專利名稱：固體攝像裝置及其制造方法以及電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法以及包括該固體攝像裝置的 電子儀器。
背景技術(shù)：
固體攝像裝置大致分為電荷傳輸型固體攝像裝置與放大型固體攝像裝置，電荷 傳輸型固體攝像裝置以CCD圖像傳感器為代表，放大型固體攝像裝置以CMOS圖像傳感器 為代表。這里，"CCD"是Charge CoupledDevice (電荷耦合器件)的縮寫，而"CMOS"是 Complementary Metal OxideSemiconductor (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的縮寫。
CCD固體攝像裝置包括攝像區(qū)，攝像區(qū)包括多個(gè)呈二維排列的光接收部，所述光接 收部即是用作光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管，還包括與各光電二極管列對應(yīng)排列并具有CCD 結(jié)構(gòu)的垂直傳輸寄存器部。CCD固體攝像裝置配置為還包括水平傳輸寄存器部、輸出部、構(gòu) 成信號(hào)處理電路的周邊電路等，所述水平傳輸寄存器部具有其中的信號(hào)電荷從攝像區(qū)沿水 平方向傳輸?shù)腃CD結(jié)構(gòu)。 CMOS固體攝像裝置配置為包括像素部(攝像區(qū))和設(shè)置于所述像素部周圍的周邊 電路部，在所述像素部中，包括光電二極管與多個(gè)像素晶體管的多個(gè)像素呈二維排列，所述 光電二極管用作構(gòu)成光接收部的光電轉(zhuǎn)換元件，且所述周邊電路部例如用于信號(hào)處理。像 素晶體管由MOS晶體管形成。 關(guān)于這些固體攝像裝置，為了增加對沿更加細(xì)小的像素入射的光的聚光效率，有 人提出了這樣的配置，即其中對應(yīng)于各光電二極管設(shè)有包括具有不同折射率的覆層與芯層 的波導(dǎo)。例如，日本未審查專利公報(bào)2000-150845號(hào)、日本未審查專利公報(bào)2003-324189號(hào)、 日本未審查專利公報(bào)2004-221532號(hào)、日本未審查專利公報(bào)2005-294749號(hào)以及日本未審 查專利公報(bào)2006-86320號(hào)中公開了設(shè)有波導(dǎo)功能的固體攝像裝置。 圖29與圖30表示相關(guān)技術(shù)中CCD固體攝像裝置的例子。圖29是攝像區(qū)的關(guān)鍵 部分的平面圖。圖30是沿圖29所示的XXX-XXX線的剖面的剖面圖。如圖29所示，通常， 在CCD固體攝像裝置100中，用作正方形的光接收部101的光電二極管(PD)呈二維排列， 且對應(yīng)于各光接收部列布置有具有CCD結(jié)構(gòu)且用于在垂直方向上傳輸信號(hào)電荷的垂直傳 輸寄存器部102。垂直傳輸寄存器部102配置為包括埋入傳輸溝道區(qū)103以及隔著柵極絕 緣膜布置于埋入傳輸溝道區(qū)103上的多個(gè)傳輸電極104、105與106。本例子中，多個(gè)傳輸電 極104、105與106由作為第一層的多晶硅膜形成，并被如此布置，即使得用作一個(gè)光接收部 101的光電二極管(PD)與三個(gè)傳輸電極相關(guān)聯(lián)。
傳輸電極104與106以水平方向連續(xù)布置，同時(shí)在沿垂直方向彼此相鄰的光接收 部101之間通過，從而各垂直傳輸寄存器部102的彼此對應(yīng)的電極互相連接。另一方面，兼 作為讀取電極的各傳輸電極105以島狀獨(dú)立地布置，并因此與由作為第二層的多晶硅膜形 成的連接布線107連接。該連接布線107配置為包括帶狀部107B以及延伸部107A，帶狀 部107B隔著絕緣膜布置于在垂直方向上彼此相鄰的光接收部101之間延伸的傳輸電極104 與106上，與帶狀部107B制成一體的延伸部107A在每個(gè)各傳輸電極105上延伸。該延伸 部107A連接于各垂直傳輸寄存器部102中的每個(gè)傳輸電極105的接觸部108。
在圖30所示的橫剖面結(jié)構(gòu)中，第二導(dǎo)電型、例如p型第一半導(dǎo)體阱區(qū)112布置于 第一導(dǎo)電型的n型半導(dǎo)體基板lll上。作為光接收部IOI的光電二極管(PD)布置于該p型 第一半導(dǎo)體阱區(qū)112中。光電二極管(PD)布置為包括n型半導(dǎo)體區(qū)113與p型半導(dǎo)體區(qū) 114以抑制暗電流。在p型第一半導(dǎo)體阱區(qū)112中，進(jìn)一步形成有n型埋入傳輸溝道區(qū)115 與P+溝道阻止區(qū)116，且p型第二半導(dǎo)體阱區(qū)117布置于埋入傳輸溝道區(qū)115的正下方。
由第一層多晶硅形成的傳輸電極104 106隔著柵極絕緣膜118布置于埋入傳輸 溝道區(qū)115上，并隔著絕緣膜119布置有連接布線107，連接布線107由第二層多晶硅形成 并連接于島狀傳輸電極105。柵極絕緣膜118例如由氧化硅膜形成，而絕緣膜119例如由氮 化硅膜形成。遮光膜120布置為隔著絕緣膜119覆蓋傳輸電極104 106與連接布線107， 但不覆蓋光電二極管(PD)。在光電二極管(PD)上未布置遮光膜120。在光電二極管(PD) 的表面上，布置有例如由氧化硅膜形成的絕緣膜121以及例如作為防反射膜122的氮化硅 膜，所述作為防反射膜122的氮化硅膜從用作上述傳輸電極104 106側(cè)上的絕緣膜119 的氮化硅膜延伸。 各光電二極管(PD)上方布置有用于將入射光有效地會(huì)聚到光電二極管(PD)上的 波導(dǎo)124。波導(dǎo)124包括例如由折射率高的氮化硅膜形成的芯層125以及圍繞芯層125并 例如由折射率低的氧化硅膜形成的覆層126。圖30所示的波導(dǎo)124配置為使得芯層125的 底部與作為防反射膜122的氮化硅膜接觸。 此外，布置有鈍化膜130，鈍化膜130上隔著平坦化膜127布置有片上濾色器128， 且片上濾色器128上布置有片上微透鏡129。 連接布線107的延伸部107A與帶狀部107B各自的寬度可以小于傳輸電極105的 寬度以及傳輸電極104與106的寬度，所述傳輸電極104與106處于沿垂直方向彼此相鄰 的像素之間?；蛘?，盡管圖中未圖示，連接布線107的延伸部107A與帶狀部107B各自的寬 度可以與傳輸電極105的寬度以及傳輸電極104與106的寬度相同，所述傳輸電極104與 106處于沿垂直方向彼此相鄰的像素之間。 波導(dǎo)124按如下所述形成。當(dāng)遮光膜120形成之后，作為覆層的氧化硅膜形成于 整個(gè)表面上，從而填充由光電二極管(PD)上方的遮光膜120圍繞的開口部的內(nèi)部。隨后， 通過使用抗蝕劑掩模對氧化硅膜進(jìn)行選擇性蝕刻，從而在與光電二極管(PD)對應(yīng)的位置 形成溝槽部。同時(shí)，保留成為溝槽部的側(cè)壁的氧化硅膜構(gòu)成覆層126。此后，例如由氮化硅 膜形成的芯層125嵌入到由覆層126圍繞的溝槽部中，從而形成包括覆層126和芯層125 的波導(dǎo)124。 關(guān)于固體攝像裝置，尤其是CCD固體攝像裝置，隨著像素單元尺寸減小，要保持敏 感度、拖尾(smear)特性以及其它光學(xué)特性變得困難。關(guān)于用于改善該情況的措施，有人提
5出了一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的作用是，通過在光電二極管(PD)的Si界面附近設(shè)置不同
折射率的界面使光進(jìn)入Si界面，并如上所述地將光能會(huì)聚到高折射率一側(cè)上。 關(guān)于該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，隨著被光能會(huì)聚的高折射率部分的芯層的折射率變得越高，就
會(huì)得到更高的聚光效率且敏感度與拖尾特性變得越好。 為了將用作芯層的高折射率材料均勻地嵌入到布置于覆層126中的具有大縱橫 比的深溝槽部中，需要使用可確保高嵌入性的高密度等離子體成膜方法。下面，將該高密度 等離子體成膜方法稱為HDP成膜方法。關(guān)于HDP成膜方法，可使用例如硅烷基氣體、^、02、 TEOS與氨氣等氣體，且芯層可由SiON膜或SiN膜形成。 這里，HDP成膜方法通過調(diào)節(jié)、即控制沉積(D)與濺射(S)的比(D/S比)而可以 確保高嵌入性。另一方面，嵌入的膜的折射率n與基于D/S比確定的嵌入性之間存在折中 關(guān)系。當(dāng)增加濺射速率以增強(qiáng)嵌入性時(shí)，埋入膜的折射率降低。反之，當(dāng)增加沉積速率以增 加折射率時(shí)，嵌入性變差。即，對于具有高折射率的膜，嵌入性趨于變差，而對于具有低折射 率的膜，嵌入性趨于變好。 在HDP成膜方法中，當(dāng)增加芯層的折射率以得到敏感度特性時(shí)，嵌入性變差，且在 芯層的底部上出現(xiàn)空隙140或空腔(參見圖31)。 S卩，芯層的折射率的增加引起空隙140的 出現(xiàn)。如果出現(xiàn)空隙140，則入射光在空隙140部分進(jìn)行漫反射，因此，出現(xiàn)敏感度特性的惡 化和圖像不均。 另一方面，在CCD固體攝像裝置中，由氮化硅膜形成的防反射膜122隔著氧化硅膜 121布置于作為光接收部的光電二極管(PD)的表面上，即布置于Si表面上，以便確保敏感 度特性。總之，如上所述，用作傳輸電極與連接布線之間以及傳輸電極與遮光膜之間的絕緣 膜119的氮化硅膜還具備進(jìn)一步的作用，即還具有防反射的作用。 在將波導(dǎo)124應(yīng)用于該配置的情況下，在覆層126中形成溝槽部同時(shí)以防反射膜 (SiN膜)作為阻擋層，且高折射率芯層125被嵌入為與防反射膜122接觸，不容易得到防反 射效果。其原因是，防反射膜122與高折射率芯層125之間的折射率的差異小，因而難以呈 現(xiàn)出在無波導(dǎo)的狀態(tài)中呈現(xiàn)的防反射效果。即，如圖27所示，在光電二極管(PD)的Si表 面與該Si表面上的氧化硅膜121之間的界面上，會(huì)出現(xiàn)由波導(dǎo)124引導(dǎo)的光的反射L12，因 而，得不到敏感度特性。 如圖28所示，有人構(gòu)想將折射率低的例如氧化硅膜的膜141布置于由氮化硅膜形 成的防反射膜122上，以避免Si表面上的界面反射。在圖28中，膜141布置為使得覆層 126的氧化硅膜保留在防反射膜122上。關(guān)于該配置，可以抑制Si表面上的界面反射。然 而，增加了氧化硅膜141與高折射率芯層125之間的界面處的界面反射L11。因此，消弱了 敏感度特性。 不僅CCD固體攝像裝置，而且具有波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的CMOS固體攝像裝置，都可能出現(xiàn)與 上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有關(guān)的敏感度特性惡化以及出現(xiàn)圖像不均的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了與現(xiàn)有方法和儀器關(guān)聯(lián)的上述問題以及其它問題。本發(fā)明期望提供 一種固體攝像裝置和固體攝像裝置的制造方法，其中提高了敏感度特性并抑制了圖像不均 的出現(xiàn)。
