中的步骤S25相同的步骤，去除层叠基板11S(图42中的步骤S37)。随后，如图41和图6所示，通过执行与图12中的步骤S26至步骤S28相同的步骤(图42中的步骤S38至步骤S40)，可制造第二实施例的半导体器件。
[0255]〈本实施例的主要特征和效果〉第二实施例的半导体器件具有与第一实施例的半导体器件的特征相同的特征，诸如，例如，空间SP1被布置为在平面图中与光电二极管ro的中心CP重叠的事实，由此第二实施例的半导体器件具有与第一实施例的半导体器件的效果相同的效果。
[0256]除此之外，在第二实施例的半导体器件中，在凹形部分CC1的侧表面中形成侧壁绝缘膜SWF。由此，当通过中空光学波导WG1的光进入凹形部分CC1的侧表面时，光可被侧壁绝缘膜SWF的顶表面或者被侧壁绝缘膜SWF与凹形部分CC1的侧表面之间的界面反射，由此，在通过中空光学波导WG1之后到达光电二极管ro的光的光量可增加。作为替代方案，当侧壁绝缘膜SWF包含层叠膜时，光甚至可以通过层之间的界面被反射，由此到达光电二极管ro的光的光量可增加。因此，与第一实施例相比，可进一步提高CMOS图像传感器的灵敏度和半导体器件的性能。
[0257](第三实施例)在第一实施例中，已描述了这样的例子:其中，通过层叠其上形成有用于闭合凹形部分的透射膜的层叠基板使得结合透射膜，并然后通过在留下透射膜的状态下去除层叠基板，来闭合凹形部分。另一方面，将在第三实施例中描述通过粘接其中形成有微透镜和滤色层的支撑基板来闭合凹形部分的例子。
[0258]第三实施例的半导体器件的配置与参照图1至4描述的第一实施例的半导体器件的配置相同，并由此将省略其描述。
[0259]〈像素区域和周边电路中的元件结构〉随后，将描述像素区域和周边电路区域中的每一个中的元件结构。图46和图47是各自示出第三实施例的半导体器件的配置的截面图。图46与图2中的A-A截面对应。图47与图4中的B-B截面对应。
[0260]除了位于层间绝缘膜IL5上方的部分以外，第三实施例中的像素区域和周边电路中的每一个中的元件结构与参照图5和图6描述的第一实施例的半导体器件中的像素区域和周边电路区域中的每一个中的元件结构相同。
[0261]另一方面，如图46所示，在第三实施例中，在像素区域1A和周边电路区域2A中，在不形成透射膜TF1 (参见图5和图6)的情况下直接在层间绝缘膜IL5之上形成保护膜PFl〇
[0262]这里，当层间绝缘膜IL1至IL5、衬里膜LF1至LF3、抗反射膜ARF和盖帽绝缘膜CAP被统称为绝缘膜部分IF1时，绝缘膜部分IF1在半导体基板1S的主表面之上即在其顶表面之上形成以覆盖光电二极管PD。在像素区域1A中，在绝缘膜部分IF1的上表面中在平面图中与光电二极管ro的中心CP重叠的部分中形成凹形部分CC1。
[0263]在周边电路区域2A中，形成通过贯穿层间绝缘膜IL5和衬里膜LF3而到达布线M3的插塞Pt3。并且，在周边电路区域2A中，在层间绝缘膜IL5之上形成电极焊盘EP1，并且电极焊盘EP1与插塞Pt3电耦接。
[0264]在像素区域1A中，在保护膜PF1之上形成滤色层CF。在进入光电二极管的入射光之中，滤色层CF透射具有特定颜色的光。滤色层CF是在保护膜PF1之上即在绝缘膜部分IF1之上形成以闭合凹形部分CC1的透射膜部分。通过凹形部分CC1和滤色层CF形成中空空间SP1。如上所述，在绝缘膜部分IF1的上表面中在平面图中与光电二极管ro的中心CP重叠的部分中形成凹形部分CC1。因此，空间SP1被布置为在平面图中与光电二极管ro的中心cp重叠。
[0265]在周边电路区域2A中，保护膜PF1在层间绝缘膜IL5之上形成以覆盖电极焊盘EP1。在电极焊盘EP1之上的保护膜PF1中形成通过贯穿保护膜PF1而到达电极焊盘EP1的开口 0P2,并且电极焊盘EP1在开口 0P2的底部处被露出。
