固态成像器件和成像装置的制作方法

专利名称：固态成像器件和成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光接收单元上具有光波导(optical waveguide)的固态成像器件并且 还涉及具有该固态成像器件的成像装置。
背景技术：
在固态成像器件中，从成像器件中心到像素的距离增大得越多，像素上光的入射 角度增大得越多。因此，如果最上面的透镜刚好位于光电转换单元(光接收单元)的上方， 则入射在光电转换单元(光接收单元)上的光量减小。因此，建议了如下固态成像器件其中，每个透镜和光电转换单元(光接收单元) 的水平位置取决于从成像器件中心到像素的距离而移位，以将透镜布置在成像器件中心附 近(例如，参见日本专利早期公开 No. 2006-261247,No. 2006-261249 和 No. 2006-324439)。 这种成像器件的配置可以允许穿过透镜的倾斜入射光的更多光量进入光电转换单元(光 接收单元)，从而产生足够的灵敏度。这种方式的结构组件(例如透镜和光接收单元)的水 平位置的移位被称为“光瞳校正(pupil correction) 换言之，术语“光瞳校正”指片上 透镜被移位到适当位置来针对下述情况采取措施入射光不是垂直入射而是倾斜入射到像 素外围。此外，在日本专利早期公开No. 2006-261249中，在透镜和光接收单元之间提供了 光波导。然后，透镜、光波导和光接收单元在水平方向上移位，以使得从成像器件中心到透 镜、光波导和光接收单元的距离按此顺序随着从成像器件中心到像素距离的增大而增大。另外，在典型的CMOS型固态成像器件中，针对每个像素提供了晶体管和浮置扩散 区(floating diffusion)。每个像素中晶体管和浮置扩散区的存在限制了更精细像素的生 产。像素被制造得越精细，光接收单元的表面积则减小得越多。结果，发生电荷量的减少。 因此，所生产的像素可能是非常暗的像素，并且还可能有随机噪声与图像信号重叠。为了避免这种现象，建议了另一成像器件其中，晶体管和浮置扩散区被两个或更 多个像素所共享以减小由这些元件所占据的像素的表面积，同时增大由光接收单元所占据 的像素的表面积(例如，参见日本专利早期公开No. 2006-303468)。

发明内容
光波导的形成包括在其内部埋入材料的步骤。但是，如果像素被制造得很精细，则 光波导的开口尺寸被制造得较小。这由于制造过程中生成气泡等而导致埋入光波导过程的 质量下降。因此，在具有光波导的像素的小型化方面存在限制。因此，如上所述埋入光波导 过程的质量下降使得在各个像素中埋入光波导过程的质量存在很大差异，从而导致像素制 造产量的下降。为了避免上述缺陷，存在例如日本专利早期公开No. 2006-303468中所描述的思 想，其中，具有光波导的固态成像器件被设计为使得两个或更多个像素共享晶体管和浮置 扩散区。晶体管和浮置扩散区被两个或更多个像素所共享与没有共享的情况相比可以扩大
4每个像素中光接收单元的表面积。换言之，在像素被制造得更精细时，可以消除光接收单元 的表面积的减小。因此，光波导的开口尺寸的减小也可以消除。在不共享晶体管和浮置扩散区的传统像素的情况下，相邻的光接收单元之间的距 离几乎恒定，不管是否执行了光瞳校正。但是，当晶体管和浮置扩散区被两个或更多个像素共享时，光接收单元之间的距 离是变化的。这是因为光接收单元的位置被向共享的浮置扩散区移位并且晶体管被布置在 与浮置扩散区相反的一侧(外部)。另一方面，片上透镜优选地被几乎等间距布置。如果片 上透镜之间的距离不相等，那么当各个像素的片上透镜以相同的直径和相同的曲率被准备 时，片上透镜之间具有相对较宽距离的部分中会有更多没有汇聚入射光的区域，或称无效 区。因此，以不等间距布置的光接收单元和以基本等间距布置的片上透镜在某种程度上相 对于彼此在平面上从它们的预定位置移位。在对片上透镜执行光瞳校正的情况下，它们还 在与光瞳校正的方向不同的方向上从它们在平面上的预定位置移位。这里，如上所述，考虑如下情况在光接收单元和片上透镜在平面上没有彼此对准 的状态下，光波导被设置在光接收单元和片上透镜之间。如果光波导在片上透镜的中心之 下，则光波导的一部分可能从光接收单元伸出。在此情况下，穿过光波导的伸出部分的光难 以受到光电转换。因此，光接收单元的灵敏度下降并且光电转换的效率也降低。此外，在此 情况下，光波导可能部分地布置在相邻那个像素的光波导上方并导致混合的颜色。另一方 面，如果光波导被布置在光接收单元的中心，则光波导相对片上透镜的中心被位移。因此， 难以将利用片上透镜所收集的光引入光波导。在光没有被引入光波导时造成光的浪费。在 此情况下，光接收单元的灵敏度降低并且光电转换的效率也降低，正如上述情况一样。在日本专利早期公开No. 2006-261247所描述的成像器件的配置中，光波导具有 两层结构。为了执行光瞳补偿，上层光波导部分与下层光波导部分相比被朝固态成像器件 的中心方向偏置。因此，希望上层光波导部分的开口被形成为使得其开口直径大于下层光 波导部分的开口直径。在此情况下，在穿过上层光波导部分的光线之中，某些可能没有进入 下层光波导部分。因此，希望提供这样的固态成像器件即使像素被小型化得更精细，也能够获得足 够的灵敏度和足够的光电转换效率。还希望提供配备有这种固态成像器件的成像装置。根据本发明第一实施例，一种固态成像器件包括形成在每个像素中、用于执行光 电转换的光接收单元；位于光接收单元上方的绝缘层中埋入的光波导，该绝缘层用于将光 引入光波导；形成在光波导上方的片上透镜。所述固态成像器件还包括基本单元，其具有 共享浮置扩散区的两个或更多个像素；被基本单元中的所述两个或更多个像素所共享的晶 体管，其被布置在所述两个或更多个像素的外部。在该固态成像器件中，光接收单元通过传 输栅被连接到被基本单元中的两个或更多个像素所共享的浮置扩散区，所述片上透镜基本 上等间距布置。光波导包括第一光波导和第二光波导。第一光波导被形成为使得其在所述 固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收单元的中心向所述晶体管移位的位置上 并且位于所述光接收单元之内。第二光波导被形成在所述第一光波导的上侧，并且使得其 在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收单元的中心向所述晶体管移位的 位置上并且位于所述光接收单元之内。根据本发明的实施例，一种成像装置包括收集入射光的汇聚光学部件；接收由汇聚光学部件收集的入射光并对入射光执行光电转换的固态成像器件；信号处理部件，该 信号处理部件处理通过在固态成像器件中的光电转换所获得的信号。在本实施例的成像装 置中，固态成像器件被配置为根据本发明实施例的固态成像器件。在根据本发明实施例的固态成像器件中，光接收单元被连接到被基本单元中的像 素所共享的浮置扩散区，并且光接收单元通过传输栅被连接到浮置扩散区。晶体管和浮置 扩散区被两个或更多个像素所共享使得与没有共享的情况相比，光接收单元的表面积所占 比例增大。因此，每个像素的光接收单元的表面积可以被扩展。可以减小在使像素小型化 时光接收单元的面积的减小。因此，可以基本上使像素小型化至可能最小的情况，同时防止 光波导的尺寸成为埋入属性的限制。根据本实施例，片上透镜是等间距布置的。因此，可以减小所谓的无效区并且可以 防止由于无效区所导致的损耗的生成。此外，第二光波导被形成在第一光波导上侧，以使得其在固态成像器件的表面中 的位置位于从光接收单元的中心向晶体管移位的位置上并且位于光接收单元之内。因此， 由片上透镜所收集的光可以被完全引导至第二光波导，并且随后可以确保穿过第二光波导 的光被入射到第一光波导上。此外，第一光波导被形成为使得其在固态成像器件的表面中的位置位于从光接收 单元的中心向晶体管移位的位置上并且位于光接收单元之内。因此，可以确保穿过第一光 波导的光入射到光接收单元上。另外，可以避免在穿过第一光波导的光进入相邻像素的光 接收单元时发生的混合颜色的生成。在本实施例的成像装置中，固态成像器件被配置为根据本发明实施例的固态成像 器件。因此，可以精细地形成固态成像器件的像素并且可以避免由于无效区所导致的损耗 的生成。另外，可以确保穿过片上透镜和光波导的光入射在光接收单元上。根据本发明实施例的固态成像器件包括形成在每个像素中、用于执行光电转换 的光接收单元；位于光接收单元上方的绝缘层中埋入的光波导，该绝缘层用于将光引入光 波导；形成在光波导上方的片上透镜。所述固态成像器件还包括基本单元，其具有共享浮 置扩散区的两个或更多个所述像素；被所述基本单元中的所述两个或更多个像素所共享的 晶体管，其被布置在所述两个或更多个像素的外部。在该固态成像器件中，光接收单元通过 传输栅被连接到由基本单元中的像素所共享的浮置扩散区，片上透镜基本上等间距布置。 在该固态成像器件中，光波导被形成为使得其在固态成像器件的表面中的位置位于从光接 收单元的中心向晶体管移位的位置上并且位于光接收单元之内和片上透镜之内。根据本发明的实施例，一种成像装置包括收集入射光的汇聚光学部件；接收由 汇聚光学部件收集的入射光并对入射光执行光电转换的固态成像器件；信号处理部件，该 信号处理部件处理通过在固态成像器件中的光电转换所获得的信号。在本实施例的成像装 置中，固态成像器件被配置为根据本发明实施例的固态成像器件。在根据本发明实施例的固态成像器件中，光接收单元被连接到被基本单元中的像 素所共享的浮置扩散区，并且光接收单元通过传输栅被连接到浮置扩散区。晶体管和浮置 扩散区被两个或更多个像素所共享使得与没有共享的情况相比，光接收单元的表面积所占 比例增大。因此，每个像素的光接收单元的表面积可以被扩展。可以减小在使像素小型化 时光接收单元的面积的减小。因此，可以使像素小型化至基本上可能的最小情况，同时防止光波导的尺寸成为埋入属性的限制。另外，片上透镜是等间距布置的。因此，可以减小所谓的无效区并且可以防止由于 无效区所导致的损耗的生成。此外，光波导被形成为使得其在固态成像器件的表面中的位置位于从光接收单元 的中心向晶体管移位的位置上并且位于光接收单元之内。因此，由片上透镜所收集的光可 以被完全引导至光波导。因此，可以确保穿过光波导的光被入射到光接收单元上。此外，可以避免在穿过光波导的光进入相邻像素的光接收单元时发生的混合颜色 的生成。在本发明的成像装置中，固态成像器件被配置为根据本发明实施例的固态成像器 件。因此，可以精细地形成固态成像器件的像素并且可以避免由于无效区所导致的损耗的 生成。另外，可以确保穿过片上透镜和光波导的光入射在光接收单元上。根据上述实施例中的任意一个，可以减小在使像素小型化时光接收单元的面积的 减小。因此，可以使像素小型化以增强固态成像器件的集成。而且，可以提供具有包含更多 像素的固态成像器件的成像装置，并使这种成像装置小型化。可以防止产生由于无效区所导致的损耗，并且可以将由片上透镜所收集的光完全 弓I导至光波导。因此，可以确保穿过光波导的光入射到光接收单元上。因此，可以实现灵敏度的增大和光电转换效率的增大。根据本发明的上述实施例 中的任意一个，即使像素被小型化，也可以实现具有足够灵敏度和足够光电转换效率的固 态成像器件以及具有这种固态成像器件的成像装置。


图1是示出根据本发明第一实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图；图2是示出图1所示的固态成像器件中具有四个像素的基本单元的平面图；图3是示出图1所示的某些结构组件的图，例如第一光波导、第二光波导、光接收 单元和晶体管；图4是示出图1所示的结构组件之间的片上透镜的图；图5是示出图1所示的结构组件之间的片上透镜、第一光波导和第二光波导的 图；图6是在图1所示的固态成像器件中的像素的截面图；图7是示出像素的平面布局的示意图；图8是示出针对图1和图22中的每张图所示的36个像素的各个颜色过滤器的示 例性颜色布置的图；图9是示出图1和图22中的每张图所示的固态成像器件中的基本单元的四个像 素的示例性等效电路的图；图10是示出由图1、图12、图22和图30中的每张图所示的基本单元的四个像素 所使用的晶体管之间的位置关系的图；图IlA是示出图1、图12、图22和图30中的每张图所示的布线线路的第一配置示 例的图；图IlB是示出图1、图12、图22和图30中的每张图所示的布线线路的第二配置示
