固态摄像装置、制造固态摄像装置的方法以及电子设备的制作方法

专利名称：固态摄像装置、制造固态摄像装置的方法以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态摄像装置、该固态摄像装置的制造方法以及电子设备，具体涉及在光电二极管上包括微透镜的固态摄像装置、该固态摄像装置的制造方法以及电子设备。
背景技术：
已知的CMOS (互补金属氧化物半导体)固态摄像装置分类为前照射型和后照射型。这两种类型中任一种类型的固态摄像装置均包括像素区域，像素区域中的多个单元像素形成在半导体基板上，并且每个单元像素由多个像素晶体管和用作光电转换器的光电二极管形成。
在前照射型固态摄像装置中，基板的形成有多层布线层的前表面用作光接收表面，从而光入射在基板的前表面上。
在后照射型固态摄像装置中，基板的与形成有多层布线层和像素晶体管的基板前表面背对的后表面用作光接收表面，从而光入射在基板的后表面上。
光电二极管通过由杂质扩散层形成的器件隔离区域彼此隔离。而且，中间设有多个布线的多层布线层隔着层间绝缘层形成在半导体基板的形成有像素晶体管的前表面上。
在前照射型固态摄像装置中，布线形成在光电二极管之外的区域中。片上滤色器和微透镜隔着平坦化层依次形成在多层布线层上。片上滤色器例如由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器阵列形成。
在后照射型固态摄像装置中，布线可以在不考虑光电二极管的位置的情况下形成。绝缘层、片上滤色器和微透镜依次形成在半导体基板的用作光电二极管的光接收表面的后表面上。
在后照射型固态摄像装置中，由于多层布线层不以任何方式限制光进入光电二极管，所以每个光电二极管都设置有大的开口。而且，与前照射型固态摄像装置相比，可以缩短从光电二极管到微透镜的距离。距离的缩短可以提高微透镜采集光的能力，由此也可以有效地引入偏斜的入射光。于是，可以提高固态摄像装置的灵敏度。
为了提高微透镜采集光的能力，例如可以增加每个微透镜的曲率，或者可以增加微透镜的制造材料的折射率(参见日本专利文献JP-A-2007-53318、JP-A-1-1066 6、 JP-A-2008-277800 和 JP-A-2008-9079)。
上述固态摄像装置通常需要通过优化微透镜的形状来改善它们的灵敏度特性。发明内容
因此，本发明期望通过提供一种具有优良灵敏度特性的固态摄像装置、该固态摄像装置的制造方法和使用该固态摄像装置的电子设备。
本发明的实施例提出一种固态摄像装置，该固态摄像装置包括第一透镜层；和第二透镜层，其中，所述第二透镜层至少形成在每个第一微透镜的周围，所述第一微透镜是基于所述第一透镜层形成的，并且在每个所述第一微透镜的中央部分存在的所述第二透镜层比在所述第一微透镜的周围存在的所述第二透镜层薄，或者所述第二透镜层不存在于每个所述第一微透镜的中央部分处。
本发明的另一实施例提出一种电子设备，其包括上述固态摄像装置和处理来自该固态摄像装置的输出信号的信号处理电路。
本发明的又一实施例针对一种制造固态摄像装置的方法，其包括基于所述第一透镜层形成第一微透镜，所述第一微透镜之间存在像素间空隙；以及至少在每个所述第一微透镜的周围形成所述第二透镜层，其中，在形成所述第二透镜层时，形成在每个所述第一微透镜中央部分处的所述第二透镜层比形成在所述第一微透镜周围处的所述第二透镜层薄，或者所述第二透镜层不存在于每个所述第一微透镜的中央部分处。
