固態(tài)成像器件和成像設備的制作方法

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專利名稱：固態(tài)成像器件和成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及諸如電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的各種固態(tài)成像器件，更具體地，涉及能夠有效地減小成像信號中所包含的噪聲的固態(tài)成像器件以及使用其的成像設備。
并且，本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件和相機，更具體地，涉及這樣的固態(tài)成像器件和包括其的成像設備所述成像器件中的像素被布置成矩陣，每個像素都在其光接收表面具有光電二極管。
背景技術：
近些年來，以CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器為代表的固態(tài)成像器件已經被積極地開發(fā)，并被用于各種攝像設備、移動電話機等。
例如，在CCD圖像傳感器中，多個像素以二維方式布置在半導體襯底上，每一個像素都具有光電二極管(光電轉換部分)。此外，CCD垂直轉移(transfer)寄存器被設置在相鄰的每兩個像素之間。而且，CCD水平轉移寄存器被設置在各個CCD垂直轉移寄存器的輸出端。
此外，諸如絕緣膜、轉移電極膜和光屏蔽膜的層疊膜被依次形成在半導體襯底上，并且色彩過濾器、微透鏡等通過平坦化的膜等方式形成在半導體襯底上。
在這樣的CCD圖像傳感器中，驅動脈沖被提供到形成在半導體襯底上的轉移電極，由此驅動各個轉移寄存器。在像素的光電二極管中產生的信號電荷通過CCD垂直轉移寄存器和CCD水平轉移寄存器被相繼轉移。并且，信號電荷然后由設置在CCD水平轉移寄存器的輸出端的光電轉換部分轉換成電壓信號或者電流信號。并且，所得的電壓信號或電流信號然后以像素信號的形式被輸出。
另一方面，在CMOS圖像傳感器中，成像區(qū)域和外圍電路區(qū)域被設置在同一半導體襯底上。在此，多個像素以二維方式布置在成像區(qū)域中，每個像素具有形成在其中的光電二極管。并且，外圍電路區(qū)域被設置在成像區(qū)域外部。
此外，諸如讀取晶體管(轉移柵(transfer gate))、放大晶體管、選擇晶體管和復位晶體管的各種像素晶體管被針對每一個像素布置在成像區(qū) 域中。在此，讀取晶體管將在光電二極管中產生并積累的信號電荷讀出到浮置擴散區(qū)(floating diffiision， FD)。放大晶體管產生對應于FD區(qū)電勢的像素信號。選擇晶體管選擇從哪個像素輸出像素信號。并且，復位晶體管復位FD。此外，在像素的各個光電二極管中產生并積累的信號電荷通過針對各個像素晶體管的驅動而被轉換成像素信號。并且，所得的像素信號通過針對每個像素列而設置的信號線被輸出。
此外，驅動控制電路、信號處理電路、電源控制電路等被設置在外圍電路區(qū)域中。在此，根據(jù)提供到像素陣列部分的各種控制脈沖，驅動控制電路控制用于讀出像素信號的操作。信號處理電路針對讀出的像素信號執(zhí) 行各種信號處理。并且，電源控制電路從被驅動的電源產生電源電壓。
此外，諸如絕緣膜、轉移驅動電極膜、布線膜和光屏蔽膜的層疊膜被依次形成在半導體襯底上。并且，色彩過濾器、微透鏡等通過平坦化等方式得到的膜形成在半導體襯底上。
在這樣的CMOS圖像傳感器中，對于每一個像素，通過驅動各個像素
晶體管而在各個像素的光電二極管中積累的信號電荷被轉換成像素信號。所得的像素信號按每一個像素列輸出，以在隨后的階段被輸送到信號處理電路，并且在信號處理電路中對像素信號執(zhí)行噪聲去除處理、信號處理等。并且，所得的信號隨后被從信號處理電路輸出。
目前，在如上所描述的各種固態(tài)成像器件中，每一個像素的光電二極管的面積隨著最近多像素的推廣被而減小。因此，到達光敏轉換部分的光的量也被減小，由此降低了光敏轉換部分達到靈敏度。
因此，尤其是在低的照明強度下，噪聲對圖像質量施加的影響變大，由此必須提高S/N比。
迄今，已經知道通過向光電轉換部分和晶體管區(qū)域供應氫來抑制噪聲。
圖15是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的實例的CMOS圖像傳感器的像素結構
的立ll加閱
首先，在硅(Si)襯底400的上層部分中，光電二極管(PD) 410和像素晶體管(Tr) 420被形成在由隔離部分401隔離的區(qū)域中。此外，下層疊膜430被布置在硅襯底400的表面上，并包括柵極絕緣膜、用于晶體管驅動的柵電極膜等。并且，多個布線膜450穿過各個層間絕緣膜440被形成在下層疊膜430上。
并且，在圖15所示的現(xiàn)有技術中，包含有氫的氫釋放膜460被形成在各個層間絕緣膜440的上方，并且色彩過濾器480和片上微透鏡490通過保護膜470形成在氫釋放膜460上。此技術例如在日本專利公開No. 2002-231915 (專利文件l)中有描述。
在使用CCD元件、CMOS傳感器等的固態(tài)成像器件中，光被入射到形成在半導體襯底表面上的光電二極管(光電轉換部分)。并且，由在光電二極管中產生的信號電荷獲得視頻信號。
在CCD元件中，例如，多個像素以矩陣形式被二維地布置在光接收表面上，并且對每一個像素設置光電二極管。并且，每一個光電二極管在光接收階段中產生和積累的信號電荷通過CCD垂直轉移路徑和水平轉移路徑轉移而被讀出。
此外，在CMOS傳感器中，例如，類似于CCD傳感器的情形，多個像素以矩陣形式被二維地布置在光接收表面上，并且對每一個像素設置光電二極管。并且，每一個光電二極管在光接收階段中產生和積累的信號電荷通過CMOS電路的驅動，轉移到被稱為浮置擴散區(qū)的雜質擴散層中。并且，信號電荷然后被轉換成信號電壓，并且所得的信號被讀出。
圖16是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的實例的固態(tài)成像器件的光接收表面上的光電二極管的布置的示意性平面圖。
例如，在光接收表面R^的光電二極管區(qū)Rpd中，對于每一個像素，n 型電荷積累層和上覆于n型電荷積累層的p+型表面層被形成在半導體襯底
的p型阱區(qū)域中。于是，構建了具有pn結的光電二極管。
用于屏蔽光入射的光屏蔽膜被形成在光電二極管區(qū)Rpd之外的、作為光屏蔽區(qū)域Rsd的區(qū)域中。例如，除了用于將光接收表面分隔成分別與像素對應的多個區(qū)域的隔離膜之外，在CCD元件的情形中的CCD轉移路徑等和在CMOS傳感器的情形中的CMOS電路等被設置在光屏蔽膜下方的層中。
此外，為了防止入射到各個光電二極管的光被硅襯底表面反射，抗反
射膜被形成，以覆蓋各個光電二極管區(qū)rpd中的光電二極管。
例如，氮化硅膜等被用作抗反射膜的材料，其折射率低于硅并高于氧化硅膜，氧化硅膜作為層間絕緣膜被形成為覆蓋在抗反射膜上。
為了在如上所述的固態(tài)成像器件中獲得最大的防光反射作用，抗反射膜需要被形成在對光敏轉換有貢獻的每個光電二極管區(qū)Rpd的整個表面上。
另一方面，本領域已知的是，例如通過用加氫處理(燒結)來對硅的懸空鍵(dangling bond)進行封端(terminate)，可以減小作為固態(tài)成像器件的重要性能之一的暗電流。
在此，在抗反射膜以上述方式形成在光電二極管區(qū)Rpd的整個表面上的情況下，將氫供應到硅區(qū)域用于抑制暗電流受到妨礙，因此暗電流增大。
為了應付上面的問題，日本專利No. 3,070,513 (專利文件2)公開了一種技術，其中，在CCD元件的CCD轉移柵的下部，去除區(qū)域被形成在氮
