專利名稱：固體成像器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固體成像器件。尤其是，本發(fā)明涉及的固體成像器件中有多個以矩陣形式排列的光敏元。
背景技術：
有一種以CCD為代表的固體成像器件，具有如圖16所示的反射壁，用于有效地聚集從上方入射到光敏元的傾斜入射光。參照圖16，將在下文對上述的固體成像器件進行說明。
圖16中所示的固體成像器件包括半導體襯底501，柵絕緣膜502，柵電極503，光電二極管504，電荷傳輸區(qū)505，層間絕緣膜506，遮光膜507，絕緣膜509，層內透鏡510，平整膜(planarization film)511，反射壁512，濾色器513，以及片上微透鏡(on-chip micro lens)514。
光電二極管504和電荷傳輸區(qū)505形成于半導體襯底501上。半導體襯底501的表面覆有柵絕緣膜502，柵電極503形成于柵絕緣膜502上。層間絕緣膜506形成于柵電極503上。此外，形成遮光膜507以覆蓋柵絕緣膜502和層間絕緣膜506。特別指出，在光電二極管504上有孔515，以使光電二極管504接收到光。
此外，絕緣膜509形成于遮光膜507上。層內透鏡510和平整膜511形成于絕緣膜509上。同樣，金屬反射壁512形成于遮光膜507上，以將像素各自分隔開。此外，濾色器513形成于平整膜511上。對于每個光電二極管504，都有一個片上微透鏡514形成于濾色器513上。
參照圖17，將在這里對反射壁512詳細說明。圖17為固體成像器件的圖示，其中，半導體襯底501為俯視。圖16表示圖17在X-X’處的橫截面。特別指出，圖17中只示出柵電極503，遮光膜507，反射壁512，以及孔515。同樣，出于簡化的原因，假定圖17所示的固體成像器件有6×4的矩陣排列。
如圖17所示，每個孔515均由反射壁512包圍，反射壁以網(wǎng)格圖案形成于遮光膜507上。在常規(guī)的固體成像器件中，反射壁512按照這種方式形成于遮光膜507上，以圍繞像素。這樣，如圖16所示，使得聚集來自于孔515上方的傾斜入射光線成為可能。結果，該固體成像器件的光靈敏度得到了提高(日本公開專利出版物NO.2001-77339(Japanese Laid-Open Patent PublicationNo.2001-77339))。
然而，在上述常規(guī)的固體成像器件中，柵電極503處在包括以矩陣形式排列的光電二極管504的感光區(qū)中心，施加于柵電極503上的電壓減小將導致柵電極503操作的延遲。下文將參照圖17詳細說明上述問題。
例如，在感光區(qū)內，由于柵電極503被遮光膜507或者處于柵電極503上的透鏡覆蓋，所以當向柵電極503施加電壓時，必須有電壓施加到柵電極503處于感光區(qū)邊緣以外的部分(圖17中圈出的部分)，在感光區(qū)中，光電二極管504以矩陣形式排列。
柵電極503由電阻相對較高的多晶硅制造。因此，如果僅僅向如圖17所示的柵電極503的邊緣施加電壓，則柵電極503上遠離電壓施加點以外所施加的電壓就會減小(例如，位于感光區(qū)中心的柵電極)。結果，例如，由柵電極503執(zhí)行的信號電荷探測操作可能延遲，或者，對轉移所探測到信號電荷的潛在需要可能不會產生。
為了解決上述的操作延遲問題，在日本公開專利出版物No.H6-169079和日本公開專利出版物No.H9-331055中公開了一種固體成像器件。在下文中，將參照


這種固體成像器件。圖18為該常規(guī)固體成像器件的剖視圖。圖19也是對該常規(guī)固體成像器件的圖示，其中半導體襯底501為俯視。圖18表示圖19在Y-Y’處的橫截面。
圖18所示的固體成像器件與圖16中所示的固體成像器件的不同之處在于形成了觸點508，用于連接遮光膜507和柵電極503。如圖19所示，在該固體成像器件的感光區(qū)，這種觸點508以等間距排列。圖18所示的固體成像器件與圖16中所示的固體成像器件的不同還在于，遮光膜507還可以作為互連(interconnection)使用。對于圖18所示的上述結構的固體成像器件，將在以下對柵電極503上電壓的施加進行說明。
首先，圖19中，將施加于柵電極503的電壓施加到遮光膜507的上端或者下端。當電壓施加到遮光膜507上時，該電壓通過觸點508施加到柵電極503上。結果，柵電極503能夠探測到由光電二極管504產生的信號電荷。
這里，上述的遮光膜507由金屬制造，比如W(鎢)。金屬例如W的電阻值比多晶硅的電阻值小。因而，即使電壓加到遮光膜507的上端或者下端，在遮光膜507中心部分的電壓也不會顯著地降低。即，在每個觸點508上施加的電壓大小基本相同，每個柵電極503上施加的電壓大小基本相同。結果，就可能消除柵電極503的操作延遲。
然而，問題在于，圖16所示的反射壁512在圖18所示的固體成像器件中無法形成。在下文中，將會詳細說明上述問題。
如圖16所示，形成反射壁512以和遮光膜507接觸。另一方面，在圖18所示的固體成像器件中，為了將電壓施加到柵電極503上，遮光膜507還可以作為互連而使用。結果，在圖18所示的固體成像器件中，如果形成如圖17所示的網(wǎng)格狀反射壁512以和遮光膜507接觸，則遮光膜507彼此電連接。即，所有的柵電極503彼此電連接。結果，固體成像器件不能正常工作。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種固體成像器件，能夠在防止柵電極動作延遲的同時，防止傾斜光進入光電二極管。
為了達到上述目的，本發(fā)明具有以下特點。
在根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件中，多個光敏元按照均勻間隔以矩陣的形式排列在半導體襯底上設置的感光區(qū)上，每個光敏元包括可以接收光的光接收區(qū)域。為了探測每個光敏元產生的電荷，在半導體襯底上提供了與多個光敏元相應的多個探測電極。多個互連覆蓋著探測電極，并且向多個探測電極施加電壓。在互連上按照網(wǎng)格圖案形成多個反射壁以將光敏單元各自分隔，并用于將從上方進入半導體襯底的部分光線反射到每個光敏元的光接收區(qū)域。多個反射壁與多個互連電絕緣。
特別指出，在多個反射壁的下表面和多個互連的上表面之間可以形成一層絕緣膜。
多個反射壁的構成方式最好使越過光敏元彼此相對的反射壁之間的中點從光接收區(qū)域中心向感光區(qū)中心偏移；越過光敏元彼此相對的反射壁之間的中點與光敏元的光接收區(qū)域中心之間的偏移量大小根據(jù)從感光區(qū)中心到光接收區(qū)域中心的距離而定。距感光區(qū)中心的距離越大，越過光敏元彼此相對的反射壁之間的中點到光敏元的光接收區(qū)域中心之間的偏移距離最好就越大。