根据上述固态摄像装置和使用上述制造方法制造的固态摄像装置，基于第一透镜层形成彼此之间存在由像素间空隙的第一微透镜，并且第二透镜层形成在每个第一微透镜的周围。形成在每个第一微透镜的周围的第二透镜层填充第一微透镜之间的像素间空隙。 因此，每个微透镜在平面图中的面积被扩大了，由此提高了微透镜采集光的能力。结果，改善了固态摄像装置的灵敏度特性。于是，通过集成有上述固态摄像装置，可以构造具有优良灵敏度特性的电子设备。
根据本发明的实施例，可以提供具有优良灵敏度特性的固态摄像装置、用于制造该固态摄像装置的方法以及电子设备。


图1是表示实施例的固态摄像装置的构造的平面图2是表示实施例的固态摄像装置像素部分的构造的剖面图3是表示固态摄像装置中第一透镜层的构造的平面图4A-4D表示实施例的固态摄像装置中微透镜的各种构造；
图5A-5C表示固态摄像装置中微透镜的变形的构造；
图6A-6D是表示用于制造固态摄像装置的方法的实施例的制造步骤图7A-7D是表示用于制造固态摄像装置的方法的实施例的其它制造步骤图8A-8C表示固态摄像装置中第二平坦化层的形成步骤；
图9表示实施例的固态摄像装置中第一微透镜的形成步骤；
图10表示实施例的固态摄像装置中微透镜的构造；
图1lA和IlB表示实施例的固态摄像装置中微透镜的构造；以及
图12表示电子设备的构造。
具体实施方式
以下说明用于本发明的实施方式的示例。然而，应该注意，本发明不局限于以下示例。
将按照以下顺序进行说明。
1.固态摄像装置的实施例
2.用于制造固态摄像装置的方法的实施例
3.电子设备的实施例
1、固态摄像装置的实施例
固态摄像装置的构造示例示意性构造图
以下说明本实施例的固态摄像装置的具体形式。
图1是表示作为固态摄像装置示例的MOS (金属氧化物半导体)固态摄像装置的示意性构造图。
图1所示的固态摄像装置10由像素部(称为摄像区域)13和外围电路部形成。在像素部13中，均包括光电二极管的像素12 (多个光电转换器)规则地且二维地排列在硅基板或任何其它半导体基板上。每个像素12包括光电二极管和多个像素晶体管(称为MOS 晶体管)。
多个像素晶体管可以例如由三个晶体管形成传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管。或者，多个像素晶体管可由四个晶体管形成，即在上述晶体管中增加选择晶体管。
外围电路部由垂直驱动电路14、列信号处理电路15、水平驱动电路16、输出电路 17和控制电路18形成。
控制电路18根据垂直同步信号、水平同步信号和主时钟产生时钟信号和控制信号，并且所产生的时钟信号和控制信号用作垂直驱动电路14、列信号处理电路15、水平驱动电路16和其它部件操作的基准。控制电路18将这些信号输入到垂直驱动电路14、列信号处理电路15、水平驱动电路16和其它部件。
垂直驱动电路14由例如移位寄存器形成。垂直驱动电路14在垂直方向上以行为基础依次选择并扫描像素部13中的像素，并通过垂直信号线19向列信号处理电路15提供基于信号电荷的像素信号，所述信号电荷是根据所选像素12中的光电转换器件接收的光的量产生的。
每个列信号处理电路15布置成对应于特定单位的像素12 (例如，以像素列为基础)，并以像素列为基础执行噪声消除或以其它方式通过使用来自黑基准像素(形成于有效像素区域周围)的信号对单行像素12输出的信号进行信号处理。也就是说，列信号处理电路15执行用于移除像素12专有的固定模式噪声的CDS(相关双采样)、信号放大和其它类型的信号处理。每个列信号处理电路15均具有水平选择开关(未示出)，该水平选择开关设置在列信号处理电路15的输出级，并连接到水平信号线路11。
