專利名稱：固態(tài)成像器件及其制造方法、電子設(shè)備、以及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法、電子設(shè)備、以及半導(dǎo)體器件，并具體而言
涉及其中具有光電二極管的像素以矩陣形式布置在光接收表面上的固態(tài)成像器件及其制 造方法，包括該固態(tài)成像器件的電子設(shè)備，以及半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在以用于區(qū)域傳感器的CCD和CMOS圖像傳感器為代表的固態(tài)成像元件中，在半導(dǎo) 體襯底上形成光電二極管的光電轉(zhuǎn)換部分、傳遞所產(chǎn)生的信號(hào)的布線部分、晶體管等。該元 件具有其中在光電轉(zhuǎn)換部分上形成片上透鏡，并且入射光由片上透鏡聚集到光電轉(zhuǎn)換部分 并被光電轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)。 最近，在固態(tài)成像元件中，對(duì)于更高解析度和更多像素的需求日益增長(zhǎng)。在該狀況 下，為了獲得更高解析度而不增大芯片尺寸，需要減少每單位像素的面積以實(shí)現(xiàn)更高的集 成度。 但是，如果每單位像素的面積減小，則進(jìn)入形成光電轉(zhuǎn)換部分的光電二極管的光 量不足。尤其是，在CM0S圖像傳感器中，從片上透鏡到光電二極管區(qū)域的距離由于其多層 布線結(jié)構(gòu)而較長(zhǎng)。因此，傾斜入射的光未到達(dá)光電二極管區(qū)域而進(jìn)入相鄰的光電二極管，不 僅造成傳感性的降低，而引起顏色混合和降低的解析度。 為了解決這些問(wèn)題，JP-A-11-121725和JP-2000-150845公開(kāi)了如下結(jié)構(gòu)設(shè)置了 在光電二極管和片上透鏡之間通過(guò)利用具有低折射率的覆層材料圍繞具有高折射率的芯 體材料而形成的光學(xué)波導(dǎo)。 為了對(duì)于光學(xué)波導(dǎo)采取入射角，優(yōu)選地使具有低折射率的覆層材料和具有高折射 率的芯體材料的折射率之差盡可能地大。例如，具有1. 5或更小折射率的氧化硅膜廣泛地 用于在光電二極管上形成的光學(xué)波導(dǎo)的覆層部分(低折射率部分)。另一方面，對(duì)于芯體部 分(高折射率部分)，正在對(duì)具有高折射率的氮化硅或類金剛石(DLC)的無(wú)機(jī)膜，或者硅氧 烷樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂的無(wú)機(jī)膜進(jìn)行研發(fā)，JP-2007-l 19744和JP-2008-166677公開(kāi)了利 用上述材料的固態(tài)成像器件。 作為光學(xué)波導(dǎo)材料，正在對(duì)硅氧烷樹(shù)脂進(jìn)行研發(fā)。硅氧烷樹(shù)脂具有如下結(jié)構(gòu)甲基 和苯基作為側(cè)鏈鍵合到交替鍵合的硅和氧的主干上。硅氧烷樹(shù)脂具有對(duì)于微孔極高的填充
特性，并如果將不形成共軛系統(tǒng)而具有芳香族結(jié)構(gòu)的成分引入到硅氧烷的成分中則可以具 有高折射率和高耐熱性兩者。 作為用于涂覆的光學(xué)波導(dǎo)材料，可以使用對(duì)于550nm波長(zhǎng)具有1. 55以上折射率并 且可溶于Y-丁內(nèi)酯或環(huán)己酮的有機(jī)溶劑的全部材料。此外，通過(guò)在硅氧烷中散布具有高 折射率比可見(jiàn)光波長(zhǎng)充分小的尺寸的精細(xì)微粒(例如，80nm以下的氧化鋯或氧化鈦的精細(xì) 微粒)，能夠在不吸收光的情況下實(shí)現(xiàn)顯著更高的折射率。 當(dāng)將硅氧烷樹(shù)脂用作光學(xué)波導(dǎo)的芯體部分的材料時(shí)，通過(guò)涂覆在晶片的整個(gè)表面 上形成硅氧烷。因此，還由硅氧烷膜覆蓋劃片區(qū)域(刻劃部分)。
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將參照附圖解釋相繼的步驟。 例如，如圖15A所示，在具有晶片形狀的半導(dǎo)體襯底110的像素區(qū)域A1中形成像 素。例如，在每個(gè)像素中，形成包括光電二極管111、擴(kuò)散層112等的晶體管，包括層間絕緣 膜113、接觸栓114和氧化硅的多層絕緣膜115，包括銅的布線層116等。多層絕緣膜115 設(shè)置有用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部118，形成氮化硅等的保護(hù)膜117以覆蓋其內(nèi)壁，并且形成硅氧 烷樹(shù)脂等的第一光透射層151以填充其內(nèi)側(cè)區(qū)域。第一光透射層151在用于光學(xué)波導(dǎo)的凹 部118內(nèi)形成具有高折射率的芯體部分151a。在第一光透射層151上的層中，針對(duì)每個(gè)像 素形成藍(lán)色(B)、綠色(G)或紅色(R)的顏色過(guò)濾器152。在顏色過(guò)濾器上的層中，針對(duì)每 個(gè)像素形成片上透鏡153a。片上透鏡153a由光透射材料形成，并且在晶片的整個(gè)表面上形 成該材料的第二光透射層153。在第一光透射層上，可以在晶片的整個(gè)表面上形成用于提高 對(duì)于顏色過(guò)濾器的粘附性的使光透射的透明平坦層。 在半導(dǎo)體襯底110的邏輯區(qū)域A2中，形成包括擴(kuò)散層121等的晶體管，包括接觸 栓122和氧化硅的多層絕緣膜123，包括銅的布線層124等。保護(hù)膜117形成在它們的整個(gè) 表面上。在半導(dǎo)體襯底110的焊盤區(qū)域A3中，形成焊盤電極131，并在其整個(gè)表面上形成保 護(hù)膜117。將在焊盤電極131上的該部分中的保護(hù)膜117移除以形成可外部連接的構(gòu)造。
在半導(dǎo)體襯底110的保護(hù)環(huán)區(qū)域A4中，形成保護(hù)環(huán)G，其作為包括多層絕緣膜 141、具有與銅的布線層124的層相同的層的導(dǎo)電層142、具有與焊盤電極的層相同的層的 導(dǎo)電層143的結(jié)構(gòu)。保護(hù)環(huán)G設(shè)置在一個(gè)半導(dǎo)體芯片的端部處。兩個(gè)保護(hù)環(huán)G之間的區(qū)域 是劃片區(qū)域A5。如上所述，因?yàn)榈谝还馔干鋵?51形成在整個(gè)晶片表面上，所以劃片區(qū)域 A5形成為被該層所覆蓋。此外，在第一光透射層151上，層疊了作為像素區(qū)域A1中的片上 透鏡153a的第二光透射層153。在該構(gòu)造中，在焊盤區(qū)域A3中，形成焊盤開(kāi)口 P0以觸及焊 盤電極131。在隨后步驟中，如圖15B所示，利用劃片刀具等在劃片區(qū)域5A中執(zhí)行劃片操作 D，以形成對(duì)于每個(gè)芯片的分離的片。 這里，在硅氧烷樹(shù)脂中，因?yàn)楣柩跬榫哂斜妊醺偷碾娯?fù)性，所以主鏈容易極化， 并表現(xiàn)出極性。另一方面，側(cè)鏈的甲基難以極化，并表現(xiàn)出非極性。通常，硅氧烷的外側(cè)被 具有非極性的甲基等覆蓋，并表現(xiàn)出疏水性/疏油性，并具有較差的對(duì)其他材料的粘附性。 此外，當(dāng)硅氧烷膜受熱并硬化以三維交聯(lián)來(lái)提高其強(qiáng)度時(shí)，硅氧烷膜變脆。其中放入無(wú)機(jī)納 米微粒以提高折射率的硅氧烷尤其脆，并容易發(fā)生裂紋。硅氧烷如上所述對(duì)于上下的膜具 有較差的粘附性，并且較脆，容易發(fā)生裂紋。因此，當(dāng)如圖15B所示在劃片區(qū)域中存在硅氧 烷膜時(shí)，由于劃片期間高速旋轉(zhuǎn)的劃片刀具的機(jī)械應(yīng)力和沖擊力導(dǎo)致在硅氧烷膜中發(fā)生裂 紋C。從裂紋C開(kāi)始，容易在處于較差粘附狀態(tài)的硅氧烷膜和上膜之間的界面以及硅氧烷膜 和下膜之間的界面處發(fā)生剝離。如果膜的剝離從劃片部分進(jìn)展到像素部分，則圖像質(zhì)量劣 化。 此外，當(dāng)通過(guò)劃片產(chǎn)生的碎片附著到像素區(qū)域中的片上透鏡時(shí)，在具有碎片的部 分上光不能到達(dá)光電二極管，輸出信號(hào)水平變低，這導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化。當(dāng)如上所述將硅 氧烷樹(shù)脂用作光學(xué)波導(dǎo)的芯體部分的材料時(shí)，在劃片期間在硅氧烷和上層或下層之間的界 面處發(fā)生剝離，并且該剝離達(dá)到像素區(qū)域，由劃片產(chǎn)生的碎片附著到像素區(qū)域，因此引起圖 像質(zhì)量和成品率的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，將硅氧烷樹(shù)脂用作光學(xué)波導(dǎo)的芯體部的材料引起圖像質(zhì)量 和成品率的劣化。