固态成像器件及摄像模块的制作方法

专利名称：固态成像器件及摄像模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括这样的固态成像器件的摄像模块。
背景技术：
固态成像器件可粗略地划分为以CCD图像传感器为典型的电荷转移固 态成像器件和以CMOS图像传感器为典型的放大固态成像器件。与CMOS 图像传感器相比，CCD图像传感器可能需要比CMOS图像传感器的电源电 压更高的电源电压，因为CCD图像传感器可能需要高驱动电压以用于信号 电荷的转移。因此，与CCD图像传感器相比，在低电源供应、功耗等方面优于CCD 图像传感器的CMOS图像传感器被安装在近年大量使用的移动器件上作为 固态成像器件，例如在摄像蜂窝电话和个人数字助理(PDF)上，在任何移动器件等中使用的固态成像器件随着小型化和高分辨率而具 有减小的每像素面积。另外，作为光电转换部件提供的光电二极管的面积随 着像素面积减小而减小。于是，这会导致灵敏度等降低。因此，例如为了允 许用户对暗物体拍摄亮图像，本领域已知具有单位像素矩阵的固态成像器 件，该单位像素矩阵包括其上入射红外光(IR)的像素以及具有用于阻挡红 外光的内滤光层(或者层内IR切断滤层)的其他彩色像素(参见日本未审 专利申请公开No. 2006-190958 )。图1示出没有用于阻挡红外光的滤层的CMOS图像传感器，图2示出 设置有用于阻挡红外光的滤层的CMOS图像传感器。在图1和2中，像素 仅由光电二极管(PD)示意性表示，而省略了像素晶体管以使CMOS图像 传感器的构造能被清楚地理解。图1所示的CMOS图像传感器1包括由以二维阵列设置的多个像素形 成的成像区域。每个像素具有作为光电转换部件的光电二极管(PD) 3以及在半导体基板2的主表面上的多个像素晶体管(MOS晶体管，未示出)。具 有穿过绝缘中间层4的多个分层线(layered line ) 5的多个布线层6形成在 形成像素的半导体基板2的主表面上。此外，滤色器7和芯片上微透镜8通 过平坦化层(未示出)形成于所述多个布线层6之上。图2所示的CMOS图像传感器11包括由以二维阵列设置的多个像素形 成的成像区域。每个像素具有作为光电转换部件的光电二极管(PD) 3以及 在半导体基板2的主表面上的多个像素晶体管(MOS晶体管，未示出)。具 有穿过绝缘中间层4的多个分层线(layered line) 5的多个布线层6形成在 形成像素的半导体基板2的主表面上。此外，内滤光层(层内IR切断滤层) 12形成于多个布线层6上以用于其上红外光的入射应被阻挡的像素。换句话 说，内滤光层12形成于红(R)、绿(G)和蓝(B)像素的每个上，但没有 内滤光层12形成于一个像素上(即IR像素)。填埋层13形成在其上未形成 内滤光层12的区域，然后滤色器7和芯片上微透镜8通过平坦化层(未示 出)形成。这里，单位像素矩阵包括四个像素，即R、 G、 B像素和IR像素。 用于IR像素的滤色器由透过可见光和红外光的滤层形成。CMOS图像传感器11包括使用红外光的IR像素，因此其灵敏度能被增 强，从而允许用户拍摄具有合适色调的亮图像，例如当用户希望拍摄暗物体 的亮照片时。发明内容如图2所示，与图1所示的没有内滤光层12的CMOS图像传感器1的 距离H2相比，包括在滤色器7之下的层中的内滤光层12的上述CMOS图 像传感器11具有大的从光电二极管3的光接收表面到芯片上微透镜8的距 离Hl。距离Hl变得越大，光通过芯片上微透镜8的收集变得越不足。因此， 穿过滤色器7并入射在目标像素上的彩色光，尤其是倾斜光，会进入其它颜 色的相邻像素。因此，会发生色混，器件的属性即色彩灵敏度会降低。期望提供一种固态成像器件，其具有用于阻挡红外光的内滤光层，同时 抑制色混的发生，还提供一种包括这样的固态成像器件的摄像模块。