此外，本發(fā)明旨在提供包括設(shè)有上述固體攝像裝置的相機(jī)等的電子儀器。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置包括用作像素的光接收部以及波導(dǎo)，該
波導(dǎo)布置于與光接收部對應(yīng)的位置，并包括覆層以及在波導(dǎo)方向具有折射率分布的被嵌入
的芯層。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置包括芯層，該芯層被嵌入為在波導(dǎo)方向具 有折射率分布并用作構(gòu)成波導(dǎo)的芯層。即，在底部側(cè)上難以嵌入，因此嵌入呈現(xiàn)高嵌入性的 低折射率膜，而高折射率的膜被嵌入在上部。因此，芯層的底部側(cè)不容易出現(xiàn)空隙，且抑制 了由空隙引起的漫反射的出現(xiàn)。此外，由于芯層的底部側(cè)的折射率低，故抑制了波導(dǎo)與基板 層之間的界面反射。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，固體攝像裝置的制造方法包括以下步驟在用作像素的 光接收部上形成覆層，并將在波導(dǎo)方向具有折射率分布的芯層嵌入到由覆層圍繞的溝槽部 中，其中覆層與芯層構(gòu)成波導(dǎo)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，固體攝像裝置的制造方法包括以下步驟將在波導(dǎo)方向 上具有折射率分布的芯層嵌入到由覆層圍繞的溝槽部中。即，由于底部側(cè)上不容易嵌入，因 此，嵌入呈現(xiàn)高嵌入性的低折射率膜，而高折射率膜嵌入在上部。因此，芯層可形成為在底 部側(cè)上不出現(xiàn)空隙。此外，由于芯層的底部側(cè)上的折射率低，可形成在波導(dǎo)與基板層之間的 界面反射得到抑制的波導(dǎo)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置包括用作像素的光接收部和波導(dǎo)管，該波 導(dǎo)管布置于與光接收部對應(yīng)的位置，且包括反射膜以及被嵌入到由反射膜圍繞的溝槽部中 并在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的埋入層。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置包括嵌入為在波導(dǎo)方向上具有折射率分 布的埋入層，同時(shí)該埋入層構(gòu)成波導(dǎo)管。即，由于底部側(cè)上不容易嵌入，因此，嵌入呈現(xiàn)高嵌 入性的低折射率膜，而高折射率膜嵌入在上部。因此，埋入層的底部側(cè)上不容易出現(xiàn)空隙， 并抑制了由空隙引起的漫反射的出現(xiàn)。此外，由于埋入層的底部側(cè)的折射率低，波導(dǎo)管與基 板層之間的界面反射得到抑制。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電子儀器包括固體攝像裝置、將入射光引導(dǎo)到固體攝像 裝置的光學(xué)系統(tǒng)以及處理從固體攝像裝置輸出的信號(hào)的信號(hào)處理電路，其中，固體攝像裝 置包括用作像素的光接收部和波導(dǎo)，波導(dǎo)布置于與光接收部對應(yīng)的位置，并包括覆層以及 在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的被嵌入的芯層。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電子儀器包括上述固體攝像裝置。因此，抑制了由波導(dǎo) 的芯層中的空隙引起的漫反射的出現(xiàn)。此外，抑制了波導(dǎo)與基板層之間的界面反射。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置可以抑制漫反射和界面反射。因此，提高 了敏感度且可以抑制圖像不均的出現(xiàn)。 通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法，可以制造敏感度得到提 高并可以抑制圖像不均的出現(xiàn)的固體攝像裝置。 由于固體攝像裝置提高了敏感度并可以抑制圖像不均的出現(xiàn)，因此，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方式的電子儀器可以提供高圖像質(zhì)量、高質(zhì)量電子儀器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的示意性平面圖； 圖2是沿圖1所示的II-II線的剖面的剖面圖； 圖3是用于解釋本發(fā)明的實(shí)施方式的表示HDP成膜方法中的D/S比與折射率之間 的關(guān)系特性圖； 圖4A與4B是表示根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造步 驟圖； 圖5A與5B是表示根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造步 驟圖； 圖6A與6B是表示根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的另一例子的制 造步驟圖； 圖7是表示用于比較期望的、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的以及相關(guān)技術(shù)中的固體攝 像裝置的敏感度特性的圖； 圖8是表示用于比較期望的、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的以及相關(guān)技術(shù)中的固體攝 像裝置的出現(xiàn)圖像不均的數(shù)目的圖； 圖9A 9C是與圖7與圖8所示的圖有關(guān)的樣品的剖面圖； 圖10是用于比較第一實(shí)施方式與相關(guān)技術(shù)中的例子的敏感度特性的圖； 圖11A與11B是與圖10所示的圖有關(guān)的樣品的剖面圖； 圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置的敏感度特性與拖尾特性的圖； 圖13A 13D是與圖12所示的圖有關(guān)的樣品的剖面圖； 圖14是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖15是用于比較第二實(shí)施方式與相關(guān)技術(shù)中的例子的敏感度特性的圖； 圖16A與16B是與圖15所示的圖有關(guān)的樣品的剖面圖； 圖17是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖18是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖19A與19B是表示根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造 步驟圖； 圖20A與20B是表示根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造 步驟圖； 圖21是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖22A與22B是表示根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造 步驟圖； 圖23A與23B是表示根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的例子的制造 步驟圖； 圖24是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖25是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的剖面圖； 圖26是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的電子儀器的示意性配置圖； 圖27是用于解釋根據(jù)比較例的固體攝像裝置的問題的剖面圖； 圖28是用于解釋根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的例子的固體攝像裝置的問題的剖面 圖29是根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的例子的固體攝像裝置的關(guān)鍵部分的平面圖；
圖30是沿圖29所示的XXX-XXX線的剖面的剖面圖；以及
