專利名稱：固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法、圖像拾取裝置和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像拾取裝置及制造固態(tài)圖像拾取裝置方法、圖像拾取裝置，以 及例如其中包括固態(tài)圖像拾取裝置的攝像機(jī)的電子裝置。
背景技術(shù)：
固態(tài)圖像拾取裝置包括例如由金屬氧化物半導(dǎo)體(M0S)(如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體(CMOS))圖像傳感器所代表的放大固態(tài)圖像拾取裝置。并且，固態(tài)圖像拾取裝置包括由 電耦合器件(CXD)圖像傳感器所代表的電荷傳輸固態(tài)圖像拾取裝置。這些類型的固態(tài)圖像 拾取裝置廣泛地用于數(shù)字靜態(tài)攝像機(jī)和數(shù)字視頻攝像機(jī)。由于M0S固態(tài)圖像拾取裝置的 電源電壓和能耗低，固態(tài)圖像拾取裝置常用于例如裝有攝像機(jī)的移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)的移動(dòng)裝置中。典型的M0S固態(tài)圖像拾取裝置包括多個(gè)陣列的單元像素，每個(gè)單元像素具有作為 一組的用作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管和多個(gè)像素晶體管。近年來(lái)，像素尺寸的小型化在 進(jìn)步。為了減少單位像素的像素晶體管的數(shù)量并增加光電二極管的面積，開發(fā)了一種M0S 固態(tài)圖像拾取裝置，其中使單位像素組構(gòu)成陣列，單位像素組的每個(gè)具有由多個(gè)像素共享 的像素晶體管(參見日本未經(jīng)審查專利申請(qǐng)公開No. 2006-54276和2009-135319)。并且，提出一種固態(tài)圖像拾取裝置，其中波導(dǎo)將入射光線引到相應(yīng)的光電二極管 以提高靈敏度特性(參見日本未經(jīng)審查專利申請(qǐng)公開No. 2008-166677)。此外，提出一種固 態(tài)圖像拾取裝置，其中對(duì)于片上透鏡執(zhí)行光瞳校正以校正陰影(日本專利No. 2600250)。固態(tài)圖像拾取裝置包括在對(duì)入射光線進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管上方設(shè)置的波 導(dǎo)以及將入射光線引導(dǎo)到波導(dǎo)的片上透鏡。此外，彩色濾光片層形成在片上透鏡和波導(dǎo)之 間。彩色濾光片層將入射光線例如分成包括紅(R)光、綠(G)光和藍(lán)(B)光的彩色光線。為 了減少顏色失常的影響，調(diào)節(jié)片上透鏡的用于RGB顏色的曲率半徑。此外，對(duì)于片上透鏡和 彩色濾光片的高的圖像高度位置處的光瞳校正量確定為變?yōu)樾∮谕哥R主光線角(CRA)，以 減少顏色失常的影響。例如，當(dāng)使用具有高的主光線角(例如，25° )的片上透鏡時(shí)，高的圖像高度位置 處的顏色失常可能產(chǎn)生陰影(圖像聚焦位置(深度)之間的差異)和顏色混合。當(dāng)使用如相關(guān)技術(shù)的根據(jù)顏色調(diào)節(jié)片上透鏡的曲率半徑的方法時(shí)，可能增加用于 片上透鏡的加工步驟的數(shù)目。當(dāng)像素進(jìn)一步小型化，片上透鏡的曲率半徑增大。很難根據(jù) 顏色調(diào)節(jié)曲率半徑。在高入射角部分，圖像形成的中心(包括F光線)從光電二極管的中心向光心偏 離(例如，朝向像素部分的中心)。由此，產(chǎn)生陰影和顏色混合。在相關(guān)技術(shù)中，如果不按照 顏色調(diào)節(jié)片上透鏡的曲率半徑，波導(dǎo)的光線入射側(cè)端的入射光線的光點(diǎn)直徑可能由于顏色 失常根據(jù)顏色發(fā)生改變。隨著像素進(jìn)一步小型化，更難執(zhí)行校正以獲得對(duì)于所有顏色的平 衡位置。如果對(duì)于片上透鏡和顏色濾光片層的光瞳校正量按照顏色發(fā)生改變，則可能產(chǎn)生間隙或重疊部分。因此，可以產(chǎn)生陰影和顏色混合。鑒于此，對(duì)于片上透鏡和顏色濾光片層 執(zhí)行光瞳校正，以有效地會(huì)聚甚至傾斜光線。然而，這樣的結(jié)構(gòu)仍可能引起亮度陰影和顏色 陰影，亮度陰影中象角外圍的靈敏度降低，顏色陰影由各顏色之間的陰影的形狀的差異引 起。公開了一種波導(dǎo)的技術(shù)，用于即使當(dāng)入射光線具有大的入射角時(shí)也將入射光線引 導(dǎo)到光電二極管。根據(jù)該技術(shù)，象角分為四個(gè)象限，并且波導(dǎo)的漸縮位置根據(jù)其在四個(gè)象限 中的位置而改變，從而波導(dǎo)以不同的入射角引導(dǎo)入射光線(例如，參見日本未經(jīng)審查專利 申請(qǐng)公開 No. 2005-175234).然而，即使波導(dǎo)的一部分漸縮，發(fā)明人仍發(fā)現(xiàn)垂直地進(jìn)入波導(dǎo)的光線被漸縮的波 導(dǎo)中的斜面反射，從而降低了靈敏度。因此，甚至波導(dǎo)的一部分也不應(yīng)該漸縮，因?yàn)闈u縮的 形狀使得靈敏度降低。此外，為了形成具有漸縮部分的波導(dǎo)，過(guò)程數(shù)和掩膜數(shù)相比形成標(biāo)準(zhǔn) 波導(dǎo)的情況有所增加。此外，由于該技術(shù)僅將象角分為四個(gè)象限并且改變波導(dǎo)的形狀，該技 術(shù)并沒(méi)有減小陰影特性。圖1示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的其中兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管 和一個(gè)選擇晶體管的兩個(gè)像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置1的示例。固態(tài)圖像拾取裝置 1包括其中兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的兩個(gè)像素 共享型單元像素組2。單元像素組2包括兩個(gè)光電二極管PD1和PD2、兩個(gè)傳輸晶體管Trll 和Trl2、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD、復(fù)位晶體管Tr2和放大晶體管Tr3。在該示例中，使用具有拜耳型 (Bayer pattern)的顏色濾光片。兩個(gè)像素共享型單元像素組2排列為使得第一綠色像素 Gb布置為鄰近藍(lán)色像素B并且第二綠色像素Gr布置為鄰近紅色像素R。在圖1中，將包括 紅色像素R和第一綠色像素Gb的兩個(gè)像素共享型單元像素組2以及包括藍(lán)色像素B和第 二綠色像素Gr的兩個(gè)像素共享型單元像素組2重復(fù)地構(gòu)成陣列。傳輸晶體管Trll和Trl2包括相應(yīng)的多晶硅制成的傳輸柵電極3、相應(yīng)的光電二 極管PD(PD1、PD2)和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。復(fù)位晶體管Tr2包括多晶硅制成的復(fù)位柵電極4、浮 動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和源區(qū)5。放大晶體管Tr3包括多晶硅制成的放大柵電極6、源區(qū)7和漏區(qū)8。 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和放大柵電極6通過(guò)布線部分9彼此連接。放大晶體管Tr3的源區(qū)7連接 到垂直信號(hào)線(未圖示)。在固態(tài)圖像拾取裝置1中，第一綠色像素Gb的傳輸柵電極3的布局與第二綠色像 素Gr的傳輸柵電極3的布局非對(duì)稱。布局引起第一和第二綠色像素Gb和Gr之間產(chǎn)生的 靈敏度的差異。例如，由于傳輸柵電極3的基底層的布局之間的差異引起綠色像素Gb和Gr 兩者上的入射光線量之間產(chǎn)生差異，因?yàn)椴糠值膬A斜入射光線被綠色像素中的一個(gè)的傳輸 柵電極遮蔽。在M0S固態(tài)圖像拾取裝置中，隨著像素小型化的發(fā)展，像素兩者之間的靈敏度 的差異變得明顯。靈敏度的差異是小型化的瓶頸。并且，參照?qǐng)D2，提出固態(tài)圖像拾取裝置10，其中兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、 一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的兩個(gè)像素共享型單元像素組2以錯(cuò)開的形式排列。由 于兩個(gè)像素共享型單元像素組2在固態(tài)圖像拾取裝置10中以錯(cuò)開的形式排列，第一和第二 綠色像素Gb和Gr的傳輸柵電極的布局彼此對(duì)稱。從而，降低了綠色像素Gb和Gr之間的 靈敏度的差異。第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差異可能引起噪聲，例如刺耳的噪聲，并且還可能引起顏色陰影的產(chǎn)生。希望消除靈敏度的差異。

發(fā)明內(nèi)容
同時(shí)，在圖2所示的固態(tài)圖像拾取裝置10中，像素晶體管的布局和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD 的布局被限制為保持第一和第二綠色像素Gb和Gr的傳輸柵電極的對(duì)稱布局。該限制可能 是小型化的瓶頸。例如，單元像素組2僅獲得二像素共享，從而像素晶體管和浮動(dòng)擴(kuò)散的數(shù) 目區(qū)是四像素共享的布局中的晶體管和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)的數(shù)目的兩倍。因此，用于光電轉(zhuǎn)換的 光電二極管PD的面積減小。光電二極管PD的面積的減小導(dǎo)致靈敏度的損失。此外，在固 態(tài)圖像拾取裝置10中，綠色像素Gb和Gr的傳輸柵電極3的布局與紅色像素R和藍(lán)色像素 B的傳輸柵電極3的布局非對(duì)稱。從而，很難防止顏色陰影的發(fā)生。如上所述，由于基底層相對(duì)于預(yù)定的相鄰像素之間的邊界具有非對(duì)稱的布置，在 像素之間產(chǎn)生光學(xué)非對(duì)稱。鑒于這種情況，希望提供固態(tài)圖像拾取裝置和包括固態(tài)圖像拾取裝置的例如攝像 機(jī)的電子裝置，該裝置改善由于其中包括電極和布線部分的基底層的非對(duì)稱布置產(chǎn)生的像 素之間的光學(xué)非對(duì)稱。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，包括像素部分，其中排列多像素；基 底層，在多像素組的光線入射表面下方的位置處形成在該組中，并且具有包括電極和布線 的布局，所述布局相對(duì)于預(yù)定的相鄰像素之間的邊界非對(duì)稱；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于使所述基 底層帶來(lái)的像素間的光學(xué)非對(duì)稱成為光學(xué)對(duì)稱。作為固態(tài)圖像拾取裝置的理想實(shí)施例，所述像素部分包括多個(gè)單元像素組，每個(gè) 所述單元像素組具有共享一個(gè)預(yù)定的晶體管的多個(gè)像素。所述基底層可以是包括像素晶體 管的柵電極和布線部分的基底層。根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，按照調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置偏移的調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié) 量，降低或消除了基底層對(duì)入射光線的影響。入射光線在各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換器上的入射 效率可以相等。根據(jù)理想實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，像素部分可以包括像素共享型的多個(gè)單元 像素組。從而，在單元像素組中或多個(gè)相鄰的單元像素組中，至少輸出相同的顏色信號(hào)的共 同顏色像素的光電轉(zhuǎn)換器上入射光線的入射效率可以相等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子裝置，包括固態(tài)圖像拾取裝置；光學(xué)系統(tǒng)，將入射光 線引導(dǎo)到所述固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉(zhuǎn)換器上；以及信號(hào)處理電路，處理所述固態(tài)圖像 拾取裝置的輸出信號(hào)。所述固態(tài)圖像拾取裝置是上述任意的固態(tài)圖像拾取裝置。根據(jù)該實(shí)施例的電子裝置，因?yàn)槭褂昧斯虘B(tài)圖像拾取裝置，降低或消除了基底層 對(duì)入射光線的影響。入射光線在各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換器上的入射效率可以相等。作為相關(guān)技術(shù)的缺陷，隨著像素進(jìn)一步小型化很難執(zhí)行校正以獲得對(duì)于所有像素 的平衡位置，因?yàn)椴▽?dǎo)的光線入射側(cè)一端的入射光線的光點(diǎn)直徑可能由于色差按照顏色變 化。并且，如果對(duì)于片上透鏡和顏色濾光片層的光瞳校正量按照顏色變化，可能產(chǎn)生間隙或 重疊部分。由此，可能產(chǎn)生陰影和顏色混合。該裝置不是基于傳遞通過(guò)顏色濾光片層的入射光線的顏色來(lái)對(duì)片上透鏡和顏色 濾光片層執(zhí)行光瞳校正，而是基于入射光線的基準(zhǔn)色執(zhí)行光瞳校正。從而，即使當(dāng)入射光線的光點(diǎn)直徑由于色差按照顏色變化時(shí)，入射光線也能夠有效地入射在波導(dǎo)的光線入射側(cè)一 端上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，包括像素部分，由沿半導(dǎo)體基底的行 和列方向排列的單元像素限定。每個(gè)所述單元像素包括光電轉(zhuǎn)換器，形成在所述半導(dǎo)體基 底上并將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷；波導(dǎo)，形成在所述光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線引導(dǎo) 到所述光電轉(zhuǎn)換器；以及微透鏡，形成在所述波導(dǎo)上方并將入射光線引導(dǎo)到所述波導(dǎo)的光 線入射側(cè)一端。所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從所述光線入射側(cè)一端到光線出射 側(cè)一端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得從所述微透鏡入射到所述波導(dǎo)的所述 光線入射側(cè)一端上的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置，波導(dǎo)具有柱形主體，從光線入射側(cè)一端到光 線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面。垂直地入射在波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端上的光線沒(méi)有被波 導(dǎo)的側(cè)壁反射，而是傳遞通過(guò)波導(dǎo)16。限制了靈敏度的降低。并且，入射到波導(dǎo)的光線入射 側(cè)一端上的入射光線的射線中心與波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。從而，對(duì)波導(dǎo)執(zhí)行光瞳校正。因此， 來(lái)自微透鏡的入射光線被有效地引導(dǎo)到波導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，所述方法包括以下步驟 在布線層中形成波導(dǎo)孔，所述波導(dǎo)孔將入射光線引導(dǎo)到將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電 轉(zhuǎn)換器上，所述光電轉(zhuǎn)換器形成在半導(dǎo)體基底處，形成在所述半導(dǎo)體基底處并包括中間層 絕緣膜的所述布線層具有多層的布線部分；用波導(dǎo)材料膜充填所述波導(dǎo)孔，所述波導(dǎo)材料 膜的折射率大于所述中間層絕緣膜的折射率，并且在所述波導(dǎo)孔中形成波導(dǎo)；通過(guò)中間夾 著平面化絕緣膜，在所述波導(dǎo)材料膜上形成將入射光線分開的顏色濾光片層；并且在所述 顏色濾光片層上形成微透鏡，所述微透鏡將入射光線引導(dǎo)到所述電光轉(zhuǎn)換器上。各自具有 所述光電轉(zhuǎn)換器的多個(gè)單元像素沿所述半導(dǎo)體基底的行和列的方向排列，以限定像素部 分。對(duì)于相應(yīng)的所述光電轉(zhuǎn)換器形成的所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從光線入射 側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得從所述微透鏡入射 到所述波導(dǎo)的所述光線入射側(cè)一端上的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì) 齊。根據(jù)該實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，波導(dǎo)具有柱形主體，從光線入射 側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面。垂直地入射在波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端上的光 線沒(méi)有被波導(dǎo)的側(cè)壁反射，而是傳遞通過(guò)波導(dǎo)16。限制了靈敏度的降低。并且，入射到波導(dǎo) 的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線中心與波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。從而，對(duì)波導(dǎo)執(zhí)行光瞳 校正。因此，來(lái)自微透鏡的入射光線被有效地引導(dǎo)到波導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取裝置，包括光線會(huì)聚光學(xué)單元，會(huì)聚入射光線； 其中包括固態(tài)圖像拾取裝置的圖像拾取單元，接收由所述光線會(huì)聚光學(xué)單元會(huì)聚的光線， 并且對(duì)光線執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；以及信號(hào)處理單元，處理通過(guò)所述固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉(zhuǎn) 換獲得的信號(hào)。所述固態(tài)圖像拾取裝置包括像素部分，由沿半導(dǎo)體基底的行和列方向排列 的單元像素限定。每個(gè)所述單元像素包括光電轉(zhuǎn)換器，形成在所述半導(dǎo)體基底上并將入射 光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷；波導(dǎo)，形成在所述光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線引導(dǎo)到所述光電轉(zhuǎn) 換器；以及微透鏡，形成在所述波導(dǎo)上方并將入射光線引導(dǎo)到所述波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端。 所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從所述光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得從所述微透鏡入射到所述波導(dǎo)的所述光線入射側(cè)一端 上的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。根據(jù)該實(shí)施例的圖像拾取裝置，因?yàn)槭褂昧松鲜龅墓虘B(tài)圖像拾取裝置，限制了靈 敏度的降低，并且來(lái)自微透鏡的入射光線可以被有效地引導(dǎo)到波導(dǎo)。由于在固態(tài)圖像拾取裝置中甚至對(duì)波導(dǎo)執(zhí)行光瞳校正，各種顏色的入射光線被完 全地會(huì)聚到波導(dǎo)。因此，按照波長(zhǎng)的由于陰影的顏色不均衡(顏色陰影)可以降低。由于 減小了陰影，當(dāng)將靈敏度限定為整個(gè)屏幕的輸出平均值時(shí)，可以提高靈敏度。例如，可以減 小暴光時(shí)間，并且可以執(zhí)行黑暗環(huán)境中的圖像捕獲。根據(jù)制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，由于甚至對(duì)波導(dǎo)執(zhí)行光瞳校正，各種顏色的 入射光線被完全地會(huì)聚到波導(dǎo)。因此，按照波長(zhǎng)的由于陰影的顏色不均衡(顏色陰影)可 以降低。由于減小了陰影，當(dāng)將靈敏度限定為整個(gè)屏幕的輸出平均值時(shí)，可以提高靈敏度。 例如，可以減小暴光時(shí)間，并且可以執(zhí)行黑暗環(huán)境中的圖像捕獲。從而，不需要增加過(guò)程數(shù) 目就可以降低色差的影響。并且，在小型化的像素中，通過(guò)對(duì)每種顏色調(diào)節(jié)光瞳校正量來(lái)減小不進(jìn)入波導(dǎo)的 光線?？梢越档完幱昂皖伾旌稀Ｓ捎诟鶕?jù)該實(shí)施例的圖像拾取裝置采用上述的固態(tài)圖像拾取裝置，按照波長(zhǎng)的由 于陰影的顏色不均衡(顏色陰影)可以降低?？梢蕴岣哽`敏度，從而獲得高質(zhì)量的圖像。根據(jù)該固態(tài)圖像拾取裝置，到各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器的入射光線的入射效率可以相等。 各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換器可以獲得光學(xué)對(duì)稱。例如，如果使用像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置， 減小或消除了非對(duì)稱基底層的影響，輸出相同的顏色信號(hào)的共同顏色像素之間的靈敏度的 差別可以降低。此外，可以降低顏色陰影。根據(jù)該電子裝置，可以在固態(tài)圖像拾取裝置中各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換器中提供光學(xué) 對(duì)稱?？梢蕴岣唠娮友b置的質(zhì)量，并且提高其圖像質(zhì)量。


