固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種包含白色像素的固態(tài)成像裝置以及一種包含所述固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器可示范安裝在數(shù)字攝影機、數(shù)字照相機、平板計算機、智能電話、移動電話等中的固態(tài)成像裝置。在CMOS圖像傳感器中，光電電荷積累在充當光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(PD)的pn結(jié)電容中；由此積累的光電電荷經(jīng)由M0S晶體管而被讀出。
[0003]在固態(tài)成像裝置中，根據(jù)像素數(shù)量的增加而促進像素大小的微型化。微型化通過ro面積的縮小和進入的光的量的減少來實現(xiàn)，導(dǎo)致靈敏度較低。為了補償較低的靈敏度，白色像素已代替彩色像素而投入使用。白色像素包含透明層，其中透明層在可見光區(qū)中幾乎不具有吸收。已關(guān)于透明層的材料和制造方法而作出了各種提議。例如，專利文獻1描述透明層是由與作為底層的層間絕緣膜(例如，Si02膜)的材料相同的材料制成。
[0004]引用文獻列表
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:JP 2012-74763A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在包含白色像素的固態(tài)成像裝置中，會容易發(fā)生白色像素與鄰近彩色像素的顏色混合。因此期望抑制顏色混合。此外，當透明層由與作為底層的層間絕緣膜的材料相同的材料制成時，透明層的蝕刻處理變得困難，導(dǎo)致降低的形狀精度。
[0008]因此期望提供一種可抑制顏色混合且改進形狀精度的固態(tài)成像裝置，以及一種包含所述固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。
[0009]根據(jù)本公開的實施例的固態(tài)成像裝置包含:彩色像素，各自包含第一光電轉(zhuǎn)換元件和彩色濾光片；白色像素，各自包含第二光電轉(zhuǎn)換元件和透明層；以及層間絕緣膜，設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件與彩色濾光片之間，以及第二光電轉(zhuǎn)換元件與透明層之間。彩色濾光片設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件的光進入側(cè)上。透明層設(shè)置在第二光電轉(zhuǎn)換元件的光進入側(cè)上。透明層具有比彩色濾光片的折射率高的折射率，且包含由與層間絕緣膜的材料不同的材料制成的無機介電膜。
[0010]在根據(jù)本公開的實施例的固態(tài)成像裝置中，透明層的折射率高于彩色濾光片的折射率。因此，斜向進入透明層的光在透明層與彩色濾光片之間的界面處反射，且反射光朝向透明層返回。這導(dǎo)致穿過透明層進入鄰近像素的光的量的減少，抑制白色像素與鄰近彩色像素的顏色混合。此外，透明層包含由與層間絕緣膜的材料不同的材料制成的無機介電膜。這使得可按高精度控制透明層的蝕刻量，導(dǎo)致形狀精度的改進。
[0011]根據(jù)本公開的實施例的電子設(shè)備設(shè)有固態(tài)成像裝置。固態(tài)成像裝置包含:彩色像素，各自包含第一光電轉(zhuǎn)換元件和彩色濾光片；白色像素，各自包含第二光電轉(zhuǎn)換元件和透明層；以及層間絕緣膜，設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件與彩色濾光片之間，以及第二光電轉(zhuǎn)換元件與透明層之間。彩色濾光片設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換元件的光進入側(cè)上。透明層設(shè)置在第二光電轉(zhuǎn)換元件的光進入側(cè)上。透明層具有比彩色濾光片的折射率高的折射率，且包含由與層間絕緣膜的材料不同的材料制成的無機介電膜。
[0012]在根據(jù)本公開的上述實施例的電子設(shè)備中，通過固態(tài)成像裝置來執(zhí)行成像。
[0013]根據(jù)本公開的實施例的固態(tài)成像裝置，或根據(jù)本公開的實施例的電子設(shè)備，透明層的折射率高于彩色濾光片的折射率。因此，可減少穿過透明層且進入鄰近像素的光的量，且抑制白色像素與鄰近彩色像素的顏色混合。此外，透明層包含由與層間絕緣膜的材料不同的材料制成的無機介電膜。因此，可按高精度控制透明層的蝕刻量，導(dǎo)致形狀精度的改進。