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種固態(tài)成像器件包括光電二極管，其針對(duì)像素區(qū)域中 的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕緣膜，其形 成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電二極管；凹部，其針對(duì)每個(gè)所述像素形成在所述光 電二極管的上部中的所述絕緣膜中；硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在所述像素區(qū)域中被 形成為填充所述凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為針對(duì) 每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述像素區(qū)域的外周，以將外 劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔；其中，還在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片區(qū)域 中形成所述第一光透射層和所述第二光透射層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和在所述劃片區(qū)域 中，所述第一光透射層的表面高度可以低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且所述第一光透射 層和所述第二光透射層之間的界面可以與所述保護(hù)環(huán)接觸，并且在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述 器件劃片。 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種固態(tài)成像器件包括光電二極管，其針對(duì) 像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕 緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電二極管；凹部，其針對(duì)每個(gè)所述像素形 成在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中；硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在所述像 素區(qū)域中被形成為填充所述凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在所述像素區(qū)域中被 形成為針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述像素區(qū)域的外 周，以將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔；其中，在所述劃片區(qū)域的至少一 部分中移除所述第一光透射層，并在已經(jīng)移除了所述第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃 片。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種固態(tài)成像器件的制造方法包括以下步驟將光 電二極管針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光 接收表面上；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜，以覆蓋所述光電二極管；在所述光電二極 管的上部中的所述絕緣膜中針對(duì)每個(gè)所述像素形成凹部；形成硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射 層，以在所述像素區(qū)域中填充所述凹部并構(gòu)造成光學(xué)波導(dǎo)；形成第二光透射層，以在所述像 素區(qū)域中針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；形成保護(hù)環(huán)，以圍繞所述像素區(qū)域的外周，來(lái)將 外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔；以及在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片， 其中，在形成所述第一光透射層和所述第二光透射層的步驟中，還在所述保護(hù)環(huán)附近和所 述劃片區(qū)域中形成所述第一光透射層和所述第二光透射層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和在所 述劃片區(qū)域中，所述第一光透射層的表面高度可以低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且所述 第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面可以與所述保護(hù)環(huán)接觸。 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種固態(tài)成像器件的制造方法包括以下步 驟將光電二極管針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯 底的光接收表面上；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜，以覆蓋所述光電二極管；在所述光 電二極管的上部中的所述絕緣膜中針對(duì)每個(gè)所述像素形成凹部；形成硅氧烷樹(shù)脂的第一光 透射層，以在所述像素區(qū)域中填充所述凹部并構(gòu)造成光學(xué)波導(dǎo)；形成第二光透射層，以在所
8述像素區(qū)域中針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；形成保護(hù)環(huán)，以圍繞所述像素區(qū)域的外周， 來(lái)將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔；以及在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃 片，其中，形成所述第一光透射層的步驟包括以下步驟在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移 除所述第一光透射層，并在已經(jīng)移除了所述第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃片。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種電子設(shè)備包括固態(tài)成像器件，其中多個(gè) 像素被集成在光接收表面上；光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)成像器件的成像部分； 以及信號(hào)處理電路，其處理所述固態(tài)成像器件的輸出信號(hào)，并且所述固態(tài)成像器件包括上 述構(gòu)造。 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，其具有活 性區(qū)域；包含硅氧烷樹(shù)脂的樹(shù)脂層，其被形成在所述半導(dǎo)體襯底上；以及保護(hù)環(huán)，其被形成 為圍繞所述活性區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述活性區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔，其中，還 在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片區(qū)域中形成所述樹(shù)脂層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片 區(qū)域中，所述樹(shù)脂層的表面高度可以低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且在所述劃片區(qū)域內(nèi) 將所述器件劃片。 