固態(tài)成像裝置、其制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本公開(kāi)涉及一種固態(tài)成像裝置、其制造方法以及電子設(shè)備，該固態(tài)成像裝置包括其中設(shè)置像素的成像區(qū)域、圍繞成像區(qū)域且包括電極焊墊的連接區(qū)域、以及對(duì)于像素的每一個(gè)形成在成像區(qū)域中的層內(nèi)透鏡。層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成。連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使電極焊墊的上表面從施加到電極焊墊的高折射系數(shù)材料暴露。
【專利說(shuō)明】固態(tài)成像裝置、其制造方法以及電子設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及固態(tài)成像裝置、其制造方法以及電子設(shè)備，特別涉及可提供良好光收集特性的固態(tài)成像裝置、其制造方法和電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，數(shù)字相機(jī)等中的固態(tài)成像裝置由于像素小型化而尺寸減小且包括更多的像素。具體而言，每個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部分(光接收部分)的面積減小。用作光收集部分的微型透鏡隨著光收集部分面積的減小其尺寸也減小。
[0003]已經(jīng)知曉，除了光輸入表面的最上層中形成的微型透鏡外，為了改善像素的光收集特性的目的，固態(tài)成像裝置還包括在微型透鏡和光接收部分之間由高折射系數(shù)材料形成的層內(nèi)透鏡(內(nèi)部透鏡)。
[0004]例如，一種固態(tài)成像裝置包括在配線層中的層內(nèi)透鏡(例如，見(jiàn)日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2000-164837號(hào)公報(bào)(在下文，稱為專利文件I))。在此情況下，層內(nèi)透鏡形成在平坦化的層間絕緣膜上，因此可形成層內(nèi)透鏡而不受臺(tái)階的影響。然而，最上層中層內(nèi)透鏡和微型透鏡之間的距離相對(duì)很長(zhǎng)。因此，為了提供良好的光收集特性，需要實(shí)現(xiàn)精確地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0005]在這個(gè)背景下，存在一種包括在配線層上的層內(nèi)透鏡的固態(tài)成像裝置(例如，見(jiàn)日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)第2009-158944號(hào)公報(bào)(在下文，稱為專利文件2))。采用該結(jié)構(gòu)，可縮短層內(nèi)透鏡和微型透鏡之間的距離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]對(duì)于與專利文件2的固態(tài)成像裝置類似的結(jié)構(gòu)，由于配線(電極焊墊)而形成臺(tái)階。因此，在形成層內(nèi)透鏡時(shí)必須減小這樣的臺(tái)階。然而，層內(nèi)透鏡和光接收部分之間的距離相應(yīng)地增加且輸入光接收部分的光減少。
[0007]此外，層內(nèi)透鏡之上的層中形成的濾色器必須形成在平坦的區(qū)域中。因此，甚至在形成層內(nèi)透鏡而不減小上述臺(tái)階時(shí)，平坦化膜也必須形成在層內(nèi)透鏡和電極焊墊之上的層中。因此，層內(nèi)透鏡和微型透鏡之間的距離相應(yīng)地增加，這使光收集特性變壞。
[0008]考慮到上述情形，希望提供更加良好的光收集特性。
[0009]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，所提供的固態(tài)成像裝置包括:成像區(qū)域，其中設(shè)置像素；連接區(qū)域，圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及層內(nèi)透鏡，對(duì)該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使該電極焊墊的上表面從施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
[0010]該固態(tài)成像裝置還可包括:平坦化膜，形成在該高折射系數(shù)材料上；以及濾色器和微型透鏡，對(duì)于像素的每一個(gè)在平坦化膜上形成在成像區(qū)域中。開(kāi)口可通過(guò)蝕刻連接區(qū)域中的平坦化膜和微型透鏡的材料而形成。
[0011]電極焊墊的上表面可與平坦化膜部分地接觸。
[0012]成像區(qū)域可包括作為像素之一的相差檢測(cè)像素，其光接收表面部分地屏蔽光。
[0013]相差檢測(cè)像素的微型透鏡可形成為使其曲率小于其他像素的微型透鏡的曲率。
[0014]相差檢測(cè)像素的層內(nèi)透鏡可形成為使其曲率小于其他像素的層內(nèi)透鏡的曲率。
[0015]固態(tài)成像裝置還可包括鈍化層。高折射系數(shù)材料可施加到鈍化層。
[0016]高折射系數(shù)材料可包含金屬氧化物膜粒子。
[0017]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供一種制造固態(tài)成像裝置的方法，該固態(tài)成像裝置包括其中設(shè)置像素的成像區(qū)域、圍繞成像區(qū)域且包括電極焊墊的連接區(qū)域、以及對(duì)于像素的每一個(gè)形成在成像區(qū)域中的層內(nèi)透鏡，該方法包括:通過(guò)回蝕刻涂層式高折射系數(shù)材料形成層內(nèi)透鏡；以及在連接區(qū)域中形成開(kāi)口，使電極焊墊的上表面通過(guò)回蝕刻施加到電極焊墊的高折射系數(shù)材料暴露。
