專利名稱：固體攝像元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在以CMOS圖像傳感器為代表的半導(dǎo)體圖像傳感器中，期望的是將構(gòu)成像素的子 像素的尺寸減小以增加在圖像區(qū)域中的像素的數(shù)量，所述子像素包括接收紅光的子像素、 接收綠光的子像素和接收藍(lán)光的子像素。然而，像素的數(shù)量的增加減小了像素的尺寸，并且 相應(yīng)地減小了子像素的光接收元件部的尺寸。從而，光接收元件部的敏感度降低，從而使得 確保所期望的信噪(S/N)比變得困難。不僅敏感度降低，而且混色變得明顯，所述混色即為 入射光泄漏至在鄰近子像素中的光接收元件部的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
在例如日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開公報(bào)No. 9-148549中，通過使用片上微透鏡 以提高聚光效率而避免了敏感度的降低和混色。然而，這種方法對(duì)于尺寸約為0. 9 μ m的子 像素是不夠的。因此，期望的是提供一種即使子像素(光接收元件部)的尺寸減小仍可確定地避 免敏感度下降和混色發(fā)生的固體攝像元件，以及提供一種用于制造該固體攝像元件的方法。本發(fā)明提供了一種固體攝像元件，其包括(A)設(shè)置在半導(dǎo)體層中的光接收元件 部、(B)由具有折射率Iitl的材料制成的設(shè)置在半導(dǎo)體層上方的絕緣層，以及(C)設(shè)置在光接 收元件部上方并且被絕緣層圍繞的天線結(jié)構(gòu)。所述天線結(jié)構(gòu)由具有比所述絕緣層的折射率 no高的折射率Ii1的材料制成。進(jìn)入所述天線結(jié)構(gòu)和所述絕緣層中的光的能量被集中在所 述光接收元件部中。本發(fā)明提供了一種用于制造固體攝像元件的方法。所述方法包括步驟(a)在半 導(dǎo)體層中形成光接收元件部；(b)在半導(dǎo)體基板的整個(gè)表面上方形成第一絕緣層；(c)在第 一絕緣層上形成遮光層以圍繞光接收元件部；(d)將遮光層用作蝕刻掩模以選擇性地去除 第一絕緣層；(e)形成第二絕緣層，以使得由遮光層和第一絕緣層圍繞的空間存在于光接 收元件部上方；(f)通過在整個(gè)表面上方形成介電材料層而在所述空間中形成天線結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，將由絕緣層圍繞的天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在光接 收元件部上。天線結(jié)構(gòu)由具有比絕緣層的材料的折射率高的折射率的材料制成。因此，進(jìn) 入天線結(jié)構(gòu)和絕緣層中的光的能量被集中在光接收元件部中。從而，即使光接收元件部的 尺寸減小，仍可確定地避免敏感度的下降和混色的發(fā)生。因?yàn)樵O(shè)置在光接收元件部上的結(jié)構(gòu)將光的能量集中在光接收元件部中，故將所述結(jié)構(gòu)稱為天線結(jié)構(gòu)。在用于制造固體攝像 元件的方法中，遮光層的存在使得由絕緣層(第二絕緣層)圍繞的天線結(jié)構(gòu)以自對(duì)準(zhǔn)的方 式形成。當(dāng)形成絕緣層(第二絕緣層)和天線結(jié)構(gòu)時(shí)，這可以提高定位的精度。


圖IA和IB分別是根據(jù)第一實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的固體攝像元件的截面圖；圖2A 2C是光能在對(duì)比例的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果的圖示，并且圖 2D 2F是光能在根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果的圖示；圖3A是用于包括具有不同直徑和高度的盤狀天線結(jié)構(gòu)的根據(jù)第二實(shí)施方式的固 體攝像元件的紅色混色比的測(cè)量結(jié)果的圖表，并且圖3B是包括具有不同直徑的盤狀天線 結(jié)構(gòu)的根據(jù)第三實(shí)施方式的固體攝像元件的類似于圖3A的圖表；圖4A 4F是光能在根據(jù)第二實(shí)施方式的包括具有不同直徑的盤狀天線結(jié)構(gòu)的固 體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果的圖示；圖5是光能在根據(jù)第二實(shí)施方式的固體攝像元件的盤狀天線結(jié)構(gòu)中傳播的仿真 結(jié)果的圖示；圖6A和6B是圖示用于制造根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的固體攝像元件的方法的 示意截面圖；圖7A和7B是繼圖6B之后圖示用于制造根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像元件的方 法的示意截面圖；圖8A和8B是繼圖7B之后圖示用于制造根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像元件的方 法的示意截面圖；圖9A和9B是圖示用于制造根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的固體攝像元件的方法的 示意截面圖；圖IOA和IOB是繼圖9B之后圖示用于制造根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像元件的 方法的示意截面圖；圖IlA是用于根據(jù)第六實(shí)施方式的固體攝像元件的紅色混色比的測(cè)量結(jié)果的圖 表，所述固體攝像元件包括由具有不同折射率的材料制成的天線結(jié)構(gòu)，并且圖IlB是與圖 IlA類似的根據(jù)第七實(shí)施方式的固體攝像元件的圖表，在所述固體攝像元件中介于半導(dǎo)體 層的表面和天線結(jié)構(gòu)的底部之間的距離是可變的； 圖12A 12D是當(dāng)具有540nm的波長(zhǎng)的光進(jìn)入微透鏡中、穿過濾色器和絕緣中間層并 且還穿過天線結(jié)構(gòu)時(shí)，光能在根據(jù)第七實(shí)施方式的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果的圖示；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的固體攝像元件的示意截面圖，并且圖1 是天線結(jié)構(gòu)的頂部和天線結(jié)構(gòu)的延伸部之間的位置關(guān)系的示意圖；圖14是用于在根據(jù)第八實(shí)施方式的固體攝像器件中的紅色混色比的測(cè)量結(jié)果的 圖表；并且圖15A和15B是光能在用于比較的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果的圖示。