化硅膜中，以便供應氫。
日本專利公開No. 2004-165236 (專利文件3)公開了一種技術，其中，在光接收部分中，去除區(qū)域被形成在用作CMOS傳感器等中的刻蝕停止層的氮化硅膜中，以減小暗電流。
日本專利公開No. 2005-33110 (專利文件4)公開了一種技術，其中，去除區(qū)域被形成在CCD元件的光電二極管區(qū)域中的氮化硅膜中。在光電二極管區(qū)域中形成去除區(qū)域促進了在光電二極管區(qū)域中對懸空鍵進行封端的處理，其中所述懸空鍵被認為對暗電流有很大的貢獻。結果，暗電流被
進一步減小。
在氮化硅膜中的去除區(qū)域以上述方式布置在光電二極管區(qū)域中的情況下，通常，去除區(qū)域以對稱形狀布置在光電二極管中。就是說，對于所有像素，不論其在光接收表面中的位置如何，所形成的去除區(qū)域都具有統(tǒng)一的形狀。例如，在如圖16所示的現(xiàn)有技術的實例中，一對條狀去除區(qū)域 RH被形成在每一個光電二極管區(qū)RPD的左側端部分和右側端部分。

發(fā)明內容
然而，上述現(xiàn)有技術涉及下面所述的問題。就是說，因為氫從氫釋放區(qū)擴散到光電二極管和晶體管以外的區(qū)域中，所以更加減少了供應到光電二極管和晶體管的氫的量。結果，不能有效地去除噪聲。
然而，如專利文件4所示，針對氮化硅膜的去除區(qū)域被布置在光電二
極管區(qū)中，例如，在將一對條狀去除區(qū)域RH形成在各個光電二極管區(qū)RPD
的左側和右側端部中的這種布局情況下，存在如下問題。就是說，在光接
收表面RLn的中心部分處的像素中，光輻射區(qū)R^大致位于光電二極管區(qū) Rpd的中心部分。然而，在光接收表面Rlk的端部的像素中，光福射區(qū)Rlt 沿著該像素遠離光接收表面Rm中心的方向偏離光電二極管區(qū)Rpd的中心。因此，在靠近光接收表面Rui端部的像素處，實際匯聚光的光輻射區(qū) Rw與去除區(qū)域RH的交疊比率增大。結果，出現(xiàn)如下問題，即在越靠近光接收表面Rm端部的像素處，抗反射效率變得越低，由此靈敏度變得越低。
要解決的問題是，在固態(tài)成像器件中在越靠近光接收表面端部的像素處，抗反射效率變得越低，由此靈敏度變得越低。
有鑒于此，期望提供一種固態(tài)成像器件，其能夠有效地在其中執(zhí)行氫的供應，并且有效地抑制噪聲的產生，由此提高圖像質量，并期望提供使用其的成像設備。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種固態(tài)成像器件，包括形成有多個像素的半導體襯底，每一個像素具有光電轉換部分；以及形成在所述半導體襯底上的層疊膜，其中，所述層疊膜包括..用于釋放氫的氫釋放膜，和氫
阻隔膜，所述氫阻隔膜被布置在所述氫釋放膜的上方。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一種成像設備，包括使用固態(tài)成像器件的成像部分；用于控制所述成像部分的控制部分；以及用于操縱所述成像部分的操縱部分，所述固態(tài)成像器件包括形成有多個像素的半導體襯底，每一個像素具有光電轉換部分；以及形成在所述半導體襯底上的層疊膜，其中，所述層疊膜包括用于釋放氫的氫釋放膜，和氫阻隔膜，所述氫阻隔膜被布置在所述氫釋放膜的上方。
此外，根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，提供一種在光接收表面上集成有多個像素的固態(tài)成像器件，所述固態(tài)成像器件包括針對每個像素形成的光電二極管，所述像素是在成為所述光接收表面的半導體襯底上通過分隔而形成的；形成在所述半導體襯底上的信號讀出部分，用于讀出所述光電二極管中產生和積累的信號電荷或者與所述信號電荷相對應的電壓；以及形成為覆蓋多個所述光電二極管區(qū)域的抗反射膜，其中，所述光電二極管區(qū)域中每一者內設有通過地部分去除所述抗反射膜而得到的去除部分，并且所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域內的布置對于各個像素是彼此不同的。
根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，在該固態(tài)成像器件中，多個像素被集成在光接收表面上，并且針對每個像素形成光電二極管，所述像素是在成為所述光接收表面的半導體襯底上通過分隔而形成的。此外，信號讀出部分形成在所述半導體襯底上，用于讀出所述光電二極管中產生和積累的信號電荷或者與所述信號電荷相對應的電壓。在此，抗反射膜被形成為覆蓋多個光電二極管區(qū)域。所述光電二極管區(qū)域中每一者內設有通過部分地去除所述抗反射膜而得到的去除部分。并且，上述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū) 域內的布置對于各個像素是彼此不同的。
根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，提供一種成像設備，包括在光接收表面上集成有多個像素的固態(tài)成像器件；用于將入射光引導到所述固態(tài)成像
器件的成像部分的光學系統(tǒng)；以及用于處理來自所述固態(tài)成像器件的輸出
信號的信號處理電路，其中，所述固態(tài)成像器件包括針對每個像素形成的光電二極管，所述像素是在成為所述光接收表面的半導體襯底上通過分
隔而形成的；形成在所述半導體襯底上的信號讀出部分，用于讀出所述光電二極管中產生和積累的信號電荷或者與所述信號電荷相對應的電壓；以及形成為覆蓋多個所述光電二極管區(qū)域的抗反射膜，其中，所述光電二極管區(qū)域中每一者內設有通過部分地去除所述抗反射膜而得到的去除部分，并且所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域內的布置對于各個所述像素是彼此不同的。
根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，所述成像設備包括在光接收表面上集成有多個像素的固態(tài)成像器件、用于將入射光引導到所述固態(tài)成像器件的成像部分的光學系統(tǒng)、以及用于處理來自所述固態(tài)成像器件的輸出信號的信號處理電路。并且，所述固態(tài)成像器件具有如上所述的構造。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，固態(tài)成像器件的層疊層設有用于釋放氫的氫釋放膜和布置在氫釋放膜上方的氫阻隔膜。結果，從氫釋放膜釋放的氫可以被高效地供應到半導體襯底側的光電轉換部分、其它晶體管、轉移寄存器等，而不會擴散到任何非必要的區(qū)域。因此，供應足夠量的氫可以在固態(tài) 成像器件中實現(xiàn)高的抑噪效果，并且提高圖像質量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于成像部分的固態(tài)成像器件的層疊膜設有用于釋放氫的氫釋放膜和布置在氫釋放膜上方的氫阻隔膜。結果，從氫釋放膜釋放的氫可以被高效地供應到半導體襯底側的光電轉換部分、其它晶體管、轉移寄存器等，而不會擴散到任何非必要的區(qū)域。因此，供應足夠量的氫可以在成像部分中實現(xiàn)高的抑噪效果，并且提高圖像質量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，在固態(tài)成像器件中，光接收表面被分隔成多個區(qū)域。并且，在各個區(qū)域中，去除區(qū)域在抗反射膜中被設置為沿與下述方向相反的方向偏離，所述方向是在從光接收表面的中心向其端部觀察時相應光電二極管區(qū)內的光輻射區(qū)發(fā)生偏離所沿著的方向。結果，可以在從光接收表面的中心到其端部的整個區(qū)域中防止光輻射區(qū)與去除區(qū)域交疊。因此，可以抑制由于靠近固態(tài)成像器件中光接收表面端部的像素中抗反射效率下降而導致的靈敏度降低。