水平驱动电路16由例如移位寄存器形成。水平驱动电路16通过连续输出水平扫描脉冲来依次选择每个列信号处理电路15,并将像素信号从每个列信号处理电路15输出到水平信号线路11。
输出电路17对依次通过水平信号线路11从每个列信号处理电路15提供的信号执行信号处理，并输出经处理的信号。
当上述固态摄像装置10用作后照射型固态摄像装置时，在光入射侧的后表面(称为光接收表面)上没有形成布线层，但在与光接收表面背对着的前表面上形成布线层。
固态摄像装置的构造的示例像素部分
图2是表示用于形成本实施例的固态摄像装置的单个像素的关键部分的剖面图。
图2所示的固态摄像装置20包括位于半导体基板21的光入射侧上的多个光电二极管(PD) 22。每个H) 22形成在固态摄像装置20的单元像素29中。由单个层或多个层形成的绝缘层23形成在半导体基板21上。
在图2所示的后照射型固态摄像装置20中，包括多层布线层和像素晶体管的电路部形成在背对着光入射表面的表面上，但是在图2中省略了电路部的构造。
当绝缘层23由单个层形成时，绝缘层23例如由SiO制成。当绝缘层23由多个层形成时，绝缘层23基于防反射层的构造由折射率不同的多个层形成。例如，绝缘层23由两层形成氧化铪(HfO2)层和氧化硅层。
像素间遮光层24形成在上述绝缘层23上，具体地，其沿着单元像素29之间的边界形成为与固态摄像装置20的每个H) 22的开口相对应。像素间遮光层24例如由以下材料制成的层形成w、Al、Cu或任何其它适当的金属；或者碳黑(carbon black)、钛黑 (titanium black);或者任何其它适当的有机材料。像素间遮光层24防止入射光泄露到相邻像素，并因此避免固态摄像装置20中的色彩混合。
由例如丙烯酸树脂制成的第一平坦化层25形成在绝缘层23和像素间遮光层24 上。第一平坦化层25平坦化由像素间遮光层24和其它因素引起的突起和凹陷。第一平坦化层25还减小在例如旋转涂覆处理中在半导体基板21上形成滤色器时出现的涂覆不均匀。
滤色器26形成在第一平坦化层25上。滤色器26由各种滤光器形成，例如，红色、 绿色、蓝色、黄色、青色、洋红色滤光器。在形成滤色器26时，优化每种颜色的层厚度，以便输出最佳颜色的图像。因此，整个滤色器26的表面具有某种程度的突起和凹陷。
用于平坦化滤色器26的表面所引起的突起和凹陷的第二平坦化层27形成在滤色器26上。第二平坦化层27由具有热流动性和热固化性并在完成热处理时形成为固化层的材料制成，例如，丙烯酸树脂、苯乙烯树脂和苯丙共聚树脂(styrene-acryl copolymerizing resin)。上述材料的平坦化能力按下列顺序降低丙烯酸树脂、苯丙共聚树脂和苯乙烯树脂。因此，第二平坦化层27优选由平坦化能力优越的丙烯酸树脂制成。
缓冲层28形成在第二平坦化层27上。缓冲层28由例如SiO或SiON制成。形成的缓冲层28用于防止由于膜应力的差异造成的褶皱，或减小反射系数，下面将说明。
微透镜30形成在缓冲层28上。
微透镜30由第一透镜层31和`形成在第一透镜层31上的第二透镜层33形成。第一透镜层31形成在第二平坦化层27上方，并形成第一微透镜32。然后，第二透镜层33形成为覆盖第一微透镜32。第二平坦化层27形成为用于提高形成于滤色器26上方的第一微透镜32的一致性。
用于形成固态摄像装置20中的微透镜30的第一透镜层31由一个或多个以下材料制成树脂、SiN和SiON。