根据本发明一实施例，4是供一种固态成像器件，其包括多个阵列像素、 内滤光层及光阻挡侧壁。所述阵列像素每个包括光电转换部件和像素晶体 管。内滤光层设置来阻挡红外光，且形成得面对阵列像素中期望像素的光电转换部件的光接收表面。光阻挡侧壁形成于内滤光层的侧壁上。根据本发明另 一实施例，提供一种包括光学透镜系统和固态成像器件的摄像模块。该固态成像器件包括多个阵列像素、内滤光层及光阻挡侧壁。所述阵列像素每个包括光电转换部件和像素晶体管。内滤光层设置来阻挡红外光，且形成得面对阵列像素中期望像素的光电转换部件的光接收表面。光阻挡侧壁形成于内滤光层的侧壁上。根据本发明实施例的固态成像器件包括形成于内滤光层的侧壁上的具有光阻挡作用的侧壁。所以，入射到每个像素上的倾斜光被内滤光层的侧壁阻挡且4皮抑制从而不会进入相邻的像素。根据本发明实施例的摄像模块包括固态成像器件，该固态成像器件包括具有光阻挡作用的侧壁。该侧壁形成于内滤光层的侧壁上。所以，入射到每个像素上的倾斜光被内滤光层的侧壁阻挡且被抑制从而不会进入相邻的像素。根据本发明实施例的固态成像器件，倾斜入射光被内滤光层的侧壁阻挡 且被抑制从而不进入相邻的像素。因此，色混的发生能被抑制。根据本发明 实施例的摄像模块包括以上固态成像器件，因此色混的发生能被抑制，同时 获得高质量图像。


图1是示意图，示出根据相关技术没有阻挡红外光的内滤光层的CMOS 固态成像器件的示例的主要部件。图2是示意图，示出根据相关技术设置有阻挡红外光的内滤光层的 CMOS固态成像器件的示例的主要部件。图3是示意图，示出根据本发明一实施例的固态成像器件的整个构造。图4是电路图，示出示范性单位像素的等效电路。图5是示意图，示出单位像素的横截面结构。图6是示意图，示出根据本发明第 一实施例的固态成像器件的主要部件。 图7A和7B是本发明 一 实施例中使用的滤色器的布置的示例的平面图。 图8是示意图，示出由堆叠的电介质膜形成的用于阻挡红外光的内滤光 层的示例，其可用于本发明的实施例中。图9是说明图，示出根据本发明第一实施例的固态成像器件的操作。图IO是示意图，示出将应用于本发明实施例的固态成像器件的主要部 ff的示例。图ll是示意图，示出根据本发明第二实施例的固态成像器件的主要部件。图12A至12C是示意图，示出制造根据本发明第二实施例的固态成像 器件的工艺的第一部分，其中图12A、 12B和12C示出该工艺的各步骤。图13D至图13F是示意图，示出制造根据本发明第二实施例的固态成像 器件的工艺的第二部分，其中图13D、 13E和13F示出该工艺的在图12的 步骤之后的各步骤。图14G至14I是示意图，示出制造根据本发明第二实施例的固态成像器 件的工艺的第三部分，其中图14G、 14H和14I示出该工艺的在图13的步骤 之后的各步骤。图15是示意图，示出制造根据本发明第二实施例的固态成像器件的工 艺的另一示例。图16是示意图，示出根据本发明第三实施例的固态成像器件的主要部件。图17是示意图，示出根据本发明第四实施例的固态成像器件的主要部件。图18是示意图，示出根据本发明一实施例的摄像模块的构造。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。图3是根据本发明一实施例的作为固态成像器件的CMOS固态成像器 件(图像传感器)的整体构造的示意图。本实施例的固态成像器件21包括 在半导体基板100例如硅基板上的成像区域23、作为外围电路的垂直驱动电 路24、列信号处理电路25、水平驱动电路26、输出电路27、控制电路28 等。这里，在成像区域23上，具有其各自的光电转换部件的多个像素22以 二维阵列规则地布置。基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，控制电路28产生用作标 准的信号(例如时钟信号和控制信号)，该标准用于垂直驱动电路24、列信 号处理电路25、水平驱动电路26等的操作。