圖1是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的其中兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體 管和一個(gè)選擇晶體管的二像素共享型示例固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的其中兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體 管和一個(gè)選擇晶體管的二像素共享型的另一個(gè)示例固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖3A至圖3C是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例結(jié)構(gòu) 的橫截面示意圖和平面布局示意圖；圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)算光瞳校正量的示例方法的橫截面示 意圖；圖5A和圖5B是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)的橫截面示意 圖；圖6A和圖6B是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的計(jì)算光瞳校正量的示例方法的橫截面示意 圖；圖7A至圖7C是示出對(duì)于各種顏色的波導(dǎo)的光瞳校正量的橫截面示意圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例結(jié)構(gòu)的平面 布局示意圖；圖9A至圖9C是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例結(jié)構(gòu) 的橫截面示意圖；圖10A至圖10D是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的第三示例結(jié) 構(gòu)的橫截面示意圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的第三示例結(jié)構(gòu)的橫截 面示意圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中 的制造步驟的截面圖；圖13是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖14是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖15是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖16是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖17是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖18是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖19是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖20是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖21是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法中的制造步驟的截面圖；圖22是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中 的制造步驟的截面圖；圖23是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖24是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖25是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖26是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖27是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖28是示出制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法中的制造步驟的截面圖；圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的示例圖像拾取裝置的框圖；圖30是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置中的像素部分的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖31A和31B是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖32是沿圖31A中的XXXII-XXXII所取的橫截面視圖；圖33是繪出根據(jù)圖31A和31B中所示的第四實(shí)施例的綠色像素Gb和Gr的波長(zhǎng) 和輸出的曲線；圖34A和圖34B是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖35是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的最終狀態(tài)下的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部 分的結(jié)構(gòu)示意圖36A和36B是示出根據(jù)第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分以解釋波導(dǎo) 的運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)視圖；圖37是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖38是示出根據(jù)用于說(shuō)明第七實(shí)施例的對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部 分的結(jié)構(gòu)視圖；圖39A和圖39B是示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖40A和圖40B是示出根據(jù)第八實(shí)施例的用于描述波導(dǎo)的光瞳校正的固態(tài)圖像拾 取裝置的主要部分的橫截面示意圖；圖41A至圖41C是示出根據(jù)第八實(shí)施例的用于描述波導(dǎo)的光瞳校正的固態(tài)圖像拾 取裝置的主要部分的橫截面視圖；圖42A和圖42B是示出根據(jù)第八實(shí)施例的用于描述波導(dǎo)的光瞳校正的固態(tài)圖像拾 取裝置的主要部分的平面圖；圖43是示出根據(jù)第八實(shí)施例的用于描述波導(dǎo)的光瞳校正的固態(tài)圖像拾取裝置的 像素部分的平面圖；圖44是示出根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖45是示出根據(jù)用于說(shuō)明第九實(shí)施例的對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部 分的結(jié)構(gòu)視圖；圖46是示出根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖47A和圖47B分別是是沿圖46中的XLVIIA-XLVIIA和線XLVIIB-XLVIIB所取 的橫截面示意圖；圖48是示出根據(jù)用于說(shuō)明第十實(shí)施例的對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部 分的結(jié)構(gòu)視圖；圖49A和圖49B分別是是沿圖48中的XLIXA-XLIXA和線XLIXB-XLIXB所取的橫 截面示意圖；圖50是示出根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖51A和圖51B分別是是沿圖50中的LIA-LIA和線LIB-LIB所取的橫截面示意 圖；圖52是示出根據(jù)用于說(shuō)明第十一實(shí)施例的對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要 部分的結(jié)構(gòu)視圖；圖53A和圖53B分別是是沿圖52中的LIIIA-LIIIA和線LIIIB-LIIIB所取的橫 截面示意圖；圖54是示出根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖55A和圖55B分別是是沿圖54中的LVA-LVA和線LVB-LVB所取的橫截面示意圖；圖56是示出根據(jù)用于說(shuō)明第十二實(shí)施例的對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要 部分的結(jié)構(gòu)視圖；圖57A和圖57B分別是是沿圖56中的LVIIA-LVIIA和線LVIIB-LVIIB所取的橫 截面示意圖；圖58是示出根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖59A和圖59B分別是是沿圖58中的LIXA-LIXA和線LIXB-LIXB所取的橫截面 示意圖；圖60是示出作為根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的示例顏色濾光 片的拜耳型顏色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖61是示出作為根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置的另一示例顏色 濾光片的蜂窩型顏色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖62是示出根據(jù)對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖63是沿圖62中的LXIII-LXIII所取的橫截面示意圖；圖64是繪出根據(jù)圖62中所示的對(duì)比示例的綠色像素Gb和Gr的波長(zhǎng)和輸出的曲 線.
一入 ，圖65A和圖65B是示出根據(jù)對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)示意 圖；并且圖66是示出根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的電子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將描述本發(fā)明的實(shí)施例。1.第一實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D3A至圖3C的橫截面示意圖和平面布局示意圖描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施 例的固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例結(jié)構(gòu)。圖3A示出了象角中心處的單元像素，圖3B示出 了象角邊緣處的單元像素，圖3C示出了包括多個(gè)單元像素的像素部分。以下，附圖標(biāo)記1表示固態(tài)圖像拾取裝置，11表示半導(dǎo)體基底，12表示光電轉(zhuǎn)換 器，14表示中間層絕緣膜，16表示波導(dǎo)，17表示顏色濾光片層，18表示微透鏡，19表示波導(dǎo) 孔，20表示像素部分，21表示單元像素，53表示波導(dǎo)材料膜，200表示圖像拾取裝置，201表 示圖像拾取單元，202表示光線會(huì)聚光學(xué)單元，203表示信號(hào)處理單元，并且210 (1)表示固 態(tài)圖像拾取裝置。參照?qǐng)D3A至圖3C，光電轉(zhuǎn)換器12形成在半導(dǎo)體基底11的表面(光線入射側(cè)) 上。光電轉(zhuǎn)換器12將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷。半導(dǎo)體基底11使用硅基底?；蛘?，半導(dǎo) 體基底11可以使用絕緣體上硅(S0I)基底。在這種情況下，光電轉(zhuǎn)換器12形成在S0I基 底的硅層上。布線層13形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方。例如，布線層13形成為使得包括布線 部分15的多個(gè)層形成在中間層絕緣膜14中。布線部分15不形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方的 區(qū)域中。中間層絕緣膜14的表面平面化。
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此外，波導(dǎo)16形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方的區(qū)域中的布線層13中。波導(dǎo)16將入 射光線引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換器12。波導(dǎo)16形成為使得在光電轉(zhuǎn)換器12上方的區(qū)域中的中間層 絕緣膜14中形成波導(dǎo)孔，并且波導(dǎo)孔充填有折射率大于中間層絕緣膜14的透光材料。該 材料例如是氮化硅膜、金剛石膜或樹脂膜。微透鏡18 (也稱為片上透鏡)通過(guò)其間夾著顏色濾光片層17在波導(dǎo)16上方的區(qū) 域中形成在中間層絕緣膜14上。顏色濾光片層17分開入射光線。微透鏡18將從顏色濾光 片層17發(fā)出的入射光線引導(dǎo)到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)的一端。微透鏡18和顏色濾光片層 17經(jīng)歷光瞳校正以有效地會(huì)聚甚至傾斜光線。光瞳校正量從象角的中心(例如，像素部分 的中心)朝向象角的邊緣變大。顏色濾光片層17將入射光線分為例如紅光、綠光和藍(lán)光。 從而，提供了用于各種顏色的顏色濾光片。微透鏡18也稱為片上透鏡。微透鏡18具有凸 透鏡的形狀并且設(shè)置在頂層中。光電轉(zhuǎn)換器12、波導(dǎo)16、顏色濾光片層17、微透鏡18和傳輸柵(未圖示)等限定 單元像素21。多個(gè)這樣的單元像素21設(shè)置在半導(dǎo)體基底11的行和列方向上，并且限定像 素部分20。像素放大單元(未圖示，也稱為像素晶體管單元)用于每個(gè)單元像素、每?jī)蓚€(gè)單 元像素或每四個(gè)單元像素。像素放大單元將傳輸柵讀取的信號(hào)電荷放大并輸出放大的信號(hào) 電荷。波導(dǎo)16形成在像素部分20中以分別對(duì)應(yīng)光電轉(zhuǎn)換器12。每個(gè)波導(dǎo)16具有柱形 主體，從光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面。例如，具有恒定的橫截面的 柱形主體可以是圓柱體或橢圓柱體(包括橢圓柱)?；蛘?，波導(dǎo)16可以是圓抹角的棱柱。 入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線中心LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。在這種情況下，在象角的中心處的單元像素21中(參見圖3A)，入射光線在中心軸 方向入射在微透鏡18上。由微透鏡18會(huì)聚的入射光線傳遞通過(guò)顏色濾光片層17并被它 分開，并且入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。入射光線沿波導(dǎo)16的中心軸C被引導(dǎo)并 且從波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端出射。光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的中心。S卩，傳遞通過(guò)微透 鏡18的中心的入射光線沿著顏色濾光片層17的中心和波導(dǎo)16的中心軸C傳遞，并且射在 光電轉(zhuǎn)換器12的中心。從而，沒(méi)有對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。在位于從象角的中心偏移的位置處的單元像素21中(參見圖3B)，如上所述，微透 鏡18和顏色濾光片層17經(jīng)歷光瞳校正以有效地會(huì)聚甚至傾斜光線。并且，波導(dǎo)16設(shè)置為 使得入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端的入射光線的射線中心LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì) 齊。即，已經(jīng)為波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。在像素部分20中，其上入射具有相等的波長(zhǎng)的入射光線的光電轉(zhuǎn)換器12中，每個(gè) 波導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏移量從像素部分20的中心朝 向外側(cè)變大。即，由微透鏡18會(huì)聚的入射光線的入射角從像素部分20的中心朝向外側(cè)變 大。已經(jīng)對(duì)微透鏡18執(zhí)行光瞳校正，然而光瞳校正量不足夠。鑒于此，對(duì)于具有相等的波 長(zhǎng)的入射光線，波導(dǎo)16的中心軸相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏移量增大，從而來(lái)自微透 鏡18的光線的射線中心與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。波導(dǎo)16的直徑允許來(lái)自波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端的入射光線射在光電轉(zhuǎn)換器12 的表面內(nèi)的區(qū)域上。從而，波導(dǎo)16的尺寸不等于光電轉(zhuǎn)換器12的表面的尺寸，這與相關(guān)技 術(shù)的波導(dǎo)不同。波導(dǎo)16的直徑理想地大于傳遞通過(guò)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的顏色濾光片層17的入射光線的光點(diǎn)直徑。光點(diǎn)直徑按照入射光線的波長(zhǎng)而變化。例如，當(dāng)顏色濾 光片層17將入射光線分為紅光、綠光和藍(lán)光時(shí)，綠光的光點(diǎn)直徑小于紅光的光點(diǎn)直徑，并 且藍(lán)光的光點(diǎn)直徑小于綠光的光點(diǎn)直徑。如果波導(dǎo)16的直徑按照顏色而確定，總局將變得 復(fù)雜。在一些情況中，波導(dǎo)16可以到達(dá)布線層13的布線部分15。例如，波導(dǎo)16的直徑基 于具有入射光線的中間波長(zhǎng)范圍的綠光而確定。或者，如果在波導(dǎo)16和布線層13的布線 部分15之間設(shè)置邊緣，那么波導(dǎo)16的直徑可以基于紅光來(lái)確定。如上所述，通過(guò)將波導(dǎo)16的直徑減小到小于相關(guān)技術(shù)的波導(dǎo)的直徑，可以增大用 于光瞳校正的邊緣。此外，通過(guò)減小圍繞波導(dǎo)16設(shè)置的布線部分15的寬度，可以進(jìn)一步增 大用于光瞳校正的邊緣。例如，可以在對(duì)于過(guò)程可能的范圍內(nèi)減小布線部分15的行寬度， 該范圍防止由于布線部分15的電阻增大(因?yàn)樾袑挾葴p小)而發(fā)生時(shí)鐘延遲。例如，如果 布線部分15的行寬度減小lOnm，那么用于光瞳校正的邊緣可以增加10nm。固態(tài)圖像拾取裝置1 (1A)如上述構(gòu)成。光瞳校正的示例計(jì)算接下來(lái)，將參照?qǐng)D4A和圖4B中的示意性橫截面視圖描述計(jì)算固態(tài)圖像拾取裝置 1的光瞳校正量的示例方法。圖4A示出了象角中心處的單元像素。圖4B示出了象角邊緣 處的單元像素。參照?qǐng)D4A，在象角的中心處的單元像素21中，入射光線在中心軸方向入射在微透 鏡18上。由微透鏡18會(huì)聚的入射光線傳遞通過(guò)顏色濾光片層17并被它分開，并且入射到 波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。入射光線沿波導(dǎo)16的中心軸C被引導(dǎo)并且從波導(dǎo)16的光 線出射側(cè)一端出射。光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的中心。即，傳遞通過(guò)微透鏡18的中心的入 射光線沿著顏色濾光片層17的中心和波導(dǎo)16的中心軸C傳遞，并且射在光電轉(zhuǎn)換器12的 中心。從而，沒(méi)有對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。相比之下，在象角邊緣處的單元像素21中，參見圖4B，計(jì)算入射在微透鏡18上的 入射光線的入射角9 1例如是0 1 = 25°的位置處的光瞳校正量。微透鏡18的折射率n是n = 1. 5。如果微透鏡18的環(huán)境的折射率nO是nO = 1，并且微透鏡18的折射率nl是nl = 1.6，那么建立以下的關(guān)系sin 0 2 = (nO/nl) X sin 9 1如果e 1 = 25°，那么結(jié)果為0 2 = sin_1{(nO/nl) Xsin 0 1}= sinKl/l. 6) Xsin25}= 15. 3°例如，當(dāng)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端作為參考位置(參考層)時(shí)，高度hi表示從參 考位置到微透鏡18的形成平面的高度，并且高度h2表示從參考位置到顏色濾光片層17的 入射表面的高度。例如，假設(shè)hi = 2iim、h2 = 1. 5iim。在這種情況下，波導(dǎo)16的中心軸C和微透 鏡18的中心軸LC之間的偏差X_0CL'如下X_0CL‘ = hi X tan 9 2+X_WG=2Xtanl5. 3° +X_WG
