TW201220482A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof, and electronic apparatus - Google Patents

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201220482 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種固態成像裝置及其製造方法，及一種 包括固態成像裝置之電子設備（諸如，相機）。 【先前技術】 作為固態成像裝置（成像感測器），建議c c D固態成像裝 置或CMOS固態成像裝置及其類似者。此等固態成像裝置 用於數位靜態相機、數位視訊攝影機及具有相機之各種攜 帶型終端裝置（諸如，行動電話）或其類似者中。 ⑽㈣Μ裝置包括：光電二極體（光電轉換軍元）， 其以二維方式配置且構成複數個光感測部分；ccd結構之 垂直轉移暫存器，其配置於每一光感測部分行中；及 結構之水平轉移暫存器，其安置於垂直轉移暫存器之端部 處。另外，輸出部分連接至水平轉移暫存器之端部。 CMOS固態成像裝置藉由構成光感測部分之光電二極體 (光電轉換單元）及複數個像素電晶體形成一單位像素，且 藉由以二維方式配置複數個像素而構成。大體而言，複數 個像素電晶體係由以下各者構成：轉移電晶體、放大電晶 體、重設電晶體及選擇電晶體之四個電晶體，或省略選擇 電晶體之三個電晶體。或者，亦可將此等像素電晶體用作 複數個光電二極體。為了將所要的脈衝電壓施加至複數個 像素電晶體且讀取信號電流’藉由多層佈線連接該等像素 電晶體之每一端子。 在固態成像裝置中，用於減小光反射率之抗反射膜形成 157675.doc 201220482 於執行光電轉換的光電二極體之光感測表面上。在抗反射 膜中，有必要使膜厚度、膜種類、膜組態或其類似者最佳 化，以便減少光感測表面之反射。 在曰本未審查專利申請公開案第2000_196〇51號中，揭 示了根據相g技術的抗反射膜之一實爿。日本未審查專利 申請公開案第2000-196051號中所揭示之抗反射膜適用於 CCD固態成像裝置’且具備多層膜結構，其中第一高折射 率膜、第-低折射率膜、第二高折射率膜及第二低折射率 膜經由閘極絕緣膜而層壓於光感測部分上。第二低折射率 膜係由低折射率膜與層間絕緣膜之層壓膜形成。第一高折 射率膜係由氮化矽膜形成，第一低折射率膜係由氧化矽膜 形成，且第二南折射率膜係由氮化石夕膜形成。另外，第二 低折射率膜之一部分係由氧化矽膜形成。覆蓋轉移電極 (不包括光感測表面）之光屏蔽金屬膜形成於為第二低折射 率膜之一部分的層間絕緣膜上。 【發明内容】 安裝上文所描述之光屏蔽膜以便保證漏光（smear)特性。 在CCD固態成像裝置中，光穿過該光屏蔽膜之一開口，且 入射至光感測表面。然而，該入射光之一部分在該光屏蔽 膜之端部與一半導體基板之間的一間隙中多次反射，且入 射至該半導體基板中，且出現漏光。為了減少漏光分量， 將該光屏蔽膜之該端部與該半導體基板之間的該間隙（距 離）設計得儘可能小。然而，例如，在日本未審查專利申 請公開案第2000-196051號中，為了減小該光屏蔽膜之該 157675.doc 201220482 端部與該半導體基板之間的該間隙，藉由一選擇蝕刻局部 地控制該光屏蔽膜之該端部與該半導體基板之間的絕緣膜 之厚度極其困難。亦即，由於形成於該光屏蔽膜之該端部 與該半導體基板之間的層間絕緣膜與閘極絕緣膜兩者係由 一層氧化碎膜形成，故難以藉由該選擇蝕刻控制該膜厚 度。因此，難以保證在半導體晶圓中的該膜厚度之均勻 性，且歸因於該膜厚度在批次之間變化之事實，使得漏光 特性大大地變化《另外，當該光屏蔽膜之該端部與該半導 體基板之間的該間隙過小且該光屏蔽膜之該端部的一部分 接觸該半導體基板之表面時，此情形變成諸如白點惡化之 雜訊產生之一原因。藉此，良率及該等漏光特性變得不穩 定。 為了穩定地屏蔽該光，有必要形成具有高準確度之該光 屏蔽膜。然而，根據像素之微型化，用於形成該光感測表 面及該光屏蔽膜之製程複雜且困難。 另一方面，曰本未審查專利申請公開案第2〇〇〇196〇51 號中所描述的抗反射膜之總厚度為300 nm*3〇〇 nm以上。 