[0014]應(yīng)注意，本公開的效果不限于此處所述的那些效果，而是可為下文所述的效果中的任一個效果。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本公開的第一實施例的固態(tài)成像裝置的配置的橫截面圖。
[0016]圖2是由透明樹脂制成的透明層的形狀的一個實例的平面圖。
[0017]圖3是圖2中的像素大小的微型化的狀況下的透明層的形狀的一個實例的平面圖。
[0018]圖4是為了描述圖1所例示的固態(tài)成像裝置的運作而提供的橫截面圖。
[0019]圖5是透明層與彩色濾光片之間的折射率差與臨界角的關(guān)系的圖形。
[0020]圖6是為了描述臨界角而提供的橫截面圖。
[0021]圖7是圖1所例示的固態(tài)成像裝置中的兩行兩列單元陣列(unitarray)的一個實例的平面圖。
[0022]圖8是RGB拜耳陣列的平面圖。
[0023]圖9是布置多個圖7所例示的單元陣列的配置的平面圖。
[0024]圖10是圖1所例示的固態(tài)成像裝置中的兩行兩列單元陣列的另一實例的平面圖。
[0025]圖11是布置多個圖10所例示的單元陣列的配置的平面圖。
[0026]圖12是應(yīng)用根據(jù)實施例的制造固態(tài)成像裝置的方法的單元陣列的平面圖。
[0027]圖13是按照工序的制造具有圖12所例示的單元陣列的固態(tài)成像裝置的方法的橫截面圖。
[0028]圖14是圖13之后的過程的橫截面圖。
[0029]圖15是圖14之后的過程的橫截面圖。
[0030]圖16是圖15所例示的透明層的布置的平面圖。
[0031 ]圖17是圖15之后的過程的橫截面圖。
[0032]圖18是圖17之后的過程的橫截面圖。
[0033]圖19是圖18之后的過程的橫截面圖。
[0034]圖20是應(yīng)用根據(jù)本公開的第二實施例的制造固態(tài)成像裝置的方法的單元陣列的平面圖。
[0035]圖21是按照工序的制造具有圖20所例示的單元陣列的固態(tài)成像裝置的方法的橫截面圖。
[0036]圖22是圖21之后的過程的橫截面圖。
[0037]圖23是圖22之后的過程的橫截面圖。
[0038]圖24是圖23所例示的透明層的布置的平面圖。
[0039]圖25是圖23之后的過程的橫截面圖。
[0040]圖26是圖25之后的過程的橫截面圖。
[0041]圖27是圖26之后的過程的橫截面圖。
[0042]圖28是圖27所例示的透明層和綠色濾光片的布置的平面圖。
[0043]圖29是圖27之后的過程的橫截面圖。
[0044]圖30是圖29之后的過程的橫截面圖。
[0045]圖31是應(yīng)用根據(jù)本公開的第三實施例的制造固態(tài)成像裝置的方法的單元陣列的平面圖。
[0046]圖32是按照工序的制造具有圖31所例示的單元陣列的固態(tài)成像裝置的方法的橫截面圖。
[0047]圖33是圖32之后的過程的橫截面圖。
[0048]圖34是圖33之后的過程的橫截面圖。
[0049]圖35是圖34所例示的透明層的布置的平面圖。
[0050]圖36是圖34之后的過程的橫截面圖。
[0051]圖37是圖36之后的過程的橫截面圖。
[0052]圖38是圖37之后的過程的橫截面圖。
[0053]圖39是圖38之后的過程的橫截面圖。
[0054]圖40是圖39之后的過程的橫截面圖。
[0055]圖41是根據(jù)本公開的第四實施例的固態(tài)成像裝置的配置的橫截面圖。
[0056]圖42是圖41所例示的遮光壁的配置的平面圖。
[0057]圖43是制造圖41所例示的固態(tài)成像裝置的方法中的過程的橫截面圖。
[0058]圖44是固態(tài)成像裝置的功能框圖。
[0059]圖45是根據(jù)應(yīng)用實例的電子設(shè)備的功能框圖。
【具體實施方式】
[0060]在下文中，參照附圖來詳細描述本公開的一些實施例。應(yīng)注意，按照以下次序進行描述。
[0061]1.第一實施例(具有以棋盤圖案布置的W像素以及RB彩色像素的實例)
[0062]2.第二實施例(制造方法:具有W像素和RGB彩色像素的實例)
[0063]3.第三實施例(制造方法:使用CMP的制造方法的實例)
[0064]4.第四實施例(具有遮光壁的實例)
[0065]5.固態(tài)成像裝置的整體配置的實例
[0066]6.應(yīng)用實例(電子設(shè)備的實例)
[0067](第一實施例)
[0068]圖1例示根據(jù)本公開的第一實施例的