固态成像装置及其制造方法制造方法及图纸

一种固态成像装置及其制备方法。该固态成像装置包括：基板，在该基板中在表面层上形成生成信号电荷的电荷生成部；覆盖该基板的上表面的层；波导，在与该电荷生成部对应的位置形成在覆盖该基板的上表面的层中；中空部，在该波导的外侧位置形成在覆盖该基板的上表面的层中；透光层，形成在覆盖该基板的上表面的层上，以使至少该中空部气密。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体地，涉及如下的，在该固态成像装置的构造中，波导形成于电荷生成部的上方并且中空部 (空隙部)配置在波导的周围。
技术介绍
当入射光倾斜射入固态成像装置的单位像素的电荷生成部(受光部)时，由于杂 散光，光可能不进入原本应进入的单位像素的电荷生成部，而进入不同于该单位像素的邻 近的单位像素的电荷生成部以被光电变换。在此情形，入射光在最初的单位像素中不能得 到有效利用，因而灵敏度降低，相邻像素之间的成像特性(像素间串扰)劣化。有人建议了一种固态成像装置作为对策，该固态成像装置包括在电荷生成部聚 集入射光的中空部(空气间隙、气体层)，以有效利用入射光(例如，日本专利申请公开第 2008-10544号(以下称为专利文件1)以及日本专利申请公开第2005-175072号(以下称 为专利文件2))。其基本构思是在层间膜中或在波导和层间膜之间形成中空部，利用层间 膜和中空部之间折射率的差异完全反射光线，将斜入射光引向电荷生成部，从而降低斜入 射光进入邻近像素的可能性。图6和图6A是说明专利文件1中记载的构造的视图。当制造固态成像设备IX时， 首先在基板900的表面层中形成电荷生成部902，该基板900由诸如单晶硅的半导体材料 形成。在基板900上层叠氧化膜，改变氧化膜的成分以使蚀刻速率不同，使得蚀刻速率往上 逐渐增大，即，层叠蚀刻速率不同的层间膜(氧化膜层叠工艺)。例如，在基板900侧沉积 BPTEOS膜911作为下层，由等离子CVD法形成的P-SiO膜912沉积在BPTEOS膜911上，作 为氧化膜。然后，由干蚀刻法形成沟槽(沟槽形成工艺)(图6(1))。接下来，利用已层叠的 层间膜(BPTE0S膜911和P-SiO膜912)的蚀刻速率间的差异，仅将作为下层的BPTEOS膜 911用湿蚀刻特意加宽(选择性沟槽加宽工艺图6(2))。接下来，由覆盖性差的CVD通过悬突填充(overhanging filling)形成中空部 950 (填充工艺图6 (3))。然而，因为只使用悬突填充在中空部950会形成纹隙(线)，所 以通过HDP(高密度等离子)-CVD反复进行回腐蚀(etch back)和沉积，将这些纹隙合拢。专利文件1还披露了形成高于上层配线的中空部950的示例，如图6A示出的成像 装置1Y。专利文件2中，在加工波导之后形成用来形成中空部的虚设膜，在去除波导底部 不需要的虚设膜之后填充有机介电膜，之后，选择性蚀刻波导开口部的虚设膜上层的层间 膜的一部分，以露出虚设膜。例如，使用比如CF4* CCl4等含F(氟)或Cl(氯)的气体作为 主要蚀刻成分，仅选择性地蚀刻虚设膜，从而形成中空部。此外，通过选择性地蚀刻虚设膜 形成中空部之后，利用波导开口部和侧壁部之间的沉积速率的差异，在低温使用P-CVD(等 离子CVD)或UV-CVD (紫外光CVD)法，在侧壁部形成薄的衬垫膜，由此，使波导开口部的开 口合拢。在图6A中，基板、电荷生成部(受光部)、绝缘层和中空部分别由附图标记920、922、930、和 950 表示。
技术实现思路
专利文件1的构造有其不足由于需要氧化膜层叠工艺、沟槽形成工艺、选择性沟 槽加宽工艺以及填充工艺，因而工艺数量较多，成本高。专利文件2的构造中，工艺数量与 已有技术的工艺比显著增加，有人担忧成其本可能和专利文件1的一样高。工艺数量的问 题称为问题1。考虑到问题1，需要一种构造，在制造包括在电荷生成部聚集入射光并有效利用入 射光的波导和中空部的固态成像装置时，能将工艺数量减至小于专利文件1和2的。 