圖31是用于解釋相關(guān)技術(shù)中的例子的問題的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面描述執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式(下面稱為實(shí)施方式)。按如下順序進(jìn)行解 釋。
1.第一實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子與制造方法的例子) 2.第二實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子) 3.第三實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子) 4.第四實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子與制造方法的例子) 5.第五實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子與制造方法的例子) 6.第六實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子) 7.第七實(shí)施方式(固體攝像裝置的配置例子) 8.第八實(shí)施方式(電子儀器的配置例子) 1.第一實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖1與圖2表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝 置的第一實(shí)施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的CCD固體攝像裝置的攝像區(qū)的關(guān) 鍵部分的平面圖。圖2是沿圖1所示II-II線的剖面的剖面圖。 如圖l所示，根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置l具有攝像區(qū)，攝像區(qū)包括例如為 正方形或矩形且二維排列的光接收部2以及垂直傳輸寄存器部3，本例子中光接收部2采用 正方形，垂直傳輸寄存器部3具有CCD結(jié)構(gòu)并布置為與光接收部2的各列對應(yīng)。光接收部 2由光電二極管(PD)形成。盡管未圖示，固體攝像裝置l包括水平傳輸寄存器部以及輸出 部，水平傳輸寄存器部具有CCD結(jié)構(gòu)并連接于垂直傳輸寄存器部3，從而在水平方向傳輸電 荷，輸出部連接于水平傳輸寄存器部的末級(jí)。垂直傳輸寄存器部3配置為沿垂直方向依次 傳輸從光接收部2讀取的信號(hào)電荷。垂直傳輸寄存器部3配置為包括埋入溝道區(qū)(下面稱 為傳輸溝道區(qū))4以及多個(gè)傳輸電極6、7與8，多個(gè)傳輸電極6、7與8隔著柵極絕緣膜沿傳 輸方向排列于傳輸溝道區(qū)4上。傳輸電極6、7與8由作為第一層的多晶硅膜形成。本例子 中，三個(gè)傳輸電極6、7與8布置為與一個(gè)光接收部2關(guān)聯(lián)。 在傳輸電極中，傳輸電極6和8在水平方向連續(xù)布置，同時(shí)在垂直方向上彼此相鄰 的光接收部2之間穿過，這樣，各垂直傳輸寄存器部3的電極在彼此對應(yīng)的地方互相連接。 另一方面，各傳輸電極7夾于兩個(gè)傳輸電極6與8之間并兼作讀取電極，并在各垂直傳輸寄 存器部3中以島狀獨(dú)立布置，并因此連接于由作為第二層的多晶硅膜形成的連接布線9。連 接布線9配置為包括帶狀部9B以及延伸部9A，帶狀部9B隔著絕緣膜布置于傳輸電極6與 8上并以帶狀在沿垂直方向彼此相鄰的光接收部2之間延伸，與帶狀部9B制成一體的延伸 部9A在每個(gè)島狀傳輸電極7上延伸。連接布線9的延伸部9A連接于各垂直傳輸寄存器部 3中的傳輸電極7的每個(gè)接觸部10。 如圖2所示，在該橫剖面結(jié)構(gòu)中，第二導(dǎo)電型、例如p型的第一半導(dǎo)體阱區(qū)12布置
9于作為第一導(dǎo)電型的n型的硅半導(dǎo)體基板ll上。構(gòu)成光接收部2的光電二極管(PD)布置 于該P(yáng)型第一半導(dǎo)體阱區(qū)12中。光電二極管(PD)布置為包括n型半導(dǎo)體區(qū)13以及p+半 導(dǎo)體區(qū)14，n型半導(dǎo)體區(qū)13用作電荷累積區(qū)，p+半導(dǎo)體區(qū)14用于抑制表面的暗電流。在p 型第一半導(dǎo)體阱區(qū)12中，進(jìn)一步布置有n型傳輸溝道區(qū)4與p+溝道阻止區(qū)15，且在n型傳 輸溝道區(qū)4的正下方布置有p型第二半導(dǎo)體阱區(qū)16。 由第一層多晶硅形成的傳輸電極6 8隔著柵極絕緣膜5布置于n型傳輸溝道區(qū) 4上，且隔著絕緣膜17進(jìn)一步布置有由第二層多晶硅形成的連接布線9。連接布線9的延 伸部9A通過絕緣膜17中的接觸孔連接于島狀傳輸電極7的接觸部10。各傳輸電極6 8 布置于P+溝道阻止區(qū)15、傳輸溝道區(qū)4以及從傳輸溝道區(qū)4到光接收部2的端部的區(qū)域的 上方。即，傳輸電極7延伸到傳輸溝道區(qū)4與光接收部2之間的讀取區(qū)20。遮光膜18布置 為隔著絕緣膜17覆蓋圍繞光接收部2的傳輸電極6 8以及連接布線9，但不覆蓋光接收 部2。 柵極絕緣膜5例如由氧化硅(Si02)膜形成。第一層多晶硅與第二層多晶硅之間、 遮光膜18與傳輸電極6 8之間以及遮光膜18與連接布線9之間的絕緣膜17例如由氮化 硅(SiN)膜形成。在光接收部2的表面上，布置有疊層絕緣膜24，疊層絕緣膜24包括氧化 硅(Si02)膜21、用作防反射膜22的氮化硅(SiN)膜以及折射率為大約1. 4 1. 6的例如 氧化硅膜23的絕緣膜。形成用作防反射膜22的氮化硅膜，同時(shí)該氮化硅膜還用作上述遮 光膜18下方的絕緣膜17。氧化硅膜23可形成為下述的波導(dǎo)28的覆層26的一部分。艮P， 氧化硅膜23布置于防反射膜22與波導(dǎo)的芯層27之間。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，各光接收部2上方布置有后述的波導(dǎo)28，波導(dǎo)28用于將 入射光有效地會(huì)聚到光接收部2上。波導(dǎo)28基本包括由低折射率材料形成的覆層以及由 高折射率材料形成的芯層。此外，布置有例如由氮化硅膜形成的鈍化膜29，且鈍化膜29上 隔著例如由有機(jī)涂層材料形成的平坦化膜30布置有片上濾色器31，所述有機(jī)涂層材料例 如是丙烯酸樹脂。片上微透鏡32布置于片上濾色器31上。 波導(dǎo)28由低折射率的覆層26以及溝槽部25形成，溝槽部25由覆層26圍繞且其 中嵌有高折射率的芯層27。覆層26例如由折射率n為1. 4的氧化硅膜形成，并形成為使得 部分覆層26覆蓋防反射膜22。 此外，在本實(shí)施方式中，具體地，波導(dǎo)28形成為使得芯層27在波導(dǎo)方向上具有折 射率分布。芯層27通過使用高密度等離子體成膜方法(HDP成膜方法)嵌入到覆層26的 溝槽部25中。在通過使用HDP成膜方法嵌入芯層27時(shí)，進(jìn)行嵌入的同時(shí)對D/S比進(jìn)行調(diào) 節(jié)、即進(jìn)行控制。即，關(guān)于溝槽部25的底部側(cè)上的嵌入，在進(jìn)行嵌入的同時(shí)，D/S被指定為小 到可以確保良好的嵌入性且不出現(xiàn)空隙(或"空腔")。隨后，進(jìn)行嵌入的同時(shí)增加D/S比。 因此，在芯層27中，形成具有較低折射率的第一膜271且在底部側(cè)上幾乎無空隙，且第一膜 271上形成具有較高折射率的致密的第二膜272。 圖3表示在HDP成膜方法中D/S比與折射率n之間的關(guān)系。橫軸表示D/S比，縱 軸表示已形成的膜的折射率n。隨著D/S比增加，折射率n增加。由于沉積成分增加，嵌入 性變差。隨著D/S比降低，折射率n降低。由于濺射成分增加，嵌入性變好。
在本實(shí)施方式中，通過使用圖3所示的HDP成膜方法的特性而嵌入芯層27。因此， 作為整個(gè)芯層表現(xiàn)出良好嵌入性的芯層形成為包括在底部側(cè)具有低折射率的第一膜271以及在上部具有高折射率的第二膜272。芯層27可具有兩層結(jié)構(gòu)，其中第一膜271與第二 膜272在各自的膜中具有均勻的折射率。第一膜271可由多層形成、即由多個(gè)級(jí)(例如，多 級(jí))的層形成，從而使得上層部分具有較高的折射率?；蛘?，折射率也可連續(xù)變化。
關(guān)于如上所述形成的結(jié)構(gòu)，嵌入如此進(jìn)行，即使得折射率最大化，同時(shí)確保每個(gè)高 度的芯寬度的嵌入性。因此，整個(gè)芯層27的有效的折射率增加，且由此得到的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)高 敏感度特性。 順便提及，上述兩層結(jié)構(gòu)、即其中的第一層與第二層在各自的膜中具有均勻折射 率的兩層結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于根據(jù)后述的第二實(shí)施方式及其它實(shí)施方式的固體攝像裝置。此 外，上述第一膜由具有不同折射率的多個(gè)膜形成的配置以及第一膜由具有變化折射率的膜 形成的配置也可應(yīng)用于根據(jù)后述的第二實(shí)施方式及其它實(shí)施方式的固體攝像裝置。
在芯層27具有包括第一膜271與第二膜272的兩層結(jié)構(gòu)的情況下，第一膜271的 折射率可指定為大約1. 6 1. 7，且第二膜272的折射率可指定為大約1. 8 2. 0。或者， 在第一膜271的折射率在多個(gè)級(jí)中變化或者是連續(xù)地變化的情況下，第一膜271的折射率 可指定為大約1. 45 1. 74，且第二膜272的折射率可指定為大約1. 75 2. 00。