因此，相對於光之波長而言，濾光效應較大且透光度較 小 0 因此，需要提供一種能夠改良漏光特性之穩定化且達成 一抗反射效應與一透光度改良兩者之固態成像裝置及其製 造方法。 另外，需要提供一種包括該固態成像裝置之電子設備 (諸如，一相機）。. 157675.doc 201220482 根據本發明之一實施例，提供一種固態成像裝置，其包 括：一光電轉換單元’其形成於一半導體基板上；一讀取 單元’其讀取該光電轉換單元之信號電荷；及構成該讀取 單兀的一閘極絕緣膜及安置於該閘極絕緣膜上之一電極。 另外，該固態成像裝置包括：一光屏蔽膜，其覆蓋該電 極，及一抗反射膜，其形成於該光電轉換單元上且由四層 或四層以上之膜構成。在圖案化期間該抗反射膜之一下部 層之一膜亦用作一擋止膜，且藉由插入該抗反射膜之該下 部層之複數個膜而界定的在該光屏蔽膜之端部與該半導體 基板之間的一間隙經設定，以便比該閘極絕緣膜之厚度 ✓J\ 〇 在本發明之該實施例之該固態成像裝置中，由於在該光 電轉換單元上提供由四層或四層以上薄膜構成之該抗反射 膜，故可獲得該抗反射膜之該抗反射效應，且改良該透光 度。另外，由於提供在圖案化期間亦用作該擋止膜的該下 層之該膜，故可以咼準確度穩定地設定在該光屏蔽膜之 該端部與該半導體基板之間的該間隙。該間隙係藉由比該 閘極絕緣膜之厚度小的厚度之膜界定，且因此，可抑制漏 光及白點。 根據本發明之另一貫施例，提供一種一固態成像裝置之 製造方法，其包括以下製程。亦即，該方法包括：在一半 導體基板上形成一光電轉換單元及讀取該光電轉換單元之 信號電荷的i取單A;及形成選擇性地構成該讀取單元 而不包括該光電轉換單元的一閘極絕緣膜及安置於該閘極 157675.doc 201220482 絕緣膜上之—電極。隨後，财法包括：形成覆蓋节光電 轉換單元及該電極且構成—抗反射膜的四層或四層以上之 膜；及提供四層或四層以上之該等膜之一下部層的一膜作 為一擋止媒’且選擇性地移除安置於包括該光電轉換單元 之周邊之該電極上的四層或四層以上之該等膜當中的除該 擋止膜之外的上部膜。此後’該方法包括經由包括該擋： 膜的該下部層之複數個膜形成覆蓋該電極之一光屏蔽膜， 以使得一光屏蔽膜之端部定位於該光電轉換單元之該周邊 上，且在該光屏蔽膜之該端部與該半導體基板之間的間隙 經界定，以便經設定成比該閘極絕緣膜之厚度小。藉此， 在該光電轉換單元上形成由四層或四層以上之該等膜構成 的該抗反射膜。 根據本發明之該實施例的該固態成像裝置之該製造方 法，藉由提供構成該抗反射膜的四層或四層以上之該等膜 的該下部層之該膜作為該擋止膜且圖案化安置於該下部層 之該膜上的該等膜，可以高準確度穩定地設定在該光屏蔽 膜之該端部與該半導體基板之間的該間隙。該間隙經界定 以便經設定成比該閘極絕緣膜之該厚度小，且因此，抑制 漏光及白點。由於該抗反射膜係由四層或四層以上之該等 薄膜在該光電轉換單元之主要區域上形成，故獲得該抗反 射膜之該抗反射效應’且改良該透光度。 根據本發明之再一實施例’提供一種電子設備’其包 括：該固態成像裝置·，一光學系統，其將入射光引入至該 固態成像裝置之該光電轉換單元中；及一信號處理單元， 157675.doc -9· 201220482 其處理該固態成像裝置之輸出信號。該固態成像裝置包 括：一光電轉換單元，其形成於一半導體基板上；—讀取 單元’其讀取該光電轉換單元之信號電荷；及構成該讀取 單元的一閘極絕緣膜及安置於該閘極絕緣膜上之一電極。 另外’該固態成像裝置包括：一光屏蔽膜，其覆蓋該電 極；及一抗反射膜，其係由形成於該光電轉換單元上之四 層或四層以上之膜構成。此外，由於在圖案化期間該抗反 射膜之一下部層之一膜亦用作一擋止膜，故藉由插入該抗 反射膜之該下部層之複數個膜而界定的在該光屏蔽膜之端 部與該半導體基板之間的間隙經設定，以便比該閘極絕緣 膜之厚度小。 根據本發明之實施例的該固態成像裝置及其製造方法， 可提供能夠改良漏光特性之穩定化且達成一抗反射效應與 一透光度改良兩者之該固態成像裝置。 根據本發明之該實施例之該電子設備，可提供能夠在該 固態成像裝置中改良漏光特性之穩定化且達成一抗反射效 應與一透光度改良兩者的具有高品質影像之該電子設備。 