ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАХВАТА ИЗОБРАЖЕНИЙ И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ЗАХВАТА ИЗОБРАЖЕНИЙ
SOLID-STATE IMAGE CAPTURING DEVICE AND METHOD OF MAKING SOLID-STATE IMAGE CAPTURING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к твердотельному устройству захвата изображений и способу для изготовления твердотельного устройства захвата изображений.
Описание предшествующего уровня техники
Твердотельные устройства захвата изображений, включающие в себя волноводы для того, чтобы увеличивать количество света, падающего на блоки фотоэлектрического преобразования, в последнее время получают широкое распространение. Выложенный патентный документ (Япония) номер 2010-103458 раскрывает способ для внедрения пленки с высоким показателем преломления в отверстие в изолирующей пленке, чтобы формировать волновод. В частности, способ включает в себя на ранней стадии формирование пленки при условиях, в которых эффект напыления является высоким; и затем формирование пленки при условиях, в которых эффект осаждения является высоким.
Выложенный патентный документ (Япония) номер 2005-251804 раскрывает наклон боковых стенок волноводов, чтобы эффективно направлять свет в блоки фотоэлектрического преобразования. Тем не менее, авторы изобретения обнаружили, что отверстие изолирующей пленки с большой вероятностью закупоривается при формировании элемента с высоким показателем преломления при условиях, описанных в выложенном патентном документе (Япония) номер 2010-103458, и что тем самым трудно внедрять элемент с высоким показателем преломления без формирования пустоты.
Авторы изобретения обнаружили, что встроенный элемент с высоким показателем преломления плохо химически связывается с окружающей межслойной изолирующей пленкой и тем самым может быть отсоединен от нее, и что внутреннее механическое напряжение, сформированное во встроенном элементе с высоким показателем преломления, может вызывать деформацию пластины. Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что также в структуре, описанной в выложенном патентном документе (Япония) номер 2005-251804, трудно внедрять элемент с высоким показателем преломления без формирования пустоты, когда пикселы уменьшаются в размере.
Согласно аспектам настоящего изобретения, по меньшей мере, разрешается одна из вышеприведенных проблем.
Сущность изобретения
Согласно аспекту настоящего изобретения способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, которое включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, включает в себя первый этап и второй этап, причем на первом этапе и втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют в отверстии в оболочке посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы, причем после первого этапа на втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы при условиях, в которых соотношение радиочастотной мощности на стороне задней поверхности подложки к радиочастотной мощности на стороне лицевой поверхности подложки превышает соотношение на первом этапе.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения твердотельное устройство захвата изображений включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, при этом сердечник содержит нитрид кремния, содержащий соединения Si-H и соединения N-H, причем нитрид кремния имеет соотношение соединений N-H к соединениям Si-H, т.е. соединения N-H/соединения Si-H, равное 1,0-10.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, которое включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, включает в себя этап заполнения отверстия в оболочке с сердечником посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы, при этом при высокоплотном плазмохимическом осаждении из паровой фазы скорость осаждения от нижней поверхности отверстия в направлении, перпендикулярном основной поверхности подложки, в 1,5-10 раз превышает скорость осаждения от боковой поверхности отверстия в направлении, параллельном основной поверхности подложки.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения твердотельное устройство захвата изображений включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, при этом сердечник имеет нижнюю поверхность с шириной L1, верхнюю поверхность с шириной L2 и боковую поверхность с углом наклона α к основной поверхности подложки, причем верхняя поверхность имеет высоту больше нижней поверхности равную H, при этом сердечник удовлетворяет L1<L2, H/L2≤2 и 72,8°<α<90°.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, которое включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, включает в себя первый этап и второй этап, причем на первом этапе и втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют в отверстии в оболочке посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы, причем на втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют при условиях, в которых соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения является высоким по сравнению с первым этапом.
