[发明专利]固态成像器件、其制造方法和电子装置

说明书

技术领域

本公开涉及固态成像器件和其制造方法以及具有该固态成像器件的电子装置(如，相机)。

背景技术

作为固态成像器件(图像传感器)，存在CCD固态成像器件或CMOS固态成像器件。固态成像器件用于数码相机、数码摄像机和具有摄像头的各种便携式终端装置(如，移动电话)。

近年来，背面照射型CMOS固态成像器件已经用作改善灵敏度的固态成像器件。图28示出背面照射型CMOS固态成像器件的主要部分的示例。背面照射型CMOS固态成像器件1配备有减薄的半导体衬底2，在半导体衬底2中，从正面到背面形成作为光电转换单元的光电二极管PD，并且将形成像素的多个像素晶体管形成在正面侧。在该图中，多个像素晶体管中的每一个均由具有传输栅极3的传输晶体管Tr1表示。布置了多条布线5的多层布线层6经由层间绝缘层4形成在半导体衬底2的正面，并且支撑衬底8经由粘合层7接合至多层布线层6。平坦化膜10经由多个层形成的绝缘层9而形成在半导体衬底2的背面，并且片上滤色器(下文称为滤色器)11和片上微透镜(下文称为微透镜)12形成在平坦化膜10上。

另一方面，日本待审专利申请公开No.9-8261公开了这样的固态成像器件：其中，在光电二极管的上侧，在由光阻挡层围绕的光入射开口中，形成钝化膜和其上形成的相比于钝化膜具有更高屈光率的透明介电膜。钝化膜由NSG膜、PSG膜等制成，透明介电膜由丙烯酸树脂制成。在这种固态成像器件中，可以在光电二极管处采集入射至钝化膜的光。

为了改善光电二极管处的采光效率，日本待审专利申请公开No.7-45805和日本专利No.4165077中公开了其中构造了波导结构的固态成像器件。

发明内容

背面照射型CMOS固态成像器件可以具有这样的配置：在该配置中，如图29中所示，在半导体衬底2的背面侧的绝缘膜9上提供光阻挡层13，以便通过围绕各个像素的光电二极管PD来阻挡光进入像素之间。光阻挡层13例如由金属膜制成。由于图29中的固态成像器件14的其余配置与图28中的相同，因此向对应于图28的部分赋予相同的附图标记，并且将省略重复描述。

图30～32示出了在图28中的固态成像器件1中和图29中像素之间具有光阻挡层13的固态成像器件14中经由微透镜12入射的光束的光路的概要。在固态成像器件1中，如图30中所示，随着入射光束L更多地并入至光电二极管PD，器件的灵敏度特性得到改善。然而，部分入射光束并入至相邻像素的光电二极管PD，并且这是色彩混合的起因。

如图31和32中所示，由于光阻挡层13安装在固态成像器件14中的像素之间，因此光阻挡层13防止入射光进入相邻像素，从而抑制了色彩混合。然而，部分入射光束L由光阻挡层13阻挡，由此降低了灵敏度特性。灵敏度和色彩混合具有折中关系。

另外，还考虑这样的固态成像器件15：在该固态成像器件15中，提供了光阻挡层13，微透镜12下的平坦化膜10或滤色器11被减薄，并且曲率半径被优化以便适于减薄(thinning)(图32)。如图32中所示，由于在固态成像器件15中，微透镜12和光电二极管PD之间的距离变短，因此降低了剖面方向上的入射光的延伸，由此将入射光并入至各个像素的光电二极管PD。因此，当采用这种配置时，器件的灵敏度特性和色彩混合都可以得到改善。然而，需要将有效像素区以外的各区域中的步长(step)差异平坦化，或者充分地确保滤色器的膜厚度的一致性，由此减薄具有限制。

另一方面，在固态成像器件中，在有效像素区中的各像素之间形成光阻挡层，并且光阻挡层还安装在用于获得光学黑电平的基准的像素区(即，光学黑区)中。另外，已经尝试将用于防止闪光的防闪光层形成在光学黑区中的光阻挡层上。防闪光层使用感光膜，并且可以例如使用滤色器而形成。然而，难以将防闪光层直接形成在由金属膜制成的光阻挡层上。当利用单色光(例如，i射线)对金属光阻挡层上的负型感光膜进行曝光时，由于曝光(exposure light)和从光阻挡层界面反射的光之间的干扰所引起的驻波效应，未进行充分的曝光，由此防闪光层未粘合至光阻挡层。

一般而言，当在像素部分中形成滤色器时，随同滤色器的形成一起，使用绿红蓝滤波器在光学黑色B部分中形成防闪光层。

期望提供这样的固态成像器件和制造方法：其能够提高光敏特性(下文称为灵敏度特性)和遮挡(shading)特性，并且进一步使得能够在光学黑区中的光阻挡层上形成防闪光层。

另外，期望提供具有该固态成像器件的诸如相机之类的电子装置。