【實施方式】 在下文中’將描述用於體現本發明之組態（在下文中被 稱作「實施例」）。另夕卜，將根據以下次序執行描述。 1.第一實施例（固態成像裝置之組態實例及其製造方法 之實例） 2·第二實施例（固態成像裝置之組態實例及其製造方法 之實例） 157675.doc •10· 201220482 3. 第二實施例（固態成像裝置之組態實例及其製造方法 之實例） 4. 第四實施例（電子設備之組態實例） 1 ·第一實施例 固態成像裝置之組態實例 圖1說明根據本發明之固態成像裝置之第-實施例。本 發明實施例為適用於CCD固態成像裝s之狀況。圖i說明 包括一構成光感測部分之光電轉換單元（光電二極體）及一 =直轉移暫存器的主要部分之示意性橫截面組態。在第_ 實施例之固態成像裝置丨中，例如，構成複數個光感測部 分之光電二極體PD以二維方式配置於矽半導體基板2上， 且形成垂直轉移暫存器3,垂直轉移暫存器3具有用於讀取 對應於光感測部分之每一行的光電二極體pD之信號電荷的 CCD結構。 像素5包括光電二極體PD，及一用於讀取光電二極體 之信號電荷的讀取單元（亦即，包括電荷讀取單元4且對應 於垂直轉移暫存器3之光電二極體PD的轉移部分）。光電二 極體PD經形成以便包括：第一導電類型（例如，&型）第一 半導體井區域6,其形成於半導體基板2上；第二導電類型 (例如’ η-型）半導體區域U ;及p_型半導體區域12，其亦 用於η-型半導體區域丨丨之表面侧的暗電流抑制。在p_型第 一半導體井區域6中，對應於光感測部分之每一行形成n_ 型嵌入式通道區域7、p-型第二半導體井區域8(其正好安置 於η-型嵌入式通道區域7下方）及分離像素52p_型通道擔止 157675.doc • 11 - 201220482 區域9。電荷讀取單元4形成於光電二極體pd與垂直轉移暫 存器3之間。 閘極絕緣膜13形成於包括嵌入式通道區域7之區域上， 且轉移電極14形成於閘極絕緣膜13上。轉移電極14係沿著 轉移方向配置而具有在嵌入式通道區域7、電荷讀取單元4 及通道擋止區域9之上延伸的寬度。垂直轉移暫存器3係由 嵌入式通道區域7、閘極絕緣膜13及轉移電極14形成。 另外，由絕緣膜、彩色濾光片19及晶片上透鏡21構成之 平坦化膜18經由抗反射膜16及光屏蔽膜ι7(其為下文中所 描述的本發明實施例之特性）而順序地形成於半導體基板2 之上部部分上。 另外，在本發明實施例中，由四層之膜構成的抗反射膜 16形成於光電二極體pd上，光屏蔽膜17經形成以便覆蓋轉 移電極14且到達光電二極體之周邊端部（不包括光電二極 體PD之主要區域）。在由四層之膜構成的抗反射膜16中， 以下各者自光電二極體PD之光感測表面起按次序層壓：第 一氧化石夕膜23、第一氮化石夕膜24、第二氧化矽膜25及第二 氮化矽膜26 ^閘極絕緣膜13僅正好形成於轉移電極14下 方，且並不形成於光電二極體PD之表面上。 第一氧化矽膜23及第一氮化矽膜24形成於光電二極體 PD及轉移電極14之整個表面之上。第一氧化矽膜23及第— 氮化碎膜24之總厚度tl經設定以便比在轉移電極14之下的 閘極絕緣膜13之厚度t2小。如在下文所描述之製造方法中 顯而易見，當圖案化上部層之第二氧化矽膜25時，抗反射 157675.doc -12- 201220482 膜6之下°P層之第一氮化矽膜24亦用作擋止膜（亦即，用 作蝕刻擋止膜）。 、P層之膜（諸如，第二氧化石夕膜。及第二氮化硬Μ)形 成於不包括光電二極體之周邊端部的主要區域上。因此， 由四層之膜構成的抗反射膜16僅形成於光電二極體pD之主 要區域上。 另一方面，例如，光屏蔽膜17係由諸如鎢（w)之金屬膜 形成。光屏蔽膜17形成於第一氧化矽膜23及第一氮化物膜 24之兩層之膜上、覆蓋轉移電極〖々之區域上且到達光電二 極體之周邊端部。光屏蔽膜17之端部部分接觸對應於光電 一極體之周邊端部的第一氮化石夕膜24。 較佳地第氧化石夕膜23之厚度為1〇 nm或10 nm以下， 且第氮化石夕膜24之厚度為30 nm或30 nm以下，且該兩層 之總厚度經設定成小於閘極絕緣層丨3之厚度。考慮由四層 之膜構成的抗反射膜之抗反射效應，第二氧化石夕膜Μ之厚 度為約5 nm至3 5 nm，且第二氮化矽膜26之厚度為約15 nm 至45 nm。