Дополнительные признаки настоящего изобретения должны становиться очевидными из последующего описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей пиксельную ячейку твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2 является планарной схемой пиксельной ячейки твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 3A, фиг. 3B и фиг. 3C иллюстрируют способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 4A, фиг. 4B и фиг. 4C иллюстрируют способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 5A и 5B иллюстрируют способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 6A и 6B иллюстрируют способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 7A является схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений согласно второму варианту осуществления, и фиг. 7B является графиком, иллюстрирующим аналитические результаты твердотельного устройства захвата изображений согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 8A и 8B являются схематичными видами в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений согласно третьему варианту осуществления.
Фиг. 9A и 9B являются схематичными видами в поперечном сечении, иллюстрирующими твердотельное устройство захвата изображений согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 10 является схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений согласно пятому варианту осуществления.
Фиг. 11A и 11B являются графиками, иллюстрирующими пятый вариант осуществления.
Фиг. 12 является схематичным видом в поперечном сечении, иллюстрирующим модификацию пятого варианта осуществления.
Фиг. 13 является схематичным видом, иллюстрирующим устройство высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы.
Фиг. 14 является схематичным видом твердотельного устройства захвата изображений и системы захвата изображений.
Фиг. 15 является графиком, иллюстрирующим шестой вариант осуществления.
Описание вариантов осуществления
Один раскрытый аспект настоящего изобретения относится к способу для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, которое включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку. Способ включает в себя первый этап и второй этап, в котором сердечник формируют в отверстии в оболочке посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы (высокоплотное плазмохимическое CVD). После первого этапа на втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют посредством высокоплотного плазмохимического CVD при условиях, в которых соотношение радиочастотной мощности на стороне задней поверхности подложки к радиочастотной мощности на стороне лицевой поверхности подложки превышает соотношение на первом этапе.
Структура позволяет предоставлять твердотельное устройство захвата изображений, в котором встроенный элемент с высоким показателем преломления имеет высокую адгезию и таким образом, с меньшей вероятностью отсоединяется. Можно внедрять элемент с высоким показателем преломления без формирования пустоты. Кроме того, можно препятствовать деформации пластины вследствие внутреннего механического напряжения, сформированного в элементе с высоким показателем преломления.
Термин "отверстие", используемый в данном описании, включает в себя случаи, когда отверстие проходит через изолирующую пленку и когда отверстие не проходит через нее (выемка), и также может упоминаться как "дырка". В качестве структуры, включающей в себя отверстие, структура, включающая в себя волновод, описывается в вариантах осуществления. Другая структура также может быть использована. В вариантах осуществления, описанных ниже, иллюстрируется твердотельное устройство захвата изображений, включающее в себя такую структуру. Стандартные полупроводниковые устройства также могут иметь такую структуру. В последующем описании способ для изготовления структуры, которая может быть получена посредством стандартной технологии для получения полупроводника, а также подробности структуры могут опускаться. В дальнейшем в этом документе, приводится подробное описание со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Первый вариант осуществления
В этом варианте осуществления твердотельное устройство захвата изображений иллюстрируется в качестве полупроводникового устройства. Способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений описывается со ссылкой на фиг. 1-5B и 14. Сначала твердотельное устройство захвата изображений согласно этому варианту осуществления описывается ниже со ссылкой на фиг. 1, 2 и 14.
Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей пиксельную ячейку твердотельного устройства захвата изображений согласно этому варианту осуществления. Фиг. 2 является видом сверху пиксельной ячейки. Фиг. 14 является блок-схемой, иллюстрирующей систему захвата изображений, включающую в себя твердотельное устройство захвата изображений согласно аспектам настоящего изобретения. На фиг. 1 пиксельная ячейка 100 включает в себя четыре фотодиода (в дальнейшем в этом документе называемые "PD") 101-104, четыре транзистора 105-108 переноса, транзистор 110 сброса, усилительный транзистор 112 и узел 109 плавающей диффузии (в дальнейшем в этом документе называемый "FD-узлом").