此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，其具有活 性區(qū)域；包含硅氧烷樹(shù)脂的樹(shù)脂層，其被形成在所述半導(dǎo)體襯底上；以及保護(hù)環(huán)，其被形成 為圍繞所述活性區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述活性區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔，在所述 劃片區(qū)域的至少一部分中移除所述樹(shù)脂層，并在已經(jīng)移除了所述樹(shù)脂層的區(qū)域中將所述器 件劃片。 在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，第一光透射層和第二光透射層之間的 界面形成為與保護(hù)環(huán)接觸，因此，即使當(dāng)發(fā)生裂紋時(shí)，裂紋也在保護(hù)環(huán)處停止，能夠減少由 于裂紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。 此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，在劃片區(qū)域的至少一部分處移 除第一光透射層，在劃片時(shí)不會(huì)發(fā)生由于第一光透射層引起的裂紋，并且能夠減少由于裂 紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。 在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法中，第一光透射層和第二光透 射層之間的界面形成為與保護(hù)環(huán)接觸，因此，即使當(dāng)發(fā)生裂紋時(shí)，裂紋也在保護(hù)環(huán)處停止， 能夠減少由于裂紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。 此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法中，在劃片區(qū)域的至少 一部分處移除第一光透射層，在劃片時(shí)不會(huì)發(fā)生由于第一光透射層引起的裂紋，并且能夠 減少由于裂紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備，在形成電子設(shè)備的固態(tài)成像器件中，能夠減少 由于裂紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，在具有硅氧烷樹(shù)脂層的半導(dǎo)體器件中，能夠 減少由于裂紋導(dǎo)致的圖像質(zhì)量和成品率的劣化。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的示意性剖視圖。 圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性剖視圖。 圖3A和3B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性 剖視圖。 圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性 剖視圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像器件的示意性剖視圖。 圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性
剖視圖。 圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性 剖視圖。 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像器件的示意性剖視圖。 圖9A和9B是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意性
剖視圖。 圖IOA和IOB是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意 性剖視圖。 圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像器件的示意性剖視圖。 圖12A和12B是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的示意
性剖視圖。 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法的俯視圖。 圖14是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電子設(shè)備的示意性構(gòu)造圖。 圖15A和15B是示出根據(jù)背景技術(shù)的固態(tài)成像器件的制造方法的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像器件、該器件的制造方法、以 及包括該固態(tài)成像器件的電子設(shè)備。 將以下述順序進(jìn)行解釋。1.第一實(shí)施例(其中第一光透射層和第二光透射層之間 的界面與保護(hù)環(huán)接觸的構(gòu)造)2.第二實(shí)施例(其中在劃片區(qū)域的一部分中移除第一光透射 層并且在移除部分中形成第二光透射層的構(gòu)造)3.第三實(shí)施例(其中在劃片區(qū)域的一部分 中移除第一光透射層和第二光透射層的構(gòu)造)4.第四實(shí)施例(其中在整個(gè)劃片區(qū)域中移除 第一光透射層并在移除部分中形成第二光透射層的構(gòu)造)5.第五實(shí)施例(對(duì)電子設(shè)備的應(yīng) 用)〈1.第一實(shí)施例〉[總體構(gòu)造] 圖1是作為根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的示意性剖視圖。
在附圖中，設(shè)置了像素區(qū)域Al、邏輯區(qū)域A2、焊盤區(qū)域A3和保護(hù)環(huán)區(qū)域A4。
例如，在半導(dǎo)體襯底10的像素區(qū)域A1中集成多個(gè)像素以形成光接收表面。
每個(gè)像素具有光電二極管ll，光電二極管11例如針對(duì)每個(gè)像素分隔形成。此外， 在每個(gè)像素中，形成包括擴(kuò)散層12等的晶體管，包括層間絕緣膜13、接觸栓14、氧化硅等的 多層絕緣膜15，包括銅的布線層16等。 例如，多層絕緣膜15在位于針對(duì)每個(gè)像素的光電二極管上方的部分中設(shè)置有用 于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18。
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例如，氮化硅或碳化硅的保護(hù)膜17被形成為覆蓋用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18的內(nèi)壁。例如，在氮化硅的情況下，該膜具有例如400nm的厚度。 硅氧烷樹(shù)脂等的第一光透射層51被形成為填充保護(hù)膜17上的用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18。 第一光透射層51在用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18內(nèi)形成具有高折射率的芯體部分51a。
作為形成第一光透射層51的硅氧烷樹(shù)脂，例如可以使用多聚(有機(jī)硅氧烷)系列的硅氧烷樹(shù)脂。 例如，可以使用玻璃樹(shù)脂908F(商品名稱，Techneglas公司，折射率1. 57(550nm))。 在第一光透射層51上的層中，針對(duì)每個(gè)像素形成藍(lán)色(B)、綠色(G)或紅色(R)的顏色過(guò)濾器52。 在顏色過(guò)濾器上的層中，例如針對(duì)每個(gè)像素形成片上透鏡53a。 片上透鏡53a由光透射材料形成，并在整個(gè)表面上形成該材料的第二光透射層53。 在像素區(qū)域A1中，當(dāng)光信息進(jìn)入時(shí)，在光電二極管中產(chǎn)生電信號(hào)。 所獲得的電信號(hào)通過(guò)晶體管方大，并經(jīng)由布線層16等輸出到邏輯區(qū)域A2。 在半導(dǎo)體襯底10的邏輯區(qū)域A2中，形成了包括擴(kuò)散層21的晶體管，包括接觸栓
22和氧化硅的多層絕緣膜23，包括銅的布線層24等。 在它們的整個(gè)表面上形成保護(hù)膜17。 邏輯區(qū)域A2執(zhí)行從像素區(qū)域Al輸入的電信號(hào)的圖像處理。 在像素區(qū)域A1和邏輯區(qū)域A2中，例如，布線層(16,24)具有三層構(gòu)造并且它們分別通過(guò)用銅進(jìn)行的雙鑲嵌工藝來(lái)形成，但是不限于此，布線層可以具有例如單層構(gòu)造。
