專(zhuān)利名稱(chēng)：固態(tài)成像裝置及其制造方法和照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置，尤其是涉及一種用于改善固態(tài)成像裝置聚光效率的技術(shù)，其中該固態(tài)成像裝置密集安裝有光接收元件。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像裝置由二維排列的多個(gè)光接收元件組成。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，固態(tài)成像裝置7包括光接收元件701、垂直移位寄存器703、水平移位寄存器702和驅(qū)動(dòng)電路704。光接收元件701在網(wǎng)格中以規(guī)則間隔設(shè)置。
當(dāng)垂直移位寄存器703選擇一行光接收元件701并且垂直移位寄存器702選擇該行的行信號(hào)時(shí)，輸出光接收元件701的圖像信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路704驅(qū)動(dòng)垂直移位寄存器703和水平移位寄存器702。注意，光接收元件701具有用于放大由光二極管產(chǎn)生的信號(hào)電壓的放大器，其在圖中未示出。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置結(jié)構(gòu)的部分截面圖。如圖2所示，固態(tài)成像裝置7具有順次層疊于N型半導(dǎo)體層801上的P型半導(dǎo)體層802、絕緣層804和濾色片806的結(jié)構(gòu)。光二極管803形成在位于絕緣層804側(cè)面上的P型半導(dǎo)體層802中。遮光層805形成在絕緣層804中。微鏡807設(shè)置于濾色片806上。
微鏡807聚焦光二極管803上的入射光。濾色片806只透射入射光中具有特定波長(zhǎng)的光。光二極管803產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于進(jìn)入其內(nèi)的光強(qiáng)的電荷。
專(zhuān)利文件1“Basis and application of a CCD/MOS image sensor(電荷耦合器件/金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的原理和應(yīng)用”，CQ出版公司，由Kazuya Yonemoto撰寫(xiě)，第95-101頁(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題為了實(shí)現(xiàn)這種固態(tài)成像裝置的更高分辨率，需要更多數(shù)量的像素。因此，需要高密度安裝的光接收元件。
然而，各光接收元件包括用于轉(zhuǎn)換入射光的光電轉(zhuǎn)換單元、用于放大由該光電轉(zhuǎn)換單元獲得的圖像信號(hào)的放大單元、用于輸出該圖像信號(hào)的布線單元、用于接通和切斷的晶體管等。由于難以使光電轉(zhuǎn)換單元和放大單元尺寸減小，當(dāng)密集地安裝光接收元件(例如，等于或大于200百萬(wàn)像素)時(shí)，光二極管不能以規(guī)則間隔設(shè)置。這將使光二極管的設(shè)置不規(guī)則。
如果密集地設(shè)置光二極管，則需要減小相應(yīng)微鏡的尺寸。因此，不能獲得充分的聚光能力，其將導(dǎo)致固態(tài)成像裝置的光接收靈敏度降低。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明意在提供一種具有密集安裝的光接收元件并具有高聚光效率的固態(tài)成像裝置及其制造方法，以及利用該固態(tài)成像裝置的照相機(jī)。
技術(shù)方案解決以上問(wèn)題的一種固態(tài)成像裝置包括二維排列的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及將入射光聚焦到多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上的多個(gè)聚光單元，其中多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元比其它光電轉(zhuǎn)換單元彼此更鄰近設(shè)置，并且該至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享多個(gè)聚光單元的其中之一。
技術(shù)效果利用上述結(jié)構(gòu)，即使在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元二維不規(guī)則并密集排列的情況下，彼此更鄰近設(shè)置的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元可共享聚光單元。因此，可實(shí)現(xiàn)高聚光效率。另外，多個(gè)聚光單元的每一個(gè)包括透射進(jìn)入其內(nèi)的光的透射單元；以及圍繞透射單元并且使入射光折射至各光電轉(zhuǎn)換單元的折射單元。