在本實(shí)施方式中，HDP成膜方法中使用的氣體指定為從硅烷基氣體、N2、 02、 TE0S、 氨氣、氬氣、三甲基硅烷、四甲基硅烷等中選出的氣體。隨后，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行成膜 的同時(shí)，控制所選氣體的比與流量，因而，由SiON膜、SiN膜或SiC膜形成第一膜271與第 二膜272?；蛘撸谝荒?71可由SiON膜形成，且第二膜272可由SiN膜或SiC膜形成。
在波導(dǎo)28的例子中，覆層26可由折射率為1.45的氧化硅(Si02)膜形成。芯層 27的第一膜271可由折射率為1.7的氧氮化硅(SiON)膜形成，且第二膜272可由折射率為 1.8的氮化硅(SiN)膜形成。 在HDP成膜方法中，在例如形成SiOj莫或SiC膜、SiN膜等其它膜的情況下，D/S
比與折射率n之間保持圖3所示的關(guān)系。在形成SiN膜的情況下，使用硅烷、02、N2與TE0S
等氣體。在形成SiC膜的情況下，包括硅烷、(^與N2在內(nèi)，還可使用例如三甲基硅烷與四甲
基硅烷等氣體，這些氣體中包含甲基以取代硅烷的氫基。 需要指定芯層27的第一膜271的厚度dO，使之滿足下述公式。 0《(第一膜271的折射率n) X (第一膜271的厚度d0)《720nm 后面描述其原因。這里，上限不必是720nm，而可以是幾乎等于固體攝像裝置中使
用的最長波長A的值。固體攝像裝置的制造方法的例子(1) 圖4A 圖5B表示根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法，具體地為波導(dǎo) 的制造方法。各制造步驟圖表示對應(yīng)于沿圖1所示的II-II線的剖面的部分。
起初，如圖4A所示，在半導(dǎo)體基板11上，隔著例如由氧化硅(Si02)膜形成的柵極 絕緣膜5，由用作第一層的多晶硅膜重復(fù)地形成傳輸電極6、7和8。盡管附圖中未圖示所有 元件，在半導(dǎo)體基板11上已經(jīng)形成有用作光接收部2的光電二極管(PD)、傳輸溝道區(qū)4、p+ 溝道阻止區(qū)15等。此外，連接布線9(9A、9B)由用作第二膜的多晶硅膜形成，其中延伸部9A 隔著例如由氮化硅(SiN)膜形成的絕緣膜17連接至傳輸電極7。 在垂直傳輸寄存器部3中，寬度為dl的傳輸電極6 8由作為第一層的多晶硅膜 形成，且由作為第二層的多晶硅膜形成的連接布線9的延伸部9A的寬度d2小于寬度dl (dl
11> d2)。此外，盡管圖中未圖示，在沿垂直方向彼此相鄰的光接收部2之間，由作為第一層的多晶硅膜形成寬度為d3的傳輸電極6與8，且由作為第二層的多晶硅膜形成的連接布線9的帶狀部9B的寬度d4小于寬度d3(d3 > d4)(參見圖1)。而且，隔著例如由氮化硅(SiN)膜形成的絕緣膜17，由例如Al膜形成遮光膜18。垂直傳輸寄存器部3由傳輸溝道區(qū)4、柵極絕緣膜5以及傳輸電極6 8形成。在光接收部2的表面上形成氧化硅膜21以及從由氮化硅膜形成的絕緣膜17延伸的防反射膜22。 這里，在垂直傳輸寄存器部3中，傳輸電極6 8、連接布線9的延伸部9A以及遮光膜18的層疊結(jié)構(gòu)形成為關(guān)于水平方向的橫剖面(圖1所示的II-II線所示的橫剖面)的軸心0對稱。類似地，盡管圖中未圖示，在沿垂直方向的光接收部2之間的傳輸電極6和8、連接布線9的帶狀部9B以及遮光膜18的層疊結(jié)構(gòu)形成為關(guān)于沿垂直方向的橫剖面(圖1所示的i-i線所示的橫剖面)的軸心0對稱。 接下來，如圖4B所示，作為波導(dǎo)的覆層的覆層材料膜26A形成于包括遮光膜18和與光電二極管(PD)對應(yīng)的開口部的整個(gè)表面上。該覆層材料膜26A例如可使用如硼磷硅玻璃(BPSG)等的氧化硅(Si02)。覆層材料膜26A例如通過化學(xué)氣相沉積(CVD)方法形成。此后，例如通過使用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)方法或干式蝕刻方法使表面平坦化。
隨后，如圖5A所示，通過光刻，在覆層材料膜26A上形成在對應(yīng)于光電二極管(PD)的部分具有開口部41的抗蝕劑掩模42。通過由此得到的抗蝕劑掩模42對覆層材料膜26A進(jìn)行干式蝕刻，從而形成溝槽部25。隨后，在溝槽部25的內(nèi)壁上由覆層材料膜26A形成覆層26。在該干式蝕刻中，蝕刻如此進(jìn)行，即使得溝槽部25的底部不會(huì)到達(dá)防反射膜22且保留具有期望膜厚的覆層材料膜。以此方式，在防反射膜22上由覆層材料膜形成氧化硅膜23。 然后，如圖5B所示，使用從硅烷基氣體、N2 、 02 、 TE0S 、氨氣、氬氣、三甲基硅烷、四甲基硅烷等氣體中選出的氣體，且通過HDP成膜方法形成芯層27，同時(shí)控制所選氣體的比與流量。在形成第一膜時(shí)，控制所選氣體的比與流量，從而減少D/S比，并因而在溝槽部25的底部側(cè)形成不包含空隙、呈現(xiàn)良好嵌入性且具有較低折射率的第一膜271。隨后，通過控制所選氣體的比與流量從而增加D/S比，并因而在溝槽部25的上部側(cè)，即在第一膜271上形成具有較高折射率的第二膜272。以高的D/S比形成第二膜272。然而，由于第一膜271己經(jīng)形成，且剩余的溝槽部的縱橫比小于初始的縱橫比。因此，可在良好的嵌入性條件下進(jìn)行嵌入。 由第一膜271與第二膜272形成呈現(xiàn)良好的嵌入性并在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的芯層27。 由于使用的氣體選自上述氣體，故可通過選擇性地嵌入SiON膜、SiN膜或SiC膜形成第一膜271以及第二膜272。 例如，使用硅烷為以及02等氣體，同時(shí)控制這些氣體的流量比，由SiON膜(折射率1. 7)形成第一膜271，隨后，在第一膜271上由SiN(折射率1. 8)形成第二膜272，從而形成芯層27。 當(dāng)形成芯層27之后，依照通常做法形成鈍化膜、平坦化膜、片上濾色器以及片上微透鏡，從而得到所需的固體攝像裝置1。
固體攝像裝置的制造方法的例子(2)
圖6A與6B表示根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造方法的另一例子。在本例子的制造方法中以不同方式形成覆層26。在本實(shí)施方式中，如圖6A所示，在圖4A所示的上述狀態(tài)之后，沿圍繞與光接收部2對應(yīng)的凹部的層疊結(jié)構(gòu)的表面形成覆層26。
用作覆層26的覆層材料可通過熱化學(xué)氣相沉積(CVD)方法例如形成NSG膜、BPSG膜或PSG膜，或通過等離子體CVD方法形成等離子體氧化硅(Si02)膜。這里，NSG是氮硅酸鹽玻璃(nitride silicate glass)的縮寫，BPSG是硼磷硅玻璃的縮寫，且PSG是磷硅酸鹽玻璃的縮寫。例如，通過形成具有50 300nm的薄膜厚的膜并進(jìn)行熱處理，可沿層疊結(jié)構(gòu)的表面形成BPSG膜。 接下來，必要時(shí)，通過調(diào)整由此得到的覆層26的形狀，以減小側(cè)壁表面(傾斜表面、垂直表面)上的高度差異，并在防反射膜22上保留必要的膜厚?？赏ㄟ^干式蝕刻、借助于熱處理的回流等進(jìn)行該形狀控制。 此后，以類似于制造方法的例子(l)中描述的方式，形成第一膜271與第二膜272，從而形成芯層27。隨后，像通常那樣形成鈍化膜29、平坦化膜30、片上濾色器31以及片上微透鏡32，從而得到所需的固體攝像裝置1。
固體攝像裝置的制造方法的例子(3) 在本實(shí)施方式中，在形成芯層27的第一膜271時(shí)，控制使用的氣體的流量比的同時(shí)，形成包括多層的膜，從而使得折射率從下層向上層增加。 或者，在形成芯層27的第一膜271時(shí)，控制使用的氣體的流量的同時(shí)，使該第一膜271形成為折射率從下層向上層連續(xù)增加。 在每個(gè)情況中，通過制造方法的例子(1)或(2)描述的方法形成覆層26。
在上述各制造方法中，第一膜271可由包括多層(例如多級(jí))的膜如此形成，即在控制使用的氣體的流量比的同時(shí)，使得折射率從下層向上層增加，或者，第一膜271可由其中的折射率連續(xù)變化的膜形成。在折射率以多級(jí)變化或連續(xù)地變化的情況下，光不會(huì)分辨出界面，并因而可以減少界面反射并提高敏感度特性。 根據(jù)上述第一實(shí)施方式中的固體攝像裝置1，芯層27形成于覆層26的溝槽部25中，同時(shí)呈現(xiàn)出良好的嵌入性，從而可形成良好的波導(dǎo)28。因此，可提高敏感度特性并可以抑制圖像不均的出現(xiàn)。此外，根據(jù)上述各例子中的固體攝像裝置的制造方法，可制造敏感度特性得到提高并且圖像不均的出現(xiàn)得到抑制的固體攝像裝置1。 S卩，通過使用HDP成膜方法，在具有大縱橫比的溝槽部25中形成芯層27。這時(shí)，在底部側(cè)上，在進(jìn)行膜的形成的同時(shí)，控制使用的氣體的比與流量從而減少D/S比。因此，形成無空隙并且具有良好嵌入性的第一膜271。該第一膜271是具有較低折射率的膜。隨后，在第一膜271的上側(cè)，在形成膜的同時(shí)，控制使用的氣體的比與流量從而增加D/S比，并因而形成具有致密的膜質(zhì)量的高折射率的第二膜272。這時(shí)，盡管D/S比高，但因?yàn)榈谝荒?71已嵌入溝槽部25的底部側(cè)上，故溝槽部25淺。因此，第二膜272可在良好嵌入性的條件下形成。因此，芯層27中幾乎沒有空隙(或空腔)，從而不會(huì)出現(xiàn)由空隙引起的入射光的漫反射，充分地發(fā)揮波導(dǎo)28的作用，且因聚光效率增加，可以提高敏感度。此外，可以抑制由空隙引起的圖像不均的出現(xiàn)。 圖7表示對敏感度特性的比較，圖8表示對圖像不均的出現(xiàn)的狀況的比較。圖7與圖8各是基于光學(xué)仿真得到的圖。圖中比較了如圖9A所示的包括所期望的波導(dǎo)的固體
