[发明专利]光电转换器件及其制造方法

说明书

本申请是申请号为200410047278.0、申请日为2004年5月28日、发明名称为“光电转换器件及其制造方法”的专利申请的分案申请。 

本发明涉及光电转换器件及其制造方法，用于图像输入装置，例如数码相机、摄像机和读图机。 

近年来，光电转换器件已经结合在图像输入装置，例如数码相机、摄像机和读图机中。这些光电转换器件例如包括CCD图像传感器和非CCD图像传感器，例如双极晶体管图像传感器、场效应晶体管图像传感器和CMOS图像传感器。在这些光电转换器件中，光图像信息转换成电信号，在用各种信号工艺处理以后，显示在显示设备中或记录在记录介质中。 

为了得到高性能的光电转换器件，光电转换部件的光接收表面的区域(像素区)，即实际进行光电转换的光接收部分的区域应该减少，以增加光电转换部件的数目，另外光电转换器件的芯片大小也得以减小。 

随着更高像素密度和芯片大小的减小的发展，因为光接收表面区域减小，每个光电转换部件所接收的形成像素的光量减少，因此器件的灵敏度会降级。为了抑制灵敏度的降低，公知有一项技术在光接收表面的保护薄膜的平面上形成微型透镜，以便在上面集中光线。 

例如，在日本专利10-107238中，公开了一种固态图像传感设备的制造方法，其中披露了用深蚀刻技术形成芯片上的透镜。在这个固态图像传感设备的制造方法中，如图10A和10B所示，首先，在传感器部分101和衬垫部分102上形成平面薄膜104，在传感器部分101 和衬垫部分102的上方形成滤色片103，两者之间是平面薄膜104。随后，在应用透镜材料105以后，通过光刻和热处理步骤形成透镜图案106。然后，整个表面被深蚀刻107，由此形成芯片上的透镜108，如图10B所示。 

利用上述的方法，芯片上透镜108的形成和衬垫部分102上方的开口的形成可以同时进行。另外，当芯片上透镜108蚀刻所去掉的量与衬垫部分102上面开口蚀刻所去掉的量的差别减少时，可以降低对衬垫部分102的破坏。 

伴随着更高像素密度和芯片大小的进一步减小的趋势，越来越需要提供夹层透镜，该夹层透镜由折射率不同于相邻层的薄膜形成。例如，在日本专利2001-94086中，公开了一种光电转换器件，其中披露了即使当更精细地形成光接收表面和/或在光接收表面上面形成大量的各种薄膜(，例如光屏蔽图案和导线图案)时，也能改进聚光效率。 

如图11所示，该光电转换器件具有在部件隔离区202上的第一导线图案203，该第一导线图案具有设置在位于相邻光电转换部件201之间的部件隔离区202上方的导线；覆盖第一导线图案203的第一绝缘薄膜204；在第一绝缘薄膜204上的第二导线图案205，该第二导线图案具有设置在部件隔离区202上方的导线；覆盖第二导线图案205的第二绝缘薄膜206；在第二绝缘薄膜206上的微型透镜207。以两步骤实施绝缘薄膜204和206。首先在导线图案(分别为203、205)上施加预定厚度的层，以便在导线之间的区域(即光电转换器件201上方的区域)形成凹入部位。然后施加额外的层，并使其上表面平面化，以便在微型透镜207和对应光电转换器件201的光接受表面之间的光路径内形成第一和第二夹层透镜208和209。由此由导线图案203和205提供的步骤和结构至少部分地确定了第一和第二夹层透镜208和209的形状。 

根据日本专利11-040787，在光电转换器件中，它具有用于转移经光电转换后的电荷的电荷转移部分，和在电荷转移部分的上面的转移电极，它们之间具有绝缘薄膜，所公开的结构是在平面薄膜上面形 成上凸形夹层透镜。 

但是，根据图11所公开的制造方法，在绝缘薄膜上面形成弧形表面，该弧形表面形成夹层透镜，并限制成在图案组成部件(例如203)的上面有“山峰”和它们之间有“山谷”。因此夹层透镜的形状依赖于图案的形状，并相应地受到限制。相应的，根据图案的形状，具有理想聚光效率的夹层透镜在一些情况下无法形成。