= 0. 547 u m+X_WG其中，X_WG是光電轉(zhuǎn)換器12的中心和波導(dǎo)16的中心軸C之間的偏差。并且，波導(dǎo)16的中心軸C和顏色濾光片層17的中心軸FC之間的偏差X_CF'如 下X_CF' = h2 X tan 0 2+X_WG= 1. 5Xtanl5. 3° +X_WG= 0. 411um+X_WG如果波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端處的衍射角0 3是0 3 = 13. 0°，那么到光電轉(zhuǎn)換 器12的表面的衍射寬度W為如下W = h3Xtan93。如果從光電轉(zhuǎn)換器12到波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端的距離h3例如是h3 = 0.5um, 那么結(jié)果為如下W = h3Xtan 9 3 = 0. 5Xtanl3. 0° =0. 115iim例如，如果光電轉(zhuǎn)換器12的寬度PD是PD = 1. liim，并且波導(dǎo)16的直徑WG'是 WG' = 0. 6 ym，那么從衍射光線端到鄰近光電轉(zhuǎn)換器12形成的傳輸柵的半導(dǎo)體基底11的 表面上的投影位置的距離a表示為如下(PD-WG' )/2>ff+a根據(jù)該表達(dá)式，值變?yōu)槿缦?1. 1-0. 6)/2 > 0. 11+a在達(dá)到以下條件之前可以提供光瞳校正X_WG，a < 0. 25-0. 115 = 0. 135 u m接下來(lái)，將描述計(jì)算衍射角e 3的方法?；跅钍蠈?shí)施，如果d等于像素間距X2，n等于1( 一階衍射光)，并且入是入射 光線的波長(zhǎng)，提供如下表達(dá)式dXsin 0 = n入因此，結(jié)果為如下0 = sin_1(nA/d)例如，如果d = 1.4umX2 = 2. 80 y m并且n = 1，并且如果紅光的波長(zhǎng)人為入 =630nm(紅)，那么紅光的衍射角e為如下0 = sin_1(0. 63/2. 8) = 13.00°作為參照，如果藍(lán)光的波長(zhǎng)X blue為Xblue = 450nm(藍(lán))，那么藍(lán)光的衍射角為 如下0 blue = sirT1 (0. 45/2. 8) = 9. 25°并且，如果綠光的波長(zhǎng)\ green為\ green = 550nm(綠)，那么綠光的衍射角為如 下0 green = sirT1 (0. 55/2. 8) = 11. 33°接下來(lái)，將參照?qǐng)D5A和圖5B中的示意性橫截面視圖描述作為對(duì)比示例的根據(jù)相 關(guān)技術(shù)的固態(tài)圖像拾取裝置的結(jié)構(gòu)。圖5A示出了象角中心處的單元像素。圖5B示出了象 角邊緣處的單元像素。參照?qǐng)D5A和圖5B，在單元像素21中，光電轉(zhuǎn)換器12形成在半導(dǎo)體基底11的表面(光線入射側(cè))上。光電轉(zhuǎn)換器12將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷。布線層13形成在光電轉(zhuǎn) 換器12上方。例如，布線層13形成為使得包括布線部分15的多個(gè)層形成在中間層絕緣膜 14中。布線部分15不形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方的區(qū)域中。中間層絕緣膜14的表面平面 化。此外，波導(dǎo)16形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方的區(qū)域中的布線層13中。波導(dǎo)16將入射 光線引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換器12。微透鏡18 (也稱為片上透鏡)通過(guò)其間夾著顏色濾光片層17 在波導(dǎo)16上方的區(qū)域中形成在中間層絕緣膜14上。顏色濾光片層17分開入射光線。微 透鏡18將從顏色濾光片層17發(fā)出的入射光線引導(dǎo)到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)的一端。顏色 濾光片層17將入射光線分為例如紅光、綠光和藍(lán)光。從而，提供了用于各種顏色的顏色濾 光片。微透鏡18也稱為片上透鏡。微透鏡18具有凸透鏡的形狀并且設(shè)置在頂層中。參照?qǐng)D5A，在象角的中心處的單元像素21中，入射光線在中心軸方向入射在微透 鏡18上。由微透鏡18會(huì)聚的入射光線傳遞通過(guò)顏色濾光片層17并被它分開，并且入射到 波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。入射光線沿波導(dǎo)16的中心軸C被引導(dǎo)并且從波導(dǎo)16的光 線出射側(cè)一端出射。光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的中心。即，傳遞通過(guò)微透鏡18的中心的入 射光線沿著顏色濾光片層17的中心和波導(dǎo)16的中心軸C傳遞，并且射在光電轉(zhuǎn)換器12的 中心。從而，沒(méi)有對(duì)微透鏡18或顏色濾光片層17執(zhí)行光瞳校正。相比之下，參見圖5B，在位于從象角的中心偏移的位置處的單元像素21中，微透 鏡18和顏色濾光片層17經(jīng)歷光瞳校正以有效地會(huì)聚甚至傾斜光線。光瞳校正量從象角的 中心朝向象角的邊緣增大。接下來(lái)，將參照?qǐng)D6A和圖6B中的示意性橫截面視圖描述根據(jù)對(duì)比示例的計(jì)算光 瞳校正量的示例方法。圖6A示出了象角中心處的單元像素。圖6B示出了象角邊緣處的單 元像素。參照?qǐng)D6A，在象角的中心處的單元像素21中，入射光線在中心軸方向入射在微透 鏡18上。由微透鏡18會(huì)聚的入射光線傳遞通過(guò)顏色濾光片層17并被它分開，并且入射到 波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。入射光線沿波導(dǎo)16的中心軸C被引導(dǎo)并且從波導(dǎo)16的光 線出射側(cè)一端出射。光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的中心。即，傳遞通過(guò)微透鏡18的中心的入 射光線沿著顏色濾光片層17的中心和波導(dǎo)16的中心軸C傳遞，并且射在光電轉(zhuǎn)換器12的 中心。從而，沒(méi)有對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。相比之下，參見圖6B，在相關(guān)技術(shù)的固態(tài)圖像拾取裝置中，即使在象角邊緣處的單 元像素21中也沒(méi)對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。這里，計(jì)算入射在微透鏡18上的入射光線的入 射角0 1例如是e 1 = 25°的位置處的對(duì)于微透鏡18和顏色濾光片層17的光瞳校正量。例如，微透鏡18的F數(shù)是F = 2. 8，并且微透鏡18的折射率n是n = 1. 5。并且，邊緣射線的角度e 3是e 3 = 6. 8°。如果微透鏡18的環(huán)境的折射率nO是nO = 1，并且微透鏡18的折射率nl是nl = 1.6，建立以下關(guān)系sin 0 2 = (nO/nl) X sin 9 1如果0 1 = 25°，結(jié)果如下0 2 = sin_1{(nO/nl) Xsin 0 1}= sinKl/l. 6) Xsin25}
= 15. 3°例如，當(dāng)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端作為參考位置(參考層)時(shí)，高度hi表示從參 考位置到微透鏡18的形成平面的高度，并且高度h2表示從參考位置到顏色濾光片層17的 入射表面的高度。例如，假設(shè)hi = 2iim、h2 = 1.5iim。在這種情況下，波導(dǎo)16的中心軸C(光電轉(zhuǎn) 換器的中心)和微透鏡18的中心軸LC之間的偏差X_0CL如下X_0CL = hlXtan 9 2 = 2Xtanl5. 3° = 0. 547 ii m并且，波導(dǎo)16的中心軸C和顏色濾光片層17的中心軸FC之間的偏差X_CF如下X_CF = h2Xtan 9 2 = 1. 5Xtanl5. 3° =0.411iim在該實(shí)施例中，沒(méi)有對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。從而，可能發(fā)生參照?qǐng)D3A至圖3C 所描述的問(wèn)題。在固態(tài)圖像拾取裝置1中，波導(dǎo)16具有柱形主體，從光線入射側(cè)一端到光線出射 側(cè)一端具有恒定的橫截面。垂直地入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的光線沒(méi)有被波導(dǎo) 16的側(cè)壁反射，而是傳遞通過(guò)波導(dǎo)16。由于光線沒(méi)有被波導(dǎo)16的側(cè)壁反射，限制了靈敏度 的降低。并且，由于入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線中心與波導(dǎo)16 的中心軸對(duì)齊，入射光線被有效地引導(dǎo)到波導(dǎo)16。即，甚至對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。由于在固態(tài)圖像拾取裝置1中甚至對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正，各種顏色的入射光線 被完全地會(huì)聚到波導(dǎo)16。因此，按照波長(zhǎng)的由于陰影的顏色不均衡(顏色陰影)可以降低。此外，從光電轉(zhuǎn)換器12的表面到波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端的距離應(yīng)該是預(yù)定的 距離，以防止白斑出現(xiàn)。例如，如果形成在光電轉(zhuǎn)換器12和波導(dǎo)16之間的中間層絕緣膜14 由氧化硅制成，那么從光電轉(zhuǎn)換器12到波導(dǎo)16的距離可以是例如約500nm。波導(dǎo)16的直徑確定為使得從波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端射出并且由于衍射而具有 漫射性能的入射光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的表面內(nèi)的區(qū)域上。從而，由于從波導(dǎo)16射出的 光線的漫射部分還射在光電轉(zhuǎn)換器12上，所以提高了靈敏度。由于減小了陰影，當(dāng)將靈敏度限定為整個(gè)屏幕的輸出平均值時(shí)，可以提高靈敏度， 并且可以減小暴光時(shí)間。作為實(shí)際結(jié)果，綠光的靈敏度提高了 4%，紅光的靈敏度提高了 3%，藍(lán)光的靈敏度提高了 2%。在相關(guān)技術(shù)中，在相對(duì)于布線部分15的邊緣的范圍內(nèi)盡可能大地增加波導(dǎo)16的 尺寸，以提高靈敏度。從波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端射出的入射光線射由于衍射而發(fā)生漫射 并射出。因此，如果波導(dǎo)16的直徑基本上等于光電轉(zhuǎn)換器12的表面的尺寸，那么離開的光 線的漫射部分不射到光電轉(zhuǎn)換器12上。該漫射部分使靈敏度降低。接下來(lái)，將描述波導(dǎo)16的直徑的減小。如上所述，波導(dǎo)16的直徑使從波導(dǎo)16的 光線出射側(cè)一端射出的入射光線射在光電轉(zhuǎn)換器12的表面內(nèi)的區(qū)域上。從而，波導(dǎo)16的 尺寸不等于光電轉(zhuǎn)換器12的表面的尺寸，不像相關(guān)技術(shù)中的波導(dǎo)那樣。此外，減小了波導(dǎo) 的直徑。例如，盡管結(jié)構(gòu)類似相關(guān)技術(shù)，其中布線部分15和波導(dǎo)16之間的間隔基本上僅是 層疊邊緣，然而可以通過(guò)減小波導(dǎo)16的直徑對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。例如，假設(shè)相關(guān)技術(shù) 的波導(dǎo)16的直徑是1. 5i!m。通過(guò)將波導(dǎo)16的直徑減小到lym，對(duì)于每側(cè)將直徑減小了 0. 25 u m。可以通過(guò)0. 25 ii m執(zhí)行光瞳校正。如上所述，波導(dǎo)16的直徑理想地大于傳遞通 過(guò)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)上的顏色濾光片層17的入射光線的光點(diǎn)直徑。例如，基于具有入射光線的中間波長(zhǎng)范圍的綠光確定波導(dǎo)16的直徑?；蛘撸绻诓▽?dǎo)16和布線層13的布 線部分15之間設(shè)置邊緣，那么可以基于紅光來(lái)確定波導(dǎo)16的直徑。在上述的小型化的像素的情況中，按照從波導(dǎo)16到布線部分15的距離來(lái)確定光 瞳校正量。例如，波導(dǎo)16的直徑減小到理想的值以大于入射在波導(dǎo)16上的入射光線的光點(diǎn) 直徑。確定減小的量以獲得理想的光瞳校正量。然而，如果光瞳校正量不充足，如上所述， 減小布線部分15的行寬度盡然增大光瞳校正量。本發(fā)明的該實(shí)施例中對(duì)于波導(dǎo)16的光瞳 校正不是簡(jiǎn)單地對(duì)具有相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正，而是例如通過(guò)減小波導(dǎo) 16的直徑或通過(guò)減小布線部分15的行寬度來(lái)提供波導(dǎo)16的光瞳校正量。從而，可以提供 充足的光瞳校正量。顏色陰影可以顯著降低。用于波導(dǎo)16的光瞳校正量相對(duì)用于微透鏡 18或顏色濾光片層17的光瞳校正量的比率是恒定的。例如，用于波導(dǎo)16的光瞳校正量可 以是用于微透鏡18的光瞳校正量的0. 2倍。在第一示例實(shí)施例中描述的固態(tài)圖像拾取裝置1中，顯著地改變了對(duì)相關(guān)技術(shù)的 波導(dǎo)16的理念。具體地，在相關(guān)技術(shù)中，波導(dǎo)16的直徑在相對(duì)于布線部分15的邊緣的范 圍內(nèi)盡可能大地增大，以提高靈敏度。相比之下，在上述的固態(tài)圖像拾取裝置1中，只要波 導(dǎo)16的直徑大于光線入射側(cè)上的入射光線的光點(diǎn)直徑，盡可能地減小波導(dǎo)16的直徑(光 線入射側(cè)的直徑)，從而從波導(dǎo)16射出的所有離開光線射在光電轉(zhuǎn)換器12上。這是與相關(guān) 技術(shù)的波導(dǎo)顯著不同之處。此外，如上所述，對(duì)于波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正是與相關(guān)技術(shù)的波 導(dǎo)顯著不同的另一處。按照由顏色濾光片層17分開的入射光線的顏色，固態(tài)圖像拾取裝置1可以理想地 具有對(duì)于波導(dǎo)16的不同的光瞳校正量。這一點(diǎn)將參照?qǐng)D7A至圖7C中的示意性橫截面視 圖描述。圖7A至圖7C示出了位于離開象角的中心(例如，像素部分的中心)相等的距離 處并且具有不同顏色的顏色濾光片層17的單元像素，圖7A示出了藍(lán)色的單元像素，圖7B 示出了綠色的單元像素，并且圖7C示出了紅色的單元像素。在固態(tài)圖像拾取裝置1中，參照?qǐng)D7A至圖7C，在像素部分20中，其上入射具有相 等的波長(zhǎng)的入射光線的光電轉(zhuǎn)換器12中，每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換 器12的中心軸FC的偏移量從像素部分20的中心處的光電轉(zhuǎn)換器12朝向外側(cè)變大。換言 之，關(guān)于位于離開像素部分20的中心相等的距離處的光電轉(zhuǎn)換器12，每個(gè)波導(dǎo)16的中心 軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC的偏移量隨著被顏色濾光片層17分開并入 射到光電轉(zhuǎn)換器12上的光線的波長(zhǎng)的增大而減小。更具體地，當(dāng)固態(tài)圖像拾取裝置1在約1至3 y m的間距處具有光電轉(zhuǎn)換器12并 且具有直徑約0. 5至2. 5i!m的波導(dǎo)16時(shí)，對(duì)于波導(dǎo)16的光瞳校正量滿足關(guān)系“藍(lán)光(B) <綠光(G) <紅光(R)”。應(yīng)注意，為了便于示出平面布局，波導(dǎo)16小于光電轉(zhuǎn)換器12。例 如，對(duì)于其上入射藍(lán)光的波導(dǎo)16執(zhí)行約20至50nm的光瞳校正，對(duì)于其上入射綠光的波導(dǎo) 16執(zhí)行約50至80nm的光瞳校正，并且對(duì)于其上入射紅光的波導(dǎo)16執(zhí)行約80至llOnm的 光瞳校正。由此，通過(guò)每個(gè)波導(dǎo)16可以使陰影最優(yōu)化。典型地，隨著位置從像素部分20的中心朝向外側(cè)偏移，由微透鏡18會(huì)聚的入射光 線的入射角增大。對(duì)于微透鏡18執(zhí)行光瞳校正，然而光瞳校正量不充足。鑒于此，如上所 述，對(duì)于具有相等的波長(zhǎng)的入射光線，每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的 中心的偏移量增大，從而來(lái)自微透鏡18的光線的射線的中心與波導(dǎo)16的中心軸對(duì)齊。
18
典型地，微透鏡18和顏色濾光片層17經(jīng)歷光瞳校正，從而入射光線在中心軸方向 上入射到光電轉(zhuǎn)換器12上。例如，對(duì)于微透鏡18和顏色濾光片層17執(zhí)行具有參照波長(zhǎng)的 入射光線(例如，綠光)的光瞳校正。在這種情況下，參照?qǐng)D7A，由于藍(lán)光容易被微透鏡18 彎曲，藍(lán)光入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變大。因此，即使當(dāng)微透鏡18和顏 色濾光片層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC向像素部分的中心極大地 偏移時(shí)，從顏色濾光片層17射出的光線也在靠近光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC的位置處入 射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。因此，入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的幾乎所有 的入射光線被引導(dǎo)到波導(dǎo)16。在這種情況下，波導(dǎo)16的位置校正為使得入射在波導(dǎo)16的 光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。相比之下，參照?qǐng)D7C，由于紅光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡18彎曲，紅光入射在 波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變?yōu)樾∮谒{(lán)光的入射角。并且，由于微透鏡18和顏 色濾光片層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC向像素部分的中心極大地 偏移，從顏色濾光片層17射出的光線在遠(yuǎn)離光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC的位置處入射在 波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。在一些情況下，將光線入射為使得光線的主要部分從波導(dǎo)16 的光線入射側(cè)一端突出。然而，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，將波導(dǎo)16的位置校正為使得入射 在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。 從而，從顏色濾光片層17射出的幾乎所有的入射光線入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上 并被引導(dǎo)到波導(dǎo)16中。并且，參照?qǐng)D7B，綠光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡18彎曲，并且相比紅光容易被 微透鏡18彎曲。入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端的入射光線的入射角小于藍(lán)光的入射角 并且大于紅光的入射角。由于微透鏡18和顏色濾光片層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換 器12的中心軸FC向像素部分的中心極大地偏移，從顏色濾光片層17射出的光線在遠(yuǎn)離光 電轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC的位置處入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。然而，在本發(fā)明 的該實(shí)施例中，將波導(dǎo)16的位置校正為使得入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光 線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。從而，從顏色濾光片層17射出的幾乎所 有的入射光線入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上并被引導(dǎo)到波導(dǎo)16中。如上所述，隨著被顏色濾光片層17分開的光線的波長(zhǎng)減小，每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸 C相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏移量減小。因此，即當(dāng)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端 上的入射光線的波長(zhǎng)彼此不同時(shí)，波導(dǎo)16也根據(jù)波長(zhǎng)分別地設(shè)置，單元像素21的靈敏度相 等，并且不會(huì)發(fā)生顏色陰影。固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D8中的平面布局圖和圖9A至9C的橫截面圖描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例 的固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例結(jié)構(gòu)。在圖8和圖9A至9C中，例如四個(gè)單元像素共享一 個(gè)像素晶體管單元。四個(gè)單元像素限定單元像素組。參照?qǐng)D8和圖9A至9C，單元像素組22包括例如兩個(gè)第一單元像素21 (21G)、一個(gè) 第二單元像素21(21B)和一個(gè)第三單元像素21 (21R)。第一單元像素21G包括光電轉(zhuǎn)換器 12(12G)，其上入射由顏色濾光片層17(17G)分開的具有第一波長(zhǎng)(例如綠光，G)的光線。 第二單元像素21B包括光電轉(zhuǎn)換器12B，其上入射由顏色濾光片層17B分開的具有第二波 長(zhǎng)(藍(lán)光，B)的光線。第二波長(zhǎng)小于第一波長(zhǎng)。第三單元像素21R包括光電轉(zhuǎn)換器12R，其上入射由顏色濾光片層17R分開的具有第三波長(zhǎng)(紅光，R)的光線。第三波長(zhǎng)大于第一波長(zhǎng)。關(guān)于單元像素組22中每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的中 心軸FC的偏移量，波導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏移量隨著由顏色濾 光片層17分開的光線的波長(zhǎng)減小而減小。并且，每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光 電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC的偏移量朝向像素部分20的中心變小。換言之，偏移量從象角的 中心(例如，像素部分的中心)朝向象角的邊緣變大，并且離開光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏 移方向是朝向象角的中心。固態(tài)圖像拾取裝置1(1B)如上所述構(gòu)造。應(yīng)注意，第一單元像素21G、第二單元像 素21B和第三單元像素21R每個(gè)具有與固態(tài)圖像拾取裝置1的第一示例結(jié)構(gòu)中所述的類似 的基本結(jié)構(gòu)。