所产生的信号输入到垂直驱动电路24、列信号处理电路25、水平驱动电路26等。垂直驱动电路24包括例如移位寄存器且沿垂直方向顺序地选择性扫描 成像区域23上每行的每个像素22。基于信号电荷的像素信号通过垂直信号 线29被提供到列信号处理电路15,信号电荷响应于每个像素的光电转换部 件(光电二极管)31上接收的光量而产生。为例如像素22的每列布置列信号处理电路25。从一行中的像素22输出 的信号经历信号处理，例如用于去除噪声(即像素22中固有的固定图案噪 声)的CDS和信号放大。水平选择开关(未示出)连接在列信号处理电路 25的输出级和水平信号线30之间。水平驱动电路26包括例如移位寄存器。它通过顺序输出水平扫描脉冲 而依次选择每个列信号处理电路25。来自各个列信号处理电路25的像素信 号被分别输出到水平信号线30。输出电路27对通过水平信号线30从各个列 信号处理电路25顺序提供的信号进行信号处理。图4示出以上像素22的等效电路的示例。像素22包括光电转换部件 例如光电二极管31;以及多个像素晶体管，即MOS晶体管。所述多个MOS 晶体管包括例如转移晶体管32、复位晶体管33、放大晶体管34和选择晶体 管35。光电二极管31进行将光转换成电荷(这里是电子)的光电转换，电荷 的量依赖于所接收的光量。光电二极管31的阴极通过转移晶体管32连接到 放大晶体管34的栅极。电连接至放大晶体管34的栅极的节点(node )被称 为浮置扩散部分FD。浮置扩散部分FD形成于转移晶体管32的漏极处。转移晶体管32连接在光电二极管31的阴极和浮置扩散部分FD之间。 当转移脉冲cpTRG通过转移线42施加到转移晶体管32时，转移晶体管32 的栅极导通。结果，光电二极管31的电荷被转移到浮置扩散部分FD。复位晶体管33的漏极连接至像素电源(Vdd)线43，其源极连接至浮 置扩散部分FD。当复位脉冲cpRST通过复位线44施加到复位晶体管33的 栅极时，复位晶体管33导通。在该导通状态中，在来自光电二极管31的信 号电荷转移到浮置扩散部分FD之前，浮置扩散部分FD通过排出浮置扩散 部分FD的电荷到像素电源线43而被复位。放大晶体管34的栅极连接到浮置扩散部分FD，其漏极连接到像素电源 线43。放大晶体管34输出被复位晶体管33复位之后的浮置扩散部分FD的电势作为复位电平。此外，放大晶体管34输出通过转移晶体管32转移信号 电荷之后的浮置扩散部分FD的电势作为信号电平。此外，例如，选择晶体管35的漏极连接到放大晶体管34的源极，其源 极连接到垂直信号线29。当选择脉沖tpSEL通过选择线45施加到选择晶体 管35的栅极时，选择晶体管35被导通。当像素22被选择时，从放大晶体 管34输出的信号被中继到垂直信号线29。包括转移线42、复位线44和选择线45的沿横向的布线在同一行的像素 中是共用的，并被垂直驱动电路24控制。注意，在电路结构中，选择晶体管35可连接在像素电源线43和放大晶 体管34的漏极之间。在上述结构示例中，像素包括四个晶体管。作为选择 地，通过省略选择晶体管，像素可具有三个晶体管。图5示出像素的主要部分的横截面结构。单位像素22包括光电二极管 (PD) 31和多个像素晶体管(MOS晶体管)，光电二极管(PD) 31具有第 一导电类型(例如n型)的电荷储存区域45和在区域45的表面上的第二导 电类型(例如p型)的半导体区域(即p型累积层)46。光电二极管(PD ) 31和多个像素晶体管形成于半导体基板100的主表面上。光电二极管31用 作光电转换部件。图5示出多个像素晶体管中的转移晶体管32和复位晶体 管33。转移晶体管32包括设置为浮置扩散部分FD的n型半导体区域47， 光电二极管(FD) 31,和通过栅极绝缘膜形成的转移栅电极48。