质膜,
在上述第一电介质膜的上部形成的第二电介质膜及第三电介质膜,
在上述第一电介质膜至第三电介质膜的任意电介质膜之间设置的中空层。
2、根据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第二电介质膜同上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的上面接触,与其它部分不接触,并且,与上述第一电介质膜之间隔着上述中空层而形成;
上述第三电介质膜同上述第二电介质膜的上述中空层侧相接触地形成,与上述第一电介质膜不接触。
3、据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第三电介质膜同上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的上面接触,与其它部分不接触,并且,与上述第一电介质膜之间隔着上述中空层而形成;
上述第二电介质膜同上述第三电介质膜上面接触地形成。
4、根据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第二电介质膜只同上述第一电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的上面连接而形成;
上述第三电介质膜同上述第二电介质膜的侧面连接地形成,在其内部具有中空层。
5、根据权利要求4所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述中空层的气压小于等于0.5大气压。
6、根据权利要求4所述的固体摄像器件,其特征在于,
还包括与上述光电转换部连接形成、将在上述光电转换部存储的电荷向规定方向传输的电荷传输单元。
7、根据权利要求4所述的固体摄像器件,其特征在于,
还包括与上述光电转换部连接形成、将在上述光电转换部存储的电荷转换成电压的电荷检测单元。
8、根据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第二电介质膜是其开口面积随着离开上述光电转换部而变大的漏斗形状。
9、根据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
与上述第三电介质膜的折射率比上述第二电介质膜的折射率大。
10、根据权利要求9所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第二电介质膜的折射率为大于等于1.4且小于1.6,上述第三电介质膜的折射率为大于等于1.6且小于3.4。
11、根据权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,
上述第一、第二及第三电介质膜中的至少一个是无机电介质膜。
12、一种固体摄像器件的制造方法,用于制造权利要求1所述的固体摄像器件,其特征在于,包括:
在上述光电转换部的上部形成上述第一电介质膜的工序,
在上述第一电介质膜的上部形成第四电介质膜的工序,
有选择地蚀刻上述第四电介质膜的选择蚀刻工序。
13、根据权利要求12所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,还包括:
在上述第四电介质膜上面形成上述第三电介质膜的工序;
蚀刻去除上述第三及第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;
在与上述光电转换部的开口部相对的部分的上述第一电介质膜上面和上述第三电介质膜上面,形成上述第二电介质膜的工序;
对上述第二电介质膜实施平坦化的工序;以及,
在上述光电转换部的边界外周部,有选择地蚀刻去除上述第二及上述第三电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;
在上述选择蚀刻工序中,将上述第一、上述第二及上述第三电介质膜作为掩膜,有选择地对上述第四电介质膜进行各向同性蚀刻。
14、根据权利要求12所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,还包括:
蚀刻去除上述第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;
在与上述光电转换部的开口部相对的部分的上述第一电介质膜上面和上述第四电介质膜上面,形成上述第三电介质膜的工序;
在上述第三电介质膜上面形成上述第二电介质膜的工序;
对上述第二电介质膜实施平坦化的工序;以及,
在上述光电转换部的边界外周部,有选择地蚀刻去除上述第二及第三电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;
在上述选择蚀刻工序中,将上述第一、上述第二及上述第三电介质膜作为掩膜,有选择地对上述第四电介质膜进行各向同性蚀刻。
15、根据权利要求12所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,还包括:
蚀刻上述第四电介质膜的、与上述光电转换部的开口部相对的部分的工序;
在上述第一及第四电介质膜的上部形成第二电介质膜并进行平坦化的工序;以及,
在上述光电转换部的边界外周部的上述遮光膜的上部,有选择地蚀刻上述第二电介质膜直到上述第四电介质膜上面为止的工序;
在上述选择蚀刻工序中,将上述第一及第二电介质膜作为掩膜,有选择地蚀刻包围上述第一及第二电介质膜的上述第四电介质膜,形成凹部,在上述凹部形成将上述中空层内封闭的上述第三电介质膜。
16、根据权利要求15所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,
在形成上述第三电介质膜的工序中使用CVD法,通过在形成过程中加快膜的形成速度,形成被内封闭的上述中空层。
17、根据权利要求15所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,
在减压状态下进行形成上述第三电介质膜的工序。
18、根据权利要求15所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,
在形成上述第三电介质膜的工序中,在上述中空层的内封闭之后依旧继续膜的形成,从而形成保护膜。
19、根据权利要求12所述的固体摄像器件的制造方法,其特征在于,
上述第四电介质膜是其成分中具有熔点大于等于700℃的高熔点金属的电介质膜或导电膜。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI482270B (zh) * 2008-11-13 2015-04-21 Zena Technologies Inc 積體電路上具有多種功能之垂直波導
US9263613B2 (en) 2009-12-08 2016-02-16 Zena Technologies, Inc. Nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US9299866B2 (en) 2010-12-30 2016-03-29 Zena Technologies, Inc. Nanowire array based solar energy harvesting device
US9337220B2 (en) 2008-09-04 2016-05-10 Zena Technologies, Inc. Solar blind ultra violet (UV) detector and fabrication methods of the same
US9343490B2 (en) 2013-08-09 2016-05-17 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured color filter arrays and fabrication method of the same
CN105720066A (zh) * 2011-03-14 2016-06-29 索尼公司 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备
US9406709B2 (en) 2010-06-22 2016-08-02 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating and using nanowires
US9410843B2 (en) 2008-09-04 2016-08-09 Zena Technologies, Inc. Nanowire arrays comprising fluorescent nanowires and substrate
US9429723B2 (en) 2008-09-04 2016-08-30 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US9478685B2 (en) 2014-06-23 2016-10-25 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same
US9490283B2 (en) 2009-11-19 2016-11-08 Zena Technologies, Inc. Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors
US9515218B2 (en) 2008-09-04 2016-12-06 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings
US9543458B2 (en) 2010-12-14 2017-01-10 Zena Technologies, Inc. Full color single pixel including doublet or quadruplet Si nanowires for image sensors
CN114730808A (zh) * 2019-11-18 2022-07-08 株式会社日本显示器 检测装置以及显示装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7126638B2 (en) * 2002-05-09 2006-10-24 Eastman Kodak Company Image sensor having multiple layers of dielectrics adjacent the photosensitive area for improved quantum efficiency
US8029186B2 (en) * 2004-11-05 2011-10-04 International Business Machines Corporation Method for thermal characterization under non-uniform heat load
US7265328B2 (en) * 2005-08-22 2007-09-04 Micron Technology, Inc. Method and apparatus providing an optical guide for an imager pixel having a ring of air-filled spaced slots around a photosensor
US7822300B2 (en) * 2007-11-20 2010-10-26 Aptina Imaging Corporation Anti-resonant reflecting optical waveguide for imager light pipe
US8384007B2 (en) * 2009-10-07 2013-02-26 Zena Technologies, Inc. Nano wire based passive pixel image sensor
US8835831B2 (en) 2010-06-22 2014-09-16 Zena Technologies, Inc. Polarized light detecting device and fabrication methods of the same
US8546742B2 (en) 2009-06-04 2013-10-01 Zena Technologies, Inc. Array of nanowires in a single cavity with anti-reflective coating on substrate
US8519379B2 (en) 2009-12-08 2013-08-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured photodiode with a surrounding epitaxially grown P or N layer
US8791470B2 (en) 2009-10-05 2014-07-29 Zena Technologies, Inc. Nano structured LEDs
US9082673B2 (en) 2009-10-05 2015-07-14 Zena Technologies, Inc. Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same
US20100304061A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Zena Technologies, Inc. Fabrication of high aspect ratio features in a glass layer by etching
US8889455B2 (en) 2009-12-08 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Manufacturing nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US8269985B2 (en) 2009-05-26 2012-09-18 Zena Technologies, Inc. Determination of optimal diameters for nanowires
US8890271B2 (en) 2010-06-30 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Silicon nitride light pipes for image sensors
US8507840B2 (en) 2010-12-21 2013-08-13 Zena Technologies, Inc. Vertically structured passive pixel arrays and methods for fabricating the same
JP4846878B1 (ja) * 2011-04-22 2011-12-28 パナソニック株式会社 固体撮像装置
EP3614436B1 (en) * 2017-04-18 2022-10-26 Toppan Printing Co., Ltd. Solid-state imaging element and method for manufacturing solid-state imaging element