舉例而5 ’閘極絕緣層丨3之厚度為約4〇 nm。抗 反射膜16之每一厚度經最佳化以便獲得在所要的光之波長 區域下的抗反射效應。 根據根據第一實施例之固態成像裝置1，由於由四層之 膜構成的抗反射膜16形成於光電二極體pd上，故可減小可 見光區域下的必要光（亦即，反射光）之波長區域。由於抗 反射膜16之總厚度較小，故透光度極佳。因此，可改良抗 反射效應與透光度兩者。另外，將在光屏蔽膜17之端部與 157675.doc 13 201220482 基板之表面之間的間隙（距離）界定為為構成抗反射 膜二之膜的第-氧切膜23與第—氮切μ之總厚度心 且t膜厚度u小於間極絕緣層13之厚度。藉此，穿過光屏 蔽膜之端部與半導體基板之間的光受到抑制，且可減少歸 因於穿過的光而產生的漏光出現或白點出現及其類似者。 由於在圖案化上部層之第二氧切膜25時，抗反射膜μ 之下部層的第-氮化石夕膜24變為姓刻擔止膜，故可以高準 確度穩定地設定在光屏㈣之端部與半㈣基板之間的絕 緣膜之厚度。因此’即使使單位像素大小微型化，諸如漏 光或白點之特性值之變化或缺陷亦可受到抑制，且可提供 穩定的固態成像裝置。 固態成像裝置之製造方法之實例 圖2A至圖4B說明根據第一實施例之固態成像裝置i之製 造方法。首先，如圖2A中所說明，在半導體基板2上形成 第一半導體井區域6,且在第一半導體井區域6上形成光電 二極體PD、嵌入式通道區域7、第二半導體井區域8、通道 擔止區域9或其類似者。光電二極體pd經形成以便包括第 二導電類型之η-型半導體區域11及安置於卜型半導體區域 11之表面側處的第一導電類型之ρ_型半導體區域12。隨 後’在半導體基板2之整個表面上形成閘極絕緣膜13，且 在閘極絕緣膜13上形成構成垂直轉移暫存器之轉移電極 14。舉例而言，轉移電極14可由多晶矽膜形成。 接下來，如圖2Β中所說明，藉由用轉移電極14作為遮罩 進行蝕刻而移除不包括正好處於轉移電極14下方之區域的 157675.doc • 14 - 201220482 閘極絕緣膜13 ^ 接下來’如圖2C中所說明，在包括光電二極體pj)及轉 移電極14的半導體基板2之整個表面上形成由四層之膜構 成的抗反射膜16。亦即，自朝向上部部分之半導體基板表 面起按次序形成第一氧化矽膜23、第一氮化矽膜24、第二 氧化矽膜25及第二氮化矽膜26，且形成抗反射膜16。接下 來，在抗反射膜16上對應於光電二極體PD之主要部分之位 置處形成抗蝕劑遮罩31。 接下來，如圖3A中所說明，藉由經由抗蝕劑遮罩31進行 蝕刻而選擇性地移除第二氮化矽膜26。第二氮化矽膜26僅 保留於光電二極體PD之主要區域上。 接下來，如圖3B中所說明，在整個表面上藉由氧化石夕膜 形成保護膜32。保護膜32為用以在後續製程中保護其他部 分所必要的膜。 接下來’如圖3C中所說明，藉由钮刻移除氧化石夕膜之保 護膜32及第二氧化矽膜25。在上述蝕刻製程中，藉由用保 留於光電二極體扣之主要區域中的第二氮化石夕膜％作為遮 罩進行蝕刻而選擇性地移除第二氧化矽膜25。同時，為下 部層之第二層的第-氮切膜24變為姓刻播止膜，且钮刻 結束於第-氮化碎膜24之表面處。在上述製程中，第二氧 化矽膜25及第二氮化矽膜26僅保留於光電二極體之主 區域上。另外，第一氧化碎膜23及第一氮化石夕膜24之兩層 之膜保留為自光電二極體PD之周邊端部至轉移電極^。以 高準確度穩定地形成在光電二極體PD之周邊端部上的所要 157675.doc •15· 201220482 的膜厚度，亦即，、絕緣膜（兩層23及24之膜）具有比間極絕 緣膜13之厚度t2小的膜厚度ti。 接下來，在於整個表面上形成金屬之光屏蔽膜17之後， 圖案化光屏蔽膜17且保留以便僅覆蓋轉移電極14(不包括 光電一極體PD之主要區域）。藉此，如圖4八中所說明，形 成四層23至26之膜層壓於光電二極體1>〇之主要區域上的抗 反射膜16。另外，將在光屏蔽膜17之端部與半導體基板2 之間的間隙界定為第一氧化矽膜2 3及第一氮化矽膜2 4之兩 層之膜厚度tl。 接下來，如圖4B中所說明，藉由絕緣膜形成平坦化膜 18，在平坦化膜18上按次序形成彩色濾光片19及晶片上透 鏡21 ’且獲得所要的固態成像裝置1。 