[0018]在回蝕刻施加到電極焊墊的高折射系數(shù)材料時(shí)，可以監(jiān)測(cè)電極焊墊受等離子體攻擊導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)。
[0019]電極焊墊上的高折射系數(shù)材料可設(shè)定為使其厚度小于與回蝕刻高折射系數(shù)材料時(shí)的蝕刻量對(duì)應(yīng)的厚度。
[0020]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，所提供的電子設(shè)備包括:成像區(qū)域，其中設(shè)置像素；連接區(qū)域，圍繞成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及層內(nèi)透鏡，對(duì)于像素的每一個(gè)形成在成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，形成為使電極焊墊的上表面從施加到電極焊墊的高折射系數(shù)材料暴露。
[0021]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，并且連接區(qū)域包括開(kāi)口，形成為使電極焊墊的上表面從施加到電極焊墊的高折射系數(shù)材料暴露。
[0022]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，可以提供更良好的光收集特性。
[0023]如附圖所示，本公開(kāi)的這些以及其它的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面其最佳方式實(shí)施例的詳細(xì)描述將變得更加明顯易懂。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例的框圖；
[0025]圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例的平面圖；
[0026]圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例的截面圖；
[0027]圖4是示出形成層內(nèi)透鏡的傳統(tǒng)工藝的示意圖；
[0028]圖5是說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡的形成工藝的流程圖；
[0029]圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡的形成工藝的示意圖；
[0030]圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡的形成工藝的示意圖；
[0031]圖8是說(shuō)明電極焊墊上高折射系數(shù)材料的厚度和蝕刻量之間關(guān)系的示意圖；
[0032]圖9是說(shuō)明電極焊墊上高折射系數(shù)材料的厚度和蝕刻量之間關(guān)系的示意圖；
[0033]圖10是說(shuō)明電極焊墊上高折射系數(shù)材料的厚度和蝕刻量之間關(guān)系的示意圖；
[0034]圖11是示出固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的構(gòu)造示例的截面圖；
[0035]圖12是示出固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；
[0036]圖13是示出固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；
[0037]圖14是示出固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；
[0038]圖15是示出固態(tài)成像裝置的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；
[0039]圖16是示出固態(tài)成像裝置的另一個(gè)構(gòu)造示例的截面圖；
[0040]圖17是說(shuō)明劃線的示意圖；以及
[0041]圖18是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造示例的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]在下文，將參考附圖描述本公開(kāi)的實(shí)施例。
[0043][固態(tài)成像裝置的構(gòu)造]
[0044]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例的框圖。
[0045]固態(tài)成像裝置I構(gòu)造為前側(cè)照明式互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，并且包括多個(gè)像素10、垂直信號(hào)線VDL、垂直選擇電路11、水平選擇/信號(hào)處理電路12和輸出電路13。
[0046]像素10以矩陣形式設(shè)置在諸如硅基板的半導(dǎo)體基板上。像素10的每一個(gè)包括根據(jù)光接收量產(chǎn)生電荷的光接收部分(光敏二極管)和包括各種像素晶體管的像素電路。
[0047]垂直信號(hào)線VDL是配線，其傳輸根據(jù)像素10中產(chǎn)生的電荷的信號(hào)到水平選擇/信號(hào)處理電路12，并且沿著垂直方向(列方向)延伸。
[0048]垂直選擇電路11是對(duì)于每行選擇像素10且沿著垂直方向順序掃描的電路。
[0049]水平選擇/信號(hào)處理電路12包括對(duì)于每列選擇像素且沿著水平方向順序掃描的電路以及處理通過(guò)垂直信號(hào)線VDL接收的信號(hào)的電路。水平選擇/信號(hào)處理電路12與垂直選擇電路11進(jìn)行的掃描同步地沿著水平方向順序選擇像素10。根據(jù)選擇順序，像素10的信號(hào)通過(guò)垂直信號(hào)線VDL順序傳輸?shù)剿竭x擇/信號(hào)處理電路12。水平選擇/信號(hào)處理電路12傳輸順序接收的像素10的信號(hào)到輸出電路13。