根据本专利技术的一个实施例，提供了一种固态成像装置，包括基板，在该基板中在 表面层上形成生成信号电荷的电荷生成部；覆盖该基板的上表面的层 ’波导(的开口部)， 在与该电荷生成部对应的位置形成在覆盖该基板的上表面的层中；中空部(的开口部)，在 该波导的外侧位置形成在覆盖该基板的上表面的层中；透光层，形成在覆盖该基板的上表 面的层上，使得至少该中空部气密。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种制造固态成像装置的方法，包括步骤在基 板上形成覆盖该基板的上表面的层，在该基板中在表面层上形成生成信号电荷的电荷生成 部；在覆盖该基板的上表面的层中与该电荷生成部对应的位置形成用于波导的开口部，以 及在该波导的外侧形成用于中空部的开口部；以及在覆盖该基板的上表面的层上形成透光 层，将该中空部的开口部的开口用该透光层密封，使该开口部气密。由于中空部在形成波导的步骤中和波导同时形成，因而与已有技术相比，没有必 要在形成波导的工艺之外再提供形成中空部的步骤。此外，由于覆盖基板的上表面的层的 材料介于波导和中空部之间，因而与专利文件2相比，增加了反射面的数量。根据本专利技术的实施例，能以比专利文件1和2少的工艺数量制造包括波导和中空 部的固态成像装置。因而，有减低成本的预期效果。此外，与专利文件2相比，让偏离电荷生成部的光折回电荷生成部以避免漏光的 效果得以加强。下面详细说明本专利技术如附图所示最优方式实施例，使本专利技术前述和其他目的、特 征以及优势更显而易见。附图说明图1(1)_(2)是说明本专利技术实施例的对比例的图；图2(1)_(2)是说明第一实施例的图；图2A⑴-(2)是说明第一实施例的图；图2B(1)_(2)是说明第一实施例的图；图2C(1)_(3)是说明第一实施例的图；图2D是说明第一实施例的图；图3(1)_(2)是说明第二实施例的图；图3A(1)_(2)是说明第二实施例的图；图3B(1)_(2)是说明第二实施例的图3C(1)_(2)是说明第二实施例的图；图3D是说明第二实施例的图；图4(1)_(2)是说明第三实施例的图；图4A⑴-(2)是说明第三实施例的图；图5是说明第四实施例的图；图5A(1)_(2)是说明第四实施例的图； 图5B(1)_(2)是说明第四实施例的图；图6(1)_(3)是说明专利文件1的构造的图；以及图6A是说明专利文件1的另一构造的图。具体实施例方式以下，参照图详细说明本专利技术实施例。应注意，说明材料时本应用下标表示的数值 可用半角数值表示，而不用下标。说明将按以下次序进行1、对比例及其问题2、本专利技术实施例的制造方法的基本构思3、第一实施例(一个中空部，位于受光部内侧层间绝缘膜是硅氧化物膜)4、第二实施例(一个中空部，位于受光部内侧层间绝缘膜是介电常数比硅氧化 物膜的低的膜)5、第三实施例(一个中空部，位于受光部外侧层间绝缘膜是硅氧化物膜)6、第四实施例(多个中空部层间绝缘膜是硅氧化物膜)(对比例及其问题)图1是说明本专利技术实施例的对比例的图。近年来，固态成像装置中，由于像素微细化的进展，越来越难在受光部有效聚集射 入微透镜的光。(对比例的构造)例如，图1中示出的对比例的固态成像装置IZ用于彩色成像，其中在铜配线结构 中使用波导。使用铜配线结构作为金属配线层是为了降低配线电阻。在基板100上形成作为受光部的电荷生成部102和未图示的转移栅、电荷转移部 以及像素生成部。绝缘层104形成于包括电荷生成部102的基板100上。绝缘层104用作 蚀刻停止膜。在绝缘层104上形成绝缘层110。具体地，绝缘层110包括多个层间绝缘膜(此例 中，层111至115这5层)。绝缘层110被用来形成金属配线层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置，包括：基板，在所述基板中在表面层上形成生成信号电荷的电荷生成部；覆盖所述基板的上表面的层；波导，在与所述电荷生成部对应的位置形成在覆盖所述基板的上表面的层中；中空部，在所述波导的外侧的位置形成在覆盖所述基板的上表面的层中；透光层，形成在覆盖所述基板的上表面的层上，使得至少所述中空部气密。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：水野生枝，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]