根據根據本發明實施例之固態成像裝置〖之製造方法， 在^/成由四層之膜構成的抗反射膜16之後，在圖3c之製程 中，藉由用為第二層之第一氮化矽膜24作為蝕刻擋止膜進 行蝕刻而移除第二氧化矽膜25。藉此，總膜厚度u小於閘 極絕緣膜13之厚度t2，第一氧化矽膜23及第一氮化矽膜24 之兩層之膜保留，且可藉由兩層之膜以高準確度穩定地界 定在光屏蔽膜之端部與半導體基板之間的間隙。由四層之 膜構成的抗反射膜以焉準確度形成於光電二極體之主要 區域上。 因此，即使使待進行光屏蔽之區域微型化，亦可經由簡 單且谷易的製程以高準確度穩定地製造所要的固態成像裝 置1。亦即，即使使單位像素大小微型化，諸如漏光或白 I57675.doc •16- 201220482 點之特性值之變化或缺陷比亦受到抑制，且可以穩定良率 製造固態成像裝置。 圖7說明在光屏蔽膜之端部與半導體基板之間的間隙（距 離）tl(nm)與漏光改良率（％)之關係。漏光改良率隨著間隙 11減小而改良。 作為一特定實例，表格說明在550 nm之光波長下的由兩 層之薄膜構成的抗反射膜之抗反射效應（比較實例），及由 四層之薄膜構成的抗反射膜之抗反射效應（實例）。比較實 例為：厚度為5 nm之第一氧化矽膜及厚度為10 nm之第一 氮化物膜層壓於矽基板上的抗反射膜。實例為：厚度為5 nm之第一氧化矽膜、厚度為1〇 nm之第一氮化矽膜、厚度 為20 nm之第二氧化矽膜及厚度為30 nm之第二氮化矽膜層 壓於矽基板上的抗反射膜。 表格 抗反身 議 波長550 nm 第一氧化 矽膜 第一氮化梦 膜 第二氧化 矽膜 第二氮化 矽膜 透光度 反射率 比較實例 5 nm lOnm Onm 0 nm 約80% 約 20〇/〇 實例 5 nm 10 nm 20 nm 30 nm 約 93.3% 約 6.70/〇 如表格中所說明，具有四層之膜之結構的抗反射膜之抗 反射效應比具有兩層之膜之結構的抗反射膜之抗反射效應 改良得多。 2.第二實施例 固態成像裝置之組態實例 圖5說明根據本發明之固態成像裝置之第二實施例。本 157675.doc •17· 201220482 發明實施例為適用於CCD固態成像裝置之狀況。圖5說明 包括構成光感測部分之光電轉換單元（光電二極體）及垂直 轉移暫存器之部分的橫截面組態。在第二實施例之固態成 像裝置33中’類似於上文所描述之第一實施例，第一氧化 石夕膜23及第一氮化矽膜24之兩層之膜形成於包括光電二極 體PD及轉移電極14之整個表面上。另外，第二氧化矽膜25 及第二氮化矽膜26形成於光電二極體pd之主要區域之第一 氮化矽膜24上。 此外’在本發明實施例中，較薄的第三氮化矽膜27形成 於整個表面上，且由五層之膜構成的抗反射膜35形成於光 電二極體PD之主要區域上。另外，在上述狀態下，形成覆 蓋轉移電極14之光屏蔽膜17。由第一氧化矽膜23、第一氮 化石夕膜24及第三氮化矽膜27構成的三層之膜形成於光屏蔽 膜Π之端部與半導體基板2之間。因此，將在光屏蔽膜17 之端部與半導體基板2之間的間隙（距離）界定為三層之膜之 厚度t3 ^膜厚度t3經設定成比閘極絕緣膜13之厚度t2小。 其他組態與第一實施例之組態相同，且省略其描述及說 明。在圖5中，關於對應於圖丨之部分的部分，表示相同的 參考數字。 固態成像裝置之製造方法之實例 第一貫施例之固態成像裝置3 3之製造方法包括第一實施 例的圖2A至圖3C之製程，及在圖3C之製程之後在整個表 面上形成第三氮化矽膜27之製程。此後，如圖4A及圖4B 中所說明，形成光屏蔽膜17、平坦化膜18、彩色濾光片i 9 -18 · 157675.doc

201220482 及晶片上透鏡21，且獲得固態成像裝置33。 根據第二實施例之固態成像裝置33及其製造方法，由於 即使抗反射膜3 5由五層之膜構成，膜組態亦較薄（類似於 第一實施例）’故可改良抗反射效應與透光度兩者。另 外’將在光屏蔽膜17之端部與半導體基板2之間的間隙（距 離）界定為三層23、24及27之絕緣膜具有比閘極絕緣膜13 之厚度t2小的膜厚度t3。因此，即使使單位像素大小微型 化’諸如漏光或白點之特性值之變化或缺陷比亦受到抑 制，且可以穩定良率製造固態成像裝置。 3 ·第二實施例 固態成像裝置之組態實例 圖6說明根據本發明之固態成像裝置之第三實施例。