而且，透射單元的折射率大于折射單元的折射率。另外，在遠(yuǎn)離透射單元的區(qū)域中折射單元的折射率較低。利用上述結(jié)構(gòu)，由于進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換單元周?chē)鷧^(qū)域中的光可被引入至該光電轉(zhuǎn)換單元，因此聚光效率可以較高。
另外，折射單元由在遠(yuǎn)離透射單元的方向上交替排列的多個(gè)較高折射率部分和多個(gè)較低折射率部分組成。利用上述結(jié)構(gòu)，可形成具有高精確度的折射單元，并且還可減小該折射單元的尺寸。而且，在遠(yuǎn)離透射單元的區(qū)域中折射單元的有效折射率較低。利用上述結(jié)構(gòu)，可更加改善聚光效率。
一種包括用于將入射光聚焦到光接收元件上的固態(tài)成像裝置的制造方法，包括在形成有光接收元件的半導(dǎo)體層上方形成透光層的第一步驟；在部分所述透光層上形成第一掩模的第二步驟，在所述部分中要形成聚光層；通過(guò)在其內(nèi)注入離子而增加透光層折射率的第三步驟；移除第一掩模的第四步驟；在部分所述透光層上形成第二掩模的第五步驟，其中該部分包括離子注入其內(nèi)的部分的部分；在形成第二掩模之后蝕刻所述透光層從而形成聚光層的第六步驟；以及移除所述第二掩模的第七步驟，其中形成所述第二掩模從而暴露出至少一部分所述透光層。利用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的聚光層可以通過(guò)少量的半導(dǎo)體工藝制造。因此，可降低固態(tài)成像裝置的制造成本，并可縮短半導(dǎo)體工藝的周期。
另外，透光層由低折射率材料組成。而且，所述離子為磷或砷。
一種包括用于將入射光聚焦到光接收元件上的聚光層的固態(tài)成像裝置的制造方法，包括在其中形成有光接收元件的半導(dǎo)體層上方形成由較高折射率材料組成的透光層的第一步驟；在透光層上形成由較低折射率材料組成的折射層的第二步驟；以及利用透光層作為刻蝕終止層而刻蝕所述折射層的第三步驟。利用上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)少量的半導(dǎo)體工藝制造所述聚光層。
一種包括固態(tài)成像裝置的照相機(jī)，其中該固態(tài)成像裝置包括二維方式排列的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及將入射光聚焦到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上的多個(gè)聚光單元，其中所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元比其它光電轉(zhuǎn)換單元彼此更鄰近設(shè)置，并且所述至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享多個(gè)聚光單元的其中之一。利用上述結(jié)構(gòu)，聚光效率可以更高并且可增加像素?cái)?shù)量。因此，可獲得能拍攝更清晰數(shù)碼圖像的照相機(jī)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)固態(tài)成像裝置的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置的具體結(jié)構(gòu)的部分截面圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5為本發(fā)明第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的制造方法示意圖；圖6為本發(fā)明第二實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的制造方法示意圖；圖7為本發(fā)明第三實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖；
圖8為本發(fā)明第四實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖；圖9為本發(fā)明第四實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的制造方法示意圖；圖10為本發(fā)明第四實(shí)施方式的變型的固態(tài)成像裝置的制造方法示意圖；圖11為本發(fā)明變型(4)的數(shù)碼相機(jī)的功能結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖標(biāo)記1、4、5、6、7固態(tài)成像裝置101、401、501、601、801N型半導(dǎo)體層102、402、502、602、802P型半導(dǎo)體層103、403、503、603、803光二極管104、404、504、604、804絕緣層105、405、505、605、805遮光層106、406、506、606、806濾色片107、507、607透光層108、508、608聚光層301、302、408、701、801、802抗蝕劑掩模407二氧化硅層701光接收元件702水平移位寄存器703垂直移位寄存器704驅(qū)動(dòng)電路807微鏡9數(shù)碼相機(jī)900光闌901光學(xué)鏡頭902IR903圖像傳感器904模擬信號(hào)處理電路905A/D轉(zhuǎn)換器906數(shù)字信號(hào)處理電路907存儲(chǔ)卡