[0050]輸出電路13對(duì)從水平選擇/信號(hào)處理電路12順序接收的像素10的信號(hào)進(jìn)行各種類型的信號(hào)處理且輸出所處理的信號(hào)。
[0051 ][固態(tài)成像裝置的平面圖]
[0052]圖2是固態(tài)成像裝置I的平面圖。
[0053]固態(tài)成像裝置I包括在其光接收表面中的成像區(qū)域31、周邊電路區(qū)域32和外部連接區(qū)域33。
[0054]成像區(qū)域31是矩形區(qū)域。在該區(qū)域中，上面描述的多個(gè)像素10設(shè)置成矩陣形式。
[0055]周邊電路區(qū)域32形成圍繞成像區(qū)域31的矩形形狀。在該區(qū)域中，設(shè)置上述垂直選擇電路11和水平選擇/信號(hào)處理電路12。
[0056]外部連接區(qū)域33形成圍繞周邊電路區(qū)域32的矩形形狀。在該區(qū)域中，設(shè)置電連接固態(tài)成像裝置I到外部電路的電極焊墊和連接到電極焊墊的配線。
[0057][固態(tài)成像裝置的截面圖]
[0058]圖3是沿著圖2的線A-A’剖取的固態(tài)成像裝置I的截面圖。
[0059]如圖3所示，在固態(tài)成像裝置I中，每一個(gè)用作光接收部分的光敏二極管42形成在由硅等制造的半導(dǎo)體基板41中。
[0060]堆疊配線層43形成在半導(dǎo)體基板41上。堆疊配線層43由層間絕緣膜44和45以及多個(gè)配線層46形成。層間絕緣膜44和45例如由S12制造的二氧化硅膜形成。配線層46由多種金屬(配線材料)形成，并且通過(guò)形成在層之間的插塞47和48等彼此連接。例如，配線層46在鋁配線的情況下由鋁合金和屏蔽金屬(T1、TiN等)制造，在銅配線的情況下由銅和屏蔽金屬(Ta、TaN等)制造。
[0061]另外，配線層49在堆疊配線層43上形成在成像區(qū)域31中。電極焊墊50在堆疊配線層43上形成在外部連接區(qū)域33中以及周邊電路區(qū)域32的部分中。配線層49和電極焊墊50由諸如鋁的相同種類的金屬形成。作為選擇，配線層49和電極焊墊50可由不同種類的金屬形成。
[0062]高折射系數(shù)層51形成在配線層49上。作為高折射系數(shù)層51的部分，為每個(gè)像素10形成層內(nèi)透鏡51a。包括層內(nèi)透鏡51a的高折射系數(shù)層51由涂層式高折射系數(shù)材料形成。應(yīng)注意，電極焊墊50的上表面從高折射系數(shù)層51暴露。
[0063]平坦化膜52形成在高折射系數(shù)層51上。濾色器53對(duì)于每個(gè)像素10在平坦化膜52上形成在成像區(qū)域31中。微型透鏡材料54形成在平坦化膜52和濾色器53上。作為微型透鏡材料54的部分，對(duì)于每個(gè)像素10形成微型透鏡54a。
[0064]此外，用于電連接電極焊墊50到外部電路的開(kāi)口 55提供在外部連接區(qū)域33中。開(kāi)口 55通過(guò)蝕刻平坦化膜52和微型透鏡材料54形成。
[0065]如上所述，電極焊墊50的上表面從高折射系數(shù)層51暴露，并且因此在開(kāi)口 55區(qū)域之外的區(qū)域中，電極焊墊50的上表面與平坦化膜52接觸。
[0066]接下來(lái)，在描述制造固態(tài)成像裝置I的工藝中形成層內(nèi)透鏡51a的工藝前，將描述形成固態(tài)成像裝置中層內(nèi)透鏡的傳統(tǒng)工藝。
[0067][層內(nèi)透鏡的傳統(tǒng)形成]
[0068]首先，參見(jiàn)圖4，將描述形成固態(tài)成像裝置中的層內(nèi)透鏡的傳統(tǒng)工藝。應(yīng)注意，在圖4中，將描述形成電極焊墊50后的工藝。
[0069]在形成電極焊墊50后，鈍化層(未示出)通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)形成。如圖4的A所示，形成具有高折射系數(shù)的高折射系數(shù)層71。
[0070]在傳統(tǒng)的技術(shù)中，通過(guò)CVD形成的氮化硅膜或氧氮化硅膜等用作高折射系數(shù)層71。通過(guò)CVD形成的高折射系數(shù)層71形成為與沉積目標(biāo)基材的臺(tái)階一致。因此，高折射系數(shù)層71形成為也在電極焊墊50上具有等于設(shè)定厚度的厚度。
[0071]在圖4的A中所示的狀態(tài)后，用于形成層內(nèi)透鏡的抗蝕劑形成在高折射系數(shù)層71上。在形成抗蝕劑后，通過(guò)光刻形成透鏡圖案。通過(guò)熱處理(回流)，球形抗蝕劑72形成為如圖4的B所示。
[0072]在圖4的B所示的狀態(tài)后，通過(guò)干蝕刻在整個(gè)表面上執(zhí)行回蝕刻，并且形成球形的抗蝕劑72轉(zhuǎn)移到高折射系數(shù)層71。結(jié)果，層內(nèi)透鏡71a形成為如圖4的C中所示。
[0073]其后，如圖4的D所示，平坦化膜52形成在高折射系數(shù)層71上，并且濾色器材料施加到平坦化膜52，曝光并且顯影。結(jié)果，形成濾色器53。盡管R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的三種濾色器形成為濾色器53，但是可形成其它顏色的濾色器。
[0074]如果形成濾色器53的區(qū)域不是平坦的，則濾色器53由于不均勻施加而不能均勻地形成，并且濾色器53的性能在成像表面上變化。因此，形成濾色器53的區(qū)域通過(guò)平坦化膜52進(jìn)行平坦化而使其沒(méi)有臺(tái)階。
[0075]此外，如上所述，保形地形成通過(guò)CVD形成的高折射系數(shù)層71，并且因此由于電極焊墊50而形成很大的臺(tái)階。因此，通過(guò)形成很厚的平坦化膜52，來(lái)克服這樣的臺(tái)階。
[0076]然后，如圖4的E所示，形成微型透鏡54a和開(kāi)口 55。盡管回流、回蝕刻或納米印刷等用作形成微型透鏡54a的方法，但是該方法不限于此。此外，關(guān)于開(kāi)口 55，在抗蝕劑形成、曝光和顯影后，通過(guò)干蝕刻而蝕刻微型透鏡材料54、平坦化膜52和高折射系數(shù)層71。結(jié)果，暴露電極焊墊50的上表面。
