本發(fā)明涉及使用有機膜作為光電轉換膜的固態(tài)攝像裝置以及制造這種固態(tài)攝像裝置的方法。

背景技術：
目前提出了如下固態(tài)攝像裝置，該固態(tài)攝像裝置在透明像素電極與透明對向電極之間布置有由有機膜構成的光電轉換膜。在透明對向電極上，設置有由無機材料構成的保護層以用于阻隔水分、氣體等(例如，參見日本未審查專利申請公開號2006-245045(專利文獻1))。引用文獻列表專利文獻專利文獻1：日本未審查專利申請公開號2006-245045

技術實現要素：
專利文獻1中所描述的保護層能夠抑制水分與氣體(尤其是氧氣)從固態(tài)攝像裝置的上表面侵入。然而，在水分和氣體從諸如在切割芯片時形成的端面以及暴露結合墊(bondingpad)的開口的側面等橫向侵入的情況下，難以通過使用專利文獻1中所說明的保護層來預防這種侵入，并因此引起在由有機膜構成的光電轉換膜的特性劣化的缺點。因此，期望提供能夠抑制水分與氣體從諸如芯片的端面以及結合墊上的開口的側面等橫向侵入的固態(tài)攝像裝置，以及制造這種固態(tài)攝像裝置的方法。根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)攝像裝置包括設置有有機膜的功能區(qū)域以及圍繞該功能區(qū)域的防護環(huán)。在根據本發(fā)明實施例的固態(tài)攝像裝置中，具有有機膜的功能區(qū)域被防護環(huán)圍繞。因此，通過防護環(huán)阻擋了可能從諸如芯片的端面以及結合墊上開口的側面等橫向侵入的水分和氣體。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第一種方法包括下面的步驟(A)和(B)。(A)在半導體基底的主表面?zhèn)壬闲纬稍O置有有機膜的功能區(qū)域；以及(B)通過在所述功能區(qū)域的周圍層疊一層以上的金屬層來形成圍繞所述功能區(qū)域的防護環(huán)。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第二種方法包括下面的步驟(A)和(B)。(A)在半導體基底的主表面?zhèn)壬闲纬稍O置有有機膜的功能區(qū)域，并且在所述功能區(qū)域的周圍形成絕緣膜；以及(B)通過在所述絕緣膜上設置凹槽并在所述凹槽內部形成由金屬膜或氮化硅膜構成的埋入層，來形成圍繞所述功能區(qū)域的防護環(huán)。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第三種方法包括下面的步驟(A)和(B)。(A)在半導體基底的主表面?zhèn)壬闲纬稍O置有有機膜的功能區(qū)域，并且在所述功能區(qū)域周圍形成絕緣膜；以及(B)通過在所述絕緣膜上設置凹槽并在所述凹槽內部包覆鈍化膜來形成圍繞所述功能區(qū)域的防護環(huán)。根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)攝像裝置，具有有機膜的功能區(qū)域被防護環(huán)圍繞。因此，能夠抑制水分與氣體從諸如芯片的端面以及結合墊上開口的側面等橫向侵入。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第一種方法，通過在功能區(qū)域周圍層疊一層以上的金屬層來形成圍繞功能區(qū)域的防護環(huán)。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第二種方法，通過在功能區(qū)域周圍的絕緣膜上設置凹槽并在凹槽內部形成由金屬膜或氮化硅膜構成的埋入層來形成圍繞功能區(qū)域的防護環(huán)。根據本發(fā)明的實施例的制造固態(tài)攝像裝置的第三種方法，通過在功能區(qū)域周圍的絕緣膜上設置凹槽并在凹槽內部包覆鈍化膜來形成圍繞功能區(qū)域的防護環(huán)。因此，能夠容易地制造上述的根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)攝像裝置。