[发明专利]固态影像拾取元件、其制造方法以及使用其的电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及MOS(金属氧化物半导体)型固态影像拾取元件、其制造方法以及使用其的电子设备。

背景技术

固态影像拾取元件的小型化引起下述问题：光接收表面的面积减小，入射效率降低，以及灵敏度特性因此变差。为了解决这些问题，例如，提出这样的固态影像拾取元件，其具有适于通过使用片上透镜、层内透镜等聚集光线的结构。但是，在固态影像拾取元件中采用这样的结构由于防止设置在光电二极管的上层中的布线或铜布线的扩散的防扩散层所引起的光线损耗(丧失)而导致较差灵敏度和阴影特性。

另外，除了上述结构之外，公知一种具有这样结构的固态影像拾取元件：在光电二极管上方的绝缘层中设置波导结构。例如，在日本专利公开NO.2008-166677(这里称为专利文献1)中描述具有此结构的固态影像拾取元件。例如，在具有此结构的固态影像拾取元件中，在包括由SiO2层(折射率：1.45)形成的绝缘层的层压结构中的光电二极管上方形成孔部分。另外，利用等离子体沉积方法形成较薄的氮化硅(P-SiN)层(折射率：1.9-2.0)，以覆盖孔部分的内表面，高折射率树脂(含Ti硅氧烷)(折射率：1.7)透过P-SiN层埋设在整个孔部分中。

在上述具有波导结构的固态影像拾取元件中，因为埋设在整个孔部分中的高折射率树脂层的基准系数较高，所以灵敏度特性增强。

在上述的波导结构中，可以预料到，当形成在具有所述波导的侧壁的内表面上的P-SiN层较厚时，或者当波导的整个孔部分仅填充有具有较大折射率的P-SiN层时，光电二极管的灵敏度特性增强。为此，还提出一种具有基于这样结构的波导结构的固态影像拾取元件：波导的整个孔部分仅填充有P-SiN层。例如，在日本专利公开NO.2006-324293(这里称为专利文献2)中描述了具有上述波导结构的固态影像拾取元件。

发明内容

但是，在专利文献1中所描述的等离子体沉积方法，反应气体吸附在孔部分的内壁表面上，以化学分解孔部分的内壁表面。但是，随着膜沉积的进行，孔部分的开口直径变小，并且由此反应气体难以进入孔部分。因此，P-SiN层沉积到开口部分的附近，由此在孔部分内部形成空穴的状态下闭合孔部分。因此，当期望简单地形成较厚的P-SiN层时，不可能在具有较大的高宽比的孔部分中埋设高折射率树脂材料。

另外，在专利文献2中描述的方法中，利用化学气相沉积(CVD)方法，在孔部分中埋设光学波导材料。在此方法中，孔部分设定为高真空状态，而原材料气体和反应气体都供应到孔部分，以彼此反应，由此在孔部分的内表面上沉积SiN层。另外，停止原材料气体和反应气体的供应，孔然后被再次设定为高真空状态，以排出过量的原材料气体和反应气体。因此，采用重复执行这两个处理而在整个孔部分中紧密埋设波导材料的方法。

但是，在专利文献2所述的方法中，为了形成具有优异涂覆性能的均匀膜，需要分多个阶段在孔部分沉积具有优异涂覆性能的薄膜。为此，沉积速率非常低，由此不可能获得理想生产能力。

为解决上述问题，作出本发明，其因此期望提供具有可以以满意生产能力制造的波导结构的固态影像拾取元件、生产率优异的制造方法以及使用其的电子设备。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供一种固态影像拾取元件，其包括：半导体衬底；像素部分，形成在半导体衬底上以及布置每个具有光电转换部分的多个像素的；以及绝缘层，形成在所述半导体衬底上，以覆盖所述光电转换部分。该元件还包括：孔部分，形成在所述绝缘层中及所述光电转换部分上方；氮化硅层，形成以覆盖所述孔部分的底表面和侧表面；以及埋设层，形成在所述氮化硅层上。在该元件中，所述氮化硅层被形成以包含通过利用原子层沉积方法所形成的氮化硅。

根据本发明的另一实施例，提供一种固态影像拾取元件的制造方法，包括以下步骤：在半导体衬底的像素部分中形成光电转换部分；在所述半导体衬底上形成绝缘层，以覆盖所述光电转换部分；在所述绝缘层中及所述光电转换部分上方形成孔部分；以及在所述孔部分中形成氮化硅层，其中，利用原子层沉积方法形成所述氮化硅层。

在固态影像拾取元件和制造固态影像拾取元件的方法中，孔部分在光电转换部分上方形成于绝缘层中，并且氮化硅层利用原子层沉积方法形成于孔部分中。因为利用原子层沉积方法形成的氮化硅层的孔部分具有高涂覆性能，所以孔部分的开口即使当在孔部分的侧壁上形成较厚的氮化硅层时也不闭合。为此，可以使得波导结构在孔部分中形成较厚的氮化硅层，由此可以改善固态影像拾取元件的灵敏度特性。