固態(tài)圖像拾取裝置1B是多個(gè)(或四個(gè))像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體 管和一個(gè)選擇晶體管的所謂的多像素共享型(四像素共享型)。每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸相對(duì) 于相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12的中心的偏移量隨著入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光 線的波長(zhǎng)增大而減小。在這樣的四像素共享型中，關(guān)于該四個(gè)像素(單元像素21)，第三單 元像素21R的波導(dǎo)16的偏移量(光瞳校正量)比第一單元像素21G的大，并且，第二單元 像素21B的波導(dǎo)16的偏移量(光瞳校正量)比第一單元像素21G的小。典型地，微透鏡18和顏色濾光片層17經(jīng)歷光瞳校正，從而入射光線在中心軸方向 上入射到光電轉(zhuǎn)換器12上。例如，對(duì)于微透鏡18和顏色濾光片層17執(zhí)行具有參照波長(zhǎng)的 入射光線(例如，綠光)的光瞳校正。在這種情況下，由于藍(lán)光容易被微透鏡18彎曲，藍(lán)光 入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變大。因此，即使當(dāng)微透鏡18和顏色濾光片 層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC向象角的中心(例如，像素部分的中 心)極大地偏移時(shí)，從顏色濾光片層17射出的光線也在靠近光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC 的位置處入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。因此，入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上 的幾乎所有的入射光線被引導(dǎo)到波導(dǎo)16。相比之下，由于紅光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡 18彎曲，紅光入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變?yōu)樾∮谒{(lán)光的入射角。并且， 由于微透鏡18和顏色濾光片層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC向像素 部分的中心偏移，從顏色濾光片層17射出的光線在遠(yuǎn)離光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC的位 置處入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。在一些情況下，將光線入射為使得光線的主要部 分從波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端突出。然而，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，將波導(dǎo)16的位置校正 為使得入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)16的中 心軸C對(duì)齊。從而，從顏色濾光片層17射出的入射光線入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端 上并被引導(dǎo)到波導(dǎo)16中。并且，綠光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡18彎曲，并且相比紅光容 易被微透鏡18彎曲。入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端的入射光線的入射角小于藍(lán)光的入 射角并且大于紅光的入射角。由于微透鏡18和顏色濾光片層17通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電 轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC向像素部分的中心偏移，從顏色濾光片層17射出的光線在遠(yuǎn)離光電 轉(zhuǎn)換器12的中心軸線FC的位置處入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上。然而，根據(jù)該實(shí)施 例，將波導(dǎo)16的位置校正為使得入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的 中心軸LC與波導(dǎo)16的中心軸C對(duì)齊。從顏色濾光片層17射出的入射光線入射到波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上并被引導(dǎo)到波導(dǎo)16中。如上所述，關(guān)于單元像素組22內(nèi)的波導(dǎo)16，波 導(dǎo)16的中心軸C相對(duì)于對(duì)應(yīng)光電轉(zhuǎn)換器12的中心軸FC的偏移量隨著由顏色濾光片層17 分開的光線的波長(zhǎng)減小而減小。因此，即當(dāng)波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的波長(zhǎng) 彼此不同時(shí)，波導(dǎo)16根據(jù)波長(zhǎng)分別地設(shè)置，單元像素21的靈敏度相等，并且不會(huì)發(fā)生顏色陰影。固態(tài)圖像拾取裝置的第三示例結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D10A至10D的橫截面視圖描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝 置的第三示例結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D10A至10D，該第三示例的固態(tài)圖像拾取裝置除波導(dǎo)16的結(jié)構(gòu) 外具有與第一示例的固態(tài)圖像拾取裝置1類似的結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D10A和10B，單元像素21包括具有第一波導(dǎo)16A和第二波導(dǎo)16B的波導(dǎo)16。 第一波導(dǎo)16A限定波導(dǎo)16的外圍部分。第二波導(dǎo)16B形成在第一波導(dǎo)16A內(nèi)側(cè)并且具有 小于第一波導(dǎo)16A的折射率。第一波導(dǎo)16A也可以形成在第二波導(dǎo)16B的底部。圖10A示 出了象角的中心部分處的單元像素21。圖10B示出了遠(yuǎn)離象角的中心并且靠近象角的邊緣 的位置處的單元像素21。與第一示例的固態(tài)圖像拾取裝置1類似，當(dāng)波導(dǎo)16位于更靠近象 角的邊緣，對(duì)于波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正。例如，參照?qǐng)D11，結(jié)構(gòu)可以包括用于尺寸為2iim的光電轉(zhuǎn)換器12(例如，光電二 極管)的直徑為lPm的波導(dǎo)16。結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為使得對(duì)于最靠近象角的邊緣的部分執(zhí)行 0.45um的光瞳校正。通過(guò)使用具有約為1. 8的折射率nl的膜(例如，由從氮化物中選取 的材料制成的膜)形成第一波導(dǎo)16A，以限定波導(dǎo)16的側(cè)壁部分。第二波導(dǎo)16B由從樹脂 中選取的材料制成并且具有約為1. 4的折射率n2的膜形成。第一波導(dǎo)16A的側(cè)壁部分具 有約lOOnm的膜厚。因此，第一波導(dǎo)16的兩個(gè)側(cè)壁部分具有200nm的厚度。第二波導(dǎo)16B 具有800nm的直徑。如果用從氮化物中選取的材料制成的膜(例如，氮化硅膜)形成第一 波導(dǎo)16A，該膜具有鈍化膜的作用。接下來(lái)，將參照?qǐng)D10C和10D描述入射光線的光路。圖10C示出了在象角的中心 部分處的單元像素21。圖10D示出了在遠(yuǎn)離象角的中心而靠近象角的邊緣的位置處的單 元像素21。參照?qǐng)D10C，傳遞通過(guò)微透鏡18和顏色濾光片層17的入射光線主要會(huì)聚到作 為側(cè)壁部分的第一波導(dǎo)16A，因?yàn)樵谙蠼堑闹行奶幍牟▽?dǎo)16中，側(cè)壁部分中的第一波導(dǎo)16A 具有比中心部分中的第二波導(dǎo)16B更高的折射率。相比之下，參照?qǐng)D10D，當(dāng)對(duì)波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正時(shí)，盡管波導(dǎo)16位于靠近象角的 邊緣的位置，傳遞通過(guò)微透鏡18和顏色濾光片層17的入射光線的射線可以帶到光電轉(zhuǎn)換 器12的中心(如所示，折射率滿足nl>n2)。具體地，入射到波導(dǎo)16上的傾斜入射光線從 第二波導(dǎo)16B進(jìn)入第一波導(dǎo)16A，在折射率高于第二波導(dǎo)16B的第一波導(dǎo)16A內(nèi)反射，被引 導(dǎo)到光線出射側(cè)一端，并且被射到光電轉(zhuǎn)換器12。由于光線通過(guò)波導(dǎo)16被引導(dǎo)，有理由確 定用于波導(dǎo)16 (第一波導(dǎo)16A)的材料的折射率大于用于波導(dǎo)16 (第一波導(dǎo)16A)周圍的構(gòu) 件的材料的折射率。具體地，對(duì)于象角邊緣處的波導(dǎo)16執(zhí)行光瞳校正，使得波導(dǎo)16的中心 軸C與波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心軸LC對(duì)齊。從而，波導(dǎo)16的 中心軸C相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器12的中心朝向象角的中心偏移。因此，即使入射在波導(dǎo)16的光 線入射側(cè)一端上的入射光線入射在第二波導(dǎo)16B上，光線進(jìn)入折射率高于第二波導(dǎo)16B的 第一波導(dǎo)16A。光線在第一波導(dǎo)16A內(nèi)傳播并且從發(fā)射端朝向光電轉(zhuǎn)換器12射出。并且，由于傾斜的入射光線從象角的中心附近的位置朝向象角的邊緣附近的位置射出，入射光線 以傾斜的方式朝向象角的邊緣入射在第二波導(dǎo)16B上。從而，光線傳播通過(guò)第一波導(dǎo)16A 的象角的邊緣附近的部分。即，由于第一波導(dǎo)16A的象角的邊緣附近的部分位于靠近光電 轉(zhuǎn)換器12的中心，入射在第二波導(dǎo)16B上的入射光線傳遞通過(guò)第一波導(dǎo)16A并且有效地射 到光電轉(zhuǎn)換器12。由于波導(dǎo)16具有包括第一波導(dǎo)16A和第二波導(dǎo)16B的結(jié)構(gòu)，可以使光線從波導(dǎo)16 的底部一直到光電轉(zhuǎn)換器12的泄光量最小化。即使多晶硅電極61等設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換器12 附近，光線入射在光電轉(zhuǎn)換器12的中心上或中心附近的位置上，被多晶硅電極61遮蔽的成 分可以降低。如果具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)16由一種材料制成，通過(guò)減小波導(dǎo)16的直徑，被多 晶硅電極61遮蔽的光的量可以降低。并且，可以對(duì)光電轉(zhuǎn)換器12、像素晶體管(未圖示)和布線層13的布線部分15(未 圖示)執(zhí)行光瞳校正。因此，被像素晶體管遮蔽的光的量可以降低，并且顏色陰影可以降 低。2.第二實(shí)施例制造固態(tài)圖像拾取裝置的第一示例方法以下，將參照?qǐng)D12至圖21描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置 的第一示例方法。參照?qǐng)D12，光電轉(zhuǎn)換器12形成在半導(dǎo)體基底11的表面(光線入射側(cè))上。光電 轉(zhuǎn)換器12將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷。并且，傳輸柵31形成在半導(dǎo)體基底11上。傳輸柵 31讀取已經(jīng)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器12經(jīng)歷光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)電荷。此外，盡管未圖示，像素晶體管 和外圍電路單元形成在半導(dǎo)體基底11上。像素晶體管將已經(jīng)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器12經(jīng)歷光電 轉(zhuǎn)換的信號(hào)電荷放大并輸出。外圍電路單元處理該放大的輸出信號(hào)。半導(dǎo)體基底11使用 例如硅基底?；蛘?，半導(dǎo)體基底11可以使用絕緣體上硅(S0I)基底。在這種情況下，光電 轉(zhuǎn)換器12、傳輸柵31等形成在S0I基底的硅層上。各自具有光電轉(zhuǎn)換器12的多個(gè)單元像素21沿半導(dǎo)體基底11的行和列的方向設(shè) 置在陣列中，以限定像素部分20。絕緣膜形成在半導(dǎo)體基底11上以覆蓋光電轉(zhuǎn)換器12、傳輸柵31、像素晶體管、外 圍電路單元等，從而五項(xiàng)原則布線層13。例如，布線層13形成為使得包括布線部分15在內(nèi) 的多個(gè)層形成在中間層絕緣膜14中。阻擋金屬層141圍繞布線部分15形成。在中間層絕 緣膜14中，例如碳化硅(SiC)膜形成為防止金屬等從布線部分15擴(kuò)散的擴(kuò)散防止層142。 中間層絕緣膜14可以由氧化硅(Si02)膜形成。中間層絕緣膜14的表面被平面化。布線 部分15不形成在光電轉(zhuǎn)換器12上方的區(qū)域中。接下來(lái)，參照?qǐng)D13，抗蝕膜51通過(guò)典型的抗蝕程序形成在位于布線層13的頂部的 中間層絕緣膜14上。通過(guò)光刻技術(shù)，在抗蝕膜51中的位于形成波導(dǎo)的區(qū)域上方的區(qū)域中 形成開口 52。當(dāng)獲得開口 52的布局時(shí)，如參照?qǐng)D3A至3C、4A和4B等描述的對(duì)于波導(dǎo)執(zhí)行 光瞳校正。具體地，開口 52形成為使得在開口 52下方形成的波導(dǎo)的中心軸與的入射在波 導(dǎo)的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心對(duì)齊。接下來(lái)，參照?qǐng)D14，用作為刻蝕掩模的抗蝕膜51進(jìn)行干刻蝕來(lái)在布線層13中的 中間層絕緣膜14中制成用于形成波導(dǎo)的波導(dǎo)孔19。此時(shí)，波導(dǎo)孔19形成為使得波導(dǎo)孔19的側(cè)壁是豎直的并且波導(dǎo)孔19的深度約4至5i!m。并且，波導(dǎo)孔19從開口朝向底部具有 恒定的橫截面。開口的形狀可以是圓形、卵形(包括橢圓形)等。或者，波導(dǎo)孔19的開口 的形狀可以是具有圓抹角的矩形(例如正方形)。接下來(lái)，參照?qǐng)D15，抗蝕膜51 (參見圖14)被移除，以允許布線層13中的中間層絕 緣膜14的表面暴露。接下來(lái)，參照?qǐng)D16，用波導(dǎo)材料膜53充填波導(dǎo)孔19。對(duì)于波導(dǎo)材料，選取比布線層13中的中間層絕緣膜14的材料具有更高折射率的 材料。例如，當(dāng)中間層絕緣膜14是由從硅的氧化物中選取并且折射率為1. 4的材料制成的 膜時(shí)，波導(dǎo)材料膜53是具有大于或等于1. 4的折射率的膜。波導(dǎo)材料膜53使用由從氮化 物中選取并且折射率約為1.8的材料制成的膜。例如，可以使用氮化硅膜。波導(dǎo)材料膜53 還形成在中間層絕緣膜14上。波導(dǎo)材料膜53通過(guò)涂覆、化學(xué)氣相沉積等形成。從而，波導(dǎo) 16形成為使波導(dǎo)材料膜53充填在波導(dǎo)孔19中。接下來(lái)，參照?qǐng)D17，形成用于使波導(dǎo)材料膜53的表面平面化的平面化絕緣膜54。 平面化絕緣膜54例如由樹脂層形成。接下來(lái)，參照?qǐng)D18，顏色濾光片層17形成在平面化絕緣膜54上。通過(guò)施加顏色 濾光片材料并且隨后通過(guò)曝光、顯影等進(jìn)行圖案化來(lái)形成顏色濾光片層17。顏色濾光片層 17使用例如紅色濾光片、綠色濾光片和藍(lán)色濾光片以與由相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12檢測(cè)的顏 色對(duì)應(yīng)。顏色濾光片層17的布局也經(jīng)歷光瞳校正。接下來(lái)，參照?qǐng)D19，透鏡形成膜55形成在顏色濾光片層17上。透鏡形成膜55是 用于微透鏡(也稱為片上透鏡)的材料。透鏡形成膜55例如由透光樹脂膜形成。接下來(lái)，參照?qǐng)D20，用于微透鏡的抗蝕圖案56形成在透鏡形成膜55上?？刮g圖案 56的布局經(jīng)歷光瞳校正。然后，盡管未示出，將抗蝕圖案56模鑄為具有透鏡形狀。然后，模 鑄為具有透鏡形狀的抗蝕圖案56的形狀通過(guò)往回刻蝕傳遞到透鏡形成膜55。由此，參照?qǐng)D21，微透鏡18形成在透鏡形成膜55中。在上述的制造方法中，波導(dǎo)16具有柱形主體，從光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一 端具有恒定的橫截面。垂直地入射在波導(dǎo)16的光線入射側(cè)一端上的光線沒(méi)有被波導(dǎo)16的 側(cè)壁反射，而是傳遞通過(guò)波導(dǎo)16。從而，限制了靈敏度的降低。并且，由于入射到波導(dǎo)16的 光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線中心與波導(dǎo)16的中心軸對(duì)齊，入射光線被有效地引 導(dǎo)到波導(dǎo)16。因此，可以制造的固態(tài)圖像拾取裝置1(1A)提供了與第一實(shí)施例的第一示例 類似的效果和優(yōu)勢(shì)。制造固態(tài)圖像拾取裝置的第二示例方法以下，將參照?qǐng)D22至圖28描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造固態(tài)圖像拾取裝置 的第二示例方法。參照?qǐng)D22，以與第一示例制造方法類似的方式在布線層13中形成波導(dǎo)孔19。然 后，用于第一波導(dǎo)16A的第一波導(dǎo)材料膜57形成在波導(dǎo)孔19的內(nèi)側(cè)。第一波導(dǎo)材料膜57 還形成在中間層絕緣膜14上。第一波導(dǎo)材料膜57由折射率高于中間層絕緣膜14的材料 制成。例如，第一波導(dǎo)材料膜57可以是從氮化物中選擇的材料制成的膜。例如，這樣的膜 可以是氮化硅(SiN)膜或氧氮化硅膜。并且，如果第一波導(dǎo)材料膜57由氮化硅膜形成，該 膜用作為鈍化膜。盡管第一波導(dǎo)材料膜57的材料不一定是從氮化物中選取的材料的膜，可以使用具有高折射率(例如n= 1.8)的氮化硅膜。至于膜厚，例如側(cè)壁部分可以具有約 lOOnm的厚度。只要以下形成的第二波導(dǎo)可以形成在第一波導(dǎo)16A內(nèi)側(cè)，可以理想地確定第 一波導(dǎo)材料膜57的膜厚。膜形成方法可以是涂覆。當(dāng)然，膜形成方法可以是其它方法，如 化學(xué)氣相沉積。接下來(lái)，參照?qǐng)D23，其中形成第一波導(dǎo)材料膜57的波導(dǎo)孔19中充填第二波導(dǎo)材料 膜58，從而形成第二波導(dǎo)16B。第二波導(dǎo)材料膜58是折射率低于第一波導(dǎo)材料膜57的材 料。例如，可以選取折射率約1.4的樹脂膜(例如，具有良好透光性的樹脂膜，例如PMMA) 或從硅的氧化物中選擇的材料制成的膜。波導(dǎo)材料膜53也形成在中間層絕緣膜14上。上 述的每種波導(dǎo)材料膜可以通過(guò)涂覆、化學(xué)氣相沉積等形成。這樣，由第一波導(dǎo)材料膜57制 成的第一波導(dǎo)16A形成在波導(dǎo)孔19的內(nèi)側(cè)，并且由第二波導(dǎo)材料膜58制成的第二波導(dǎo)16B 形成在第一波導(dǎo)16A內(nèi)側(cè)。接下來(lái)，參照?qǐng)D24，形成用于使第二波導(dǎo)材料膜58的表面平面化的平面化絕緣膜 54。平面化絕緣膜54例如由樹脂層形成。接下來(lái)，參照?qǐng)D25，顏色濾光片層17形成在平面化絕緣膜54上。通過(guò)施加顏色 濾光片材料并且隨后通過(guò)曝光、顯影等進(jìn)行圖案化來(lái)形成顏色濾光片層17。顏色濾光片層 17使用例如紅色濾光片、綠色濾光片和藍(lán)色濾光片以與由相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器12檢測(cè)的顏 色對(duì)應(yīng)。顏色濾光片層17的布局也經(jīng)歷光瞳校正。接下來(lái)，參照?qǐng)D26，透鏡形成膜55形成在顏色濾光片層17上。透鏡形成膜55是 用于微透鏡(也稱為片上透鏡)的材料。透鏡形成膜55例如由透光樹脂膜形成。接下來(lái)，參照?qǐng)D27，用于微透鏡的抗蝕圖案56形成在透鏡形成膜55上?？刮g圖案 56的布局經(jīng)歷光瞳校正。然后，盡管未示出，將抗蝕圖案56模鑄為具有透鏡形狀。然后，模 鑄為具有透鏡形狀的抗蝕圖案56的形狀通過(guò)往回刻蝕傳遞到透鏡形成膜55。由此，參照?qǐng)D28，微透鏡18形成在透鏡形成膜55中。從第二波導(dǎo)材料膜58的表 面到微透鏡18的基部的高度hi例如為1至3 y m。并且，從第二波導(dǎo)材料膜58的表面到顏 色濾光片層17的底面的高度h2例如是0. 5至2. 5 y m。此外，從光電轉(zhuǎn)換器12的表面到波 導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端的高度h3例如是0. 3至2 y m。根據(jù)第二制造方法，波導(dǎo)16形成為使得第二波導(dǎo)16B形成在內(nèi)側(cè)，從而具有相對(duì) 較高折射率的第一波導(dǎo)16A形成在第二波導(dǎo)16B周圍。從第二波導(dǎo)16B進(jìn)入到第一波導(dǎo) 16A的光線傳播通過(guò)第一波導(dǎo)16A并且從那里射出。因此，可固態(tài)圖像拾取裝置1(1B)提供了與第一實(shí)施例的第一示例中描述的固態(tài) 圖像拾取裝置類似的效果和優(yōu)勢(shì)。3.第三實(shí)施例圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)接下來(lái)，將參照?qǐng)D29描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)。該 圖像拾取裝置使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。參照?qǐng)D29，圖像拾取裝置圖像拾取裝置200包括圖像拾取單元和固態(tài)圖像拾取裝 置210。用于形成圖像的光線會(huì)聚光學(xué)單元202設(shè)置在圖像拾取單元201的光線會(huì)聚側(cè)。 圖像拾取單元201連接到信號(hào)處 單元203。