专利名称：光电转换器件及其制造方法
技术领域：
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。
背景技术：
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IOB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ll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。 另外，当由多层形成的夹层透镜彼此合并以便改进聚光效率时，在由多个折射率彼此不同的层之间形成的界面出现的光反射的概率得以提高，这是因为形成夹层透镜的层数增加。当引起光反射的界面数目增加时，反射次数也会增加。因此，入射到光电转换部件的光接收表面的光量减少，结果，光电转换器件的灵敏度会大幅度降低。另外，在具有单层导线的结构中，如日本专利11-040787所公开的，可以相对容易地将从透镜到光接收部分的光路径长度设置得较小；但是，在具有多个导线层的光电转换器件中，到达光接收部分的光路径长度趋于增加，因此上述的技术问题必须得以克服。
发明内容
相应的，本发明的目的在于提供一种光电转换器件及其制造方法，该光电转换器件具有夹层透镜，并能够在不大幅度降低灵敏度的同时改进聚光效率。 为了实现上述的目的，根据本发明的一个方面，提供一种具有多层的光电转换器件，包括具有多个光电转换部件的光电转换部件层；设置在所述光电转换部件层上方并具有第一导线图案的第一导线层；设置在所述第一导线层上方并具有第二导线图案的第二导线层；以及，设置在该光电转换器件的所述层内的透镜层，该透镜层具有多个位于所述光电转换部件上方的光路径中的凸形夹层透镜，所述夹层透镜的顶点沿远离所述光电转换部件层的方向突起。 因为通过有选择的设置夹层透镜的凸起形状的曲率、厚度等，上凸形夹层透镜可以形成为具有想要的凸起形状，而与绝缘薄膜和/或其下形成的图案形状无关，夹层透镜的聚光效率可以得到改进，特别是，上述的结构可以有效地应用于具有多个导线层的光电转换器件。 另外，根据本发明的另一个方面，提供一种制造光电转换器件的方法，包括在具有多个光电转换部件的光电转换部件层上方形成第一导线层，该第一导线层具有第一导线图案；在所述第一导线层上方形成第二导线层，该第二导线层具有第二导线图案；以及，在所述第二导线层上形成多个凸形夹层透镜，所述夹层透镜的顶点沿远离所述光电转换部件层的方向突起。
根据本发明的制造光电转换器件的方法，可以制造出具有夹层透镜的光电转换器件，它可以在不大幅度降低灵敏度的同时改进聚光效率。 从下面结合附图的描述中，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，附图中同样的附图标记表示相同或类似的部分。
图1是根据本发明第一个实施例的光电转换器件的示意横截面图。 图2A到2C是表示图1所示第一个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图3A到3C是表示图1所示第一个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图4A到4C是表示图1所示第一个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图5A到5B是表示图1所示第一个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图6是根据本发明第二个实施例的光电转换器件的示意横截面图。 图7A到7C是表示图6所示第二个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图8A到8C是表示图6所示第二个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图9A到9C是表示图6所示第二个实施例的光电转换器件的制造步骤的示意图。 图IOA和IOB是表示相关固态图像传感设备的制造步骤的示意图，在该设备中利