13攝像裝置(樣品A)、如圖9B所示的包括相關(guān)技術(shù)中的波導(dǎo)的固體攝像裝置(樣品B)以及如圖9C所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置(樣品C)。 樣品A是包括期望的波導(dǎo)281的固體攝像裝置，其中折射率n為1. 8的芯層27嵌入折射率為1. 4的覆層26中而不存在空隙。樣品B是包括波導(dǎo)281的固體攝像裝置，其中折射率n為1. 8的芯層27嵌入折射率為1. 4的覆層26中且存在空隙140。樣品C是包括波導(dǎo)28的固體攝像裝置，其中折射率n為1. 7的第一膜271與折射率為1. 8的第二膜272嵌入到折射率為1. 4的覆層26中且不存在空隙。 關(guān)于圖7所示的敏感度特性，縱軸表示敏感度(相對值)，橫軸表示各個(gè)F值。根據(jù)圖7所示的敏感度特性，樣品C(第一實(shí)施方式)與樣品A(所期望的結(jié)構(gòu))呈現(xiàn)幾乎相同的敏感度特性。另一方面，因?yàn)榇嬖诳障?40，樣品B(相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu))呈現(xiàn)差的敏感度特性。在樣品C(第一實(shí)施方式)中，不會(huì)出現(xiàn)空隙處的漫反射，因此，敏感度特性好于或等于樣品A(所期望的結(jié)構(gòu))的敏感度特性。 在圖8所示的與圖像不均有關(guān)的圖中，縱軸表示出現(xiàn)圖像不均的數(shù)目(對數(shù)表示)，橫軸表示樣品A、B和C。從圖8可清楚地看到，僅樣品B(相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu))的出現(xiàn)圖像不均的數(shù)目在數(shù)量級(jí)上大于其它的。另一方面，樣品A(所期望的結(jié)構(gòu))與樣品C(第一實(shí)施方式)處于相同水平且出現(xiàn)圖像不均的數(shù)目在數(shù)量級(jí)上小于樣品B的。
此外，根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置1，芯層27配置為具有包括作為下層的具有低折射率(n = 1. 7)的第一膜271與作為上層的具有高折射率(n = 1. 8)的第二膜272的兩層結(jié)構(gòu)。根據(jù)該配置，抑制了在防反射膜22上的低折射率氧化硅膜23與高折射率芯層27之間的界面反射，本例子中所述氧化硅膜23即是覆層26，從而提高了敏感度特性。必然地，在本實(shí)施方式中，低折射率氧化硅膜23布置于高折射率防反射膜22與高折射率芯層27之間，從而可以保持防反射功能，并可以抑制防反射膜22的表面處的界面反射。
圖10表示基于上述界面反射的效果的對敏感度特性的比較。圖10是通過光學(xué)仿真得到的圖。圖中比較了如圖11A所示的包括相關(guān)技術(shù)中的波導(dǎo)的固體攝像裝置(樣品E)與如圖11B所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置(樣品G)。樣品E與上述樣品B相同，然而，這里忽略空隙140的存在。樣品G與上述樣品C相同。 圖10中，縱軸表示F5. 6敏感度(相對值)且橫軸表示樣品E與G。從圖10中可清楚地明白下述內(nèi)容。關(guān)于樣品E(相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu))，在防反射膜的表面上布置有低折射率氧化硅膜，因此，抑制了在防反射膜的表面處的界面反射L12 (參見圖27)。然而，在低折射率氧化硅膜與高折射率芯層之間的界面處出現(xiàn)界面反射Lll (參見圖28)，因而，削弱了敏感度特性。另一方面，關(guān)于樣品G (第一實(shí)施方式)，低折射率的第一膜271布置為芯層27下方的層，因此，抑制了在第一膜271與其下方的低折射率氧化硅膜23之間的界面處的界面反射Lll。此外，由于樣品G中防反射膜22的表面上也布置有低折射率氧化硅膜23，抑制了在防反射膜的表面處的界面反射L12。因此，根據(jù)第一實(shí)施方式的樣品G可以提高敏感度特性。 而且，關(guān)于根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置，可以提高敏感度特性，且拖尾特性可保持幾乎相等的水平而不顯著惡化。 圖12表示對敏感度特性與拖尾特性的比較。在圖12所示的圖中，橫軸表示(第一膜271的折射率n) X (第一膜271的厚度d0)的值(nm)，左縱軸表示白光敏感度，且右縱軸表示拖尾相對于參考狀態(tài)的惡化的值(dB)。圖12表示使波導(dǎo)形狀產(chǎn)生各種變化，且以波導(dǎo)形狀作為參數(shù)，在芯層27的第一膜271的厚度d0變化的情況下的敏感度的響應(yīng)與拖尾的響應(yīng)。圖13A 13D表示具有不同波導(dǎo)形狀的各樣品，即分別具有波導(dǎo)形狀1 波導(dǎo)形狀4的樣品。在圖13A所示的波導(dǎo)形狀l中，氧化硅膜23的膜厚為0nm。在圖13B所示的波導(dǎo)形狀2中，氧化硅膜23的膜厚為50nm。在圖13C所示的波導(dǎo)形狀3中，氧化硅膜23的膜厚為100nm。在圖13D所示的波導(dǎo)形狀4中，氧化硅膜23的膜厚為150nm。
圖12中，曲線a表示關(guān)于波導(dǎo)形狀l的敏感度特性。曲線b表示關(guān)于波導(dǎo)形狀2的敏感度特性。曲線c表示關(guān)于波導(dǎo)形狀3的敏感度特性。曲線d表示關(guān)于波導(dǎo)形狀4的敏感度特性。此外曲線e表示關(guān)于波導(dǎo)形狀1的拖尾特性。 關(guān)于橫軸，以720nm作為參考。如區(qū)域R1、R2以及R3所示，當(dāng)值為720nm以下時(shí)，
存在盡管一定程度上犧牲了拖尾特性但敏感度卻得到提高的狀況。如曲線e所示，如果值超過720nm，敏感度的效果變低且拖尾特性惡化。即使當(dāng)值超過720nm時(shí)，該值大致小于或等于固體攝像裝置中使用的最長波長入，但這是可以接受的。如果該值超過A，拖尾特性會(huì)顯著惡化。 2.第二實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖14表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝置的第二實(shí)施方式。圖14是CCD固體攝像裝置的攝像區(qū)的關(guān)鍵部分的剖面圖。在根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置51中，包括覆層26與芯層27的波導(dǎo)28布置于作為光接收部2的光電二極管(PD)上，芯層27包括呈現(xiàn)良好嵌入性且具有較低折射率的第一膜271以及具有折高射率的第二膜272。該波導(dǎo)28與第一實(shí)施方式中描述的波導(dǎo)相同。
在本實(shí)施方式的配置中，具體地，防反射膜22上未布置低折射率氧化硅膜23，且芯層27的第一膜271與防反射膜22直接接觸。即，本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同僅在于，芯層27的第一膜271與由氮化硅膜形成的防反射膜22之間未布置氧化硅膜23。其它配置與第一實(shí)施方式的相同，因此，圖14中，對與圖2中相同的元件以與上面相同的附圖標(biāo)記表示，且不再重復(fù)其說明。 可以類似于參考圖4A與4B以及圖5A與5B描述的方式，制造根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像裝置。然而，在圖5A所示的步驟中，當(dāng)溝槽部25形成于覆層26中時(shí)，溝槽部25形成為使防反射膜22露出。此后，當(dāng)形成芯層27時(shí)，成膜為使得芯層27與防反射膜22接觸。在應(yīng)用圖6A與6B所示的制造方法的情況下，在形成覆層26的膜時(shí)，覆層26形成為使得防反射膜22露出。此后，芯層27形成為與防反射膜22接觸。 同樣，在根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像裝置51中，布置于防反射膜22上的波導(dǎo)28，具體地為芯層27，配置為包括第一膜271與第二膜272，第一膜271與第二膜272是通過使用HDP成膜方法同時(shí)控制D/S比形成的。因此，以類似于第一實(shí)施方式中描述的方式，提高了敏感度特性，且可以抑制圖像不均。 圖15表示基于界面反射的效果對敏感度特性的比較。圖15是通過光學(xué)仿真得到的圖。圖中比較了如圖16A所示的包括相關(guān)技術(shù)中的波導(dǎo)的固體攝像裝置(樣品D)以及如圖16B所示的根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像裝置(樣品F)。關(guān)于樣品D，忽略空隙140的存在。
在圖15中，縱軸表示F5. 6敏感度(相對值)，橫軸表示樣品D與F。從圖15可以 明白下面內(nèi)容。關(guān)于樣品D(相關(guān)技術(shù)中的結(jié)構(gòu))，高折射率芯層27直接布置于防反射膜 22上，因此，在防反射膜22與芯層27之間的界面處出現(xiàn)界面反射。因此，降低了防反射效 果且得不到敏感度特性。另一方面，關(guān)于樣品F (第二實(shí)施方式)，低折射率第一膜271被設(shè) 置為芯層27下方的層。因此，抑制了在防反射膜的表面處的界面反射，保持了防反射功能， 且可以提高敏感度特性。 此外，根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像裝置，同樣需要指定芯層27的第一膜271的 厚度d0以滿足下述公式。0《(第一膜271的折射率n) X (第一膜271的厚度d0)《720nm 這里，上限不必為720nm，而可以是大致小于或等于固體攝像裝置中使用的最長波
長入的值。 因此，如圖12所示，與在根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置中的情況中一樣，可