树脂例如是含金属氧化物的树脂，在该树脂中分散有金属微粒。分散有金属微粒的树脂的示例包括丙烯酸树脂、基于苯乙烯的树脂、酚醛清漆树脂、基于环氧的树脂、基于聚酰亚胺的树脂和基于硅氧烷的树脂。分散在树脂中的金属微粒的示例包括氧化锌、氧化锆、氧化铌、氧化钛和氧化锡。在树脂中分散金属氧化物可以提高树脂的折射率。
当第一透镜层31由SiN制成并且第二平坦化层27由丙烯酸树脂制成时，直接在第二平坦化层27形成SiN可能在某些情况下由于形成SiN层时引起的应力而沿着这两层之间的界面产生褶皱。褶皱将使固态摄像装置产生的图像恶化。
褶皱是由用于形成第二平坦化层27的树脂(例如，丙烯酸树脂)与用于形成第一透镜层31的无机材料(例如SiN)之间的薄膜应力的差异引起的。
由上述材料引起的薄膜应力的大小按照下列顺序增加丙烯酸树脂(第二平坦化层27)、Si0、Si0N、SiN(第一透镜层31)。如上所述，由于第二平坦化层27 (丙烯酸树脂)与第一透镜层31 (SiN)之间的薄膜应力的差异大，所以发生褶皱。为了解决这一问题，由SiO 或SiON制成的缓冲层28，形成在两层之间，以产生中等程度大小的应力。由产生中等程度大小的应力的层提供的缓冲效应抑制了沿着两层之间界面的褶皱。
在丙烯酸树脂、苯乙烯树脂和苯丙共聚树脂中引起的薄膜应力的大小如下丙烯酸树脂〈苯丙共聚树脂〈苯乙烯树脂〈SiO。苯乙烯树脂和苯丙共聚树脂比丙烯酸树脂更接近于用于形成第一透镜层31的SiN。因此，与使用丙烯酸树脂相比，当使用苯乙烯树脂或苯丙共聚树脂作为第二平坦化层27时，褶皱不太可能沿着界面出现，这是因为在苯乙烯树脂或苯丙共聚树脂中引起的薄膜应力比在丙烯酸树脂中引起的薄膜应力更大。
即使当第一透镜层31由含金属氧化物的树脂制成时，或者不可能沿着第一透镜层31与第二平坦化层27之间的界面出现褶皱时，也可以设置上述缓冲层28作为防反射层。
现在考虑这样一种情况由丙烯酸树脂制成的第二平坦化层27，由SiON制成的缓冲层28和由SiN制成的第一透镜层31形成在滤色器26上方。
在上述构造中，各层的折射率η的大小如下第二平坦化层27(丙烯酸树脂η为大约1. 5) <缓冲层28 (SiON η的范围在大约1. 6-1. 8之间)〈第一透镜层31 (SiN η的范围在大约1. 85-2. O之间)。
当第二平坦化层27替换地由苯乙烯树脂(η大约为1. 6)或苯丙共聚树脂(η的范围大约在1. 55-1. 58之间)制成时，各层的折射率η的大小 如下第二平坦化层27〈缓冲层 28 (SiON) < 第一透镜层 31 (SiN)。
上述折射率的大小关系表明当缓冲层28由SiON制成时，反射率降低，这是因为缓冲层28具有处于第二平坦化层27和第一透镜层31的折射率之间的中间折射率。
如上所述，通过采用使缓冲层28具有处于第二平坦化层27和第一透镜层31的折射率之间的中间折射率这样的构造，缓冲层28可以用作防反射层。例如，即使当缓冲层28 由折射率η为大约1. 45的SiO制成时，也能够通过改变第二平坦化层27和第一透镜层31 的材料、成膜条件和其它因素以调整其折射率来使缓冲层28用作防反射层。
即使当第一透镜层31不由SiN制成，而是由折射率与SiN相当的含金属氧化物的树脂制成时，仍可以如上所述地降低反射率。
当第二平坦化层27和缓冲层28 (后者由SiN或SiON制成)形成在滤色器26上方时，增加了固态摄像装置20中从光电二极管22到微透镜30之间的距离。然而，缓冲层 28只需要大约5nm的厚度就可以提供缓冲效果。而且，当所选择的丙烯酸树脂具有热流动性、热固化性和热收缩性时，第二平坦化层27可以较薄地形成。因此，即使形成第二平坦化层27和缓冲层28，并且增加了从光电二极管22到微透镜30之间的距离，但最终导致固态摄像装置灵敏度的降低也不会引起实际问题。