7例的图；图12是示出根据本发明第二实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图；图13是示出图12所示的固态成像器件中具有两个像素的基本单元的平面图；图14是示出图12所示的结构组件之间的片上透镜、第一光波导和第二光波导的 图；图15是示出图12所示的固态成像器件中的基本单元的两个像素的示例性等效电 路的图；图16是示出第一光波导和第二光波导的截面轮廓的示例的图，其中图16A到16D 示出不同示例；图17是示出第一修改实施例的晶体管、光接收单元、第一光波导和第二光波导的 布置的图；图18是示出第二修改实施例的晶体管、光接收单元、第一光波导和第二光波导的 布置的图；图19是示出第三修改实施例的晶体管、光接收单元、第一光波导和第二光波导的 布置的图；图20是示出与图1所示实施例相对应的修改实施例的图，其不同在于成像器件中 心的位置；图21是示出与图4所示实施例相对应的修改实施例的图，其不同在于成像器件中 心的位置；图22是示出根据本发明第三实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图；图23是示出图22所示的固态成像器件中具有四个像素的基本单元的平面图；图24是示出图22所示的某些结构组件的图，例如第一光波导、第二光波导、光接 收单元和晶体管；图25是示出图22所示的结构组件之间的片上透镜的图；图26是示出图22所示的结构组件之间的片上透镜和光波导的图；图27是图22所示的固态成像器件中的像素的截面图；图28是示出像素的平面布局的示意图；图29是示出测量由于光的入射角度引起的输出改变的结果的图，其中图29A示出 以不等间距布置光波导的情况，图29B示出等间距布置光波导的情况；图30是示出根据本发明第四实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图；图31是示出图30所示的固态成像器件中具有两个像素的基本单元的平面图；图32是示出图30所示的结构组件之间的片上透镜和光波导的图；图33是示出光波导的截面轮廓的示例的图，其中图33A到33D示出不同示例；图34是示出第一修改实施例的晶体管、光接收单元和光波导的布置的图；图35是示出第二修改实施例的晶体管、光接收单元和光波导的布置的图；图36是示出第三修改实施例的晶体管、光接收单元和光波导的布置的图；图37是示出与图22所示实施例相对应的修改实施例的图，其不同在于成像器件 中心的位置；图38是示出与图25所示实施例相对应的修改实施例的图，其不同在于成像器件
8中心的位置；以及图39是示意性地示出根据本发明实施例的成像装置的配置的框图。
具体实施例方式下文，将描述用于实施本发明的最优方式，作为本发明的实施例。实施例将按如下 顺序描述1.固态成像器件的第一实施例；2.固态成像器件的第二实施例；3.修改实施例；4.固态成像器件的第三实施例；5.固态成像器件的第四实施例；6.修改实施例；以及7.成像装置的实施例。<1.固态成像器件的第一实施例>图1是示出根据本发明第一实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图。如 图1所示，该固态成像器件由以矩阵形式布置的多个像素构成，即，行和列形式的像素矩形 阵列。例如，图1示出围绕成像器件的中心C的36个像素(每列6个像素X每行6个像 素)。下文，标号1指光接收单元，标号2指传输栅。而且，标号103指第一光波导，标号 104指第二光波导，标号105指片上透镜。标号10指半导体基板，标号11指电荷累积层，标 号12指正电荷累积区域，标号13指栅绝缘膜，标号14指栅电极。此外，标号18、23和28 指阻隔金属层，标号19、24和29指导电层。标号20指第一防扩散膜，标号32和37指埋入 层，标号36指钝化膜，标号38指平面化树脂层，标号39指颜色过滤器。标号100指信号线 路，标号110指布线线路。标号500指成像装置，标号501指成像单元，标号502指光学系 统，标号503指信号处理器。在图中，“FD”表示浮置扩散区，“RST”表示复位晶体管，“Amp” 表示放大晶体管，“SEL”表示选择晶体管。每个像素具有包括光接收单元1、第一光波导103、第二光波导104和片上透镜105 的光电二极管。光接收单元1对接收的光执行光电转换。第一光波导103和第二光波导 104将入射光引入光接收单元1。片上透镜105使入射光汇聚。第一和第二光波导103和 104中的每个具有圆形截面形状。第一光波导103位于下侧作为下层(在光接收单元1那 侧)。第二光波导104位于上侧作为上层(在片上透镜105那侧)。上层第二光波导104 的开口直径小于下层第一光波导103的开口直径。总共四个像素(列上两个X行上两个)共享浮置扩散区FD，该浮置扩散区FD可 以累积光学转换所产生的电荷。在四个像素中的每一个中，在光接收单元1和由四个像素 共享的浮置扩散区FD之间形成传输栅2。另外，在具有共享的浮置扩散区FD的四个像素的上侧和下侧布置了晶体管Trl、 Tr2和Tr3。各个晶体管Trl、Tr2和Tr3的示例性配置包括(但不局限于)放大晶体管、复 位晶体管和选择晶体管。图2示出位于图1右下方的四个像素。
9
在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的四个像素作为一基本单元 而提供。在图2中，在图1的右下方的基本单元和成像器件的中心C被示出。如图2所示，在四个像素中的每一个中，第一光波导103的中心(未示出)和第二 光波导104的中心104C两者都相对光接收单元1的中心C被移位。具体讲，在图中的两个上侧像素中，第一光波导103的中心(未示出)和第二光波 导104的中心104C两者都相对光接收单元1的中心IC被向上移位。在图中的两个下侧像 素中，第一光波导103的中心(未示出)和第二光波导104的中心104C两者都相对光接收 单元1的中心IC被向下移位。这里，考虑从成像器件的中心C画到每个像素的光接收单元 1的中心IC的线段。在两个上侧像素的情况下，从成像器件的中心C到第一光波导103的 中心以及第二光波导104的中心104C两者的距离比距光接收单元1的中心IC的距离短。 相反，在两个下侧像素的情况下，从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光 波导104的中心104C两者的距离比距光接收单元1的中心IC的距离长。换言之，基本单 元包括两种不同像素的混合，一种是使得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以 及第二光波导104的中心104C两者的距离比距光接收单元1的中心IC的距离短，另一种 是使得成像器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光波导104的中心104C两者 的距离比距光接收单元1的中心IC的距离长。返回图1 (完整像素的平面图)，也存在两种不同像素的混合，一种是使得从成像 器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光波导104的中心104C两者的距离比距 光接收单元1的中心IC的距离短，另一种是使得成像器件的中心C到第一光波导103的中 心以及第二光波导104的中心104C两者的距离比距光接收单元1的中心IC的距离长。使 得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光波导104的中心104C两者的 距离比距光接收单元1的中心IC的距离短的像素是图中从上侧起第二行的像素和从下侧 起第二行的像素。在其余四行的像素中，从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以 及第二光波导104的中心104C两者的距离比距光接收单元1的中心IC的距离长。另一方面，在日本专利早期公开No. 2006-261247所描述的成像器件中，所有像素 都是使得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光波导104的中心104C 两者的距离等于或小于距光接收单元1的中心IC的距离的像素。除此之外，不存在使得使 得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心以及第二光波导104的中心104C两者的 距离比距光接收单元1的中心IC的距离长的像素。因此，本实施例的成像器件的配置完全 不同于通常的成像器件。图3到图5中的每张图是图1所示固态成像器件的某些组件的平面图。具体讲， 图3示出第一光波导103、第二光波导104、光接收单元1、晶体管Trl、Tr2和Tr3等等。图 4只示出片上透镜105。图5表示片上透镜105、第一光波导103和第二光波导104。在图 3到图5中，成像器件的中心C也与这些组件一起被表示出。如图3所示，各个像素的光接收单元1被规则地布置以使得四个像素构成一个基 本单元。基本单元的四个像素是以共享的浮置扩散区FD为共同的中心而布置在其周围 的。另一方面，这些像素中的上侧两个像素和下侧两个像素彼此间隔开并中间夹入晶体管Trl、Tr2和Tr3。另外，像素之间的空间隔行改变。换言之，在行方向上，隔着晶体管 而相邻的基本单元的像素之间的距离Ic大于同一基本单元中的像素之间的距离la。而且，在列方向上，相邻基本单元的像素之间的距离大于同一基本单元中的像素 之间的距离。此外，像素之间的距离隔列改变。就是说，相邻基本单元的像素之间的距离Id 大于同一基本单元中的像素之间的距离。下文，在列方向上同一基本单元的第一光波导103之间的距离被定义为波导距离 103a。在列方向上相邻基本单元的第一光波导103之间的距离被定义为波导距离103c。在 行方向上，同一基本单元的第一光波导103之间的距离被定义为波导距离103b，而相邻基 本单元的第一光波导103之间的距离被定义为波导距离103d。类似地，在列方向上同一基 本单元的第二光波导104之间的距离被定义为波导距离104a。在列方向上相邻基本单元的 第二光波导104之间的距离被定义为波导距离104c。在行方向上，同一基本单元的第二光 波导104之间的距离被定义为波导距离104b，而相邻基本单元的第二光波导104之间的距 离被定义为波导距离104d。在列方向上，第一光波导103之间的距离隔行改变。换言之，同一基本单元的第一 光波导103之间的距离103a不同于中间夹入晶体管的相邻基本单元的第一光波导103之 间的距离103c。另外，在行方向上第一光波导103之间的距离隔列稍微改变。在行方向上， 同一基本单元的第一光波导103之间的距离103b不同于中间夹入晶体管的相邻基本单元 的第一光波导103之间的距离103d。相反，第二光波导104在列方向上被布置得基本等距。就是说，在列方向上，同一 基本单元中的第二光波导104之间的距离104a几乎等于中间夹入晶体管的相邻基本单元 的第二光波导104之间的距离104c。另外，在行方向上第二光波导104之间的距离隔列稍 微改变。在行方向上，同一基本单元的第二光波导104之间的距离104b稍微不同于中间夹 入晶体管的相邻基本单元的第二光波导104之间的距离104d。此外，在每个像素中，光接收 单元1之内包含第一和第二光波导103和104的该平面配置。此外，在同一平面中看去，下侧的第一光波导103中包含上侧的第二光波导104。如图4所示，片上透镜105在列方向上和行方向上以基本等间距布置。就是说，在 列方向上，同一基本单元的片上透镜105之间的距离基本等于中间夹入晶体管的相邻基本 单元的透镜105之间的距离。因此，这些距离用同一标号105a表示。另外，在行方向上，同 一基本单元的片上透镜105之间的距离基本等于中间夹入晶体管的相邻基本单元的透镜 105之间的距离。因此，这些距离用同一标号105b表示。如果片上透镜105之间的这些距离不相等，那么当各个像素的片上透镜以相同的 直径和相同的曲率被准备时，会在片上透镜之间的具有相对较宽距离的部分中扩展出没有 汇聚的入射光的区域，或称无效区。如图5所示，第一和第二光波导103和104与片上透镜105之间的相对位置取决 于像素的位置而变化。在上侧两行的每个像素中，从成像器件的中心C观看，第一光波导103被移位到片 上透镜105的上部，并且第二光波导104位于片上透镜105的上半部分。在成像器件的中 心C的相反两侧的两行中的每个像素中，第一光波导103和第二光波导104两者都在列方 向上位于片上透镜105的中心附近。