此外，反射壁的縱向截面可以是頂邊大于底邊的梯形。
此外，為了將光線收集到光敏元上，還可以包括放置在每個相應的光敏元上的多個層內透鏡，而光敏元位于由多個反射壁包圍的區(qū)域中。在此情況下，多個層內透鏡中每個的中心最好從光敏元的光接收區(qū)域的中心向感光區(qū)中心偏移，偏移量根據(jù)從感光區(qū)中心到光接收區(qū)域中心的距離而定。
此外，還可以包括形成于多個反射壁上的濾色器，以及形成于濾色器上與每個光敏元對應的多個微透鏡。在此情況下，多個微透鏡中每個的中心最好從光敏元的光接收區(qū)域的中心向感光區(qū)的中心偏移，偏移量根據(jù)從感光區(qū)中心到光接收區(qū)域中心的距離而定。
本發(fā)明也針對固體成像器件的制造方法。具體地說，根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件的制造方法包括以下步驟形成多個光敏元，按照均勻的間隔在半導體襯底上設置的感光區(qū)以矩陣的形式排列，每個光敏元包括一個可以接收光的光接收區(qū)域；形成多個探測電極以對應多個光敏元，用于探測每個光敏元產生的信號電荷；形成覆蓋探測電極的層間絕緣膜；形成穿過層間絕緣膜的觸點；形成多個金屬互連覆蓋多個探測電極，這樣，金屬互連通過觸點與探測電極相連；在多個金屬互連和多個光敏元上沉積絕緣膜；在絕緣膜上形成網(wǎng)格圖案的掩膜；通過使用具有網(wǎng)格圖案的掩膜以及通過蝕刻去除位于掩膜網(wǎng)格狀開口下的絕緣膜，在互連的上方形成網(wǎng)格狀溝道，將光敏元各自分隔開；在網(wǎng)格狀溝道中沉積金屬；以及形成濾色器以覆蓋絕緣膜和沉積有金屬的溝道。在通過蝕刻去除絕緣膜的步驟中，形成網(wǎng)格狀溝道，以便在互連上保留一部分絕緣膜。
此外，在沉積絕緣膜的步驟中，可以沉積具有第一蝕刻速度的第一絕緣膜，在第一絕緣膜上沉積第二絕緣膜，它的蝕刻速度高于第一種蝕刻速度。
網(wǎng)格圖案掩膜的形成最好使位于互連內越過光敏元彼此相對的網(wǎng)格狀開口的中點從光敏元件的光接收區(qū)域中心向感光區(qū)中心偏移；位于金屬互連內的越過光敏元彼此相對的網(wǎng)格狀開口的中點與光敏元的光接收區(qū)域中心之間的偏移量大小根據(jù)從感光區(qū)中心到光接收區(qū)域中心的距離而定。
此外，根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件的另一種制造方法包括以下步驟形成多個光敏元，按照均勻的間隔在半導體襯底上設置的感光區(qū)以矩陣的形式排列，每個光敏元包括一個能夠接收光的光接收區(qū)域；形成對應于多個光敏元的多個探測電極，用于探測每個光敏元產生的信號電荷；形成覆蓋探測電極的層間絕緣膜；形成穿過層間絕緣膜的觸點；形成金屬互連覆蓋多個探測電極，這樣，使金屬互連通過觸點與探測電極相連；在金屬互連和多個光敏元上沉積絕緣膜；在絕緣膜上形成具有網(wǎng)格圖案的掩膜；通過使用具有網(wǎng)格圖案的掩膜以及通過蝕刻去除位于掩膜網(wǎng)格狀開口下的絕緣膜，在互連上形成網(wǎng)格狀溝道，用于將光敏元各自分開；形成覆蓋溝道一個側壁和底面的光學透明絕緣膜；在由透光絕緣膜覆蓋的溝道中沉積金屬；以及形成濾色器以覆蓋絕緣膜和沉積有金屬的溝道。
在根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件的基礎上，形成反射壁。因此，可能阻止傾斜光進入臨近的像素，并且有效地將傾斜光聚集到光敏元上。也可能利用互連向探測電極施加電壓，從而有可能防止探測電極所執(zhí)行操作的延遲。此外，如下所述，互連和反射壁是互相絕緣的，由此該固體成像器件能夠正常工作。
一般說來，利用多晶硅制造的探測電極具有相對較高的電阻。同樣，在固體成像器件中，驅動探測電極的電壓施加在探測電極的邊緣。結果，所施加的電壓在探測電極的中心下降，因此延遲探測電極的操作。
然而，如上所述，通過互連將電壓施加到探測電極上，從而可能防止在探測電極中心電壓的降低。因此，可能防止探測電極動作的延遲。
在根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件中，反射壁向感光區(qū)中心偏移，由此有可能減少感光區(qū)的中心和其邊緣區(qū)域在光靈敏度上的差異。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件中，距離感光區(qū)中心越遠，反射壁的偏移量越大。此處，靠近感光區(qū)邊緣的像素會接收到較多的傾斜光線。因此，就有可能通過增加反射壁的偏移量來有效減少感光區(qū)中心及其邊緣區(qū)域的光靈敏度的差異，反射壁的偏移量取決于從感光中心到反射壁中心的距離。
此外，反射壁的橫截面是頂邊大于底邊的梯形，由此，可能更有效地將傾斜光線向光敏元的光接收區(qū)域反射。結果，可能把光線有效地聚集到光敏元上。
此外，層內透鏡使光有效地聚集到光敏元上。此外，層內透鏡的中心從孔的中心向感光區(qū)的中心偏移，從而使得可能有效地將傾斜光線聚集到光敏元上。
此外，片上微透鏡使光線有效地聚集到光敏元上。此外，片上微透鏡的中心從孔的中心向感光區(qū)的中心偏移，從而使得可能有效地將傾斜光線聚集到光敏元上。
本發(fā)明不僅針對固體成像器件，也針對該固體成像器件的制造方法。根據(jù)該固體成像器件的制造方法，就有可能制造出本發(fā)明的固體成像器件。
特別指出，在沉積具有第一蝕刻速度的第一絕緣膜后，在第一絕緣膜上沉積蝕刻速度快于第一蝕刻速度的第二絕緣膜。因此，上述蝕刻速度的差異使得當形成用于形成反射壁的溝道時，該溝道的形成速度減慢。結果，使得在不執(zhí)行精確的處理時間控制的情況下，可能形成不觸及互連的溝道。
此外，在反射壁的周圍形成絕緣膜，這樣，即使形成觸及到互連的溝道，反射壁和互連也不會電連接。因此不需要在形成溝道時關注溝道的深度。結果，使得在不執(zhí)行精確的處理時間控制的情況下，可能形成不觸及到互連的溝道。
結合附圖對本發(fā)明進行下列詳細說明，本發(fā)明的這些目標和其它目的、特點、方案以及優(yōu)點，將會更加顯而易見。