复位晶体 管33包括设置为浮置扩散部分FD的n型半导体区域47， n型半导体区域 49,和通过栅极绝缘膜形成的复位栅电极50。单位像素22可通过元件分隔 区域51与相邻像素分隔开。在其上形成像素22的半导体基板100上，通过绝缘中间层53形成多个 层。在本示例中，由金属膜制成的三条线54 (541、 542和543 )形成层，制 成多个布线层55。平坦化层56形成于多个布线层55上。线54 ( 541至543 ) 可形成在除了与光电二极管(FD) 31对应的区域以外的区域。此外，但图 中未示出，可形成后面描述的光学元件，包括滤色器、芯片上微透镜等。此外，在本实施例中，具有光阻挡作用的侧壁形成于阻止红外光的内滤 光层的布置在多个布线层55上的侧壁上。于是，能防止倾斜光穿过内滤光 层入射到相邻像素上，同时抑制色混的产生。接着，图6示出根据本发明第一实施例的CMOS固态成像器件的主要部件的横截面结构。为了以简单易懂的方式描述本发明的实施例，像素仅由 光电二极管PD表示并被示意性描述，而省略了像素晶体管。这一点将应用 到每个后述其他实施例。如图6所示，根据第一实施例的CMOS固态成像器件61包括以二维阵 列布置于半导体基板100的主表面上的多个像素22，每个具有光电二极管 (PD)31。另外，多个层通过绝缘中间层53形成于半导体基板100上。在 本示例中，三条分层线54 (541、 542和543 )形成多个布线层55。对应于 期望像素，用于阻挡红外光的内滤光层62形成于多个布线层55上。另外， 具有光阻挡作用的侧壁63形成于内滤光层62的侧壁上。此外，形成填充彼此相邻的内滤光层62之间的空间的平坦化的绝缘层， 即平坦化层64。滤色器65和芯片上微透镜66依次形成于平坦化层64上。如图7A所示，在该示例中，滤色器65布局为具有作为 一个单元的红(R) 滤色器部件65R,绿(G)滤色器部件65G，蓝(B )滤色器部件65B，及透 射包括红外光的所有波长的光的滤色器部件65IR(为了方便，下文称为红外 光(IR)滤色器)，该单元被重复布置。对应红滤色器部件65R的像素是红 (R)像素。对应绿滤色器部件65G的像素是绿(G)像素。对应蓝滤色器 部件65B的像素是蓝(B)像素。对应红外光滤色器部件65IR的像素是红 外光(IR)像素。图7B示出滤色器65的另一示例。该滤色器65包括以下布置，即，在 第一行，红外光滤色器部件65IR,蓝滤色器部件65B,红外光滤色器部件 65IR，和红滤色器部件65R以该顺序沿水平方向重复布置。另外，在第二行， 绿滤色器部件65G，红外光滤色器部件65IR,绿滤色器部件65G和红外光 滤色器部件65IR以该顺序沿水平方向重复布置。此外，在第三行，红外光 滤色器部件65IR,红滤色器部件65R，红外光滤色器部件65IR和蓝滤色器 部件65B以该顺序沿水平方向重复布置。此外，在第四行，绿滤色器部件 65G,红外光滤色器部件65IR，绿滤色器部件65G和红外光滤色器部件65IR 以该顺序沿水平方向重复布置。换言之，滤色器65设计成具有沿垂直方向 (列方向)具有第一到第四行的重复布置。上述内滤光层62形成得对应于三种彩色像素，即除了 IR像素以外的R 像素，G像素和B像素。如图8所示，内滤光层62形成为由具有不同折射 率的电介质膜制成的堆叠膜。例如，内滤光层62可以是堆叠的电介质膜623 ，其中具有预定厚度的硅氧化物(Si02 )膜62和具有预定厚度的硅氮化物(SiN) 膜622交替堆叠一次以上。形成于内滤光层62的侧壁上的侧壁63优选由具有反射性以及光阻挡效 果的材料制成。在本示例中，侧壁63由金属膜形成。金属膜可以是钨(W) 膜、铝(Al)膜、钛(Ti)膜或其它金属膜。