[0077]諸如無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜的各種材料用于作為蝕刻目標(biāo)層的微型透鏡材料54、平坦化膜52和高折射系數(shù)層71以及抗反射材料(未示出)等。因此，在干蝕刻開(kāi)口 55時(shí)，通過(guò)盡可能減少膜和層的數(shù)量可改善工藝穩(wěn)定性。
[0078][根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡的形成]
[0079]接下來(lái)，參見(jiàn)圖5和6，將描述在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中的層內(nèi)透鏡的形成工藝。圖5是說(shuō)明形成層內(nèi)透鏡51a的工藝的流程圖。圖6是說(shuō)明形成層內(nèi)透鏡51a的工藝的示意圖。應(yīng)注意，在圖5和6中，還描述了形成電極焊墊50后的工藝。
[0080]在形成電極焊墊50且然后通過(guò)CVD形成鈍化層(未示出)時(shí)，涂層式高折射系數(shù)材料在步驟Sll中施加。這樣，如圖6的A所示，形成高折射系數(shù)層51。
[0081]盡管包含透明金屬氧化物膜粒子的硅氧烷基材料，例如，T1x或ZnOx用作涂層式高折射系數(shù)材料，但是該材料不限于此。高折射系數(shù)材料的折射系數(shù)設(shè)定為高于1.4至1.6，這是通常用作光程材料的折射系數(shù)。所希望的是高折射系數(shù)材料的折射系數(shù)為1.8或更高。
[0082]高折射系數(shù)層51例如通過(guò)旋涂形成。高折射系數(shù)層51的厚度設(shè)定為大于電極焊墊50的高度。然而，高折射系數(shù)層51的厚度根據(jù)電極焊墊50的高度以及層內(nèi)透鏡51a的希望高度優(yōu)化。應(yīng)注意，電極焊墊50的高度可根據(jù)層內(nèi)透鏡51a的高度變化。
[0083]高折射系數(shù)層51通過(guò)涂覆形成，并且因此由于電極焊墊50引起的臺(tái)階可通過(guò)高折射系數(shù)材料克服。另外，可減小電極焊墊50上高折射系數(shù)層51的厚度。因此，高折射系數(shù)層51形成為使由于電極焊墊50引起的臺(tái)階平坦化。
[0084]在步驟Sll后，用于形成層內(nèi)透鏡51a的抗蝕劑形成在高折射系數(shù)層51上。在形成抗蝕劑后，在步驟S12中，通過(guò)由光刻形成透鏡圖案且執(zhí)行熱處理(回流)，球形抗蝕劑72形成為如圖6的B所示。
[0085]還是在這里，高折射系數(shù)層51的表面沒(méi)有臺(tái)階，并且因此減少了施加抗蝕劑時(shí)的不均勻施加。因此，球形抗蝕劑72可均勻地形成在成像表面上。
[0086]在步驟S13中，通過(guò)干蝕刻在整個(gè)表面上執(zhí)行回蝕刻，并且以球形形狀形成的抗蝕劑72轉(zhuǎn)移到高折射系數(shù)層51。結(jié)果，層內(nèi)透鏡51a形成為如圖6的C所示。
[0087]如上所述，電極焊墊50上高折射系數(shù)材料(高折射系數(shù)層51)的厚度很小。因此，在該回蝕刻工藝中，可通過(guò)感應(yīng)電極焊墊50的暴露而調(diào)整蝕刻量。
[0088]現(xiàn)在，參見(jiàn)圖7，將詳細(xì)描述步驟S13中的回蝕刻。在圖7中，假定圖6的B中所示的狀態(tài)由時(shí)間點(diǎn)t = O表示，并且圖6的C所示的狀態(tài)由時(shí)間點(diǎn)t = 4表示，將描述高折射系數(shù)層51在時(shí)間點(diǎn)t = I至?xí)r間點(diǎn)t = 4的變化。
[0089]應(yīng)注意，蝕刻中使用的蝕刻氣體的種類為CF4、C4F8等的碳氟化合物氣體或O2等。
[0090]當(dāng)回蝕刻從時(shí)間點(diǎn)t = O的狀態(tài)開(kāi)始時(shí)，在時(shí)間點(diǎn)t = I的狀態(tài)下，在層內(nèi)透鏡的部分中的抗蝕劑72被蝕刻并且也在抗蝕劑沒(méi)有形成的部分中。因此，抗蝕劑72之下沒(méi)有覆蓋抗蝕劑72的高折射系數(shù)層51蝕刻為轉(zhuǎn)移抗蝕劑72的圖案。應(yīng)注意，抗蝕劑72不形成在電極焊墊50上，并且因此電極焊墊50上高折射系數(shù)層51的厚度與時(shí)間點(diǎn)t = O的狀態(tài)相比變得較小。
[0091]在時(shí)間點(diǎn)t = 2的狀態(tài)下，抗蝕劑72的轉(zhuǎn)移在抗蝕劑72之下的高折射系數(shù)層51中進(jìn)行，并且電極焊墊50上高折射系數(shù)層51的厚度變得進(jìn)一步減小。
[0092]然后，在時(shí)間點(diǎn)t = 3的狀態(tài)下，電極焊墊50上的高折射系數(shù)層51全部被蝕刻，并且電極焊墊50暴露，因此電極焊墊50 (Al)被蝕刻(附加等離子體)。此時(shí)，分散鋁和蝕刻期間的等離子體中的離子/基團(tuán)之間的反應(yīng)物和產(chǎn)物的離子/基團(tuán)物質(zhì)。
[0093]在干蝕刻中，通常監(jiān)測(cè)離子/基團(tuán)物質(zhì)。離子/基團(tuán)物質(zhì)通過(guò)提供到蝕刻設(shè)備的端點(diǎn)檢測(cè)器(EPD)監(jiān)測(cè)。等離子體中的發(fā)射波長(zhǎng)根據(jù)離子/基團(tuán)物質(zhì)決定，并且因此端點(diǎn)監(jiān)測(cè)，也就是，電極焊墊50的暴露(蝕刻)檢測(cè)通過(guò)監(jiān)測(cè)等離子體中的發(fā)射波長(zhǎng)而進(jìn)行。
[0094]在時(shí)間點(diǎn)t = 3的狀態(tài)下在端點(diǎn)檢測(cè)由EH)執(zhí)行后進(jìn)行預(yù)定的過(guò)蝕刻時(shí)，獲得時(shí)間點(diǎn)t = 4的狀態(tài)。過(guò)蝕刻的蝕刻量取決于所希望的透鏡形狀。例如，為了形成高曲率的透鏡，進(jìn)行過(guò)蝕刻很長(zhǎng)時(shí)間。
[0095]這樣，在上面參考圖7描述的回蝕刻中，電極焊墊50上高折射系數(shù)材料(高折射系數(shù)層51)的厚度和回蝕刻的蝕刻量之間的關(guān)系對(duì)于利用Ero的端點(diǎn)檢測(cè)是重要的。