信號(hào)處理單元203包括驅(qū)動(dòng)圖像拾取單元201 的驅(qū)動(dòng)電路處理信號(hào)的信號(hào)處理電路，該信號(hào)通過(guò)固態(tài)圖像拾取裝置210進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換成為圖像。通過(guò)信號(hào)處理單元203處理的圖像信號(hào)可以存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)單元(未圖示)中。 在這樣的圖像拾取裝置200中，固態(tài)圖像拾取裝置210可以使用根據(jù)上述實(shí)施例描述的固 態(tài)圖像拾取裝置1。由于根據(jù)該實(shí)施例的圖像拾取裝置200使用根據(jù)上述實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝 置1，可以降低固態(tài)圖像拾取裝置1中按照波長(zhǎng)由陰影引起的顏色不均衡(顏色陰影)?？?以提高靈敏度，并從而可以獲得具有高質(zhì)量的圖像。圖像拾取裝置200可以形成為一個(gè)芯片或模塊，其中集成了圖像拾取單元和信號(hào) 處理單元或光學(xué)系統(tǒng)，從而具有圖像拾取功能。圖像拾取裝置200例如是具有圖像拾取功 能的攝像機(jī)或移動(dòng)裝置。并且，“圖像拾取”不僅包括用攝像機(jī)在正常拍攝期間捕獲圖像，還 包括廣義上的檢測(cè)指紋等。4.第四實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖30至圖32每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí)施例 的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò) 散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖30是示出其中二維地排列了多個(gè)四像素共享 型單元像素組的像素部分的平面圖。圖31A和31B是示出像素部分的象角中心處的單元像 素組和象角邊緣處的單元像素組的視圖。圖32是沿圖31A中的XXXII-XXXII所取的橫截 面視圖。以下，附圖標(biāo)記40表示像素部分，38表示固態(tài)圖像拾取裝置，42表示單元像素組， PD (PD1至PD4)表示光電轉(zhuǎn)換器，Trll至Trl4、Tr2、Tr3和Tr4表示像素晶體管，43表示傳 輸柵電極，48表示復(fù)位柵電極，49表示放大柵電極，151表示選擇柵電極，152表示波導(dǎo)，154 表示中間層絕緣膜，155表示布線部分，155a表示突出部分，150表示布線層，157表示顏色 濾光片層，158表示微透鏡，并且L表示入射光線。首先，為了便于理解第四實(shí)施例，將參照?qǐng)D62和63描述改進(jìn)之前的對(duì)比示例。該 對(duì)比示例是其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像 素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置。該對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置113包括其中排列多個(gè) 單元像素組的像素部分。在每個(gè)單元像素組中，多個(gè)像素共享一個(gè)像素晶體管。具體地，固 態(tài)圖像拾取裝置113包括四像素共享型單元像素組114，其中用作為光電轉(zhuǎn)換器的四個(gè)光 電二極管PD共享一個(gè)像素晶體管單元。更具體地，單元像素組114包括四個(gè)光電二極管 PD(PD1至PD4)、四個(gè)傳輸晶體管Tr(Trll至Trl4)和一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。此外，單元像素 組114包括一個(gè)復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4。由多晶硅制成的傳輸 柵電極115布置在位于單元像素組114中心處的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和光電二極管PD1至PD4 之間。從而，形成用于四個(gè)光電二極管PD的四個(gè)傳輸晶體管Trll至Trl4。復(fù)位晶體管Tr 2、放大晶體管Tr 3和選擇晶體管Tr4水平連續(xù)地布置在光電二極管 PD1至PD4下方。復(fù)位晶體管Tr2包括擴(kuò)散區(qū)116、擴(kuò)散區(qū)117和復(fù)位柵電極120。放大晶 體管Tr3包括擴(kuò)散區(qū)117、擴(kuò)散區(qū)118和放大柵電極121。選擇晶體管Tr4包括擴(kuò)散區(qū)118、 擴(kuò)散區(qū)119和選擇柵電極122。在單元像素組114中，包括多晶硅制成的柵電極在內(nèi)的基底 層相對(duì)于相鄰像素的邊界具有非對(duì)稱的布置。包括復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇 晶體管Tr4的像素晶體管單元相對(duì)于像素Gb和R之間以及像素Gr和B之間的邊界非對(duì)稱地布置。并且，像素Gr、R、Gb和B的傳輸柵電極115相對(duì)于像素Gr、R、Gb和B的相應(yīng)的邊 界非對(duì)稱地布置。分別形成用于光電二極管PD1至PD4的波導(dǎo)23。在該示例中，使用具有拜耳型的 顏色濾光片層。在該層中，重復(fù)地排列四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一 個(gè)選擇晶體管的四像素共享型的多個(gè)單元像素組114。每個(gè)單元像素組114包括紅色像素 R、第一綠色像素Gb、藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr。圖63是沿圖62中穿過(guò)第二綠色像素Gr的線LXIII-LXIII所取的橫截面視圖。參 照?qǐng)D64，作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD4形成在半導(dǎo)體基底24的表面上，并且包括布線 部分26的多個(gè)層通過(guò)中間夾著中間層絕緣膜25形成在半導(dǎo)體基底24上方。波導(dǎo)23形成 在光電二極管PD4上方使得波導(dǎo)23嵌在中間層絕緣膜25中。顏色濾光片層28形成在波 導(dǎo)23上方。微透鏡29 (也稱為片上透鏡)形成在顏色濾光片層28上。并且，放大柵電極 121形成在光電二極管PD4附近。柵絕緣膜27布置在放大柵電極121和光電二極管PD4之 間。在對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置113中，入射光線L傳遞通過(guò)微透鏡29和波導(dǎo) 23,并且入射在每個(gè)像素的光電二極管PD上。此時(shí)，在第二綠色像素Gr中，傳遞通過(guò)波導(dǎo)23 的部分入射光線L被設(shè)置在第二綠色像素Gr附近并且具有大的柵長(zhǎng)度的放大柵電極121 遮蔽，如圖62和63中的圈c所示。在第一綠色像素Gb中，傳遞通過(guò)波導(dǎo)23的入射光線L 入射在光電二極管PD1上，沒(méi)有受到復(fù)位柵電極120或放大柵電極121的影響。鑒于此，如 圖64中繪出波長(zhǎng)和輸出的曲線所示，第二綠色像素Gr的靈敏度(參見曲線rl)小于第一 綠色像素Gb (參見曲線bl)。從而，在綠色像素Gb和Gr之間出現(xiàn)靈敏度的差別。相比之下，根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置可以將靈敏度控制為使得第一和 第二綠色像素Gb和Gr的靈敏度在四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè) 選擇晶體管的四像素共享型單元像素組內(nèi)相等。參照?qǐng)D31，該第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置38包括其中排列多個(gè)單元像素組 41的像素部分。在每個(gè)單元像素組42中，多個(gè)像素共享一個(gè)像素晶體管。具體地，固態(tài)圖 像拾取裝置38包括四像素共享型單元像素組42，其共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體 管以及一個(gè)選擇晶體管，其中用作為光電轉(zhuǎn)換器的四個(gè)光電二極管PD共享一個(gè)像素晶體 管單元。更具體地，單元像素組42包括四個(gè)光電二極管PD (PD1至PD4)、四個(gè)傳輸晶體管 Tr(Trll至Trl4)和一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。此外，單元像素組42包括一個(gè)復(fù)位晶體管Tr2、放 大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD布置在2X 2的陣列的四個(gè)光電二極管PD1 至PD4的中心。由多晶硅制成的傳輸柵電極43布置在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和光電二極管PD1至 PD4之間。從而，形成用于四個(gè)光電二極管PD的四個(gè)傳輸晶體管Trll至Trl4。復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4水平連續(xù)地布置在四個(gè)光電二 極管PD1至PD4下方。復(fù)位晶體管Tr2包括擴(kuò)散區(qū)44、擴(kuò)散區(qū)45和復(fù)位柵電極48。放大 晶體管Tr3包括擴(kuò)散區(qū)45、擴(kuò)散區(qū)46和放大柵電極49。選擇晶體管Tr4包括擴(kuò)散區(qū)46、擴(kuò) 散區(qū)47和選擇柵電極151。分別形成用于光電二極管PD1至PD4的波導(dǎo)152。在該實(shí)施例中，顏色濾光片層 157使用圖60中所示的拜耳型顏色濾光片101。因此，在該實(shí)施例中，參照?qǐng)D30，重復(fù)地排 列其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型的多個(gè)單元像素組42，由此形成像素部分40。每個(gè)單元像素組42包括紅色像素R、第一綠 色像素Gb、藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr。像素R、Gb、B和Gr具有與圖32所示的類似的基本結(jié)構(gòu)。具體地，像素R、Gb、B和 Gr每個(gè)在半導(dǎo)體基底153的表面上具有作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD。布線層150形 成在半導(dǎo)體基底153上方。在布線層150中，包括布線部分155的多個(gè)層通過(guò)中間夾著中 間層絕緣膜154設(shè)置在除光電二極管PD上方的區(qū)域外的區(qū)域中。波導(dǎo)152形成在光電二 極管PD上方使得波導(dǎo)152嵌在中間層絕緣膜154中。波導(dǎo)152將入射光線引導(dǎo)到光電二 極管PD。中間層絕緣膜154的表面被平面化。將入射光線分開以對(duì)應(yīng)于波導(dǎo)152的顏色 濾光片層157形成在平面化的表面上。微透鏡158 (也稱為片上透鏡)形成在顏色濾光片 層157上。像素晶體管的多晶硅制成的柵電極43、48、49和151通過(guò)其間夾著柵絕緣膜131 形成。參照?qǐng)D32中的橫截面視圖，放大柵電極49形成在光電二極管PD4附近。柵絕緣膜 131設(shè)置在放大柵電極121和光電二極管PD4之間。對(duì)應(yīng)光電二極管PD形成的波導(dǎo)152具有柱形主體，從光線入射側(cè)一端到光線出射 側(cè)一端具有恒定的橫截面。例如，柱形主體可以是圓柱體或橢圓柱體(包括橢圓柱)。波 導(dǎo)152的直徑(寬度)小于光電二極管PD的寬度和用于光電二極管PD的布線部分155的 開口寬度，從而可以通過(guò)偏移來(lái)調(diào)節(jié)波導(dǎo)152，這將在以下描述。波導(dǎo)152可以是漸縮的柱 形，其橫截面從光線入射側(cè)一端向光線出射側(cè)一端減小。在單元像素組42中，設(shè)置在光線入射表面下方的基底層具有非對(duì)稱的布置。在該 實(shí)施例中，包括傳輸柵電極43的基底層(形成在波導(dǎo)152下方的基底層)相對(duì)于相鄰的像 素Gr、R、Gb和B的邊界具有非對(duì)稱的布置。即，像素Gr、R、Gb和B的傳輸柵電極43非對(duì) 稱地布置在單元像素組42中。并且，在單元像素組42中，包括復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管 Tr3和選擇晶體管Tr4的像素晶體管單元相對(duì)于像素Gb和R之間以及像素Gr和B之間的 邊界非對(duì)稱地布置。在通過(guò)偏移調(diào)來(lái)節(jié)預(yù)定的像素的波導(dǎo)152之前的狀態(tài)(相當(dāng)于圖62中的對(duì)比示 例的狀態(tài))中，波導(dǎo)152在規(guī)則的間隔處布置在像素部分40的整個(gè)區(qū)域中，并且光電二極 管PD和波導(dǎo)152之間的位置關(guān)系在整個(gè)像素部分40中是等同的。例如，有的情況中光電 二極管PD的中心略從波導(dǎo)152的中心軸偏移，并且有的情況中光電二極管PD的中心與波 導(dǎo)152的中心軸對(duì)齊。在任意情況中，光電二極管PD的中心和波導(dǎo)152之間的位置關(guān)系在 整個(gè)像素部分40中是等同的。每種顏色的顏色濾光片層157和微透鏡158可以經(jīng)歷光瞳校正，或者可以不經(jīng)歷 光瞳校正。如果對(duì)于顏色濾光片層157和微透鏡158執(zhí)行光瞳校正，將光瞳校正執(zhí)行為使 得顏色濾光片層157或微透鏡158的中心相對(duì)于光電二極管PD的中心的偏移量從像素部 分40的中心朝向外圍變大。在該實(shí)施例中，波導(dǎo)152用作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于為光電二極管PD在單元像素組42 中獲得光學(xué)對(duì)稱。在該實(shí)施例中，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152從參考位置偏移離開放大柵 電極49，該參考位置處像素的波導(dǎo)152以規(guī)則的間隔布置在像素部分40的整個(gè)區(qū)域中。在 這種情況中，位置偏移的調(diào)節(jié)方向和調(diào)節(jié)量被確定為使得第二綠色像素Gr的靈敏度等于 第一綠色像素Gb的靈敏度。在該實(shí)施例中，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152向斜上方左側(cè)偏 移，如圖31A和31B中的箭頭B所示，使得作為初始狀態(tài)或參考狀態(tài)的距離dl (參見圖62中的對(duì)比示例)成為大于距離dl的距離d2。第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152的位置偏移的調(diào) 節(jié)方向(偏移方向)和調(diào)節(jié)量(偏移量)在包括象角的邊緣處的波導(dǎo)152在內(nèi)的整個(gè)像素 部分中相等。其它的紅色像素R、藍(lán)色像素B和第一綠色像素Gb的波導(dǎo)152的位置沒(méi)有從 原始狀態(tài)發(fā)生變化。因此，四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像 素共享型的多個(gè)單元像素組單元像素組42中的第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152相對(duì)于第二綠 色像素Gr和其它的紅色像素R、藍(lán)色像素B和第一綠色像素Gb之間的邊界，與其它的紅色 像素R、藍(lán)色像素B和第一綠色像素Gb非對(duì)稱地布置。單元像素組42中的波導(dǎo)152的整個(gè)布局預(yù)先設(shè)置在用于形成波導(dǎo)152的暴光掩 模中，預(yù)示第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152的偏移位置。從而，通過(guò)使用暴光掩模，形成的波導(dǎo) 布局中僅第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152相比其它像素Gb、R和B在單元像素組42中被有意 地沿預(yù)定方向偏移預(yù)定距離。通過(guò)第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置38，僅第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152被有意 地從基底層中的多晶硅制成的放大柵電極49偏移。因此，可以防止入射光線L被放大柵電 極49遮蔽。從而，可以降低或消除第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別，并 且由此，可以獲得對(duì)于綠色像素Gb和Gr的光學(xué)對(duì)稱。參照?qǐng)D33中繪出波長(zhǎng)和輸出的圖中 的曲線r2和b2，第一和第二綠色像素Gb和Gr的靈敏度可以彼此相等。因此，通過(guò)減小第 一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度差別，可以噪聲(例如刺耳的噪聲)，并且可以提 供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝置。5.第五實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖34A和圖34B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí)施 例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng) 擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖34A和圖34B是示出像素部分中的象角中 心處的單元像素組和象角邊緣處的單元像素組的平面圖?；谂c光電二極管PD對(duì)應(yīng)的布線部分155的開口寬度的邊緣，確定作為波導(dǎo)152 的調(diào)節(jié)量的偏移量。從而，限制了偏移量。通過(guò)該限制，即使僅偏移第二綠色像素Gr的波 導(dǎo)152，第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度差別也可能不減小。第五實(shí)施例改進(jìn)了 這一點(diǎn)。在根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置161中，類似于第四實(shí)施例，如圖34A和 34B中的箭頭B所示，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152向斜上方右側(cè)從放大柵電極49偏移預(yù)定 距離。同時(shí)，如圖34A和34B中的箭頭C所示，第一綠色像素Gb的波導(dǎo)152向斜上方右側(cè) 偏移預(yù)定距離d3，以靠近復(fù)位柵電極48。單元像素組42中波導(dǎo)152的布局在整個(gè)像素部 分40上等同。在該實(shí)施例中，第一綠色像素Gb的波導(dǎo)152的偏移方向與箭頭C所示的第 二綠色像素Gr的偏移方向相同。第一和第二綠色像素Gb和Gr的偏移方向不限于此?？?以按照像素晶體管Trll至Trl4的布局確定最佳的方向。其它結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)第四實(shí)施例所描述的。圖31A和31B中類似的附圖標(biāo)記指代 類似的部件。通過(guò)第五實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置161，通過(guò)將第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152從