具體實(shí)施例方式將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明不限于下面所公開的實(shí)施方式，并且所述實(shí)施方式中使用的數(shù)值和材料僅僅是舉例。將以下列順序進(jìn)行說明1.本發(fā)明的固體攝像元件的一般描述2.第一實(shí)施方式(固體攝像元件)3.第二實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的變化)4.第三實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的另一種變化)5.第四實(shí)施方式(第三實(shí)施方式的變化)6.第五實(shí)施方式(第三實(shí)施方式的另一種變化)7.第六實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的另一種變化)8.第七實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的另一種變化)9.第八實(shí)施方式(第一實(shí)施方式的另一種實(shí)施方式和多種描述)固體攝像元件的一般描沭及其制造方法在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件或通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法 所制造的固體攝像元件(兩者均可稱為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件)中，從確 保已穿過天線結(jié)構(gòu)和絕緣層的光的能量集中的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選的是，以光進(jìn)入天線結(jié)構(gòu)的 方向所投射的天線結(jié)構(gòu)的投影處于光接收元件部?jī)?nèi)。優(yōu)選地，使天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于光接收元 件部而定位，使得穿過天線結(jié)構(gòu)的中心的光進(jìn)入光接收元件部的中心。穿過天線結(jié)構(gòu)的中 心的天線結(jié)構(gòu)的法線不必穿過光接收元件部的中心。換句話說，光接收元件部和天線結(jié)構(gòu) 之間的位置關(guān)系可根據(jù)包括多個(gè)光接收元件部的固體攝像器件的光接收元件部的位置而 改變。天線結(jié)構(gòu)的平面形狀和尺寸可根據(jù)固體攝像器件的光接收元件部的位置而改變。優(yōu)選地，天線結(jié)構(gòu)為具有0. 2 0. 4 μ m的直徑、優(yōu)選地具有0. 2 0. 3 μ m的直徑 的柱狀(或盤狀)?；蛘?，天線結(jié)構(gòu)可以為柱形(例如，圓柱或多棱柱的形狀)，并且在垂直 于高度的方向所截取的天線結(jié)構(gòu)的截面的面積為1Χ10-14 4Χ10-14ππ!2。天線結(jié)構(gòu)的高 度可為0. 1 0. 8 μ m，并且優(yōu)選地為0. 2 0. 5 μ m。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件還會(huì)包括在天線結(jié)構(gòu)上方的絕緣中間層、 在絕緣中間層上的濾色器以及在濾色器上的微透鏡。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，天線結(jié)構(gòu)具有從其頂部以平行于半 導(dǎo)體層的表面的方向延伸的延伸部。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，絕緣層(或第二絕緣層)可由具有 折射率no的材料構(gòu)成，并且天線結(jié)構(gòu)可由具有折射率H1的材料構(gòu)成。優(yōu)選地，折射率之間 的差(Ii1-Iici)為0.25以上。在此示例中，天線結(jié)構(gòu)的材料可從包括氮化硅(SiN)、氮氧化硅 (SiON)、氧化鉿(HfOx)和氧化鉭(Ta2O5)的組中選擇，或所述材料可以是其中分散有微粒的 透明介電材料，例如是其中分散有TiOx微粒的硅氧烷。例如，TiOx粒子可具有IX 10_8 3X 10-8m的粒子尺寸。通過改變TiOx粒子的含量，可控制分散有TiOx的硅氧烷的折射率。 絕緣層(包括下面所述的第一和第二絕緣層)的材料的例子包括諸如SiO2 WSiOx材料(形 成氧化硅膜的材料)、NSG (不摻雜的硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)、PSG (磷硅酸 鹽玻璃)、BSG (硼硅酸鹽玻璃)、AsSG (砷硅酸鹽玻璃)、SbSG (銻硅酸鹽玻璃)和SOG (旋 轉(zhuǎn)涂覆玻璃)、3丨15丨015丨0 、5比、5丨0(、5比1諸如具有例如3.5以下介電常數(shù)k(= ε / ε ο)的有機(jī)SOG的低介電常數(shù)的絕緣材料、聚酰亞胺樹脂和碳氟樹脂(例如碳氟化合物、非 晶態(tài)四氟乙烯、聚四氟乙烯、氟代芳醚、氟代聚酰亞胺、聚對(duì)二甲苯、苯環(huán)丁烯、無(wú)定形碳、環(huán)全氟化碳聚合物、環(huán)碳氟化合物聚合物、氟代富勒烯)以及諸如Silk(道氏化學(xué)公司(Dow Chemical Co.)的商品名，具有低介電常數(shù)的絕緣中間層材料)和Flare ((霍尼韋爾電子材 料公司(Honeywell Electronic Materials Co.)的商品名)的聚烯丙基醚(PAE)。優(yōu)選地，天線結(jié)構(gòu)的頂部具有平坦的表面。優(yōu)選地，半導(dǎo)體層的表面和天線結(jié)構(gòu)的底部之間的距離L為0. 2 μ m以下。