图3是表示形成在缓冲层28上的第一透镜层31的平面图。
图3中的虚线表示固态摄像装置20中的单元像素29。与单元像素29相对应地形成的微透镜30优选形成为使得在平面图中每个微透镜30的尺寸与相应单元像素29的尺寸相同。此外，第一透镜层31形成为使得其覆盖整个单元像素29。
如图3所示，基于第一透镜层31形成的第一微透镜32形成为使得相邻的第一微透镜32在方向Wl和W2这两个方向的至少一个方向上存在空隙，方向Wl是与水平或垂直地相邻的像素平行的方向，方向W2是与对角地相邻的像素平行的方向。
为了提高固态摄像装置20的灵敏度特性，优选地，使相邻像素之间的在上述方向 Wl和W2上的空隙最小化，以及使从光电二极管22到微透镜30的距离最小化。而且，当微透镜30以干式蚀刻工艺形成时，需要最小化蚀刻过程的时间。这样做的原因在于通过最小化对半导体基板21的等离子体损坏能够抑制固态摄像装置20中的暗电流。
相关技术的典型固态摄像装置具有方形的单元像素29，如上述图3所示。在这种构造中，即使当第一微透镜32形成为使得例如在方向Wl时没有空隙时，在方向W2上仍可能保留有空隙，且每个空隙固有地都很大。当微透镜30例如以干式蚀刻工艺形成时，可以想到通过在减小方向W2上的空隙长度的条件下执行蚀刻来消除方向W2上的空隙。然而， 在消除方向W2上的空隙的条件下执行干式蚀刻时，增加了干式蚀刻时间，这导致固态摄像装置20的暗电流特性恶化。而且，当处理时间增加时，晶片与晶片间的蚀刻差异增加。结果，微透镜30的剖面形状出现差异，这将对固态摄像装置20的灵敏度特性产生不利影响。相反，在根据本实施例的固态摄像装置20中，通过堆叠第一透镜层31和第二透镜层33来形成微透镜30。
现在，将形成在第一透镜层31上的第二透镜层33的厚度定义如下如图4A-4D所示，令Tt为形成在每个第一微透镜32中央部分的第二透镜层33的厚度，并令Tb为形成在第一微透镜32周围的第二透镜层33的厚度。于是，所定义的Tt和Tb满足关系O < Tt < Tb， 这个关系代表这样一种构造第二透镜层33存在于每个第一微透镜32的周围，并且第二透镜层33也存在于第一微透镜32的中央部分，但是其厚度小于存在于周围的第二透镜层33 的厚度，或者第二透镜层33不存在于第一微透镜32的中央部分。
如上述图3所示，在具有这种构造的固态摄像装置20中，第一微透镜32形成为使得相邻的第一微透镜32在Wl和W2这两个方向的至少一个方向上存在空隙W，其中方向Wl 是与水平或垂直地相邻的像素平行的方向，而方向W2是与对角地相邻的像素平行的方向。 在允许形成空隙w的条件下，可以缩短干式蚀刻时间，由此可以抑制固态摄像装置20中暗电流的增加。
而且，微透镜30形成为使得第二透镜层33扩大了每个第一微透镜32在平面图中的面积。结果，可以提高每个微透镜30采集光的能力，由此，可以改善固态摄像装置20的灵敏度和阴影(shading)特性。
第二透镜层33由选自以下材料中的至少一种材料制成SiON、SiN、SiO和 SiOC (折射率为大约1.4)。当第二透镜层33形成为由SiO或SiOC制成时，第二透镜层33 也用作微透镜30上的防反射层，其中SiO或SiOC的折射率低于SiON和SiN，且SiON和SiN中的一个用于形成第一透镜层31。