28基底層中的放大柵電極49偏移，提高了第二綠色像素Gr的靈敏度；通過(guò)將第一綠色像素 Gb的波導(dǎo)152從基底層中的復(fù)位柵電極48偏移，有意地降低了第二綠色像素Gr的靈敏度。 因此，可以獲得對(duì)于第一和第二綠色像素Gb和Gr的光學(xué)對(duì)稱。即，可以進(jìn)一步降低或消除 第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別。綠色像素Gb和Gr 二者的靈敏度可以 相等。因此，通過(guò)降低第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別，可以減小噪聲 (例如刺耳的噪聲)，并且可以提供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝置。6.第六實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖35、36A和36B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí) 施例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮 動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖35是示出根據(jù)第六實(shí)施例的最終狀態(tài)下 的單元像素組的示意結(jié)構(gòu)圖。圖36A和36B是示出用于為傾斜入射光線提供改進(jìn)的像素部 分的象角中心處和象角邊緣處的單元像素組的示意平面圖。根據(jù)第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置除了控制綠色像素Gb和Gr兩者之間的靈敏 度的差別，還可以對(duì)顏色陰影提供控制。首先，為了便于理解第六實(shí)施例，將參照?qǐng)D65A和65B描述改進(jìn)之前的對(duì)比示例。 圖65A和65B中的對(duì)比示例與上述的圖62中的對(duì)比示例類似。相似的附圖標(biāo)記表示相似 的部件。如圖65A所示，在象角中心處，入射光線L沿垂直于紙面的方向入射(在圖中，為 了便于示出，入射光線L從上側(cè)進(jìn)入下側(cè))。用于像素R、Gr、Gb和B的波導(dǎo)23布置在相應(yīng) 的傳輸柵電極115附近。從而，如圈f所示，傳遞通過(guò)波導(dǎo)23的部分入射光線L可能被傳 輸柵電極115遮蔽。相比之下，如圖65B所示，在象角的邊緣處(在圖中，例如示出左邊像 素部分)，入射光線L從右側(cè)傾斜地進(jìn)入左側(cè)。由于光電二極管PD1和PD2被傳輸柵電極 115遮蔽，如圈g所示，入射在第一綠色像素Gb和紅色像素R上的部分入射光線L被傳輸柵 電極115遮蔽。如圈f所示，入射在第二綠色像素Gr和藍(lán)色像素B上的部分入射光線L也 可能被傳輸柵電極115遮蔽。并且，在象角的中心和邊緣處，第二綠色像素Gr和藍(lán)色像素 B的波導(dǎo)23位于放大柵電極121附近。如圈e所示，部分入射光線L被放大柵電極121遮 蔽。因此，出現(xiàn)第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別，并且出現(xiàn)顏色陰影。通過(guò)第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置63，如圖36A所示的象角的中心處和圖36B 所示的象角的邊緣處，單元像素組42中像素R、Gr、Gb和B的波導(dǎo)152沿水平方向離開相應(yīng) 的傳輸柵電極43偏移，如箭頭X所示。因此，在像素R、Gr、Gb和B中，在象角中心處的部分 的垂直入射光線L以及傾斜入射光線L幾乎不被傳輸柵電極43遮蔽。從而，降低或消除了 傳輸柵電極43對(duì)入射光線L的遮蔽。并且，類似于根據(jù)第四實(shí)施例的描述，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152離開放大柵電 極49偏移，并且藍(lán)色像素B的波導(dǎo)152離開放大柵電極159偏移。因此，參照?qǐng)D35，根據(jù)第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置63沿箭頭所示的方向偏移 預(yù)定的偏移量。具體地，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152向斜上方右側(cè)(箭頭Y)離開傳輸柵 電極43和放大柵電極49而偏移。藍(lán)色像素B的波導(dǎo)152向斜下方右側(cè)(箭頭Z)偏移以 與第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152對(duì)稱。第一綠色像素Gb的波導(dǎo)152和紅色像素R水平地向 左側(cè)離開傳輸柵電極43偏移。單元像素組42中的波導(dǎo)152的布局在整個(gè)像素部分40中是等同的。其它結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)第四實(shí)施例所描述的。圖35、36A和36B中，類似的附圖標(biāo)記 指代圖31A和31B中類似的部件。通過(guò)第六實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置63，可以降低或消除第一和第二綠色像素 Gb和Gr之間的靈敏度的差別?？梢詼p小噪聲(例如刺耳的噪聲)。此外，可以控制紅色像 素R和藍(lán)色像素B的靈敏度。可以降低像素部分40的靈敏度的變化，并且可以降低顏色陰 影。由于可以降低像素部分40的靈敏度的變化，可以減少校正電路，并且電路尺寸可以降 低。7.第七實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖37示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí)施例的固態(tài)圖像 拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè) 放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖37是示出單元像素組中的第二綠色像素Gr的橫截面視 圖。基底層中的對(duì)稱布置不僅可以對(duì)于多晶硅制成的柵電極進(jìn)行，還可以對(duì)于布線圖 案。根據(jù)第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置可以對(duì)于布線部分155獲得基底層中的光學(xué)對(duì) 稱。首先，為了便于理解第七實(shí)施例，將參照?qǐng)D38描述改進(jìn)之前的對(duì)比示例。圖38是 其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單 元像素組中的第二綠色像素Gr的橫截面視圖。在對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置33中，參照 圖38，作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD4形成在半導(dǎo)體基底24的表面上，并且包括布線部 分26的多個(gè)層通過(guò)中間夾著中間層絕緣膜25形成在半導(dǎo)體基底24上方。波導(dǎo)23形成在 光電二極管PD4上方使得波導(dǎo)23嵌在中間層絕緣膜25中。顏色濾光片層28形成在波導(dǎo) 23上方。微透鏡29 (也稱為片上透鏡)形成在顏色濾光片層28上。在該示例中，波導(dǎo)23 設(shè)置在底層中的布線部分26上方。底層中的布線部分26的一部分突出到光電二極管PD4 上方的區(qū)域，并且包括布線部分26在內(nèi)的基底層在單元像素組中具有非對(duì)稱的布置。盡管 未圖示，在包括紅色像素R、藍(lán)色像素B和第一綠色像素Gb的其它像素中，波導(dǎo)23下方的底 層中的布線部分布線部分26不突出到光電二極管PD1、PD2和PD3上方的區(qū)域。在對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置33中，參照?qǐng)D38，入射在第二綠色像素Gr上的部 分入射光線L被底層中的布線部分26遮蔽，使第二綠色像素Gr的靈敏度降低。因此，出現(xiàn) 第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別。如果底層中的布線部分26的一部分 延伸到另一個(gè)像素的電光二極管上方的區(qū)域，并且如果包括布線部分26在內(nèi)的基底層的 布局非對(duì)稱，則出現(xiàn)顏色陰影。在根據(jù)第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置65中，作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD4 形成在半導(dǎo)體基底153的表面上，并且包括布線部分155的多個(gè)層通過(guò)中間夾著中間層絕 緣膜154形成在半導(dǎo)體基底153上方。布線部分155在與光電二極管PD4對(duì)應(yīng)的區(qū)域中基 本上打開。波導(dǎo)152形成在光電二極管PD4上方使得波導(dǎo)152嵌在中間層絕緣膜154中。 波導(dǎo)152將入射光線引導(dǎo)到光電二極管PD。中間層絕緣膜154的表面被平面化。顏色濾光 片層157形成在中間層絕緣膜154的表面上。微透鏡158(也稱為片上透鏡)形成在顏色濾光片層157上。在該示例中，波導(dǎo)152設(shè)置在底層中的布線部分155上方，并且底層中的 布線部分155的一部分突出到光電二極管PD4上方的區(qū)域。盡管未圖示，在包括紅色像素 R、藍(lán)色像素B和第一綠色像素Gb的其它像素中，波導(dǎo)152下方的底層中的布線部分布線部 分155不突出到光電二極管PD1、PD2和PD3上方的區(qū)域。從而，包括布線部分155在內(nèi)的 基底層的布局在單元像素組42中具有非對(duì)稱的布置。在該實(shí)施例中，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152離開布線部分155而偏移，布線部分 155突出到光電二極管PD4上方的區(qū)域。其它顏色的像素R、Gb和B的波導(dǎo)152設(shè)置在相 對(duì)于相應(yīng)的光電二極管的等同的位置處。由于僅第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152從初始位置 偏移，單元像素組42中的第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152相對(duì)于第二綠色像素Gr和其它顏色 的像素Gb、R和B之間的邊界，與其它顏色的像素Gb、R和B非對(duì)稱地布置。在單元像素組 42中的波導(dǎo)152的布局在整個(gè)像素部分40中相同。四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享 型的其它結(jié)構(gòu)與根據(jù)第四實(shí)施例所描述的類似。將省去重復(fù)的描述。根據(jù)第七實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置65，第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152離開布線部 分155而偏移，布線部分155突出到光電二極管PD4上方的區(qū)域。因此，入射光線L沒(méi)有被 布線部分155遮蔽，并且入射在光電二極管PD4上，從而使第二綠色像素Gr的靈敏度提高。 從而，可以降低或消除第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別。綠色像素Gb和 Gr兩者的靈敏度可以相等。因此，通過(guò)降低第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的 差別，可以減小噪聲(例如刺耳的噪聲)，并且可以提供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝 置。如果底層中的布線部分155的一部分突出到另一個(gè)顏色像素的光電二極管PD上 方的區(qū)域，該像素的波導(dǎo)偏移。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，入射光線L沒(méi)有被布線部分155遮蔽，并且 可以降低顏色陰影。8.第八實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖39A和圖39B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí)施 例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng) 擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖39A和圖39B是示出根據(jù)第八實(shí)施例的最 終狀態(tài)下的象角中心處和象角邊緣處的單元像素組的示意結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置通過(guò)將根據(jù)第四至第七實(shí)施例中任意所描述 的波導(dǎo)的偏移與用于波導(dǎo)的光瞳校正結(jié)合起來(lái)，降低綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度差別， 并且降低顏色陰影。首先，將參照?qǐng)D40A至圖43描述用于波導(dǎo)的光瞳校正。在圖40A至圖43的橫截 面視圖中，為了便于描述，沒(méi)有示出像素晶體管。圖40A示出了象角中心處的像素。圖40B 示出了象角端部處的像素。參照?qǐng)D40A和圖40B，在固態(tài)圖像拾取裝置的像素中，作為光電 轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD形成在半導(dǎo)體基底153的表面上，并且包括布線部分155的多個(gè)層 通過(guò)中間夾著中間層絕緣膜154形成在半導(dǎo)體基底153上方的除光電二極管PD上方的區(qū) 域以外的區(qū)域中。波導(dǎo)152形成在光電二極管PD上方使得波導(dǎo)152嵌在中間層絕緣膜154 中。波導(dǎo)152將入射光線引導(dǎo)到光電二極管PD。中間層絕緣膜154的表面被平面化。用于對(duì)應(yīng)波導(dǎo)152的顏色濾光片層157形成在平面化的表面上。微透鏡158 (也稱為片上透 鏡)形成在顏色濾光片層157上。波導(dǎo)152形成為使得在光電二極管PD上方的區(qū)域中在中間層絕緣膜154中形成 波導(dǎo)孔，并且波導(dǎo)孔充填有折射率大于中間層絕緣膜154的透光材料。該材料例如是氮化 硅膜、金剛石膜或樹脂膜。微透鏡158和顏色濾光片層157經(jīng)歷光瞳校正以有效地會(huì)聚甚 至傾斜光線。光瞳校正量從象角的中心(即，像素部分的中心)朝向象角的邊緣增大。如上所述，在像素部分40中對(duì)應(yīng)光電二極管PD形成的波導(dǎo)152具有柱形主體，從 光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面。例如，具有恒定的橫截面的柱形主 體可以是圓柱體或橢圓柱體(包括橢圓柱)。入射到波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上的入射 光線的射線中心LC與波導(dǎo)152的中心軸C對(duì)齊。在這種情況下，在圖40A中的象角的中心處的像素中，入射光線在中心軸方向入 射在微透鏡158上。由微透鏡158會(huì)聚的入射光線傳遞通過(guò)顏色濾光片層157并被它分開， 并且入射到波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上。入射光線沿波導(dǎo)152的中心軸C被引導(dǎo)并且從 波導(dǎo)16的光線出射側(cè)一端出射。光線射在光電二極管PD的中心。S卩，傳遞通過(guò)微透鏡158 的中心的入射光線沿著顏色濾光片層157的中心和波導(dǎo)152的中心軸C傳遞，并且射在光 電二極管PD的中心。從而，沒(méi)有對(duì)波導(dǎo)152執(zhí)行光瞳校正。在位于從象角的中心偏移的位置處的像素中，或在圖中的象角的邊緣處的像素 中，如上所述，微透鏡158和顏色濾光片層157經(jīng)歷光瞳校正以有效地會(huì)聚甚至傾斜光線， 如上所述。并且，入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端的入射光線的射線中心LC與波導(dǎo)152 的中心軸C對(duì)齊。即，已經(jīng)為波導(dǎo)152執(zhí)行光瞳校正。在像素部分40中，其上入射具有相等的波長(zhǎng)的入射光線的光電二極管PD中，每個(gè) 波導(dǎo)152的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電二極管PD的中心的偏移量從像素部分40的中心朝 向外側(cè)變大。從像素部分40的中心朝向外側(cè)對(duì)微透鏡158執(zhí)行光瞳校正，然而光瞳校正量 不足夠。鑒于此，對(duì)于具有相等的波長(zhǎng)的入射光線，波導(dǎo)152的中心軸相對(duì)于光電二極管PD 的中心的偏移量增大，從而來(lái)自微透鏡158的光線的射線中心與波導(dǎo)152的中心軸C對(duì)齊。波導(dǎo)152的直徑允許來(lái)自波導(dǎo)152的光線出射側(cè)一端的入射光線射在光電二極管 PD的表面內(nèi)的區(qū)域上。從而，波導(dǎo)152的尺寸不等于光電二極管PD的表面的尺寸，這與相 關(guān)技術(shù)的波導(dǎo)不同。波導(dǎo)152的直徑理想地大于傳遞通過(guò)波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上的 顏色濾光片層157的入射光線的光點(diǎn)直徑。光點(diǎn)直徑按照入射光線的波長(zhǎng)而變化。例如， 當(dāng)顏色濾光片層157將入射光線分為紅光、綠光和藍(lán)光時(shí)，紅光的光點(diǎn)直徑是最大的，綠光 的光點(diǎn)直徑小于紅光的光點(diǎn)直徑，并且藍(lán)光的光點(diǎn)直徑小于綠光的光點(diǎn)直徑。如果波導(dǎo)152 的直徑按照顏色而確定，總局將變得復(fù)雜。例如，波導(dǎo)152的直徑基于具有入射光線的中間 波長(zhǎng)范圍的綠光而確定?；蛘?，如果在波導(dǎo)152和布線層150的布線部分155之間設(shè)置邊 緣，那么波導(dǎo)152的直徑可以基于紅光來(lái)確定。通過(guò)將波導(dǎo)152的直徑減小到小于相關(guān)技術(shù)的波導(dǎo)的直徑，可以增大用于光瞳校 正的邊緣。此外，通過(guò)減小圍繞波導(dǎo)152設(shè)置的布線部分155的寬度，可以進(jìn)一步增大波導(dǎo) 152的用于光瞳校正的邊緣。參照?qǐng)D41A至圖41C，在像素部分40中，其上入射具有相等的波長(zhǎng)的入射光線的光 電二極管PD中，每個(gè)波導(dǎo)152的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電二極管PD的中心的偏移量從像素部分40的中心朝向外側(cè)變大。換言之，關(guān)于位于離開像素部分40的中心相等的距離 處的光電二極管PD，每個(gè)波導(dǎo)152的中心軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電二極管PD的中心軸FC的 偏移量隨著入射到光電二極管PD上的光線的波長(zhǎng)的增大而增大。對(duì)于波導(dǎo)152的光瞳校 正量滿足關(guān)系“藍(lán)光⑶ <綠光(G) <紅光(R)”。為了便于示出平面布局，波導(dǎo)152小于 光電二極管PD。由此，通過(guò)每個(gè)波導(dǎo)152可以使陰影最優(yōu)化。典型地，隨著位置從像素部分20的中心朝向外側(cè)偏移，由微透鏡158會(huì)聚的入射 光線的入射角增大。對(duì)于微透鏡158執(zhí)行光瞳校正，然而光瞳校正量不充足。鑒于此，如上 所述，對(duì)于具有相等的波長(zhǎng)的入射光線，每個(gè)波導(dǎo)16的中心軸相對(duì)于光電二極管的中心的 偏移量增大，從而來(lái)自微透鏡158的光線的射線的中心與波導(dǎo)16的中心軸對(duì)齊。典型地，微透鏡158和顏色濾光片層157經(jīng)歷光瞳校正，從而入射光線在中心軸方 向上入射到光電二極管PD上。例如，對(duì)于微透鏡158和顏色濾光片層157執(zhí)行具有參照波 長(zhǎng)的入射光線(例如，綠光)的光瞳校正。在這種情況下，參照?qǐng)D41A，由于藍(lán)光容易被微透 鏡158彎曲，藍(lán)光入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變大。因此，微透鏡158和 顏色濾光片層157通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電二極管PD的中心軸FC向像素部分的中心極大 地偏移。然而，即使當(dāng)微透鏡158和顏色濾光片層157極大地偏移時(shí)，從顏色濾光片層157 射出的光線也在靠近光電二極管PD的中心軸線FC的位置處入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè) 一端上。因此，入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上的幾乎所有的入射光線被引導(dǎo)到波導(dǎo) 152。在這種情況下，波導(dǎo)152的位置校正為使得入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上的入 射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)152的中心軸C對(duì)齊。參照?qǐng)D41C，由于紅光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡158彎曲，紅光入射在波導(dǎo)152 的光線入射側(cè)一端時(shí)的入射角變?yōu)樾∮谒{(lán)光的入射角。并且，微透鏡158和顏色濾光片層 157通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光電二極管PD的中心軸FC向像素部分的中心極大地偏移。由于 這樣，從顏色濾光片層157射出的光線在遠(yuǎn)離光電二極管PD的中心軸線FC的位置處入射 在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上。在一些情況下，將光線入射為使得光線的主要部分從波 導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端突出。然而，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，將波導(dǎo)152的位置校正為使 得入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上的入射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)152的中心 軸C對(duì)齊。從而，從顏色濾光片層157射出的幾乎所有的入射光線入射到波導(dǎo)152的光線 入射側(cè)一端上并被引導(dǎo)到波導(dǎo)152中。并且，參照?qǐng)D41B，綠光相比藍(lán)光幾乎不會(huì)被微透鏡158彎曲，并且相比紅光容易 被微透鏡158彎曲。入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端的入射光線的入射角小于藍(lán)光的入 射角并且大于紅光的入射角。由于微透鏡158和顏色濾光片層157通過(guò)光瞳校正相對(duì)于光 電二極管PD的中心軸FC向像素部分的中心極大地偏移，從顏色濾光片層157射出的光線 在遠(yuǎn)離光光電二極管PD的中心軸線FC的位置處入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上。然 而，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，將波導(dǎo)152的位置校正為使得入射在波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一 端上的入射光線的射線的中心軸LC與波導(dǎo)152的中心軸C對(duì)齊。從而，從顏色濾光片層 157射出的幾乎所有的入射光線入射到波導(dǎo)152的光線入射側(cè)一端上并被引導(dǎo)到波導(dǎo)152 中。如上所述，隨著被顏色濾光片層157分開的光線的波長(zhǎng)減小，每個(gè)波導(dǎo)152的中心 軸C相對(duì)于相應(yīng)的光電二極管PD的中心的偏移量減小。因此，即當(dāng)波導(dǎo)152的光線入射側(cè)