在下侧两行的每个像素中，从成像器件的中心C观看，第一光波导103被移位到片 上透镜105的下部，并且第二光波导104位于片上透镜105的下半部分。在右侧两列的每个像素中，从成像器件的中心C观看，第一光波导103被移位到片 上透镜105的右部，并且第二光波导104位于片上透镜105的右半部分。在成像器件的中心C的相反两侧的两列中的每个像素中，第一光波导103和第二 光波导104两者都在行方向上位于片上透镜105的中心附近。在左侧两列的每个像素中， 从成像器件的中心C观看，第一光波导103被移位到片上透镜105的左部，并且第二光波导 104位于片上透镜105的左半部分。此外，在每个像素中，第二光波导104的平面配置被包括在光接收单元1之内。另一方面，各个像素的某些第一光波导103部分地在相应片上透镜105外部。在该第一实施例中，片上透镜105和光接收单元1之间的相对位置取决于从成像 器件的中心观看的像素的位置而变化。另外，片上透镜105取决于从成像器件的中心C到 像素的距离而被从光接收单元的中心IC向成像器件的中心C移位。就是说，片上透镜105已通过光瞳校正被处理。这里，术语“光瞳校正”指波导相 对于片上透镜或光接收单元被移位到适当位置上，来针对下述情况采取措施入射光不是 垂直入射而是倾斜入射到像素外围。另一方面，第一光波导103和第二光波导104两者都 没有被光瞳校正所处理。此外，组件之间的距离如下在同一基本单元的上下两侧的两个像素的情况下，光 波导之间的距离103a大于像素之间的距离la。在同一基本单元的左右两侧的两个像素的 情况下，光波导之间的距离103b稍大于像素之间的距离lb。在同一基本单元的上下两侧的两个像素之间的距离Ia不同于中间夹入晶体管的 相邻基本单元的像素之间的距离lc。波导距离103a和波导距离103c彼此基本相等。此外，虽然优选地波导距离103a 和波导距离103c彼此基本相等，但是波导距离103a和波导距离103c也可以彼此不相等。如果光波导之间的距离以等间距布置，则行方向上的第一光波导103的入射角度 依赖性的增大，并且可以改善导致某些现象(例如水平条纹和暗影，horizontal stripes and shading)的光学属性。波导距离103b和波导距离103d彼此稍有不同。波导距离103d稍大于波导距离 103b。优选的，波导距离103b等于波导距离3d，但并不局限于相等。与同一基本单元的左右两侧的两个像素之间的距离Ib相比，在行方向上的相邻 基本单元的像素之间的距离Id稍长。顺便提及，像素之间的距离Ib和像素之间的距离Id 可以基本相等。波导距离103b和波导距离103d之间的差置基本等于像素距离Ib和像素距离Id 之间的差值。因此，第一光波导103的中心位于光接收单元1的中心IC附近。在同一基本单元的上下两侧的两个像素的情况下，光波导之间的距离104a大于 像素之间的距离la。这里，波导距离104a可以等于或大于像素距离la。波导距离104c大于波导距离104a。波导距离104b和波导距离104d彼此稍有不同。波导距离104d稍大。
像素距离Ia和像素距离Ic之和等于波导距离103a和波导距离103c之和，也等 于波导距离104a和波导距离104c之和。这些和等同于列方向上的基本单元之间的节距 (pitch)ο像素距离Ib和像素距离Id之和等于波导距离103b和波导距离103d之和，也等 于波导距离104b和波导距离104d之和。这些和等同于行方向上的基本单元之间的节距。每个像素的截面配置不受具体限制，只要其包括光接收单元1、第一光波导103、 第二光波导104和片上透镜105即可。图6是图1所示固态成像器件的像素的示例性配置的截面图。如图6所示，光接收单元1是通过在半导体基板10的ρ阱区域(p-well region) 等上形成η型电荷累积层11并在η型电荷累积层11的表面上形成P+型正电荷累积层12 来构造的。此外，栅绝缘膜13和栅电极14被形成在半导体基板10上，同时与光接收单元1 的右侧相邻。栅电极14是图1中的传输栅。浮置扩散区FD形成在半导体基板10中，同时 与栅电极14的右侧相邻。在半导体基板10的截面(未示出)中，形成晶体管Trl、Tr2和 Tr3的源/漏区域。施加到栅电极14的电压造成信号电荷从光接收单元1到浮置扩散区 FD的传输。由氧化硅等构成的绝缘膜被层压(laminate)在半导体基板10上，同时覆盖光接 收单元1。绝缘膜包括第一绝缘膜15、第二绝缘膜16、第三绝缘膜17、第四绝缘膜21、第五 绝缘膜22、第六绝缘膜26、第七绝缘膜27和第八绝缘膜31。另外，由碳化硅等构成的第一 防扩散膜20和第二防扩散膜25以及由氮化硅的构成的第三防扩散膜30被分别层压在绝 缘膜之间。这些绝缘膜和防扩散膜的层压使得绝缘层成为一整体。在第三绝缘膜17中形成布线沟槽，并且由阻隔金属层18和导电层19构成的第一 布线层随后被埋入该布线沟槽中。同样，在第五绝缘膜22中形成布线沟槽，并且由阻隔金 属层23和导电层24构成的第二布线层随后被埋入该布线沟槽中。同样，在第七绝缘膜27 中形成布线沟槽，并且由阻隔金属层28和导电层29构成的第三布线层随后被埋入该布线 沟槽中。阻隔金属层18、23和28中的每一个例如可以是钽/氮化钽的叠层膜。导电层19、 24和29中的每一个例如可以是用于布线线路的各种金属性材料中的任意一种，例如铜。上 述第一到第三防扩散膜被提供以防止导电层19、24和29的诸如铜之类的金属分散开。由氧化硅构成的第九绝缘膜33被形成在第八绝缘膜31上。此外，埋入层32被埋入在光接收单元1之上的第二绝缘膜16和第三绝缘膜17中， 以使其穿过这些膜16和17。埋入层32具有比绝缘膜的氧化硅的折射率(折射率为1. 45) 更高的折射率。埋入层32构成下侧的第一光波导103。此外，在光接收单元1之上形成有凹陷部分，以使其穿过如上所述层压而成的第 四到第九绝缘膜21到33和第二和第三防扩散膜25和30。第一防扩散膜20被形成在该凹 陷部分的底部上。该凹陷部分的内壁表面垂直于基板的主平面。第九绝缘膜33的一部分被提供作 为凹陷部分的边缘，并且以向前变尖的形状形成一向上变宽的开口。钝化膜36被形成以使其覆盖凹陷部分的内壁表面。另外，例如，埋入层37被形成 在钝化膜36上并埋入到凹陷部分中。埋入层37具有比绝缘膜的氧化硅的折射率(折射率为1. 45)更高的折射率。埋入层37完全填满凹陷部分的内部。埋入层32和埋入层37中的每个可以由具有高折射率的树脂构成，例如硅氧烷树 脂(折射率1.7)或聚酰亚胺。为了增大折射率，这些树脂材料可以包含任意金属氧化物粒 子，包括氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化钨、氧化锆、氧化锌、氧化铟和氧化铪。任意具有高折 射率的无机材料都可以被使用，只要其可以被埋入凹陷部分的内部即可。埋入层32和埋入层37可以分别由不同的材料构成。钝化膜36可以用与用作绝缘膜的氧化硅具有相等或接近的折射率的材料或具有 高于氧化硅的折射率的材料构成。具有较高折射率的材料的示例包括氮化硅和氧氮化硅 (SiON)。如果钝化膜36由与用作绝缘膜的氧化硅具有相等或接近的折射率的材料构成， 则在凹陷部分的内部的埋入层37充当上侧的第二光波导104。如果钝化膜36由具有高于用作绝缘膜的氧化硅的折射率的材料构成，则在上侧 的第二光波导104由凹陷部分内部的钝化膜36和埋入层37构成。平面化树脂层38(其还可以充当接合层)被形成在埋入层37上。因此，例如，每 个像素具有蓝色(B)、绿色(G)和红色(R)颜色过滤器39之一。此外，片上透镜105被形成 在颜色过滤器39上。从图6显而易见，第一光波导103的宽度稍小于光接收单元1的宽度。另外，第一 光波导103被形成为使其在该固态成像器件的表面中的位置可以在该固态成像器件的表 面中位于光接收单元1的位置以内。另外，第二光波导104的宽度稍小于光接收单元1的宽度和第一光波导103的宽 度。另外，第二光波导104被形成为使其在该固态成像器件的表面中的位置可以在该固态 成像器件的表面中位于光接收单元1、第一光波导103和片上透镜105中每一个的位置以 内。基于图6所示的像素结构，像素被形成为使得光接收单元1、第一光波导103、第二 光波导104和片上透镜105中的每一个在该固态成像器件的表面中的位置相对于像素距成 像器件的中心C的位置被移位。例如，具有图6所示像素的截面结构的固态成像器件可以按如下方式制造η型电荷累积层11被形成在半导体基板10的ρ阱区域等上，并且ρ+型正电荷累 积层12随后被形成在η型电荷累积层11的表面上以提供光接收单元1。另外，栅绝缘膜 13和栅电极14被形成在半导体基板10上，同时与光接收单元1相邻。此外，浮置扩散区 FD以及晶体管Trl、Tr2和Tr3的源/漏区域被形成在半导体基板10中。接下来，例如，光接收单元1被利用化学气相沉积(CVD)方法等沉积在光接收单元 1的整个表面上的氧化硅所覆盖，以形成第一绝缘膜15。随后，例如，氧化硅被沉积在第一 绝缘膜15上以形成第二绝缘膜16，并且在其上进一步沉积氧化硅以形成第三绝缘膜17。接下来，例如，第三绝缘膜17受到蚀刻处理以形成布线线路沟槽。布线沟槽的内 壁通过溅射被例如钽/氧化钽所覆盖以形成阻隔金属层18。此后，铜种子层(seed layer)被形成并受到电镀，从而在此前的结构的整个表面 上形成铜膜。然后，所形成的膜受到化学机械抛光(CMP)等以去除布线沟槽外部的铜膜，从 而形成导电层19。
14
此外，阻隔金属层18被形成在导电层19的表面上，并且其形成在布线沟槽外部的 部分随后被去除。在图6中，阻隔金属层18也形成在导电层19的表面上。但是，如果不希 望将阻隔金属层18形成在导电层19的表面上，则省略该步骤。因此，由埋入布线沟槽的阻隔金属层18和导电层19构成的第一布线层被形成。随后，第二绝缘膜16和第三绝缘膜17都被蚀刻以形成穿过这些膜16和17的开□。然后，例如，在大约400°C的沉积温度下，通过旋涂方法、利用包含氧化钛等的金属 氧化物粒子的硅氧烷树脂来形成膜以填充在孔中。因此，形成埋入层32，其具有比氧化硅 更高的折射率。在涂敷了树脂之后，例如，如果需要，在大约300°C的温度下执行烘烤后处 理(post-bakingprocessing)。在聚酰胺树脂的情况下，例如，可以在大约350°C的温度下 执行膜的形成。接下来，例如，通过CVD方法等在第一布线层上沉积碳化硅，以形成第一防扩散膜 20。随后，执行以与形成第二绝缘膜16、第三绝缘膜17及其布线沟槽、由阻隔金属层 18和导电层19构成的第一布线层和第一防扩散膜20相同的过程。从而，这些过程形成第 四绝缘膜21、第五绝缘膜22及其布线沟槽、由阻隔金属层23和导电层24构成的第二布线 层、第二防扩散膜25、第六绝缘膜26、第七绝缘膜27及其布线沟槽、以及由阻隔金属层28 和导电层29构成的第三布线层。此外，例如，通过CVD方法沉积氮化硅以形成第三防扩散 膜30。接下来，第八绝缘膜31被形成在第三防扩散膜30上。此后，例如，在第八绝缘膜31的整个表面上沉积氧化硅以形成第九绝缘膜33。随后，例如，通过光刻工艺对一抗蚀膜进行凹陷部分开口的图案形成，然后对该抗 蚀膜进行各向同性蚀刻或各向异性蚀刻。结果，在第九绝缘膜33中形成以向前变尖的形状 向上变宽的开口。接下来，该抗蚀膜被去除，并例如随后用与第一抗蚀膜相同的图案对第二抗蚀膜 进行图案化。经过图案化的第二抗蚀膜受到各向异性蚀刻(例如反应离子蚀刻)来形成穿 过第四到第九绝缘膜21到33、第二防扩散膜25和第三防扩散膜30的凹陷部分。在形成 该凹陷部分期间，例如，在随氮化硅、碳化硅等以及氧化硅的材料而改变条件的同时进行蚀 刻。当开口的底部到达第一防扩散膜20时蚀刻立即停止。结果，第一防扩散膜20充当凹 陷部分的底部。因此，凹陷部分的恒定深度使得光接收单元1和第二光波导104之间的距 离恒定。这样，第九绝缘膜33的一部分被提供作为凹陷部分的边缘并且以向前变尖的形 状形成开口。接下来，例如，在大约380°C的沉积温度下、通过等离子CVD方法将具有高于氧化 硅的折射率的氮化硅或氧氮化硅(SiON)沉积在凹陷部分的内壁上以形成钝化膜36。由于 开口的边缘是以向前变尖的形状形成的，因此钝化膜36的轮廓被形成为如下由于沉积的 各向异性，其轮廓在开口的边缘处形成得较厚，而在凹陷部分的底部附近形成得较薄。接下来，例如，在大约400°C的沉积温度下，通过旋涂方法用包含诸如氧化钛之类 的金属氧化物粒子的硅氧烷树脂来覆盖钝化膜36。因此，具有比氧化硅更高的折射率的埋 入层37被布置在钝化膜36的顶部并被埋入在凹陷部分中。
15