附圖簡述圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固體成像器件整體結構的圖示；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固體成像器件的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固體成像器件的俯視圖；圖4A到4M，為在本發(fā)明第一實施例中說明的制造過程的每一步驟中，固體成像器件的剖視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的固體成像器件的一個像素的剖視圖；圖6A到6F，為在本發(fā)明第二實施例中說明的制造過程的每一步驟中，固體成像器件的剖視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的固體成像器件的剖視圖；圖8A到8E，為在本發(fā)明第三實施例中說明的制造過程的每一步驟中，固體成像器件的剖視圖；圖9為示出具有光學透鏡和內建固體成像器件的攝像器件的光靈敏度分布的曲線圖；圖10為示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固體成像器件的整體結構圖示；圖11A到11C為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固體成像器件的剖視圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固體成像器件的俯視圖；圖13A和13B為示出光線進入根據(jù)第一實施例的固體成像器件的光路的圖示；圖14為示出根據(jù)本發(fā)明第一到第四實施例的固體成像器件的另一剖視圖的例子的圖示；圖15為示出根據(jù)本發(fā)明第一到第四實施例的固體成像器件的另一剖視圖的例子的圖示；圖16為示出常規(guī)固體成像器件的剖視圖的圖示；圖17為該常規(guī)固體成像器件的俯視圖；圖18是常規(guī)固體成像器件的剖視示；以及圖19是該固體成像器件的俯視圖。
發(fā)明詳述(第一實施例)在下文中，將參照附圖，對本實施例中的第一實施例給出的固體成像器件進行說明。這里，圖1是根據(jù)第一實施例的固體成像器件的整體結構的圖示。圖2是圖1中所示固體成像器件的剖視圖。
如圖1所示，根據(jù)本實施例的固體成像器件包括光接收區(qū)域1，垂直CCD轉移電阻2，以及水平CCD轉移電阻3。
如圖1所示，光接收區(qū)域1在矩形的感光區(qū)上以均勻的間距按照矩陣的形式排列，每個光接收區(qū)域包括一個例如光電二極管的光敏元。光接收區(qū)域1產生信號電荷，其電荷與外界入射光強度成正比。垂直CCD轉移電阻2位于由多個光敏元1組成的縱列之間。CCD轉移電阻2在圖1的垂直方向上傳輸由每個光接收區(qū)域1產生的信號電荷。水平CCD電阻3在水平方向上傳輸由垂直CCD轉移電阻2傳輸?shù)男盘栯姾桑瑥亩鴮⑿盘栯姾蓚鬏數(shù)酵饨纭?br> 下面，將利用圖2說明圖1所示固體成像器件一個像素的橫截面。如圖2所示，根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素包括半導體襯底51，柵絕緣膜52，柵電極53，光電二極管54，電荷傳輸區(qū)55，層間絕緣膜56，遮光膜57，觸點58，絕緣膜59，層內透鏡60，平整膜61，反射壁62，濾色器63，以及片上微透鏡64。
多個光電二極管54在半導體襯底51上按照均勻的間距以矩陣的形式形成。特別指出，光電二極管54產生的信號電荷的電荷與從上方(即圖2的上面部分)入射的光強成正比。此外，在光電二極管54的左側形成電荷傳輸區(qū)55，并使其在此保持一定間距。電荷傳輸區(qū)55包括在水平CCD轉移電阻3中。
在半導體襯底51上形成柵絕緣膜52，該絕緣膜為二氧化硅膜。同樣，在柵絕緣膜52上，直接在電荷傳輸區(qū)55之上形成了多晶硅柵電極53。柵電極53探測由光電二極管54產生的信號電荷，并將探測到的信號電荷輸出到電荷傳輸區(qū)55。同樣，形成層間絕緣膜56以覆蓋柵電極53，該絕緣膜也是由二氧化硅膜構成。此外，形成遮光膜57以覆蓋層間絕緣膜56。遮光膜57防止光線進入柵電極53，例如，由W(鎢)構成。特別指出在光電二極管54上形成有孔65，以便讓光線通過孔65到達光電二極管54?？?5直接在各自的光電二極管54上按照均勻間距的矩陣形式形成。
同樣，遮光膜57和柵電極53通過觸點58互相連接。根據(jù)本實施例，遮光膜57還可以作為互連使用，用以向探測電極施加電壓。
在遮光膜57和孔65之上形成絕緣膜59。絕緣膜59是光學透明的，例如，由BPSG膜形成，利用CVD法沉積。在孔65上方的區(qū)域，在絕緣膜59之上形成層內透鏡60，用于聚集從上面入射的光線到光電二極管54上。此外，在層內透鏡60和絕緣膜59之間，形成平整膜61，該平整膜為二氧化硅膜。平整膜61是光學透明的，并且具有比層內透鏡60低的折射率。
此外，金屬(例如，W和Ti(鈦))反射壁62在平整膜61和絕緣膜59內形成，并使其不接觸到遮光膜57。反射壁62反射一部分從孔65上面入射的光(具體地說，傾斜光)。參照圖3，將在這里說明反射壁62的設置，這是本實施例的特點之一。這里，圖3為本實施例的固體成像器件的示圖，其中俯視半導體襯底51。特別指出，在圖3中，只示出了柵電極53，遮光膜57，觸點58和孔65。而且，圖2顯示的是圖3在A-A’的橫截面。
如圖3所示，俯視半導體襯底51時，遮光膜57形成了網(wǎng)格圖案。每個孔65由柵電極53和遮光膜57包圍。利用這樣的構造，根據(jù)本實施例的固體成像器件將傾斜光線聚集到孔65上。
參照附圖，將在以下對上述固體成像器件的制造方法進行說明。圖4至7為本實施例中說明的固體成像器件在制造過程每個步驟中的剖視圖。
首先，光電二極管54形成于半導體襯底51上，并使多個光電二極管54按照均勻的間距以矩陣形式排列。此外，與上述光電二極管54相對應的電荷傳輸區(qū)55形成在光電二極管54臨近，并使其在此保持一定間距。然后，利用CVD法在半導體襯底51上形成柵絕緣膜52，該柵絕緣膜為二氧化硅膜。結果，該固體成像器件具有剖面圖如圖4A所示的結構。
然后，如圖4B所示，在柵絕緣膜52上，直接在電荷傳輸區(qū)55之上形成多晶硅柵電極53。具體地說，在利用CVD法沉積多晶硅膜后，利用干法蝕刻有選擇性地去除預定區(qū)域的多晶硅膜，從而形成柵電極53。
在形成柵電極53后，形成層間絕緣膜56以覆蓋柵電極53，該層間絕緣膜為二氧化硅膜。
形成層間絕緣膜56之后，如圖4C所示，在層間絕緣膜56上形成抗蝕層。該抗蝕層在應該形成層間絕緣膜56的觸點58的地方具有開口區(qū)域。
在完成抗蝕層的形成后，將抗蝕層作為掩膜進行干法蝕刻，由此去除層間絕緣膜56的一部分。然后，利用拋光等去除抗蝕層。結果，如圖4D所示，形成用作觸點58的接觸孔。特別指出，例如使用CxFy氣體作為干法蝕刻的活性氣體(reactive gas)。