此外，根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，在安裝到成像設備的固態(tài)成像器
件中，可以抑制由于在靠近固態(tài)成像器件中光接收表面端部的像素中抗反射效率的下降而導致的靈敏度降低。

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像器件的平面示意圖；圖2是示出了圖l所示的固態(tài)成像器件的像素的電路結構的電路圖；圖3是示出了作為本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳
感器中的像素結構的示意性剖視圖4A-4E分別是示出了用于制造圖3所示的CMOS圖像傳感器的過程
的示意性剖視圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的CMOS圖像傳感器中的像素結
構的示意性剖視圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的相機設備的框圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示
意圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件的示意性剖視圖9是示出了在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件中，當光入射到各個像素的光電二極管時，光輻射區(qū)的光接收表面的平面示意圖10A-10D分別是示出了制造根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件的方法中的制造過程的示意性剖視圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示意圖12是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示意圖13是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的一部
分的平面示意圖14是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的相機設備的示意性框圖15是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術實例的CMOS圖像傳感器的像素結構的
示意性剖視圖16是根據(jù)現(xiàn)有技術實例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示意圖。
具體實施例方式
第一實施例
圖1是示出了作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的平面圖。此外，圖2是示出了圖1所示的固態(tài)成像器件的像素中的電路結構的電路圖。應該注意，雖然在此實施例中，在下面將主要描述CMOS圖像傳感器，但是本發(fā)明也可以類似地應用于CCD圖像傳感器。
如圖l所示，第一實施例的固態(tài)成像器件包括像素陣列部分20、垂直掃描電路21、載荷MOS晶體管電路24、 CDS電路25、水平選擇晶體管電路26、以及水平掃描電路22。在此，在像素陣列部分20中，多個二維布置的像素16構成了成像區(qū)域。垂直掃描電路21對下述操作進行控制所述操作通過在垂直方向上相繼掃描像素陣列部分20的像素，來從各個像素相繼讀出像素信號。載荷MOS晶體管電路24相繼控制從像素陣列部分20的各個像素列引出的垂直信號線28。 CDS電路25引入從像素陣列部分20的各個像素列讀出的像素信號，并且通過執(zhí)行相關雙取樣處理來進行噪聲去除。水平選擇晶體管電路26向水平信號線27分別輸出從CDS電路25輸出的像素信號。并且，水平掃描電路22在水平方向上相繼選擇水平選擇晶體管電路26，并控制像素信號的輸出操作。
此外，輸出到水平信號線27的圖像信號通過緩沖放大器被傳送到后續(xù)階段中的電路中。
此外，如圖2所示，像素16中的每一個像素包括光電二極管(PD) 1，轉移柵晶體管(TG) 12，復位晶體管(RST) 14，放大晶體管 (AMP) 13以及選擇晶體管15。在此，光電二極管1對入射到其上的光進行光電轉換。轉移柵晶體管12根據(jù)轉移柵脈沖(多TRG)，將通過光電轉換得到的電信號轉移到浮置擴散(FD)部分3。復位晶體管14根據(jù)復位脈沖(牽RST)，將FD部分3的電勢復位到電源電壓VDD。放大晶體管
(AMP) 13將FD部分3的電勢變化轉換成電壓信號或者電流信號。并且，選擇晶體管15根據(jù)選擇信號(多SEL)，將從放大晶體管13的輸出連接到垂直信號線28。
因此，垂直信號線28、電源線等沿垂直方向布線在像素16附近。并且，讀出線17、復位線18、選擇線19等沿水平方向布線在像素16附近。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的CMOS圖像傳感器的像素結構的剖視圖。
在此圖中，標號110表示光電二極管；標號120表示像素晶體管；標號131表示開口部分；標號160表示氫釋放膜；標號180表示層間絕緣膜；標號190表示布線膜；標號210表示色彩過濾器；標號220表示片上微透鏡。
首先，光電二極管(PD) 110、像素晶體管(Tr) 120等被形成在硅 (Si)襯底100的上層部分中通過隔離部分101的隔離而限定的區(qū)域中。應該注意，像素晶體管120包括諸如上述的轉移柵晶體管、放大晶體管和復位晶體管的晶體管。
此外，下層疊膜130被布置在硅襯底IOO的表面上，下層疊膜130包括柵極絕緣膜、用于晶體管驅動的柵電極膜以及其它的功能膜(諸如 CoBlock膜)。
并且，在第一實施例中，用于向光電二極管IIO和像素晶體管120供應氫的氫釋放膜160被形成在下層疊膜130上。用于防止氫擴散的氫阻隔膜170被形成在氫釋放膜160上。
氫釋放膜160是包含氫并且穩(wěn)定地釋放氫的膜。
此外，氫阻隔膜170用于防止從氫釋放膜160釋放的氫向上擴散，由此將氫引導到硅襯底100。
應該注意，在第一實施例中，氫釋放膜160例如由UV-SiN制成，而氫阻隔膜170例如由P-SiN制成。但是應該理解，任何其它合適的材料可以分別用于氫釋放膜160和氫阻隔膜170，只要其分別具有與UV-SiN膜和P-SiN膜相同的功能。
應該注意，如果需要的話，為了幫助向硅襯底100內部供應氫，可以
在接合于硅襯底100表面上的氫釋放膜160下方所形成的膜中的透氫性不好的膜中形成精細開口部分(沒有示出)。
此外，多個布線膜190穿過各個層間絕緣膜180形成在氫阻隔膜170 上，并且色彩過濾器210和片上微透鏡220以此次序被形成在多個布線膜 190上。
利用這樣的結構，將氫釋放膜160布置在硅襯底100的上表面附近使得足夠量的氫可以被供應到形成在氫釋放膜160下方的光電二極管110和像素晶體管120，由此可以有效地抑制噪聲。此外，將氫阻隔膜170布置在氫釋放膜160的正上方使得可以阻隔從氫釋放膜160釋放的氫沿上層方向的擴散，由此可以提高將氫供應到光電二極管110和像素晶體管120的效率。