本 發明貫施例為適用於具有全域快門功能之CM〇s固態成像 裝置的狀況。圖6說明包括光電轉換單元（光電二極體）、轉 移電晶體及電荷保持部分之一部分的橫截面結構。 儘管省略了第三實施例之CM〇s固態成像裝置37之詳細 描述，但類似於一般狀況，第三實施例之固態成像裝置π 包括成像區域（在該成像區域中，配置有構成光電轉換單 7L之光電二極體及由複數個像素電晶體構成之複數個像 素）及周邊電路部分。作為像素，可應用由單—光電轉換 單元及複數個像素電晶體（M〇s電晶體）構成之單位像素。 另外’作為像素，可應精謂的像素共用結構：其中 數個光電轉換單元共用不包括轉移電晶體之其他像素電晶 體及一洋動擴散部分。複數個像素電晶體可由轉移電晶 157675.doc •19· 201220482 體、重設電晶體、放大電晶體及選擇電晶體之四個電晶體 或由省略選擇電晶體之三個電晶體及其類似者構成。 如圖6中所說明，例如，本發明實施例包括在矽半導體 基板38上的構成光感測部分之光電二極體pD及用於讀取光 電二極體PD之信號電荷的讀取單元41。讀取單元41係由鄰 近於光電二極體PD之電荷保持部分（所謂的記憶體部分）42 及構成像素之轉移電晶體Tri構成。此等光電二極體pd及 讀取單兀41形成於第一導電類型（例如，p_型）半導體井區 域39上’ p-型半導體井區域39形成於第二導電類型（例如， η-型）半導體基板38上。 轉移電晶體Trl包括經由心型浮動擴散部分fd及閘極絕 緣膜43而形成的轉移閘電極44。電荷保持部分42形成於光 電二極體PD與轉移電晶體Tr丨之間，且包括經由n_型半導 體區域45及形成於n-型半導體區域45上之閘極絕緣膜43而 形成的閘電極46。電荷保持部分42為臨時保持來自光電二 極體PD之彳§號電荷的區域。在信號電荷接通電荷保持部分 42之閘電極且保持於η_型半導體區域45上之後，將信號電 荷讀取至轉移電晶體Tr 1之浮動擴散部分fd。 配置有具有複數個層之佈線48的多層佈線層49經由層間 絕緣膜47而形成於像素區域上，且彩色濾光片5 i及晶片上 透鏡52形成於多層佈線層49上。 另外，在本發明實施例中，為抗反射膜之組態膜的第一 氧化矽膜23及第一氮化矽膜24形成於光電二極體pD、電荷 保持部分42之閘電極46及轉移電晶體Trl之轉移閘電極44 -20- 157675.doc

201220482 上的整個表面上。另外’第二氧化矽膜25及第二氮化矽膜 26形成於在光電二極體pD之主要區域上方的第一氮化石夕膜 24上。因此’由第一氧化矽膜23、第一氤化矽膜24、第二 氧化石夕膜25及第二氮化矽膜26之四層之膜構成的抗反射膜 16形成於光電二極體pd之主要區域上。為了覆蓋轉移閘電 極44及閘電極46，在第一氧化矽膜23及第一氮化矽膜24之 兩層之膜上形成金屬（例如’鎢（W))之光屏蔽膜17» δ構成像素之其他像素電晶體亦包括讀取信號電荷之讀 取單元時，覆蓋其他像素電晶體之閘電極的光屏蔽膜亦形 成於第一氧化石夕膜23及第一氮化石夕膜24之兩層之膜上。 固態成像裝置之製造方法之實例 在本發明實施例之固態成像裝置37之製造方法中，特定 言之’可藉由使用上文所描述的圖2C至圖4Α之製程形成 由在光電二極體PD上的四層之膜及在光屏蔽膜17之下的第 一氧化矽膜23及第一氮化矽膜24之兩層之膜構成的抗反射 膜16。 根據第三實施例之固態成像裝置37及其製造方法，類似 於上文所描述之彼等各者，由於由四層之膜構成的抗反射 膜35形成於光電二極體Pd之主要區域上，故可改良抗反射 效應與透光度兩者。另外’將在光屏蔽膜17之端部與半導 體基板3 8之間的間隙（距離）界定為兩層23及24之絕緣膜具 有比閘極絕緣膜43之厚度t2小的膜厚度ti。因此，即使使 單位像素大小微型化’諸如漏光或白點之特性值之變化或 缺陷比亦可受到抑制’且可以穩定良率製造固態成像裝 157675.doc •21- 201220482 甚至關於轉移電晶體Trl經配置以便鄰近於光電二極體 PD(無電荷保持部分42)的CMOS固態成像裝置，亦可應用 構成抗反射膜的四層之膜。 如上文所描述’由圖5之五層之膜構成的抗反射膜甚至 可適用於CMOS固態成像裝置。 在上述實例中，描述由四層之膜或五層之膜構成的抗反 射膜。