然后，如圖4E所示，在圖4D中形成的接觸孔中沉積一層金屬(例如W)。具體地說，利用CVD法把W薄膜沉積到接觸孔和層間絕緣膜56上，并且通過濕法蝕刻等去除在接觸孔外多余的W。這樣，完成了觸點58的形成。
在完成觸點58的形成后，形成遮光膜57以覆蓋層間絕緣膜56。具體地說，利用PVD法或者CVD法形成W薄膜，以覆蓋層間絕緣膜56和柵絕緣膜52。然后，利用干法蝕刻有選擇性地去除覆蓋光電二極管54的W薄膜。結果，形成觸點58，并同時形成孔65。此時，該固體成像器件具有橫截面如圖4F所示的結構。
然后，利用CVD法在遮光膜57和孔65上沉積BPSG膜。然后，將該BPSG膜加熱回焊，從而使其表面平整。結果，形成絕緣膜59，并且該固體成像器件具有橫截面如圖4G所示的結構。
在形成絕緣膜59后，在孔65上的區(qū)域將氮化硅層內透鏡60形成在絕緣膜59上。此外，利用CVD法在層內透鏡60上沉積二氧化硅膜。然后，通過CMP法使該二氧化硅膜的表面平整，從而形成平整膜61。結果，該固體成像器件具有橫截面如圖4H所示的結構。
然后，在平整膜61上形成具有網(wǎng)格圖案的抗蝕層膜，如此在孔65間形成溝道，這將在以下說明。然后，使用CxFy氣體進行干法蝕刻，從而有選擇性地去除位于掩膜的網(wǎng)格狀開口之下的平整膜61和絕緣膜59。結果，如圖4I所示，形成溝道75。注意控制蝕刻的條件，例如反應時間等，使得溝道75的底部不觸及遮光膜57。同樣，形成的溝道75的寬度不超過1μm。
形成溝道75后，如圖4J所示，利用PVD法形成Ti膜122。然后，如圖4K所示，利用CVD法在Ti膜122上形成W膜121。在完成形成Ti膜122和W膜121后，利用CMP法或者回蝕(etch back)過程去除在溝道75之外多余的Ti膜122和多余的W膜121。結果，如圖4L所示，形成了反射壁62。
在反射壁62的形成完成后，在反射壁62和平整膜61上形成濾色器63。具體地說，根據(jù)彩色編碼，利用染色方法或者色彩防染涂層沉積三層或者四層膜。最后，在濾色器63上形成片上微透鏡64。具體地說，在濾色器63覆蓋上一層熱熔透明樹脂，并對熱熔透明樹脂上的抗蝕劑進行熱回焊處理，以形成片上微透鏡64。結果，該固體成像器件具有了橫截面如圖4M所示的結構。
這樣，以根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件為基礎，就可能防止柵電極所執(zhí)行的操作的延遲，這將在以下說明。
在常規(guī)固體成像器件中，在位于感光區(qū)邊緣以外的柵絕緣膜上施加電壓，感光區(qū)中光敏元以矩陣形式排列。由多晶硅制造的柵電極具有相對較高的電阻。因此，在電壓施加點以外的地方電壓會下降。這種電壓下降會導致用于探測來自光電二極管的信號電荷的柵電極所執(zhí)行的操作出現(xiàn)延遲。
另一方面，在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，遮光膜和柵電極通過以均勻間距穿過感光區(qū)形成的觸點互相連接，從而，通過向遮光膜施加電壓而把電壓施加到柵電極上。
遮光膜由電阻小于多晶硅的金屬制成，該多晶硅作為柵電極的材料使用。因此，即使電壓施加在遮光膜位于感光區(qū)邊緣以外的部分，在遮光膜中心部分的電壓也不會顯著地下降。結果，可以防止柵電極所執(zhí)行的操作的延遲。
此外，在根據(jù)本實施例的固體成像器件的基礎上，遮光膜環(huán)繞孔形成，從而可能有效地把傾斜光線聚集到孔上。同樣，遮光膜和反射壁以彼此互不接觸的方式形成，從而使遮光膜彼此未電相連。即，在根據(jù)本實施例的固體成像器件的基礎上，柵電極不會失靈。
(第二實施例)在下文中，將參照附圖對本發(fā)明中的第二實施例進行說明。根據(jù)本實施例的固體成像器件與根據(jù)第一實施例的固體成像器件不同之處在于與根據(jù)第一實施例的固體成像器件中的絕緣膜59具有不同蝕刻速度的絕緣膜70，形成于絕緣膜59之上。除了絕緣膜70，第一實施例和第二實施例是相同的。圖5是根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素的剖視圖。
首先，根據(jù)本實施例的固體成像器件的整體結構在圖1中示出，與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素包括半導體襯底51，柵絕緣膜52，柵電極53，光電二極管54，電荷傳輸區(qū)55，層間絕緣膜56，遮光膜57，觸點58，絕緣膜59，層內透鏡60，平整膜61，反射壁62，濾色器63，片上微透鏡64，以及絕緣膜70。除了絕緣膜70以外的組成元件都與第一實施例中的對應部分相同，因此省略對它們的詳細說明。
絕緣膜70使用比絕緣膜59蝕刻速度更快的材料制作。特別指出，在蝕刻氣體是CxFy氣體、絕緣膜59由二氧化硅或者氧氮化硅制造時，可以使用氮化硅作為絕緣膜70的材料。同樣，形成反射壁62，使它的底面與絕緣膜70的底面重合。
下面，將參照附圖對上述根據(jù)本實施例的固體成像器件的制造方法進行說明。圖6A至6F是本實施例中描述的固體成像器件的制造過程中每個步驟中的剖視圖。特別指出，在根據(jù)本實施例的固體成像器件的制造過程中，在圖6A所示的步驟以前的步驟與第一實施例中圖4A到4E所示的步驟相同。所以，在下面的說明中利用了圖4A到4E。
首先，光電二極管54按照均勻的間距以矩陣形式形成于半導體襯底51上。此外，與上述光電二極管54相對應的電荷傳輸區(qū)55形成在光電二極管54鄰近，并使其保持一定間距。然后，在半導體襯底51上形成柵絕緣膜52，該柵絕緣膜為二氧化硅膜。結果，該固體成像器件具有橫截面如圖4A所示的結構。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4B所示，在柵絕緣膜52上，直接在電荷傳輸區(qū)55之上形成多晶硅柵電極53。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
在形成柵電極53后，形成層間絕緣膜56以覆蓋柵電極53，該層間絕緣膜為二氧化硅膜。形成層間絕緣膜56之后，如圖4C所示，在層間絕緣膜56上形成抗蝕層。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4D所示，形成用作觸點58的接觸孔。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4E所示，在圖4D中形成的接觸孔中沉積一層金屬(例如W)。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