圖4A-4E分別是示出了制造圖3所示第一實施例的CMOS圖像傳感器的過程的剖視圖。
首先，如圖4A所示，隔離區(qū)101、光電二極管110、像素晶體管120 等被形成在硅襯底100上。并且，包括柵極絕緣膜、柵電極膜和其它功能膜的下層疊膜130被形成在硅襯底100的表面上。
接著，如圖4B所示，通過在完成光刻工藝之后使用適當?shù)目涛g方法將下層疊膜130圖案化，以使其具有帶有開口部分131的預定圖案。在此情況下，獨立于所需圖案而形成了使得氫可以被容易地供應到硅襯底100 側的精細開口部分。當然，精細開口部分被形成為不妨礙膜功能的形狀。
接著，如圖4C所示，氫釋放膜160被形成在形成有開口部分131的下層疊膜130上。并且，如圖4D所示，氫阻隔膜170被形成在氫釋放膜 160上。
此后，以類似于現(xiàn)有技術的工藝的次序形成上層膜，由此獲得如圖4E 所示的固態(tài)成像器件的結構。
在上述實施例的固態(tài)成像器件中，氫釋放膜160和氫阻隔膜170被布置在層疊于硅襯底100上的層疊膜內。結果，足夠量的氫可以被供應到光電二極管和晶體管(包括除了像素區(qū)域中的晶體管之外的那些晶體管)。
因此，可以有助于抑制噪聲。
此外，當在氫釋放膜160的下方層(在硅襯底側)中存在氫難以透過的膜時，開口部分被適當?shù)匦纬稍谠撃ぶ?。結果，足夠量的氫可以被有效地供應到光電二極管和晶體管。因此，可以獲得更高的噪聲抑制效果。
接著，將描述本發(fā)明的其它實施例。
第二實施例
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的CMOS圖像傳感器的像素結構的剖視圖。應該注意，在圖5中，與參考圖3所描述的部分相對應的部分分別由相同的標號表示。
在圖3所示的第一實施例中，氫釋放膜160被形成在形成有開口部分 131的下層疊膜130上，使得氫釋放膜160直接接觸硅襯底100。但是，在圖5所示的第二實施例中，透氫膜230被形成在氫釋放膜160和硅襯底 100之間。
現(xiàn)在參考圖5，首先，光電二極管(PD) 110、像素晶體管(Tr) 120 等被形成在硅(Si)襯底100的上層部分中通過隔離部分101的隔離而限定的區(qū)域中。
此外，下層疊膜130被布置在硅襯底IOO的表面上，下層疊膜130包括柵極絕緣膜、用于晶體管驅動的柵電極膜和其它功能膜等。
并且，與下層疊膜130的圖案相對應的開口部分131以及用于幫助氫供應到硅襯底100的開口部分被形成在下層疊膜130中。而且，透氫膜 230被形成在下層區(qū)域中，處于像素晶體管120上，并且與開口部分相對應。透氫膜230例如由&02制成。并且，下層疊膜130被形成在硅襯底 100中形成有透氫膜230的表面上。并且，氫釋放膜160和氫阻隔膜170 被形成在下層疊膜130上。
形成這樣的透氫膜230使得可以避免氫釋放膜160與硅襯底100的表面直接接觸，并且可以抑制界面(interface)狀態(tài)的產生，由此可以穩(wěn)定信號特性。
請注意，因為此實施例的其它方面與圖3所示的第一實施例的相同，
所以為了簡明而省略了對其的描述。
雖然已經描述了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件的具體實施例，但是可以對其進一步進行各種變化而不偏離本發(fā)明的要旨。例如，雖然通過以 CMOS圖像傳感器作為實例對上述每一個實施例進行了描述，但并非意在
將本發(fā)明限于CMOS圖像傳感器，并且，本發(fā)明例如可以適用于任何其它合適的固態(tài)成像器件，諸如CCD圖像傳感器。
例如，在CCD圖像傳感器中，氫釋放膜和氫阻隔膜被形成在硅襯底上的轉移電極膜和光屏蔽膜上。結果，基于氫釋放膜和氫阻隔膜的作用，氫可以被有效地供應到光電二極管和轉移寄存器部分，由此可以抑制噪聲。
此外，對于像素陣列部分的結構，本發(fā)明不限于具有二維布置的面陣傳感器式固態(tài)成像器件，因此可以應用于具有一維布置的線性傳感器式固態(tài)成像器件。
此外，層疊膜中分別形成氫釋放膜和氫阻隔膜的位置也可以被適當?shù)?改變。因此，可以靈活地處理應用了本發(fā)明的固態(tài)成像器件的層疊結構。
此外，在氫釋放膜和氫阻隔膜之間形成透氫膜可以獲得氫釋放膜與氫阻隔膜不會彼此直接接觸的結構，并且獲得特性穩(wěn)定的結構。
此外，雖然氫釋放膜和氫阻隔膜可以被形成在半導體芯片的整個表面上方，但是它們也可以被形成在特別需要對氫的供應進行控制的局部區(qū) 域。
并且，固態(tài)成像器件不限于將圖像傳感器等構造在一個芯片上的器件，因此可以是將成像部分、信號處理部分和光學系統(tǒng)集中封裝的模塊。并且，固態(tài)成像器件也可以是用于相機系統(tǒng)或者移動電話機的器件。注意，在本發(fā)明中，單件體形式的具有CMOS圖像傳感器功能的結構被稱為
"固態(tài)成像器件"，而固態(tài)成像器件和其它構造元件(諸如控制電路、操縱部分、顯示部分、數(shù)據(jù)積累功能和通信功能)被彼此集成的結構稱為
"成像設備"。
第三實施例
下面將描述應用了本發(fā)明的成像設備的具體實例。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的使用CMOS圖像傳感器的相機設備的構造實例的框圖。
現(xiàn)在參考圖6，成像部分310例如通過使用圖1所示的CMOS圖像傳感器獲取對象的圖像，并且將成像信號輸出到安裝到主板上的系統(tǒng)控制部分320。
就是說，成像部分310對于從上述的CMOS圖像傳感器發(fā)送的輸出信號執(zhí)行諸如自動增益控制(AGC)、光暗(optical black， OB)鉗制，相關雙取樣(CDS)，以及A/D轉換的處理，并且生成數(shù)字成像信號，以輸出所得的數(shù)字成像信號。
注意，第三實施例示出了這樣的示例其中，成像部分310將成像信號轉換為數(shù)字信號并將所得數(shù)字信號輸出到系統(tǒng)控制部分320。或者，也可以采用如下構造，即使得成像部分310將模擬成像信號發(fā)送到系統(tǒng)控制部分320，系統(tǒng)控制部分320側將發(fā)送到其的模擬成像信號轉換為數(shù)字成像信號。
此外，應該理解，到目前為止已經提出了多種用于成像部分310內的具體控制操作、信號處理等的方法，因此，這些具體控制操作、信號處理等不限于根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的成像設備內。
此外，成像光學系統(tǒng)300包括布置在鏡筒中的變焦透鏡301、光圈機構302等。成像光學系統(tǒng)300用于在CMOS圖像傳感器的光接收部分上對對象圖像進行成像。因此，成像光學系統(tǒng)300根據(jù)由驅動控制部分330基于從系統(tǒng)控制部分320發(fā)出的指令進行的控制，來以機械方式驅動這些部分，由此控制自動聚焦等。
此外，系統(tǒng)控制部分320設置有CPU 321、 ROM 322、 RAM 323、 DSP 324、外部接口 325等。
CPU 321利用ROM 322和RAM 323等將指令發(fā)到本相機設備的各個部分，由此控制整個系統(tǒng)。
DSP 324通過對從成像部分310發(fā)送的成像信號執(zhí)行各種信號處理，來針對靜態(tài)圖像或者運動圖像產生具有預定格式的視頻信號(諸如YUV
信號)。