图4A-4D表示用于形成微透镜30的第一透镜层31和第二透镜层33中满足上述 Tt与Tb之间关系O ≤ Tt ≤ Tb的构造。
图4A-4D所示的微透镜30A-30D对应于以下状态具有不同厚度的第二透镜层33 形成在第一微透镜32上。图4A-4D所示的微透镜30A-30D具有这样的构造通过相关技术的已知方法来基于第一透镜层31形成第一微透镜32,然后在干式蚀刻工艺中调整第二透镜层33的厚度的条件下在第一微透镜32上形成第二透镜层33。将在下述用于制造固态摄像装置的方法的说明中详细描述用于形成第一透镜层31和第二透镜层33的方法。
在图4A所示的微透镜30A中，第二透镜层33形成在第一透镜层31的整个表面上方。位于每个第一微透镜32中央部分的第二透镜层33的厚度Tt与位于第一微透镜32周围的第二透镜层33的厚度Tb的关系是Tt〈Tb。
此外，第二透镜层33具有这样的构造它在每个第一微透镜32的中央部分最薄， 并随从中央部分向周围的距离而逐渐变厚。
在上述构造中，第二透镜层33填充了第一微透镜32之间的像素间空隙W，由此，最终的微透镜30A没有像素间空隙W。因此扩大了每个微透镜30A在平面图中的面积，由此可以提高微透镜30A采集光的能力，并据此可以提高固态摄像装置20的灵敏度特性。
在图4B所示的微透镜30B中，第二透镜层33形成在第一透镜层31的除每个第一微透镜32的中央部分之外的整个表面上方。这种构造对应于这样的状态当在形成第二透镜层33的过程中Tt变为O时终止蚀刻。具有这样构造的微透镜30B基于图4A所示状态中的微透镜30A通过进一步蚀刻第二透镜层33而形成。
第二透镜层33不存在于每个第一微透镜32的中央部分处，而是存在于第一微透镜32的周围。也就是说，基于关系0=Tt〈Tb形成第二透镜层33。
在上述构造中，形成在每个第一微透镜32周围的第二透镜层33填充像素间空隙 W。最终的微透镜30B没有像素间空隙W。上述构造使得每个微透镜30B在平面图中的面积被扩大，由此，可以提高微透镜30B采集光的能力，并据此可以提高固态摄像装置20的灵敏度特性。
图4C所示的微透镜30C对应于这样的状态从图4B所示的状态中的微透镜30B进一步蚀刻第二透镜层33。
在微透镜30C中，第二透镜层33形成在第一透镜层31的除每个第一微透镜32的中央部分之外的整个表面上方。通过进一步蚀刻第二透镜层33，一起蚀刻每个第一微透镜 32的中央部分及附近与第二透镜层33。在图4C中，每个虚线32A表示第一微透镜32中央部分的透镜表面的被蚀刻之前的部分。
通过进一步将第二透镜层33从暴露每个第一微透镜32的中央部分的状态蚀刻到对通过第二透镜层33暴露出来的第一微透镜32进行蚀刻的状态来获得图4C所示的构造。 如上所述，通过进一步蚀刻第二透镜层33，可以在从相应第一微透镜32的中央部分到其周围的方向上扩大每个第一透镜层31的被蚀刻区域。
在图4C所示的微透镜30C的构造中，第二透镜层33不存在于每个第一微透镜32 的中央部分，而是存在于第一微透镜32的周围。也就是说，基于关系0=Tt〈Tb形成第二透镜层33。形成在每个第一微透镜32周围的第二透镜层33填充像素间空隙W。最终的微透镜30C没有像素间空隙W。
如图4C所示，即使在第二透镜层33没有形成在每个第一微透镜32的中央部分及附近的构造中，每个微透镜30C在平面图中的面积也被扩大了，这是因为第二透镜层33填充了像素间空隙W。
而且，即使在蚀刻每个第一微透镜32的中央部分的构造中，第二透镜层33也会形成由第一微透镜32和第二透镜层33形成的一系列透镜表面。
