[发明专利]固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备，尤其涉及一种具有波导结构的固态成像装置、该波导结构的制造方法和具有该固态成像装置的电子设备。

背景技术

固态成像装置(例如，CMOS型固态成像装置(以下称为“CMOS图像传感器”))具有这样的特征：通过使用CMOS工艺，外围电路(诸如DSP(数字信号处理器))能够安装在同一芯片(基片)上。当外围电路安装在同一电路时，存在这样的情况：使用多级互连结构(诸如关于配线的四层结构)以减小外围电路的规模。

然而，在使用多级互连结构的情况下，由于基片表面(硅界面)与微透镜(片上透镜)之间的距离增加，当穿过微透镜入射的光会聚(引导)于光接收部分(光电转换部分)的光接收表面时，聚光效率降低。聚光效率降低时，像素灵敏度降低。

相应地，已知所谓的波导结构，其中波导被设置于像素的中心，由此把光限制于波导内以减少从微透镜到光接收部分的光路中的光量损失，从而增加聚光效率并提高像素灵敏度。

现有技术中，为了更有效地把光引导到光接收部分，提出一种具有前向锥形部分的波导结构，其中从光入射方向观察，平面形状的尺寸从光入射侧的表面到光接收部分侧逐渐减小(例如参见JP-A-2004-221532(专利文件1))。此外，提出这样一种结构：与专利文件1描述的波导结构相比，锥形部分的锥形部分(入口侧)的上部的孔径很大，由此增加入射光量(例如参见JP-A-2008-103757(专利文件2))。

发明内容

专利文件1、2描述的波导结构的情况下，通过锥形部分的作用，光能够高效地会聚于光接收部分的光接收表面，然而，没有考虑当与光接收表面垂直的光(平行于波导的中心轴入射的光)在波导的锥形表面被反射时获得的光。也就是说，难以把在波导中反射的光会聚在该结构的光接收部分的光接收表面上。

考虑到以上情况，希望提供一种固态成像装置，其能够有效地把包括平行于波导的中心轴入射的光的光会聚在光接收部分(光电转换部分)，以及该波导结构的制造方法和具有该固态成像装置的电子设备。

根据本发明的实施例，在具有多个单位像素的固态成像装置中，其中单位像素包括光电转换部分和波导，光电转换部分把入射光转换成电信号，波导把入射光引导到光电转换部分，所述波导的内面是二次曲线面。

由于在具有以上结构的固态成像装置中，波导的内面是二次曲线面，尤其当平行于波导的中心轴入射的光(平行光)在二次曲线面上被反射时，根据二次曲线面的特性，使所述光被有效地会聚到光电转换部分，结果提高了聚光效率。

根据本发明的实施例，尤其是平行于波导的中心轴入射的光能够有效地会聚到光电转换部分并且能够提高聚光效率，因此能够提高灵敏度。

根据本发明的实施例，一种具有多个单位像素的固态成像装置的制造方法，所述单位像素包括：光电转换部分，把入射光转换成电信号；以及波导，在内面具有二次曲线面并把所述入射光引导到所述光电转换部分，该方法包括步骤：分多个阶段反复执行如下处理：在逐渐增加光刻胶的孔穴尺寸的同时对在其中形成波导的绝缘层进行蚀刻处理，以在所述绝缘层中形成所述波导的孔穴。

根据本发明的实施例，一种电子设备，包括：具有多个单位像素的固态成像装置，所述单位像素包括：光电转换部分，把入射光转换成电信号，以及波导，在内面具有二次曲线面并把所述入射光引导到所述光电转换部分。

附图说明

图1是表示应用本发明的CMOS图像传感器的结构轮廓的系统结构示图；

图2是表示单位像素的电路结构例子的电路图；

图3是表示具有根据本发明第一实施例的波导结构的像素的截面结构的截面图；

图4是表示平行于抛物线的对称轴“O”入射的光被会聚于抛物线的焦点F1的状态示图；

图5是表示根据第一实施例的波导结构的制造方法例子的工艺图；

图6是表示包括根据本发明第二实施例的波导结构的像素的截面结构的截面图；

图7是表示在椭圆中穿过焦点F1的光被会聚到焦点F2的状态示图；

图8是表示根据第二实施例的波导结构被应用于使用光瞳校正技术的CMOS图像传感器的情况的截面图；

图9是表示根据第二实施例的波导结构的制造方法例子的工艺图；

图10是表示根据本发明实施例的作为电子设备例子的成像设备的结构例子的方框图。

具体实施方式

以下参照附图详细解释执行本发明的最佳实施方式(以下写为“实施例”)。按下面次序解释。

1、应用本发明的固态成像装置(CMOS图像传感器的例子)