光电转换装置和图像拾取系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及具有光引导部分的光电转换装置。
【背景技术】
[0002] 存在已知的被配置为基于相位差方法通过使用多个光电转换部分执行焦点检测 的光电转换装置。单个像素具有多个光电转换部分的配置在图像拾取系统的性能提高（诸 如由于传送效率提高而导致的速度增加或者动态范围的变宽W及焦点检测）方面具有许 多优点。
[0003] 日本专利公开No. 2009-158800公开了在层间膜中设置包围两个光电二极管的有 效光接收区域的间隙的模式。日本专利公开No. 2009-158800公开了除了包围两个光电二 极管的有效光接收区域的间隙W外在层间膜中设置沿着光电二极管之间的分割线的间隙 的模式。
[0004] 在日本专利公开No. 2009-158800的模式中，感度（sensitivity)降低，并且另外， 光不能W高的精确程度分布到两个光电二极管。
【发明内容】
[0005] 本公开提供一种光电转换装置，该光电转换装置包含：光接收元件，其中，光接收 元件包含：多个光电转换部分；位于所述多个光电转换部分之间的分离部分；W及被包含 至少一个绝缘层的绝缘膜包围并且被设置为在所述多个光电转换部分上延伸的光引导部 分，光引导部分包含：具有比绝缘层的折射率高的折射率的高折射率部分；和具有比绝缘 层的折射率高且比高折射率部分的折射率低的折射率的低折射率部分，并且高折射率部分 位于所述多个光电转换部分中的每一个上，而低折射率部分位于分离部分上。
[0006] 从参照附图的示例性实施例的W下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
【附图说明】
[0007] 图IA~IC是示出光电转换装置的例子的示意图。
[0008] 图2A和图2B是示出光接收元件的例子的示意图。
[0009] 图3A~3C是示出光接收元件的例子的示意图。
[0010] 图4A~4J是示出光接收元件的例子的示意图。
[0011] 图5A~5S是示出光接收元件的例子的示意图。
[0012] 图6是示出光电转换装置的例子的示意图。
[0013] 图7是示出光接收元件的例子的示意图。
[0014] 图8A~8J是示出光接收元件的例子的示意图。
[0015] 图9A和图9B是示出图像拾取系统的例子的示意图。
【具体实施方式】
[0016] W下，将参照附图描述本公开的实施例。W下描述的模式仅是一个实施例，并且 本公开不限于此。在W下给出的描述和附图中，多个附图共同的配置由共同的附图标记表 示。将参照多个附图描述共同的配置，并且根据需要省略由共同的附图标记表示的配置的 描述。关于W下将不被描述的项目，可W向其应用适当的技术。
[0017] 图IA是示意性地示出作为像素放大图像传感器的光电转换装置10的示图。图IA 所示的光电转换装置10包含作为被交替链线包围的区域的光接收区域21、和光接收区域 21周边的作为交替链线与双虚链线之间的区域的周边区域22。多个光接收元件1W矩阵 图案或者W行被布置于光接收区域21中。光接收区域21也可被称为图像拾取区域或像素 区域。彼此相邻的光接收元件的中屯、轴之间的间隔（像素间距）一般不大于10ym，并且优 选不大于5. 0Jim。
[0018] 周边区域22具有包含垂直扫描电路26、两个读取电路23、两个水平扫描电路24 和两个输出放大器25的周边电路。周边区域22中的读取电路23包含行放大器、相关双重 采样（CD巧电路和加算（add)电路。读取电路23对经由垂直信号线从由垂直扫描电路26 选择的行的像素读出的信号执行放大、加算等。行放大器、CDS电路和加算电路被W像素行 或者对于多个像素行中的每一个布置。水平扫描电路24产生用于依次读出读取电路23的 信号的信号。输出放大器25放大由水平扫描电路24选择的行的信号并且输出经放大的信 号。上述的配置仅是光电转换装置10的配置中的一个，并且本公开不限于此。读取电路 23、水平扫描电路24和输出放大器25构成两系统的输出路由（route)，并且被分别布置在 光接收区域21的上侧和下侧。但是，该配置不限于此。
[0019] 图IB是示出光接收元件1的例子的示意性平面图，并且图IC是沿着图IB的线 IC-IC取得的光接收元件1的示意性截面图。每个光接收元件1包含设置在由半导体形成 的基板100内的多个光电转换部分101和102。分离部分109被设置在多个光电转换部分 101和102之间W分离其间的信号电荷。分离部分109可W是被配置为通过绝缘在其间进 行分离的诸如LOCOS或STI的绝缘部件，或者可W是被配置为通过与其接合在其间进行分 离的、与光电转换部分101和102的蓄积区域相对的导电半导体区域。在本例子中，使用通 过接合进行的分离。只要可W确定多个光电转换部分101和102中的哪一个产生较大量的 信号电荷，分离部分109的分离性能就可W不完全。因此，可允许通过检测部分检测由光电 转换部分101产生的信号电荷的一部分作为由光电转换部分102产生的信号电荷。