在完成觸點58的形成后，如圖6A所示，形成遮光膜57以覆蓋層間絕緣膜56。注意到本步驟與第一實施例中圖4F所示步驟相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，利用CVD法在遮光膜57和孔65上沉積二氧化硅膜或者氧氮化硅膜。形成絕緣膜59后，利用CVD法在絕緣膜59上形成一層氮化硅膜。結果，形成絕緣膜70，并且該固體成像器件具有橫截面如圖6B所示的結構。
絕緣膜70的形成完成后，在孔65上的區(qū)域形成氮化硅組成的層內透鏡60。此外，在層內透鏡60上形成平整膜61。結果，該固體成像器件具有橫截面如圖6C所示的結構。注意到本步驟與第一實施例中圖4H所示步驟相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，在平整膜61上形成網(wǎng)格狀抗蝕層膜，如此在孔65之間形成溝道，這將在以下說明。然后，使用CxFy氣體進行干法蝕刻，從而有選擇性地去除位于掩膜的網(wǎng)格狀開口之下的平整膜61和絕緣膜70。結果，如圖6D所示，形成溝道75。絕緣膜59的蝕刻速度小于絕緣膜70的蝕刻速度。結果，當溝道75到達絕緣膜70的底部時，溝道75的形成速度減慢。結果，在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，即使處理時間的控制不像第一實施例那么精確，溝道75也不會觸及遮光膜57。
形成溝道75后，如圖6E所示，利用PVD法或者CVD法在溝道75內沉積W膜121。W膜沉積完成后，利用CMP法或者回蝕過程去除在溝道75之外多余的W膜121。結果，如圖6F所示，形成了反射壁62。
在反射壁62的形成完成后，在反射壁62和平整膜61上形成濾色器63。最后，在濾色器63上形成片上微透鏡64。注意到本步驟與第一實施例中圖4M所示步驟相同，因此省略對它的詳細說明。結果，完成具有如圖5所示結構的橫截面的固體成像器件。
此外，與第一實施例一樣，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，就可能防止柵電極所執(zhí)行的操作的延遲。并且，它可以防止傾斜光線進入光電二極管。
此外，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，沉積的絕緣層由兩種具有不同蝕刻速度的絕緣膜組成。因此，當形成用于形成反射壁的溝道時，根據(jù)蝕刻速度的這種差異，可能減慢溝道的形成速度。結果，有可能未執(zhí)行反應時間精確控制就可以形成不會觸及遮光膜的溝道。
特別指出，在本實施例中，假設絕緣膜70的蝕刻速度高于絕緣膜59的蝕刻速度，但本發(fā)明并不局限于此。具體地，可能結合使用某蝕刻氣體和材料，可以蝕刻絕緣膜70而不蝕刻絕緣膜59?；蛘撸赡芙Y合使用某蝕刻氣體和材料，使得溝道的形成過程在溝道到達絕緣膜70的上表面時就停止。
此外，在本實施例中，出于簡化的原因，假設反射壁由W膜制成。然而，和第一實施例一樣，反射壁可能具有由W和Ti組成的雙層結構。
(第三實施例)在下文中，將參照附圖對本發(fā)明第三實施例進行說明。根據(jù)本實施例的固體成像器件與根據(jù)第一實施例的固體成像器件不同之處僅僅在于反射壁62是通過在覆蓋有絕緣膜的溝道中沉積金屬形成的。圖7是根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素的剖視圖。
首先，根據(jù)本實施例的固體成像器件的整體結構在圖1中示出，與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素包括半導體襯底51，柵絕緣膜52，柵電極53，光電二極管54，電荷傳輸區(qū)55，層間絕緣膜56，遮光膜57，觸點58，絕緣膜59，層內透鏡60，平整膜61，反射壁62，濾色器63，片上微透鏡64，以及絕緣膜72。除了絕緣膜72以外的組成元件都與第一實施例中的對應部分相同，因此省略對它們的詳細說明。
由光學透明的絕緣材料制作的絕緣膜72，用作在反射壁62和遮光膜57之間的絕緣體。例如，可以將二氧化硅或者氮化硅作為絕緣膜72使用。特別指出，絕緣膜72的底部可能觸及或者不觸及遮光膜57的上表面。
下面，將參照附圖對上述根據(jù)本實施例的固體成像器件的制造方法進行說明。圖8A至8E是本實施例中描述的固體成像器件在制造過程中的每個步驟中的剖視圖。特別指出，在根據(jù)本實施例的固體成像器件的制造過程中，在圖5所示的步驟以前的步驟與第一實施例中圖4A到4G所示的步驟相同。因此，在下面的說明中利用了圖4A到4G。
首先，在半導體襯底51上按照均勻的間距以矩陣形式形成光電二極管54。此外，與上述光電二極管54相對應的電荷傳輸區(qū)55靠近光電二極管54形成，并使其保持一定間距。然后，在半導體襯底51上形成柵絕緣膜52，該柵絕緣膜為二氧化硅膜。結果，該固體成像器件具有橫截面如圖4A所示的結構。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4B所示，在柵絕緣膜52上，直接在電荷傳輸區(qū)55之上形成多晶硅柵電極53。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
在形成柵電極53后，形成層間絕緣膜56以覆蓋柵電極53，該層間絕緣膜為二氧化硅膜。形成層間絕緣膜56之后，如圖4C所示，在層間絕緣膜56上形成抗蝕層。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4D所示，形成用作觸點58的接觸孔。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，如圖4E所示，在圖4D中形成的接觸孔中沉積一層金屬(例如W)。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
完成觸點58的形成后，如圖4F所示，形成遮光膜57以覆蓋層間絕緣膜56。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，在遮光膜57和孔65上形成絕緣膜59。結果，固體成像器件具有橫截面如圖4G所示的結構。注意到本步驟與第一實施例相同，因此省略對它的說明。
在完成絕緣膜59的形成后，在孔65之上的區(qū)域形成氮化硅組成的層內透鏡60。此外，在層內透鏡60上形成平整膜61。結果，該固體成像器件具有橫截面如圖4H所示的結構。注意到本步驟與第一實施例給出的相同，因此省略對它的詳細說明。
然后，在平整膜61上形成網(wǎng)格圖案的抗蝕層膜，這樣在與孔65之間形成溝道，這將在以下說明。然后，使用CxFy氣體進行干法蝕刻，從而有選擇性地去除位于掩膜的網(wǎng)格狀開口之下的平整膜61和絕緣膜59。結果，如圖8A所示，形成溝道75。溝道75的底部可以觸及或者不觸及遮光膜57的上表面。