在涂敷树脂之后，例如，如果需要，在大约300°C的温度下执行烘烤后处理。在聚酰 胺树脂的情况下，例如，可以在大约350°C的温度下执行膜的形成。接下来，例如，在埋入层37的顶部形成平面化树脂层38。平面化树脂层38也可以 充当接合层。在平面化树脂层38的顶部，例如，针对每个像素设置蓝色(B)、绿色(G)和红 色(R)中的各种的颜色过滤器39。随后，在颜色过滤器39的顶部形成片上透镜105。在上述制造方法中，在形成第三布线层的步骤之后、但在形成埋入层的步骤之前， 可以执行加氢处置(hydrogen disposal)(烧结)以用于封端(terminate)半导体中的悬 空键(dangling bond)。因此，具有图6所示像素的截面结构的固态成像器件可以被制造。然后，图7示意性地示出像素的平面布局。在该图中，第一光波导103截面呈圆形，在第一光波导103中形成具有圆形截面的 第二光波导104。布线层(例如图6中的第一到第三布线层)被形成以使得它们在绝缘膜 中围绕第一光波导103呈网格结构布置。术语“网格结构”指例如布线层和绝缘膜在列方 向上被交替堆叠。例如，在图7中，第一光波导103和第二光波导104都被布置在由在列方向上延伸 的布线层Wl和W2和在水平方向上延伸的布线层W3和W4所围绕的区域中。布线层W1、W2、 W3和W4可以具有它们自己的网格结构。虽然光接收单元1没有表示在图7中，但是光接收单元1被形成在比第一光波导 103更外侧。例如，在图6所示截面结构的情况下，光接收单元1的外边缘位于布线层W1、 W2、W3和W4的位置附近。现在参考图8，将描述图1所示的36个像素上的颜色过滤器的颜色的示例性布置。在图8所示的颜色布置中，一个红色(R)、一个蓝色⑶和两个绿色(G =Gb和Gr) 颜色过滤器被分配给每个基本单元的四个像素中的每一个。然后，绿色(Gb)和绿色(Gr) 被分配给隔着浮置扩散区FD而彼此相对的像素。而且，红色(R)和蓝色(B)被分配给隔着 浮置扩散区FD而彼此相对的像素。图9是示出根据本发明第一实施例的固态成像器件中的基本单元的四个像素的 示例性等效电路的图。如图9所示，由四个光电二极管构成的光接收单元1通过传输栅2被连接到公共 的浮置扩散区FD。另外，浮置扩散区FD被连接到复位晶体管RST的源/漏区域之一以及放 大晶体管Amp的栅极。放大晶体管Amp的源/漏区域之一被连接到选择晶体管SEL的源/漏区域之一。 复位晶体管RST的源/漏区域中的另一个和放大晶体管Amp的源/漏区域中的另一个被连 接到电源电势Vdd。选择晶体管SEL的源/漏区域中的另一个被连接到信号线路100。换 言之，三个晶体管RST、Amp和SEL的来自浮置扩散区FD那侧的部分具有与具有四个晶体管 (包括晶体管栅极的传输晶体管)的典型像素相同的配置。现在参考图10，将描述实现了图9所示的电路配置的两个示例。图10是示出由基本单元的四个像素所使用的晶体管之间的位置关系的图。多个 带状晶体管Tr被分别布置在具有四个像素的基本单元的上侧和下侧。在第一示例中，如图10中的点划线所表示的，上侧晶体管Tr的右半部分和下侧晶体管Tr的右半部分被使用。各个晶体管的左半部分被位于这些晶体管的上面和下面的各 个基本单元的四个像素所使用。在第二示例中，如图10中的虚线所表示的，整个下侧晶体管被使用。上侧晶体管 被位于该晶体管上面的基本单元的四个像素所使用。在第一示例中的布线示例如图IlA所示。复位晶体管RST被形成在上侧晶体管Tr 的右半部分上。相反，放大晶体管Amp和选择晶体管SEL被形成在下侧晶体管Tr的右半部 分上。信号线路100被形成为使其从下侧纵向延伸到上侧，以将浮置扩散区FD连接到复位 晶体管RST的源/漏区域之一以及放大晶体管Amp的栅极。在第二示例中的布线示例如图IlB所示。复位晶体管RST被形成在下侧晶体管Tr 的右半部分上。放大晶体管Amp被形成在下侧晶体管Tr的中间。选择晶体管SEL被形成 在下侧晶体管Tr的左半部分上。浮置扩散区FD和放大晶体管Amp的栅极通过在下侧纵向 延伸的布线线路110相连。布线线路110从其中途点向右分支并随后被连接到复位晶体管 RST的源/漏区域之一。根据以上实施例，基本单元的四个像素共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和 Tr3。因此，与浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和Tr3没有被共享的情况相比，可以增大光 接收单元1的表面积占像素的表面积的比例，或者可以扩大光接收单元1的表面积。可以 减轻使像素小型化时光接收单元1面积的减小。因此，有可能使像素极大地小型化至可能 情况的最小，同时防止第一和第二光波导103和104的尺寸成为埋入属性的限制。因此，有可能使像素小型化以有助于固态成像器件的集成。而且，有可能提供具有 包含更多像素的固态成像器件的成像装置，并使该成像装置小型化。根据本实施例，片上透镜105是等间距形成的。因此，可以减小所谓的无效区并且 可以防止由于无效区而导致损耗的生成。另外，第二光波导104的平面位置被形成为使得其可以从光接收单元1的中心IC 向晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使其能够被包括在第一光波导103之 内以及片上透镜105之内。因此，由片上透镜105所收集的光可以被完全引导至第二光波 导104，并且穿过第二光波导104的光随后可以确保入射到第一光波导103上。这样，第二 光波导104在固态成像器件的表面中的位置被包括在第一光波导103之内。因此，在日本 专利早期公开No. 2006-261247中所描述的器件的配置中没有进入下侧光波导的光可以进 入。此外，第一光波导103的平面位置被形成为使其可以从光接收单元1的中心IC向 晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使其能够被包括在光接收单元1的第一 光波导103的内部。因此，穿过第二光波导104的光可以确保入射到光接收单元1上。另外，可以防止 在穿过第一光波导103的光进入相邻像素的光接收单元1时发生混合颜色的生成。因此，可以实现灵敏度的增大和光电转换效率的增大。因此，即使像素被小型化， 也能够实现具有足够的灵敏度和足够的光电转换效率的固态成像器件。而且，可以实现具 有这种固态成像器件的成像装置。此外，根据本实施例，成像器件具有两层光波导，即第一光波导103和第二光波导 104。因此，与具有上层光波导的器件相比，可以避免颜色混合和损耗。相对于光接收单元1的中心IC的移位量可以被分担。因此，可以扩展设计光波导的灵活性。另外，还可以应对 片上透镜105相对光接收单元1的相对较大的移位量。此外，根据本发明，第二光波导104是以几乎等间距布置的，从而可以改善导致某 些现象(例如，水平条纹、不规则颜色和暗影)的光学属性。在第一实施例中，各组件被布置为使得距成像器件的中心C的距离向外增大得 越多，则从片上透镜105的中心到第一和第二光波导103和104的中心中每一个的距离增 大得越多。具有这种配置的成像器件优选地被用于具有短焦光学镜头的相机(例如，蜂窝 电话相机)。在以上描述中，根据本发明第一实施例的示例性固态成像器件包括36个像素，如 图1所示。但是，本实施例并不局限于固态成像器件的这种配置。在实践中，固态成像器件 可以包括上万个或更多的像素。例如，通过累积750，000个基本单元可以获得总共三百万个像素(每个单元四个
像素)。在以上描述中，本发明的第一实施例被应用到使用颜色过滤器的彩色固态成像器 件，如图6或图8所示。根据本发明的第一实施例，固态成像器件并不局限于使用颜色过滤器的一种。可 替换地，第一实施例可以被应用到单色固态成像器件、红外光电检测固态成像器件、或者具 有某些不具有颜色过滤器的、为红外光电检测而设置的像素的固态成像器件。<2.第二实施例的固态成像器件〉图12是示出根据本发明第二实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图。如图12所示，该固态成像器件由以矩阵形式布置的多个像素构成，S卩，在行和列 方向上的像素的矩形阵列。例如，图12示出围绕成像器件的中心C的36个像素(每行6 个像素X每列6个像素)。每个像素具有光电二极管，其包括光接收单元1、第一光波导103、第二光波导104 和片上透镜105。光接收单元1对接收的光执行光电转换。第一光波导103和第二光波导104将光 引导至光接收单元1。片上透镜105使入射光汇聚。第一光波导103和第二光波导104被 布置为使得第一光波导103位于下侧作为下层(在光接收单元1那侧)。第二光波导104 位于上侧作为上层(在片上透镜105那侧)。上层(即第二光波导104)的开口直径小于下 层(即第一光波导103)的开口直径。另外，在斜线方向上排列的两个像素(一个在左上方，另一个在右下方)共享浮置 扩散区FD。在这两个像素中的每一个中，在光接收单元1和由两个像素所共享的浮置扩散 区FD之间形成有传输栅2。另外，晶体管Trl、Tr2和Tr3被布置在四个像素(列方向上两个，行方向上两个) 的上侧和下侧。各个晶体管Trl、Tr2和Tr3的示例性配置包括(但不局限于)放大晶体 管、复位晶体管和选择晶体管。这里，在图12右下方的四个像素中，图13示出共享浮置扩散区FD的两个像素。在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的两个像素被提供作为基本 单元。在图13中，在图12的右下方的基本单元和成像器件的中心C被示出。
18
如图13所示，在这两个像素中的每一个中，第一光波导103的中心(未示出)和 第二光波导104的中心104C两者都被从光接收单元1的中心IC移位。具体讲，在图中的 左上侧像素中，第一光波导的中心(未示出)和第二光波导的中心104C两者都相对光接收 单元1的中心IC被向上移位。在图中的右下侧像素中，第一光波导的中心(未示出)和第 二光波导的中心104C两者都相对光接收单元1的中心IC被向下移位。这里，考虑从成像器件的中心C画到每个像素的光接收单元1的中心IC的连线。 在左上侧像素的情况下，从成像器件的中心C到第一光波导103的中心和第二光波导104 的中心104C两者的距离短于距光接收单元1的中心IC的距离。相反，在右下侧像素的情 况下，从成像器件的中心C到第一光波导103的中心和第二光波导104的中心104C两者的 距离长于距光接收单元1的中心IC的距离。换言之，基本单元包括两种像素的混合，即，使 得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心和第二光波导104的中心104C两者的距 离短于距光接收单元1的中心IC的距离的像素和使得从成像器件的中心C到第一光波导 103的中心和第二光波导104的中心104C两者的距离长于距光接收单元1的中心IC的距 离的像素。返回图12(整个像素的平面图)，也可以发现混合的两种像素，S卩，使得从成像器 件的中心C到第一光波导103的中心和第二光波导104的中心104C两者的距离短于距光 接收单元1的中心IC的距离的像素和使得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心 和第二光波导104的中心104C两者的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离的像素。 使得从成像器件的中心C到第一光波导103的中心和第二光波导104的中心104C两者的 距离短于距光接收单元1的中心IC的距离的像素是图中从上侧起第二行的像素和从下侧 起第二行的像素。在其余四行的像素中，从成像器件的中心C到第一光波导103的中心和 第二光波导104的中心104C两者的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离。该特征与 图1的第一实施例相同。图14表示图12所示的片上透镜105、第一光波导103和第二光波导104。在图14中，成像器件的中心C也与这些组件一起示出。如图14所示，第二光波导 104和片上透镜105之间的相对位置基本恒定而不取决于像素的位置。鉴于此，第二实施例 的成像器件的配置不同于第一实施例。这里，第一光波导103和片上透镜105之间的相对 位置取决于像素的位置。在每个像素中，第二光波导104位于片上透镜105的中心附近。如图14所示，第二光波导104和片上透镜105两者都被布置得在列方向以及行方 向上彼此相距相等距离。此外，在每个像素中，第二光波导104的平面配置被包含在光接收 单元1内部。此外，第一光波导103的平面配置被几乎包含在片上透镜105内部。在该第二实施例中，片上透镜105和光接收单元1之间的相对位置被稍微移位。移 位量不对应于距成像器件的中心C的距离。换言之，片上透镜105尚未经过光瞳校正处理。 另外，第一光波导103和第二光波导104两者也尚未经过光瞳校正处理。在该第二实施例中，每个像素的截面配置不被具体限制，只要其包括光接收单元 1、第一光波导103、第二光波导104和片上透镜105即可。例如，图6所示的截面结构和图7所示的平面布局可被使用。