優(yōu)選地，防反射膜形成于半導(dǎo)體層的表面上。防反射膜可由Hf0x、Ta205、Si0N、SiN 等形成。防反射膜可包括單個(gè)層或多個(gè)層。在此示例中，將天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在防反射膜上，或 隔著絕緣層或第二絕緣層設(shè)置在防反射膜的上方。在本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，可將遮光層設(shè)置為圍繞天線結(jié)構(gòu)，在所 述遮光層和所述天線結(jié)構(gòu)之間夾有絕緣層(或第二絕緣層)。更具體地，天線結(jié)構(gòu)可以被 環(huán)狀遮光層如此圍繞，即它們被絕緣層(或第二絕緣層)隔開。遮光層的材料例如包括鎢 (W)、銅(Cu)、鋁(Al)和釕(Ru)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，可將用于驅(qū)動(dòng)光接收元件部的驅(qū)動(dòng) 電路設(shè)置在半導(dǎo)體層的與天線結(jié)構(gòu)相反的一側(cè)。該固體攝像元件是后發(fā)射類型。然而，根 據(jù)另一實(shí)施方式的固體攝像器件可以是不限于后發(fā)射類型的前發(fā)射類型。驅(qū)動(dòng)電路可具有 已知的配置。在制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中，可在步驟(f)中通過涂敷以形 成介電材料層。在此示例中，可通過涂敷包含TiOx粒子的硅氧烷溶液，隨后進(jìn)行烘干以執(zhí) 行形成介電材料層的步驟(f)?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)涂敷執(zhí)行所述涂敷。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層可由Si制成。具體地，半導(dǎo)體層可以是硅半導(dǎo) 體基板、可通過外延生長(zhǎng)在半導(dǎo)體基板上形成、或可以是具有所謂SOI (絕緣硅)結(jié)構(gòu)的硅 層?；蛘?，半導(dǎo)體層可由從包括Ge、SiGe, GaAs, GaP, InGaP和^iP中所選擇的至少一種材 料制成。光接收元件部具有已知的CCD或CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)。濾色器和微透鏡可具有 已知的結(jié)構(gòu)。一組固體攝像元件可組成單板固體彩色攝像器件，例如組成CXD圖像傳感器或 CMOS圖像傳感器。可以各種方式布置固體攝像元件，這些方式包括拜耳陣列、行間陣列、G 條帶RB方格陣列、G條帶RB全方格陣列、互補(bǔ)顏色方格陣列、條帶陣列、斜條帶圖形、基色 差異陣列、色場(chǎng)序列差異陣列、幀顏色序列差異陣列、MOS類型排列、變化的MOS類型排列、 幀交織陣列和場(chǎng)交織陣列。第一實(shí)施方式在第一實(shí)施方式中，將描述固體攝像元件。圖IA是根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像 元件的示意截面圖。固體攝像元件為后發(fā)射類型，并且包括(A)形成于半導(dǎo)體層11中的光 接收元件部21、(B)設(shè)置于半導(dǎo)體層11上方的絕緣層32和(C)設(shè)置于光接收元件部21上 方并被封閉在絕緣層32中的天線結(jié)構(gòu)41。在本實(shí)施方式的固體攝像元件中，絕緣中間層(未圖示)形成于天線結(jié)構(gòu)41和絕 緣層32的上方。雖然絕緣中間層不是必須設(shè)置的，但從增強(qiáng)濾色器的粘和性的觀點(diǎn)來看優(yōu) 選地設(shè)置絕緣中間層。濾色器(片上濾色器)33形成于絕緣中間層上，并且將微透鏡(片 上微透鏡)34設(shè)置在濾色器33上。絕緣中間層從絕緣層32整體地延伸。在以下描述中， 在一些情況中可將絕緣中間層和絕緣層32 —起稱為絕緣層32。
天線結(jié)構(gòu)41由具有比絕緣層32的材料的折射率Iitl高的折射率Ii1的介電材料制 成，這樣可將已進(jìn)入天線結(jié)構(gòu)41和絕緣層32中的光能集中在光接收元件部21中。更具體 地，將天線結(jié)構(gòu)41設(shè)置于在半導(dǎo)體層11中的光接收元件部21和絕緣層32之間，使得天線 結(jié)構(gòu)41被封閉在絕緣層32中。以光進(jìn)入天線結(jié)構(gòu)41的方向所投射的天線結(jié)構(gòu)41的投影 處于光接收元件部21內(nèi)。具體地，天線結(jié)構(gòu)41為具有0·3μπι的直徑隊(duì)和0.24!11的高度H1的柱狀(盤 狀)。將天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于光接收元件部21定位，使得穿過天線結(jié)構(gòu)41的中心的光進(jìn)入光接 收元件部21的中心。64nm厚的HfOx防反射膜31形成于半導(dǎo)體層11的表面上，并且將天 線結(jié)構(gòu)41設(shè)置在防反射膜31上。半導(dǎo)體層11的表面和天線結(jié)構(gòu)41的底部之間的距離L 為0.2μπι以下。天線結(jié)構(gòu)41和絕緣層32之間的折射率的差(ni-nQ)為0. 25以上。在本 實(shí)施方式中，絕緣層32可由具有1. 46的折射率Iitl的SW2制成。在防反射膜31上的絕緣 層32具有0. 3 μ m的厚度。天線結(jié)構(gòu)41可由具有1. 9的折射率Ii1的SiONa制成。如上所 述，天線結(jié)構(gòu)41為具有平坦的頂部和平滑而彎曲的外圍的柱狀(盤狀)。半導(dǎo)體層11由硅半導(dǎo)體基板制成，并且光接收元件部21具有已知的CMOS圖像傳 感器結(jié)構(gòu)。將光接收元件部21抽象地表示在附圖中。包括光接收元件部21的子像素的尺 寸為0.9 μ mX 0.9 μ m。在固體攝像元件中，將子像素以拜耳陣列布置。包括CMOS圖像傳 感器的單板固體彩色攝像器件由一組固體攝像元件所限定而成。此外，將驅(qū)動(dòng)光接收元件 部21的驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)設(shè)置在半導(dǎo)體層11的與天線結(jié)構(gòu)41相反的一側(cè)。