33一端上的入射光線的波長(zhǎng)彼此不同時(shí)，波導(dǎo)152也根據(jù)波長(zhǎng)分別地設(shè)置，像素的靈敏度相 等，并且不會(huì)發(fā)生顏色陰影。圖42A、42B和43每個(gè)示出了四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共 享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管，其中對(duì)于上述的波導(dǎo)執(zhí)行光瞳校 正。圖42A示出了在圖43所示的像素部分40的象角的中心處，四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò) 散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單元像素組42中波導(dǎo)152的布 局。圖42B示出了在圖43所示的像素部分40的象角的右上邊緣處，四個(gè)像素共享一個(gè)浮 動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單元像素組42中波導(dǎo)152的 布局。像素部分40的象角的右下、左上和左下邊緣處，四像素共享型單元像素組42中波導(dǎo) 152的布局相對(duì)于象角的中心與圖42B中所示的波導(dǎo)152的布局對(duì)稱。通過(guò)將其中根據(jù)第四實(shí)施例僅增加第二綠色像素Gr的波導(dǎo)152的布局加到的其 中執(zhí)行圖40A至圖43所示的光瞳校正的波導(dǎo)152的布局，構(gòu)成根據(jù)第八實(shí)施例的固態(tài)圖像 拾取裝置67。由于根據(jù)第八實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置67的結(jié)構(gòu)中對(duì)波導(dǎo)152執(zhí)行光瞳校正， 可以降低顏色陰影。并且，可以減小第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度差別，并且 可以提供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝置?；蛘?，第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中可以是將根據(jù)第五至第七實(shí)施例中任意的與參照?qǐng)D 40A至43所描述的用于波導(dǎo)的光瞳校正結(jié)合起來(lái)。9.第九實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖44示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí)施例的固態(tài)圖像 拾取裝置是兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管二像素共享 型M0S固態(tài)圖像拾取裝置。首先，為了便于理解第九實(shí)施例，將參照?qǐng)D45描述改進(jìn)之前的兩個(gè)像素共享一個(gè) 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管二像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置34的對(duì) 比示例。固態(tài)圖像拾取裝置34具有其中包括波導(dǎo)111的示例結(jié)構(gòu)。通過(guò)將波導(dǎo)111加到 圖1所示的上述固態(tài)圖像拾取裝置1中的每個(gè)像素，構(gòu)成固態(tài)圖像拾取裝置34。其它結(jié)構(gòu) 與參照?qǐng)D1所描述的類似。在圖45中，類似的附圖標(biāo)記指代圖1中類似的部件。在固態(tài)圖 像拾取裝置34中，在兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管二 像素共享型單元像素組2中，傳輸柵電極3相對(duì)于相鄰像素之間的邊界彼此非對(duì)稱。具體 地，像素B和Gr的傳輸柵電極3相對(duì)于像素B和Gr之間的邊界彼此非對(duì)稱，并且像素Gb 和R的傳輸柵電極3相對(duì)于像素Gb和R之間的邊界彼此非對(duì)稱。假設(shè)其中包括紅色像素 R、第一和第二綠色像素Gb和Gr以及藍(lán)色像素B的四個(gè)像素的組具有拜耳型，由于基底層 中傳輸柵電極3的布局彼此非對(duì)稱，故出現(xiàn)綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別，并且出 現(xiàn)顏色陰影。參照?qǐng)D44，根據(jù)第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置69具有的像素部分中，兩個(gè)像素 共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管二像素共享型單元像素組71 二 維地重復(fù)地排列。二像素共享型單元像素組71每個(gè)包括兩個(gè)光電二極管PD1和PD2(或 PD3和PD4)、兩個(gè)傳輸晶體管Trll和Trl2、一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD、復(fù)位晶體管Tr2和放大晶體管Tr3。對(duì)于光電二極管PD1和PD2(或PD3和PD4)分別形成波導(dǎo)78。在該實(shí)施例中， 由于使用具有拜耳型的顏色濾光片，將包括紅色像素R和第一綠色像素Gb的二像素共享型 單元像素組71以及包括藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr的二像素共享型單元像素組71重 復(fù)地排列。相鄰的兩個(gè)二像素共享型單元像素組71限定一組的四個(gè)像素Gr、R、Gb和B。傳輸晶體管Trll和Trl2包括相應(yīng)的多晶硅制成的傳輸柵電極70、相應(yīng)的光電二 極管PD(PD1、PD2、PD3、PD4)和浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。復(fù)位晶體管Tr2包括多晶硅制成的復(fù)位柵 電極72、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和源區(qū)73。放大晶體管Tr3包括多晶硅制成的放大柵電極74、源 區(qū)75和漏區(qū)76。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和放大柵電極74通過(guò)布線部分77彼此連接。放大晶體管 Tr3的源區(qū)7連接到垂直信號(hào)線(未圖示)。在該實(shí)施例中，相應(yīng)的像素Gr、R、Gb和B中的波導(dǎo)78沿基底層具有非對(duì)稱的布局 的方向偏移，即在該實(shí)施例中，其中包括多晶硅制成的傳輸柵電極70的基底層幾乎不影響 波導(dǎo)78。在該實(shí)施例中，第一綠色像素Gb和藍(lán)色像素B的波導(dǎo)78水平向右偏移，并且第二 綠色像素Gr和紅色像素R的波導(dǎo)78垂直向下偏移。該實(shí)施例中的偏移方向僅是示例?？?以按照基底層的非對(duì)稱布置選擇任意偏移方向。也可以選擇根據(jù)第四至第八實(shí)施例中任意 的結(jié)構(gòu)。當(dāng)四個(gè)像素Gr、R、Gb和B限定一個(gè)組時(shí)，每個(gè)組中的波導(dǎo)78的布局在整個(gè)像素部 分中是等同的。根據(jù)第九實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置69，由于各個(gè)像素的波導(dǎo)78遠(yuǎn)離使波導(dǎo)78 受影響的傳輸柵電極70。從而，可以降低綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別以及顏色 陰影。可以為各個(gè)像素提供光學(xué)對(duì)稱，并且可以提供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝置。10.第十實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖46、47A和47B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本實(shí) 施例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮 動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。圖47A是沿圖46中的XLVIIA-XLVIIA所取 的橫截面視圖。圖47B是沿圖46中的XLVIIB-XLVIIB所取的橫截面視圖。該實(shí)施例不使用波導(dǎo)作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，而使用布線部分來(lái)調(diào)節(jié)光線量并從而獲得光 學(xué)對(duì)稱。首先，為了便于理解第十實(shí)施例，將參照?qǐng)D48、49A和49B描述改進(jìn)之前的對(duì)比示 例，該對(duì)比示例是其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管 的四像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置35。對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置35的單元像素組114 類似于圖62所示的結(jié)構(gòu)，只是固態(tài)圖像拾取裝置35在光電二極管PD(PD1至PD4)上方的 區(qū)域中不包括波導(dǎo)。在圖48中的平面視圖中，加入了布線部分26。將布線部分26設(shè)置為 不位于光電二極管PD上方。參照?qǐng)D48、49A和49B，類似的附圖標(biāo)記指代參照?qǐng)D62、63A和 63B中的類似的部件，并且省略其重復(fù)的描述。在對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置35的單元像素組114中，參照?qǐng)D49A中的沿圖48 中的線XLIXA-XLIXA所取的橫截面視圖，入射在第二綠色像素Gr上的部分入射光線被基底 層中且設(shè)置在光電二極管PD4附近的放大柵電極121遮蔽。相比之下，參照?qǐng)D49B中的沿 圖48中的線XLIXB-XLIXB所取的橫截面視圖，入射在第一綠色像素Gb上的入射光線沒(méi)有 被基底層中的柵電極遮蔽，并且入射在光電二極管PD 1上。入射在藍(lán)色像素B上的入射光線被放大柵電極121遮蔽。入射在第一綠色像素Gb上的入射光線沒(méi)有被放大柵電極121遮 蔽。因此，綠色像素Gr上的入射光線的量不同于綠色像素Gb上的入射光線的量。從而，出 現(xiàn)靈敏度的差別。并且在像素Gr和B之間以及像素Gb和R之間出現(xiàn)入射光線量的差別。 出現(xiàn)光學(xué)非對(duì)稱。根據(jù)第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置81，參照?qǐng)D46、47A和47B，四個(gè)像素共享一 個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單元像素組42的結(jié)構(gòu) 與圖31A、31B和32中所示的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似，只是除波導(dǎo)和布線部分外。具體地， 參照?qǐng)D46，根據(jù)第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置81包括四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一 個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單元像素組42，其中用作為光電轉(zhuǎn)換器的 四個(gè)光電二極管PD共享一個(gè)像素晶體管單元。更具體地，單元像素組42包括四個(gè)光電二 極管PD(PD1至PD4)、四個(gè)傳輸晶體管Tr(Trll至Trl4)和一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。此外，單元 像素組42包括一個(gè)復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4。波導(dǎo)沒(méi)有形成在 每個(gè)像素的光電二極管PD的上方。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD布置在2X2的陣列的四個(gè)光電二極管PD1至PD4的中心。由多晶 硅制成的傳輸柵電極43布置在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD和光電二極管PD1至PD4之間。從而，形成 用于四個(gè)光電二極管PD的四個(gè)傳輸晶體管Trll至Trl4。復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3 和選擇晶體管Tr4水平連續(xù)地布置在四個(gè)光電二極管PD1至PD4下方。如圖47A和47B所示，在像素R、Gb、B和Gr每個(gè)中，在半導(dǎo)體基底153的表面上形 成作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD，并且布線層150通過(guò)中間夾著中間層絕緣膜154形成 在半導(dǎo)體基底153上。布線層150包括多層布線部分155。并且，顏色濾光片層157和微透 鏡158 (也稱為片上透鏡)層疊在布線層150上。該實(shí)施例使用布線部分155作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于獲得光學(xué)對(duì)稱。在該實(shí)施例中，突 出部分155a從上層中的布線部分155突出。突出部分155a為不受基底層中的放大柵電極 影響的第一綠色像素Gb和紅色像素R的光電二極管PD1和PD2的部分遮蔽光線。通過(guò)突 出部分155a的入射光線量的調(diào)節(jié)量，即突出部分155a與光電二極管PD1和PD2的每個(gè)重 疊的突出量，被確定為使得對(duì)于光電二極管PD1和PD2的每個(gè)的光線入射量與對(duì)其它的光 電二極管PD3和PD4的相等。布線部分155的突出部分155a的布局在整個(gè)像素部分40中 對(duì)于單元像素組42是等同的。其它結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D31A、31B和32所描述的類似。參照?qǐng)D46、47A和47B，類似的附 圖標(biāo)記指代圖31A、31B和32中的類似部件，并且省略其重復(fù)的描述。根據(jù)第十實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置81，對(duì)不受放大柵電極49影響的像素調(diào)節(jié) 布線部分155的突出部分155a的突出量，在該實(shí)施例中的第一綠色像素Gb和紅色像素R， 從而調(diào)節(jié)放射光線量。因此，可以降低或消除第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度 的差別。并且，可以使對(duì)各個(gè)像素Gr、Gb、R和B的入射光線量相等。并且，可以降低顏色陰 影。從而，可以獲得光學(xué)對(duì)稱，并且可以提供具有高圖像質(zhì)量的固態(tài)圖像拾取裝置。11.第—^一實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖50、51A和51B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第i^一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本 實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。該實(shí)施例不使用波導(dǎo)而使用多晶硅制成 的偽電極作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以獲得光學(xué)對(duì)稱。首先，為了便于理解第十一實(shí)施例，將參照?qǐng)D52、53A和53B描述改進(jìn)之前的對(duì)比 示例，該對(duì)比示例是其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體 管并且不具有波導(dǎo)的四像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置36。對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置 36的單元像素組114類似于圖48、49A和49B所示的結(jié)構(gòu)，只是固態(tài)圖像拾取裝置36在光 電二極管PD(PD1至PD4)上方的區(qū)域中不包括波導(dǎo)，并且省略了波導(dǎo)和布線部分的布局。在 固態(tài)圖像拾取裝置36中，布線部分26的布局是非對(duì)稱的。在該示例中，在單元像素組114 中，布線部分26形成為與藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr的部分重合。參照?qǐng)D52、53A和 53B，類似的附圖標(biāo)記指代參照?qǐng)D48、49A和49B中的類似的部件，并且省略其重復(fù)的描述。如關(guān)于對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置36的描述，如果布線部分26不可避免地為 非對(duì)稱，入射在藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr上的部分入射光線被布線部分26遮蔽。入 射光線量可能在像素間不同，從而沒(méi)有提供光學(xué)對(duì)稱。根據(jù)第十一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置83具有像素部分40，其中在光電二極管 PD上方不具有波導(dǎo)的四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的 四像素共享型單元像素組42以與第十實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)相同的方式排列。布線部分155 的布局以與圖52、53A和53B中的對(duì)比示例類似的方式是非對(duì)稱的。具體地，布線部分155 形成為與藍(lán)色像素B和第二綠色像素Gr的部分重合。該實(shí)施例使用多晶硅制成并用作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的偽電極84來(lái)獲得光學(xué)對(duì)稱。偽電 極84與像素晶體管的柵電極同時(shí)形成。即，在該實(shí)施例中，偽電極84形成在不受布線部分 155影響的第一綠色像素Gb和紅色像素R的光電二極管PD1和PD2附近。在每個(gè)偽電極 84形成的位置處，部分入射光線被偽電極84遮蔽。偽電極84對(duì)入射光線量的調(diào)節(jié)量，即沿 光電二極管PD1和PD2的長(zhǎng)度，被確定為使得對(duì)于光電二極管PD1和PD2的每個(gè)的光線入 射量與對(duì)其它的光電二極管PD3和PD4的相等。偽電極84的布局在整個(gè)像素部分40中對(duì) 于單元像素組42是等同的。其它結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D46、47A和47B所描述的類似。參照?qǐng)D50、51A和51B，類似的附 圖標(biāo)記指代圖46、47A和47B中的類似部件，并且省略其重復(fù)的描述。根據(jù)第十一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置83，參照?qǐng)D51，入射在第二綠色像素Gr上 的部分入射光線L被突出的布線部分155遮蔽，并且從而降低了對(duì)于第二綠色像素Gr的 入射光線量。類似地，入射在藍(lán)色像素B上的部分入射光線L被布線部分155的突出部分 155a遮蔽，并且從而降低了對(duì)于藍(lán)色像素B的入射光線量。相比之下，參照?qǐng)D51B，對(duì)于不 受布線部分155的影響的第一綠色像素Gb，入射在第一綠色像素Gb上的部分入射光線L被 偽電極84遮蔽，從而降低了對(duì)于第一綠色像素Gb的入射光線量。通過(guò)控制偽電極84的尺 寸可以使對(duì)于像素的入射光線量的降低量相等。根據(jù)第十一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置83，如果單元像素組42中布線部分155不 可避免地為非對(duì)稱，偽電極84可以設(shè)置在基底層中，位于靠近不受布線部分155影響的像 素的位置。從而，可以獲得光學(xué)對(duì)稱。即，可以降低或消除第一和第二綠色像素Gb和Gr之 間的靈敏度的差別。并且，可以使對(duì)各個(gè)像素Gr、Gb、R和B的入射光線量相等。并且，可以 降低顏色陰影。
12.第十二實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖54、55A和55B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本 實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置，該四個(gè)像素共享一個(gè) 浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管。該實(shí)施例不使用波導(dǎo)而使用微透鏡作為 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，來(lái)獲得光學(xué)對(duì)稱。首先，為了便于理解第十二實(shí)施例，將參照?qǐng)D56、57A和57B描述改進(jìn)之前的對(duì)比 示例，該對(duì)比示例是其中四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體 管并且不具有波導(dǎo)的四像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置37。對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置 37的單元像素組114類似于圖48、49A和49B所示的結(jié)構(gòu)，只是固態(tài)圖像拾取裝置35在光 電二極管PD(PD1至PD4)上方的區(qū)域中不包括波導(dǎo)。參照?qǐng)D56、57A和57B，類似的附圖標(biāo) 記指代參照?qǐng)D48、49A和49B中的類似的部件，并且省略其重復(fù)的描述。在對(duì)比示例的固態(tài)圖像拾取裝置37的單元像素組114中，參照?qǐng)D57A中的沿圖56 中的線LVIIA-LVIIA所取的橫截面視圖，入射在第二綠色像素Gr上的部分入射光線被基底 層中且設(shè)置在光電二極管PD4附近的放大柵電極121遮蔽。相比之下，參照?qǐng)D57B中的沿 圖56中的線LVIIB-LVIIB所取的橫截面視圖，入射在第一綠色像素Gb上的入射光線沒(méi)有 被基底層中的柵電極遮蔽，并且入射在光電二極管PD1上。入射在藍(lán)色像素B上的入射光線 被放大柵電極121遮蔽。入射在第一綠色像素Gb上的入射光線沒(méi)有被放大柵電極121遮 蔽。因此，綠色像素Gr上的入射光線的量不同于綠色像素Gb上的入射光線的量。從而，出 現(xiàn)靈敏度的差別。并且在像素Gr和B之間以及像素Gb和R之間出現(xiàn)入射光線量的差別。 出現(xiàn)光學(xué)非對(duì)稱。參照54、55A和55B，根據(jù)第十二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置85包括在光電 二極管PD上方?jīng)]有波導(dǎo)的四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶 體管的四像素共享型單元像素組42。將多個(gè)四像素共享型單元像素組42排列以限定像素 部分40。如上所述，單元像素組42包括四個(gè)光電二極管PD (PD1至PD4)、四個(gè)傳輸晶體管 Tr(Trll至Trl4)和一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)FD。此外，單元像素組42包括一個(gè)復(fù)位晶體管Tr2、放 大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4。如圖55A和55B所示，在像素R、Gb、B和Gr每個(gè)中，在半導(dǎo)體基底153的表面上形 成作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管PD，并且布線層150通過(guò)中間夾著中間層絕緣膜154形成 在半導(dǎo)體基底153上。