外部接口 325設置有各種編碼器和D/A轉換器。因此，各種控制信號和數(shù)據(jù)在系統(tǒng)控制部分320和通過外部接口 325連接到系統(tǒng)控制部分320 的外部元件(在此實施例中，有存儲介質340、操縱板部分350以及顯示裝置360)之間傳輸。
顯示裝置360是結合在本相機設備中的小型顯示裝置(例如液晶面板)，并且在其上顯示對象的被拍攝的圖像。應該注意，除了具有結合到這樣的相機設備中的小型顯示裝置的構造之外，當然還可以采用如下構造，即圖像數(shù)據(jù)可以被傳送到外部的大型顯示裝置，并且基于圖像數(shù)據(jù)的圖像可以被顯示在外部大型顯示裝置上。
存儲介質340例如由各種存儲卡中的任何一種構成，并可以在其中合適地保存關于圖像的數(shù)據(jù)。并且，存儲介質340例如對于介質控制器341 而言是可互換的。除了各種存儲卡中的任何一種之外，使用磁或者光的盤介質等也可以被用作存儲介質340。
操縱板部分350設置有輸入鍵，當使用該相機設備執(zhí)行拍照工作時，用戶使用所述輸入鍵做出各種命令。CPU 321監(jiān)控來自操縱板部分350的輸入信號，并且根據(jù)輸入信號的內容完成對于各種操作的控制。
將本發(fā)明應用于這樣的相機設備使得可以實現(xiàn)圖像質量提高、設備小型化等，因此可以提供高級的成像設備。應該注意，利用上述構造，可以基于產品商業(yè)化的實際條件等，對作為系統(tǒng)組成元件的單元器件或者單元模塊的組合方式、裝置規(guī)模等進行合適的選擇，由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的成像設備廣泛地包含各種變化。
此外，利用根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)成像器件和成像設備，成像物體 (對象)不限于人物、風景等一般圖像。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài) 成像器件和成像設備也可以用于假幣檢測器、指紋檢測器等，用于拍攝特殊的精細圖像圖案。
就構造而言，在此情況下的設備不包括圖5中所示的普通相機設備，而是還包括專門的成像光學系統(tǒng)和用于執(zhí)行圖案分析的信號處理系統(tǒng)。同樣在此情況下，本發(fā)明的功能和效果被充分發(fā)揮，因此可以實現(xiàn)精確的圖
而且，當構造用于遠程醫(yī)療保健、監(jiān)視、個人認證等的遠程系統(tǒng)時，還可以如上所述地構造包括有連接到網(wǎng)絡的通信模塊的設備。因此，可以實現(xiàn)廣泛的應用。
此后，將參考圖7-14描述根據(jù)本發(fā)明實施例的固態(tài)成像器件和包括固態(tài)成像器件的相機。
第四實施例
圖7是示出了 CCD成像器件的光接收表面的平面示意圖，該CCD成像器件作為根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件，其中集成有多個像素。
在此圖中，標號Rui表示光接收表面，標號RPD表示光電二極管區(qū)，標號RSD表示光屏蔽區(qū)，標號CP表示光接收表面RLR的中心。
例如，在光接收表面Ri^的光電二極管區(qū)RpD，對于每一個像素，n型電荷積累層和上覆于n型電荷積累層的p+型表面層被形成在半導體襯底的 p型阱區(qū)中。由此，構成具有pn結的光電二極管。
用于屏蔽光入射的光屏蔽膜被形成在光電二極管區(qū)Rpd之外的、作為光屏蔽區(qū)Rsd的區(qū)域。例如，除了用于將光接收表面R^分隔成分別與像素對應的多個區(qū)域的隔離膜之外，在CCD元件的情形中的CCD轉移路徑等和在CMOS傳感器的情形中的CMOS電路等被設置在光屏蔽膜下方的層中。
此外，為了防止入射到各個光電二極管的光被硅襯底表面反射，抗反
射膜被形成，以覆蓋各個光電二極管區(qū)RPD中的光電二極管，并且覆蓋光
屏蔽區(qū)Rsd的整個表面。在此情況下，例如，氮化硅膜等被用作抗反射膜的材料，其中，氮化硅膜等的折射率低于硅的折射率，但高于氧化硅膜的折射率，所述氧化硅膜被形成來上覆抗反射膜作為層間絕緣膜。
抗反射膜具有去除區(qū)域1019a，每一個去除區(qū)域1019a在用于減小暗電流的加氫處理(燒結)中充當氫的供應通路。
在第四實施例中，各個光電二極管區(qū)Rpd中的去除區(qū)域1019a的布置
對于各個像素彼此不同。例如，光接收表面P^被分隔成多個區(qū)域(在該
圖中，是四個區(qū)域All、 A12、 A21和A22)。在此情況下，各個光電二極管區(qū)Rpd內的去除區(qū)域1019a的位置對于所述多個區(qū)域(四個區(qū)域 All、 A12、 A21禾BA22)是彼此不同的。
更具體地，在各個光電二極管區(qū)Rpd中，去除區(qū)域的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中靠近光接收表面Rlk的中心CP的那些位置。具體地，在該圖中當從光接收表面Rui的中心CP觀察時作為左上部分的區(qū)域 All內的光電二極管中，去除區(qū)域1019a被形成在右下部分中，該位置與光電二極管區(qū)RPD內光接收表面Rlk的中心CP的位置接近。
類似地，在該圖中當從光接收表面R^的中心CP觀察時作為右上部分的區(qū)域A12內的光電二極管中，去除區(qū)域1019a被形成左下部分中，該位置與光電二極管區(qū)Rpd內光接收表面Rlh的中心CP的位置接近。在該圖中當從光接收表面Rlii的中心CP觀察時作為左下部分的區(qū)域A21內的光電二極管中，去除區(qū)域1019a被形成在右上部分中，該位置與光電二極管區(qū)Rpd內光接收表面RuJ勺中心CP的位置接近。并且，在該圖中當從光接收表面Rui的中心CP觀察時作為右下部分的區(qū)域A22內的光電二極管中，去除區(qū)域1019a被形成在左上部分中，該位置與光電二極管區(qū)RPD 內光接收表面Ri^的中心CP的位置接近。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)成像器件的CCD元件的示意性剖視圖。
在附圖中，標號1010表示p型阱區(qū)；標號1011表示p+型隔離區(qū)；標號1012表示n型電荷積累層；標號1013表示p+型表面層；標號1014表示p型半導體區(qū)；標號1015表示n型半導體區(qū)；標號1016表示柵極絕緣膜；標號1017表示轉移柵電極；標號1018表示表面保護膜；標號1019表示抗反射膜；標號1019a、標號1019al和標號1019a2分別表示去除區(qū)域 1019;標號1020表示光屏蔽膜；標號1021表示經平坦化的絕緣膜；標號 1022a、標號1022b和標號1022c表示色彩過濾器；標號1023表示微透鏡。
例如，用于通過分隔將像素彼此隔離的p+型隔離區(qū)1011被形成在半
導體襯底的p型阱區(qū)1010中。并且，n型電荷積累層1012和上覆于n型電荷積累層1012的p+型表面層1013被形成在各個像素區(qū)中，由此構成具有pn結的光電二極管。
此外例如，在緊鄰上述光電二極管的區(qū)域中，p型半導體區(qū)1014和n 型半導體區(qū)1015在半導體襯底的p型阱區(qū)1010中形成CCD垂直轉移通路。
例如，在CCD垂直轉移通路的區(qū)域中，由多晶硅等制成的轉移柵電
極ion通過由氧化硅等制成的柵絕緣膜1016形成在半導體襯底上。通過