半導(dǎo)體層 11的這一側(cè)由其中形成有布線37的平坦化層36覆蓋。在本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電路是一種 包括傳輸柵極的MOS開關(guān)。濾色器33具有0. 43 μ m的厚度。整個(gè)微透鏡34具有0. 75 μ m 的厚度，并且微透鏡的透鏡部分具有0. 3 μ m的厚度。光接收元件部21、濾色器33、微透鏡 34、驅(qū)動(dòng)電路、布線和其他元件可具有已知的結(jié)構(gòu)。制備這樣的固體攝像元件一個(gè)具有與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)(實(shí)施例)；另一 個(gè)除了沒有形成天線結(jié)構(gòu)以外，具有與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)(對(duì)比例)。圖2D、2E和2F圖示了當(dāng)具有MOnm的波長(zhǎng)的光已進(jìn)入微透鏡34并且已穿過濾色 器33、絕緣層32和天線結(jié)構(gòu)41時(shí)，光能在實(shí)施例的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果。圖 2A、2B和2C圖示了當(dāng)具有540nm的波長(zhǎng)的光已進(jìn)入微透鏡34并且已穿過濾色器33和絕緣 層32時(shí)，光能在對(duì)比例的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果。圖2A 2F的圖像每個(gè)尺寸為 1.8ymX1.8ym0固體攝像元件以拜耳陣列布置。接收綠光的子像素設(shè)置在圖像中的左上 部和右下部；接收紅光的子像素設(shè)置在圖像中的右上部；并且接收藍(lán)光的子像素設(shè)置在圖 像中的左下部。圖2A和2D圖示了介于絕緣層32或天線結(jié)構(gòu)41與防反射膜31之間的界面的狀 態(tài)；圖2B和2E圖示了從半導(dǎo)體層11的表面起1. 5 μ m的深度處的狀態(tài)；并且圖2C和2F圖 示了從半導(dǎo)體層11的表面起3. 0 μ m的深度處的狀態(tài)。在圖2A 2F中，區(qū)域越明亮，光能 越高。同樣的情況適用于圖4A 4F和15A以及15B。在對(duì)圖2D 2F與圖2A 2C的比較中，實(shí)施例的固體攝像元件說明光能在天線 結(jié)構(gòu)41和防反射膜31之間的界面處的傳播小于對(duì)比例(見圖2A和2D)，并且光能到達(dá)了 在半導(dǎo)體層11內(nèi)部的更小的區(qū)域(見圖2B和2E)。這表明天線結(jié)構(gòu)41的存在使得光能可 穿過光接收元件部的中心區(qū)域而傳播。
以已進(jìn)入像素的具有MOnm波長(zhǎng)的光來測(cè)量紅色和藍(lán)色的混色比，所述像素包括 接收綠光的子像素、接收紅光的子像素和接收藍(lán)光的子像素。紅色混色比指的是由接收紅 光的子像素所接收的光的量相對(duì)于由接收綠光的子像素所接收的光的量的百分比，并且藍(lán) 色混色比指的是由接收藍(lán)光的子像素所接收的光的量相對(duì)于由接收綠光的子像素所接收 的光的量的比率。在表1中表示了該結(jié)果。從表1中清楚地看出，在具有天線結(jié)構(gòu)41的實(shí) 施例的固體攝像元件中，已進(jìn)入接收綠光的子像素的MOnm的光比鄰近的接收紅光和藍(lán)光 的子像素漏光少；從而，與對(duì)比例的固體攝像元件相比降低了混色的發(fā)生率。表 1實(shí)施例 對(duì)比例紅色混色比 5%9%藍(lán)色混色比 19%26%即使將光接收元件部21的尺寸減小，天線結(jié)構(gòu)41的存在仍確保了在光接收元件 部21中的光能的集中并且防止敏感度的降低。而且，可確定地避免在鄰近的子像素的光接 收元件部21中的混色。例如，圖15A圖示了光能在子像素尺寸為1. 75 μ mX 1. 75 μ m且不具有天線結(jié)構(gòu)的 固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果，并且圖15B圖示了光能在子像素尺寸為0. 9 μ mX0. 9 μ m 且不具有天線結(jié)構(gòu)的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果。在圖15A中所示的圖像尺寸為 3. 5 μ mX 3. 5 μ m，并且在圖15B中所示的圖像尺寸為1.8μπιΧ1.8μπι。固體攝像元件以拜 耳陣列如此排列，即接收綠光的子像素設(shè)置在圖像中的左上部和右下部、接收紅光的子像 素設(shè)置在圖像中的右上部并且接收藍(lán)光的子像素設(shè)置在圖像中的左下部。圖15Α和15Β表 示出如果子像素尺寸減小，那么由于微透鏡效果的降低，光能變得易于泄漏至鄰近子像素 中。例如，日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開公報(bào)No. 2007-095792公開了包括位于光接 收元件部上方的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的固體攝像元件。在該公開文獻(xiàn)中，光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的目的是防止 進(jìn)入光接收元件部的光的損耗，并且將光在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)部全部反射。另一方面，本發(fā)明的 實(shí)施方式的固體攝像元件不具有光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)并且完全不同于日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公 開公報(bào)No. 2007-095792中公開的固體攝像元件。在本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像元件中， 天線結(jié)構(gòu)41和絕緣層32的側(cè)面在它們的邊界處具有折射率差Δη( = nrn0)。