用深蚀刻技术形成芯片上透镜。 图11是相关光电转换器件的横截面图。 图12是根据本发明第三个实施例的光电转换器件的示意横截面图。 图13是根据本发明第四个实施例的光电转换器件的示意横截面图。 并入和构成说明书一部分的
了本发明的实施例，并与说明书一起用于解
释本发明的原理。
具体实施例方式
接下来，将参照附图描述本发明的实施例。
第一个实施例 图1是根据本发明第一个实施例的光电转换器件的示意横截面图。
如图1所示，在该实施例的光电转换器件中，光电转换部件1沿半导体元件13的表面形成，部件隔离区2提供在相邻光电转换部件1之间。另外，在半导体元件13上面，设置第一绝缘薄膜3。在第一绝缘薄膜3上面，按照顺序形成位于部件隔离区2上方的第一图案4、覆盖第一图案4的第二绝缘薄膜5、设置在部件隔离区2和第一图案4的上方的第二图案6和覆盖第二图案6的第三绝缘薄膜7。另外，在第三绝缘薄膜7上面，形成上凸形夹层透镜8，每个上凸形的顶点沿着从光电转换部件1到随后描述的相应微型透镜12的方向突起(凸起形状的顶点沿着入射光的方向)。夹层透镜8安排在各个光电转换部件1的上面(换句话说，在形成第一图案4的组成部件之间区域和形成图案6的组成部件之间区域的上面)。 此外，第一平面薄膜9设置在夹层透镜8上面；在这个屏幕薄膜9上面，设置滤色片层IO，它包括滤色片，这些滤色片具有设置在各个光电转换部件1上面的颜色；设置在滤色片层10上面的第二平面薄膜11 ;和设置在第二平面薄膜11上面的微型透镜12。微型透镜12安排在各个光电转换部件1的上方。 光电转换部件l由光电二极管或光电晶体管形成，它具有PN结或PIN结，形成这 样一种结构，即光线射入到由上述半导体结形成的耗尽层上面，在上述的耗尽层中，发生光 电转换。 部件隔离区2通过选择氧化的场效氧化膜形成，并设置在扩散层用于结绝缘。具 有光电转换部件1和部件隔离区2的半导体元件13例如为硅基片。 第一和第二图案4和6充当从光电转换部件1传送电信号的导线。另夕卜，图案4 和6最好由例如半导体或金属的导电材料形成，该半导体或金属遮挡光电转换部件灵敏的 波长区的光线。在上述的情况下，图案4和6还充当光屏蔽部件，用于防止光线照射到一个 以上的光电转换部件l。 另外，在光电转换器件中设置衬垫部分14，充当电极所连接的终端(连接到外部 电路，例如电源)。在形成衬垫部分14的区域上方，在夹层透镜、滤色片和微型透镜中设有 开口。但是，最初在衬垫部分以外的区域，最好至少形成夹层透镜和滤色片的图案，以便稳 定所执行的蚀刻步骤，从而在衬垫上方形成开口。所述开口穿透一部分第三绝缘薄膜7、一 部分第一平面薄膜9和一部分第二平面薄膜11，并通过光刻和蚀刻技术来形成。
光透射材料用作第一、第二和第三绝缘薄膜3、5和7，由此透射由光电转换部件1 吸收的光线，并随后转换成电信号。另外，至少第三绝缘薄膜7最好由例如化学机械抛光 (以下称为"CMP")的平面化工艺处理。 如上面所述，在这个实施例的光电转换器件中，上凸形夹层透镜8设置在第一和 第二图案4和6上方形成的第三绝缘薄膜7。在这个结构中，不同于背景技术部分所述的现 有技术，夹层透镜8的凸起形状不依赖于下面设置的第二图案6的形状。相应的，夹层透镜 8的曲率、厚度等可以设置成改进夹层透镜8的聚光效率。 此外，这个实施例的光电转换器件并未应用由多层合并形成的夹层透镜，而是，夹 层透镜由具有特定直径和曲率的单一层形成。相应的，形成可以改进夹层透镜8的聚光效 率的结构。因此，与由多层彼此合并形成的夹层透镜的结构相比，具有不同折射率的界面数 目减少，结果光反射概率降低。相应的，这个实施例的结构最好应用到这样一个光电转换器 件，其中存在多个导线层，而且光路径长度趋于增加。 接下来，将参照图2A到5B描述图1所示实施例的光电转换器件的制造步骤。