完成溝道75的形成后，如圖8B所示，形成絕緣膜72。具體地，利用CVD法在溝道75的底面和側面、以及平整膜61的表面上沉積氮化硅膜。
然后，如圖8C所示，利用PVD法或者CVD法沉積W膜121以覆蓋絕緣膜72。完成沉積W膜后，利用CMP法或者回蝕過程去除在溝道75之外多余的W膜121和絕緣膜72。結果，如圖8D所示，形成反射壁62。
如上所述，在形成絕緣膜72后形成反射壁62，而不是在形成溝道75后，由此，如下所述，不需要像在第一實施例中那樣精確地控制蝕刻過程的時間。
在第一實施例中，在形成溝道75時，需要精確控制蝕刻的條件，如處理時間等，使得溝道75的底部不會觸及遮光膜57的上表面。另一方面，本實施例中，絕緣膜72形成于反射壁62和遮光膜57之間。因此，即使溝道75的底部觸及遮光膜57，遮光膜57和反射壁62也不可能發(fā)生相互的電連接。因此，在形成溝道75的過程中，不需要關注溝道75的底部是否觸及遮光膜57的上表面。結果，和第一實施例不同，在形成溝道75的過程中不需要精確控制蝕刻過程的時間。
在完成反射壁62的形成后，在反射壁62和平整膜61上形成濾色器63。最后，在濾色器63上形成片上微透鏡64。注意到本步驟與第一實施例中圖4M所示步驟相同，因此省略對它的詳細說明。結果，完成具有剖面圖如圖8E所示結構的該固體成像器件。
這樣，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，與第一實施例一樣，就可能防止柵電極所執(zhí)行的操作的延遲。并且，它可以防止傾斜光線進入光電二極管。
同樣，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，在反射壁周圍形成絕緣膜。因此，即使形成觸及遮光膜的溝道，反射壁和遮光膜也不會彼此電連接。因此，不需要在形成溝道75時關注溝道75的深度。結果，未進行精確的時間控制，也有可能形成不觸及遮光膜的溝道。
同樣，在本實施例中，出于簡化的原因，假設反射壁由W膜制成。然而，和第一實施例一樣，反射壁可能具有由W和Ti組成的雙層結構。
(第四實施例)在下文中，將對根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固體成像器件進行說明。根據(jù)本實施例的固體成像器件能夠減小形成光敏元的感光區(qū)中心區(qū)及其邊緣區(qū)域的光靈敏度的變化。
首先，將參照附圖詳細說明由感光區(qū)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域引起的光靈敏度的變化。圖9為示出具有光學透鏡和內建固體成像器件的攝像器件的光靈敏度分布曲線圖。特別指出，豎軸代表光靈敏度，橫軸代表在固體成像器件上像素的位置。
首先，固體成像器件的像素的位置和光線入射角之間有確定的聯(lián)系。具體地，對于固體成像器件中心附近的像素，從正上方入射光線的分量(在圖16中用α代表的光線)高于具有其他入射角度的光線的分量。另一方面，對于固體成像器件右側區(qū)域的像素，從左側傾斜入射光線的分量(在圖16中用β代表的光線)高于具有其他入射角度光線的分量。同樣，在固體成像器件左側區(qū)域的像素，從右側傾斜入射光線的分量(在圖16中用γ代表的光線)高于具有其他入射角度光線的分量。
從正上方進入固體成像器件的光線由片上微透鏡514和層內透鏡510聚集，并以高效率進入光電二極管504。另一方面，即使傾斜光線被反射壁512反射，也不是所有的反射光都會進入光電二極管504，例如，有一部分光被遮光膜507阻擋不能進入光電二極管504。即，傾斜光線進入光電二極管504的可能性要小于從正上方入射的光線進入光電二極管504的可能性。結果，在左側或者右側區(qū)域、傾斜光線分量較大的像素比在中心區(qū)域、傾斜光線分量較小的像素的光靈敏度要低。具體地，如圖9所示，位于固體成像器件左右邊緣的像素光靈敏度較低，位于固體成像器件中心的像素光靈敏度較高。
因此，為了減小感光區(qū)光靈敏度的變化，根據(jù)本實施例的固體成像器件按照反射壁512到感光區(qū)中心的距離改變反射壁512之間的間距，而不是按照網(wǎng)格圖案以均勻間距排列反射壁512。同樣，根據(jù)本實施例的固體成像器件以相似的方式改變層內透鏡510之間的間距和片上微透鏡514之間的間距。下文中，將參照附圖詳細說明根據(jù)本實施例的固體成像器件。圖10為示出根據(jù)本實施例的固體成像器件的整體結構的圖示。圖11A至11C分別是位于圖10所示固體成像器件的感光區(qū)左邊緣、中心、右邊緣的像素的剖視圖。
如圖10所示，根據(jù)本實施例的固體成像器件包括光接收區(qū)域1，垂直CCD轉移電阻2，以及水平CCD轉移電阻3。特別指出，光接收區(qū)域1，垂直CCD轉移電阻2，以及水平CCD轉移電阻3與第一實施例中的對應部分相同，因此略去對它們的說明。特別指出，在圖10中所圈出的圖示A至C分別是位于感光區(qū)左邊緣、中心、右邊緣像素的放大視圖。
下面，將使用附圖詳細說明在所圈出的圖示A至C中示出的像素的橫截面。圖11A為示出對應圖10中所圈出的圖示A的一部分的橫截面的圖示。圖11B為示出對應圖10中所圈出的圖示B的一部分的橫截面的圖示。圖11C為示出對應圖10中所圈出的圖示C的一部分橫截面的圖示。如圖11所示，根據(jù)本實施例的固體成像器件的一個像素包括半導體襯底51，柵絕緣膜52，柵電極53，光電二極管54，電荷傳輸區(qū)55，層間絕緣膜56，遮光膜57，觸點58，絕緣膜59，層內透鏡60，平整膜61，反射壁62，濾色器63，以及片上微透鏡64。特別指出，半導體襯底51，柵絕緣膜52，柵電極53，光電二極管54，電荷傳輸區(qū)55，層間絕緣膜56，遮光膜57，觸點58，絕緣膜59，層內透鏡60，平整膜61，濾色器63，以及片上微透鏡64與第一實施例中的對應部分相同，因此省略對它們的詳細說明。下面，將對層內透鏡60、片上微透鏡64以及反射壁62的設置進行詳細說明，這是本實施例的一個特點。特別指出，反射壁62的結構等與第一實施例中的對應部分相同，因此省略對它們的詳細說明。
根據(jù)本實施例的固體成像器件的反射壁62的構成方式使得越過孔65彼此相對的反射壁之間的中點，從孔65中心向感光區(qū)中心偏移。具體地說，對于位于感光區(qū)左邊緣的像素，如圖10中圈出的圖示A和圖11A所示，放置反射壁62以使向右偏移。同樣，對于位于感光區(qū)右邊緣的像素，如圖10中圈出的圖示C和圖11C所示，放置反射壁62以使向左偏移。特別指出，對于位于感光區(qū)中心的像素，如圖10中圈出的圖示B和圖11B所示，彼此相對的反射壁62之間的中點與孔65的中點重合。同樣，對于位于感光區(qū)上邊緣的像素，放置反射壁62以使向下偏移。對于位于感光區(qū)下邊緣的像素，放置反射壁62以使向上偏移。