因此，在邊 界的法線方向上的光的電場(chǎng)矢量被放大以提高光強(qiáng)，并且被放大的光能到達(dá)邊界下面或進(jìn) 入接近所述邊界的光接收元件部中。因?yàn)樘炀€結(jié)構(gòu)41的頂部具有平坦的表面，則天線結(jié)構(gòu) 41不具有集中或擴(kuò)散光的透鏡效果?？赏ㄟ^以下方法制造第一實(shí)施方式的固體攝像元件。步驟100首先，通過已知的處理在硅半導(dǎo)體基板的前側(cè)形成驅(qū)動(dòng)電路、周邊電路、平坦化層 36、布線37等。隨后，通過蝕刻或研磨硅半導(dǎo)體基板的后側(cè)而使硅半導(dǎo)體基板的厚度減小。 然后，通過已知的方法在硅半導(dǎo)體基板(對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體層11)的后側(cè)中形成光接收元件部 21。步驟110隨后，通過濺射在硅半導(dǎo)體基板的后側(cè)(半導(dǎo)體層11的表面)上形成防反射膜31。步驟120然后，通過CVD在防反射膜的整個(gè)表面上方形成用于天線結(jié)構(gòu)41的介電材料層。 通過光刻和蝕刻將介電材料層圖形化為盤狀的天線結(jié)構(gòu)41。步驟130通過CVD在基板的整個(gè)表面上方形成絕緣層32，然后將絕緣層32平坦化。于是形 成絕緣層以封閉天線結(jié)構(gòu)41，并且同時(shí)在天線結(jié)構(gòu)41和絕緣層31的上方形成絕緣中間層。 然后，通過已知的方法在絕緣中間層(絕緣層3 上形成濾色器33和微透鏡34。于是，完 成了根據(jù)第一實(shí)施方式的固體攝像元件。第二實(shí)施方式在第二實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行了變化。對(duì)于第二實(shí)施 方式，以包括具有不同直徑隊(duì)和高度H1的盤狀的天線結(jié)構(gòu)41的固體攝像元件來測(cè)量紅 色混色比。在圖3A中圖示了該結(jié)果。在圖3A中，由黑方塊表示的數(shù)據(jù)A代表每個(gè)包括具 有0. 2 μ m的高度H1的天線結(jié)構(gòu)的樣品的結(jié)果；由黑菱形表示的數(shù)據(jù)B代表每個(gè)包括具有 0. Iym的高度H1的天線結(jié)構(gòu)的樣品的結(jié)果；并且由黑三角形表示的數(shù)據(jù)C代表每個(gè)包括具 有0. 5 μ m的高度H1的天線結(jié)構(gòu)的樣品的結(jié)果。如圖3A所示，天線結(jié)構(gòu)41可具有0. 2 0. 4 μ m的直徑R1,更優(yōu)選地具有0. 2 0. 3 μ m的直徑R1。優(yōu)選地，天線結(jié)構(gòu)41為柱狀，并 且在垂直于高度的方向上截取的天線結(jié)構(gòu)41的截面的面積為1Χ10_14 4Χ10_14ππ!2。柱 狀的例子包括圓柱和多棱柱(例如，其底具有六條邊以上，例如是規(guī)則六棱柱、規(guī)則八棱柱 和規(guī)則十棱柱)。優(yōu)選地，高度H1為0. 2 μ m以下。當(dāng)入射光具有540nm的波長(zhǎng)λ時(shí)，在天 線結(jié)構(gòu)41中的光的波長(zhǎng)為λ Zn1 = 540/1. 9 = 284 (nm)，并且天線結(jié)構(gòu)41的優(yōu)選的直徑R1 約等于λ/ηι的值。圖4Α 4F表示光能在根據(jù)第二實(shí)施方式的包括具有不同直徑R1的盤狀的天線結(jié) 構(gòu)的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果。圖4Α圖示了當(dāng)直徑隊(duì)為200nm時(shí)的結(jié)果；圖4B圖 示了當(dāng)直徑R1為250nm時(shí)的結(jié)果；圖4C圖示了當(dāng)直徑R1為300nm時(shí)的結(jié)果；圖4D圖示了 當(dāng)直徑隊(duì)為350nm時(shí)的結(jié)果；圖4E圖示了當(dāng)直徑隊(duì)為400nm時(shí)的結(jié)果；并且圖4F圖示了 當(dāng)直徑隊(duì)為450nm時(shí)的結(jié)果。這些結(jié)果表明天線結(jié)構(gòu)41可具有0. 2 0. 4 μ m的直徑R1, 更優(yōu)選地具有0. 2 0. 3 μ m的直徑隊(duì)。此外，在天線結(jié)構(gòu)41具有500nm的直徑隊(duì)的條件 下，對(duì)在入射處具有MOnm的波長(zhǎng)λ的光的能量傳播進(jìn)行仿真。在圖5中圖示了該結(jié)果。 如圖5所示，在具有折射率差的平面上(具體地為介于天線結(jié)構(gòu)41的側(cè)面和絕緣層32之 間的界面處)將光能集中。第三實(shí)施方式在第三實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行了變化。在第三實(shí)施方 式中，如圖IB的示意截面圖所示，圍繞天線結(jié)構(gòu)41設(shè)置鎢(W)遮光層35，在天線結(jié)構(gòu)41和 鎢(W)遮光層35之間夾有絕緣層32。更具體地，天線結(jié)構(gòu)41被環(huán)狀的遮光層35如此圍 繞，即它們被絕緣層32隔開。制備根據(jù)第三實(shí)施方式的固體攝像元件的樣品。在樣品中， 環(huán)狀的遮光層35具有0. 2 μ m的高度和0. 2 μ m的寬度(厚度)，并且天線結(jié)構(gòu)41的側(cè)面 和遮光層35的側(cè)面之間的距離為0.15 μ m。天線結(jié)構(gòu)41具有0.2μπι的高度Hp以包括 具有不同直徑R1的盤狀的天線結(jié)構(gòu)41的樣品測(cè)量紅色混色比。在圖:3B中圖示了該結(jié)果。在圖IBB中也一起圖示了與第一實(shí)施方式具有相同結(jié)構(gòu)的固體攝像元件的紅色混色比。在 圖3B中，由黑方塊表示的數(shù)據(jù)A代表根據(jù)第三實(shí)施方式的固體攝像元件的結(jié)果，并且由黑 菱形表示的數(shù)據(jù)B代表與第一實(shí)施方式具有相同結(jié)構(gòu)的固體攝像元件的結(jié)果。圖:3B表示 遮光層35的存在降低了泄漏至鄰近子像素中的光能，于是可以確保避免混色。第四實(shí)施方式在第四實(shí)施方式中，制造了第三實(shí)施方式的變化例的固體攝像元件。