[0096]圖8示出了在電極焊墊50的高度固定且高折射系數(shù)材料的厚度變化的情況下回蝕刻的開(kāi)始狀態(tài)(時(shí)間點(diǎn)t = O)和回蝕刻的結(jié)束狀態(tài)(時(shí)間點(diǎn)t = 4)。圖8的A示出了高折射系數(shù)材料的厚度設(shè)定為最小的情況。圖8的E示出了高折射系數(shù)材料的厚度設(shè)定為最大的狀態(tài)。
[0097]在圖8的A的情況下，高折射系數(shù)材料的厚度在時(shí)間點(diǎn)t = O太小，并且因此EPD的端點(diǎn)檢測(cè)沒(méi)有余量，并且層內(nèi)透鏡51a不能形成所希望的透鏡形狀。
[0098]在圖8的B和C的情況下，高折射系數(shù)材料在時(shí)間點(diǎn)t = O的厚度是適當(dāng)?shù)?，并且EPD的端點(diǎn)檢測(cè)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行，并且因此層內(nèi)透鏡51a可形成所希望的透鏡形狀。
[0099]在圖8的D和E的情況下，高折射系數(shù)材料在時(shí)間點(diǎn)t = O的厚度太大，并且因此EPD的端點(diǎn)檢測(cè)不能進(jìn)行。
[0100]圖9示出了在高折射系數(shù)材料的厚度固定而電極焊墊50的高度(厚度)變化的情況下回蝕刻的開(kāi)始狀態(tài)(時(shí)間點(diǎn)t = O)和回蝕刻的結(jié)束狀態(tài)(時(shí)間點(diǎn)t = 4)。圖9的A示出了電極焊墊50的厚度設(shè)定為最小的情況。圖9的E示出了電極焊墊50的厚度最大的情況。
[0101]在圖9的A和B的情況下，高折射系數(shù)材料在時(shí)間點(diǎn)t = O的厚度太大，并且EPD的端點(diǎn)檢測(cè)不能進(jìn)行。
[0102]在圖9的C的情況下，高折射系數(shù)材料在時(shí)間點(diǎn)t = O的厚度是適當(dāng)?shù)?，并且EPD的端點(diǎn)檢測(cè)可適當(dāng)進(jìn)行，并且因此層內(nèi)透鏡51a可形成所希望的透鏡形狀。
[0103]在圖9的D和E的情況下，高折射系數(shù)材料在時(shí)間點(diǎn)t = O的厚度太小，并且因此EPD的端點(diǎn)檢測(cè)沒(méi)有余量，并且層內(nèi)透鏡51a不能形成所希望的透鏡形狀。
[0104]因此，假設(shè)，如圖10所示，電極焊墊50上高折射系數(shù)材料(高折射系數(shù)層51)在回蝕刻開(kāi)始(時(shí)間點(diǎn)t = O)的厚度由Ta表示，并且回蝕刻的蝕刻量由Tb表示，則由EPD適當(dāng)執(zhí)行端點(diǎn)檢測(cè)且以所希望的透鏡形狀形成層內(nèi)透鏡51a的條件由Tb>Ta表示。
[0105]高折射系數(shù)材料的沉積量和回蝕刻的蝕刻量不必固定，這可導(dǎo)致透鏡形狀的不均勻。然而，在上述條件下的蝕刻的端點(diǎn)檢測(cè)可減少形狀的不均勻。
[0106]反過(guò)來(lái)參考圖5的流程圖，如圖6的D所示，平坦化膜52在步驟S14形成在高折射系數(shù)層51上，并且濾色器53在步驟S15形成在平坦化膜52上。
[0107]在形成透鏡的傳統(tǒng)工藝中，由于電極焊墊50引起的很大臺(tái)階形成在高折射系數(shù)層71中，并且因此必須形成厚的平坦化膜52(圖4的D)。另一方面，在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的形成透鏡的工藝中，由于電極焊墊50引起的臺(tái)階幾乎不形成在高折射系數(shù)層51中，并且因此可形成薄的平坦化膜52。
[0108]然后，如圖6的E所示，在步驟S16中形成微型透鏡54a，并且在步驟S17中形成開(kāi)口 55 (焊墊開(kāi)口)。
[0109]在傳統(tǒng)的形成透鏡的工藝中，蝕刻目標(biāo)層是微型透鏡材料54、平坦化膜52、高折射系數(shù)層71和抗反射材料(未示出)等。在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的形成透鏡的工藝中，蝕刻目標(biāo)層是微型透鏡材料54、平坦化膜52和抗反射材料(未示出)。因此，在根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的形成透鏡的工藝中，蝕刻目標(biāo)層與傳統(tǒng)的形成透鏡的工藝相比可減少。
[0110]根據(jù)上述工藝，平坦化膜52可形成為薄的，并且因此，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，微型透鏡54a和層內(nèi)透鏡51a之間的距離可較短。因此，改善了光收集特性，并且減少了衰減的光。因此，可提供更良好的光收集特性。
[0111]此外，可減少層內(nèi)透鏡51a的形狀的不均勻性。因此，可以減少光收集特性的不均勻性且抑制顏色混合。
[0112]另外，與傳統(tǒng)的形成透鏡的工藝相比，蝕刻目標(biāo)層可較少。因此，在蝕刻電極焊墊50時(shí)可以提供減少鋁蝕刻量的效果，由于減少含有鋁的沉積便利聚合物的分離工藝，并且由于氟化鋁的減少而減少了腐蝕。此外，在形成開(kāi)口 55的工藝中能縮短干蝕刻的工藝時(shí)間。此外，可減小開(kāi)口 55的深度，并且因此可便利安裝固態(tài)成像裝置I時(shí)的接合。
[0113]這樣，數(shù)字相機(jī)等中的自動(dòng)聚焦功能采用系統(tǒng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)比法實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，通過(guò)混合固態(tài)成像裝置的像素中的相差檢測(cè)像素實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能(相差檢測(cè)法)。相差檢測(cè)像素的每一個(gè)在其上層中提供有光屏蔽膜，并且由光屏蔽膜屏蔽到光接收部分的光。