首先，如图2A所示，制备由硅片等制成的半导体元件13，部件隔离区2通过硅的局 部氧化(L0C0S)工艺等沿半导体元件13的表面形成。接下来，在形成光阻图案以后，通过 执行离子注入和热处理，例如用作光电二极管(光电转换部件l)阴极或阳极的扩散层沿着 半导体元件13的表面形成。 随后，通过热氧化、化学气相淀积(CVD)、溅射、涂覆等，第一绝缘薄膜3在半导体 元件13上形成。在这个步骤中，当第一绝缘薄膜3通过CMP等平面化时，可以改进下一步 骤中的构图精度。 接下来，在由铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)或主要由它们组成 的合金的金属薄膜通过溅射、CVD、电镀等在第一绝缘薄膜3上形成以后，位于光电转换部 件1的光接收表面的上方的一部分金属薄膜通过蚀刻去除，由此形成具有理想形状的第一 图案4。
接下来，Si0或主要由其构成的材料的第二绝缘薄膜5通过CVD工艺形成在第一 绝缘薄膜3和第一图案4上。在这个步骤中，当第二绝缘薄膜5的表面被平面化时，可以改 进下一步骤中的构图精度。 接下来，与第一图案4相同，在Al、Mo、W、Ta、Ti、Cu或其合金组成的金属薄膜通过 溅射、CVD、电镀等形成在第二绝缘薄膜5上，位于光电转换部件1的光接收表面的上方的一 部分金属薄膜通过蚀刻去除，由此形成具有理想形状的第二图案6和衬垫部分14。
除了用作从光电转换部件1传送电信号的导线以外，第一和第二图案4和6每个 都充当用于防止射入到一个光电转换部件的光线射入到另一个光电转换部件1的光屏蔽 部件。另外，第二图案6包括用于在有效像素区之外形成光屏蔽区(光学黑体)的光屏蔽 部件，该光屏蔽区用于形成标准信号。 接下来，Si0或主要由其构成的材料的第三绝缘薄膜7通过CVD工艺形成在第二 绝缘薄膜5和第二图案6上。 随后，如图2B所示，第三绝缘薄膜7的一部分表面用CMP平面化。 如图2C所示，然后由SiN、Si0N、Si0等制成的夹层透镜形成薄膜8'通过CVD工艺
形成在第三绝缘薄膜7上。 如图3A所示，用于形成夹层透镜8的蚀刻掩模20在光刻步骤中形成在夹层透镜 形成薄膜8'上。随后，如图3B所示，蚀刻掩模20通过热处理回流，以形成每个大致与夹层 透镜8的形状相同的凸透镜的形状。在这个步骤，夹层透镜也利用掩模20在衬垫部分14 上方的开口从而形成在衬垫部分之外。 接下来，如图3C所示，对夹层透镜形成薄膜8'的整个表面执行气蚀，以使蚀刻掩 模20的凸起形状转移到夹层透镜形成薄膜8'，由此形成夹层透镜8。这一步所用的蚀刻气 体可以是CF4、CHF3、02、Ar、He等。 随后，如图4A所示，为了利用光刻技术在衬垫部分14上方的第三绝缘薄膜7的一 部分中形成一个开口 ，在第三绝缘薄膜7和夹层透镜8上形成具有开口图案的抗蚀图21 ; 如图4B所示，通过光刻技术除去位于衬垫部分14上的一部分第三绝缘薄膜7。
接下来，如图4C所示，第一平面薄膜9形成在衬垫部分14、第三绝缘薄膜7和夹层 透镜8上，在这个第一平面薄膜9上形成滤色片层10。滤色片层IO具有与入射到下面设置 的各个光电转换部件1的光线色彩一致的色彩图案。 如图5A所示，在滤色片层10上，通过形成抗蚀图案和回流形成微型透镜12。最 后，如图5B所示，还在衬垫部分14上面的一部分第一和第二平面薄膜9和11通过蚀刻去 掉，由此在衬垫部分14上面形成开口 。 相应的，光电转换器件的制造步骤结束，结果，形成图1所示实施例的光电转换器 件。在这个实施例中，通过举例描述了在光电转换部件上方形成两层图案(导线层)的情 况；但是，这个结构并不局限于此。当进一步需要导线层时，可以在第一和第二图案之间设 置第三图案。 在这个实施例中，除了夹层透镜以外，还描述了在滤色片层10上方形成微型透镜 (顶部透镜)的结构。但是，当相邻像素之间的色彩混合可以通过减小滤色片层的厚度来抑 制时，和当上述的色彩混合程度可以接受时，可以不设置微型透镜。
第二个实施例
图6是根据本发明第二个实施例的光电转换器件的示意横截面图。