現(xiàn)將參照?qǐng)D 6A和6B、7A和7B以及8A和8B的示意截面圖描述根據(jù)第四實(shí)施方式的用于制造固體攝像 元件的方法。步驟400首先，在半導(dǎo)體層11中形成光接收元件部21。更具體地，以與在第一實(shí)施方式的 步驟100中相同的方式在硅半導(dǎo)體基板的前側(cè)通過已知的處理形成驅(qū)動(dòng)電路、周邊電路、 平坦化層36、布線37等。隨后，通過蝕刻或研磨硅半導(dǎo)體基板的后側(cè)以減小硅半導(dǎo)體基板 的厚度。然后，通過已知的方法在硅半導(dǎo)體基板(對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體層11)的后側(cè)中形成光接 收元件部21。隨后，通過濺射在硅半導(dǎo)體基板的后側(cè)(半導(dǎo)體層11的表面)上形成防反射 膜31。步驟410如圖6A所示，通過CVD在整個(gè)表面上方形成SW2第一絕緣層51。步驟420在第一絕緣層51上形成遮光層35以圍繞光接收元件部21。更具體地，通過CVD 在第一絕緣層51上形成厚度達(dá)到0.2μπι的鎢(W)層35Α。然后，通過由光刻形成的蝕刻掩 模而將鎢層35Α干式蝕刻為遮光層35。將蝕刻掩模去除以回到如圖6Β所示的狀態(tài)。步驟430隨后，如圖7Α所示，將遮光層35用作蝕刻掩模而選擇性地將第一絕緣層51干式 蝕刻。第一絕緣層51仍然在遮光層35下。步驟440第二絕緣層52在整個(gè)表面上如此形成，即使得由遮光層35和第一絕緣層51圍繞 的空間53存在于光接收元件部21上方。更具體地，如圖7Β所示，通過CVD在整個(gè)表面上 方由SiO2保形地形成第二絕緣層52，厚度例如達(dá)到0. 15 μ m。步驟450隨后，如圖8A所示，在整個(gè)表面上方形成介電材料層41A以在空間53中形成天線 結(jié)構(gòu)41。更具體地，制備了其中分散有TiOx微粒的硅氧烷溶液。TiOx粒子的含量以重量計(jì) 為例如40%。通過諸如旋轉(zhuǎn)涂敷的涂敷法將溶液涂敷，然后將所述溶液烘干(加熱)以形 成天線結(jié)構(gòu)41。天線結(jié)構(gòu)41可以圖形化，也可以不圖形化。如果未將天線結(jié)構(gòu)41圖形化， 那么延伸部42從天線結(jié)構(gòu)41延伸。步驟460然后，通過CVD在整個(gè)表面上方形成SW2絕緣中間層32A，并隨后使得SW2絕緣 中間層32A平坦化。于是，絕緣層(第二絕緣層52)形成為圍繞天線結(jié)構(gòu)41，并且在天線結(jié) 構(gòu)41和絕緣層(第二絕緣層52)的上方形成絕緣中間層32A。然后，通過已知的方法在絕 緣中間層32A上形成濾色器33和微透鏡34。于是，如圖8B所示，完成了根據(jù)第四實(shí)施方式的固體攝像元件。在第四實(shí)施方式的方法中，形成了遮光層35。這使得第二絕緣層52和天線結(jié)構(gòu)41 以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成。于是，可容易地實(shí)現(xiàn)第二絕緣層52和天線結(jié)構(gòu)41的精確對(duì)準(zhǔn)。在第 一實(shí)施方式的方法中，當(dāng)在步驟120中通過蝕刻將介電材料層圖形化為天線結(jié)構(gòu)41時(shí)，可 能損壞半導(dǎo)體層和其他元件，從而可能增加在不接收光期間作為噪聲的輸出的暗電流。另 一方面，為形成在第四實(shí)施方式中的天線結(jié)構(gòu)，在步驟430中，僅在位于光接收元件部21上 方的第一絕緣層51的部分中形成開口。于是，可被損壞的區(qū)域限于光接收元件部，從而可 減小暗電流。因此，可靈活地設(shè)計(jì)固體攝像元件的制造工藝。在第四實(shí)施方式的方法的步 驟450中，如同第一實(shí)施方式一樣，可在表面上方通過CVD形成用于天線結(jié)構(gòu)41的介電材 料層。第五實(shí)施方式在第五實(shí)施方式中，通過第一實(shí)施方式的方法的變化制造根據(jù)第三實(shí)施方式的固 體攝像元件。現(xiàn)將參照?qǐng)D9A和9B以及IOA和IOB的示意截面圖描述根據(jù)第五實(shí)施方式的方法。步驟500首先，在半導(dǎo)體層中形成光接收元件部，并且以與第四實(shí)施方式的步驟400中相 同的方式還形成防反射膜31。步驟510隨后，通過CVD在整個(gè)表面上方形成SW2第一絕緣層61。步驟520在第一絕緣層61上形成遮光層35以圍繞光接收元件部21。更具體地，在第一絕 緣層61上通過CVD形成厚度達(dá)到0.2μπι的鎢(W)層35Α。然后，通過由光刻形成的蝕刻掩 模而將鎢層35Α干式蝕刻為遮光層35。去除蝕刻掩模以回到如圖9Α所示的狀態(tài)。步驟530隨后，在整個(gè)表面上方通過CVD形成SW2第二絕緣層62，并且然后以不同于第四 實(shí)施方式的方法的步驟430而將SW2第二絕緣層62平坦化。于是如圖9Β所示，將遮光層 35嵌入第二絕緣層62中。步驟540然后，如圖IOA所示，使用在第二絕緣層62上通過光刻形成的蝕刻掩模而對(duì)第二 絕緣層62和第一絕緣層61進(jìn)行干式蝕刻，這樣第二絕緣層62仍然在遮光層35的頂部及 側(cè)面上。于是，在光接收元件部21上方形成由第二絕緣層62和第一絕緣層61圍繞的空間 63。步驟550隨后，如圖IOB所示，在整個(gè)表面上方形成介電材料層41Α，以與在第四實(shí)施方式 的步驟450中相同的方式而在空間63中形成天線結(jié)構(gòu)41。如在第一實(shí)施方式中一樣，可在 整個(gè)表面上方通過CVD形成用于天線結(jié)構(gòu)41的介電材料層。天線結(jié)構(gòu)41可以圖形化，也 可以不圖形化。如果未將天線結(jié)構(gòu)41圖形化，那么延伸部42從天線結(jié)構(gòu)41延伸。步驟560然后，在整個(gè)表面上方通過CVD而形成SiO2絕緣中間層，并且然后將SW2絕緣中間層平坦化。于是，絕緣層(第一絕緣層61和第二絕緣層62)形成為圍繞天線結(jié)構(gòu)41，并 且在天線結(jié)構(gòu)41和絕緣層(第二絕緣層62)上方形成絕緣中間層。然后，在絕緣中間層上 通過已知的方法形成濾色器33和微透鏡34。于是，完成了根據(jù)第五實(shí)施方式的固體攝像元 件。在第一實(shí)施方式的方法中，當(dāng)在步驟120中通過蝕刻將介電材料層圖形化為天線 結(jié)構(gòu)41時(shí)，會(huì)損壞半導(dǎo)體層和其他元件，從而會(huì)增加在不接收光期間作為噪聲的輸出的暗 電流。