在半導(dǎo)體襯底10的焊盤區(qū)域A3中形成焊盤電極31，并在上層上形成氧化硅等的絕緣膜32。 在其整個(gè)表面上形成保護(hù)膜17。 在絕緣膜32和保護(hù)膜17中，如將在下文說(shuō)明的，開(kāi)口形成達(dá)到焊盤電極31的焊盤開(kāi)口 PO。 在例如約1 ii m厚度的膜中，由例如包含少量銅的鋁合金形成焊盤電極。 焊盤電極31利用布線(未示出)連接到邏輯區(qū)域A2，并將圖像處理電信號(hào)輸出到外部。 在半導(dǎo)體襯底10的保護(hù)環(huán)區(qū)域A4中，形成保護(hù)環(huán)G，保護(hù)環(huán)G具有如下結(jié)構(gòu)包括多層絕緣膜41，具有與銅等的布線層24的層相同的層的導(dǎo)電層42，具有與焊盤電極的層相同的層的導(dǎo)電層等。 保護(hù)環(huán)G例如具有約1. 5 ii m的高度和約20 y m的寬度。 保護(hù)環(huán)G設(shè)置在半導(dǎo)體芯片的端部處以圍繞像素區(qū)域A1、邏輯區(qū)域A2和焊盤區(qū)域A3的外周界。 在劃片之前的半導(dǎo)體晶片中，兩個(gè)保護(hù)環(huán)G之間的區(qū)域是劃片區(qū)域。 S卩，保護(hù)環(huán)G被形成為將包括像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域和外劃片區(qū)域分隔開(kāi)。 第一光透射層51和第二光透射層53也形成在保護(hù)環(huán)G附近并形成在劃片區(qū)域
11中。 這里，在保護(hù)環(huán)G附近以及劃片區(qū)域中，第一光透射層51的表面高度低于保護(hù)環(huán) G，并且第一光透射層51和第二光透射層53之間的界面形成為與保護(hù)環(huán)G接觸。
在該構(gòu)造中，如圖1中的D所示，通過(guò)在劃片區(qū)域中進(jìn)行劃片，來(lái)形成分離的片。
此外，在焊盤區(qū)域A3中，焊盤開(kāi)口 P0形成在第一光透射層51和第二光透射層53 以及保護(hù)膜17中，以達(dá)到焊盤電極31。 在本實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，第一光透射層和第二光透射層之間的界面形成為 與保護(hù)環(huán)接觸，因此，即使當(dāng)在劃片期間第一光透射層和第二光透射層之間的界面處發(fā)生 裂紋時(shí)，裂紋在保護(hù)環(huán)處停止而不會(huì)擴(kuò)散到有效像素部分中，由于能夠減少裂紋導(dǎo)致的圖 像質(zhì)量和產(chǎn)品率的劣化。 在像素區(qū)域中，在保護(hù)環(huán)附近，以及在劃片區(qū)域中，可以在第一光透射層和第二光 透射層之間的界面處形成作為第一光透射層或第二光透射層的一部分的、使光透射的平坦層。 因此，可以提高第一光透射層和第二光透射層的平坦性和粘附性。[制造方法]
接著，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法。
首先，將解釋形成如圖2A所示的構(gòu)造的處理。 在附圖中，示出了像素區(qū)域A1、邏輯區(qū)域A2、焊盤區(qū)域A3和保護(hù)環(huán)區(qū)域A4，并且兩 個(gè)保護(hù)環(huán)區(qū)域A4之間的區(qū)域是劃片區(qū)域A5。 在劃片區(qū)域中晶片處于劃片之前的狀況下，執(zhí)行以下處理。 在半導(dǎo)體襯底10的像素區(qū)域A1中，集成具有以上構(gòu)造的多個(gè)像素以形成光接收 表面。 這里，例如，在半導(dǎo)體襯底上，形成包括光電二極管11、擴(kuò)散層12等的晶體管，進(jìn) 一步層疊層間絕緣膜13和多層絕緣膜15，并形成接觸栓14、布線層16等以內(nèi)嵌在其中。
然后，涂布光刻膠，并曝光和顯影以使光電二極管ll上方的部分打開(kāi)，并利用其 作為掩模來(lái)執(zhí)行刻蝕，形成用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18。 此外，在邏輯區(qū)域A2中，形成具有以上構(gòu)造的晶體管和布線層。
可以與像素區(qū)域A1的處理的同時(shí)或相同處理中形成晶體管和布線層。
在焊盤區(qū)域A3中，形成連接到邏輯區(qū)域的焊盤電極31。 在保護(hù)環(huán)區(qū)域A4中，如上所述，由多層絕緣膜41、具有與銅等的布線層24的層相 同的層的導(dǎo)電層42、具有與焊盤電極的層相同的層的導(dǎo)電層43等來(lái)形成保護(hù)環(huán)G。
例如，形成具有預(yù)定高度和寬度形狀的結(jié)構(gòu)以圍繞像素區(qū)域A1、邏輯區(qū)域A2和焊 盤區(qū)域A3，并用作保護(hù)環(huán)G。 例如，保護(hù)環(huán)G的高度是約1. 5 ii m，寬度是約20 y m，并且劃片區(qū)域A5的寬度是約 100iim。 在各個(gè)區(qū)域中成形之后，通過(guò)例如CVD (化學(xué)汽相沉積)來(lái)沉積氮化硅或碳化硅以 覆蓋用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18的內(nèi)壁，以形成保護(hù)膜17。 保護(hù)膜17形成在整個(gè)表面上以覆蓋邏輯區(qū)域A2的絕緣膜23、焊盤區(qū)域A3的絕緣 膜32、保護(hù)環(huán)區(qū)域A4的多層絕緣膜41、以及劃片區(qū)域A5。 然后，如圖2B所示，例如，在保護(hù)膜17上形成硅氧烷樹(shù)脂等的第一光透射層51以填充用于光學(xué)波導(dǎo)的凹部18。 例如，作為硅氧烷樹(shù)脂，使用通過(guò)將作為有機(jī)硅氧烷型硅氧烷樹(shù)脂的玻璃樹(shù)脂908F(商品名，Techneglas公司，折射率1. 57(550nm))以15%的比例溶解在Y-丁內(nèi)酯中形成的涂覆材料。 該涂覆材料通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布工藝來(lái)涂布并在30(TC烘焙以使溶劑充分蒸發(fā)，因此，形成第一光透射層51。 在處理中，第一光透射層51形成在包括像素區(qū)域Al的整個(gè)表面上。 例如，在烘焙之后位于像素部分的布線上的硅氧烷的第一光透射層51的厚度是
約320nm。 因?yàn)楸Ｗo(hù)環(huán)凸出地高于周圍部分，所以由于硅氧烷涂覆材料的表面張力導(dǎo)致的拉平效應(yīng)而使得保護(hù)環(huán)G上的第一光透射層51b的厚度薄至90nm。 在實(shí)踐中，可以在劃片區(qū)域A5的一部分中設(shè)置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記等的結(jié)構(gòu)，但是，這些結(jié)構(gòu)低于保護(hù)環(huán)G，并且在填充硅氧烷之后不影響厚度分布。 然后，如圖3A所示，從表面移除第一光透射層51移除并使其降低，使得第一光透射層51的表面高度可以低于保護(hù)環(huán)G的高度。
這里，例如，通過(guò)CCP干法刻蝕來(lái)執(zhí)行移除。 條件如下。分別以150SCCM和50SCCM使CF4和02流動(dòng)，分別以1000W和500W的
上限和下限功率對(duì)晶片的整個(gè)表面執(zhí)行50mT和CF4/02等離子體處理60秒。 由此，例如，通過(guò)在上表面上均勻地刻蝕150nm來(lái)移除第一光透射層51。 在像素區(qū)域A1中，在除了光學(xué)波導(dǎo)之外的部分中，第一光透射層51的厚度是
170nm。此外，在保護(hù)環(huán)G上的硅氧烷樹(shù)脂被完全刻蝕，并暴露保護(hù)膜17。然后，如圖3B所示，例如，在第一光透射層51上的層中，針對(duì)每個(gè)像素以矩陣形式
形成藍(lán)色(B)、綠色(G)或紅色(R)的顏色過(guò)濾器52。 可以使用黃色、品紅色和青色的組合。 然后，例如，通過(guò)涂覆形成具有高折射率的非光敏苯乙烯樹(shù)脂的第二光透射層53。 i射線光刻膠涂布在其上，并在各個(gè)像素上將圓形圖案曝光并顯影。 然后，例如，施加20(TC的熱以使圓形光刻膠圖案再流動(dòng)，由此形成球形片上透鏡圖案。 通過(guò)以恒定速度回刻蝕來(lái)將該圖案轉(zhuǎn)移到苯乙烯樹(shù)脂，并因此形成片上透鏡53a。
通過(guò)以上處理，在包括像素區(qū)域A1的整個(gè)表面上形成第二光透射層53。