如图6所示，在该实施例的光电转换器件中，光电转换部件1沿半导体元件13的 表面形成，部件隔离区2设置在相邻光电转换部件1之间。第一绝缘薄膜3形成在半导体 元件13上。在第一绝缘薄膜3上，按照顺序形成位于部件隔离区2上方的第一图案4、覆盖 第一图案4的第二绝缘薄膜5、位于部件隔离区2和第一图案4上方的第二图案6。另外， 在第二绝缘薄膜5和第二图案6上，设置上凸形夹层透镜8，每个上凸形的顶点沿着从光电 转换部件1到随后描述的相应微型透镜12的方向突起。夹层透镜8安排在各个光电转换 部件l的上方(换句话说，在形成第一图案4的组成部件之间区域和形成图案6的组成部 件之间区域的上面)。 此外，第一平面薄膜9设置在夹层透镜8和第二图案6上；在这个屏幕薄膜9上， 设置滤色片层IO，它包括滤色片，这些滤色片包括与各个光电转换部件1已知的彩色图案； 设置在滤色片层10上的第二平面薄膜11 ;和设置在第二平面薄膜11上的微型透镜12。微 型透镜12安排在各个光电转换部件1的上方。 在图1所示第一个实施例的光电转换器件中，第三绝缘薄膜7设置在第二图案6 和夹层透镜8之间；但是，在这个实施例的光电转换器件中，没有设置上述的第三绝缘薄膜 7，而夹层透镜8形成为接触第二图案6。 这个实施例的光电转换器件的其它结构与第一个实施例相同，因此省略对其的详 细描述。 再回到图6，在所述第二实施例的光电转换器件中，上凸形夹层透镜8形成在第二 图案6上，以便与其接触。与先前的现有技术不同，夹层透镜8可以形成想要的形状，而与 下面的第二图案6的形状无关。因此通过特别地设置夹层透镜8的曲率、厚度等，可以改变 其聚光效率。 此外，在这个实施例的光电转换器件中，因为夹层透镜并非由多层彼此合并形成， 而且因为如上所述可以特别设置由同一层形成的夹层透镜8的直径和曲率，所以可以形成 改进聚光效率的结构。 此外，在这个实施例的光电转换器件中，因为第三绝缘薄膜7(参见图1)并不设置 在第二图案6和夹层透镜8之间，而且因为夹层透镜8与第二图案6相接触，所以光电转换 部件1和夹层透镜8之间的距离会减少相应于第三绝缘薄膜7的厚度的长度。因此，夹层 透镜8的焦距可以减小。结果，因为夹层透镜8的焦距比数减小，亮度增加，所以光电转换 部件1的灵敏度可以显著改进。 接下来，将参照图7A到9C描述图6所示的第二实施例的光电转换器件的制造方 法。 首先，如图7A所示，制备由硅片等制成的半导体元件13，部件隔离区2通过硅的局 部氧化(L0C0S)工艺等沿半导体元件13的表面形成。接下来，在形成光阻图案以后，通过 执行离子注入和热处理，例如用作光电二极管(光电转换部件l)阴极或阳极的扩散层沿着 半导体元件13的表面形成。 随后，通过热氧化、CVD、溅射、涂覆等，第一绝缘薄膜3形成在半导体元件13上。 在这个步骤中，当第一绝缘薄膜3通过CMP等平面化时，可以改进下一步骤中的构图精度。
接下来，在由Al、Mo、W、Ta、Ti、Cu或主要由它们组成的合金的金属薄膜通过溅射、
8CVD、电镀等形成在第一绝缘薄膜3上以后，位于光电转换部件1的光接收表面上方的一部 分金属薄膜通过蚀刻去除，由此形成具有想要形状的第一图案4。 接下来，Si0或主要由其构成的材料的第二绝缘薄膜5通过CVD工艺形成在第一 绝缘薄膜3和第一图案4上。在这个步骤中，当第二绝缘薄膜5的表面被平面化时，可以改 进下一步骤中的图案形成精度。 接下来，与第一图案4相同，在Al、Mo、W、Ta、Ti、Cu或主要由其合金组成的金属薄 膜通过溅射、CVD、电镀等形成在第二绝缘薄膜5上，位于光电转换部件1的光接收表面上方 的一部分金属薄膜通过蚀刻去除，由此形成具有想要形状的第二图案6和衬垫部分14。除 了用作从光电转换部件1传送电信号的导线以外，第一和第二图案4和6每个都充当用于 防止射入到一个光电转换部件的光线射入到另一个光电转换部件1的光屏蔽部件。另外， 第二图案6包括用于在有效像素区之外形成光屏蔽区(光学黑体)的光屏蔽部件，该光屏 蔽区用于形成标准信号。 如图7B所示，由SiN、SiON、SiO等制成的夹层透镜形成薄膜8'通过CVD工艺形成 在第二绝缘薄膜5和第二图案6上。 如图7C所示，蚀刻掩模20用光刻技术形成在夹层透镜形成薄膜8'上，该掩模除