如上所述，根据第一实施例的CMOS固态成像器件61的构造，具有光 阻挡作用的侧壁(在本示例中，由金属膜形成的侧壁63)形成于内滤光层 62的侧壁上。如图9所示，由金属膜形成的侧壁63阻挡且防止入射到IR像 素上的光，尤其是倾斜光Ls，穿过相邻像素上的内滤光层62。于是，可以 阻止光到达相邻像素。此外，穿过内滤光层62入射到R像素、G像素和B 像素的光，特别是倾斜光Ls',被金属膜制成的侧壁63阻挡，否则倾斜光Ls' 朝向相邻像素行进。于是，可以阻止光到达相邻像素。结果，由于提供了内 滤光层62,即使从光电二极管PD31的光接收表面到芯片上微透镜66的距 离H1较大，色混现象的产生也能^皮抑制。另外，遮蔽(shading)的产生也 会被抑制。此外，由于侧壁63由金属膜制成，所以侧壁63具有反射性。因此，倾 斜光Ls和Ls'的光线可在侧壁63上被反射，然后分别入射在对应的IR像素、 R像素、G像素和B像素的光电二极管(PD)31上。可能穿过内滤光层62 的光入射到光初始入射到的像素的光电二极管31上，从而可增加使光到达 每个像素的光电二极管31的可能性，并获得了灵敏度的改善。因此，利用内滤光层的优点，可提供具有高可靠性且同时抑制色混的 CMOS固态成像器件。 '图IO示出一示例，其中层内透镜被包括在具有内滤光层的CMOS固态 成像器件中而没有改变从光电二极管(PD )的光接收表面到芯片上微透镜的 距离Hl。本示例的CMOS固态成像器件81包括具有其各自的光电二极管 (PD) 31的多个像素22,其以如上所述与图6所示类似的方式以二维阵列 布置在半导体基板100的主表面上。包括通过绝缘中间层53堆叠的多条线 54 ( 541、 542和543 )的多个布线层55形成于基板100上。另外，由电介 质堆叠膜制成的内滤光层62形成于多个布线层55上。然而，上述具有光阻 挡作用的侧壁63未形成在内滤光层62上。此外，向下凸起的层内透镜82形成于填充彼此相邻的内滤光层62之间的空间的中间层上。换言之，向下凸起的层内透镜82形成得对应于IR像素 的光电二极管31。层内透镜82由具有不同折射率N的第一中间层83和第 二中间层84形成。在本示例中，第一中间层83由BPSG(硼磷硅酸盐玻璃) 膜形成，第二中间层84由具有比BPSG膜更高的折射率N的氮化硅(SiN) 膜形成，由此形成向下凸起的层内透镜82。此外，通过平坦化层形成滤色器 65和芯片上微透镜66。根据上述CMOS固态成像器件81的构造，彼此相邻的内滤光层62之 间的中间层设置有向下凸起的层内透镜82。因此，可增加使光到达IR像素 的光电二极管31的可能性，且能确保灵敏度的改善。此外，层内透镜82形 成于彼此相邻的内滤光层62之间。因此，能引入层内透镜而不增加从光电 二极管31的光接收表面到芯片上微透镜66之间的距离Hl 。图11示出根据本发明第二实施例的CMOS固态成^f象器件。该CMOS固 态成像器件设置有图10所示的层内透镜82。在本实施例的CMOS固态成像 器件67中，内滤光层(红外切断滤层)62对应于期望像素形成在多个布线 层55和滤色器65之间。另外，具有光阻挡作用的侧壁63 (在本示例中，金 属膜形成的侧壁)形成于内滤光层62的侧壁上。然后，图10所示的向下凸 起的层内透镜82形成于彼此相邻的内滤光层62之间在中间层上，对应于IR 像素的光电二极管31。层内透镜82包括第一中间层83(在本示例中，BPSG 膜)和具有比第一中间层83更高折射率的第二中间层84 (在本示例中，硅 氮化物膜)。CMOS固态成i象器件67的其它结构部件与上面图6所示的那些 相同，因此相同的附图标记将添加到与图6的那些对应的结构部件从而省略 重复描述。根据依照第二实施例的CMOS固态成像器件67的构造，金属膜制成的 侧壁63以图6所示的方式形成于内滤光层62的侧壁上，从而倾斜光被侧壁 63阻挡且从其反射。