图15是示出根据本发明第二实施例的固态成像器件中的基本单元的两个像素的 示例性等效电路的图。如图15所示，由四个光电二极管构成的光接收单元1通过传输栅2被连接到公共 的浮置扩散区FD。另外，浮置扩散区FD被连接到复位晶体管RST的源/漏区域之一和放大 晶体管Amp的栅极。放大晶体管Amp的源/漏区域之一被连接到选择晶体管SEL的源/漏 区域之一。复位晶体管RST的源/漏区域中的另一个和放大晶体管Amp的源/漏区域中的 另一个被连接到电源电势Vdd。选择晶体管SEL的源/漏区域中的另一个被连接到信号线 路100。换言之，三个晶体管RST、Amp和SEL在来自浮置扩散区FD的一侧的部分具有与典 型的具有四个晶体管(包括晶体管栅极的传输晶体管)的像素相同的配置。这里，在第二实施例中，与上述第一实施例相同的组件被分配相同的标号以省略 它们的重复描述。根据上述实施例，基本单元的两个像素共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和 Tr3。因此，与没有共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和Tr3的情况相比，光接收单元1 的表面积占像素的表面积的比例可被增大，或者可以扩展光接收单元1的表面积。在使像 素小型化时光接收单元1的面积的减小可以被降低。因此，有可能在任何可能之处使像素 充分地小型化至最小，同时防止第一和第二光波导103和104的尺寸成为埋入属性的限制。因此，可能使像素小型化以增强固态成像器件的集成。而且，可能提供具有包括更 多像素的固态成像器件的成像装置并使这种成像装置小型化。根据本实施例，片上透镜105等间距形成。因此，可以减少所谓的无效区并且可以 防止由于无效区所导致的损耗的生成。另外，第二光波导104的平面位置被形成为使其可以从光接收单元1的中心IC向 晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使其可以被包括在第一光波导103之内 以及片上透镜105之内。因此，由片上透镜105所收集的光可以被完全引导至第二光波导 104，并且随后可以确保穿过第二光波导104的光入射在第一光波导103上。这样，第二光 波导104在固态成像器件的表面中的位置被包括在第一光波导103内部。因此，在日本专 利早期公开No. 2006-261247中所描述的器件的配置中没有进入下层光波导的光也可以进 入。另外，第一光波导103的平面位置被形成为使其可以从光接收单元1的中心IC向 晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使其可以被包括在光接收单元1的第一 光波导103之内。因此，可以确保穿过第二光波导104的光入射到光接收单元1上。另外， 可以防止在穿过第一光波导103的光进入相邻像素的光接收单元1时发生的混合颜色的生 成。因此，可以实现灵敏度的增大和光电转换效率的提高。因此，即使像素被小型化， 也可以实现具有足够灵敏度和足够光电转换效率的固态成像器件以及具有这种固态成像 器件的成像装置。此外，根据本实施例，成像器件具有两层光波导，第一光波导103和第二光波导 104。因此，与具有上层光波导的器件相比，可以防止颜色混合和损耗。从光接收单元1的 中心IC的移位量可以被分担。因此，可以扩大设计光波导时的灵活性。另外，还可以应对 片上透镜105相对光接收单元1的相对较大的移位量。
20
此外，根据本发明，第二光波导104以几乎等间距布置，从而可以改善导致某些现 象(例如水平条纹、不规则颜色和暗影)的光学属性。在第二实施例中，第二光波导104的中心和片上透镜105的中心几乎彼此重合。因 此，可以高效地收集光并且可以高效地获得电荷。具有这种配置的成像器件优选地被用于 具有多焦点光学镜头(例如变焦镜头)的相机。在以上描述中，根据本发明第二实施例的示例性固态成像器件包括36个像素，如 图12所示。但是，本实施例并不局限于固态成像器件的这种配置。在实践中，固态成像器 件可以包括上万个或更多的像素。例如，通过累积四百万个基本单元可以获得累积的八百万个像素(每个单元两个 像素)。根据上述实施例中的任一个，基本单元的两个或四个像素共享浮置扩散区FD和
晶体管。在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的基本单元的像素的数目不 被具体限定，只要包括两个或更多个像素即可。此外，如果布线线路和像素被布置在列和行方向上，则当基本单元的像素数目为 偶数时，可以容易地执行像素的布局。在上述实施例中的每一个中，第一光波导103和第二光波导104被从光接收单元 1的中心IC向晶体管Trl、Tr2和Tr3所位于的上侧或下侧移位。相反，第一光波导103和 第二光波导104可以在列方向上从光接收单元1的中心IC稍稍移位或不移位。换言之，第 一光波导103和第二光波导104尚未被光瞳校正所处理。这里，根据上述实施例中的任一个的成像器件可以被设置为使得第一光波导103 和/或第二光波导104被从光接收单元1的中心IC在行方向上移位。例如，考虑光瞳校正， 第一光波导103和第二光波导104在像素的右半部分被向左移位并且在像素的左半部分被 向右移位。移位量可以取决于距成像器件的中心C的距离来改变。因此，在本实施例中，固态成像器件可以被设置为不仅对片上透镜执行光瞳校正 还对光波导执行光瞳校正。<3.修改实施例>下文，将描述第一和第二实施例的固态成像器件的修改实施例。首先，在图16中示出第一光波导103和第二光波导104的截面轮廓的若干示例。图16A是如图7所示的圆形光波导。图16B示出椭圆形光波导。图16C示出矩形(方形)光波导。图16D示出八边形光波导。 包含具有这些不同的截面轮廓的光波导的固态成像器件被实际制造。无论它们的 截面轮廓如何，都发现它们可以充当固态成像器件而不会有任何问题。显而易见，其他截面 轮廓也可以被应用到第一和第二光波导103和104。优选地，第一和第二光波导的截面轮廓可以是外凸的。这意味着用于这种第一和 第二光波导的凹陷部分和埋入层可以稳定地形成。现在参考图17到图19，将描述光接收单元1上的晶体管的示例性布置和第一和第二光波导103和104的第一示例性布置。为了简化的缘故，在图17到图19中没有示出浮 置扩散区。在图17所示的第一修改实施例中，在由四个像素共享浮置扩散区的基本单元的 右侧和左侧布置了附加晶体管Tr。在基本单元的左侧两个像素中，第一和第二光波导103和104被从光接收单元1 的中心向左移位。在基本单元的右侧两个像素中，第一和第二光波导103和104被从光接 收单元1的中心向右移位。在图18所示的第二修改实施例中，在由四个像素共享浮置扩散区的基本单元的 右侧和下侧布置了晶体管Tr。在此情况下，在从上侧起第二行以及随后的行的基本单元中， 晶体管Tr被布置在各个基本单元的左侧、右侧、上侧和下侧。在基本单元的左上侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收 单元1的中心向左上方移位。在基本单元的右上侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收 单元1的中心向右上方移位。在基本单元的左下侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收 单元1的中心向左下方移位。在基本单元的右下侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收 单元1的中心向右下方移位。在图19所示的第三修改实施例中，每个基本单元由布置在列方向上并共享浮置 扩散区的两个像素构成。在此示例中，晶体管Tr被布置在基本单元的上侧和下侧。在基本单元的上侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收单 元1的中心向上侧移位。在基本单元的下侧像素中，第一光波导103和第二光波导104两者被从光接收单 元1的中心向下侧移位。在上述第一和第二实施例中的每一个中，已经描述了如下成像器件所述成像器 件的中心C位于基本单元中的像素的中心上的浮置扩散区FD上。在本发明中，成像器件的 中心位置并不仅仅局限于浮置扩散区FD的位置，而是可以替换性地位于其他位置。例如， 可以位于像素内部(例如光接收单元之内)或者位于基本单元之间(例如在基本单元之间 的晶体管附近的位置上)。现在参考图20和图21，它们是对应于图1和图4的平面图，将描述成像器件的中 心C位于光接收单元内部的修改实施例。如图20和图21所示，成像器件的中心C位于光 接收单元1之内以及片上透镜105的中心附近。<4.第三实施例的固态成像器件〉图22是示出根据本发明第三实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图。如图22所示，该固态成像器件由以矩阵形式布置的多个像素构成，即像素在行和 列方向上的矩形阵列。例如，图22示出围绕成像器件的中心C的36个像素(每行6个像 素X每列6个像素)。在图中，标号3指光波导，标号4指片上透镜。每个像素具有包括光接收单元1、光波导3和片上透镜4的光电二极管。光接收单
22元1对接收的光执行光电转换。光波导3将入射光引导至光接收单元1。片上透镜4使入 射光汇聚。总共四个像素(每行两个X每列两个)共享一浮置扩散区FD，该浮置扩散区FD 可以累积由光学转换产生的电荷。在这四个像素中的每个像素中，在光接收单元1和由四 个像素所共享的浮置扩散区FD之间形成传输栅2。另外，在共享浮置扩散区FD的四个像素的上侧和下侧布置了晶体管Trl、Tr2和 Tr3。各个晶体管Trl、Tr2和Tr3的示例性配置包括(但不特别局限于)放大晶体管、 复位晶体管和选择晶体管。图23示出位于图22的右下方的四个像素。在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的四个像素被提供作为基本 单元。在图23中，在图22的右下方的基本单元和成像器件的中心C被示出。如图23所示，在四个像素中的每一个中，光波导3的中心3C被从光接收单元1的 中心IC移位。具体讲，在图中的两个上侧像素中，光波导3的中心3C被从光接收单元1的中心 IC向上移位。在图中的两个下侧像素中，光波导3的中心3C被从光接收单元1的中心IC 向下移位。这里，考虑从成像器件的中心C画到每个像素的光接收单元1的中心IC的线段。 在两个上侧像素的情况下，从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收 单元1的中心IC的距离。相反，在两个下侧像素的情况下，从成像器件的中心C到光波导 3的中心3C的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离。换言之，基本单元包括两种不 同像素的混合，即，使得成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元 1的中心IC的距离的像素和使得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距 光接收单元1的中心IC的距离的像素。返回图22(整个像素的平面图)，也发现两种不同像素的混合，S卩，使得成像器件 的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元1的中心IC的距离的像素和使得 从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离的 像素。使得成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元1的中心IC 的距离的像素是从图中上侧起第二行上的像素和从下侧起第二行上的像素。在其余四行的 像素中，从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距光接收单元1的中心IC 的距离。另一方面，在日本专利早期公开No. 2006-261249所描述的成像器件中，所有像素 都是使得成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离等于或短于距光接收单元1的中 心IC的距离的像素。不存在使得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距 光接收单元1的中心IC的距离的像素。鉴于此，本实施例的成像器件的配置完全不同于前 述文献中所公开的通常的成像器件。图24到图26中的每一个是图22所示的固态成像器件的某些组件的平面图。图 24示出光波导3、光接收单元1、晶体管Trl、Tr2和Tr3等等。图25只表示片上透镜4。图 26表示片上透镜4和光波导3两者。在图24到图26中，成像器件的中心C也与这些组件一起示出。如图24所示，各个像素的光接收单元1被规则地布置以使得四个像素构成一个基 本单元。基本单元的四个像素被围绕共享的浮置扩散区FD集中布置。另一方面，像素中的在列方向上的上侧两个像素和下侧两个像素彼此间隔开并夹 入晶体管Trl、Tr2和Tr3。另外，像素之间的间距隔行改变。换言之，在列方向上，通过晶 体管相邻的基本单元的像素之间的距离Ic大于同一基本单元中的像素之间的距离la。而且，在行方向上，相邻基本单元的像素之间的距离大于同一基本单元中的像素 之间的距离。此外，像素之间的距离隔列改变。就是说，相邻基本单元的像素之间的距离Id 大于同一基本单元中的像素之间的距离lb。相反，光波导3在列方向上以及行方向上都被 以基本相等的距离布置。就是说，在列方向上，同一基本单元中的光波导3之间的距离3a几 乎等于中间夹入晶体管的相邻基本单元中的光波导3之间的距离3c。在行方向上，同一基 本单元中的光波导3之间的距离3b几乎等于相邻基本单元中的光波导3之间的距离3d。此外，在每个像素中，光波导3的平面配置被包含在光接收单元1内部。如图25 所示，片上透镜4在列方向和行方向上被基本上布置地彼此相距相等的距离。