這里，將利用圖12說明反射壁62的偏移量。圖12是示出孔65和反射壁62之間位置關系的圖示。特別指出，出于簡化的原因，假設感光區(qū)具有5×6的矩陣排列。
如圖12所示，孔65按照均勻的間距以矩陣的形式排列。此外，在遮光膜57上以網(wǎng)格圖案形成反射壁62。同樣，離感光區(qū)中心的距離越大，越過孔65彼此相對的反射壁62之間的中點與孔65中心之間的偏移量越大。這樣，孔65離感光區(qū)中心越遠，反射壁62相對孔65向感光區(qū)中心的位移越大，由此就有可能有效地將入射光線聚集到遠離感光區(qū)中心的光電二極管54上，這將在下文中參照附圖進行說明。圖13A為示出位于第一實施例的固體成像器件中感光區(qū)右邊緣的像素的橫截面的圖示。圖13B為示出位于本實施例的固體成像器件中感光區(qū)右邊緣的像素橫截面的圖示。特別指出，出于簡化的原因，省略了層內透鏡60等。
首先，如上所述，位于感光區(qū)右邊緣的像素，從左邊入射的傾斜光線分量比具有其它入射角度的光線分量多。因此，如圖13A所示，在常規(guī)固體成像器件中，進入固體成像器件的傾斜光線由反射壁512反射并進入孔515。
然而，如圖13A所示，反射壁512高度有限，從而它不可能將光線反射到孔515的整個區(qū)域上。具體地，如圖13A所示，只有被反射壁512的L2部分反射的光線進入孔515。
另一方面，在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，位于右邊緣的像素的反射壁62向左偏移。因此，如圖13B所示，與第一實施例的固體成像器件相比，就可能利用反射壁62較低的部分，反射與圖13A所示的具有相同入射角度的光線。因此，由反射壁62的L1部分反射的傾斜光線進入孔。比較圖13A和圖13B，發(fā)現(xiàn)L1＞L2，由此，與根據(jù)第一實施例的固體成像器件相比，進入孔65的光線增加了。結果，有可能提高固體成像器件感光區(qū)中心區(qū)域以外區(qū)域的光靈敏度，并且有可能減小固體成像器件感光區(qū)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的光靈敏度差異。此外，在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，有可能使用反射壁62中心的附近區(qū)域反射傾斜光線，由此可以有效地把具有不同入射角度的傾斜光線聚集到孔上。
將對上述固體成像器件的制造方法作簡要說明。根據(jù)本實施例的固體成像器件的制造方法與根據(jù)第一實施例的固體成像器件的制造方法基本相同。因此，以下只對與第一實施例對應步驟不同的步驟進行說明。
首先，圖4A至圖4G所示的步驟與第一實施例中對應步驟相同，因此省略對它們的詳細說明。
在如圖4G所示的步驟中，形成絕緣膜59后，在孔65之上的絕緣膜59上形成氮化硅層內透鏡60。層內透鏡60最好形成在從孔65中心向感光區(qū)中心偏移后的位置上。
此外，利用CVD法在層內透鏡60上沉積二氧化硅膜。然后，利用CMP法平整該二氧化硅的表面，由此形成平整膜61。結果，固體成像器件具有了如圖4H所示的橫截面。
下一步，在平整膜61上形成具有網(wǎng)格圖案的抗蝕層膜，在孔65之間形成溝道，這將在以下說明。具有網(wǎng)格圖案的抗蝕層膜的形成使得越過每個孔65彼此相對的網(wǎng)格開口的中點從孔65的中心向感光區(qū)中心偏移。特別指出，像素的位置遠離感光區(qū)中心時，越過孔65彼此相對的觸點58的中點與孔65的中心之間的偏移量更大。
下一步，使用CxFy氣體進行干法蝕刻，從而有選擇性地去除位于掩膜的網(wǎng)格狀開口以下的平整膜61和絕緣膜59。結果，如圖4I所示，形成溝道75。在圖4J至4L中進行的以下步驟與它們在第一實施例中的對應步驟相同，因此略去對它們的說明。
如圖4L中的步驟所示，在完成反射壁62的形成后，在反射壁62和平整膜61上形成濾色器63。具體地說，根據(jù)彩色編碼，利用染色方法或者色彩防染涂層沉積三層或者四層膜。最后，在濾色器63上形成片上微透鏡64。具體地說，熱熔透明樹脂覆蓋在濾色器63上，并對熱熔透明樹脂上的抗蝕劑進行熱回焊處理，以形成片上微透鏡64。結果，完成具有如圖4M所示剖面圖的結構的固體成像器件。特別指出，片上微透鏡64最好形成在從孔65的中心向感光區(qū)中心偏移后的位置。
這樣，和第一實施例一樣，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，就可能防止柵電極所執(zhí)行的操作的延遲，并防止傾斜光線進入光電二極管。
此外，以根據(jù)本實施例的固體成像器件為基礎，就有可能減小感光區(qū)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間的光靈敏度的變化。在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，有可能使用反射壁中心的附近區(qū)域反射傾斜光線，由此可以有效地把具有不同入射角度的傾斜光線聚集到孔上。
特別指出，在根據(jù)本實施例的固體成像器件中，假設反射壁遠離感光區(qū)中心時，反射壁的偏移量更大，但是并不局限于此。例如，在根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件中，在反射壁的位置距離感光區(qū)中心在預定間距以內的情況下，偏移量可能為零。在反射壁的位置距離感光區(qū)中心預定間距以外的情況下，偏移量可能視感光區(qū)中心至反射壁的間距而定。
此外，根據(jù)第一至第四實施例的固體成像器件都是基于將其假設為CCD固體成像器件而描述的。然而，上述的固體成像器件有可能是MOS固體成像器件。
此外，根據(jù)第一至第四實施例的固體成像器件的反射壁橫截面都是如圖2所示的矩形，但并不局限于此。例如，如圖14所示，反射壁的橫截面可能是頂邊大于底邊的梯形。結果，如圖14所示，這可能將傾斜光線更有效地聚集到孔上。此外，圖14所示的反射壁底邊比圖2所示的反射壁底邊更窄，由此可能充分地左右偏移反射壁。結果，增加了固體成像器件的設計自由度。
此外，在第一至第四實施例中，假設柵電極具有單層膜結構，但并不局限于此。例如，通過在柵絕緣膜上沉積多晶硅、二氧化硅、以及多晶硅，柵電極可能具有多層膜結構。