[0266]在像素区域1A中，在位于凹形部分CC1上方的部分中的滤色层CF之上形成其上表面为凸形的微透镜ML。并且，透明支撑基板21S在滤色层CF之上形成以覆盖微透镜ML。
[0267]〈半导体器件的制造方法〉随后，将描述第三实施例的半导体器件的制造方法。
[0268]图48是示出第三实施例的半导体器件的制造步骤的一部分的制造处理流程图。图49至51是各自示出第三实施例的半导体器件的制造步骤的截面图。在第三实施例的半导体器件的制造步骤之中，图48主要示出像素区域1A中的制造步骤。图49至51的截面图中的每一个与图46中的A-A截面或图47中的B-B截面对应。
[0269]在第三实施例中，与第一实施例类似，在执行图11中的步骤S11至步骤S20的步骤以形成层间绝缘膜IL1之后，通过执行与图12中的步骤S21相同的步骤，在层间绝缘膜IL1之上形成布线层WL1 (参见图22)(图48中的步骤S41)。
[0270]随后，如图50所示，在周边电路区域2A中形成通过贯穿层间绝缘膜IL5和衬里膜LF3而到达布线M3的插塞Pt3。并且，在周边电路区域2A中，电极焊盘EP1在层间绝缘膜IL5之上形成以与插塞Pt3电耦接。
[0271]随后，如图49和图50所示，在像素区域1A和周边电路区域2A中，通过CVD方法等在层间绝缘膜IL5之上形成包含例如氧化硅膜的保护膜PF1 (图48中的步骤S42)。并且，在周边电路区域2A中，保护膜PF1在层间绝缘膜IL5之上形成以覆盖电极焊盘EP1。
[0272]随后，如图51所示，形成凹形部分CC1(图48中的步骤S43)。在步骤S43中，在像素区域1A中形成通过贯穿保护膜PF1、层间绝缘膜IL1至IL5和衬里膜LF1至LF3而到达抗反射膜ARF的凹形部分CC1。凹形部分CC1形成为在平面图中与光电二极管ro的中心CP重叠。当层间绝缘膜IL1至IL5、衬里膜LF1至LF3、抗反射膜ARF和盖帽绝缘膜CAP如上所述被统称为绝缘膜部分IF1时，因此在绝缘膜部分IF1的上表面中在平面图中与光电二极管的中心CP重叠的部分中形成凹形部分CC1。可使得形成凹形部分CC1的具体步骤与图12中的步骤S22相同。
[0273]随后，如图46所示，在支撑基板21S的顶表面侧形成微透镜ML (图48中的步骤S44)。如图46所示，首先提供包含例如透明玻璃基板等的支撑基板21S，并且在支撑基板21S的主表面侧即在其顶表面侧形成微透镜ML。随后，如图46所示，滤色层CF在支撑基板21S的顶表面之上形成以覆盖微透镜ML (图48中的步骤S45)。
[0274]随后，如图46所示，在像素区域1A中，其顶表面之上形成有微透镜ML和滤色层CF的支撑基板21S被粘接于保护膜PF1 (图48中的步骤S46)。如图46所示，在支撑基板21S的顶表面和半导体基板1S的顶表面相互面对并且微透镜ML和凹形部分CC1相互面对的状态下，支撑基板21S被粘接于半导体基板1S。由此，在支撑基板21S的顶表面之上形成以覆盖微透镜ML的滤色层CF和在半导体基板1S的顶表面之上形成的保护膜PF1被相互粘接。即，在支撑基板21S的顶表面之上形成以覆盖微透镜ML的滤色层CF和在半导体基板1S的顶表面之上形成的绝缘膜部分IF1被相互粘接。
[0275]在这种情况下，用作透射膜部分的滤色层在层间绝缘膜IL5之上形成以闭合凹形部分CCl。即，用作透射进入光电二极管H)的入射光的透射膜部分的滤色层CF在绝缘膜部分IFl之上形成以闭合凹形部分CCl。并且，通过凹形部分CCl和滤色层CF形成空间SPl。如上所述，在绝缘膜部分IFI的上表面中在平面图中与光电二极管ro的中心CP重叠的部分中形成凹形部分CCI。因此，空间SPI被布置为在平面图中与光电二极管ro的中心CP重置。
[0276]在绝缘膜部分IFl之上形成包含滤色层CF的透射膜部分，并且在位于凹形部分CCl上方的部分中的滤色层CF之上形成微透镜ML。