以提高敏感度特性且可以提高拖尾特性。 3.第三實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖17表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝置的 第三實(shí)施方式。圖17是CCD固體攝像裝置的攝像區(qū)的關(guān)鍵部分的剖面圖。在根據(jù)本實(shí)施 方式的固體攝像裝置53中，在上述波導(dǎo)28上還布置有層內(nèi)透鏡54。 S卩，關(guān)于根據(jù)本實(shí)施方 式的固體攝像裝置53，波導(dǎo)28布置于用作光接收部2的光電二極管(PD)上，同時(shí)包括覆層 26與嵌入覆層26的溝槽部分25中的芯層27。芯層27包括第一膜271與第二膜272。用 作構(gòu)成芯層的下層的第一膜271呈現(xiàn)良好的嵌入性且具有較低的折射率，且用作上層的第 二膜272的折射率高于第一膜271的折射率。所述第一膜271與第二膜272在相同室中通 過HDP成膜方法以類似于第一實(shí)施方式中描述的方式連續(xù)形成。S卩，該波導(dǎo)28與第一實(shí)施 方式中描述的波導(dǎo)相同。在第一膜271與第二膜272在相同室中通過HDP成膜方法連續(xù)形 成的情況下，減少了步驟數(shù)，因此可以使制造簡化。 然后，在本實(shí)施方式中，在波導(dǎo)28上布置有層內(nèi)透鏡54。本例子中，層內(nèi)透鏡54 形成為凸透鏡的形狀，且由與第二膜272的氮化硅膜相同的氮化硅膜形成。鈍化膜29布置 于包括層內(nèi)透鏡54的整個(gè)表面上，且鈍化膜29上隔著平坦化膜30布置有片上濾色器31 和片上微透鏡32。 其它配置與上述第一實(shí)施方式中描述的相同，因此，以與上面相同的附圖標(biāo)記表 示對應(yīng)于圖2中的相同元件，并不再重復(fù)其解釋。 在根據(jù)第三實(shí)施方式的固體攝像裝置53中，層內(nèi)透鏡54布置于波導(dǎo)28上，因此， 進(jìn)一步增加了光電二極管(PD)上的聚光效率并提高了敏感度。此外，第一膜271與第二膜 272通過HDP成膜方法形成，因而，可以無空隙地嵌入芯層27。因此，可以得到與第一實(shí)施 方式中描述的效果相同的效果。例如，提高了敏感度特性，抑制了圖像不均，且提高了拖尾 特性。 這里，盡管圖中未圖示，根據(jù)上述第二實(shí)施方式的固體攝像裝置51還可配置為包
括波導(dǎo)28上的層內(nèi)透鏡54。 4.第四實(shí)施方式
固體攝像裝置的配置例子 圖18表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝置的 第四實(shí)施方式。圖18是CCD固體攝像裝置的攝像區(qū)的關(guān)鍵部分的剖面圖。在根據(jù)本實(shí)施 方式的固體攝像裝置55中，波導(dǎo)28布置于用作光接收部2的光電二極管(PD)上，同時(shí)包 括覆層26與嵌入覆層26的溝槽中的芯層27。芯層27包括第一膜273與第二膜274。用 作芯層的下層的第一膜273嵌入性良好且折射率較低，且作為上層的第二膜274的折射率 高于第一膜273的折射率。 在本實(shí)施方式中，作為構(gòu)成芯層27的下層的第一膜273通過如上所述的HDP成膜 方法形成?？刂艱/S比的同時(shí)，由嵌入性良好且折射率較低的膜形成第一膜273。另一方 面，用作構(gòu)成芯層27的上層的第二膜274通過使用平行板電極由等離子體CVD方法(下面 稱為平行板等離子體CVD方法)形成。 第一膜273例如由氧氮化硅(SiON)膜或氮化硅(SiN)膜通過HDP成膜方法形成。 氧氮化硅膜或氮化硅膜的折射率可通過HDP成膜時(shí)的成膜條件從1. 5 1. 8進(jìn)行調(diào)節(jié)。第 二膜274例如由氮化硅(SiN)膜或碳化硅(SiC)膜通過平行板等離子體CVD方法形成。第 二膜274具有這樣的膜特性，即對第一膜273呈現(xiàn)良好的粘附性且折射率高于第一膜273 的折射率。通過平行板等離子體CVD方法形成的上述第二膜274的折射率超過1. 8，例如得 到的折射率大約為1.9 2. 1。 包括上述材料在內(nèi)，用于第二膜274的材料膜的例子還包括下述絕緣膜，所述第 二膜274的材料膜的折射率N高于例如作為第一膜273的HDP-Si0N膜(N= 1. 7)的折射率。 括號(hào)中的數(shù)值表示折射率。作為第二膜274的材料膜，可使用包含鉿(1. 95)、鋁(1. 76)、鉭 (2. 16)、鈦(2.5)、釔(1.82)以及鑭系(1.88)元素中的至少一種元素的絕緣膜。這些絕緣 膜對第一膜273呈現(xiàn)良好的粘附性。芯層26由折射率例如為大約1. 45的氧化硅膜形成。
鈍化膜29布置于包括波導(dǎo)28的上表面上，且鈍化膜29上隔著平坦化膜30層疊 布置有片上濾色器31和片上微透鏡32。其它配置與上述第一實(shí)施方式中描述的相同，因 此，以與上面相同的附圖標(biāo)記表示對應(yīng)于圖2中的元件，且不再重復(fù)其解釋。
固體攝像裝置的制造方法的例子 圖19A 圖20B表示根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像裝置55的制造方法，具體地是 波導(dǎo)的制造方法。在本實(shí)施方式中，如圖19A所示，光電二極管(PD)、傳輸電極6 8、連 接布線9、絕緣膜17、遮光膜18等以與參考圖6A描述的類似的方式形成于半導(dǎo)體基板上。 在上述狀態(tài)之后，沿圍繞與光接收部2對應(yīng)的凹部的層疊結(jié)構(gòu)的表面形成構(gòu)成波導(dǎo)的覆層 26。折射率例如為1. 45的氧化硅膜形成為覆層26。 接下來，如圖19B所示，第一膜273通過HDP成膜方法形成為呈現(xiàn)高嵌入性，以便 提升覆層26的溝槽的底部。作為HDP成膜條件，例如可采用溫度20(TC 800°C， RF功 率lkW 10kW， RF偏置功率:lkW 10kW，壓強(qiáng):2mTorr 50mTorr以及氣體類型SiH4、 02、N2、NH3、Ar與He。在上述HDP成膜條件下形成Si0N膜或SiN膜。由HDP成膜方法形成 的SiON膜或SiN膜的折射率可通過成膜條件從1. 5 1. 8進(jìn)行調(diào)節(jié)。
然后，如圖20A所示，當(dāng)HDP成膜之后，例如，用作高折射率第二膜274的氮化硅 (SiN)膜通過平行板等離子體CVD方法形成于整個(gè)上表面上，從而填充溝槽部的內(nèi)部。作為 等離子體SiN成膜條件，例如可采用溫度20(TC 80(rC，高頻RF功率100W 1，500W，低頻RF偏置功率100W 1， 500W，壓強(qiáng)2Torr 10Torr，以及氣體類型SiH4、 N2、 NH3、 He 與Op在上述成膜條件下形成SiN膜。這里，在上述例子中，由等離子體SiN進(jìn)行膜的形成。 然而，所述材料不限于等離子體SiN膜，只要該材料是折射率高于通過HDP成膜方法形成的 第一膜273的折射率的芯材料，即折射率超過1. 8的高折射率芯材料便可?？梢允褂蒙鲜?絕緣膜作為其它材料。 隨后，如圖20B所示，當(dāng)形成第二膜274之后，通過使用回蝕處理、化學(xué)機(jī)械研磨 (CMP)等技術(shù)對第二膜274進(jìn)行平坦化。此后，形成鈍化膜29、平坦化膜30、片上濾色器31 以及片上微透鏡32，從而得到所需固體攝像裝置55。 根據(jù)第四實(shí)施方式中的固體攝像裝置55，構(gòu)成波導(dǎo)28的芯層27的第一膜273通 過HDP成膜方法形成。因此，第一膜273可以以良好的嵌入性嵌入到覆層26的溝槽的底部。 此外，構(gòu)成波導(dǎo)28的芯層27的第二膜274通過平行板等離子體CVD方法形成，因此，可形 成折射率超過1. 8的高折射率第二膜274。因此，芯層27的折射率變高，從而波導(dǎo)28的聚 光效率增加。 隨著芯層27的折射率變高，波導(dǎo)28的聚光效率增加。入射到所謂的視角邊緣的 光為斜光，所述視角邊緣對應(yīng)于固體攝像裝置的有效像素區(qū)的周邊部分。因此，難以使該光 會(huì)聚。因此，在視角的邊緣，拖尾會(huì)增加。然而，在本實(shí)施方式中，可以通過增加芯層27的 折射率增加聚光效率，從而可以減少在視角邊緣處的拖尾。 隨著例如通過HDP成膜方法形成的SiON膜的厚度變小，不容易出現(xiàn)膜的剝離。在 第四實(shí)施方式中，僅第一膜273由通過HDP成膜方法形成的膜形成。因此，與所有芯層由通 過HDP成膜方法形成的膜形成、即其中施加大應(yīng)力的情況相比，膜厚可以減少，因而，可以 避免膜的剝離。在芯層27的總厚度指定為700nm 800nm的情況下，第一膜273的膜厚可 以減少到大約200nm。因此，可以形成高度可靠的波導(dǎo)，從而可以提供高度可靠的固體攝像 裝置。 在由通過HDP成膜方法形成的且呈現(xiàn)良好嵌入性的膜形成的第一膜273嵌入到波
導(dǎo)28的芯層的底部以提升底部并減少嵌入的縱橫比的情況下，甚至呈現(xiàn)低嵌入性的高折
射率材料也可以嵌入到第一膜273上。因此，可以形成具有較高的聚光效率的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。 此外，可以得到與第一實(shí)施方式中描述的相同的效果。例如，可以無空隙地嵌入芯
