半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件，它包括排列在衬底上的透明材料的涂层、形成在涂层上的凸出、制作成包括此凸出作为核心的无机材料的层内凸透镜、以及制作在层内凸透镜上的具有平坦顶部表面的透明膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到。更确切地说是涉及到包括层内透镜(intralayer lens)的，这种半导体器件适用于诸如CCD(电荷耦合器件)和液晶显示器件之类的固体摄象器件。
技术介绍
CCD或MOS(金属氧化物半导体)型固体摄象器件已经被应用于诸如数码相机、摄象机、配备有相机的蜂窝电话、扫描仪、数码复印机、传真机之类的各种应用中。随着应用的不断扩大，越来越要求更高的性能和功能，例如增加象素数目、改善光接收灵敏度、以及减小尺寸和降低成本。 随着固体摄象器件中尺寸的减小和象素数目的增加，安置在固体摄象器件中的象素的尺寸变得越来越小。这就降低了作为基本性能的光接收灵敏度，并可能引起某些光强下清晰成象的困难。 为了处置这一问题，采用过一种在滤色器上制作有机聚合物材料的微透镜来提高光接收灵敏度的技术。但这不再足以达到令人满意的效果(例如见日本未经审查的专利公开No.HEI 4(1992)-12568)。因此，结合微透镜技术，已经采用了一种在叠层结构中形成透镜亦即排列在滤色器与滤色器下方的光接收部分之间的所谓层内透镜的技术。 图1示出了包括现有技术层内透镜的CCD固体摄象器件的单个象素(单元)的示意剖面图(见日本未经审查的专利公开No.HEI11(1999)-40787)。图2(a)-2(e)示出了制造图1的现有技术层内透镜的方法的例子。 首先，如图2(a)所示，对半导体衬底1进行所需杂质的离子注入，以便形成光接收部分2、读出栅3、CCD传输沟道(传输部分)4、以及沟道停止区5。然后，在表面上形成预定图形的传输电极7，其间插入绝缘膜6，并形成覆盖传输电极7的遮光膜9，其间插入层间绝缘膜8。对遮光膜9进行图形化，以便具有位于光接收部分2上方的窗口。 然后，参照图2(b)，在遮光膜9上，提供借助于回流诸如BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)膜而形成的膜或用等离子体CVD(化学气相淀积)方法形成的膜，以便形成第一整平膜10以整平表面。 如图2c所示，用等离子体CVD方法，在第一整平膜10上形成材料层16，用来形成具有大折射率的层内透镜11(例如氮化硅膜)。 然后，如图2(d)所示，光抗蚀剂17被涂敷到透镜材料层16上，并被图形化成所希望的层内透镜11的形状，随之以在大约160℃下进行回流。 然后，参照图2(e)，用干法腐蚀方法，光抗蚀剂17的透镜形状被转移到透镜材料层16，从而形成层内透镜11。 之后，形成覆盖层内透镜11的第二整平膜12(未示出)，以便整平表面。然后，相继形成未示出的滤色器13、保护膜14、以及微透镜15。从而得到图1所示的CCD固体摄象器件。 但在上述用干法腐蚀方法以透镜形状的抗蚀剂作为掩模来转移层内透镜的步骤中，引起了下列问题。 首先，当抗蚀剂被形成为透镜形状时，抗蚀剂通常在电炉上被加热到大约160℃，以便转变，直至其表面张力和相对于下方层内透镜材料层的界面能达到平衡状态。若在加热熔融时，相邻的被图形化了的抗蚀剂之间的间隙被填充，从而连接各个抗蚀剂，则抗蚀剂继续转变，直至获得稳定的形状。这使得难以得到预定的透镜形状。 其次，在用透镜形状的抗蚀剂作为掩模进行干法腐蚀时，由于抗蚀剂的透镜形状不均匀以及腐蚀速度的变化，故难以获得形状均匀的层内透镜。而且，由于抗蚀剂与层内透镜材料层之间的腐蚀选择性有限，故材料的选择受到限制。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术提供了一种半导体器件，它包含排列在衬底上的透明材料的涂层(overcoat layer)、形成在涂层上的凸出、制作成包括此凸出作为核心的无机材料的层内凸透镜(convex intralayerlens)、以及制作在层内凸透镜上的具有平坦顶部表面的透明膜。 而且，本专利技术提供了一种制造半导体器件的方法，它包含下列步骤在衬底上形成透明材料的涂层；在涂层上淀积用来形成凸出的薄膜；留下薄膜以形成柱状凸出；在配备有凸出的衬底表面上淀积无机材料，使此材料包括此凸出作为核心，以形成层内凸透镜；以及在层内透镜上形成具有平坦顶部表面的透明膜。 从下列的详细描述中，本申请的这些和其它的目的将变得更为明显。但应该理解的是，这些详细描述和具体的例子虽然说明了本专利技术的优选实施方案，但仅仅是为了说明的目的，对于本