用于更好的平坦性和粘附性的丙烯酸熱固樹(shù)脂可以?shī)A置在第一光透射層51和第二光透射層53之間。 具體而言，作為用于提高平坦性的平坦層，優(yōu)選地，在保護(hù)環(huán)附近以及在劃片區(qū)域中，在像素區(qū)域中的第一光透射層51和第二光透射層之間的界面處形成作為第一光透射層和第二光透射層的一部分的使光透射的層。 這里，在保護(hù)環(huán)G附近并在劃片區(qū)域中，第一光透射層51的表面高度低于保護(hù)環(huán)G的表面高度，并且第一光透射層51和第二光透射層53之間的界面形成為與保護(hù)環(huán)G接觸。
從表面移除第一光透射層51并使第一光透射層51降低，使得第一光透射層51的
13表面高度可以如上所述低于保護(hù)環(huán)G的高度。 然后，例如，如圖4A所示，在第二光透射層53上涂布光刻膠，并執(zhí)行圖案化以使焊 盤區(qū)域打開(kāi)。 將所獲得的光刻膠用作掩模，通過(guò)刻蝕以形成焊盤開(kāi)口PO，來(lái)移除第二光透射層 53、第一光透射層51以及保護(hù)膜17和絕緣膜32。 然后，如圖4B所示，例如，將半導(dǎo)體襯底10的背表面研磨400nm，使得襯底可以被 加工為更薄，并且利用劃片刀具等在劃片區(qū)域A5中執(zhí)行劃片操作D，并針對(duì)每個(gè)芯片形成 分立的片。 例如，在劃片區(qū)域A5中在每分鐘1. 5L的切割清潔水的情況下利用45000rpm的具 有50 ii m寬度的劃片刀具來(lái)執(zhí)行劃片操作。 處于較差粘附狀態(tài)的硅氧烷膜和片上透鏡層之間可能由于劃片刀具的機(jī)械應(yīng)力 而發(fā)生裂紋。 但是，在本實(shí)施例中，第一光透射層和第二光透射層之間的界面形成為與保護(hù)環(huán) 接觸，并且，即使在第一光透射層和第二光透射層之間發(fā)生裂紋時(shí)，該裂紋在保護(hù)環(huán)處停 止。因此，能夠減少由于裂紋進(jìn)展到有效像素部分而造成圖像質(zhì)量和成品率的劣化。
如果在劃片區(qū)域中包括第一光透射層的膜剝離，則剝離區(qū)域隨著劃片區(qū)域的寬度 而成為lOOym以下。此外，在劃片時(shí)產(chǎn)生的碎片量較少，并且大部分被切割清潔水所清除。
因此，通過(guò)在像素區(qū)域中劃分片上透鏡而產(chǎn)生的碎片的附著得到減少。
如上所述，抑制了碎片附著到像素區(qū)域，抑制了第一光透射層的界面處的剝離，因 此，能夠抑制圖像質(zhì)量劣化，并且成品率劣化可以被抑制為約0. 5% 。〈第二實(shí)施例 > [總體 構(gòu)造] 圖5是作為根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的示意性剖視圖。 在劃片區(qū)域A5的一部分(在實(shí)際執(zhí)行劃片操作所在的中心附近)中，移除第一光
透射層51并在已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中形成第二光透射層53。 在已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中執(zhí)行劃片操作以切割第二光透射層53。 除了以上幾點(diǎn)之外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例具有基本相同的構(gòu)造。 在本實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，在劃片區(qū)域的一部分中移除第一光透射層，在劃
片時(shí)不會(huì)發(fā)生由于第一光透射層引起的裂紋，因此，能夠減少由于裂紋引起的圖像質(zhì)量和
成品率的劣化。[制造方法] 接著，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法。 首先，以與第一實(shí)施例相同的方式將構(gòu)造形成為第一實(shí)施例的圖2B所示的構(gòu)造。
然后，如圖6A所示，例如，涂布光刻膠膜PR1，并將其曝光并顯影以覆蓋在劃片區(qū) 域A5中除了劃片刀具實(shí)際切割的部分之外的部分。 然后，如圖6B所示，例如，在將光刻膠膜PR1作為掩模的情況下，通過(guò)利用5%的氫
氟酸溶液在室溫下選擇性地移除劃片區(qū)域A5中的第一光透射層51達(dá)120秒。 利用5%的氫氟酸，氮化硅膜與硅氧烷的選擇比為12 : 1，并且保護(hù)膜17被最大
程度降低為80nm。在移除第一光透射層51之后通過(guò)有機(jī)分離液體將光刻膠膜PR1完全移除。
14
然后，如圖7A所示，例如，在第一光透射層51上的層中，針對(duì)每個(gè)像素以矩陣形式
形成藍(lán)色(B)、綠色(G)或紅色(R)的顏色過(guò)濾器52。 然后，例如，形成包括片上透鏡53a的第二光透射層53。 這里，還在已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中形成第二光透射層53。 此外，如在第一實(shí)施例的情況下那樣形成焊盤開(kāi)口 P0。 然后，如圖7B所示，例如，半導(dǎo)體襯底10的背表面被研磨400nm，使得襯底可以被加工為更薄，并且利用劃片刀具等在劃片區(qū)域A5中執(zhí)行劃片操作D，并針對(duì)每個(gè)芯片形成分立的片。 例如，在劃片區(qū)域A5中在每分鐘1. 5L的切割清潔水的情況下利用45000rpm的具有50 ii m寬度的劃片刀具來(lái)執(zhí)行劃片操作。 在本實(shí)施例中，還在劃片區(qū)域A5中已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中形成第二光透射層53，并且在劃片的步驟切割第二光透射層53。 在本實(shí)施例中，在劃片區(qū)域A5中已經(jīng)移除了第一光透射層51，并且能夠抑制由于劃片刀具的機(jī)械應(yīng)力引起的剝離。 此外，因?yàn)樵趧澠瑓^(qū)域A5中不存在第一光透射層51，所以在劃片時(shí)產(chǎn)生的碎片量較少，并且大部分被切割清潔水所清除。 因此，通過(guò)在像素區(qū)域中劃分片上透鏡而產(chǎn)生的碎片的附著得到減少。 如上所述，抑制了碎片附著到像素區(qū)域，抑制了第一光透射層的界面處的剝離，因
此，能夠抑制圖像質(zhì)量劣化，并且成品率劣化可以被抑制為約O. 1%。〈第三實(shí)施例〉[總體
構(gòu)造] 圖8是作為根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的示意性剖視圖。
在劃片區(qū)域A5的一部分(在實(shí)際執(zhí)行劃片操作所在的中心附近)中，移除第一光透射層51和第二光透射層53。 在已經(jīng)移除第一光透射層51和第二光透射層53的區(qū)域中執(zhí)行劃片操作。 除了以上幾點(diǎn)之外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例具有基本相同的構(gòu)造。 在本實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，在劃片區(qū)域的一部分中移除第一光透射層，在劃
片時(shí)不會(huì)發(fā)生由于第一光透射層引起的裂紋，因此，能夠減少由于裂紋引起的圖像質(zhì)量和
成品率的劣化。[制造方法] 接著，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法。 首先，以與第一實(shí)施例相同的方式將構(gòu)造形成為第一實(shí)施例的圖2B所示的構(gòu)造。
然后，例如，在第一光透射層51上的層中，針對(duì)每個(gè)像素以矩陣形式形成藍(lán)色(B)、綠色(G)或紅色(R)的顏色過(guò)濾器52。 然后，例如，形成包括片上透鏡53a的第二光透射層53。
這樣，形成了如圖9A所示的構(gòu)造。 然后，如圖9B所示，例如，涂布光刻膠膜PR2，并將其曝光并顯影以覆蓋焊盤開(kāi)口和在劃片區(qū)域A5中除了劃片刀具實(shí)際切割的部分之外的部分。 然后，如圖10A所示，例如，在將光刻膠膜PR2作為掩模的情況下，通過(guò)刻蝕來(lái)移除
第一光透射層51和第二光透射層53，并在劃片區(qū)域A5中形成開(kāi)口 51c。 在焊盤區(qū)域A3中，通過(guò)刻蝕進(jìn)一步移除保護(hù)膜17和絕緣膜32，并形成焊盤開(kāi)口P0。 這里，通過(guò)第二光透射層53和第一光透射層51的刻蝕進(jìn)行移除的條件可以與第 一實(shí)施例的條件相同。 注意，作為設(shè)置在刻劃區(qū)域上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和電氣評(píng)價(jià)圖案，可以使用銅圖案。在此
情況下，當(dāng)通過(guò)干法刻蝕來(lái)移除第二光透射層53和第一光透射層51時(shí)，保護(hù)膜17的一部