因此，能防止光到达相邻像素，色混能被抑制和减小， 同时增大了使光到达每个R像素、G像素、B像素和IR像素的光电二极管 31的可能性。因此，能确保灵敏度的改善。此外，向下凸起的层内透镜82 形成在彼此相邻的内滤光层62之间在中间层上，从而可引入层内透镜82而 不增加从光接收表面到芯片上微透镜66的距离Hl。因此，可增加使光到达 IR像素的光电二极管31的可能性，并获得灵敏度的改善。接着，作为本发明的实施例，图12至14示出制造以上第二实施例的CMOS固态成像器件67的方法。首先，如图12A所示，器件分隔区域(未示出)、具有光电二极管(PD) 31的多个像素22等形成于半导体基板100的主表面上，然后形成包括绝缘 中间层53和多条线54 ( 541、 542和543 )的多个布线层55。布线线路54 可由具有光阻挡作用的导电膜形成，例如Cu线或Al线。此外，由多个分层 的电介质膜形成的内滤光层62形成于所述多个布线层55上，对应于除IR 像素之外的R像素、G像素和B像素。接着，如图12B所示，光屏蔽材料膜63A (在本示例中，钨(W)或铝 (Al)的金属膜)以预定膜厚形成，从而该膜可沿内滤光层62的表面延伸。接着，如图12C所示，光屏蔽材料膜63A经历回蚀工艺以在内滤光层 62的侧壁上形成光屏蔽材料膜63 (在本示例中，金属膜形成的侧壁63)。接着，如图13D所示，具有第一折射率的第一中间层83 (在本示例中， BPSG膜)形成于基板100的整个表面(包括内滤光层62的表面)上。形成 第一中间层83使得它能填充彼此相邻的内滤光层62之间的空间。因此，第 一中间层83的表面有不规则性。接着，如图13E所示，光致抗蚀剂膜86形成于第一中间层83上，使得.第一中间层83的蚀刻速率等于抗蚀剂膜86的蚀刻速率。接着，光致抗蚀剂膜86和第一中间层83被回蚀到图13E的虚线87所 示的高度，从而形成图13F所示的表面平坦化的第一中间层83。接着，如图14G所示，光刻技术和蚀刻技术被用来在第一中间层83上 与每个内滤光层62对应的位置形成抗蚀剂掩模88。当从平面观察时，抗蚀 剂掩模88形成得能提供比其上形成侧壁63的内滤光层62稍大的面积。然 后，如图14H所示，通过抗蚀剂掩模88对第一中间层83进行化学干蚀刻工 艺等以各向同性地除去第一中间层83。因此，具有带期望曲率的凹曲表面的 凹入部分89形成在内滤光层62之间在第一中间层83上。接着，如图141所示，具有比第一中间层83更高折射率的第二中间层 84 (在本示例中，硅氮化物(SiN)膜)形成于第一中间层83的整个上表面 上，使得凹入部分89能被其填充。然后，进行回蚀处理以形成表面平坦化 的第二中间层84。向下凸起的层内透镜82由第一中间层83和填充第一中间 层83的凹入部分89的第二中间层84形成。在后面的步骤中，滤色器65和芯片上微透镜66形成于第二中间层84 上以得到图11所示的根据第二实施例的CMOS固态成像器件67。应注意，有其它方法用于在第一中间层83中形成凹入部分89。如图15 所示，例如，另一方法包括步骤形成具有侧壁63的内滤光层62;形成第 一中间层83;以及利用表面的不规则性在预定温度实施回流工艺。在该工艺 中，第一中间层83回流，具有带期望曲率的凹曲表面的凹入部分89可形成 在内滤光层62之间在第一中间层83上。图16示出根据本发明第三实施例的CMOS固态成《象器件。本实施例的 CMOS固态成像器件94设置有对应于期望像素形成于多个布线层55与滤色 器65之间的内滤光层62 (IR切断滤层)。在内滤光层62的侧壁上，具有光 阻挡作用的侧壁63 (在本示例中，金属膜形成的侧部);波形成。此外，CMOS 固态成像器件94包括在多个布线层55之间在没有形成分层线54 ( 541至 543 )的中间层中由具有不同折射率的两层形成的向下凸起的层内透镜95。 