的熟练人员来说，从下列详细描述中，在本专利技术的构思与范围内，各种改变和修正是显而易见的。 附图说明 图1是示意剖面图，对应于包括现有技术层内透镜的固体摄象器件的单个象素；图2(a)-2(e)示出了制造包括现有技术层内透镜的固体摄象器件的各个步骤；图3(a)-3(f)示出了制造根据本专利技术的固体摄象器件的各个步骤；图4是示意剖面图，对应于根据本专利技术的固体摄象器件的单个象素；而图5(a)-5(b)示出了根据本专利技术的用等离子体CVD方法制作层内透镜的工艺。 具体实施方式 对本专利技术所用的衬底没有特别的限制，只要是通常用来制作半导体器件的即可。例如，可以采用由硅和锗组成的半导体衬底以及由SiC、SiGe、GaAs、AlGaAs组成的半导体衬底。其中硅衬底是优选的。可以用n型或p型杂质对衬底进行掺杂。而且，可以在其中形成一个或多个n型或p型阱。 衬底可以配备有光接收部分或发射部分。光接收部分或发射部分的例子包括用于诸如CCD和CMOS图象传感器、CMD、电荷注入器件、双极图象传感器、光导膜图象传感器、叠层型CCD、红外图象传感器之类的所谓固体摄象器件的光接收元件，以及所有用作各种器件例如诸如发光二极管之类的发光器件和诸如液晶平板之类的光透射控制器件中的光接收部分或发射部分的元件。 光接收部分或发射部分，特别是作为光接收部分，通常可以是制作在半导体衬底表面上的pn结二极管。在此情况下，可以根据预期的半导体器件的性能来适当地选择制作在半导体衬底表面上的p型或n型杂质层的尺寸、形状、数目、以及杂质浓度。 在形成多个光接收部分或发射部分的情况下，相邻的光接收部分或发射部分可以具有约为2-10微米的适当间距。 可以用熟知的方法，例如采用由光刻和腐蚀方法制作而在所希望的区域具有窗口的掩模的离子注入方法，来形成光接收或发射部分。 在衬底表面上，除了光接收或发射部分之外，还可以形成用作CCD传输沟道的含有高浓度p型或n型杂质的区域、电荷传输区域、隔离区、接触区、沟道停止区等。而且，还可以组合形成其它半导体器件和电路。 在衬底上，可以将具有各种功能的各个薄膜制作成单层膜或多层膜。更具体地说，这些膜是绝缘膜、传输电极、层间绝缘膜、以及遮光膜。绝缘膜的例子包括用CVD方法制作的厚度约为10-1000nm的氧化硅膜、用CVD方法制作的等离子体TEOS(原硅酸四乙酯)膜、LTO(低温氧化物)膜、HTO(高温氧化物)膜、NSG膜(不掺杂的硅酸盐玻璃)膜、用甩涂方法制作的SOG(玻璃上甩涂)膜、以及用CVD方法制作的氮化硅膜，它们是单层或多层结构的。传输电极可以由多晶硅或硅化钨组成。遮光膜可以由硅化钨或TiW组成。 在其上已经可选地制作了上述各个组成部分的衬底上，形成一个透明材料的涂层。此涂层还具有整平衬底表面的功能。因此，对涂层的厚度和材料没有特别的限制，只要进行此功能并具有透明性即可。例如，可以使用回流形成的膜(例如BPSG膜)和用CVD方法制作的膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，它包含排列在衬底上的透明材料的涂层、形成在涂层上的凸出、制作成包括此凸出作为核心的无机材料的层内凸透镜、以及制作在层内凸透镜上的具有平坦顶部表面的透明膜。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-5 28436/021.一种半导体器件，它包含排列在衬底上的透明材料的涂层、形成在涂层上的凸出、制作成包括此凸出作为核心的无机材料的层内凸透镜、以及制作在层内凸透镜上的具有平坦顶部表面的透明膜；其中衬底配备有光接收或发射部分，且凸出被排列在光接收或发射部分的中心上方；其中透明膜的折射率小于层内凸透镜的折射率。2.根据权利要求1的半导体器件，其中微透镜被排列在透明膜上。3.根据权利要求2的半导体器件，其中滤色层被排列在透明膜与微透...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲井淳一，吾乡富士夫，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]