908控制電路具體實(shí)施方式
以下將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置。
第一實(shí)施例在本發(fā)明第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置中，彼此鄰近排列的光二極管共享同一聚光單元。
(1)固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)圖3所示為第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖。如圖3所示，固態(tài)成像裝置1包括N型半導(dǎo)體層101、P型半導(dǎo)體層102、光二極管103、絕緣層104、遮光層105、濾色片106、透光層107和聚光層108。
P型半導(dǎo)體層102形成在N型半導(dǎo)體層101上。多個(gè)光二極管103形成在絕緣層104側(cè)面上的P型半導(dǎo)體層102中。絕緣層104形成于P型半導(dǎo)體層102和多個(gè)光二極管103上。遮光層105形成于絕緣層14中。
遮光層105阻擋通過(guò)濾色片106透射的光從而防止光進(jìn)入不對(duì)應(yīng)于該濾色片106的光二極管103中。因此，遮光層105形成于P型半導(dǎo)體層102中不對(duì)應(yīng)于光二極管103的位置處。
每個(gè)濾色片106透射具有要進(jìn)入對(duì)應(yīng)的光二極管103的波長(zhǎng)的光。例如，根據(jù)將要透射的光顏色，濾色片106的排列遵循拜耳(Bayer)排列。透光層107由二氧化鈦(TiO2)形成。二氧化鈦為對(duì)于可見(jiàn)光具有高透射率和高折射率的介電材料。透光層107降低了入射光的速度。
聚光層108由多個(gè)層疊的介電層組成從而圍繞透光層107。
(2)聚光層108的結(jié)構(gòu)圖4為固態(tài)成像裝置1的結(jié)構(gòu)平面圖。如圖4所示，透光層107覆蓋光二極管103，并且圍繞透光層107形成聚光層108。聚光層108包括由二氧化硅(SiO2)形成的多個(gè)圓形介電層。二氧化硅對(duì)于可見(jiàn)光具有高透射率。二氧化硅的折射率低于二氧化鈦并高于空氣。
介電層之間的間距隨著距透光層107距離的增加而增加。另外，各介電層具有高折射率，而介電層之間的空氣具有低折射率。因此，在靠近透光層107的區(qū)域中聚光層108的有效折射率較高，而在遠(yuǎn)離透光層107的區(qū)域中折射率較低。聚光層108的有效折射率低于透光層107的折射率。
另外，要進(jìn)入的光波長(zhǎng)根據(jù)光二極管而不同。因此，即使介電層圍繞相同的透光層107，介電層之間的間距按照鄰近設(shè)置的光二極管并根據(jù)將要進(jìn)入該光二極管的光波長(zhǎng)而不同。
因此，聚光層108折射進(jìn)入透光層107周?chē)鷧^(qū)域的光以將所述光引導(dǎo)至透光層107，從而使光進(jìn)入相應(yīng)的光二極管103。因此，可改善聚光效率。
(3)固態(tài)成像裝置1的制造方法接下來(lái)將描述固態(tài)成像裝置1的制造方法。圖5示出了固態(tài)成像裝置1的制造方法。形成N型半導(dǎo)體層101、P型半導(dǎo)體層102、光二極管103、絕緣層104、遮光層105和濾色片106。此處將描述接著之后的制造方法。首先，如圖5(a)所示，利用濺射方法或CVD(化學(xué)氣相沉積)方法在濾色片106上形成透光層107。接著，如圖5(b)所示，在透光層107上形成抗蝕劑掩模301。然后，通過(guò)光刻工藝和干蝕刻工藝形成透光層107(圖5(c))。
如圖5(d)所示，利用濺射方法或CVD方法在濾色層106和透光層107上形成聚光層108。然后，通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝使聚光層108平坦化(圖5(e))。接著，在聚光層108上形成抗蝕劑掩模302(圖5(f))，并且通過(guò)光刻工藝和干蝕刻工藝形成聚光層108(圖5(g))。例如，四氟化碳(CF4)用于干蝕刻工藝。這將使進(jìn)入圍繞透光層107的聚光層108的光被引導(dǎo)至光二極管103(圖5(h))。
第二實(shí)施例接下來(lái)將描述本發(fā)明第二實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置。第二實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置具有與第一實(shí)施方式固態(tài)成像裝置類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，但透光層的材料不同。以下將主要描述所述差別。