附圖說明圖1是示出了根據本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的示意性平面圖。圖2是圖1所示的固態(tài)攝像裝置的沿線II-II的剖面視圖。圖3是示出根據本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖4是示出了根據本發(fā)明的第三實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖5是示出了根據本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖6是根據本發(fā)明的第五實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖7是示出了根據本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖8是示出了根據本發(fā)明的第七實施例的固態(tài)攝像裝置的構造的剖面視圖。圖9是示出了圖2所示的固態(tài)攝像裝置的變形例的剖面視圖。圖10是示出了圖1所示的固態(tài)攝像裝置的另一變形例的示意性平面圖。具體實施方式在下文中，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的一些實施例。注意，以下面給出的順序來提供說明。1.第一實施例(將第一防護環(huán)設置在圍繞功能區(qū)域并且不包括開口的區(qū)域處的示例，以及通過在功能區(qū)域周圍層疊一層以上的金屬層來形成防護環(huán)的示例)2.第二實施例(通過在功能區(qū)域周圍的絕緣膜上設置凹槽并在凹槽內形成由金屬膜或氮化硅膜構成的埋入層來形成防護環(huán)的示例)3.第三實施例(通過在功能區(qū)域周圍的絕緣膜上設置凹槽并在凹槽內部包覆鈍化膜來形成防護環(huán)的示例)4.第四實施例(設置圍繞開口的第二防護環(huán)以及沿芯片的外周的第三防護環(huán)的示例)5.第五實施例(將所有的第一防護環(huán)、第二防護環(huán)以及第三防護環(huán)組合地使用的示例)6.第六實施例(將第二防護環(huán)設置成跨越多個開口的示例)7.第七實施例(下部透明電極與結合墊之間的連接構造的示例)8.變形例1.第一實施例圖1示出了根據本發(fā)明的第一實施例的芯片(即，固態(tài)攝像裝置)的平面構造。圖2示出了圖1所示的固態(tài)攝像裝置的沿II-II線的剖面構造。固態(tài)攝像裝置1用于諸如照相機之類的電子設備，并且在矩形芯片10的中央具有執(zhí)行光電轉換的功能區(qū)域(光電轉換區(qū)域)11。在功能區(qū)域11處，設置有作為光電轉換膜的有機膜11A，并且多個像素布置成矩陣模式，其中每個像素由具有該有機膜11A的固態(tài)攝像元件構成。在功能區(qū)域11的周圍的外圍區(qū)域12中，以圍繞功能區(qū)域11的方式布置有多個結合墊13。在這些結合墊13中的每者上設置有開口14。有機膜11A由有機光電轉換膜構成。執(zhí)行綠色波長的光的光電轉換的有機光電轉換膜可由包括例如羅丹明類顏料(rhodamine-basedpigment)、部花青類顏料(melacyanine-basedpigment)以及二羥基喹啉并吖啶(quinacridone)等的有機光電轉換材料構成。執(zhí)行紅色波長的光的光電轉換的有機光電轉換膜可由包括例如酞化青染料類顏料(phthalocyanine-basedpigment)的有機光電轉換材料構成。執(zhí)行藍色波長的光的光電轉換的有機光電轉換膜可由包括例如香豆素類顏料(coumarine-basedpigment)、三-8-羥基喹啉鋁(tris-8-hydroxyquinolinealuminum(Alq3))以及部花青類顏料(melacyanine-basedpigment)等的有機光電轉換材料構成。