就是说，在列 方向上，同一基本单元中的片上透镜4之间的距离基本等于中间夹入晶体管的相邻基本单 元中的片上透镜4之间的距离。因此，这些距离以相同的标号4a表示。另外，在行方向上， 同一基本单元中的片上透镜4之间的距离基本等于中间夹入晶体管的相邻基本单元中的 片上透镜4之间的距离。因此，这些距离以相同的标号4b表示。如果片上透镜以不等间距布置，那么当以相同直径和相同曲率准备各个像素的片 上透镜时，将在片上透镜之间具有相对较宽的间距的部分中扩展出不具有汇聚的入射光的 区域，或称无效区。如图26所示，光波导3和片上透镜4之间的相对位置取决于像素的位置而变化。在上侧两行的每个像素中，从成像器件的中心C观看，光波导3位于片上透镜4的 上半部分。在成像器件的中心C的相反两侧的两行上的每个像素中，光波导3在列方向上 位于片上透镜4的中心附近。在下侧两行的每个像素中，从成像器件的中心C观看，光波导 3位于片上透镜4的下半部分。在右侧两列的每个像素中，从成像器件的中心C观看，光波导3位于片上透镜4的 右半部分。在成像器件的中心C的相反两侧的两列上的每个像素中，光波导3在行方向上 位于片上透镜4的中心附近。在左侧两列的每个像素中，从成像器件的中心C观看，光波导 3位于片上透镜4的左半部分。此外，在每个像素中，光波导3的平面配置被包含在片上透镜4内部。在该第三实施例中，片上透镜4和光接收单元1之间的相对位置取决于从成像器 件的中心观看的像素的位置而改变。另外，片上透镜4取决于从成像器件的中心C到像素 的距离而被从光接收单元的中心IC向成像器件的中心C移位。换言之，片上透镜4已被光瞳校正所处理。相反，光波导3没有被光瞳校正所处理。此外，组件之间的距离如下在同一基本单元的上侧和下侧两个像素的情况下，光波导之间的距离3a长于像 素之间的距离la。在同一基本单元的左侧和右侧两个像素的情况下，光波导之间的距离3b稍长于像素之间的距离lb。在同一基本单元的上侧和下侧两个像素之间的距离Ia不同于中间夹入晶体管的 相邻基本单元的像素之间的距离lc。这样，当像素距离Ia和像素距离Ic彼此不同时，如果每个像素中的光波导3被布 置在光接收单元1的中心IC附近，则入射角度依赖性也不同。因此，光波导3的入射角度 依赖性发生变化，并且引起某些现象(例如水平条纹和暗影)的光学属性会受到影响。另一方面，如果光波导3的位置被从光接收单元1的中心附近移位并且光波导之 间的距离是等间距布置的，则可以改善光学属性。另外，波导距离3a和波导距离3c几乎相等。虽然优选地波导距离3a和波导距离 3c彼此相等，但是波导距离3a和波导距离3也可以彼此不相等。如果光波导之间的距离被等间距布置，则列方向上入射角度依赖性增大，并且可 以改善引起某些现象(例如水平条纹和暗影)的光学属性。另外，波导距离3b和波导距 离3d几乎相等。虽然波导距离3b和波导距离3d相等是希望的情况，但是它们也可能不相 等。与同一基本单元的左侧和右侧两个像素之间的距离Ib相比，在行方向上的相邻基本单 元的像素之间的距离Id稍长。顺便提及，像素之间的距离Ib和像素之间的距离Id可以基本相等。波导距离3b 和波导距离3d是基本相等的并且像素距离Ib和像素距离Id彼此不同。因此，光波导3的 中心3C在行方向上被从光接收单元1的中心IC移位。换言之，光波导3的中心3C被向左 或向右向相邻的基本单元移位，即，被从基本单元中心处的浮置扩散区FD背离地移位。像素距离Ia和像素距离Ic之和等于波导距离3a和波导距离3c之和。这些和等 同于在列方向上的基本单元的节距。像素距离Ib和像素距离Id之和等于波导距离3b和波导距离3d之和。这些和等 同于在行方向上的基本单元的节距。每个像素的截面配置不具体限制，只要其包括光接收单元1、光波导3和片上透镜 4即可。图27是图22所示的固态成像器件的像素的示例性配置的截面图。如图27所示，光接收单元1是通过在半导体基板10的ρ阱区域等上形成η型电荷 累积层11并在η型电荷累积层11的表面上形成P+型正电荷累积层12来构造的。此外， 栅绝缘膜13和栅电极14被形成在半导体基板10上，同时与光接收单元1的右侧相邻。栅 电极14是图22中的传输栅2。浮置扩散区FD被形成在半导体基板10中，同时与栅电极 14的右侧相邻。在半导体基板10的截面(未示出)中，形成晶体管Trl、Tr2和Tr3的源 /漏区域。施加到栅电极14的电压导致从光接收单元1到浮置扩散区FD的信号电荷的传 输。由氧化硅等构成的绝缘膜被层压在半导体基板10上，同时覆盖光接收单元1。该 绝缘膜包括第一绝缘膜15、第二绝缘膜16、第三绝缘膜17、第四绝缘膜21、第五绝缘膜22、 第六绝缘膜26、第七绝缘膜27和第八绝缘膜31。另外，在绝缘膜之间分别层压入由碳化硅 等构成的第一防扩散膜20和第二防扩散膜25以及由氮化硅等构成的第三防扩散膜30。这 些绝缘膜和防扩散膜的层压使得绝缘层成为一整体。在第三绝缘膜17中形成布线沟槽，并且随后由阻隔金属层18和导电层19构成的
25第一布线层被埋入布线沟槽中。同样，在第五绝缘膜22中形成布线沟槽，并且随后由阻隔 金属层23和导电层24构成的第二布线层被埋入布线沟槽中。同样，在第七绝缘膜27中形 成布线沟槽，并且随后由阻隔金属层28和导电层29构成的第三布线层被埋入布线沟槽中。 阻隔金属层18、23和28中的每一个可以例如是钽/氮化钽的叠层膜。而且，导电层19、24 和29中的每一个可以是用于布线线路的各种金属性材料中的任意一种，例如铜。上述第一 到第三防扩散膜被提供以防止诸如导电层19、24和29的铜之类的金属分散开。由氧化硅构成的第九绝缘膜33被形成在第八绝缘膜31上。此外，在光接收单元1上方形成凹陷部分以使其穿过如上所述层压的第四到第九 绝缘膜21到33和第二和第三防扩散膜25和30。第一防扩散膜20被形成于凹陷部分的底 部。凹陷部分的内壁表面垂直于基板的主平面。第九绝缘膜33的一部分被提供作为 凹陷部分的边缘，并且以向前变尖的形状形成向上变宽的开口。钝化膜36被形成并覆盖凹陷部分的内壁表面。另外，例如，埋入层37被形成在钝 化膜36上并被埋入到凹陷部分中。埋入层37具有比绝缘膜的氧化硅的折射率(折射率为 1.45)更高的折射率。埋入层37完全填满凹陷部分的内部。埋入层37可以由具有高折射率的树脂构成，例如硅氧烷树脂(折射率1.7)或聚 酰亚胺。为了增大折射率，这些树脂材料可以包含任意金属氧化物粒子，包括氧化钛、氧化 钽、氧化铌、氧化钨、氧化锆、氧化锌、氧化铟和氧化铪。任意具有高折射率的无机材料都可 以被使用，只要其可以被埋入凹陷部分的内部即可。钝化膜36可以用与用作绝缘膜的氧化硅具有相等或接近的折射率的材料或具有 高于氧化硅的折射率的材料构成。具有较高折射率的材料的示例包括氮化硅和氧氮化硅 (SiON)。如果钝化膜36由与用作绝缘膜的氧化硅具有相等或接近的折射率的材料构成， 则凹陷部分的内部的埋入层37充当上侧的光波导3。如果钝化膜36由具有高于用作绝缘膜的氧化硅的折射率的材料构成，则上侧的 光波导3由凹陷部分内部的钝化膜36和埋入层37构成。平面化树脂层38 (其还可以充当例如接合层)被形成在埋入层37的上层中，并且 例如，针对在上层的每个像素，蓝色(B)、绿色(G)和红色(R)中的各种颜色的颜色过滤器 39被形成在其中。此外，片上透镜4被形成在颜色过滤器39上。从图27显而易见，光波导3被形成为使得光波导3的宽度小于光接收单元1的宽 度以及片上透镜4的宽度，并且其在固态成像器件的表面中的位置在该固态成像器件的表 面中位于光接收单元1和片上透镜4中的每一个的位置以内。基于图27所示的像素结构，像素被形成为使得光接收单元1、光波导3和片上透镜 4中的每一个在固态成像器件的表面中的位置相对于像素的位置被从成像器件的中心C移 位。例如，具有图27所示像素的截面结构的固态成像器件可以按如下方式制造η型电荷累积层11被形成在半导体基板10的ρ阱区域等上，并且ρ+型正电荷累 积层12随后被形成在η型电荷累积层11的表面上以提供光接收单元1。另外，栅绝缘膜 13和栅电极14被形成在半导体基板10上，同时与光接收单元1相邻。此外，浮置扩散区FD以及晶体管Trl、Tr2和Tr3的源/漏区域被形成在半导体基板10中。接下来，例如，光接收单元1被利用化学气相沉积(CVD)方法等沉积在光接收单元 1的整个表面上的氧化硅所覆盖以形成第一绝缘膜15。随后，例如，氧化硅被沉积在第一绝 缘膜15上以形成第二绝缘膜16，并且在其上进一步沉积氧化硅以形成第三绝缘膜17。接下来，例如，第三绝缘膜17受到蚀刻处理以形成布线线路沟槽。布线沟槽的内 壁通过溅射被例如钽/氧化钽所覆盖以形成阻隔金属层18。此后，铜种子层被形成并受到电镀，以在该结构的整个表面上形成铜膜。然后，所 形成的膜受到化学机械抛光(CMP)等以去除布线沟槽外部的铜膜，从而形成导电层19。此外，阻隔金属层18被形成在导电层19的表面上，并且其形成在布线沟槽外部的 部分随后被去除。在图27中，阻隔金属层18也形成在导电层19的表面上。但是，如果不 希望将阻隔金属层18形成在导电层19的表面上，则省略该步骤。因此，由埋入布线沟槽的阻隔金属层18和导电层19构成的第一布线层被形成。接下来，例如，在第一布线层上沉积碳化硅以形成第一防扩散膜20。随后，执行以与形成第二绝缘膜16、第三绝缘膜17及其布线沟槽、由阻隔金属层 18和导电层19构成的第一布线层和第一防扩散膜20相同的过程。从而，这些过程形成第 四绝缘膜21、第五绝缘膜22及其布线沟槽、由阻隔金属层23和导电层24构成的第二布线 层、第二防扩散膜25、第六绝缘膜26、第七绝缘膜27及其布线沟槽、以及由阻隔金属层28 和导电层29构成的第三布线层。此外，例如，通过CVD方法沉积氮化硅以形成第三防扩散 膜30。接下来，第八绝缘膜31被形成在第三防扩散膜30上。此后，例如，在第八绝缘膜31的整个表面上沉积氧化硅以形成第九绝缘膜33。随后，例如，通过光刻工艺对一抗蚀膜进行凹陷部分开口的图案形成，然后对该抗 蚀膜进行各向同性蚀刻或各向异性蚀刻。结果，在第九绝缘膜33中形成以向前变尖的形状 向上变宽的开口。接下来，该抗蚀膜被去除，并例如随后用与第一抗蚀膜相同的图案对第二抗蚀膜 进行图案化。对受到图案化的第二抗蚀膜进行各向异性蚀刻(例如反应离子蚀刻)来形成 穿过第四到第九绝缘膜21到33、第二防扩散膜25和第三防扩散膜30的凹陷部分。在形成 该凹陷部分期间，例如，在随氮化硅、碳化硅等以及氧化硅的材料而改变条件的同时进行蚀 刻。当开口的底部到达第一防扩散膜20时蚀刻立即停止。结果，第一防扩散膜20充当凹 陷部分的底部。因此，凹陷部分的恒定深度使得光接收单元1和第二光波导3之间的距离 恒定。这样，第九绝缘膜33的一部分被提供作为凹陷部分的边缘并且以向前变尖的形 状形成开口。接下来，例如，在大约380°C的沉积温度下、通过等离子CVD方法将具有高于氧化 硅的折射率的氮化硅或氧氮化硅(SiON)沉积在凹陷部分的内壁上以形成钝化膜36。由于 开口的边缘是以向前变尖的形状形成的，因此钝化膜36的轮廓被形成为如下由于沉积的 各向异性，其轮廓在开口的边缘处形成得较厚，而在凹陷部分的底部附近形成得较薄。接下来，例如，在大约400°C的沉积温度下，通过旋涂方法用包含诸如氧化钛之类 的金属氧化物粒子的硅氧烷树脂来覆盖钝化膜36。因此，具有比氧化硅更高的折射率的埋 入层37被布置在钝化膜36的顶部并被埋入在凹陷部分中。在涂敷树脂之后，例如，如果需要，在大约300°C的温度下执行烘烤后处理。在聚酰胺树脂的情况下，例如，可以在大约 350°C的温度下执行膜的形成。接下来，例如，在埋入层37的顶部形成平面化树脂层38。平面化树脂层38也可以 充当接合层。在平面化树脂层38的顶部，例如，针对每个像素设置蓝色(B)、绿色(G)和红 色(R)中的每一种的颜色过滤器39。随后，在颜色过滤器39的顶部形成片上透镜4。在上述制造方法中，在形成第三布线层的步骤之后、但在形成埋入层的步骤之前， 可以执行加氢处置(烧结)以用于封端半导体中的悬空键。因此，具有图27所示像素的截面结构的固态成像器件可以被制造。然后，图28示意性地示出像素的平面布局。具有圆形截面的埋入层37 (和钝化膜36)构成光波导3。布线层(例如图27中的第一到第三布线层)被形成以使得它们在绝缘膜中围绕 光波导3呈网格结构布置。术语“网格结构”指例如布线层和绝缘膜在列方向上被交替堆 叠。例如，光波导3被布置在由在列方向上延伸的布线层Wl和W2和在水平方向上延伸的 布线层W3和W4所围绕的区域中。布线层Wl、W2、W3和W4可以具有它们自己的网格结构。虽然光接收单元1没有表示在图28中，但是光接收单元1被形成在比光波导3更 外侧。例如，在图27所示截面结构的情况下，光接收单元1的外边缘位于布线层W1、W2、W3 和W4的位置附近。现在参考图8，将描述图22所示的36个像素上的颜色过滤器的颜色的示例性布置。在图8所示的颜色布置中，一个红色(R)、一个蓝色(B)和两个绿色(G =Gb和Gr) 颜色过滤器被分配给每个基本单元的四个像素中的每一个。