[发明专利]固态图像拾取装置及其制造方法和图像拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态图像拾取装置、制造固态图像拾取装置的方法和图像拾取装置。

背景技术

响应于像素数量的增加和像素尺寸的小型化的进展，提出了使用波导结构作为用于在固态图像传感器中增加每个像素的光收集效率的装置的技术。特别地，在CMOS图像传感器中，为了在光敏二极管的光入射侧上形成金属布线，将入射光引导到光敏二极管、同时限制(confine)光并避免金属布线的波导结构正变成必要的技术。

将对现有技术中具有波导结构的固态图像传感器的例子进行描述。

在现有技术中的固态图像传感器中，充当光电转换器的光敏二极管被形成在由在硅衬底上形成的元件分离绝缘薄膜等分离的区域中。在与光电转换器邻接的硅衬底的上表面上，通过由二氧化硅薄膜等形成的栅极绝缘薄膜来布置传输栅极(transfer gate)电极。而且，在硅衬底的上表面上，形成由多个金属布线组成的布线层，并且布线层之间的金属布线通过通孔(穿孔(bearhole))恰当地互连。

在最上面的布线层上，通过钝化(passivation)薄膜和平面化薄膜提供颜色滤波器。在颜色滤波器上，布置微透镜。

在相应于微透镜和光敏二极管的位置处，形成经过布线层的波导。通过嵌入具有小的光吸收属性的薄膜来形成波导。

波导将片上透镜和光敏二极管光学地相连，并且具有将片上透镜上的入射光有效引导到光敏二极管的功能。因此，在波导中，填充了折射率比形成布线层的绝缘薄膜的材料高的材料(例如，参见日本专利申请特开No.2003-224249)。

伴随最小化，减小了入射光的绝对量，并且也减小了检测光的光敏二极管的光接收面积。如果减小的程度对于颜色(RGB)相同，则各颜色的频谱平衡(spectral balance)与前代的频谱平衡相同，并且仅仅需要在很小的程度上改善前代的器件设计和电路设计。

当入射光束具有相同的光量时，例如，在1.75μm□单元(cell)和1.1μm□单元的情况下，伴随最小化，1.1μm□单元中的各颜色的量子效率存在区别。不管颜色如何，进入片上透镜的光(自然光)的光量相同。因此，如果在诸如片上透镜、颜色滤波器、平面化薄膜之类的通过其引导入射光的部件中的光损失恒定，则从各颜色输出的信号与量子效率成比例，结果是各颜色的平衡(频谱平衡)可能恶化。

存在一些关于纠正频谱平衡的报告。

在刚好在布置片上透镜的位置下的像素和远离该位置的像素之间，入射光量是不同的。因此，将远离的像素的波导直径设置为粗(thick)(例如，参见日本专利申请特开No.2006-190766)。

另外，在使光入射到固态图像传感器的光敏二极管的一侧上的系统中，在硅衬底上形成沟渠(trench)，沟渠的深度对于每种颜色设置不同，并且改变从沟渠的下表面到光敏二极管的距离(例如，参见日本专利申请特开No.2007-184603)。

发明内容

存在伴随像素的小型化的频谱平衡恶化问题。

根据上述的情况，期望的是使得可能在由于各颜色光的波长引起的从波导出口端的光色散角(dispersion angle)的差别中将频谱平衡调整为恒定。

根据本发明的实施例，提供了包括衬底、布线层和波导的固态图像拾取装置。衬底提供有由多个像素组成的像素阵列部分，每个像素具有光电转换器。光电转换器将入射光转换为电信号。布线层包括多条布线和覆盖多条布线的绝缘层。多条布线被层压在衬底之上。波导将光引导到多个像素的每个光电转换器。波导被形成在布线层中。波导被形成来具有光从其离开波导的波导出口端，使得在由波导引导的光的波长更长时，波导出口端和从波导接收光的光电转换器的表面之间的距离变得更短。

在根据本发明实施例的固态图像拾取装置中，在由波导引导的光的波长更长时，将光从其离开波导的波导出口端和接收离开波导的光的光电转换器的表面之间的距离设置得更短。所以，有可能在由于颜色的波长引起的来自波导出口端的光的扩散角的差别中调整频谱平衡。

根据本发明的另一实施例，提供了一种制造固态图像拾取装置的方法。制造固态图像拾取装置的方法包括：在衬底上形成由多个像素组成的像素阵列部分，每个像素具有将入射光转换为电信号的光电转换器；在衬底之上形成包括多层布线和覆盖布线的绝缘层的布线层；以及在布线层中形成将光引导到多个像素的每个的光电转换器的波导。波导被形成来具有光从其离开波导的波导出口端，使得在由波导引导的光的波长更长时，波导出口端和从波导接收光的光电转换器的表面之间的距离变得更短。