[发明专利]固态摄像装置及其制造方法、电子设备和相机模块

说明书

技术领域

本发明涉及固态摄像装置及其制造方法，并涉及包括该固态摄像装置的电子设备(诸如相机)以及相机模块。

背景技术

固态摄像装置(图像传感器)包括CCD图像传感器(其包括用于读出信号电荷的电荷耦合器件(CDD))和CMOS图像传感器(每个像素都包括一个光电转换部和多个像素晶体管)。它们用于各种便携式终端设备，诸如数码相机、数码摄像机和具有相机的移动电话。

CCD图像传感器包括二维配置的用作光电转换部(光电二极管)的光接收部，其将输入光转换为信号电荷并存储信号电荷，并且通过垂直CCD寄存器部和水平CCD寄存器部传送所存储的信号电荷。在这种类型的固态摄像装置中，入射光由于绝缘膜、表面保护层或平坦化层的硅氧化物系类材料与硅基板之间的折射率的差异而从硅基板的表面反射。从而，到达光接收部的光量减少，并且灵敏度降低。因此，固态摄像装置在光接收部的上方设置有氮化硅防反射层，并且多重反射效果被用于减少入射光的反射，从而增强灵敏度。

随着固态摄像装置中像素数量的增加，光接收面积减小，并且遮光膜的开口宽度减小到小于或等于进入光电二极管或光接收部的光的波长的尺寸。从而，入射光通过衍射而扩散到除光接收部之外的区域。这会是灵敏度降低和发生拖影(smear)的原因。

如果遮光膜的开口宽度小于入射光的波长，则入射光通过菲聂耳衍射扩散到除光接收部之外的区域。从而，在除光接收部之外的区域中生成的电荷流入垂直CCD寄存器部以生成导致噪声的拖影。此外，由于入射光扩散到除光接收部之外的区域，所以降低了灵敏度。

该现象不仅发生在CCD图像传感器中，而且还发生在CMOS图像传感器中，尤其在电荷存储部设置在光接收部一侧以实现全局光闸功能的CMOS图像传感器中。在具有全局光闸功能的CMOS图像传感器中，临时存储电荷的电荷存储部可以通过浮置扩散部或者设置在光接收部和浮置扩散部之间的存储部来限定。在这些CMOS图像传感器中，如果光接收部的开口宽度减小到小于或等于入射光的波长的尺寸，则如上所述，入射光通过衍射扩散到除光接收部之外的区域。这会是灵敏度降低和发生噪声的原因。

例如，已经在日本未审查专利申请公开第05-206425号和第2008-41847号中提出了通过在光接收部的开口端部反转入射光的相位来减少入射光的衍射效应的CCD图像传感器。

例如在日本未审查专利申请公开第2007-95792号中公开的用于CMOS图像传感器的结构是已知的，其中，硅基板附近的波导结构的正锥状通过波导的下端被改变为用于进入硅基板的光接收部的光的全反射的倒锥状，使得集光效率增强。日本未审查专利申请公开第2009-252949号公开了用于CMOS图像传感器的结构，其中，通过在具有用作光接收部的光电转换部的半导体基板上方配线的镶嵌处理来形成铜配线和上覆较宽的扩散防止金属配线。

发明内容

在日本未审查专利申请公开第05-206425号和第2008-41847号中，通过仅从光接收部的开口端去除覆盖光接收部的硅基板表面的防反射层来改变入射光的光学路径长度。为了实现该结构，执行形成用于图样化的抗蚀剂掩模以及用于去除防反射层的湿蚀刻或干蚀刻的附加步骤。步骤数量的增加使得制造成本增加。

虽然近年来主要通过干蚀刻来执行防反射膜的去除，但伴随着用于增加像素数量的固态摄像装置中像素的微小化，众所周知，等离子体处理中的等离子体损坏降低了固态摄像装置的性能。

在日本未审查专利申请公开第2007-95792号中，在硅基板的上部形成高折射率区域，从而可以通过高折射率区域与绝缘层之间的界面处的反射来收集光。在该结构中，高折射率区域被形成为朝向光接收部的倒锥形的形状来用于全内反射，从而增强了灵敏度。然而，由于倒锥状的高折射率区域具有改变锥状的高度，所以难以防止通过片上(on-chip)透镜进入的光被衍射以进入硅基板。

在日本未审查专利申请公开第2009-252949号中提出的结构中，公开了通过镶嵌处理形成的金属配线。铜配线和上覆较宽的扩散防止配线在它们相邻的配线部之间形成倒锥形开口。然而，通过绝缘夹层的存在而增加了通过配线形成的倒锥状与接收光的硅基板之间的距离，因此，倒锥形开口不能防止衍射光进入硅基板。

另一方面，在背照式CMOS图像传感器中，由于将衍射光扩散到相邻像素而会引起不期望的混色。

因此，期望提供一种固态摄像装置，其可以通过伴随像素的微小化的入射光的衍射效应减小扩散到除光电转换部之外的区域的光的强度，因此可以增强灵敏度并减少诸如拖影和混色的噪声，以及期望提供该固态摄像装置的制造方法。