Четыре PD 101-104 фотоэлектрически преобразуют падающий свет в электрические заряды, соответствующие количеству падающего света. Четыре транзистора 105-108 переноса выступают в качестве блоков переноса, выполненных с возможностью переносить электрические заряды, сформированные в четырех соответствующих PD 101-104, в FD-узел 109. В частности, первый транзистор 105 переноса переносит электрические заряды, сформированные в первом PD 101. Второй транзистор 106 переноса переносит электрические заряды, сформированные во втором PD 102. Третий транзистор 107 переноса переносит электрические заряды, сформированные в третьем PD 103. Четвертый транзистор 108 переноса переносит электрические заряды, сформированные в четвертом PD 104. FD-узел 109 совместно используется множеством блоков фотоэлектрического преобразования. Относительно усилительного транзистора 112, затвор электрически подключен к FD-узлу 109. В сток подается предварительно определенное напряжение из линии 111 электропитания. Исток электрически подключен к выходной сигнальной линии 113. Сигнал на основе потенциала FD-узла 109 подается в выходную сигнальную линию 113. Транзистор 110 сброса сбрасывает потенциал FD-узла 109 до любого потенциала. Одновременное установление электрического подключения между транзистором 110 сброса и любым из транзисторов 105-108 переноса дает возможность сброса потенциала соответствующего одного из PD 101-104. Линия 111 электропитания выполнена с возможностью подавать по меньшей мере два потенциала. Установка потенциала FD-узла 109 в два значения позволяет избирательно подавать сигнал в выходную сигнальную линию 113. Контактный вывод 114 подключен к схеме считывания, описанной ниже.
В случае, если пиксел задается как повторяющийся блок, включающий в себя по меньшей мере один блок фотоэлектрического преобразования, пиксельная ячейка 100 включает в себя четыре пиксела на фиг. 1. Пиксельная ячейка 100 может включать в себя, например, избирательный транзистор и емкость. Хотя фотодиоды иллюстрируются в качестве блоков фотоэлектрического преобразования, например, могут быть использованы фотозатворы.
На фиг. 14 твердотельное устройство 1601 захвата изображений включает в себя пиксельный блок 1611, схему 1612 вертикального сканирования, две схемы 1613 считывания, две схемы 1614 горизонтального сканирования и два выходных усилителя 1615. Область, отличная от пиксельного блока 1611, упоминается как часть 1616 периферийных схем.
В пиксельном блоке 1611 множество пиксельных ячеек, проиллюстрированных на фиг. 1, скомпонованы двумерным образом. Т.е. в пиксельном блоке 1611 пикселы скомпонованы двумерным образом. Каждая из схем 1613 считывания включает в себя, например, столбцовый усилитель, схему двойной коррелированной дискретизации (CDS) и схему сложения. Каждая схема 1613 считывания считывает сигналы из пикселов в строке, выбранной посредством схемы 1612 вертикального сканирования через вертикальные сигнальные линии, и, например, усиливает и суммирует сигналы. Например, столбцовый усилитель, CDS-схема, схема сложения и т.д. скомпонованы для каждого столбца пикселов или для множества столбцов пикселов. Схемы 1614 горизонтального сканирования формируют сигналы, используемые для того, чтобы избирательно считывать сигналы из схем 1613 считывания. Выходные усилители 1615 усиливают и выводят сигналы из столбцов, выбранных посредством схем 1614 горизонтального сканирования. Структура, описанная выше, является просто структурным примером твердотельного устройства захвата изображений. Этот вариант осуществления не ограничен такой структурой. Например, на фиг. 14 каждая схема 1613 считывания, каждая схема 1614 горизонтального сканирования и каждый выходной усилитель 1615 скомпонованы в соответствующей одной из областей, расположенных выше и ниже пиксельного блока 1611, чтобы конфигурировать два выходных пути. Альтернативно, могут быть скомпонованы три или более выходных пути.