具体地，对应于每个IR像素、R像素、G像素和B像素的光电二极管(PD) 31,使用绝缘中间层53在彼此相邻的层线54之间的区域上形成向下凸起的 层内透镜95。 CMOS固态成像器件94的其它结构部件与图6所示的那些相 同，因此相同的附图标记将添加到与图6的那些对应的结构部件从而省略重 复描述。根据第三实施例的CMOS固态成像器件94，由金属膜形成的侧壁63形 成于内滤光层62的侧壁上。因此，以与图6所示的方式类似的方式，倾斜 光能被侧壁63阻挡且从其反射。因此，阻止光到达相邻像素，色混的发生 能被抑制和减少。此外，可增加使光到达每个R像素、G像素、B像素和IR 像素的光电二极管31的可能性，灵敏度能得到改善。此外，利用多个布线 层55之间的绝缘中间层53，每个像素设置有向下凸起形式的层内透镜95。 因此，可得到包括层内透镜的CMOS固态成像器件，其中能增大使光到达 所有像素的光电二极管的可能性，同时能防止从光电二极管31的光接收表 面至芯片上微透镜66的距离Hl增大。图17示出根据本发明第四实施例的CMOS固态成像器件。本实施例的 CMOS固态成像器件73形成得使利用折射率差异而具有光阻挡作用和反射 性的侧壁74形成于内滤光层62的侧壁上。侧壁74由包括具有不同折射率 的多个层的膜形成，例如两层堆叠的膜，绝缘膜75和绝缘膜76。在本示例中，内绝缘膜75由例如具有2.0的折射率的硅氮化物(SiN)膜形成，外绝 缘膜76由例如具有约1.4的折射率的硅氧化物膜形成。此外，与外绝缘膜 76相邻的光透射中间层77由具有与外绝缘膜76的折射率不同的折射率的材 料制成。例如，它可由具有2.0的折射率的硅氮化物(SiN)膜形成。中间 层77可具有类似波导的结构，该波导包括作为包层(clad)的侧壁74的外 绝缘膜76以及作为核的中间层77。入射在中间层77上的倾斜光Ls在中间 层77和侧壁74的外绝缘膜76之间的边界上被全反射，因此行进到光电二 极管31 。入射在内滤光层62上的倾斜光Ls'在侧壁74的内绝缘膜75和外绝 缘膜76之间的边界上被全反射，然后行进到光电二极管31。CMOS固态成像器件73的其它结构部件与如图6所示的那些相同，因 此，相同的附图标记将添加到与图6的那些对应的結构部件，从而省略重复 描述。根据第四实施例的CMOS固态成像器件73,具有不同折射率的多个层 (绝缘膜75和绝缘膜76 )形成的侧壁74形成于内滤光层62的侧壁上。另 外，形成具有与外绝缘膜76的折射率不同的折射率的中间层77。因此，CMOS 固态成像器件73的这种构造使倾斜光被中间层77和侧壁74之间的界面或 者侧壁74的绝缘膜75与绝缘膜76之间的界面阻挡且从其反射。因此，阻 止光到达相邻像素，能抑制和减少色混的发生。此外，可增加使光到达每个 R像素、G像素、B像素和IR像素的光电二极管31的可能性，灵敏度能得 到改善。作为选择地，第四实施例的CMOS固态成像器件73可具有利用上述图 10和16所示的层内透镜82、 95等的组合的构造。此外，在图16和17所示的实施例中，层内透镜82(见图IO)可形成 在具有侧壁63 (图16)或侧壁74 (图17)的内滤光层62上，对应于每个R 像素、G像素、B像素和IR像素。另外，在图17所述的第四实施例中，可 形成层内透镜82和层内透镜95 (见图IO和图16)两者。这样的实施例的 CMOS固态成像器件包括设置有侧壁63或74的内滤光层62，侧壁63或74 具有光阻挡作用。于是，可抑制和减少色混的发生。此外，可增加使光到达 每个像素的光电二极管31的可能性，灵敏度能得到改善。图6所示的CMOS固态成像器件可根据上述图12A至13F所示的步骤 制成。在根据上述图14G至141所示的步骤在多个布线层55之间在绝缘中间 层53上形成层内透镜95之后，能根据图12A至13F所示的步骤制造图16 所示的CMOS固态成像器件94。