然而，可使用由六層或六層以上構成的抗反射膜。 在此狀況下’抗反射膜之厚度為能夠改良抗反射效應與透 光度兩者之總膜厚度’且在光屏蔽膜之端部與半導體基板 之間的膜厚度亦小於閘極絕緣膜丨3之厚度t2。 在根據上文所描述之實施例之固態成像裝置中，每一固 態成像裝置經構成，以使得信號電荷為電子，第一導電類 型為η-型，且第一導電類型為？_型。然而，該等實施例可 適用於信號電荷為正電洞之固態成像裝置。在此狀況下， η-型為第二導電類型，且ρ_型為第一導電類型。 4.第四實施例 電子設備之組態實例 舉例而s，根據上文所描述的本發明之實施例的固態成 像裝置可適用於以下各者之電子設備：諸如數位相機或視 訊攝影機之相機系統、具有成像功能之行動電話、具有成 像功能之其他設備或其類似者。 圖8說明適用於作為根據本發明之電子設備之一實例的 相機之第四實施例。根據本發明實施例之相機係藉由能夠 157675.doc

201220482 執行靜態影像或移動影像之攝影術的視訊攝影機舉例說 明。本發明實施例之相機5 1包括：一固態成像裝置52、一 將入射光引入至固態成像裝置5 2之光感測部分中之光學系 統53、一快門單元54、一驅動固態成像裝置52之驅動電路 55 ’及一處理固態成像裝置52之輸出信號的信號處理電路 56 ° 上文所描述的實施例之固態成像裝置中之任一者適用於 固態成像裝置52。光學系統（光學透鏡）53在固態成像裝置 52之成像表面上使來自受試者之影像光（入射光）成像。藉 此，在預定間隔内將信號電荷儲存於固態成像裝置52上。 光學系統53可為由複數個光學透鏡構成之光學透鏡系統。 快門單元54控制至固態成像裝置52中之光照射間隔及光屏 蔽間隔。驅動電路55供應控制固態成像裝置52之轉移操作 及快門單元54之按快門操作的驅動信號。固態成像裝置52 之信號轉移係藉由自驅動電路55供應之驅動信號（時序信 號）執行。仏號處理電路56執行各種信號處理。將經受信 號處理之影像信號儲存於諸如記憶體之儲存媒體上或輸出 至監視器。 根據第四實施例之電子設備，在固態成像裝置中，可改 良抗反射膜之抗反射效應與透光度兩者。另外，即使使單 位像素大小微型化，諸如漏光或白點之特性值之變化或缺 陷比亦可受到抑制。因&，可提供具有高品質影像之電子 設備。舉例而t ’可提供具有改良之影像品質的相機或其 類似者。 ' 157675.doc •23· 201220482 本發明含有與以下專利t請案中所揭示之標的物有關的 標的物：於2010年丨丨月8日在曰本專利局申請之曰本優先 專利申請案JP 20 10-249477中，該申請案之全部内容藉此 以引用的方式併入本文中。 熟習此項技術者應理解，可取決於設計要求及其他因素 而發生各種修改、組合、子組合及更改，其限制條件為： 該等修改、組合、子組合及更改在隨附之申請專利範圍或 其等效物之範鳴内。 【圖式簡單說明】 圖1為說明根據本發明之固態成像裝置之第一實施例的 示意性組態圖。 圖2A至圖2C為說明根據第一實施例之固態成像裝置之 製造方法的製造程序圖（第一 圖3A至圖3C為說明根據第一實施例之固態成像裝置之 製造方法的製造程序圖（第二 圖4A及圖4B為說明根據第一實施例之固態成像裝置之 製造方法的製造程序圖（第三）。 圖5為說明根據本發明之固態成像裝置之第二實施例的 主要部分的示意性組態圖。 圖6為說明根據本發明之固態成像裝置之第三實施例的 示意性組態圖。 圖7為說明用於描述本發明的在光屏蔽膜之端部與半導 體基板之間的距離（間隙）與漏光改良率之關係的曲線圖。 圖8為說明根據本發明之第四實施例之電子設備的系意 157675.doc -24-