圖6示出了第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造方法。如圖6所示，固態(tài)成像裝置4包括N型半導(dǎo)體層401、P型半導(dǎo)體層402、光二極管403、絕緣層404、遮光層405和濾色片406。首先，如圖6(a)所示，利用濺射方法或CVD方法在濾色片406上形成二氧化硅層407。接著，如圖6(b)所示，在二氧化硅層407上形成抗蝕劑掩模408。然后，通過(guò)光刻工藝和干蝕刻工藝形成二氧化硅層407(圖6(c))。利用這種結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施例中透光層107和聚光層108具有相同功能的二氧化硅層407可以通過(guò)少量的半導(dǎo)體工藝制造。
第三實(shí)施例接下來(lái)將描述本發(fā)明第三實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置。第三實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置具有與第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，但是不同于聚光層的形成。以下將主要描述所述差別。
圖7為第三實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖。如圖7所示，固態(tài)成像裝置5包括N型半導(dǎo)體層501、P型半導(dǎo)體層502、光二極管503、絕緣層504、遮光層505、濾色片506、透光層507和聚光層508。
聚光層508包括由與第一實(shí)施方式中聚光層108相同的二氧化硅組成的多層圓形介電層，從而圍繞透光層507。第一實(shí)施方式中聚光層108的各圓形介電層具有相同的膜厚度。然而，聚光層508的各圓形介電層的膜厚度隨著距透光層507距離的增加而減小。
利用這種結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)離透光層507的區(qū)域中聚光層508的有效折射率較低。因此，由于可以提高聚光層508的折射率效果，該固態(tài)成像裝置的聚光效率可以更高。
第四實(shí)施例接下來(lái)將描述本發(fā)明第四實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置。第四實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置具有與第一實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，但是不同于聚光層的形成。以下將主要描述所述差別。
(1)固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)圖8為第四實(shí)施方式的固態(tài)成像裝置的部分結(jié)構(gòu)截面圖。如圖8所示，固態(tài)成像裝置6包括N型半導(dǎo)體層601、P型半導(dǎo)體層602、光二極管603、絕緣層604、遮光層605、濾色片606、透光層607和聚光層608。
聚光層608由圍繞透光層607的圓形介電層組成。另外，聚光層608的膜厚度隨著距離透光層607的距離增加而逐漸減小。
利用這種結(jié)構(gòu)，多個(gè)光接收元件共享透光層和聚光層。因此，即使光接收元件密集安裝，也可實(shí)現(xiàn)高聚光效率。
(2)固態(tài)成像裝置6的制造方法接下來(lái)將描述固態(tài)成像裝置6的制造方法。圖9示出了固態(tài)成像裝置6的制造方法。形成N型半導(dǎo)體層601、P型半導(dǎo)體層602、光二極管603、絕緣層604、遮光層605和濾色片606。這里，將描述接下來(lái)的制造方法。首先，在濾色片606上形成透光層607(圖9(a))，并且在透光層607上形成抗蝕劑掩模701(圖9(b))。然后，通過(guò)光刻工藝和干蝕刻工藝形成透光層607(圖9(c))。
接著，在濾色片606和透光層607上形成聚光層608(圖9(d))，并且通過(guò)諸如CMP工藝等的平坦化工藝選擇性地去除聚光層608。注意，透光層607由二氧化鈦組成，并且利用透光層607作為刻蝕終止層而選擇性地去除聚光層607。因此，可以穩(wěn)定聚光層608的形成工藝。如上所述，可獲得分別具有聚光功能的透光層607和聚光層608(圖9(e))。圖9(f)為固態(tài)成像裝置6的部分平面圖。
(3)第四實(shí)施例的變型以下為固態(tài)成像裝置6的制造方法的變型。圖10示出了變型的固態(tài)成像裝置6的制造方法。形成N型半導(dǎo)體層601、P型半導(dǎo)體層602、光二極管603、絕緣層604、遮光層605和濾色片606。這里將描述在此之后的制造方法。首先，在濾色片606上形成聚光層608(圖10(a))，并且在聚光層608上形成抗蝕劑掩模801(圖10(b))。聚光層608由具有低折射率的材料諸如二氧化硅等組成。
然后，通過(guò)離子注入方法形成透光層607(圖10(c))。作為用于離子注入方法的離子，可使用用于一般硅工藝的材料，諸如磷(P)、砷(As)等。
在去除抗蝕劑掩模801之后(圖10(d))，在透光層607上形成抗蝕劑掩模802(圖10(e))。然后，通過(guò)光刻工藝和干蝕刻工藝選擇性地去除聚光層608。利用這種結(jié)構(gòu)，可簡(jiǎn)化并穩(wěn)定用于獲得分別具有聚光功能的透光層607和聚光層608的半導(dǎo)體工藝。此外，還可降低制造成本(圖10(f))。