向轉移柵電極1017施加預定的時鐘電壓，在CCD垂直轉移通路中產生期望的電勢，并且光電二極管中產生的信號電荷被轉移到作為CCD垂直部分的電荷積累層1012。并且，垂直轉移可以在CCD垂直轉移部分內進行。
此外，例如，由氧化硅制成的表面保護膜1018被形成在光電二極管區(qū)Rpd和CCD垂直轉移通路的整個表面上，并且由氮化硅制成的抗反射膜 1019被形成在表面保護膜1018上。
在此，抗反射膜1019基于其折射率、厚度等而具有減小各個光電二極管區(qū)Rpd中的光反射的功能?；蛘撸裳趸柚瞥刹⑶冶恍纬稍诳狗瓷?膜1019下方的表面保護膜1018也是能夠對抗反射功能有貢獻的膜。
在此實施例中，例如，去除區(qū)域1019a被形成在各個光電二極管區(qū) Rpd的抗反射膜1019中。并且，對于多個像素，各個光電二極管區(qū)RPD內的去除區(qū)域1019a的位置以上述方式彼此不同。
更具體地，例如如上所述，光接收表面Rui被分隔成多個區(qū)域。由此，各個光電二極管區(qū)Rpd內的去除區(qū)域1019a的位置在多個通過分隔而得到的區(qū)域之間是彼此不同的。并且，去除區(qū)域1019a的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中靠近光接收表面Rlr的中心CP的位置。
此外，例如，由金屬制成的光屏蔽膜1020被形成在抗反射膜1019 上，覆蓋了轉移柵電極1017的除了光電二極管區(qū)Rpd之外的區(qū)域。
并且，例如，由氧化硅等制成的、具有平坦化表面的平坦化絕緣膜 1021被形成為覆蓋光屏蔽膜1020和光電二極管區(qū)Rpd的整個表面。并
且，對于每一個像素，具有紅(R)、綠(G)和藍(B)三原色的色彩過濾器1022a、 1022b和1022c被分別形成在平坦化絕緣膜1021上。
而且，例如，對于每一個像素，微透鏡1023被形成在色彩過濾器 1022a、 1022b禾口 1022c上。
圖9是示出了在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件中，當光入射到各個像素的各光電二極管上時，光輻射區(qū)Rlt的光接收表面的平面示意圖。
在此圖中，標號Ri^表示光接收表面，標號RpD表示光電二極管區(qū)，標號Rsd表示光屏蔽區(qū)，標號Rlt表示光福射區(qū)；標號R^表示轉移通路區(qū)；標號CP表示光接收表面R^的中心。
如圖9所示，在光接收表面Rui的中心處的每一個像素中，光輻射區(qū) RLT大致位于光電二極管區(qū)Rpd的中心部分。另一方面，在光接收表面Rlk 的端部處的每一個像素中，光輻射區(qū)Rlt沿相應像素離開光接收表面Rlr 中心CP的方向偏離光電二極管區(qū)Rpd的中心CP。
在第四實施例的固態(tài)成像器件中，對于各個像素，形成在抗反射膜 1019中的去除區(qū)域1019a的布置情況以上述方式彼此不同。具體地，光接收表面Rlh被分隔成多個區(qū)域All、 A12、 A21和A22。因此，各個光電二極管區(qū)Rpd內的去除區(qū)域1019a的位置對于通過分隔而得到的多個區(qū)域是彼此不同的。并且，去除區(qū)域1019a的位置被設為在各個光電二極管區(qū) Rpd中靠近光接收表面Ri^的中心CP的位置。因此，即使當在光接收表面 Rui的端部處的每一個像素中光輻射區(qū)Rlt偏寓光接收表面Rl^的中心CP 時，也可以防止光輻射區(qū)Rlt與形成在抗反射膜1019中的去除區(qū)域1019a 交疊。結果，可以抑制由于固態(tài)成像器件中靠近光接收表面Rlr端部的各個像素中的抗反射效率降低而導致的靈敏度降低。
在第四實施例的固態(tài)成像器件中，去除區(qū)域1019a被設為在光輻射區(qū) Rlt中的光能量強度足夠小的位置上足夠小，并且還被設為具有對于為減小暗電流的目的供應氫來說足夠的尺寸。因此，去除區(qū)域1019a的面積例如為光電二極管區(qū)Rpo的面積的約5%—約10%。
在第四實施例的固態(tài)成像器件中，形成抗反射膜的氮化硅膜被形成在
除了各個光電二極管區(qū)RPD中所設置的去除區(qū)域之外的整個表面上。就是說，獲得了如下效果因為氮化硅膜保留在光屏蔽區(qū)Rsd的整個表面上，所以可以提高耐電壓特性。
下面將參考圖10A-10D描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的固態(tài)成像器件的
制造方法。
首先，如圖IOA所示，例如，p+型隔離區(qū)1011被形成在半導體襯底的p型阱區(qū)IOIO中，其中，光接收表面R^通過所述p+型隔離區(qū)lOll被分隔成多個分別與像素相對應的區(qū)域。
接著，例如，n型電荷積累層1012和上覆于n型電荷積累層1012的 p+型表面層1013被形成在各像素的各個光電二極管區(qū)RpD中，由此形成具有pn結的光電二極管。此外，在緊鄰光電二極管的轉移通路區(qū)Rtk中，p 型半導體區(qū)1014和和n型半導體區(qū)1015被形成在半導體襯底的p型阱區(qū) 1010中，由此形成CCD垂直轉移通路。
接著，通過例如化學氣相沉積(CVD)方法或熱氧化方法等在襯底上形成氧化硅膜。由多晶硅等制成的導電層利用CVD方法等被沉積在氧化硅膜上，然后通過使用光刻工藝被處理成具有預定圖案的轉移柵電極，由此在CCD垂直轉移通路的區(qū)域中形成柵極絕緣膜1016和轉移柵電極 1017。
接著，通過例如使用CVD方法等，沉積氧化硅膜以覆蓋光電二極管區(qū)Rpd中的整個表面(包括轉移柵電極1017的表面)和CCD垂直通路 RTR，從而形成表面保護膜1018。
接著，如圖10B所示，通過例如使用CVD方法等，將氮化硅沉積在光電二極管區(qū)Rpd和CCD垂直通路rtr中的表面保護膜1018的整個表面上，由此形成抗反射膜1019。
接著，如圖IOC所示，通過例如使用濺射方法等，將諸如鋁的金屬沉積在襯底的整個表面上，并且通過使用光刻工藝，將沉積在襯底的整個表面上的金屬中光電二極管區(qū)RPD中的部分去除，由此形成光屏蔽膜1020。
接著，在完成光刻工藝之后，通過例如合適的刻蝕方法，在抗反射膜 1019的、與光電二極管區(qū)RpD中的預定位置相對應的部分中形成去除區(qū)域
1019a。
根據(jù)光接收表面R^內的像素的布置來確定去除區(qū)域1019a的位置。例如，光接收表面Rlr被分隔成多個區(qū)域All、 A12、 A21和A22,并且使得去除區(qū)域1019a的位置對于區(qū)域All、 A12、 A21和A22是彼此不同的。例如，去除區(qū)域1019a的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中靠近光接收表面R^的中心CP的位置。
接著，如圖IOD所示，通過使用CVD方法等，將諸如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)的氧化硅沉積在襯底的整個表面上。然后，對于這樣沉積的氧化硅進行諸如化學機械拋光(CMP)的平坦化工藝，由此形成平坦化絕緣膜1021。
例如，在完成上述平坦化工藝之后，用氫或者氫和氮的混合氣體進行加氫處理(燒結)，由此對硅界面中的懸空鍵進行氫封端。加氫處理也可以在更早或者更晚的階段進行。
接著，例如，對于每一個像素，具有紅(R)、綠(G)和藍(B)三原色的色彩過濾器1022a、 1022b和1022c被以經過分隔的方式形成在平坦化絕緣膜1021的上表面上。而且，對于每一個像素，形成微透鏡1023以覆蓋色彩過濾器1022a、 1022b和1022c上方，由此可以制造根據(jù)本發(fā)明第四實施例由圖7和圖8所示的固態(tài)成像器件。