然后，绿色(Gb)和绿色(Gr) 被分配给隔着浮置扩散区FD而彼此相对的像素。而且，红色(R)和蓝色(B)被分配给隔着 浮置扩散区FD而彼此相对的像素。这里，具有图22所示的平面布局以及图8所示的颜色过滤器的布置的固态成像器 件被实际制造。作为比较示例，固态成像器件曾被制造为使得光波导3以不等间距布置。就是说， 图24所示的固态成像器件的配置被修改，以使得波导距离3a不同于波导距离3c。本发明的固态成像器件以及该比较示例的固态成像器件在下述方面受到检查由 于对于具有绿色(Gb)颜色过滤器的像素和具有绿色(Gr)颜色过滤器的像素的入射光角度 改变而引起的输出变化。结果如图29A和29B所示。图29A示出从比较示例获得的结果， 其中光波导3以不等间距布置。图29B示出从本实施例获得的结果，其中光波导3等间距 布置。从图29A显而易见，光波导3以不等间距布置的比较示例的器件无论是否使用相 同颜色的像素都会导致输出差异。从图29B显而易见，光波导3等间距布置的本示例的器件产生相同的输出。此外， 器件的像素质量也被检查。结果，诸如水平条纹、不规则颜色和暗影之类的特性得到改善。因此，优选地，使得光波导3的间距恒定。但是，即使间距不恒定，成像器件在使用 中也不会具有特别的缺陷，只要所述间距在一定取值范围内即可。参考图9，将描述根据本发明第三实施例的固态成像器件中的基本单元的四个像素的示例性等效电路。如图9所示，由四个光电二极管构成的光接收单元1通过传输栅2被连接到公共 的浮置扩散区FD。另外，浮置扩散区FD被连接到复位晶体管RST的源/漏区域之一以及放 大晶体管Amp的栅极。放大晶体管的源/漏区域之一被连接到选择晶体管SEL的源/漏区 域之一。复位晶体管RST的源/漏区域之一中的另一个和放大晶体管Amp的源/漏区域中 的另一个被连接到电源电势Vdd。选择晶体管SEL的源/漏区域中的另一个被连接到信号 线路100。换言之，三个晶体管RST、Amp和SEL的来自浮置扩散区FD的一侧的部分具有与 典型的具有四个晶体管(包括传输栅极的传输晶体管)的像素相同的配置。现在参考图10，将描述实现了图9所示的电路配置的两个示例。图10是示出由基本单元的四个像素所使用的晶体管之间的位置关系的图。多个 带状晶体管Tr被分别布置在具有四个像素的基本单元的上侧和下侧。在第一示例中，如图10中的点划线所表示的，上侧晶体管Tr的右半部分和下侧晶 体管Tr的右半部分被使用。各个晶体管的左半部分被位于这些晶体管的上面和下面的各 个基本单元的四个像素所使用。在第二示例中，如图10中的虚线所表示的，整个下侧晶体管被使用。上侧晶体管 被位于该晶体管上面的基本单元的四个像素所使用。在第一示例中的布线示例如图IlA所示。复位晶体管RST被形成在上侧晶体管Tr 的右半部分上。相反，放大晶体管Amp和选择晶体管SEL被形成在下侧晶体管Tr的右半部 分上。在上侧和下侧中的每一侧，信号线路100被形成为使其将浮置扩散区FD连接到复位 晶体管RST的源/漏区域之一以及放大晶体管Amp的栅极。在第二示例中的布线示例如图IlB所示。复位晶体管RST被形成在下侧晶体管Tr 的右半部分上。放大晶体管Amp被形成在下侧晶体管Tr的中部。选择晶体管SEL被形成 在下侧晶体管Tr的左半部分上。浮置扩散区FD和放大晶体管Amp的栅极通过在底部上下 形成的布线线路110相连，布线线路110从其中途点向右分支并被连接到复位晶体管RST 的源/漏区域之一。根据以上实施例，基本单元的四个像素共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和 Tr3。因此，与浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和Tr3没有被共享的情况相比，可以增大光 接收单元1的表面积占像素的表面积的比例，或者可以扩大光接收单元1的表面积。可以 减少在像素小型化时光接收单元1面积的减小。因此，有可能将像素小型化至可能的最小 情况，同时防止第一和第二光波导103和104的尺寸成为埋入属性的限制。因此，可以使像素小型化以有助于固态成像器件的集成。而且，有可能提供具有包 含更多像素的固态成像器件的成像装置，并使该成像装置小型化。根据本实施例，片上透镜4是等间距形成的。因此，可以减小所谓的无效区并且可 以防止由于无效区而导致损耗的生成。此外，根据本发明，光波导3的平面位置被形成为使 得其可以从光接收单元1的中心IC向晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使 其能够被包含在光接收单元1之内以及片上透镜4之内。因此，由片上透镜4所收集的光可 以被完全引导至光波导3，并且穿过光波导3的光随后可以入射到光接收单元1上。另外， 可以避免在穿过光波导3的光进入相邻像素的光接收单元1时所发生的混合颜色的生成。因此，可以实现灵敏度的增大和光电转换效率的增大。因此，即使像素被小型化，也能够实现具有足够的灵敏度和足够的光电转换效率的固态成像器件以及具有这种固态 成像器件的成像装置。根据本实施例，光波导3是以几乎等间距布置的。如图29B所示，通过均衡由于光 的入射角度所导致的输出变化，可以改善诸如水平条纹、不规则颜色和暗影之类的特性。在第三实施例中，各组件被布置为使得距成像器件的中心C的距离向外增大得 越多，则从片上透镜4的中心到光波导3的中心的距离增大得越多。具有这种配置的成像 器件优选地被用于具有短焦光学镜头的相机(例如，蜂窝电话相机)。在以上描述中，根据本发明第三实施例的示例性固态成像器件包括36个像素，如 图22所示。但是，本实施例并不局限于固态成像器件的这种配置。在实践中，固态成像器件 可以包括上万个或更多的像素。例如，通过累积750，000个基本单元可以获得总共三百万 个像素(每个单元四个像素)。在以上描述中，本发明的第三实施例被应用到使用颜色过滤器的彩色固态成像器 件，如图27或图8所示。根据本实施例，固态成像器件并不局限于使用颜色过滤器的一种。可替换地，该实 施例可以被应用到单色固态成像器件、红外光电检测固态成像器件、或者具有某些不具有 颜色过滤器的、为红外光电检测而设置的像素的固态成像器件。<5.第四实施例的固态成像器件〉图30是示出根据本发明第四实施例的固态成像器件的示意性配置的平面图。如图30所示，该固态成像器件由以矩阵形式布置的多个像素构成，S卩，在行和列 方向上的像素的矩形阵列。例如，图30示出围绕成像器件的中心C的36个像素(每行6 个像素X每列6个像素)。每个像素具有光电二极管，其包括光接收单元1、光波导3和片上透镜4。光接收 单元1对接收的光执行光电转换。光波导3将光引导至光接收单元1。片上透镜4使入射 光汇聚。在斜线方向上排列的两个像素(一个在左上方，另一个在右下方)共享一浮置扩 散区FD。在两个像素中的每一个中，在光接收单元1和由两个像素所共享的浮置扩散区FD 之间形成有传输栅2。另外，晶体管Trl、Tr2和Tr3被布置在四个像素(列方向上两个，行方向上两个) 的上侧和下侧。各个晶体管Trl、Tr2和Tr3的示例性配置包括(但不局限于)放大晶体 管、复位晶体管和选择晶体管。这里，在图30右下方的四个像素中，图31示出共享浮置扩散区FD的两个像素。在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的两个像素被提供作为基本 单元。在图31中，在图30的右下方的基本单元和成像器件的中心C被示出。如图31所示，在两个像素中的每一个中，光波导3的中心3C被从光接收单元1的 中心IC移位。具体讲，在图中的左上侧像素中，光波导3的中心3C相对于光接收单元1的中心 IC被向上移位。在图中的右下侧像素中，光波导3的中心3C相对光接收单元1的中心IC 被向下移位。这里，考虑从成像器件的中心C画到每个像素的光接收单元1的中心IC的连线。在左上侧像素的情况下，从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单 元1的中心IC的距离。在右下侧像素的情况下，从成像器件的中心C到光波导3的中心3C 的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离。换言之，基本单元包括两种像素的混合，即， 使得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元1的中心IC的距 离的像素和使得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距光接收单元1的 中心IC的距离的像素。返回图30(整个像素的平面图)，也可以发现混合的两种像素，S卩，使得从成像器 件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元1的中心IC的距离的像素和使 得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距光接收单元1的中心IC的距离 的像素。使得从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离短于距光接收单元1的中 心IC的距离的像素是图中从上侧起第二行的像素和从下侧起第二行的像素。在其余四行 的像素中，从成像器件的中心C到光波导3的中心3C的距离长于距光接收单元1的中心IC 的距离。该特征与图22的第三实施例相同。图32表示图30所示的片上透镜4和光波导3。在图32中，成像器件的中心C也与这些组件一起示出。如图32所示，光波导3和片上透镜4之间的相对位置基本恒定而不取决于像素的 位置。鉴于此，第四实施例的成像器件的配置不同于第三实施例。在每个像素中，光波导3位于片上透镜4的中心附近。如图32所示，光波导3和 片上透镜4两者都被布置得在列方向以及行方向上彼此相距相等距离。在该第四实施例中，正如光波导3与光接收单元1之间的相对位置的情况一样，片 上透镜4和光接收单元1之间的相对位置也基本恒定而不取决于像素的位置。因此，片上 透镜4在行方向上相对于光接收单元1的中心IC几乎不移位。换言之，片上透镜4没有被光瞳校正所处理。同样，光波导3没有被光瞳校正所处理。在该第四实施例中，每个像素的截面配置不被具体限制，只要其包括光接收单元 1、光波导3和片上透镜4即可。例如，图27所示的截面结构和图28所示的平面布局可被使用。图15是示出根据本发明第四实施例的固态成像器件中的基本单元的两个像素的 示例性等效电路的图。如图15所示，由两个光电二极管构成的光接收单元1通过传输栅2被连接到公共 的浮置扩散区FD。另外，浮置扩散区FD被连接到复位晶体管RST的源/漏区域之一和放大 晶体管Amp的栅极。放大晶体管Amp的源/漏区域之一被连接到选择晶体管SEL的源/漏 区域之一。复位晶体管RST的源/漏区域中的另一个和放大晶体管Amp的源/漏区域中的 另一个被连接到电源电势Vdd。选择晶体管SEL的源/漏区域中的另一个被连接到信号线 路100。换言之，三个晶体管RST、Amp和SEL在来自浮置扩散区FD的一侧的部分具有与典 型的具有四个晶体管(包括晶体管栅极的传输晶体管)的像素相同的配置。这里，在第四实施例中，与上述第三实施例相同的组件被分配相同的标号以省略 它们的重复描述。根据上述实施例，基本单元的两个像素共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和
31Tr3。因此，与没有共享浮置扩散区FD和晶体管Trl、Tr2和Tr3的情况相比，光接收单元1 的表面积占像素的表面积的比例可被增大，或者可以扩展光接收单元1的表面积。在使像 素小型化时光接收单元1的面积的减小可以被降低。因此，有可能在任何可能之处使像素 充分地小型化至最小，同时防止光波导3的尺寸成为埋入属性的限制。因此，可以使像素小型化以增强固态成像器件的集成。而且，可以提供具有包括更 多像素的固态成像器件的成像装置并使这种成像装置小型化。根据本实施例，片上透镜4等间距形成。因此，可以减少所谓的无效区并且可以防 止由于无效区所导致的损耗的生成。另外，根据本实施例，光波导3的平面位置被形成为使其可以从光接收单元1的中 心IC向晶体管Trl、Tr2和Tr3移位。此外，其还被形成为使其可以被包含在光接收单元1 之内以及片上透镜4之内。因此，由片上透镜4所收集的光可以被完全引导至光波导3，并 且穿过光波导3的光可以随后入射到光接收单元1上。另外，可以防止在穿过光波导3的 光进入相邻像素的光接收单元1时发生的混合颜色的生成。因此，可以实现灵敏度的增大和光电转换效率的提高。因此，即使像素被小型化， 也可以实现具有足够灵敏度和足够光电转换效率的固态成像器件以及具有这种固态成像 器件的成像装置。根据本实施例，光波导3以几乎等间距布置。因此，通过均衡由于光的入射角度所 引起的输出改变，可以改善诸如水平条纹、不规则颜色和暗影之类的特性。在第四实施例中，光波导3的中心3C和片上透镜4的中心几乎彼此重合。因此， 可以高效地收集光并且可以高效地获得电荷。具有这种配置的成像器件优选地被用于具有 多焦点光学镜头(例如变焦镜头)的相机。在以上描述中，根据本发明第四实施例的示例性固态成像器件包括36个像素，如 图30所示。但是，本实施例并不局限于固态成像器件的这种配置。在实践中，固态成像器 件可以包括上万个或更多的像素。例如，通过累积四百万个基本单元可以获得累积的八百万个像素(每个单元两个 像素)。根据上述实施例中的任一个，基本单元的两个或四个像素共享浮置扩散区FD。在本实施例的固态成像器件中，共享浮置扩散区FD的基本单元的像素的数目不 被具体限定，只要包括两个或更多个像素即可。此外，如果布线线路和像素被布置在列和行方向上，则当基本单元的像素数目为 偶数时，可以容易地执行像素的布局。在上述实施例中的每一个中，光波导3被从光接收单元1的中心IC向晶体管Trl、 Tr2和Tr3所位于的上侧或下侧移位。相反，光波导3在列方向上从光接收单元1的中心 IC稍稍移位或不移位。换言之，光波导3尚未被光瞳校正所处理。这里，根据上述实施例中的任一个的成像器件可以被设计为使得光波导3在行方 向上被从光接收单元1的中心IC移位。例如，考虑光瞳校正，光波导3在像素的右半部分 被向左移位并且在像素的左半部分被向右移位。移位量可以取决于距成像器件的中心C的 距离来改变。因此，在本实施例中，固态成像器件可以被设计为不仅对片上透镜执行光瞳校正