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5739548A (en) * 1995-05-02 1998-04-14 Matsushita Electronics Corporation Solid state imaging device having a flattening layer and optical lenses
JP3405620B2 (ja) * 1995-05-22 2003-05-12 松下電器産業株式会社 固体撮像装置

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9410843B2 (en) 2008-09-04 2016-08-09 Zena Technologies, Inc. Nanowire arrays comprising fluorescent nanowires and substrate
US9337220B2 (en) 2008-09-04 2016-05-10 Zena Technologies, Inc. Solar blind ultra violet (UV) detector and fabrication methods of the same
US9601529B2 (en) 2008-09-04 2017-03-21 Zena Technologies, Inc. Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
US9304035B2 (en) 2008-09-04 2016-04-05 Zena Technologies, Inc. Vertical waveguides with various functionality on integrated circuits
US9429723B2 (en) 2008-09-04 2016-08-30 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US9515218B2 (en) 2008-09-04 2016-12-06 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings
TWI562341B (en) * 2008-11-13 2016-12-11 Zena Technologies Inc Vertical waveguides with various functionality on integrated circuits
TWI482270B (zh) * 2008-11-13 2015-04-21 Zena Technologies Inc 積體電路上具有多種功能之垂直波導
US9490283B2 (en) 2009-11-19 2016-11-08 Zena Technologies, Inc. Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors
US9263613B2 (en) 2009-12-08 2016-02-16 Zena Technologies, Inc. Nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US9406709B2 (en) 2010-06-22 2016-08-02 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating and using nanowires
US9543458B2 (en) 2010-12-14 2017-01-10 Zena Technologies, Inc. Full color single pixel including doublet or quadruplet Si nanowires for image sensors
US9299866B2 (en) 2010-12-30 2016-03-29 Zena Technologies, Inc. Nanowire array based solar energy harvesting device
CN105720066A (zh) * 2011-03-14 2016-06-29 索尼公司 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备
US9343490B2 (en) 2013-08-09 2016-05-17 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured color filter arrays and fabrication method of the same
US9478685B2 (en) 2014-06-23 2016-10-25 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same
CN114730808A (zh) * 2019-11-18 2022-07-08 株式会社日本显示器 检测装置以及显示装置

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Publication number Publication date
US20050116271A1 (en) 2005-06-02

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