有機膜11A設置在下部透明電極(像素電極)11B與上部透明電極(對向電極)11C之間。下部透明電極11B相對于功能區(qū)域11內部的多個像素中的每者被分割。圖2示出了對應于三個像素的下部透明電極11B。然而，自然地，可以視情況任意設定像素的數量。下部透明電極11B經由圖中未示出的配線與結合墊13連接。通過選取第七實施例中的示例來說明下部透明電極11B與結合墊13之間的連接。上部透明電極11C是功能區(qū)域11內的所有的多個像素的公共電極。下部透明電極11B以及上部透明電極11C中的每者可以由諸如ITO(銦錫氧化物)之類的透明導電材料構成。功能區(qū)域11設置在諸如硅(Si)基底之類的半導體基底21的主表面(光入射面)側。在功能區(qū)域11的周邊區(qū)域(側邊以及下側)中，設置有均由氧化硅(SiO2)膜構成的絕緣膜22A、22B以及22C(以下統稱絕緣膜22)。芯片10的上表面(更具體地，功能區(qū)域11的上表面以及絕緣膜22的上表面)的整個區(qū)域被鈍化膜30覆蓋。鈍化膜30具有用于防止水分和氣體從芯片10的上表面侵入功能區(qū)域11的保護膜的功能，并且期望地，鈍化膜30可由不能透過水分和氧氣的材料膜構成。具體而言，鈍化膜30期望地可由氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化鋁膜構成?？蛇x地，鈍化膜30期望地可由通過層疊氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化鋁膜而形成的層疊膜構成。另一方面，通過切割來形成芯片10的四個端面10A，并且絕緣膜22等的切割面暴露于端面上。另外，在圖1所示的開口14的側面上也同樣暴露了絕緣膜22的切割面。相應地，固態(tài)攝像裝置1具有圍繞功能區(qū)域11的防護環(huán)40。更具體地，防護環(huán)40由不能透過水和氧氣的材料膜構成。因此，在固態(tài)攝像裝置1中，能夠阻擋水分和氣體從諸如芯片10的端面10A以及從結合墊13上的開口14的側面等橫向侵入的任何路徑，并且能夠防止水分與氣體侵入到功能區(qū)域11。期望地，防護環(huán)40的平面形狀可以包括設置在圍繞功能區(qū)域11且不包括開口14的區(qū)域處的第一防護環(huán)41。換言之，第一防護環(huán)41期望地可以布置在功能區(qū)域11的外側以及開口14的內側。這是因為當開口14被置于由第一防護環(huán)41所圍繞的區(qū)域內時，可能形成從開口14的側面到達功能區(qū)域11的水分與氣體的侵入路徑。更具體地，如圖1所示，第一防護環(huán)41沿著功能區(qū)域11的可見外輪廓線布置成不包括開口14。注意，防護環(huán)40的平面形狀并不限于圖1所示的矩形，并且根據功能區(qū)域11與開口14的形狀和布置，防護環(huán)40可以具有多種形式。防護環(huán)40的平面形狀的可能示例可以包括多邊形、圓形、橢圓形、諸如帶有圓角的矩形等其他包括曲線的形狀以及其他未定義的形狀。期望地，防護環(huán)40的剖面構造可以具有如下構造，在該構造中，在半導體基底21的主表面?zhèn)壬希粚右陨系慕饘賹訉盈B在功能區(qū)域11周圍。更具體地，例如，如圖2所示，防護環(huán)40可以具有通過垂直層疊四層金屬層(這四層金屬層從半導體基底21起依次包括第一金屬塞40A、第一金屬線40B、第二金屬塞40C以及第二金屬線40D)而形成的構造。可以通過如下方式來形成這些金屬層：利用諸如用于實現下部透明電極11B與半導體基底21之間的連接的塞(圖中未示出)之類的原本就設置在固態(tài)攝像裝置1上的已有金屬配線層以及用于向下部透明電極11B和上部透明電極11C施加電壓的配線(圖中未示出)，并與已有金屬配線層同樣地在相同的層上使用相同的處理。