了用于形成夹层透镜8的图案以外，还具有露出衬垫部分14的开口图案。 随后，如图8A所示，蚀刻掩模20通过热处理回流，以形成每个大致与夹层透镜8
的形状相同的凸透镜的形状。 接下来，对夹层透镜形成薄膜8'的整个表面执行气蚀，以使蚀刻掩模20的凸起形
状转移到夹层透镜形成薄膜8'，由此形成如图8B所示的夹层透镜8。另外，与此同时，衬垫
部分14的上表面露出。这一步所用的蚀刻气体可以是CF4、 CHF3、 02、 Ar、 He等。 接下来，如图8C所示，第一平面薄膜9形成在衬垫部分14夹层透镜8上。 随后，如图9A所示，在这个第一平面薄膜9上面，形成滤色片层10。滤色片层10
具有与入射到下面设置的各个光电转换部件1的光线色彩一致的色彩图案。 如图9B所示，在形成第二平面薄膜11以后，在滤色片层10上面，通过形成抗蚀图
案和回流形成微型透镜12。最后，如图9C所示，还通过蚀刻去掉残留在衬垫部分14上的一
部分第一和第二平面薄膜9和11，由此在衬垫部分14上面形成开口 。 相应的，完成了光电转换器件的制造步骤，结果，形成图6所示实施例的光电转换 器件。 在这个实施例的制造步骤中，与第一个实施例相比，因为省略了形成第三绝缘薄 膜7的步骤和在衬垫部分14上方位置的第三绝缘薄膜7中形成开口的步骤，所以制造工艺 可以根据如此省略的步骤数目而得以简化，所以制造所需的时间可以减少。
第三个实施例 图12是根据本发明第三个实施例的光电转换器件的示意横截面图。在这个图中， 与第一个和第二个实施例相同的附图标记表示具有相同功能的组成部件，所以省略对它们 的详细描述。 如图12所示，在这个实施例的光电转换器件中，在光电转换部件上方形成三层图 案(第一、第二和第三图案124、 126和128)(导线层)，在光电转换部件上按照这样的顺序 形成第一绝缘层123、第一图案124、第二绝缘层125、第二图案126、第三绝缘层127、第三图案128、和第四绝缘层129。各个绝缘层的表面最好用CMP等来平面化。 在最上面的导线层128中，包括衬垫部分14、形成光屏蔽区122(光学黑体区)的
光屏蔽部件130。另外，在衬垫部分14以外，为了稳定蚀刻步骤，在最初至少设置一个薄膜
用于形成至少一个夹层透镜8、滤色片层IO和微型透镜12。作为制造方法，可以使用第一
个和第二个实施例所述的方法。 至于各个绝缘薄膜的厚度，最好第四绝缘层，即在最上面导线层上形成的绝缘层 具有比其它绝缘层更小的厚度。各层的厚度最好很小，以便减少到达光接收部分的光路径 长度；但是，至于夹在导线层之间的绝缘层，为了减小导线之间产生的寄生电容，绝缘层必 须具有一定的最小厚度。另一方面，最上面的绝缘层只需要很平，以便形成在下一步骤形成 夹层透镜。相应的，不必考虑寄生电容，而且为了减少光路径长度，最上面绝缘层的厚度最 好小于比其它绝缘层。特别是，在最上面导线层上形成的第四绝缘层最好是400到600nm， 而其它绝缘层的厚度最好大致是700到900nm。
第四个实施例 图13是根据本发明第四个实施例的光电转换器件的示意横截面图。在这个图中， 与第一个、第二个和第三个实施例相同的附图标记表示具有相同功能的组成部件，所以省 略对它们的详细描述。 如图13所示，在这个实施例的光电转换器件中，在最上面的导线层(即在最上面 的绝缘层127上)，在有效像素区内的夹层透镜附近不形成导线图案，而仅形成衬垫部分14 和形成光屏蔽区的光屏蔽部件130。这个结构在形成第一和第二图案、以便充分抑制相邻像 素之间的光线入射时非常有效。通过上述的结构，如第二个实施例所述，在形成夹层透镜的 同时可以露出衬垫部分14的上表面，结果简化制造工艺。 在本实施例中，在光电转换部件(包括光屏蔽区)上方形成三层图案，按照顺序形 成第一绝缘层123、第一图案124、第二绝缘层125、第二图案126、和第三绝缘层127。随后， 在光屏蔽区122形成包括光屏蔽部件130和衬垫部分14的第三图案以后，在第三图案上面 形成夹层透镜8，它们之间没有绝缘层。因此，在光屏蔽区122中，夹层透镜和光屏蔽部件直 接接触。