[0114]在下文，將描述包括相差檢測(cè)像素的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造。
[0115][包括相差檢測(cè)像素的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例]
[0116]圖11示出了固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的構(gòu)造示例。
[0117]相差檢測(cè)像素分散在多個(gè)像素10內(nèi)，在固態(tài)成像裝置I的成像區(qū)域31中設(shè)置成矩陣形式。例如，相差檢測(cè)像素包括光接收部分在右半部分被屏蔽光的像素和光接收部分在左半部分被屏蔽光的像素。通過(guò)在固態(tài)成像裝置I中在像素行的預(yù)定一行中由這些像素取代某些像素10，像素可規(guī)則地設(shè)置成預(yù)定的圖案。
[0118]圖11示出了相差檢測(cè)像素80的截面，其中光敏二極管42的光接收表面的部分(具體而言，幾乎右半部分)被屏蔽光。
[0119]應(yīng)注意，圖11所示的相差檢測(cè)像素80與參考圖3描述的像素10相同部分的描述將省略。
[0120]在圖11所示的相差檢測(cè)像素80中，配線層46之一形成為光屏蔽部分，使光敏二極管42的光接收表面的部分避光。
[0121]在相差檢測(cè)像素80中，光接收表面的部分避光，并且因此靈敏度上的降低是不可避免的。然而，光收集特性可由根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡51a得到改善，并且因此可抑制由于光屏蔽導(dǎo)致的靈敏度上的下降。
[0122][固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的另一個(gè)構(gòu)造示例]
[0123]圖12示出了固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的另一個(gè)構(gòu)造示例。
[0124]在圖12所示的相差檢測(cè)像素80中，微型透鏡54a’的曲率小于其他像素10的微型透鏡54a。
[0125]采用這樣的構(gòu)造，可進(jìn)一步改善光收集特性，并且可進(jìn)一步抑制由于光屏蔽引起的靈敏度上的降低。
[0126][固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的再一個(gè)構(gòu)造示例]
[0127]圖13示出了固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的再一個(gè)構(gòu)造示例。
[0128]在圖13所示的相差檢測(cè)像素80中，形成層內(nèi)透鏡51a’，使其曲率小于其他像素10的層內(nèi)透鏡51a。
[0129]還是采用該構(gòu)造，可進(jìn)一步改善光收集特性，并且可進(jìn)一步抑制由于光屏蔽導(dǎo)致的靈敏度上的降低。
[0130][固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的再一個(gè)構(gòu)造示例]
[0131]圖14示出了固態(tài)成像裝置包括相差檢測(cè)像素的再一個(gè)構(gòu)造示例。
[0132]在圖14所示的相差檢測(cè)像素80中，形成層內(nèi)透鏡51a’使其曲率小于其他像素10的層內(nèi)透鏡51a，并且形成微型透鏡54a’使其曲率小于其他像素10的微型透鏡54a。
[0133]采用這樣的構(gòu)造，可進(jìn)一步改善光收集特性，并且可進(jìn)一步抑制由于光屏蔽導(dǎo)致的靈敏度上的降低。
[0134][保證鈍化性]
[0135]形成根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的層內(nèi)透鏡51a的高折射系數(shù)材料在某些情況下沒(méi)有鈍化性。在這樣的情況下，如圖15所示，固態(tài)成像裝置I可具有其中高折射系數(shù)材料施加到鈍化層的結(jié)構(gòu)。
[0136]圖15所示固態(tài)成像裝置I與參考圖3描述的固態(tài)成像裝置I相同部分的描述將省略。
[0137]在圖15所示的固態(tài)成像裝置I中，在電極焊墊50 (配線層49)形成前，形成氮化硅膜等的鈍化層101。
[0138]采用這樣的結(jié)構(gòu)，即使高折射系數(shù)材料不具有鈍化性，也可保證鈍化性。
[0139]作為選擇，固態(tài)成像裝置I可具有圖16所示的結(jié)構(gòu)。
[0140]在圖16所示的固態(tài)成像裝置I中，在電極焊墊50 (配線層49)形成后，形成氮化硅膜等的鈍化層102。
[0141]在此情況下，電極焊墊50的上表面上的鈍化層102在形成層內(nèi)透鏡51a中的回蝕刻期間去除。僅去除鈍化層102的小區(qū)域，并且保留電極焊墊50的側(cè)面上的鈍化層102。因此，可以充分保證鈍化性。
[0142][在劃片期間的膜分離]
[0143]通常，相對(duì)軟的有機(jī)材料用作半導(dǎo)體設(shè)備中的平坦化膜的材料。由于其柔性，平坦化膜的切割表面可以在劃片時(shí)由從劃片刀施加到平坦化膜的物理力破壞。結(jié)果，平坦化膜自身可以分開(kāi)，或者上層和下層可以分開(kāi)。
[0144]圖17示出了在劃片前固態(tài)成像裝置I的截面圖。
[0145]如圖17所示，劃線(scribe line) 121提供在固態(tài)成像裝置I和另一個(gè)固態(tài)成像裝置I之間。在劃片時(shí)，固態(tài)成像裝置I分成芯片，并且劃線121由劃片刀切割。
[0146]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，平坦化膜52形成為具有小的厚度，并且因此平坦化膜52和劃片刀彼此接觸的區(qū)域也很小。因此，可減小從劃片刀到平坦化膜施加的物理力。結(jié)果，可抑制平坦化膜52的膜分開(kāi)。