[0277]与第一实施例类似，可在滤色层CF和微透镜ML留在半导体基板IS的顶表面之上的状态下去除已粘接于半导体基板is的支撑基板21S。
[0278]另一方面，在支撑基板21S的一部分(当支撑基板21S粘接于半导体基板IS时，所述部分在平面图中位于周边电路区域2A中)中，例如，形成开口等。因此，在周边电路区域2A中，支撑基板21S不粘接于在保护膜PFl的开口 0P2的底部处露出的电极焊盘EPl和保护膜PFl两者。由此，如图46和图47所示，可制造第三实施例的半导体器件。
[0279]<本实施例的主要特征和效果 > 第三实施例的半导体器件具有与第一实施例的半导体器件的特征相同的特征，诸如，例如，空间SPl被布置为在平面图中与光电二极管H)的中心CP重叠的事实，由此第三实施例的半导体器件具有与第一实施例的半导体器件的效果相同的效果。
[0280]除此之外，在第三实施例的半导体器件中，通过粘接其中形成有微透镜ML和滤色层CF的支撑基板21S，闭合凹形部分CCl。由此，当凹形部分CCl闭合时，可维持通过支撑基板21S闭合凹形部分CCl的状态，由此，与具有在半导体器件的制造期间仅通过透射膜TFl闭合凹形部分CCl的状态的第一实施例相比，可进一步容易地闭合凹形部分CC1。
[0281]以上已基于优选实施例具体描述了本发明的发明人作出的发明，但本发明不应限于实施例，并且，不用说，在不背离本发明的要旨的范围内，可对本发明作出各种修改。
【主权项】
1.一种半导体器件，包括: 半导体基板； 光电转换元件，在半导体基板的第一主表面中形成，并且接收入射光以转换成电荷； 绝缘膜部分，在半导体基板的第一主表面之上形成以覆盖光电转换元件； 凹形部分，在平面图中与光电转换元件的中心重叠的部分中的绝缘膜部分的上表面中形成；以及 透射膜部分，在绝缘膜部分之上形成以闭合凹形部分并且使入射光透射， 其中，通过凹形部分和透射膜部分形成空间，以及 其中，所述空间被布置为在平面图中与光电转换元件的中心重叠。2.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，在平面图中，凹形部分在形成光电转换元件的区域中形成。3.根据权利要求1所述的半导体器件，包含: 滤色层，在位于凹形部分上方的部分中的透射膜部分之上形成；以及 微透镜，在滤色层之上形成。4.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，透射膜部分包含氧化硅膜。5.根据权利要求1所述的半导体器件，包含在凹形部分的侧表面中形成的侧壁绝缘膜。6.根据权利要求5所述的半导体器件， 其中，侧壁绝缘膜包含氧化硅膜或氮化硅膜。7.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，绝缘膜部分包含: 层间绝缘膜，在半导体基板的第一主表面之上形成以覆盖光电转换元件；以及层叠绝缘膜，在所述层叠绝缘膜中，在层间绝缘膜之上交替层叠多个第一绝缘层中的每一个和多个第二绝缘层中的每一个，以及 其中，第二绝缘层中的每一个包含与第一绝缘层中的每一个的材料不同的材料， 其中，凹形部分通过贯穿层叠绝缘膜而到达层间绝缘膜，以及 其中，通过在第一绝缘层的一些中形成的布线来形成布线层。8.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，透射膜部分是滤色层，以及 其中，半导体器件还具有在位于凹形部分上方的部分中的滤色层之上形成的微透镜。9.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤: (a)在半导体基板的第一主表面之上形成用于接收入射光以转换成电荷的光电转换元件； (b)在半导体基板的第一主表面之上形成绝缘膜部分以覆盖光电转换元件； (c)在平面图中与光电转换元件的中心重叠的部分中的绝缘膜部分的上表面之上形成凹形部分；以及 (d)在绝缘膜部分之上形成使入射光透射的透射膜部分以闭合凹形部分， 其中，在步骤(d)中，通过凹形部分和透射膜部分形成空间，以及 其中，所述空间被布置为在平面图中与光电转换元件的中心重叠。