各个绝缘层的表面最好用CMP等来平面化。 另外，第三绝缘层127，即在有效像素区域的最上面导线层内形成的绝缘层具有比 其它绝缘层更小的厚度。各层的厚度最好很小，以便减少到达光接收部分的光路径长度； 但是，至于夹在导线层之间的绝缘层，为了减小导线之间产生的寄生电容，绝缘层必须具有 一定的最小厚度。另一方面，最上面的绝缘层只需要很平，以便形成在下一步骤执行的夹层 透镜的形成。相应的，不必考虑寄生电容，而且为了减少光路径长度，最上面绝缘层的厚度 最好小于比其它绝缘层。特别是，在最上面导线层上形成的第三绝缘层127最好是400到 600nm，而其它绝缘层的厚度最好大致是700到900nm。 至此，已经详细描述了本发明，虽然尚未公开本发明所包括的所有结构，但是各个 实施例可以彼此任意组合。 另外，至于光电转换器件的结构，本发明最好应用有源像素传感器(APS)结构，其
中为每个像素或由像素形成的每个单位提供用于放大信号电荷的放大元件。其原因在于本 发明最好用于具有多个导线层的结构中，而且此APS结构必须具有比CCD结构更多的导线。
另外，在上述的实施例中，除了夹层透镜8以外，还描述了在滤色片层上面形成的
10微型透镜12(顶部透镜)。但是，当相邻像素之间的色彩混合可以通过减小滤色片层的厚度 来抑制时，和当上述的色彩混合程度可以接受时，可以省略微型透镜。 虽然已经参照目前被认为是优选的实施例描述了本发明，但应当理解本发明并不 局限于所公开的实施例。相反，本发明意欲覆盖所附权利要求书的精神和范围的变型和等 同物。所附权利要求书的范围是基于涵盖所有这种变型和等同结构和功能的最宽泛的解 释。
权利要求
一种具有多个像素的有源像素传感器，所述多个像素中的每一个包括光电转换部件(1)，设置在半导体元件上；放大元件，被配置为放大信号电荷，所述放大元件被设置在所述半导体元件上；部件隔离区(2)，与所述光电转换部件相邻；第一绝缘薄膜(3)，设置在所述半导体元件上；第一图案(4)，设置在所述第一绝缘薄膜(3)上和所述部件隔离区(2)上方；第二绝缘薄膜(5)，设置在第一图案上；第二图案(6)，设置在所述第二绝缘薄膜(5)上和所述部件隔离区(2)上方；夹层透镜层(8)，包括上凸形夹层透镜，所述夹层透镜层被设置在所述第二图案上方；第一平面层(9)，设置在所述夹层透镜层上；滤色片层(10)，设置在所述第一平面层上；第二平面层(11)，设置在所述滤色片层上；以及微型透镜层(12)，包括上凸形微型透镜，所述微型透镜层被设置在所述第二平面层上。
2. 根据权利要求1的有源像素传感器，其中在一个像素的夹层透镜和相邻像素的夹层 透镜之间的区域是平的，并且所述在一个像素的夹层透镜和相邻像素的夹层透镜之间的区 域被设置在所述部件隔离区上方。
3. 根据权利要求l的有源像素传感器，其中所述滤色片层包括根据进入到所述多个像 素中的每一个像素的光电转换部件的色彩而安排的色彩图案。
4. 根据权利要求l的有源像素传感器，还包括被配置成输出来自像素的信号输出的衬 垫部分，其中夹层透镜层的一部分被设置在所述衬垫部分上方。
5. 根据权利要求1的有源像素传感器，还包括光屏蔽部件，所述光屏蔽部件被配置为 形成光屏蔽区以便获得基准信号，其中所述滤色片层被设置为还在所述光屏蔽部件上方。
全文摘要
本发明涉及一种光电转换器件及其制造方法。该光电转换器件能够在不大幅度降低灵敏度的同时改进聚光效率，包括具有多个光电转换部件的光电转换部件层；设置在所述光电转换部件层上方并具有第一导线图案的第一导线层；设置在所述第一导线层上方并具有第二导线图案的第二导线层；以及，设置在该光电转换器件的所述层内的透镜层，该透镜层具有多个位于所述光电转换部件上方的光路径中的凸形夹层透镜，所述夹层透镜的顶点沿远离所述光电转换部件层的方向突起。
文档编号H04N5/335GK101707203SQ20091025382
公开日2010年5月12日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年5月28日
发明者桥本荣 申请人:佳能株式会社