图17所示的CMOS固态成像器件73可根据图12A至13F所示的步骤 制成。换言之，侧壁74可通过在进行图12A所示的步骤之后重复图12B至 12C的步骤两次来形成。在上述实施例中，例如，像素包括一个光电二极管和四个像素晶体管， 如图4所示。然而，图中未示出，本发明的实施例可应用于称为像素共享型 (pixel-sharing type )的CMOS固态成像器件，其中多个光电二极管可共享 像素晶体管。图18示出根据本发明一实施例的摄像模块的示意性构造。本实施例的 摄像模块110将任何上述实施例的CMOS固态成像器件117、光学透镜系统 111、输入/输出(I/O)单元112、数字信号处理器(DSP) 113和中央处理单 元(CPU)114包括到一个单元中。另夕卜，例如，摄像^^莫块115可仅包括CMOS 固态成像器件117、光学透镜系统111和I/0单元112。此外，摄像^t块116 可包括CMOS固态成像器件117、 1/0单元112和数字信号处理器(DSP) 113。根据本实施例的摄像模块，可抑制相邻像素中光学色混的产生，灵敏度 能得到改善，能利用红外光拍摄暗物体的亮图像。此外，如果根据本发明一实施例的CMOS固态成像器件应用于成像摄 像机，则可抑制相邻像素中光学色混的产生，灵敏度能得到改善，能利用红 外光拍摄暗物体的亮图像。本领域技术人员应理解，可根据设计要求和其他因素进行各种修改、组 合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求及其等价物的范围内。本发明包含与2007年6月28日向日本专利局提交的日本专利申请 JP2007-171008相关的主题，在此并入其全部内容作为参考。
权利要求
1.一种固态成像器件，包括多个阵列像素，每个包括光电转换部件和像素晶体管；内滤光层，用于阻挡红外光，所述内滤光层形成为面对所述阵列像素中预定像素的该光电转换部件的光接收表面；以及光阻挡侧壁，形成于所述内滤光层的侧壁上。
2. 如权利要求1所述的固态成像器件，其中所述侧壁由金属膜形成。
3. 如权利要求1所述的固态成像器件，其中所述侧壁由具有与彼此相 邻的所述内滤光层之间的光透射层的折射率不同的折射率的材料制成。
4. 如权利要求1所述的固态成像器件，还包括层内透镜，形成于彼此相邻的所述内滤光层之间。
5. 如权利要求1所述的固态成像器件，还包括多个布线层，由包括线和绝缘中间层的堆叠膜形成于所述光接收表面之 上；以及层内透镜，形成于所述多个布线层之间，面向所述光电转换部件的光接 4史表面。
6. 如权利要求3所述的固态成像器件，其中由包括线和绝缘中间层的 堆叠膜形成的多个布线层形成于所迷光接收表面之上；且层内透镜形成于所述多个布线层之间，面向所述光电转换部件的光接收 表面。
7. —种摄像模块，包括 光学透镜系统；以及 固态成像器件，包括多个阵列像素，每个包括光电转换部件和像素晶体管； 内滤光层，用于阻挡红外光，所述内滤光层形成为面对所述阵列像 素中预定像素的该光电转换部件的光接收表面；以及 光阻挡侧壁，形成于所述内滤光层的侧壁上。
全文摘要
本发明提供一种固态成像器件。该固态成像器件包括多个阵列像素、内滤光层和光阻挡侧壁。所述多个阵列像素每个包括光电转换部件和像素晶体管。所述内滤光层设置来阻挡红外光且形成得面对所述阵列像素中预定像素的该光电转换部件的光接收表面。所述光阻挡侧壁形成于所述内滤光层的侧壁上。
文档编号H04N5/3745GK101335284SQ200810129298
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月30日 优先权日2007年6月28日
发明者后醍院弘典 申请人:索尼株式会社