此外，在第一至第四實施例中，在層內透鏡上形成的平整膜，可以通過以下過程形成涂敷諸如SOG的樹脂，沉積一層薄膜，如TEOSSiO2/BPSG膜或者高密度等離子SiO2CVD膜，并且利用回蝕過程和CMP法進行平整。同樣，平整膜可以使用SiON替代SiO2而構成。
此外，在根據(jù)第一至第四實施例的固體成像器件中，如圖15所示，在反射壁和平整膜與濾色器之間，可以設置元件平整膜80。
根據(jù)本發(fā)明的固體成像器件在防止柵電極所執(zhí)行的操作延遲的同時，具有防止傾斜光線進入光電二極管的作用。因此，根據(jù)本發(fā)明的、具有多個以矩陣形式排列的光敏元的固體成像器件，是一種實用的固體成像器件。
雖然已經對本發(fā)明進行了詳細說明，但是從任何方面來說，上述的說明都是解釋性而不是限制性的?？梢岳斫?，在不超出本發(fā)明的范圍內，還可以做出很多其他的修改和變化。
權利要求
1.一種固體成像器件，包括半導體襯底；多個光敏元，每個光敏元包括一個可以接收光的光接收區(qū)域，該光敏元在該半導體襯底上設置的感光區(qū)按照均勻的間距以矩陣的形式排列；在該半導體襯底上設置多個與該多個光敏元對應的探測電極，用于探測由每個光敏元產生的電荷；覆蓋著該多個探測電極的多個互連，用于向該多個探測電極施加電壓；并且在該互連上按照網(wǎng)格圖案形成多個反射壁，以使該光敏元各自分隔開，該反射壁用于將從上方進入該半導體襯底的一部分光線反射到每個光敏元的該光接收區(qū)域，其中該多個反射壁與該多個互連是電絕緣的。
2.如權利要求1所述的固體成像器件，其中，在所述多個反射壁的下表面和所述多個互連的上表面之間形成絕緣膜。
3.如權利要求1所述的固體成像器件，其中所述多個反射壁的形成使得越過所述光敏元彼此相對的所述反射壁之間的中點從所述光接收區(qū)域中心向所述感光區(qū)中心偏移，并且越過該光敏元彼此相對的該反射壁之間的中點與該光敏元的該光接收區(qū)域中心之間的偏移量大小根據(jù)從該感光區(qū)的該中心到該光接收區(qū)域該中心的距離而定。
4.如權利要求1所述的固體成像器件，其中，距離所述感光區(qū)中心越遠，越過所述光敏元彼此相對的所述反射壁之間的中點與所述光敏元的所述光接收區(qū)域中心之間的偏移量越大。
5.如權利要求1所述的固體成像器件，其中所述反射壁的縱向橫截面是頂邊大于底邊的梯形。
6.如權利要求1所述的固體成像器件，還包括多個層內透鏡，每個層內透鏡位于相應的被所述多個反射壁包圍的光敏元之上，用于將光線聚集到該光敏元上。
7.如權利要求6所述的固體成像器件，其中所述多個層內透鏡每個的中心從所述光敏元的所述光接收區(qū)域中心向所述感光區(qū)中心偏移，偏移量大小根據(jù)從該感光區(qū)的該中心到該光接收區(qū)域的該中心的距離而定。
8.如權利要求1所述的固體成像器件，還包括在所述多個反射壁上形成的濾色器；以及多個微透鏡，每個微透鏡形成于與每個所述光敏元對應的該濾色器之上。
9.如權利要求7所述的固體成像器件，其中所述多個微透鏡中每個的中心從所述光敏元的所述光接收區(qū)域的所述中心向所述感光區(qū)的所述中心偏移，偏移量大小根據(jù)從該感光區(qū)的該中心到該光接收區(qū)域的該中心的距離而定。
10.一種制造固體成像器件的方法，包括以下步驟形成多個光敏元，每個光敏元包括一個可以接收光的光接收區(qū)域，該多個光敏元在半導體襯底上設置的感光區(qū)按照均勻的間距以矩陣的形式排列；形成多個探測電極以使與該多個光敏元對應，并用于探測每個光敏元產生的信號電荷；形成覆蓋該探測電極的層間絕緣膜；形成穿過該層間絕緣膜的觸點；形成多個金屬互連，覆蓋該多個探測電極，該金屬互連通過該觸點與該多個探測電極相連；在該多個金屬互連和該多個光敏元上沉積絕緣膜；在該絕緣膜上形成具有網(wǎng)格圖案的掩膜；通過利用具有網(wǎng)格圖案的該掩膜以及通過蝕刻去除位于該掩膜網(wǎng)格開口下的該絕緣膜，形成網(wǎng)格狀溝道，用于在互連上將該光敏元各自分隔開；在該網(wǎng)格狀溝道內沉積金屬；以及形成濾色器以覆蓋沉積有該金屬的該溝道和該絕緣膜，其中在利用蝕刻去除該絕緣膜的步驟中，形成該網(wǎng)格狀溝道以在互連上保留一部分該絕緣膜。
11.如權利要求10所述的制造方法，其中沉積所述絕緣膜的所述步驟包括沉積具有第一蝕刻速度的第一絕緣膜；以及在該第一絕緣膜上，沉積具有比該第一蝕刻速度高的蝕刻速度的第二絕緣膜。
12.如權利要求11所述的制造方法，其中形成具有網(wǎng)格圖案的該掩膜，使得在該互連中越過該光敏元彼此相對的該網(wǎng)格開口的中點從該光敏元的該光接收區(qū)域中心向該感光區(qū)中心偏移，以及在該金屬互連中越過光敏元彼此相對的該網(wǎng)格狀開口的該中點與該光敏元的該光接收區(qū)域的該中心之間的偏移量大小，根據(jù)從該感光區(qū)的該中心到該光接收區(qū)域的該中心的距離而定。
13.一種制造固體成像器件的方法，包括以下步驟形成多個光敏元，每個光敏元包括一個可以接收光的光接收區(qū)域，該多個光敏元在半導體襯底上設置的感光區(qū)按照均勻的間距以矩陣的形式排列；形成多個探測電極以使與該多個光敏元對應，并用于探測每個光敏元產生的信號電荷；形成覆蓋該探測電極的層間絕緣膜；形成穿過層間絕緣膜的觸點；形成金屬互連，覆蓋該多個探測電極，該金屬互連通過該觸點與該多個探測電極相連；在該金屬互連和該多個光敏元上沉積絕緣膜；在該絕緣膜上形成具有網(wǎng)格圖案的掩膜；通過利用具有網(wǎng)格圖案的該掩膜以及通過蝕刻去除位于該掩膜網(wǎng)格開口下的該絕緣膜，形成網(wǎng)格狀溝道，用于在互連上將該光敏元各自分隔開；形成一層光學透明的絕緣膜，覆蓋該溝道的側壁和底面；在覆蓋有該光學透明絕緣膜的該溝道內沉積金屬；以及形成濾色器，以覆蓋沉積有該金屬的該溝道和該絕緣膜。
全文摘要
在本發(fā)明所述的固體成像器件中，光敏元54在半導體襯底51上設置的感光區(qū)按照均勻的間距以矩陣的形式排列，每個光敏元包括一個可以接收光的光接收區(qū)域。在半導體襯底51上提供多個對應于光敏元54的探測電極53，用于探測由每個光敏元54產生的電荷。多個互連57覆蓋探測電極53，并且在其上施加電壓。在互連57上以網(wǎng)格圖案形成多個反射壁62，以將光敏元54各自分隔開，該反射壁用于將從上方進入半導體襯底51的光的一部分反射到每個光敏元54的光接收區(qū)域上。多個反射壁62和互連57是電絕緣的。
文檔編號H04N5/372GK1595657SQ20041006821
公開日2005年3月16日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權日2003年9月11日
發(fā)明者栗山俊寬 申請人:松下電器產業(yè)株式會社