201220482 性組態圖。 【主要元件符號說明】 1 固態成像裝置 2 矽半導體基板 3 垂直轉移暫存器 4 電荷讀取單元 5 像素 6 第一導電類型（p-型）第一半導體井區域 7 η-型嵌入式通道區域 8 ρ-型第二半導體井區域 9 ρ-型通道擋止區域 11 第二導電類型（η-型）半導體區域 12 ρ-型半導體區域 13 閘極絕緣膜 14 轉移電極 16 抗反射膜 17 光屏蔽膜 18 平坦化膜 19 彩色濾光片 21 晶片上透鏡 23 第一氧化矽膜 24 第一氮化矽膜 25 第二氧化矽膜 26 第二氮化矽膜 27 第三氮化矽膜 157675.doc -25- 201220482 31 32 33 35 37 38 39 41 42 43 44 45 46 47 48 49 51 52 53 54 55 56 FD PD Trl 抗触劑遮罩 保護膜 固態成像裝置 抗反射膜 固態成像裝置 半導體基板 第一導電類型（P-型）半導體井區域 讀取單元 電荷保持部分 閘極絕緣膜 轉移閘電極 η-型半導體區域 閘電極 層間絕緣膜 佈線 多層佈線層 彩色濾光片/相機 晶片上透鏡/固態成像裝置 光學系統 快門單元 驅動電路 信號處理電路 η-型浮動擴散部分 光電二極體 轉移電晶體 157675.doc •26·

Claims (1)

1. 201220482 七 、申睛專利範圍： 1. 一種固態成像裝置，其包含： 一：電轉換單疋’其形成於-半導體基板上； :讀取單元，其讀取該光電轉換單元之信號電荷； 一閑極絕緣膜及安置於該閘極絕緣膜上之一電極，該 閘極絕緣膜及該電極構成該讀取單元； 光屏蔽膜’其覆蓋該電極；及 抗反射膜’其形成於該光電轉換單元 四層以上之膜構成， 其中在圖案化期間該抗反射媒之—下部層之一膜亦用 作一擋止膜，且 藉由插入該抗反射膜之該下部層之複數個膜而界定的 在該光屏蔽膜之端部與該半導體基板之間的—間隙經設 定以便比該閘極絕緣膜之厚度小。 2. 如請求項1之固態成像裝置， 其中該抗反射膜係由四層之臈構成，且 在該光屏蔽膜之該端部與該半導體基板之間的該間隙 係由該抗反射膜之該下部層的兩層之膜界定。 3. 如請求項丨之固態成像裝置， 其中該抗反射膜係藉由交替地層壓一層氧化石夕膜及一 層氮化矽膜而形成，且 該抗反射膜之一第二層之一膜為亦用作一擋止膜之一 層氮化碎膜。 4·如請求項1之固態成像裝置， 157675.doc 201220482 其中該讀取單元為一垂直轉移暫存器’且 s亥電極為該垂直轉移暫存器之一轉移電極。 5. 如請求項1之固態成像裝置， 其中該讀取單元為構成/像素之一轉移電晶體及一電 荷保持部分，且 該電極為該轉移電晶體之一轉移閘電極及該電荷保持 部分之一閘電極。 6. —種一固態成像裝置之製造方法，其包含： 在一半導體基板上形成一光電轉換單元及讀取該光電 轉換單元之信號電荷的一讀取單元； 形成選擇性地構成該讀取單元而不包括該光電轉換單 元的一閘極絕緣膜及安置於該閘極絕緣膜上之一電極，· 形成覆蓋該光電轉換單元及該電極且構成一抗反射膜 的四層或四層以上之膜； 提供四層或四層以上之贫犛 工1〇茨寻膘的下部層之一膜作為 -擋止膜，且選擇性地移除安置於包括該光電轉換單元 之周邊之該電極上的四層或四層以上之該"當中的除 該擋止膜之外的上部膜； 此後’經由包括該播止膜的該下部層之複數個膜㈣ 覆蓋该電極之一光屏蔽膜’以使得—光屏蔽單元之端•丨 定位於誠電轉換單元之該周邊上^在該光屏蔽膜之 該端部與該半導體基板之間的間 丨泉、界疋，以便經設定 成比該閘極絕緣膜之厚度小，·及 在該光電轉換單元上形成由 屬或四層以上之該等膜 157675.doc 201220482 構成的該抗反射膜。 7.如請求項6之一固態成像裝置之製造方法，其進一步包 含： 藉由四層之膜形成該抗反射膜；及 藉由該抗反射膜之該下部層的兩層之膜界定在該光屏 蔽膜之該端部與該半導體基板之間的該間隙。 8.如請求項6之一固態成像裝置之製造方法，其進一步包 含： 藉由交替地層壓一層氧化矽膜及一層氮化矽膜形成該 抗反射膜；及 藉由一層氮化矽膜形成該抗反射膜之一第二層之一膜 以便亦充當一擋止膜。 9·如請求項ό之一固態成像裝置之製造方法， 其中該讀取單元為一垂直轉移暫存器，且 5亥電極為該垂直轉移暫存器之一轉移電極。 10. 如請求項6之一固態成像裝置之製造方法， 其中忒璜取單元為構成一像素之一轉移電晶體及一電 荷保持部分，且 該電極為該轉移電晶體之一轉移閘電極及該電 部分之一閘電極。 。呆持 11. 一種電子設備，其包含： 一固態成像裝置； 一光學系統，其將入射光引入至該固態成像襞 光電轉換單元中；及 、罝之一 157675.doc 201220482 號， 其 構成 信號處理電路，其處理該固態成像裝置之一輸出信 中該固態成像裝置係由如請求項1之固態成像裝置 157675.doc