另一方面，為形成在第五實(shí)施方式中的天線結(jié)構(gòu)，在步驟MO中，僅在位于光接收元 件部21上方的第二絕緣層62和第一絕緣層61的部分中形成開口。于是，可被損壞的區(qū)域 限于光接收元件部，從而可減小暗電流。于是，可靈活地設(shè)計(jì)固體攝像元件的制造工藝。第六實(shí)施方式在第六實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行變化。對(duì)于第六實(shí)施方 式的固體攝像元件，以包括由具有不同折射率Ii1的材料制成的天線結(jié)構(gòu)41的固體攝像元 件來測(cè)量紅色混色比。在圖IlA中圖示了該結(jié)果。絕緣層32由SiO2制成。天線結(jié)構(gòu)41具 有0. 3 μ m的直徑隊(duì)和0. 2 μ m的高度H1。圖IlA圖示了當(dāng)天線結(jié)構(gòu)41具有1. 7以上的折 射率H1并且Oi1-Iicl)的值為0. 25以上時(shí)，紅色混色比是穩(wěn)定的并且低的。具有1. 7以上的 折射率Ii1的材料的例子包括氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、氧化鉿(HfOx)、氧化鉭(Ta2O5) 和其中分散有微粒的透明介電材料(例如其中分散有TiOx微粒的硅氧烷)。第七實(shí)施方式在第七實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行變化。對(duì)于第七實(shí)施方 式的固體攝像元件，以半導(dǎo)體層11的表面和天線結(jié)構(gòu)41的底部之間的距離L是可變的固 體攝像元件來測(cè)量紅色混色比。在圖IlB中圖示了該結(jié)果。天線結(jié)構(gòu)41具有0.3μπι的直 徑隊(duì)和0.24!11的高度Hp圖IlB的水平軸代表半導(dǎo)體層11的表面和天線結(jié)構(gòu)41的底部 之間的距離L。圖IlB表示了半導(dǎo)體層11的表面和天線結(jié)構(gòu)41的底部之間的優(yōu)選的距離 L為0.2μπι以下。當(dāng)入射光具有MOnm的波長(zhǎng)λ時(shí)，在天線結(jié)構(gòu)41中的光的波長(zhǎng)為λ/ H1 = 540/1.9 = 284 (nm)，并且優(yōu)選的距離L約低于或等于λ/V圖12Α 12D圖示了當(dāng)具有MOnm的波長(zhǎng)的光進(jìn)入微透鏡34并穿過濾色器33、 絕緣層32和天線結(jié)構(gòu)41時(shí)，光能在以上測(cè)量中所使用的固體攝像元件中傳播的仿真結(jié)果。 圖12Α圖示了當(dāng)距離L為Onm時(shí)的結(jié)果；圖12Β圖示了當(dāng)距離L為50nm時(shí)的結(jié)果；圖12C 圖示了當(dāng)距離L為IOOnm時(shí)的結(jié)果；并且圖12D圖示了當(dāng)距離L為200nm時(shí)的結(jié)果。圖12A 12D表示了當(dāng)距離L增加時(shí)，光被擴(kuò)散，因此較少地集中在光接收元件部 21的中心。第八實(shí)施方式在第八實(shí)施方式中，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像元件進(jìn)行變化。圖13A是根據(jù)第 八實(shí)施方式的固體攝像元件的示意截面圖，并且圖13B是天線結(jié)構(gòu)的頂部和天線結(jié)構(gòu)的延 伸部之間的位置關(guān)系的示意圖。如圖13A和1 所示，第八實(shí)施方式的固體攝像元件的天 線結(jié)構(gòu)41具有與半導(dǎo)體層11的表面平行的從天線結(jié)構(gòu)41的頂部延伸的延伸部42。在圖 13B中，由點(diǎn)線表示天線結(jié)構(gòu)41所設(shè)置的位置，并且由點(diǎn)劃線表示光接收元件部21所設(shè)置 的位置。現(xiàn)將描述用于制造第八實(shí)施方式的固體攝像元件的方法。
步驟800首先，形成驅(qū)動(dòng)電路、周邊電路、平坦化層36、布線37等，并且還以與在第一實(shí)施 方式的步驟100中相同的方式而形成光接收元件部21。隨后，以與在第一實(shí)施方式的步驟 110中相同的方式在硅半導(dǎo)體基板的后側(cè)(半導(dǎo)體層11的表面)上通過濺射而形成防反射 膜31。步驟810然后，在整個(gè)表面上方通過CVD形成厚度達(dá)到0. 2 μ m的絕緣層32。在位于光接收 元件部21的上方的絕緣層32的部分中，通過光刻和蝕刻形成開口，在所述開口中將要形成 天線結(jié)構(gòu)。步驟820隨后，在絕緣層32上并且在開口中通過CVD形成用于天線結(jié)構(gòu)41的介電材料層。 通過形成用于天線結(jié)構(gòu)41的介電材料層，在絕緣層32中的開口中形成盤狀的天線結(jié)構(gòu)41。 同時(shí)，可形成從天線結(jié)構(gòu)41的頂部延伸的延伸部42。步驟830隨后，在整個(gè)表面上方形成絕緣中間層32A，并且通過已知的方法在絕緣中間層 32A上形成濾色器33和微透鏡34。于是完成了第八實(shí)施方式的固體攝像元件。在第一實(shí)施方式的方法中，當(dāng)在步驟120中通過蝕刻將介電材料層圖形化為天線 結(jié)構(gòu)41時(shí)，會(huì)損壞半導(dǎo)體層和其他元件，從而會(huì)增加在不接收光期間作為噪聲的輸出的暗 電流。另一方面，為形成在第八實(shí)施方式中的天線結(jié)構(gòu)，在步驟810中，僅在位于光接收元 件部21上方的絕緣層32的部分中通過蝕刻形成開口。于是，會(huì)被損壞的區(qū)域限于光接收 元件部，從而可減小暗電流。因此，可靈活地設(shè)計(jì)固體攝像元件的制造工藝。對(duì)于第八實(shí)施方式的固體攝像元件，以多個(gè)樣品測(cè)量混色比，每個(gè)所述樣品包括 具有如第一實(shí)施方式的0. 3μπι的直徑禮和0. 2μπι的高度H1的天線結(jié)構(gòu)41。在圖14中 圖示了該結(jié)果。在圖14中也一起圖示了與第一實(shí)施方式具有相同的結(jié)構(gòu)的固體攝像元件 的紅色混色比。