根據(jù)制造第四實施例的固態(tài)成像器件的方法，光接收表面被分隔成多個區(qū)域，去除區(qū)域被形成在抗反射膜中，并且，在各個光電二極管區(qū)內，去除區(qū)域沿與下述方向相反的方向偏離所述方向是在從光接收表面的中心向其端部看去時，各個光電二極管區(qū)內的光輻射區(qū)的前述遠離方向。結果在各個區(qū)域中，可以防止光輻射區(qū)在從光接收表面的中心到端部的區(qū)域中與去除區(qū)域交疊。因此，可以制造這樣的固態(tài)成像器件其能夠抑制由于在靠近固態(tài)成像器件中光接收表面端部的像素中抗反射效率的下降而導致的靈敏度的降低。
第五實施例
圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示意圖。
在第五實施例中，光接收表面R^被分隔成兩個區(qū)域Al和A2。并且，對于通過分隔得到的區(qū)域A1和A2，去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)Rpd內的位置彼此不同。
例如，去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)RpD中的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中靠近光接收表面Ri^的中心CP的位置。更具體地，對于該圖中當從光接收表面Rw的中心CP觀察時位于上部區(qū)域Al內的光電二極管，去除區(qū)域1019a被形成在下部位置中，該位置作為光電二極管區(qū)Rpd內與光接收表面Rlk的中心CP接近的位置。另一方面，對于該圖中當從光接收表面Rlh的中心CP觀察時位于下部區(qū)域A2內的光電二極管，去除區(qū)域1019a被形成在上部位置中，該位置作為光電二極管區(qū) Rpd內與光接收表面Rui的中心CP接近的位置。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的平面示意圖。對于各個像素，去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)Rpd內的位置彼此不同。例如，光接收表面Rm被分隔成9 (3X3)個區(qū)域。并且，對于通過分隔得到的區(qū)域All、 A12、 A13、 A21、 A22、 A23、 A31、 A32 和A33，去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)RpD內的位置彼此不同。
例如，去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)RpD中的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中靠近光接收表面Rm的中心CP的位置。更具體地，對于圖中當從光接收表面Rui的中心CP觀察時處于左上側區(qū)域All 內的光電二極管，去除區(qū)域1019a被形成在右下側部分，該位置作為光電二極管區(qū)Rpd內與光接收表面Rlr的中心CP接近的位置。
類似于上述情形，對于圖中當從光接收表面Rlr的中心CP觀察時處于中間上側區(qū)域A12內的光電二極管，去除區(qū)域1019a被形成在中心下側部分，該位置作為光電二極管區(qū)Rpd內與光接收表面Rw的中心CP接近的位置。對于圖中當從光接收表面Ru的中心CP觀察時處于右上側區(qū)域 A13內的光電二極管，去除區(qū)域1019a被形成在左下側部分，該位置作為光電二極管區(qū)Rpd內與光接收表面Rui的中心CP接近的位置。并且，在區(qū)域A21、 A23、 A31、 A32和A33各自的情形中，類似于上述情形，去
除區(qū)域1019a被布置在光電二極管區(qū)Rpd內與光接收表面Ru^的中心CP接近的位置。
另一方面，對于包含光接收表面Ri^的中心CP的區(qū)域A22，光輻射
區(qū)rlt在光電二極管區(qū)rpd內位于光電二極管區(qū)Rpd的中心CP處。結果，
如同現(xiàn)有技術的實例，去除區(qū)域1019al和1019a2可以分別被對稱地布置
在光電二極管區(qū)rpd所分成的兩個部分中。
或者，對于包含了光接收表面Rlk中心CP的邊界，包含光接收表面 R^的中心CP的區(qū)域A22被進一步分隔成多個區(qū)域。這樣，去除區(qū)域 1019a可以被設置在光電二極管區(qū)Rpd內這樣的獲得的各區(qū)域中與光接收表面RlR的中心CP接近的位置。
在第五實施例的固態(tài)成像器件中，如上所述，形成在抗反射膜1019 中的去除區(qū)域1019a的位置在對于各個像素是彼此不同的。具體地，光接收表面Ri^被分隔成多個區(qū)域，且去除區(qū)域1019a在各個光電二極管區(qū)
rpd內的位置對于通過分隔得到的這些區(qū)域是彼此不同的。并且，去除區(qū)
域1019a的位置被設為在各個光電二極管區(qū)Rpd中與光接收表面Rlii的中
心CP接近的位置。結果，即使在光接收表面RLR的端部處的各個像素中
光輻射區(qū)RLT遠離光接收表面Rw的中心CP的情況下，也可以防止光輻射區(qū)Rlt在光接收表面Rui的端部處的各個像素中與去除區(qū)域1019a交疊。結果，可以抑制由于固態(tài)成像器件中與光接收表面Rlr的端部接近的各個像素中的抗反射效率降低而導致的靈敏度降低。
第六實施例
圖13是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的固態(tài)成像器件的光接收表面的一部分的平面示意圖。
在第六實施例中，去除區(qū)域1019a在光電二極管區(qū)RpD內的位置被設為如下位置，即在離光接收表面Ri^的中心CP越遠的像素中的光電二極管處，該位置在光電二極管區(qū)RPD內就越靠近光接收表面Rlr的中心CP。
采用去除區(qū)域1019a對于各個像素逐漸遠離光接收表面Rm中心CP 這樣的方式使得即使在光接收表面Ri^端部處的各個像素中光輻射區(qū)
RtT遠離光電二極管區(qū)Rpd的中心CP，也可以有效地防止光輻射區(qū)Rlt與
去除區(qū)域1019a交疊。第七實施例
圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的相機的結構的示意性框圖。
在該圖中，標號1050表示固態(tài)成像器件；標號1051表示光學系統(tǒng)；
標號1053表示信號處理電路。
第七實施例的相機包括集成有多個像素的固態(tài)成像器件1050;光學
系統(tǒng)1051;以及信號處理電路1053。
在此實施例中，根據(jù)上述第一到第六實施例中的任何一個實施例的固
態(tài)成像器件被用作上述的固態(tài)成像器件1050。
光學系統(tǒng)1051將來自對象的圖像光(入射光)成像在固態(tài)成像器件 1050的成像表面上。結果，構成固態(tài)成像器件1050的成像表面上各個像素的光電二極管中的每一個光電二極管將入射到其上的成像光轉換為與入射光的量相對應的信號電荷，并且將給定時間段所得到的信號電荷積累在其中。
這樣積累的信號電荷例如通過CCD電荷轉移通路以輸出信號Vout的形式被取出。
信號處理電路1053對從固態(tài)成像器件1050發(fā)送的輸出信號Vout執(zhí)行各種信號處理，并且以視頻信號的形式輸出所得的信號。