分也被刻蝕，并且刻劃部分上的銅配線圖案被暴露，存在銅污染器件的風(fēng)險(xiǎn)。 為了避免此風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)利用用于形成焊盤的鋁層來(lái)覆蓋刻劃部分中的銅配線
并在鋁層中停止干法刻蝕，來(lái)防止銅圖案的暴露。 可選地，可以通過(guò)用光刻膠膜PR2覆蓋刻劃區(qū)域中的銅配線來(lái)防止銅圖案的暴露。 在這些情況下，在刻劃區(qū)域的部分中留下硅氧烷層。為了防止硅氧烷層和該區(qū)域 之間的界面處裂紋的進(jìn)展，在劃片刀具經(jīng)過(guò)的位置和像素部分、邏輯部分等的器件主體之 間設(shè)置將硅氧烷層移除的區(qū)域。 然后，如圖10B所示，例如，半導(dǎo)體襯底10的背表面被研磨400nm，使得襯底可以被 加工為更薄，并且利用劃片刀具等在劃片區(qū)域A5中執(zhí)行劃片操作D，并針對(duì)每個(gè)芯片形成 分立的片。 例如，在劃片區(qū)域A5中在每分鐘1. 5L的切割清潔水的情況下利用45000rpm的具 有50 ii m寬度的劃片刀具來(lái)執(zhí)行劃片操作。 在本實(shí)施例中，在劃片的步驟中在已經(jīng)移除第一光透射層51和第二光透射層53 的區(qū)域中執(zhí)行劃片操作。 在本實(shí)施例中，在劃片區(qū)域A5中已經(jīng)移除了第一光透射層51，并且能夠抑制由于 劃片刀具的機(jī)械應(yīng)力引起的剝離。 此外，因?yàn)樵趧澠瑓^(qū)域A5中不存在第一光透射層51，所以在劃片時(shí)產(chǎn)生的碎片量 較少，并且大部分被切割清潔水所清除。 因此，通過(guò)在像素區(qū)域中劃分片上透鏡而產(chǎn)生的碎片的附著得到減少。 如上所述，抑制了碎片附著到像素區(qū)域，抑制了第一光透射層的界面處的剝離，因
此，能夠抑制圖像質(zhì)量劣化，并且成品率劣化可以被抑制為約O. 1%?！吹谒膶?shí)施例〉[總體
構(gòu)造] 圖11是作為根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的示意性剖視圖。 在本實(shí)施例中，僅在像素區(qū)域A1和邏輯區(qū)域A2的一部分中留下第一光透射層51。 S卩，在劃片區(qū)域A5的全體中移除第一光透射層51。 在已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中形成第二光透射層53。 在已經(jīng)移除第一光透射層51的區(qū)域中執(zhí)行劃片操作以切割第二光透射層53。 除了以上幾點(diǎn)之外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例具有基本相同的構(gòu)造。 在本實(shí)施例的固態(tài)成像器件中，在整個(gè)劃片區(qū)域中移除第一光透射層，在劃片時(shí)
不會(huì)發(fā)生由于第一光透射層引起的裂紋，因此，能夠減少由于裂紋引起的圖像質(zhì)量和成品
率的劣化。[制造方法] 接著，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像器件的制造方法。 首先，以與第一實(shí)施例相同的方式將構(gòu)造形成為第一實(shí)施例的圖2B所示的構(gòu)造。
然后，如圖12A所示，例如，涂布光刻膠膜PR3，并將其曝光并顯影以覆蓋像素區(qū)域A1和邏輯區(qū)域A2的一部分。 然后，如圖12B所示，例如，在將光刻膠膜PR3作為掩模的情況下，通過(guò)利用25%的四甲基水合物(tetramethylammonium hydrate, TMAH)溶液在65。C下執(zhí)行處理達(dá)120秒。
利用25X的TMAH溶液，氮化硅與硅氧烷的選擇比為30 : l，并且氮化硅的損失最大為40nm。 由此，在像素區(qū)域A1和邏輯區(qū)域A2的一部分殘留的情況下，選擇性地移除了第一光透射層51。 圖13是結(jié)果獲得的圖案的俯視圖。 分別示出了像素區(qū)域A1、邏輯區(qū)域A2、焊盤區(qū)域A3、保護(hù)環(huán)區(qū)域A4和劃片區(qū)域A5。 這里，形成第一光透射層51以覆蓋像素區(qū)域Al和邏輯區(qū)域A2的一部分。
第一光透射層51被布局為在俯視圖中具有被倒圓的角部51R。
例如，角部51R的曲率半徑被設(shè)定為60iim。 在處理之后，以與第一實(shí)施例相同的方式，形成顏色過(guò)濾器52和第二光透射層53。 這里，因?yàn)樵诟┮晥D中第一光透射層51具有被倒圓的角部51R，因而當(dāng)形成第二光透射層53時(shí)，能夠抑制并防止涂覆時(shí)由于第一光透射層51的角部導(dǎo)致的變化。
然后，以與第一實(shí)施例相同的方式獲得如圖11所示的構(gòu)造。 在本實(shí)施例中，在劃片區(qū)域A5中移除第一光透射層51，并且能夠抑制由于劃片的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的剝離。 此外，因?yàn)樵趧澠瑓^(qū)域A5中不存在第一光透射層51，所以在劃片時(shí)產(chǎn)生的碎片量較少，并且大部分被切割清潔水所清除。 因此，通過(guò)在像素區(qū)域中劃分片上透鏡而產(chǎn)生的碎片的附著得到減少。
如上所述，抑制了碎片附著到像素區(qū)域，抑制了第一光透射層的界面處的剝離，因此，能夠抑制圖像質(zhì)量劣化，并且成品率劣化可以被抑制為約0. 1%?！磳?duì)比示例1>
作為對(duì)比示例，以與第一實(shí)施例相同的方式將CMOS圖像傳感器制造為形成第一光透射層51的步驟的結(jié)構(gòu)，并在形成第一光透射層51之后，不通過(guò)刻蝕來(lái)降低第一光透射層51的表面高度。 這里，在保護(hù)環(huán)G上存在第一光透射層。 作為對(duì)該結(jié)構(gòu)劃片的結(jié)果，在第一光透射層和第二光透射層之間的界面處由于劃片刀具的機(jī)械應(yīng)力而發(fā)生的裂紋越過(guò)保護(hù)環(huán)，并且一些碎片到達(dá)焊盤部分和邏輯部分。
裂紋進(jìn)展跨過(guò)保護(hù)環(huán)并且第二光透射層剝離的可能性為4% 。 此外，由于劃片和切割時(shí)的大量碎片以及劃片時(shí)碎片附著到像素區(qū)域中的片上透鏡，成品率劣化了 3%。 在該對(duì)比示例中，由于第二光透射層的剝離以及在劃片時(shí)產(chǎn)生的芯片的附著，成品率劣化了平均7% ?！磳?duì)比示例2> 在俯視圖中除了像素區(qū)域之外的第一光透射層中的角部形狀的曲率半徑被設(shè)定為0. ll踐。
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通過(guò)以上述方式進(jìn)行的制造，在刻蝕第一光透射層之后形成第二光透射層的步驟 時(shí)，發(fā)生由于第一光透射層的水平差導(dǎo)致的涂布不規(guī)則，并且成品率劣化。〈第五實(shí)施例 〉[對(duì)電子設(shè)備的應(yīng)用] 圖14是作為根據(jù)本實(shí)施例的電子設(shè)備的相機(jī)的示意性構(gòu)造圖。 該相機(jī)包括其中集成了多個(gè)像素的固態(tài)成像器件60，光學(xué)系統(tǒng)61，以及信號(hào)處理
電路62。 在本實(shí)施例中，通過(guò)結(jié)合根據(jù)第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中任一者的固態(tài)成像器件 來(lái)形成固態(tài)成像器件60。 光學(xué)系統(tǒng)61在固態(tài)成像器件60的成像表面上形成來(lái)自物體的圖像光(入射光) 的圖像。 由此，根據(jù)在固態(tài)成像器件60的成像表面上形成各個(gè)像素的光電二極管中入射
光的量，將光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷，并且在固定的時(shí)段內(nèi)蓄積相應(yīng)的信號(hào)電荷。 例如，通過(guò)CCD電荷轉(zhuǎn)移路徑將蓄積的信號(hào)電荷取出作為輸出信號(hào)Vout。 信號(hào)處理電路62對(duì)固態(tài)成像器件60的輸出信號(hào)Vout執(zhí)行各種信號(hào)處理，并輸出
視頻信號(hào)。 根據(jù)本實(shí)施例的相機(jī)，能夠在不引起傾斜入射光的聚集率和敏感性劣化的情況