在圖14中，由黑方塊表示的數(shù)據(jù)A代表第八實(shí)施方式的固體攝像元件的結(jié) 果，并且由黑菱形表示的數(shù)據(jù)B代表與第一實(shí)施方式具有相同的結(jié)構(gòu)的固體攝像元件的結(jié) 果。圖14表示出在第八實(shí)施方式中的紅色混色比與第一實(shí)施方式中的紅色混色比相比基 本上沒有變化?？蓪?duì)第八實(shí)施方式的固體攝像元件設(shè)置在第三至第五實(shí)施方式中所述的遮光層。雖然已參照優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施方式?？汕?當(dāng)?shù)馗淖児腆w攝像元件的結(jié)構(gòu)和用于制造固體攝像元件的方法以及所使用的材料。雖然以 上實(shí)施方式描述了后發(fā)射固體攝像元件，所述固體攝像元件也可以是前發(fā)射類型。雖然在 以上的實(shí)施方式中，將CMOS圖像傳感器描述為本發(fā)明的固體攝像元件的例子，仍然可將本 發(fā)明應(yīng)用于諸如CCD圖像傳感器的任何類型的固體攝像器件中。同樣，可將固體攝像元件 應(yīng)用于諸如光電二極管的具有光接收元件部的光學(xué)部件中。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
1.一種固體攝像元件，其包括(A)光接收元件部，其設(shè)置在半導(dǎo)體層中；(B)絕緣層，其由具有折射率Iitl的材料制成，所述絕緣層設(shè)置在所述半導(dǎo)體層上方；以及(C)天線結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述光接收元件部上方并且被所述絕緣層圍繞，所述天線結(jié)構(gòu) 由具有比所述絕緣層的折射率Iitl高的折射率H1的材料制成，其中，已進(jìn)入所述天線結(jié)構(gòu)和所述絕緣層中的光的能量被集中在所述光接收元件部中。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，以光進(jìn)入所述天線結(jié)構(gòu)的方向所投射的 所述天線結(jié)構(gòu)的投影處于所述光接收元件部?jī)?nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)為具有0.2 0. 4μ m的直 徑的柱狀。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，還包括 絕緣中間層，其位于所述天線結(jié)構(gòu)和所述絕緣層上方， 濾色器，其位于所述絕緣中間層上，以及微透鏡，其位于所述濾色器上。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)具有從其頂部以平行于所 述半導(dǎo)體層的表面的方向延伸的延伸部。
6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，所述折射率 和叫滿足(H1-Htl)>0.25 的關(guān)系。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)的材料包括從氮化硅、氮氧 化硅、氧化鉿和氧化鉭中選出的至少一個(gè)。
8.如權(quán)利要求6所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)的材料包括其中分散有微 粒的透明介電材料。
9.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)具有平坦的頂部。
10.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置為其底部和所述半導(dǎo) 體層的所述表面之間的距離為0. 2μπι以下。
11.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，還包括在所述半導(dǎo)體層的所述表面上的防反 射膜。
12.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，還包括隔著所述絕緣層圍繞所述天線結(jié)構(gòu)的 遮光層。
13.如權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，還包括用于驅(qū)動(dòng)所述光接收元件部的驅(qū)動(dòng)電 路，所述驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的與所述天線結(jié)構(gòu)相反的一側(cè)。
14.一種用于制造固體攝像元件的方法，其包括步驟(a)在半導(dǎo)體層中形成光接收元件部；(b)在所述半導(dǎo)體層的整個(gè)表面上方形成第一絕緣層；(c)在所述第一絕緣層上形成遮光層以圍繞所述光接收元件部；(d)將所述遮光層用作蝕刻掩模以選擇性地去除所述第一絕緣層；(e)形成第二絕緣層，以使得由所述遮光層和所述第一絕緣層圍繞的空間存在于所述光接收元件部的上方；并且(f)通過在所述整個(gè)表面上方形成介電材料層而在所述空間中形成天線結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過涂敷形成所述介電材料層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過涂敷其中分散有TiOx微粒的硅氧烷溶液以 形成涂層，并烘干所述涂層而形成所述介電材料層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體攝像元件及其制造方法，所述固體攝像元件包括設(shè)置在半導(dǎo)體層中的光接收元件部、設(shè)置在半導(dǎo)體層上方由具有折射率n0的材料制成的絕緣層、以及設(shè)置在光接收元件部上方并且被絕緣層圍繞的天線結(jié)構(gòu)。所述天線結(jié)構(gòu)由具有比絕緣層的折射率高的折射率的材料制成。已進(jìn)入天線結(jié)構(gòu)和絕緣層中的光的能量被集中在光接收元件部中。即使子像素(光接收元件部)的尺寸減小，本發(fā)明的固體攝像元件仍可確定地避免敏感度下降和混色發(fā)生。
文檔編號(hào)H01L27/146GK102122664SQ201010570190
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者菊地晃司 申請(qǐng)人:索尼公司