根據(jù)本發(fā)明的相機，色彩深淺(shading)特性和光譜特性可以被改善，而不會導致對傾斜入射光進行會聚的效率降低和靈敏度的降低。而且，可以通過使用簡單的方法和簡單的工藝來形成微透鏡。
應該注意，本發(fā)明不意在限于上述的實施例。
例如，盡管在上述各個實施例中描述了 CCD固態(tài)成像器件，但是本發(fā)明不限于此，而是可以應用于任何其它合適的固態(tài)成像器件，諸如 CMOS傳感器。在此情況下，用于讀出電荷的組成元件被構造成CMOS晶
體管等形式。
應該注意，雖然在上述的各個實施例中，去除區(qū)域被示為矩形區(qū)域，
但是本發(fā)明不限于此，去除區(qū)域可以具有圓形或者任何其它合適的形狀。具體地，隨著像素小型化的發(fā)展，去除區(qū)域的形狀變成圓形形狀。
此外，如上所述，利用氫以及氫和氮的混合氣體來對硅界面中的懸空鍵進行氫封端的加氫處理(燒結)是在形成平坦化絕緣膜之后進行的。除此之外，加氫處理也可以在任何其它合適的時間進行。因此，加氫處理可以在形成由氮化硅制成的抗反射膜的工藝完成之后的任何時間進行，或者可以在更早或者更晚的階段進行。但是，在包括回流工藝的工藝情況下，加氫處理優(yōu)選在完成該工藝之后進行。
而且，在不偏離本發(fā)明的要旨的情況下，可以進行各種變化。根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像器件可以應用于安裝到CCD相機或
者安裝到CMOS相機的固態(tài)成像器件。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的相機可以適用于諸如CCD相機或者CMOS相機的固態(tài)成像器件被安裝到其上的相機。
本領域技術人員應該了解的是可以根據(jù)設計要求或其他因素，在權利要求或其等同物的范圍內做出各種修改、組合、子組合和改變。相關申請的交叉引用
本發(fā)明包含涉及2007年2月27日向日本特許廳提交的日本專利申請 JP 2007-046546和2006年12月19日向日本特許廳提交的日本專利申請JP 2006-341120的主題，通過引用將其全部內容包括于此。
權利要求
1.一種固態(tài)成像器件，包括半導體襯底，其中形成有多個像素，每個像素具有光電轉換部分；以及形成在所述半導體襯底上的層疊膜，其中，所述層疊膜包括用于釋放氫的氫釋放膜，和氫阻隔膜，所述氫阻隔膜被布置在所述氫釋放膜的上方。
2. 如權利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，開口部分形成在處于所述半導體襯底與所述氫釋放膜之間的并且氫難以透過的膜中。
3. 如權利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，透氫膜被形成在所述半導體襯底和所述氫釋放膜之間。
4. 如權利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，透氫膜被形成在所述氫釋放膜和所述氫阻隔膜之間。
5. 如權利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，所述層疊膜具有包括電極膜的層，所述電極膜用于在靠近所述半導體襯底的層中驅動所述光電轉換部分，并且所述氫釋放膜形成在所述包括電極模的層上。
6. —種成像設備，包括成像部分，使用固態(tài)成像器件；控制部分，用于控制所述成像部分；以及操縱部分，用于操縱所述成像部分，所述固態(tài)成像器件包括半導體襯底，其中形成有多個像素，每個像素具有光電轉換部分；以及形成在所述半導體襯底上的層疊膜，其中，所述層疊膜包括用于釋放氫的氫釋放膜，和氫阻隔膜，所述氫阻隔膜被布置在所述氫釋放膜的上方。
7. 如權利要求6所述的成像設備，其中，開口部分形成在處于所述半導體襯底與所述氫釋放膜之間的并且氫難以透過的膜中。
8. 如權利要求6所述的成像設備，其中，透氫膜被形成在所述半導體襯底和所述氫釋放膜之間。
9. 如權利要求6所述的成像設備，其中，透氫膜被形成在所述氫釋放膜和所述氫阻隔膜之間。
10. 如權利要求6所述的成像設備，其中，所述層疊膜具有包括電極膜的層，所述電極膜用于在靠近所述半導體襯底的層中驅動所述光電轉換部分，并且所述氫釋放膜形成在所述包括電極模的層上。
11. 一種固態(tài)成像器件，在光接收表面上集成有多個像素，所述固態(tài) 成像器件包括針對每個像素形成的光電二極管，所述像素是在成為所述光接收表面的半導體襯底上通過分隔而形成的；形成在所述半導體襯底上的信號讀出部分，用于讀出所述光電二極管中產生和積累的信號電荷或者與所述信號電荷相對應的電壓；以及抗反射膜，所述抗反射膜被形成為覆蓋所述光電二極管區(qū)域，其中，所述光電二極管區(qū)域中每一者內設有通過部分地去除所述抗反射膜而得到的去除部分，并且所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域內的布置對于各個所述像素是彼此不同的。
12. 如權利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，所述光接收表面被分隔成多個區(qū)域，并且所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域中的位置對于各個所述像素是彼此不同的。
13. 如權利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域中的位置被設在各個光電二極管區(qū)域中靠近所述光接收表面中心的位置。
14. 如權利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域中的位置被設為如下位置，即，對于離所述光接收表面中心越遠的像素的光電二極管，所述位置越靠近所述光接收表面中心。
15. 如權利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，所述抗反射膜中包括氮化硅。
16. —種成像設備，包括固態(tài)成像器件，在光接收表面上集成有多個像素；光學系統(tǒng)，用于將入射光引導到所述固態(tài)成像器件的成像部分；以及信號處理電路，用于處理來自所述固態(tài)成像器件的輸出信號，其中，所述固態(tài)成像器件包括針對每個像素形成的光電二極管，所述像素是在成為所述光接收表面的半導體襯底上通過分隔而形成的；形成在所述半導體襯底上的信號讀出部分，用于讀出所述光電二極管中產生和積累的信號電荷或者與所述信號電荷相對應的電壓；以及抗反射膜，所述抗反射膜被形成為覆蓋所述光電二極管區(qū)域，其中，所述光電二極管區(qū)域中每一者內設有通過部分地去除所述抗反射膜而得到的去除部分，并且所述去除區(qū)域在各個光電二極管區(qū)域內的布置對于各個所述像素是彼此不同的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固態(tài)成像器件，包括形成有多個像素的半導體襯底，每個像素具有光電轉換部分；以及形成在所述半導體襯底上的層疊膜，其中，所述層疊膜包括用于釋放氫的氫釋放膜和氫阻隔膜，所述氫阻隔膜被布置在所述氫釋放膜的上方。
文檔編號H04N5/335GK101207144SQ20071016103
公開日2008年6月25日申請日期2007年12月19日優(yōu)先權日2006年12月19日
發(fā)明者北野良昭, 渡邊慎也, 田谷圭司, 矢括幸始, 磯尾洋介, 鈴木將申請人:索尼株式會社

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