10.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法， 其中，步骤(d)包括以下步骤: (dl)在层叠基板的第二主表面之上形成透射膜部分； (d2)通过在层叠基板的第二主表面与半导体基板的第一主表面相互面对的状态中将层叠基板层叠于半导体基板，来将透射膜部分与绝缘膜部分结合在一起；以及 (d3)在透射膜部分留在半导体基板的第一主表面之上的状态中去除被层叠于半导体基板的层叠基板。11.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法， 其中，在步骤(c)中，在平面图中，在形成光电转换元件的区域中形成凹形部分。12.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，包括以下步骤: (e)在位于凹形部分上方的部分中的透射膜部分之上形成滤色层；以及 (f)在滤色层之上形成微透镜。13.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法， 其中，在步骤(d)中，形成包含氧化硅膜的透射膜部分。14.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，包括以下步骤: (g)在步骤(d)之前，在凹形部分的侧表面之上形成侧壁绝缘膜。15.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法， 其中，在步骤(g)中，形成包含氧化硅膜或氮化硅膜的侧壁绝缘膜。16.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法， 其中，步骤(b)包括以下步骤: (bl)在半导体基板的第一主表面之上形成层间绝缘膜以覆盖光电转换元件；以及(b2)在层间绝缘膜之上形成层叠绝缘膜，在所述层叠绝缘膜中，交替层叠多个第一绝缘层中的每一个和多个第二绝缘层中的每一个， 其中，第二绝缘层中的每一个包含与第一绝缘层中的每一个的材料不同的材料， 其中，在步骤(c)中，形成通过贯穿层叠绝缘膜而到达层间绝缘膜的凹形部分，以及 其中，在步骤(b2)中，通过在第一绝缘层的一些中形成布线，来形成布线层。17.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法， 其中，步骤(d)包括以下步骤: (d4)在支撑基板的第三主表面侧形成微透镜； (d5)在支撑基板的第三主表面之上形成用作透射膜部分的滤色层，以覆盖微透镜；以及 (d6)通过在平面图中在支撑基板的第三主表面与半导体基板的第一主表面相互面对且微透镜与凹形部分相互面对的状态下将支撑基板粘接于半导体基板，将形成为覆盖微透镜的滤色层与绝缘膜部分粘接在一起。
【专利摘要】本发明涉及半导体器件及其制造方法。公开了具有改进的性能的半导体器件。在半导体器件中，在半导体基板的主表面之上形成绝缘膜部分以覆盖光电二极管，在与光电二极管的中心重叠的部分中的绝缘膜部分的上表面中形成凹形部分，并且在绝缘膜部分之上形成透射膜以闭合凹形部分。通过凹形部分和透射膜形成空间，并且该空间被布置为在平面图中与光电二极管的中心重叠。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/14
【公开号】CN105280751
【申请号】CN201510278644
【发明人】山口直
【申请人】瑞萨电子株式会社
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年5月27日
【公告号】US20150349015