下，提高顏色陰影特性和分光特性，并能夠以簡(jiǎn)單的方法和處理來(lái)形成微透鏡。 本發(fā)明的實(shí)施例不限于以上說(shuō)明的那些。 例如，實(shí)施例可以應(yīng)用于CMOS傳感器或CCD元件。 此外，實(shí)施例可以應(yīng)用于除了固態(tài)成像器件之外的其他半導(dǎo)體器件。 例如，在具有活性區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成包含硅氧烷樹(shù)脂的樹(shù)脂層，將包括活
性區(qū)域的內(nèi)區(qū)域和外劃片區(qū)域分隔的保護(hù)環(huán)形成為圍繞活性區(qū)域的外周。 這里，樹(shù)脂層也可以形成在保護(hù)環(huán)附近以及劃片區(qū)域中，并且在保護(hù)環(huán)附近和劃
片區(qū)域中，樹(shù)脂層的表面高度形成為低于保護(hù)環(huán)的表面高度，并在劃片區(qū)域中進(jìn)行劃片。 可選地，在劃片區(qū)域的至少一部分中移除樹(shù)脂層，并在已經(jīng)移除了樹(shù)脂層的區(qū)域
中執(zhí)行劃片操作。 可以適當(dāng)?shù)貙⑵教箤討?yīng)用于除了第一實(shí)施例以外的其他實(shí)施例。
此外，可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行各種修改。 本申請(qǐng)包含與于2008年12月10日向日本專利局遞交的在先專利申請(qǐng) 2008-314510中公開(kāi)的內(nèi)容相關(guān)的主題，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容包含在本說(shuō)明書(shū)中。
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權(quán)利要求
一種固態(tài)成像器件，包括光電二極管，其針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電二極管；凹部，其針對(duì)每個(gè)所述像素形成在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中；硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為填充所述凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述像素區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔；其中，還在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片區(qū)域中形成所述第一光透射層和所述第二光透射層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和在所述劃片區(qū)域中，所述第一光透射層的表面高度低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且所述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面與所述保護(hù)環(huán)接觸，并且在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述像素區(qū)域中，針對(duì)每個(gè)像素在所 述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面處形成顏色過(guò)濾器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述像素區(qū)域中、所述保護(hù)環(huán)附近以 及所述劃片區(qū)域中，在所述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面處，形成使光透 射的平坦層，作為所述第一光透射層或所述第二光透射層的一部分。
4. 一種固態(tài)成像器件，包括光電二極管，其針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電二極管； 凹部，其針對(duì)每個(gè)所述像素形成在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中； 硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為填充所述凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；以及 保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述像素區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域 的內(nèi)區(qū)域分隔；其中，在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除所述第一光透射層，并在已經(jīng)移除了所述 第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除 所述第一光透射層，并在已經(jīng)移除所述第一光透射層的區(qū)域中形成所述第二光透射層，并 在已經(jīng)移除所述第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃片以切割所述第二光透射層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述劃片區(qū)域全體中移除所述第一 光透射層，并在所述劃片區(qū)域中形成所述第二光透射層，并且在所述劃片區(qū)域中將所述器 件劃片以切割所述第二光透射層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像器件，其中，移除所述第一光透射層，并在俯視圖中，所述第一光透射層被布局為具有倒圓的角部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除 所述第一光透射層和所述第二光透射層，并在已經(jīng)移除所述第一光透射層和所述第二光透 射層的區(qū)域中將所述器件劃片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述像素區(qū)域中，針對(duì) 每個(gè)像素在所述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面處形成顏色過(guò)濾器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像器件，其中，在所述像素區(qū)域中、所述保護(hù)環(huán)附近以及所述劃片區(qū)域中，在所述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面 處，形成使光透射的平坦層，作為所述第一光透射層或所述第二光透射層的一部分。
11. 一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟將光電二極管針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體 襯底的光接收表面上；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜，以覆蓋所述光電二極管；在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中針對(duì)每個(gè)所述像素形成凹部；形成硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，以在所述像素區(qū)域中填充所述凹部并構(gòu)造成光學(xué)波導(dǎo)；形成第二光透射層，以在所述像素區(qū)域中針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡； 形成保護(hù)環(huán)，以圍繞所述像素區(qū)域的外周，來(lái)將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi) 區(qū)域分隔；以及在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片，其中，在形成所述第一光透射層和所述第二光透射層的步驟中，還在所述保護(hù)環(huán)附近 和所述劃片區(qū)域中形成所述第一光透射層和所述第二光透射層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和 在所述劃片區(qū)域中，所述第一光透射層的表面高度低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且所述 第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面與所述保護(hù)環(huán)接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)成像器件的制造方法，還包括以下步驟在形成所述 第一光透射層之后且形成所述第二光透射層之前，從表面移除并降低所述第一光透射層， 使得所述第一光透射層的表面高度低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度。