層27，提高了敏感度特性，抑制了圖像不均，且提高了拖尾特性。 5.第五實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖21表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝的第 五實(shí)施方式。圖21是CCD固體攝像裝置的攝像區(qū)的關(guān)鍵部分的剖面圖。在根據(jù)本實(shí)施方 式的固體攝像裝置57中，在上述第四實(shí)施方式中的波導(dǎo)28上還布置有層內(nèi)透鏡54。 S卩，關(guān) 于根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置57，波導(dǎo)28布置于用作光接收部2的光電二極管(PD) 上，同時(shí)包括覆層26以及被嵌入到覆層26的溝槽部中的芯層27。芯層27包括第一膜273 與第二膜274。作為構(gòu)成芯層的下層的第一膜273嵌入性良好且折射率較低，且作為上層的 第二膜274的折射率高于第一膜273的折射率。 作為構(gòu)成芯層27的下層的第一膜273通過如上所述的HDP成膜方法形成?？刂?D/S比的同時(shí)，第一膜273由嵌入性良好且折射率較低的膜形成。另一方面，作為構(gòu)成芯層27的上層的第二膜274通過使用平行板電極由離子體CVD方法(下面稱為平行板等離子體 CVD方法)形成。每個(gè)覆層26以及構(gòu)成芯層27的第一膜273與第二膜274的材料和折射 率與第四實(shí)施方式中描述的相同，因此不再重復(fù)其解釋。 然后，在本實(shí)施方式中，層內(nèi)透鏡54布置于波導(dǎo)28上。本例子中，層內(nèi)透鏡54形 成為凸透鏡的形狀，且由與形成第二膜274的氮化硅膜相同的膜形成。鈍化膜29布置于包 括層內(nèi)透鏡54的整個(gè)表面上，且在鈍化膜29上隔著平坦化膜30布置有片上濾色器31與 片上微透鏡32。 其它配置與上述第四實(shí)施方式中描述的相同，因此，對應(yīng)于圖18中的相同元件以 與上面相同的附圖標(biāo)記表示，且不再重復(fù)其解釋。
固體攝像裝置的制造方法的例子 圖22A 圖23B表示根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像裝置57的制造方法，具體地為 波導(dǎo)與層內(nèi)透鏡的制造方法。圖22A所示的步驟對應(yīng)于上述圖20A所示的步驟。S卩，在本 實(shí)施方式中，如圖22A所示，光電二極管(PD)、傳輸電極6 8、連接布線9、絕緣膜17、遮光 膜18等形成于半導(dǎo)體基板上。在上述狀態(tài)之后，沿圍繞與光接收部2對應(yīng)的凹部的層疊結(jié) 構(gòu)的表面，形成構(gòu)成波導(dǎo)的覆層26。折射率例如為1. 45的氧化硅膜形成為覆層26。
接下來，第一膜271通過HDP成膜方法形成，并呈現(xiàn)高嵌入性以便提升覆層26的 溝槽的底部。這時(shí)的HDP成膜條件與第四實(shí)施方式中描述的HDP成膜條件相同。然后，在 HDP成膜之后，例如，用作高折射率第二膜272的氮化硅(SiN)膜通過平行板等離子體CVD 方法形成于整個(gè)上表面，從而填充溝槽部的內(nèi)部。這時(shí)的等離子體SiN成膜條件與第四實(shí) 施方式中描述的等離子體SiN成膜條件相同。 隨后，如圖22B所示，當(dāng)形成第二膜272之后，通過使用回蝕處理、化學(xué)機(jī)械研磨 (CMP)等技術(shù)使第二膜272平坦化。這樣，形成包括覆層26與芯層27的波導(dǎo)28，芯層27 包括第一膜271和第二膜272。此后，在平坦化的第二膜272上與波導(dǎo)28對應(yīng)的部分選擇 性地形成光刻膠膜58。 然后，如圖23A所示，對光刻膠膜58進(jìn)行回流處理，從而形成為透鏡狀。 接下來，如圖23B所示，在包括透鏡狀的光刻膠膜58的第二膜272的整個(gè)表面上
進(jìn)行回蝕處理，且用作凸透鏡的層內(nèi)透鏡54由第二膜272、即氮化硅膜形成。形成覆蓋由此
得到的層內(nèi)透鏡54的鈍化膜29。此后，形成平坦化膜30、片上濾色器31以及片上微透鏡
32，從而得到所需固體攝像裝置57。 在根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像裝置57中，層內(nèi)透鏡54布置于波導(dǎo)28上，因此，
進(jìn)一步增加了光電二極管(PD)上的聚光效率并提高了敏感度。此外，盡管不再重復(fù)解釋，
可得到與第一實(shí)施方式以及第四實(shí)施方式中描述的相同的效果。例如，提高了聚光效率，提
高了敏感度特性，抑制了圖像不均，并提高了拖尾特性。 6.第六實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖24表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CCD固體攝像裝置的 第六實(shí)施方式。在根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置61中，當(dāng)形成遮光膜18之后，在整個(gè)表 面上形成絕緣膜62，在絕緣膜62的與用作光接收部2的光電二極管(PD)對應(yīng)的部分中形 成溝槽部63，且在由此得到的溝槽部63中形成所謂的波導(dǎo)管64。關(guān)于波導(dǎo)管64，在溝槽部
1963的側(cè)壁上例如由Al膜形成反射膜65，且在被反射膜65圍繞的溝槽部63中由必要的絕 緣膜形成埋入層66。埋入層66例如可以由氧化硅膜形成。 在波導(dǎo)管64中，入射到埋入層66上的光會(huì)聚于光電二極管(PD)上，同時(shí)被反射 膜65反射。 然后，在本實(shí)施方式中，該埋入層66通過使用上述HDP成膜方法形成，并在進(jìn)行第 一膜661與第二膜662的成膜的同時(shí)，控制使用的氣體的比與流量，即控制D/S比。由于第 一膜661在小D/S比的條件下形成，第一膜661形成為不包括空隙、嵌入性良好且折射率低 的膜。第二膜662在大D/S比的條件下形成于淺溝槽部63中的第一膜661上。因此，第二 膜662形成為折射率高并具有良好嵌入性的致密的膜。 其它配置與第一實(shí)施方式中描述的相同，因此，對應(yīng)于圖2中的元件以與上面相 同的附圖標(biāo)記表示且不再重復(fù)其解釋。 在根據(jù)第六實(shí)施方式的固體攝像裝置61中，因?yàn)椴▽?dǎo)管64的埋入層66由第一膜
661與第二膜662形成，即使當(dāng)像素尺寸變小且溝槽部63的縱橫比增加時(shí)，也能形成嵌入性
良好的膜。即，埋入層66通過使用HDP成膜方法形成，且在控制使用的氣體的比與流量的
同時(shí)形成第一膜661與第二膜662。因此，埋入層66中不存在空隙，抑制了由空隙引起的漫
反射，提高了敏感度特性，且抑制了圖像不均的出現(xiàn)。 7.第七實(shí)施方式 固體攝像裝置的配置例子 圖25表示將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于CM0S固體攝像裝置的 第七實(shí)施方式。根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置71配置為包括像素部(攝像區(qū))73以及 例如信號(hào)處理電路的周邊電路部(附圖中未圖示)，像素部(攝像區(qū))73中二維排列有多個(gè) 光接收部2，所述周邊電路部與普通CMOS固體攝像裝置的情況中一樣，在半導(dǎo)體基板74上 布置于像素部73周圍。光接收部2由光電二極管(PD)形成，且像素晶體管由MOS晶體管 形成。像素72包括用作光接收部2的光電二極管(PD)和多個(gè)像素晶體管。
構(gòu)成像素72的光電二極管(PD)形成為包括第二導(dǎo)電型、例如n型電荷累積區(qū)75 以及第一導(dǎo)電型、即P型半導(dǎo)體區(qū)76， p型半導(dǎo)體區(qū)76布置于n型電荷累積區(qū)75的表面上 的與氧化硅膜77的界面的附近，并用于抑制暗電流。像素晶體管通?？删哂邪ɡ鐐鬏?晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管以及選擇晶體管的四晶體管的配置，或不包括選擇晶體管 的三晶體管配置。像素晶體管78作為示例表示，并布置為包括一對源極_漏極區(qū)81、柵極 絕緣膜82以及由多晶硅形成的柵極83。源極-漏極區(qū)81在與附圖垂直的方向上布置。源 極_漏極區(qū)81的端部布置為跨越元件隔離區(qū)84，所述元件隔離區(qū)84例如具有淺溝槽隔離 (STI)結(jié)構(gòu)。 防反射膜79例如由氮化硅膜形成于光電二極管(PD)上的包括氧化硅膜77的整 個(gè)表面上。多層布線層88布置于像素72上方，所述多層布線層88中隔著層間絕緣膜86 布置有多個(gè)布線87，此外，多層布線層88上布置有鈍化膜89、平坦化膜90、片上濾色器91 以及片上微透鏡92。 此外，在本實(shí)施方式中，與光電二極管(PD)對應(yīng)的溝槽部93布置于多層布線層88 的層間絕緣膜86中，且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的上述波導(dǎo)28布置于該溝槽部93中。該波 導(dǎo)28包括低折射率覆層26與高折射率芯層27。芯層27通過使用HDP成膜方法形成。在該成膜方法中，控制D/S比的同時(shí)，形成嵌入性良好且折射率較低的第一膜271以及位于第 一膜271上的高折射率第二膜272。該配置包括芯層27與防反射膜79之間設(shè)有或未設(shè)有 氧化硅膜23的配置，且芯層27的制造方法與上述第一實(shí)施方式中的相同，因此，不再詳細(xì) 解釋。 在根據(jù)第七實(shí)施方式的固體攝像裝置71中，同樣，通過使用HDP成膜方法，在控制 D/S比的同時(shí)，形成在防反射膜79上布置有波導(dǎo)28的配置，具體地形成為包括第一膜271 與第二膜272的芯層27的配置。因此，以類似于第一實(shí)施方式中描述的方式，提高了敏感 度特性并可以抑制圖像不均。此外，可以提高拖尾特性。 在第七實(shí)施方式中，還可以以類似于第四實(shí)施方式中描述的方式，使波導(dǎo)28的芯 層27配置為包括通過HDP成膜方法形成的第一膜273與通過平行板等離子體CVD方法形 成的第二膜274。此外，可以采用與第三或第五實(shí)施方式相同的配置，其中波導(dǎo)28上布置有 層內(nèi)透鏡54。而且，可以采用由波導(dǎo)管64取代波導(dǎo)28的配置。 在上述例子中，波導(dǎo)28的芯層27與波導(dǎo)管64的埋入層66通過使用HDP成膜方
法形成。在本發(fā)明中，還可以使用除HDP成膜方法以外的成膜方法，且可以以多個(gè)階段進(jìn)行