期望地，構成防護環(huán)40的每個金屬層可以例如由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅構成，或者由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅的合金膜構成，或者由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅的含硅金屬膜或含氧金屬膜構成。上述的含硅金屬膜的示例可以包括含硅的鋁(AlSi)、硅化鎢(WSix)以及硅化鈦(TiSix)。上述含氧金屬膜的示例可以包括氧化鋁(Al2O3)膜。期望地，構成防護環(huán)40的最下部金屬層(即，圖2中的第一金屬塞40A)可與半導體基底21相連接。這是因為能夠必然地阻擋水分等的侵入。期望地，鈍化膜30可直接包覆在構成防護環(huán)40(即，圖2中的第二金屬線40D)的最上部金屬層的正上方。這是因為當諸如絕緣膜22之類的氧化硅膜置于鈍化膜30與防護環(huán)40之間時，可以經由此氧化硅膜形成水分等的侵入路徑。注意，如果防護環(huán)40由與有機膜11A位于相同的層上的至少一層構成(在有機膜11A旁邊緊挨著)，那么能夠防止水分和氣體侵入有機膜11A。然而，如上所述，期望地，防護環(huán)40可具有通過層疊一層以上的金屬層而成的構造。構成絕緣膜22的氧化硅膜易于使水分等從中透過，并且因此防護環(huán)40的層疊結構能夠必然地抑制水分等經由絕緣膜22傳播。此外，防護環(huán)40的層疊結構能夠減小芯片10的上表面上的凹凸不平(unevenness)或水平差(leveldifference)，并且能夠促進隨后的制造過程(平坦化膜的形成以及片上透鏡和濾色器的形成)。例如，能夠以下面的方式來制造固態(tài)攝像裝置1。首先，在半導體基底21上形成由上述材料制成的絕緣膜22A。在絕緣膜22A上設置開口，并且在上述開口內形成與防護環(huán)40的最下部層相對應的第一金屬塞40A。同時，如果需要，可形成未在圖中示出的金屬塞或金屬線。接著，在絕緣膜22A上形成由上述材料制成的絕緣膜22B。在絕緣膜22B上設置有開口，并且在第一金屬塞40A上堆疊與防護環(huán)40的第二層的相對應第一金屬線40B。同時，如果需要，可形成未在圖中示出的金屬塞或金屬線。隨后，在絕緣膜22B上形成由上述材料制成的下部透明電極11B。其后，在下部透明電極11B的間隙以及周邊區(qū)域處形成由上述材料制成的絕緣膜22C。在絕緣膜22C上設置開口，并且在第一金屬線40B上堆疊與防護環(huán)40的第三層相對應的第二金屬塞40C。同時，如果需要，可形成未在圖中示出的金屬塞或金屬線。其后，在下部透明電極11B上形成有機膜11A以及上部透明電極11C。以這種方式，形成了具有下部透明電極11B、上部透明電極11C以及設置于兩個電極中間的有機膜11A的功能區(qū)域11。此外，在第二金屬塞40C上堆疊與防護環(huán)40的最上層相對應的第二金屬線40D。以這種方式，在功能區(qū)域11的周圍形成了堆疊有四層金屬層的防護環(huán)40。同時，如果需要，可形成未在圖中示出的金屬塞或金屬線。然后，在功能區(qū)域11的上表面以及絕緣膜22的上表面的整個區(qū)域上形成由上述材料制成的鈍化膜30。此時，鈍化膜30期望地可以包覆在構成防護環(huán)的最上部金屬層(即，圖2中的第二金屬線40D)的正上方。此外，在功能區(qū)域11周圍形成未在圖中示出的結合墊13。將開口14設置在半導體基底21或絕緣膜22上的均面向結合墊13的位置處，并且每個結合墊13在開口14的底部暴露。到現在為止所說明的這些步驟完成了圖1和圖2所示的固態(tài)攝像裝置1。在固態(tài)攝像裝置1中，在光入射到有機膜11A中時，產生電荷。將預設的電壓施加到下部透明電極11B與上部透明電極11C之間，并且在下部透明電極11B上通過由該電壓產生的電場來收集信號電荷，信號電荷進一步被傳輸到未在圖中示出的電荷輸出部，并然后經由未在圖中示出的多層式配線以及結合墊13被輸出到芯片10的外部。這里，以圍繞具有有機膜11A的功能區(qū)域11的方式來設置防護環(huán)40。