32还对光波导执行光瞳校正。<6.修改实施例>下文，将描述根据修改实施例的固态成像器件。图33中示出光波导3的示例性截面轮廓。图33A是如图28所示的圆形光波导。图33B示出椭圆形光波导。图33C示出矩 形(方形)光波导。图33D示出八边形光波导。包含具有这些不同的截面轮廓的光波导的固态成像器件被实际制造。无论它们的 截面轮廓如何，都发现它们可以充当固态成像器件而不会有任何问题。显而易见，其他截面 轮廓也可以被应用到光波导3。优选地，光波导的截面轮廓可以是外凸的。这意味着用于这种光波导的凹陷部分 和埋入层可以稳定地形成。现在参考图34到图36，将描述光接收单元1上的晶体管的示例性布置和光波导3 的示例性布置。为了简化的缘故，在图34到图36中没有示出浮置扩散区。在图34所示的第一修改实施例中，在由四个像素共享浮置扩散区的基本单元的 右侧和左侧布置了附加晶体管Tr。在基本单元的左侧两个像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向左移位。在基本单元的右侧两个像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向右移位。在图35所示的第二修改实施例中，在由四个像素共享浮置扩散区的基本单元的 右侧和下侧布置了晶体管Tr。在此情况下，在从上侧起第二行以及随后的行的基本单元中，晶体管Tr被布置在 各个基本单元的左侧、右侧、上侧和下侧。在基本单元的左上侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向左上方移位。在基本单元的右上侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向右上方移位。在基本单元的左下侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向左下方移位。在基本单元的右下侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向右下方移位。在图36所示的第三修改实施例中，每个基本单元由布置在列方向上并共享浮置 扩散区的两个像素构成。在此示例中，晶体管Tr被布置在基本单元的上侧和下侧。在基本单元的上侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向上侧移位。在基本单元的下侧像素中，光波导3被从光接收单元1的中心向下侧移位。在上述第三和第四实施例中的每一个中，已经描述了如下成像器件所述成像器 件的中心C位于基本单元中的像素的中心上的浮置扩散区FD上。在本发明中，成像器件的 中心位置并不仅仅局限于浮置扩散区FD的位置，而是可以替换性地位于另一位置上。例 如，可以位于像素内部(例如光接收单元之内)或者位于基本单元之间(例如在基本单元 之间的晶体管附近的位置上)。现在参考图37和图38，它们是对应于图22和图25的平面图，将描述成像器件的 中心C位于光接收单元内部的修改实施例。如图37和图38所示，成像器件的中心C位于 光接收单元1之内以及片上透镜4的中心附近。<7.根据本发明实施例的成像装置〉接下来，将描述根据本发明实施例的成像装置。
图39是示意性地示出根据本发明实施例的成像装置的配置的框图。成像装置的示例包括摄像机、数字静止照相机和蜂窝电话相机。如图39所示，成像装置500包括成像单元501，该成像单元501具有固态成像器件 (未示出)。成像光学系统502被连接在成像单元501的上游并被用于聚集入射光以形成 图像。另外，信号处理单元503被连接在成像单元501的下游。信号处理单元503包括用 于驱动成像单元501的驱动电路、用于从受到固态成像器件光电转换的信号产生图像的信 号处理电路等等。另外，被信号处理单元503处理的图像信号随后被存储在图像存储单元 (未示出)中。在这样的成像装置500中，固态成像器件是根据本发明的任意实施例的一种固态 成像器件，例如上面所描述的。在本实施例的成像装置500中，根据本发明的任意实施例的固态成像器件被使 用。在该固态成像器件中，如上所述，光波导3的中心3C在固态成像器件的表面中的位置 被从光接收单元1的中心IC移位。因此，即使像素被精细地形成，该固态成像器件也可以 实现足够的灵敏度和转换效率。因此，可以使该固态成像器件的像素小型化。这产生如下优势提供具有更多像素 的成像装置500、使该成像装置小型化、允许该成像装置500拍摄相对较黑暗空间中的图像寸寸。本实施例的成像装置的配置并不局限于图39所示。成像装置的任意配置都可被 应用，只要其使用根据本发明的任意实施例的固态成像器件即可。例如，固态成像器件可以具有片上形式，或者可以具有模块形式，在该模块中，成 像单元和信号处理单元或光学系统被封装在一起。根据本发明实施例的成像装置可以被应用到各种成像装置中的任意一种，例如具 有成像功能的照相机和便携式设备。此外，在更广的意义上，术语“成像”也可被应用到指 纹检测装置等等。本发明并不局限于上述实施例中的任意一个，而是可以在不脱离本发明的主旨的 情况下被实现在各种配置中的任意一种配置中。本发明包含与在2009年3月31日递交到日本特许厅的日本在先专利申 请JP 2009-088093以及2009年3月31日递交到日本特许厅的日本在先专利申请JP 2009-088094中所公开的内容相关的主题，上述在先申请的全部内容通过引用被结合于此。本领域技术人员应该理解，取决于设计需求和其他因素，可以在所附权利要求或 其等同物的范围内发生各种修改、组合、子组合和替换。
权利要求
一种固态成像器件，其包括形成在每个像素中、用于执行光电转换的光接收单元；位于所述光接收单元上方的绝缘层中所埋置的光波导，所述绝缘层用于将光引入所述光波导；形成在所述光波导上方的片上透镜，所述固态成像器件包括基本单元，其具有共享浮置扩散区的两个或更多个所述像素；以及晶体管，其被所述基本单元中的所述两个或更多个像素所共享，并被布置在所述两个或更多个像素的外部，其中，所述光接收单元通过传输栅而被连接到由所述基本单元中的所述像素所共享的所述浮置扩散区，所述片上透镜基本上等间距布置，所述光波导包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导被形成为使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光接收单元之内，并且所述第二光波导被形成在所述第一光波导的上侧，并且使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光接收单元之内。
2.如权利要求1所述的固态成像器件，其中，各个像素的所述第二光波导被基本上等间距布置。
3.如权利要求1所述的固态成像器件，其中，所述第二光波导包括形成在所述绝缘层侧面的壁表面上的钝化膜，以及 在所述钝化膜内的埋入层。
4.如权利要求3所述的固态成像器件，其中， 所述钝化膜由氧氮化硅构成。
5.一种包括固态成像器件的成像装置，所述固态成像器件具有形成在每个像素中、 用于执行光电转换的光接收单元；位于所述光接收单元上方的绝缘层中埋置的光波导，所 述绝缘层用于将光引入所述光波导；形成在所述光波导上方的片上透镜，所述成像装置包 括收集入射光的汇聚光学部件； 所述固态成像器件；以及信号处理部件，该信号处理部件处理通过在所述固态成像器件中的光电转换所获得的 信号，其中，所述固态成像器件包括基本单元，其具有共享浮置扩散区的两个或更多个所述像素；以及 晶体管，其被所述基本单元中的所述两个或更多个像素所共享，并被布置在所述两个 或更多个像素的外部，其中，所述光接收单元通过传输栅被连接到由所述基本单元中的所述像素所共享的所述浮 置扩散区，所述片上透镜基本上等间距布置， 所述光波导包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导被形成为使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光 接收单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光接收单元之内，并且所述第二光波导被形成在所述第一光波导的上侧，并且使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光 接收单元之内。
6.一种固态成像器件，其包括形成在每个像素中、用于执行光电转换的光接收单元； 位于所述光接收单元上方的绝缘层中埋置的光波导，所述绝缘层用于将光引入所述光波 导；形成在所述光波导上方的片上透镜，所述固态成像器件包括基本单元，其具有共享浮置扩散区的两个或更多个所述像素；以及 晶体管，其被所述基本单元中的所述两个或更多个像素所共享，并被布置在所述两个 或更多个像素的外部，其中，所述光接收单元通过传输栅被连接到由所述基本单元中的所述像素所共享的所述浮 置扩散区，所述片上透镜基本上等间距布置，并且所述光波导被形成为使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收 单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光接收单元之内和所述片上透镜之 内。
7.如权利要求6所述的固态成像器件，其中， 各个像素的所述光波导被基本上等间距布置。
8.如权利要求6所述的固态成像器件，其中，所述光波导包括形成在所述绝缘层侧面的壁表面上的钝化膜，以及 在所述钝化膜内的埋入层。
9.如权利要求8所述的固态成像器件，其中， 所述钝化膜由氧氮化硅构成。
10.一种包括固态成像器件的成像装置，所述固态成像器件具有形成在每个像素中、 用于执行光电转换的光接收单元；位于所述光接收单元上方的绝缘层中埋置的光波导，所 述绝缘层用于将光引入所述光波导；形成在所述光波导上方的片上透镜，所述成像装置包 括收集入射光的汇聚光学部件； 所述固态成像器件；以及信号处理部件，该信号处理部件处理通过在所述固态成像器件中的光电转换所获得的 信号，其中，所述固态成像器件包括基本单元，其具有共享浮置扩散区的两个或更多个所述像素；以及 晶体管，其被所述基本单元中的所述两个或更多个像素所共享，并被布置在所述两个 或更多个像素的外部，其中，所述光接收单元通过传输栅被连接到被所述基本单元中的所述像素所共享的所述浮 置扩散区，所述片上透镜基本上等间距布置，并且所述光波导被形成为使得其在所述固态成像器件的表面中的位置位于从所述光接收 单元的中心向所述晶体管移位的位置上并且位于所述光接收单元之内和所述片上透镜之 内。
全文摘要
本发明提供了固态成像器件和成像装置。一种成像器件包括基本单元，该基本单元具有共享浮置扩散区的两个或更多个像素。该成像器件还包括被基本单元中的两个或更多个像素所共享并被布置在两个或更多个像素的外部的晶体管。该成像器件还包括光接收单元，其通过传输栅被连接到被基本单元中的像素所共享的浮置扩散区。在该成像器件中，片上透镜被基本上等间距布置。而且，光波导被形成为使得其在固态成像器件的表面中的位置位于从光接收单元的中心向晶体管移位的位置上并且位于光接收单元之内和片上透镜之内。
文档编号H01L27/146GK101951470SQ20101014078
公开日2011年1月19日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月31日
发明者冈崎史晃, 古川顺一, 大木进, 田舍中博士 申请人:索尼公司