膜的形成與嵌入，從而形成在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的芯層27或埋入層66。 上述例子中的固體攝像裝置具有其中電子作為信號(hào)電荷的配置。然而，空穴也可
作為信號(hào)電荷。這種情況下，將n型指定為第一導(dǎo)電型，將p型指定為第二導(dǎo)電型，且每個(gè)
半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電型指定為與上面描述相反的導(dǎo)電型。 8.第八實(shí)施方式 電子儀器的配置例子 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置可以應(yīng)用于電子儀器，例如應(yīng)用于設(shè)有固 體攝像裝置的相機(jī)、帶有相機(jī)的便攜儀器以及設(shè)有固體攝像裝置的其它儀器。
圖26表示作為根據(jù)本發(fā)明的電子儀器的例子的實(shí)施方式，其中將固體攝像裝置 應(yīng)用于相機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)96包括光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)97、固體攝像裝置98以及信 號(hào)處理電路99?？蓪⒏鶕?jù)任一上述實(shí)施方式的固體攝像裝置應(yīng)用于固體攝像裝置98。光 學(xué)系統(tǒng)97用于將來自于攝像物體的圖像光(入射光)的圖像成像在固體攝像裝置的攝像 表面上。因此，信號(hào)電荷在固體攝像裝置98的光電轉(zhuǎn)換元件中積累一定時(shí)間。信號(hào)處理電 路99對固體攝像裝置98的輸出信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理，并輸出所述信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方 式的相機(jī)96包括將光學(xué)系統(tǒng)97、固體攝像裝置98與信號(hào)處理電路99組合成模塊的相機(jī)模 塊形式。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以形成圖26所示的相機(jī)、帶有相機(jī)的便攜儀器等，所 述便攜儀器包括相機(jī)模塊并例如以蜂窩電話等為代表。 此外，圖26所示的配置可以是具有攝像功能的模塊，即所謂的攝像功能模塊，其 中將光學(xué)系統(tǒng)97、固體攝像裝置98以及信號(hào)處理電路99組合成模塊。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 方式，可形成設(shè)有上述攝像功能模塊的電子儀器。 根據(jù)本實(shí)施方式的電子儀器，提高了固體攝像裝置的敏感度特性，并可以抑制圖 像不均的出現(xiàn)。因此，可以提供高圖像質(zhì)量、高質(zhì)量電子儀器。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，根據(jù) 設(shè)計(jì)需要和其它因素可出現(xiàn)各種變化、組合、子組合和替代。
權(quán)利要求
一種固體攝像裝置，其包括用作像素的光接收部；以及波導(dǎo)，該波導(dǎo)布置于與所述光接收部對應(yīng)的位置，并且包括覆層以及在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的被嵌入的芯層。
2. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中，所述芯層包括第一膜，其布置于底部側(cè)上，同時(shí)呈現(xiàn)高的嵌入性并具有低折射率；以及第二膜，其布置于所述第一膜上，同時(shí)具有高于所述第一膜的折射率的折射率。
3. 如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其中，所述第一膜由具有不同折射率的多個(gè)膜形成。
4. 如權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其中，所述第一膜由折射率在膜中連續(xù)變化的膜形成。
5. 如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其中，在所述光接收部的表面上布置有與所述芯層接觸的防反射膜。
6. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像裝置，其中，在所述光接收部的表面上布置的防反射膜與所述芯層之間，布置有折射率高于所述防反射膜的折射率且低于所述芯層的折射率的絕緣膜。
7. —種固體攝像裝置的制造方法，包括以下步驟在用作像素的光接收部上形成覆層；以及將在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的芯層嵌入到由所述覆層圍繞的溝槽部中，其中，由所述覆層與所述芯層構(gòu)成波導(dǎo)。
8. 如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，在嵌入所述芯層時(shí)使用高密度等離子體成膜方法，所述成膜方法包括控制D/S比，其中，D表示沉積速率，S表示濺射速率，將呈現(xiàn)高嵌入性且具有低折射率的第一膜嵌入到所述溝槽部的底部側(cè)上，以及將折射率高于所述第一膜的折射率的第二膜嵌入到所述第一膜上。
9. 如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，在嵌入所述芯層時(shí)使用高密度等離子體成膜方法，所述成膜方法包括使用從硅烷基氣體、N2、02、TE0S、氨氣、氬氣、三甲基硅烷、四甲基硅烷等中選出的氣體，控制所述氣體的比與流量，以及有選擇地嵌入SiON膜、SiN膜或SiC膜以形成所述芯層。
10. 如權(quán)利要求9所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，由具有不同折射率的多個(gè)膜形成所述第一膜。
11. 如權(quán)利要求9所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，由折射率在膜中連續(xù)變化的膜形成所述第一膜。
12. 如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置的制造方法，該方法還包括以下步驟在形成所述覆層之前，在所述光接收部的表面上形成防反射膜，其中，所述芯層被嵌入為使得所述芯層與所述防反射膜接觸。
13. 如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法，該方法還包括以下步驟在用作所述芯層的所述第二膜形成之后，在所述第二膜上形成層內(nèi)透鏡。
14. 如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置的制造方法，其中，所述嵌入芯層的步驟包括以下步驟通過高密度等離子體成膜方法將第一膜嵌入到由所述覆層圍繞的溝槽部中；以及通過平行板等離子體CVD方法在所述第一膜上形成折射率高于所述第一膜的折射率的第二膜。
15. 如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法，該方法還包括以下步驟在用作所述芯層的所述第二膜形成之后，在所述第二膜上形成層內(nèi)透鏡。
16. 如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置的制造方法，該方法還包括以下步驟在形成所述覆層之前，在所述光接收部的表面上形成折射率高于所述覆層的折射率的防反射膜，其中，使所述覆層形成為位于所述防反射膜上。
17. —種固體攝像裝置，其包括用作像素的光接收部；以及波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管布置于與所述光接收部對應(yīng)的位置，并且包括反射膜以及被嵌入到由所述反射膜圍繞的溝槽部中并在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的埋入層。
18. —種電子儀器，其包括固體攝像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將入射光引導(dǎo)到所述固體攝像裝置；以及信號(hào)處理電路，其用于處理來自所述固體攝像裝置的輸出信號(hào)，其中，所述固體攝像裝置包括用作像素的光接收部，以及波導(dǎo)，其布置于與所述光接收部對應(yīng)的位置并包括覆層以及在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的被嵌入的芯層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子儀器，其中，在所述固體攝像裝置中，所述芯層包括第一膜，其布置于底部側(cè)，同時(shí)呈現(xiàn)高嵌入性且具有低折射率；以及第二膜，其布置于所述第一膜上，同時(shí)具有高于所述第一膜的折射率的折射率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體攝像裝置，其包括用作像素的光接收部，以及波導(dǎo)，該波導(dǎo)布置于與光接收部對應(yīng)的位置并包括覆層與在波導(dǎo)方向上具有折射率分布的被嵌入的芯層。根據(jù)本發(fā)明的固體攝像裝置可以抑制漫反射和界面反射，提高了敏感度且可以抑制圖像不均的出現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101714567SQ20091018011
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者吉田慎一, 和野裕美, 谷國敬理 申請人:索尼株式會(huì)社