[0020] 多个光接收元件1中的每一个的光电转换部分101和102在共用基板100中沿着 与图像拾取表面对应的基板100的主表面被排列。图像拾取表面的一部分与光电转换部 分101和102的光接收表面对应。与图像拾取表面或光接收表面平行、并且经由分离部分 109布置光电转换部分101和102中的两个的方向被定义为X方向。布置两个光电转换部 分101和102的方向可被定义为与连接光电转换部分101的平面图中的几何重屯、Gl和光 电转换部分102的平面图中的几何重屯、G2的直线平行的方向。与图像拾取表面平行并且 与X方向正交的方向被定义为Y方向。与图像拾取表面垂直的方向被定义为Z方向。Z方 向与X方向和Y方向正交。一般地，在光接收区域21中，X方向可W是W矩阵图案排列的 光接收元件1的行方向（行延伸的方向）和列方向（列延伸的方向）中的一个。一般地， 在光接收区域21中，Y方向可W是W矩阵图案布置的光接收元件1的行方向（沿着行的方 向）和列方向（沿着列的方向）中的另一个。
[0021] 光电转换部分101和102是通过在基板100的内部引入杂质形成的光电二极管。 作为光电二极管的光电转换部分101和102使用许多信号电荷作为载流子，并且由被配置 为蓄积信号电荷的第一导电类型半导体区域（蓄积区域）与第二导电类型半导体区域之间 的PN结形成。光电转换部分101和102的另一例子包含光栅极和形成为在诸如玻璃的绝 缘材料的基板上形成的具有MIS型结构或PIN型结构的半导体薄膜的配置。除了光接收元 件1W外，光电转换装置10的光接收区域21可包含仅具有一个光电转换部分101的光接 收元件。
[0022] 通过光电转换部分101获得的信号电荷经由具有MOS结构的传送栅极103被传送 到检测部分105,并且通过光电转换部分102获得的信号电荷经由具有MOS结构的传送栅极 104被传送到检测部分106。检测部分105和106包含例如具有恒定电容的悬浮和扩散部 分，并且能够通过将信号电荷的量转换成电压来检测电荷量。检测部分105和106分别与 放大器晶体管107和复位晶体管108连接。运里，描述对于光电转换部分101和102中的 每一个设置检测部分105和106、并且从单独设置的光电转换部分101和102并行传送信号 电荷的配置。但是，在通过使用单独设置的传送栅极103和104从单独设置的光电转换部 分101和102串行传送信号电荷的情况下，可W使用共用的检测部分。
[0023] 多个光接收元件1被布置于图IA所示的光电转换装置10的光接收区域21中，使 得能够通过相位差检测系统实现图像拾取区域中的焦点检测（AF)。另外，该配置可被应用 于通过使用相位差检测方法执行距离测量的图像拾取系统（照相机）。也可通过使用作为 图像拾取信号从光接收元件1输出的、多个光电转换部分101和102中的至少一个的信号 执行图像拾取。例如，光电转换部分101和102的信号被加算W产生图像拾取信号。W运 种方式，本实施例的光电转换装置10能够通过对于焦点检测和图像拾取使用光电转换部 分101和102两者的信号实现所谓的图像表面相位差AF。
[0024] 绝缘膜110被设置在基板100上。绝缘膜110可W是透明的。绝缘膜110可W是 由单个材料形成的单层膜。但是，一般地，绝缘膜110是具有由彼此不同的材料形成的多个 叠层的多层膜。绝缘膜110的某个绝缘层由例如氧化娃（Si化）形成。某个绝缘层可W由 诸如BPSG(棚憐娃酸盐玻璃）、PSG(憐娃酸盐玻璃）和BSG(棚娃酸盐玻璃）的娃酸盐玻璃 形成。构成绝缘膜110的一部分的多层膜的绝缘层可W是氮化娃（SisNA)或碳化娃（SiC)。 可在绝缘膜110的内部设置布线120。布线120可W是经由插塞连接多个布线层的多层布 线。图IB示出布线120包含两个层的例子。但是，布线120可W是具有=个或更多个层的 多层布线。可对于布线120使用诸如铜、侣、鹤、粗、铁和多晶娃的导电材料。
[00巧]光接收元件1包含至少一个光引导部分111，并且单个光引导部分111被设置为在 多个光电转换部分101和102上延伸。光引导部分111具有在光引导部分111的内部阻挡 入射于光引导部分111上的光并将光传播到光电转换部分101和102的功能。
[0026] 光引导部分111被绝缘膜110包围。换句话说，绝缘膜110在XY平面内位于光引 导部分111的周边。通过区分光引导部分111的折射率与绝缘膜110的折射率，入射于光 引导部分111上的光在光引导部分111与绝缘膜110之间的界面上被反射并被引导到光电 转换部分101和102。可通过将光引导部分111的折射率设定为比绝缘膜110的折射率高 来导致全反射，使得可提高反射效率。
[0027] 光引导部分111的材料可W是有机材料（树脂），并且可W是无机材料。树脂的例 子包含硅氧烷树脂和聚酷亚胺树脂。合适的无机材料的例子包含氮化娃（S1、Ny)、氮氧化娃(Si、〇YNz)和氧化铁（Ti〇2)。光引导部分111可由单个材料形成或者可由多个材料形成。
[0028] W下将列出作为光引导部分111和绝缘膜110的材料例示的材料的折射率的大致 值。氧化娃的折射率落在从1. 4到1. 5的范围内，对于氮氧化娃为从1. 6到1. 9,对于氮化 娃为从1. 8到2. 3,对于氧化铁为从2. 5到2. 7,并且对于BSG、PSG和BPSG为从1. 4到1