[发明专利]固态成像装置及其制造方法

说明书

本申请是第200380109567.2(PCT/JP2003/015939)号发明专利申请的 分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有波导结构的固态成像装置和制造该固态成像装置 的方法。

背景技术

MOS传感器是一种固态成像装置，鉴于其特点，如低于CCD传感器的 功耗，而近来得到积极的开发。在这种MOS传感器中，与CCD传感器不同， 储存在光接收部分中的电荷不是通过读取衬底的内部而从成像区读出，储存 的电荷而是作为电信号读出到光接收部分附近的信号线，并且经信号线从成 像区输出。信号线被称作输出信号线，并设置在衬底之上。在输出信号线之 外，在衬底之上类似地设置为读取电极供给信号以便初始读出储存在光接收 部分中的电荷的信号线，以及设置用于擦除像素中的电荷的重置信号线。这 些信号线设置于在衬底上覆盖诸如读取电极的元件的平化膜之上。另外，因 为在固态成像装置中像素的数量已经增大，所以每个像素的光接收部分和信 号线必须放置在一个很小的区域中。因此，信号线以多层方式形成在平化膜 之上，并且在某些情况下，信号线可以悬在光接收部分之上。

图27是表示常规技术中波导结构的示例的截面侧视图。如图27所示， 在常规的固态成像装置中，为了防止入射光由于读取电极造成的不规律性所 导致的变暗(eclipse)，通过设置在覆盖读取电极15的平化膜11中的波导 20将入射光导向光接收部分1。

但是，在这种结构中，不能避免由设置在平化膜11之上的信号线7所 导致的变暗，并且因而大大地削弱了设置波导20的优点。另外，因为常规 的波导20设置成装配在读取电极15之间的空间，其中读取电极15基本上 对称地设置在光接收部分1的两侧上，所以不能调节波导20从而满足设置 在平化膜11之上的多个信号线7关于光接收部分1的非对称性或者信号线7 在光接收部分1上的悬挂。

发明内容

本发明提供了一种构思来能实现上述目的的固态成像装置和制造该固 态成像装置的方法。

即，在本发明的一个方面中，固态成像装置包括多个光接收部分，该多 个光接收部分设置在衬底中，并响应于入射光产生电荷；平化层，覆盖设置 在衬底上的预定元件以进行平化；设置在平化层之上的多条信号线；和将入 射光导向每个光接收部分的波导，该波导通过多条信号线之间的空间。

在本发明的另一个方面中，制造固态成像装置的方法包括这些步骤：在 设置有光接收部分的衬底上形成绝缘膜；在绝缘膜中对应于光接收部分的位 置处形成开口；通过在开口中嵌入光透射材料而形成波导，使得波导可以将 入射光从外部导向光接收部分，其中，在形成开口的步骤中，在光致抗蚀剂 图案化以形成开口期间，以前向楔形形状形成抗蚀剂层，并且在通过蚀刻形 成开口期间转移前向楔形形状，使得开口具有前向楔形部分，在该前向楔形 部分中从入射光方向看去，平面形状的大小从光入射一侧的表面向光接收部 分缩小。

在本发明的另一方面，制造固态成像装置的方法包括步骤：在设置有光 接收部分的衬底上形成绝缘膜；在绝缘膜中对应于光接收部分的位置处形成 开口；和通过在开口中嵌入光透射材料而形成波导，使得波导可以将入射光 从外导向光接收部分，其中，在形成开口的步骤中，执行蚀刻工艺以在蚀刻 条件下形成开口，从而通过抑制各向同性蚀刻形成前向楔形，并且由此开口 具有前向楔形部分，在该前向楔形部分中从入射光方向看去，平面形状的大 小从光入射一侧的表面向光接收部分减小。

在本发明的另一方面中，提供了制造固态成像装置的方法，其中该固态 成像装置配置有设置在光接收部分之上的孔，该孔包括低折射率层和嵌入在 低折射率层中的高折射率层，该方法包括如下步骤：形成覆盖表面的低折射 率层；在低折射率层中形成开口；和在开口中嵌入高折射率层，多次重复所 述的步骤以形成孔。

在本发明的另一方面中，提供了一种制造固态成像装置的方法，其中该 固态成像装置包括：设置在半导体衬底中的光电转换部分；设置在半导体衬 底中、之间有栅极绝缘膜的上层膜；形成在光电转换部分的光接收区上从上 层膜延伸到栅极绝缘膜的孔；以及嵌入在孔中的波导，该方法包括如下步骤： 在形成于上层膜中的孔中嵌入包含氢并至少构成波导的一部分的第一高折 射率材料；和通过对第一高折射率材料在氢环境中进行热处理，而从第一高 折射率材料向光电转换部分释放氢。

附图说明