13. —種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟將光電二極管針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體 襯底的光接收表面上；在所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜，以覆蓋所述光電二極管； 在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中針對(duì)每個(gè)所述像素形成凹部； 形成硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，以在所述像素區(qū)域中填充所述凹部并構(gòu)造成光學(xué)波導(dǎo)；形成第二光透射層，以在所述像素區(qū)域中針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡； 形成保護(hù)環(huán)，以圍繞所述像素區(qū)域的外周，來(lái)將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域的內(nèi) 區(qū)域分隔；以及在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片，其中，形成所述第一光透射層的步驟包括以下步驟在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除所述第一光透射層，并在已經(jīng)移除了所述第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)成像器件的制造方法，其中，在形成所述第二光透射 層的步驟中，還在已經(jīng)移除了所述第一光透射層的區(qū)域中形成所述第二光透射層，并且在劃片的步驟中，在已經(jīng)移除所述第一光透射層的區(qū)域中將所述器件劃片以切割所述 第二光透射層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)成像器件的制造方法，其中，形成所述第一光透射層 的步驟包括在所述劃片區(qū)域全體中移除所述第一光透射層的步驟，在形成所述第二光透射層的步驟中，還在所述劃片區(qū)域中形成所述第二光透射層，并且 在劃片的步驟中，在所述劃片區(qū)域中將所述器件劃片以切割所述第二光透射層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的固態(tài)成像器件的制造方法，其中，在移除所述第一光透射 層的步驟中，移除所述第一光透射層，使得在俯視圖中，剩余的所述第一光透射層被布局為 具有倒圓的角部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)成像器件的制造方法，還包括以下步驟在形成所述 第一光透射層的步驟之后和劃片的步驟之前，在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除所述第 一光透射層和所述第二光透射層，其中，在劃片的步驟中，在已經(jīng)移除所述第一光透射層和所述第二光透射層的區(qū)域中 將所述器件劃片。
18. —種電子設(shè)備，包括固態(tài)成像器件，其中多個(gè)像素被集成在光接收表面上； 光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光導(dǎo)引到所述固態(tài)成像器件的成像部分；以及 信號(hào)處理電路，其處理所述固態(tài)成像器件的輸出信號(hào)， 所述固態(tài)成像器件包括光電二極管，其針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋所述光電二極管； 凹部，其針對(duì)每個(gè)所述像素形成在所述光電二極管的上部中的所述絕緣膜中； 硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為填充所述凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在所述像素區(qū)域中被形成為針對(duì)每個(gè)所述像素構(gòu)造片上透鏡；以及 保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述像素區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述像素區(qū)域 的內(nèi)區(qū)域分隔；其中，還在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片區(qū)域中形成所述第一光透射層和所述第二光透 射層，使得在所述保護(hù)環(huán)附近和在所述劃片區(qū)域中，所述第一光透射層的表面高度低于所 述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且所述第一光透射層和所述第二光透射層之間的界面與所述保護(hù) 環(huán)接觸，并且在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片。
19. 一種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底，其具有活性區(qū)域；包含硅氧烷樹(shù)脂的樹(shù)脂層，其被形成在所述半導(dǎo)體襯底上；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述活性區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述活性區(qū)域 的內(nèi)區(qū)域分隔，其中，還在所述保護(hù)環(huán)附近和所述劃片區(qū)域中形成所述樹(shù)脂層，使得在所述保護(hù)環(huán)附 近和所述劃片區(qū)域中，所述樹(shù)脂層的表面高度低于所述保護(hù)環(huán)的表面高度，并且 在所述劃片區(qū)域內(nèi)將所述器件劃片。
20. —種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體襯底，其具有活性區(qū)域；包含硅氧烷樹(shù)脂的樹(shù)脂層，其被形成在所述半導(dǎo)體襯底上；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞所述活性區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含所述活性區(qū)域 的內(nèi)區(qū)域分隔，在所述劃片區(qū)域的至少一部分中移除所述樹(shù)脂層，并在已經(jīng)移除了所述樹(shù)脂層的區(qū)域 中將所述器件劃片。
全文摘要
本發(fā)明提供了固態(tài)成像器件及其制造方法、電子設(shè)備、以及半導(dǎo)體器件。固態(tài)成像器件包括光電二極管，其針對(duì)像素區(qū)域中的每個(gè)像素分隔形成，其中，多個(gè)像素被集成在半導(dǎo)體襯底的光接收表面上；絕緣膜，其形成在半導(dǎo)體襯底上，以覆蓋光電二極管；凹部，其針對(duì)每個(gè)像素形成在光電二極管的上部中的絕緣膜中；硅氧烷樹(shù)脂的第一光透射層，其在像素區(qū)域中被形成為填充凹部并構(gòu)造光學(xué)波導(dǎo)；第二光透射層，其在像素區(qū)域中被形成為針對(duì)每個(gè)像素構(gòu)造片上透鏡；以及保護(hù)環(huán)，其被形成為圍繞像素區(qū)域的外周，以將外劃片區(qū)域和包含像素區(qū)域的內(nèi)區(qū)域分隔。
文檔編號(hào)H01L27/14GK101752396SQ20091025342
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者吉原郁夫, 味沢治彥, 平野榮樹(shù), 杉浦巖, 荻野明子, 西木戶健樹(shù) 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社