[0147]盡管上面已經(jīng)描述了本公開(kāi)的實(shí)施例應(yīng)用于前側(cè)照明式CMOS圖像傳感器的構(gòu)造，但是，本公開(kāi)的實(shí)施例可應(yīng)用于諸如后側(cè)照明式CMOS圖像傳感器和電荷耦合器件(CXD)圖像傳感器的固態(tài)成像裝置。
[0148]此外，本公開(kāi)的實(shí)施例不限于應(yīng)用于固態(tài)成像裝置，而是也可應(yīng)用于成像裝置。成像裝置是指諸如數(shù)字相機(jī)和攝像機(jī)的照相機(jī)系統(tǒng)或者諸如移動(dòng)電話的具有成像功能的電子設(shè)備。應(yīng)注意，安裝在電子設(shè)備上的模塊，也就是，相機(jī)模塊可用作成像裝置。
[0149][電子設(shè)備的構(gòu)造示例]
[0150]現(xiàn)在，參見(jiàn)圖18，將描述應(yīng)用根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造示例。
[0151]圖18所示的電子設(shè)備200包括光學(xué)透鏡201、快門(mén)裝置202、固態(tài)成像裝置203、驅(qū)動(dòng)電路204和信號(hào)處理電路205。圖18示出了根據(jù)本公開(kāi)上述實(shí)施例的固態(tài)成像裝置I提供到電子設(shè)備(數(shù)字相機(jī))作為固態(tài)成像裝置203的情況下的實(shí)施例。
[0152]光學(xué)透鏡201將來(lái)自物體的圖像光(入射光)聚焦在固態(tài)成像裝置203的成像表面上，并且形成圖像。這樣，信號(hào)電荷累積在固態(tài)成像裝置203中預(yù)定的周期?？扉T(mén)裝置202相對(duì)于固態(tài)成像裝置203控制光照射周期以及光屏蔽周期。
[0153]驅(qū)動(dòng)電路204提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于控制固態(tài)成像裝置203的信號(hào)轉(zhuǎn)移操作和快門(mén)裝置202的快門(mén)操作。根據(jù)從驅(qū)動(dòng)電路204提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))，固態(tài)成像裝置203轉(zhuǎn)移信號(hào)。信號(hào)處理電路205在從固態(tài)成像裝置203輸出的信號(hào)上執(zhí)行各種類型的信號(hào)處理。從信號(hào)處理形成的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)中或者輸出到監(jiān)視器。
[0154]在根據(jù)該實(shí)施例的電子設(shè)備200中，更加良好的光收集特性可提供在固態(tài)成像裝置203中。因此可改善圖像質(zhì)量。
[0155]應(yīng)注意，本公開(kāi)的實(shí)施例不限于上述實(shí)施例，而是可在不脫離本公開(kāi)要旨的情況下進(jìn)行各種變化。
[0156]應(yīng)注意，本公開(kāi)也可采用下面的構(gòu)造。
[0157](I) 一種固態(tài)成像裝置，包括:
[0158]成像區(qū)域，在該成像區(qū)域中設(shè)置像素；
[0159]連接區(qū)域，圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及
[0160]層內(nèi)透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使得該電極焊墊的上表面從施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
[0161](2)根據(jù)(I)的固態(tài)成像裝置，還包括:
[0162]平坦化膜，形成在該高折射系數(shù)材料上；以及
[0163]濾色器和微型透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中的該平坦化膜上，其中
[0164]該開(kāi)口通過(guò)蝕刻該連接區(qū)域中該平坦化膜和該微型透鏡的材料形成。
[0165](3)根據(jù)⑵的固態(tài)成像裝置，其中
[0166]該電極焊墊的該上表面與該平坦化膜部分地接觸。
[0167](4)根據(jù)⑴的固態(tài)成像裝置，其中
[0168]該成像區(qū)域包括作為該像素之一的相差檢測(cè)像素，該相差檢測(cè)像素的光接收表面部分地屏蔽光。
[0169](5)根據(jù)(4)的固態(tài)成像裝置，其中
[0170]該相差檢測(cè)像素的該微型透鏡形成為使其曲率小于其他像素的該微型透鏡的曲率。
[0171](6)根據(jù)(4)或(5)的固態(tài)成像裝置，其中
[0172]該相差檢測(cè)像素的該層內(nèi)透鏡形成為使其曲率小于其他像素的該層內(nèi)透鏡的曲率。
[0173](7)根據(jù)⑴至(6)任何一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，還包括
[0174]鈍化層，其中
[0175]該高折射系數(shù)材料施加到該鈍化層。
[0176](8)根據(jù)⑴至(7)任何一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中
[0177]該高折射系數(shù)材料包含金屬氧化物膜粒子。
[0178](9) 一種制造固態(tài)成像裝置的方法，該固態(tài)成像裝置包括其中設(shè)置像素的成像區(qū)域、圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊的連接區(qū)域、以及對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中的層內(nèi)透鏡，該方法包括:
[0179]通過(guò)回蝕刻該涂層式高折射系數(shù)材料形成該層內(nèi)透鏡；以及
[0180]在該連接區(qū)域中形成開(kāi)口，使該電極焊墊的該上表面通過(guò)回蝕刻施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