變型例至此，通過(guò)實(shí)施方式已詳細(xì)描述了本發(fā)明的固態(tài)成像裝置。然而，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于以上所述的實(shí)施例。例如，以下為變型。
(1)雖然未在上述實(shí)施方式中指出，但是透光層可覆蓋多個(gè)光接收元件，或者聚光層和透光層可一起覆蓋多個(gè)光接收元件。在任何情況下，本發(fā)明的效果是相同的。此外，透光層的形成并不限于以上所述實(shí)施方式提到的形狀，并且基于光接收元件的設(shè)置可使用適當(dāng)?shù)男螤?，諸如矩形固態(tài)形狀、圓柱形固態(tài)形狀等。
(2)以上述實(shí)施方式中，在共享透光層的光接收元件之間的間隙上形成透光層。然而，本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)，并可具有通過(guò)折射入射光而使進(jìn)入該位置的入射光進(jìn)入到最鄰近的光接收元件中的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，進(jìn)入遮光層并且不會(huì)影響聚光效率的入射光可被引導(dǎo)至光接收元件。因此，可進(jìn)一步提高聚光效率。注意，由于光接收元件之間的間隙狹窄，適合通過(guò)形成諸如第一實(shí)施例中的聚光層108的多層介電層而調(diào)節(jié)折射率。
(3)雖然在以上實(shí)施方式中未指出，材料的折射率一般根據(jù)透射光的波長(zhǎng)而不同。另外，要進(jìn)入的光波長(zhǎng)根據(jù)光接收元件而不同。因此，適合根據(jù)要進(jìn)入的光波長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)聚光層的折射率。在第一實(shí)施方式中，聚光層的有效折射率可通過(guò)調(diào)節(jié)組成聚光層的介電層之間的間距而調(diào)節(jié)。在第四實(shí)施方式中，折射率可通過(guò)調(diào)節(jié)由離子注入方法注入的離子含量而改變。利用該結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)根據(jù)顏色的聚光效率而獲得更高的圖像質(zhì)量。
(4)在上述實(shí)施方式中，只描述了本發(fā)明的固態(tài)成像裝置。然而，本發(fā)明并不限于此，并且可通過(guò)將本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)(DSC)而獲得本發(fā)明的效果。
圖11為變型的數(shù)碼相機(jī)的功能結(jié)構(gòu)方框圖。如圖11所示，數(shù)碼相機(jī)9包括光闌900、光學(xué)鏡頭901、IR(紅外)截止濾色片902、圖像傳感器903、模擬信號(hào)處理電路904、A/D(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器905、數(shù)字信號(hào)處理電路906、存儲(chǔ)卡907和控制電路908。
光闌900調(diào)節(jié)進(jìn)入光學(xué)鏡頭901的光量。光闌900包括兩個(gè)光闌葉片。當(dāng)兩個(gè)光闌葉片彼此分開(kāi)時(shí)，由于進(jìn)入光學(xué)鏡頭901的光量增加而使進(jìn)入圖像傳感器903中的光量增加。另一方面，當(dāng)兩個(gè)光闌葉片彼此靠近時(shí)，進(jìn)入圖像傳感器903的光量減少。
光學(xué)鏡頭901將來(lái)自物體的入射光聚焦到圖像傳感器903上。IR截止濾色片902去除進(jìn)入到圖像傳感器903中的長(zhǎng)波長(zhǎng)成分的光。圖像傳感器903為單板CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器，其中用于過(guò)濾入射光的濾色片提供給二維排列的各個(gè)光接收元件。濾色片的排列遵循拜耳排列。例如，圖像傳感器903根據(jù)來(lái)自控制電路908的驅(qū)動(dòng)信號(hào)讀取電荷，并輸出模擬圖像信號(hào)。
注意，包括在圖像傳感器903中的光接收元件在二維上不均等排列。換句話說(shuō)，包括在圖像傳感器903中的光接收元件中的至少兩個(gè)比其他光接收元件彼此更鄰近排列。這可實(shí)現(xiàn)高分辨率。如在第一實(shí)施方式等中所述，彼此鄰近排列的光接收元件共享透光層和聚光層。