布線層150包括多層布線部分155。并且，顏色濾光片層157和微透 鏡158 (也稱為片上透鏡)層疊在布線層150上。該實(shí)施例中的固態(tài)圖像拾取裝置85使用微透鏡158作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于獲得光學(xué) 對(duì)稱。在該實(shí)施例中，只有受到作為基底層的放大柵電極49的影響的第二綠色像素Gr和 藍(lán)色像素B的微透鏡158偏移到傳遞通過(guò)微透鏡158的入射光線不被柵電極遮蔽的位置。 具體地，第二綠色像素Gr和藍(lán)色像素B的微透鏡158的焦點(diǎn)偏移離開放大柵電極49。單元 像素組42中微透鏡158的布局在整個(gè)像素部分40中對(duì)于單元像素組42是等同的。在第十二實(shí)施例中，如圖55A所示，第二綠色像素Gr的微透鏡158偏移離開放大 柵電極。從而，對(duì)于第二綠色像素Gr的放射光線L沒(méi)有被放大柵電極49遮蔽，并且入射到 光電二極管PD4上。并且，藍(lán)色像素B的微透鏡158以與第二綠色像素Gr類似的方式偏移。相比之下，第一綠色像素Gb的微透鏡158沒(méi)有偏移，并且入射光線入射在光電二極管PD1 上而不受作為基底層的柵電極的影響。并且，以與第一綠色像素Gb類似的方式，入射光線 入射在紅色像素R上而不受作為基底層的柵電極的影響。根據(jù)第十二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置85，可以通過(guò)將像素Gr和B的微透鏡158 偏移來(lái)調(diào)節(jié)光線量。從而，可以使第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別變?yōu)?相等。并且，可以使對(duì)各個(gè)像素Gr、Gb、R和B的入射光線量相等。并且，可以降低顏色陰 影。從而，可以獲得光學(xué)對(duì)稱。13.第十三實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)圖58、59A和59B每個(gè)示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置。本 實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置是四像素共享型M0S固態(tài)圖像拾取裝置。如果即使通過(guò)根據(jù)第 十二實(shí)施例的光線量調(diào)節(jié)對(duì)靈敏度的差別的調(diào)節(jié)也不充足，那么該實(shí)施例提供的改進(jìn)。根據(jù)第十三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置87包括四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、 一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型單元像素組42，其中第二綠色像素Gr 和藍(lán)色像素B的微透鏡158偏移離開基底層中的放大柵電極49。并且，第一綠色像素Gb和 紅色像素R的微透鏡158朝向基底層中的布線部分155偏移。根據(jù)第十三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置87，第二綠色像素Gr和藍(lán)色像素B的微透 鏡158偏移離開基底層中的放大柵電極49，以移動(dòng)焦點(diǎn)。從而，限制了入射光線量的損失， 并且提高了靈敏度。相比之下，第一綠色像素Gb和紅色像素R的微透鏡158朝向基底層中 的布線部分155偏移，從而通過(guò)布線部分155執(zhí)行調(diào)節(jié)以降低入射光線量。因此靈敏度減 小。由此，可以減小第一和第二綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度的差別。并且，可以使對(duì)各 個(gè)像素Gr、Gb、R和B的入射光線量相等。并且，可以降低顏色陰影。從而，可以獲得光學(xué)對(duì) 稱。14.第十四實(shí)施例固態(tài)圖像拾取裝置的示例結(jié)構(gòu)盡管未圖示，具有如第四至第十三任意的實(shí)施例所述的用于獲得光學(xué)對(duì)稱的結(jié)構(gòu) 的固態(tài)圖像拾取裝置可以用于(XD固態(tài)圖像拾取裝置。即使當(dāng)該結(jié)構(gòu)用于(XD固態(tài)圖像拾 取裝置時(shí)，可以執(zhí)行與以上類似的光線量調(diào)節(jié)，并且可以為各個(gè)像素獲得光學(xué)對(duì)稱。在上述實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)用于兩個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和 一個(gè)選擇晶體管的二像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置或四個(gè)像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè) 放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的四像素共享型固態(tài)圖像拾取裝置。然而，該結(jié)構(gòu)可以用于 其它個(gè)數(shù)的像素共享一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、一個(gè)放大晶體管和一個(gè)選擇晶體管的其它個(gè)數(shù)的像 素共享型固態(tài)圖像拾取裝置。在上述實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)用于具有拜耳型的顏色濾光片101的固態(tài)圖像拾取裝 置。然而，該結(jié)構(gòu)可以用于具有圖61所示的傾斜陣列的蜂窩型的顏色濾光片102的固態(tài)圖 像拾取裝置。在上述實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)用于彩色的固態(tài)圖像拾取裝置。然而，該結(jié)構(gòu)可以用于單 色(例如黑色和白色)的固態(tài)圖像拾取裝置。在這種情況中，波導(dǎo)、布線部分、偽電極、片上 透鏡等可以用作為調(diào)節(jié)裝置。
15.第十五實(shí)施例電子裝置的示例結(jié)構(gòu)根據(jù)上述的任意實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取裝置可以用于諸如攝像機(jī)系統(tǒng)(例如數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)或視頻攝像機(jī))、具有圖像拾取功能的移動(dòng)電話，或具有圖像拾取功能的另一種裝置。圖66示也了第十五實(shí)施例，其中固態(tài)圖像拾取裝置用于作為電子裝置的示例的 攝像機(jī)。該實(shí)施例的攝像機(jī)例如是捕獲靜態(tài)圖像或影片的視頻攝像機(jī)。該實(shí)施例中的攝像 機(jī)91包括固態(tài)圖像拾取裝置92、將入射光線引導(dǎo)到固態(tài)圖像拾取裝置92的光傳感器的光 學(xué)系統(tǒng)93和快門裝置94。并且，攝像機(jī)91包括驅(qū)動(dòng)電路95和處理從固態(tài)圖像拾取裝置 92輸出的信號(hào)的信號(hào)處理電路96。固態(tài)圖像拾取裝置92可以是根據(jù)上述實(shí)施例的任意的固態(tài)圖像拾取裝置。光學(xué) 系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)93使來(lái)自物體的圖像光線(入射光線)聚焦在固態(tài)圖像拾取裝置92的圖 像拾取表面上。因此，信號(hào)電荷對(duì)于預(yù)定的周期積累在固態(tài)圖像拾取裝置92中。光學(xué)系統(tǒng) 93可以是包括多個(gè)光學(xué)透鏡的光學(xué)透鏡系統(tǒng)。快門裝置94控制對(duì)于固態(tài)圖像拾取裝置92 的光線照射周期和光線遮蔽周期。驅(qū)動(dòng)電路95提供用于控制固態(tài)圖像拾取裝置92的傳輸 操作以及快門裝置94的快門操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)電路95提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定 時(shí)信號(hào))，傳輸來(lái)自固態(tài)圖像拾取裝置的信號(hào)。信號(hào)處理電路96執(zhí)行各種信號(hào)處理。信號(hào) 處理后的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)中或輸出到監(jiān)視器。根據(jù)第十五實(shí)施例的例如攝像機(jī)的電子裝置，例如可以獲得光學(xué)對(duì)稱，使得固態(tài) 圖像拾取裝置92中綠色像素Gb和Gr之間的靈敏度可以相等，并且從而可以提高圖像質(zhì) 量。從而，可以提供可靠的電子裝置。上述的任意實(shí)施例可以與另一個(gè)實(shí)施例共同實(shí)施。相應(yīng)地獲得光學(xué)對(duì)稱。本發(fā)明包含了與2009年3月30日向日本專利局遞交的日本在先專利申 請(qǐng)JP2009-081100和2009年10月19日向日本專利局遞交的日本在先專利申請(qǐng) JP2009-240774中公開的主題相關(guān)的主題，這里通過(guò)引用引入其全部?jī)?nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，只要在所附權(quán)利要求或與其相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，可以按照設(shè) 計(jì)要求等其它因素進(jìn)行各種改變、結(jié)合、附屬結(jié)合和替代。
40
權(quán)利要求
一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括像素部分，由沿半導(dǎo)體基底的行和列方向排列的單元像素限定，其中，每個(gè)所述單元像素包括光電轉(zhuǎn)換器，形成在所述半導(dǎo)體基底上并將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷，波導(dǎo)，形成在所述光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線引導(dǎo)到所述光電轉(zhuǎn)換器，以及微透鏡，形成在所述波導(dǎo)上方并將入射光線引導(dǎo)到所述波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端，并且其中，所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從所述光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得從所述微透鏡入射到所述波導(dǎo)的所述光線入射側(cè)一端上的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，還包括顏色濾光片層，形成在所述波導(dǎo)和所述微透鏡之間并將入射光線分開，其中，基于入射光線的基準(zhǔn)色，對(duì)所述微透鏡和所述顏色濾光片層執(zhí)行光瞳校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，在所述像素部分中，對(duì)于其上入射 具有相等的波長(zhǎng)的入射光線的所述光電轉(zhuǎn)換器，每個(gè)所述波導(dǎo)的中心軸相對(duì)于相應(yīng)的所述 光電轉(zhuǎn)換器的中心的偏移量從所述像素部分的中心朝向外側(cè)變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，對(duì)于位于離開所述像素部分的中 心相等的距離處的所述光電轉(zhuǎn)換器，每個(gè)所述波導(dǎo)的中心軸相對(duì)于相應(yīng)的所述光電轉(zhuǎn)換器 的中心的偏移量隨著被所述顏色濾光片層分開并入射到所述光電轉(zhuǎn)換器上的光線的波長(zhǎng) 的增大而減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，所述波導(dǎo)的直徑允許來(lái)自所述波 導(dǎo)的所述光線出射側(cè)一端的入射光線射在所述光電轉(zhuǎn)換器的表面內(nèi)的區(qū)域上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置，還包括單元像素組，其中，所述單元像素組包括第一單元像素，其包括的所述光電轉(zhuǎn)換器上入射由所述顏色濾光片層分開的具有第一 波長(zhǎng)的光線，第二單元像素，其包括的所述光電轉(zhuǎn)換器上入射由所述顏色濾光片層分開的具有第二 波長(zhǎng)的光線，所述第二波長(zhǎng)小于所述第一波長(zhǎng)，第三單元像素，其包括的所述光電轉(zhuǎn)換器上入射由所述顏色濾光片層分開的具有第三 波長(zhǎng)的光線，所述第三波長(zhǎng)大于所述第一波長(zhǎng)，并且其中，對(duì)于所述單元像素組中的所述光電轉(zhuǎn)換器，每個(gè)所述波導(dǎo)的中心軸相對(duì)于相應(yīng) 的所述光電轉(zhuǎn)換器的中心的偏移量隨著被所述顏色濾光片層分開的光線的波長(zhǎng)減小而減 小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取裝置， 其中，所述波導(dǎo)包括第一波導(dǎo)，其限定所述波導(dǎo)的外圍部分，以及第二波導(dǎo)，其形成在所述第一波導(dǎo)內(nèi)側(cè)并且具有小于所述第一波導(dǎo)的折射率。
8.—種制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法，所述方法包括以下步驟在布線層中形成波導(dǎo)孔，所述波導(dǎo)孔將入射光線引導(dǎo)到將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換器上，所述光電轉(zhuǎn)換器形成在半導(dǎo)體基底處，形成在所述半導(dǎo)體基底處并包括中 間層絕緣膜的所述布線層具有多層的布線部分；用波導(dǎo)材料膜充填所述波導(dǎo)孔，所述波導(dǎo)材料膜的折射率大于所述中間層絕緣膜的折 射率，并且在所述波導(dǎo)孔中形成波導(dǎo)；通過(guò)中間夾著平面化絕緣膜，在所述波導(dǎo)材料膜上形成將入射光線分開的顏色濾光片 層；并且在所述顏色濾光片層上形成微透鏡，所述微透鏡將入射光線引導(dǎo)到所述電光轉(zhuǎn)換器上，其中，各自具有所述光電轉(zhuǎn)換器的多個(gè)單元像素沿所述半導(dǎo)體基底的行和列的方向排 列，以限定像素部分，并且其中，對(duì)于相應(yīng)的所述光電轉(zhuǎn)換器形成的所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從光 線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得在所述波導(dǎo) 的所述光線入射側(cè)一端上入射的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造固態(tài)圖像拾取裝置的方法， 其中，所述波導(dǎo)的形成包括在所述波導(dǎo)孔的內(nèi)表面上形成第一波導(dǎo)，并且用折射率低于所述第一波導(dǎo)的材料充填其中形成了所述第一波導(dǎo)的所述波導(dǎo)孔，并形 成第二波導(dǎo)。
10.一種圖像拾取裝置，包括 光線會(huì)聚光學(xué)單元，會(huì)聚入射光線；其中包括固態(tài)圖像拾取裝置的圖像拾取單元，接收由所述光線會(huì)聚光學(xué)單元會(huì)聚的光 線，并且對(duì)光線執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；以及信號(hào)處理單元，處理通過(guò)所述固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉(zhuǎn)換獲得的信號(hào)， 其中，所述固態(tài)圖像拾取裝置包括像素部分，由沿半導(dǎo)體基底的行和列方向排列的單元像素限定， 其中，每個(gè)所述單元像素包括光電轉(zhuǎn)換器，形成在所述半導(dǎo)體基底上并將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷， 波導(dǎo)，形成在所述光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線弓丨導(dǎo)到所述光電轉(zhuǎn)換器，以及 微透鏡，形成在所述波導(dǎo)上方并將入射光線引導(dǎo)到所述波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端，并且 其中，所述波導(dǎo)具有柱形主體，所述柱形主體從所述光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一 端具有恒定的橫截面，并且所述波導(dǎo)設(shè)置為使得從所述微透鏡入射到所述波導(dǎo)的所述光線 入射側(cè)一端上的所述入射光線的射線中心與所述波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。
11.一種固態(tài)圖像拾取裝置，包括 像素部分，其中排列多像素，基底層，在多像素組的光線入射表面下方的位置處形成在該組中，并且具有包括電極 和布線的布局，所述布局相對(duì)于預(yù)定的相鄰像素之間的邊界非對(duì)稱；以及 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于使所述基底層帶來(lái)的像素間的光學(xué)非對(duì)稱成為光學(xué)對(duì)稱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置偏移的調(diào) 節(jié)方向和調(diào)節(jié)量在整個(gè)所述像素部分中相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固態(tài)圖像拾取裝置，還包括顏色濾光片層，形成在所述像素的光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線分開， 所述顏色濾光片層上的片上透鏡；以及 形成在所述顏色濾光片層下方的基底層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，所述像素部分包括多個(gè)單元像素組，每個(gè)所述單元像素組具有共享一個(gè)預(yù)定的 晶體管的多個(gè)像素，并且其中，非對(duì)稱的所述基底層是包括像素晶體管的柵電極和布線部分的基底層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固態(tài)圖像拾取裝置， 其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是用于每個(gè)像素的波導(dǎo)， 其中，所述顏色濾光片層形成在所述波導(dǎo)上方，其中，所述基底層是位于所述波導(dǎo)下方并包括所述柵電極和所述布線部分的基底層，并且其中，在作為參考狀態(tài)的將所述波導(dǎo)以規(guī)則的間隔布置在整個(gè)所述像素部分中的狀態(tài) 中，在所述單元像素組中或在多個(gè)相鄰的所述單元像素組中，至少特定的像素的波導(dǎo)偏移 離開所述參考狀態(tài)的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，在輸出相同的顏色信號(hào)的共同 顏色像素的波導(dǎo)中，至少第一共同顏色像素的波導(dǎo)偏移離開位于靠近所述波導(dǎo)的共享像素 晶體管的柵電極，從而所述單元像素組中或多個(gè)相鄰的所述單元像素組中的所述共同顏色 像素之間的靈敏度的差別變?yōu)榈韧?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，在共同顏色像素的波導(dǎo)中，至少 第二共同顏色像素的波導(dǎo)偏移離開共享像素晶體管的柵電極，從而所述單元像素組中或多 個(gè)相鄰的所述單元像素組中的所述共同顏色像素之間的靈敏度的差別變?yōu)榈韧?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固態(tài)圖像拾取裝置，其中，對(duì)于位于離開所述像素部分的 中心相等的距離處的所述光電轉(zhuǎn)換器，執(zhí)行波導(dǎo)光瞳校正，使得所述波導(dǎo)的中心軸相對(duì)于 所述光電轉(zhuǎn)換器的中心的偏移量隨著被所述顏色濾光片層分開并入射到所述光電轉(zhuǎn)換器 上的光線的波長(zhǎng)的增大而增大。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固態(tài)圖像拾取裝置， 其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是所述布線部分的突出部分，并且其中，在所述單元像素組中或在多個(gè)相鄰的所述單元像素組中，所述布線部分的所述 突出部分突出到不對(duì)所述基底層產(chǎn)生影響的光電轉(zhuǎn)換器上方的區(qū)域。
20.一種電子裝置，包括 固態(tài)圖像拾取裝置；光學(xué)系統(tǒng)，將入射光線引導(dǎo)到所述固態(tài)圖像拾取裝置的光電轉(zhuǎn)換器上；以及 信號(hào)處理電路，處理所述固態(tài)圖像拾取裝置的輸出信號(hào)，其中，所述固態(tài)圖像拾取裝置是根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的固態(tài)圖像拾取裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像拾取裝置及其制造方法、圖像拾取裝置和電子裝置。固態(tài)圖像拾取裝置包括像素部分，所述像素部分由沿半導(dǎo)體基底的行和列方向排列的單元像素限定。每個(gè)單元像素包括形成在半導(dǎo)體基底上并將入射光線轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換器、形成在光電轉(zhuǎn)換器上方并將入射光線引導(dǎo)到光電轉(zhuǎn)換器的波導(dǎo)，以及形成在波導(dǎo)上方并且將入射光線引導(dǎo)到波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端的微透鏡。波導(dǎo)具有從光線入射側(cè)一端到光線出射側(cè)一端具有恒定的橫截面的柱形主體，并且設(shè)置為使得從波導(dǎo)的光線入射側(cè)一端上的微透鏡入射的入射光線的射線中心與波導(dǎo)的中心軸對(duì)齊。
文檔編號(hào)H01L27/148GK101853866SQ20101013990
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者中田征志, 伊澤慎一郎, 山下和芳 申請(qǐng)人:索尼公司