防護環(huán)40包括設置在圍繞功能區(qū)域11但不包括開口14的區(qū)域處的第一防護環(huán)41。通過第一防護環(huán)41的使用，阻斷了水分與氣體從芯片10的端面10A以及結合墊13上的開口14的側面經由絕緣膜22等可從橫向到達功能區(qū)域11的侵入路徑。因此，防護環(huán)40阻擋了任何可能從諸如芯片10的端面10A以及結合墊13上的開口14的側面橫向侵入的水分與氣體，以抑制有機膜11A在特性上的劣化。如上所述，在本發(fā)明的這個實施例中，具有有機膜11A的功能區(qū)域11被防護環(huán)40圍繞，并由此能夠抑制水分與氣體從諸如芯片10的端面10A以及結合墊13上的開口14等的側面橫向侵入。此外，以如下方式來構造防護環(huán)40，即，在功能區(qū)域11周圍層疊一層以上的金屬層(金屬塞40A和40C以及金屬線40B和40D)，并因此能夠通過利用原本就設置在固態(tài)攝像裝置1上的已有金屬配線層來形成防護環(huán)40，并且能夠容易地制造根據本發(fā)明的上述實施例的固態(tài)攝像裝置1。注意，在本發(fā)明的上述實施例中，作為防護環(huán)40的剖面構造，對如下情況進行了說明：使用兩層的金屬塞40A以及40C將兩層的金屬線40B和40D連接到半導體基底21。然而，自然地，構成防護環(huán)40的金屬層的數目可以根據設置在固態(tài)攝像裝置1上的金屬配線層的數目改變。此外，并不一定必須使用所有的設置在固態(tài)攝像裝置1上的金屬塞和金屬配線層來構造防護環(huán)40，并且能夠使用任意配線層來構造防護環(huán)40。2.第二實施例圖3示出了根據本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)攝像裝置的剖面構造。固態(tài)攝像裝置1A在防護環(huán)40的剖面構造上不同于根據第一實施例的固態(tài)攝像裝置1。更具體地，防護環(huán)40由埋入到凹槽23(其設置在絕緣膜22上)內的埋入層40E構成。通過以這種方式設置用作防護環(huán)40的埋入層40E，能夠不受任何限制地設定埋入層40E的材料以及厚度。特別地，這對于僅通過由諸如ITO之類的不具有抑制水分和氣體的滲透的功能的材料制成的透明電極層來形成配線層的情況可能更適合。期望地，構成防護環(huán)40的埋入層40E可以由金屬膜或氮化硅膜構成。此外，金屬膜期望地可以例如由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅構成，或者由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅的合金膜構成，或者由鋁、鎢、鈦、鉬、鉭或銅的含硅金屬膜或含氧金屬膜構成。上述含硅金屬膜的示例可以包括含硅的鋁(AlSi)、硅化鎢(WSix)以及硅化鈦(TiSix)。上述含氧金屬膜的示例可以包括氧化鋁(Al2O3)膜。期望地，凹槽23可到達半導體基底21。原因在于，這能夠必然地阻擋水分等的侵入。期望地，鈍化膜30可以直接地包覆在構成防護環(huán)40的埋入層40E的正上方。這是因為當諸如絕緣層22之類的氧化硅膜設置在鈍化膜30與埋入層40E之間時，可以經由此氧化硅膜形成水分等的侵入路徑。例如，能夠以下面的方式來制造固態(tài)攝像裝置1A。首先，在半導體基底21上形成均由上述材料制成的絕緣膜22A以及絕緣膜22B。同時，如果需要，可形成未在圖中示出的金屬塞或金屬線。隨后，在絕緣膜22B上形成由上述材料制成的下部透明電極11B。其后，在下部透明電極11B的間隙及周邊區(qū)域處形成由上述材料制成的絕緣膜22C。其后，在下部透明電極11B上形成有機膜11A以及上部透明電極11C。以這種方式，形成了具有下部透明電極11B以及上部透明電極11C以及在這兩個電極之間設置的有機膜11A的功能區(qū)域11。在形成功能區(qū)域11之后，在包覆鈍化膜30之前在絕緣膜22上設置凹槽23，并且將由上述材料制成的埋入層40E埋入到凹槽23的內部。以這種方式，在功能區(qū)域11周...