上述构造使得能够提高每个微透镜30采集光的能力，并据此提高固态摄像装置 20的灵敏度特性。
图4D所示的微透镜30D对应于对图4C所示状态下的微透镜30C进一步蚀刻第一透镜层31和第二透镜层33的状态。在图4D中，每个虚线32A表示第一微透镜32的被蚀刻之前的透镜表面部分。
在微透镜30D中，第二透镜层33仅形成在每个第一微透镜32周围附近及其四周的像素间空隙w中。每个第一微透镜32的被蚀刻区域沿着在中央到周围的方向上被扩大， 并大于上述图4C所示的构造中的被蚀刻区域。而且，如第一微透镜32的中央部分一样，第一透镜层31的每个像素间空隙w的中央部分被蚀刻掉。也就是说，在每个像素间空隙w的中央部分处的第二透镜层33被完全蚀刻掉，并且在像素间空隙w中央部分处的通过第二透镜层33暴露出来的第一透镜层31也被蚀刻。
在图4D所示的微透镜30D的构造中，第二透镜层33没有存在于每个第一微透镜 32的中央部分和每个像素间空隙w的中央部分处。然而，厚度为Tb的第二透镜层33存在于每个第一微透镜32的周围。也就是说，基于关系0=Tt〈Tb形成第二透镜层33。
而且，通过蚀刻每个像素间空隙w的中央部分处的第一透镜层31所形成的表面连接到第二透镜层33的表面和相邻第一微透镜32的透镜表面，由此，形成了用于形成微透镜 30D的一系列透镜表面。
结果，第一微透镜32、第一微透镜32周围处的第二透镜层33和第一透镜层31的像素间空隙w的被蚀刻表面形成了没有像素间空隙w的微透镜30D。
如上所述，即使在形成在像素间空隙w中的第一透镜层31也受到蚀刻的构造中， 形成在每个第一微透镜32周围的第二透镜层33也填充第一微透镜32附近的像素间空隙 W。结果，每个微透镜30D在平面图中的面积被扩大，由此，可以提高微透镜30采集光的能力，并据此提高固态摄像装置20的灵敏度特性。
图4D所示的微透镜30D的构造可以进一步被蚀刻，使得每个像素间空隙w处的第一透镜层31的底部被穿透直到第二平坦化层27。在这种构造中，只要厚度为Tb的第二透镜层33处于每个第一微透镜32的周围，第一微透镜32、第二透镜层33和像素间空隙w处的第一透镜层31就会形成一系列透镜表面，由此可以扩大每个微透镜30D在平面图中的面积。
变形例
接下来说明上述固态摄像装置中微透镜的变形例。图5A-5C表示变形例的微透镜 35的构造。各部件除了微透镜之外均与上述实施例相同，因此不再进行图示和描述。
图5A-5C所示的每个微透镜35包括第一透镜层31和第二透镜层33之上的第三透镜层34。
图5A所示的微透镜35A的构造对应于图4A所示的微透镜30A的构造，并且图5B 所示的微透镜35B的构造对应于图4B所示的微透镜30B的构造。
在图5A所示的微透镜35A中，第三透镜层34形成在第二透镜层33的整个表面上方。
在图5B所示的微透镜35B中，第三透镜层34形成为覆盖每个第一微透镜32的中央部分和第二透镜层33。
在微透镜35A和微透镜35B中，第三透镜层34沿着第二透镜层33的上表面形成大致均匀的厚度。
在图5C所示的微透镜35C中，第三透镜层34设置在第一透镜层31和第二透镜层 33上方，并具有平坦的表面。于是，第三透镜层34具有平坦的表面。
当图5A-5C所示的每个第三透镜层34由折射率比第一透镜层31的形成材料低的材料制成时，它还用作微透镜35表面上的防反射层。
下表I示出第二透镜层33和第三透镜层34的折射率与由SiON或SiN制成的第一透镜层31的折射率的关系。
表I
权利要求