[0181](10)根據(jù)(9)的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中
[0182]在回蝕刻施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料時(shí)，監(jiān)測(cè)該電極焊墊受等離子體攻擊導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)。
[0183](11)根據(jù)(10)的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中
[0184]該電極焊墊上的該高折射系數(shù)材料設(shè)定為使其厚度小于與回蝕刻該高折射系數(shù)材料時(shí)的蝕刻量對(duì)應(yīng)的厚度。
[0185](12) —種電子設(shè)備，包括:
[0186]成像區(qū)域，其中設(shè)置像素；
[0187]連接區(qū)域，圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及
[0188]層內(nèi)透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使該電極焊墊的上表面從施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
[0189]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。
[0190]本申請(qǐng)要求于2013年7月30提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2013-157934的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)成像裝置，包括: 成像區(qū)域，在該成像區(qū)域中設(shè)置像素； 連接區(qū)域，圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及 層內(nèi)透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使該電極焊墊的上表面從施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 平坦化膜，形成在該高折射系數(shù)材料上；以及 濾色器和微型透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中的該平坦化膜上，其中 該開(kāi)口通過(guò)蝕刻該連接區(qū)域中該平坦化膜和該微型透鏡的材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其中 該電極焊墊的該上表面與該平坦化膜部分地接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中 該成像區(qū)域包括作為該像素之一的相差檢測(cè)像素，該相差檢測(cè)像素的光接收表面被部分地屏蔽光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置，其中 該相差檢測(cè)像素的該微型透鏡形成為曲率小于其他像素的該微型透鏡的曲率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像裝置，其中 該相差檢測(cè)像素的該層內(nèi)透鏡形成為曲率小于其他像素的該層內(nèi)透鏡的曲率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括 鈍化層，其中 該高折射系數(shù)材料施加到該鈍化層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中 該高折射系數(shù)材料包含金屬氧化物膜粒子。
9.一種制造固態(tài)成像裝置的方法，該固態(tài)成像裝置包括其中設(shè)置像素的成像區(qū)域、圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊的連接區(qū)域、以及對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中的層內(nèi)透鏡，該方法包括: 通過(guò)回蝕刻涂層式高折射系數(shù)材料形成該層內(nèi)透鏡；以及 在該連接區(qū)域中形成開(kāi)口，使該電極焊墊的該上表面通過(guò)回蝕刻施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 在回蝕刻施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料時(shí)，監(jiān)測(cè)該電極焊墊受等離子體攻擊導(dǎo)致的發(fā)射波長(zhǎng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中 該電極焊墊上的該高折射系數(shù)材料設(shè)定為厚度小于與回蝕刻該高折射系數(shù)材料的蝕刻量對(duì)應(yīng)的厚度。
12.—種電子設(shè)備,包括: 成像區(qū)域，該成像區(qū)域中設(shè)置像素； 連接區(qū)域，圍繞該成像區(qū)域且包括電極焊墊；以及 層內(nèi)透鏡，對(duì)于該像素的每一個(gè)形成在該成像區(qū)域中，該層內(nèi)透鏡由涂層式高折射系數(shù)材料形成，該連接區(qū)域包括開(kāi)口，該開(kāi)口形成為使該電極焊墊的上表面從施加到該電極焊墊的該高折射系數(shù)材料暴露。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104347657SQ201410353256
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】堀越浩 申請(qǐng)人:索尼公司