模擬信號(hào)處理電路904對(duì)由圖像傳感器903輸出的模擬圖像信號(hào)執(zhí)行諸如相關(guān)雙采樣、信號(hào)放大等處理。A/D轉(zhuǎn)換器905將來(lái)自模擬信號(hào)處理電路904的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理電路906校正數(shù)字圖像信號(hào)的色移從而產(chǎn)生數(shù)字圖片信號(hào)。存儲(chǔ)卡907記錄該數(shù)字圖片信號(hào)。該記錄的數(shù)字圖片信號(hào)為數(shù)碼照片。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的固態(tài)成像裝置技術(shù)對(duì)于改善密集安裝有多個(gè)光接收元件的固態(tài)成像裝置的聚光效率是有益的。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括二維排列的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及將入射光聚焦到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上的多個(gè)聚光單元，其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元比其它光電轉(zhuǎn)換單元彼此更鄰近設(shè)置，以及所述至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享多個(gè)聚光單元的其中之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述多個(gè)聚光單元的每一個(gè)包括透射進(jìn)入其內(nèi)的光的透射單元；以及圍繞所述透射單元并且使入射光折射至各所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的折射單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述透射單元的折射率大于所述折射單元的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，在遠(yuǎn)離所述透射單元的區(qū)域中所述折射單元的折射率較低。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，所述折射單元由在遠(yuǎn)離所述透射單元的方向上交替排列的多個(gè)較高折射率部分和多個(gè)較低折射率部分組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其特征在于，在遠(yuǎn)離所述透射單元的區(qū)域中所述折射單元的有效折射率較低。
7.一種包括用于將入射聚焦到光接收元件上的聚光層的固態(tài)成像裝置的制造方法，包括在形成有所述光接收元件的半導(dǎo)體層上方形成透光層的第一步驟；在部分所述透光層上形成第一掩模的第二步驟，其中在該部分中要形成聚光層；通過(guò)在在其內(nèi)注入離子而增加所述透光層的折射率的第三步驟；移除所述第一掩模的第四步驟；在部分所述透光層上形成第二掩模的第五步驟，其中該部分包括其中注入有離子的部分；在形成所述第二掩模之后蝕刻所述透光層從而形成聚光層的第六步驟；以及移除所述第二掩模的第七步驟，其中形成第二掩模從而暴露出所述透光層的至少一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述透光層由低折射率的材料組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述離子為磷或砷。
10.一種包括用于將入射光聚焦到光接收元件上的聚光層的固態(tài)成像裝置的制造方法，包括在其中形成有所述光接收元件的半導(dǎo)體層上方形成由較高折射率材料組成的透光層的第一步驟；在所述透光層上形成由較低折射率材料組成的折射層的第二步驟；以及利用所述透光層作為刻蝕終止層而刻蝕所述折射層的第三步驟。
11.一種包括固態(tài)成像裝置的照相機(jī)，所述固態(tài)成像裝置包括二維排列的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；以及將入射光聚焦到所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上的多個(gè)聚光單元，其中所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元比其它光電轉(zhuǎn)換單元彼此更鄰近設(shè)置，以及所述至少兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享所述多個(gè)聚光單元的其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固態(tài)成像裝置(1)，其具有在N型半導(dǎo)體層(101)上依次層疊形成的P型半導(dǎo)體層(102)、絕緣層(104)、濾色片(106)、透光層(107)和聚光層(108)的結(jié)構(gòu)。在位于絕緣層(104)側(cè)面上的P型半導(dǎo)體層(102)中形成多個(gè)光二極管(103)。該多個(gè)光二極管(103)通過(guò)二維方式不均等排列而密集安裝。由于彼此鄰近排列的多個(gè)光二極管(103)共享透光層(107)和聚光層(108)，因此可改善聚光效率。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101040382SQ20058003499
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者稻葉雄一, 笠野真弘 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社