1.一种固态摄像装置，包括第一透镜层；和第二透镜层，其中，所述第二透镜层至少形成在每个第一微透镜的周围，所述第一微透镜是基于所述第一透镜层形成的，并且在每个所述第一微透镜的中央部分存在的所述第二透镜层比在所述第一微透镜的周围存在的所述第二透镜层薄，或者所述第二透镜层不存在于每个所述第一微透镜的中央部分处。
2.如权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述第一透镜层由无机材料或含金属氧化物的树脂制成，并且所述第二透镜层由无机材料制成。
3.如权利要求2所述的固态摄像装置，其还包括滤色器层；平坦化层；和缓冲层，其中，所述平坦化层、所述缓冲层和所述第一透镜层依次层叠在所述滤色器层上。
4.如权利要求3所述的固态摄像装置，其中，所述平坦化层由如下材料形成，该材料具有热流动性和热固化性，并在完成热处理时形成固化层。
5.如权利要求3所述的固态摄像装置，其中，所述缓冲层的薄膜应力小于所述第一透镜层的薄膜应力，并大于所述平坦化层的薄膜应力。
6.如权利要求3所述的固态摄像装置，其中，所述缓冲层的折射率小于所述第一透镜层的折射率，并大于所述平坦化层的折射率。
7.如权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述第一透镜层的折射率为nl，所述第二透镜层的折射率为ri2，并且满足n2 < nl。
8.如权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括第三透镜层，其覆盖所述第一透镜层和所述第二透镜层，其中，所述第三透镜层的折射率小于所述第一透镜层和所述第二透镜层的折射率。
9.如权利要求8所述的固态摄像装置，其中，所述第二透镜层的折射率等于或大于所述第一透镜层的折射率。
10.如权利要求8所述的固态摄像装置，其中，所述第三透镜层的表面被平坦化。
11.如权利要求1所述的固态摄像装置，其中，形成在每个所述第一微透镜的中央部分处的所述第二透镜层的厚度为Tt，形成在所述第一微透镜周围的所述第二透镜层的厚度为Tb，并且满足0 < Tt〈Tb。
12.一种制造包括第一透镜层和第二透镜层的固态摄像装置的方法，所述方法包括基于所述第一透镜层形成第一微透镜，所述第一微透镜之间存在像素间空隙；以及至少在每个所述第一微透镜的周围形成所述第二透镜层，其中，在形成所述第二透镜层时，形成在每个所述第一微透镜中央部分处的所述第二透镜层比形成在所述第一微透镜周围处的所述第二透镜层薄，或者所述第二透镜层不存在于每个所述第一微透镜的中央部分处。
13.—种电子设备,包括权 利要求1-11中任一项所述的固态摄像装置；以及信号处理电路，其处理来自所述固态摄像装置的输出信号。
全文摘要
本发明涉及固态摄像装置和包含该固态摄像装置的电子设备。所述固体设置装置包括第一透镜层；和第二透镜层，其中，所述第二透镜层至少形成在每个第一微透镜的周围，所述第一微透镜是基于所述第一透镜层形成的，并且在每个所述第一微透镜的中央部分存在的所述第二透镜层比在所述第一微透镜的周围存在的所述第二透镜层薄，或者所述第二透镜层不存在于每个所述第一微透镜的中央部分处。根据本发明，能够提高固体摄像装置和电子设备的灵敏度特性，并由此提高了输出的图像质量。
文档编号H01L27/146GK103035659SQ20121035014
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月19日 优先权日2011年9月30日
发明者大塚洋一, 山下知之, 田渕清隆, 东宫祥哲, 荻野明子 申请人:索尼公司