Ссылаясь на фиг. 2, планарная топология, соответствующая фиг. 1, описывается ниже. На фиг. 2 скомпонованы области 201-204 накопления заряда (полупроводниковые области n-типа), которые являются частями соответствующих первого-четвертого PD. Области 201-204 накопления заряда упоминаются "как первый-четвертый PD 201-204". Скомпонованы электроды 205-208 затвора первого-четвертого транзисторов переноса, соответствующих первому-четвертому PD 201-204. Первая FD-область 209 и вторая FD-область 210 скомпонованы в качестве области, соответствующей FD-узлу, проиллюстрированному на фиг. 1. Первая FD-область 209 и вторая FD-область 210 скомпонованы в различных активных областях. Заряды из первого и второго PD переносятся в первую FD-область 209. Заряды из третьего и четвертого PD переносятся во вторую FD-область 210. Первая FD-область 209, вторая FD-область 210 и электрод 212 затвора усилительного транзистора электрически соединены через соединительную линию 213. Соединительная линия 213 может быть сформирована посредством удлинения компонента поликристаллического кремния, составляющего электрод затвора усилительного транзистора. Первая FD-область 209 и соединительная линия 213 подключены к составному контакту 214. Вторая FD-область 210 и соединительная линия 213 подключены к составному контакту 215. Термин "составной контакт" указывает контактный соединитель, который соединяет полупроводниковые области, полупроводниковую область и электрод затвора и электроды затвора без использования слоя разводки. На фиг. 2 вторая FD-область 210 скомпонована в активной области, общей для истока или стока транзистора сброса. Ссылка с номером 211 обозначает электрод затвора транзистора сброса.
Здесь области, в которых скомпонованы PD и истоки, стоки и части, выступающие в качестве каналов транзисторов, являются активными областями. Другие области являются областями 217 развязки элементов. Потенциальные барьеры 216, состоящие из полупроводниковых областей, которые являются эффективными против сигнальных носителей, скомпонованы между смежными PD и между смежными электродами затвора в активных областях. Потенциальные барьеры 216 выступают в качестве областей развязки элементов, которые препятствуют переносу носителей заряда между смежными PD. В случае, если потенциальные барьеры состоят из полупроводниковых областей p-типа, потенциальные барьеры являются эффективными против электронов. В случае, если потенциальные барьеры состоят из полупроводниковых областей n-типа, потенциальные барьеры являются эффективными против дырок.
Способ для изготовления такого твердотельного устройства захвата изображений описывается со ссылкой на фиг. 3A-5B. Фиг. 3A-5B являются схематичными видами в поперечном сечении вдоль линии III-III, IV-IV и V-V на фиг. 2. В частности, фиг. 3A-5B являются видами в поперечном сечении второго и третьего PD в пиксельной ячейке, любого транзистора 303 в пиксельной ячейке и любого транзистора 304 в части периферийных схем вдоль линии III-III, IV-IV и V-V на фиг. 2. Вышеприведенные компоненты обозначаются с использованием идентичных ссылок с номерами, и описания избыточно не повторяются. Кроме того, подробные описания этапов, которые могут быть выполнены посредством стандартных полупроводниковых технологий, опускаются.
Ссылаясь на фиг. 3A, этап подготовки полупроводниковой подложки, включающей в себя такие элементы, описывается ниже. Подготовленная полупроводниковая подложка 301 состоит из кремния и имеет основную поверхность (поверхность) 302. Полупроводниковая подложка 301 включает в себя две полупроводниковых области 202 и 203 n-типа PD, транзистор 303 в пиксельной ячейке и транзистор 304 в части периферийных схем. Электроны собираются в полупроводниковых областях 202 и 203 n-типа. В дальнейшем в этом документе, полупроводниковые области 202 и 203 n-типа упоминаются "как области 202 и 203 накопления заряда" для удобства. На фиг. 3A, транзистор 303 в пиксельном блоке имеет области 309 истока и стока n-типа и электрод 308 затвора. Полупроводниковая область 314 n-типа скомпонована ниже областей 202 и 203 накопления заряда. Полупроводниковая область 314 n-типа имеет более низкую концентрацию примесей, чем области накопления заряда, и частично составляет блок фотоэлектрического преобразования вместе с областями накопления заряда. Полупроводниковая область 315 p-типа, выступающая частично в качестве блока фотоэлектрического преобразования, скомпонована ниже полупроводниковой области 314 n-типа. Полупроводниковая область p-типа 316 скомпонована ниже областей 309 истока и стока транзистора 303 и второй FD-области 210. В качестве транзистора 304 в части периферийных схем, скомпонованы транзисторы, составляющие CMOS-схему. В этом варианте осуществления, тем не менее, проиллюстрирован только транзистор n-типа. Транзистор 304 в части периферийных схем имеет области 311 истока и стока n-типа, скомпонованные в полупроводниковой области p-типа 313, и имеет электрод 310 затвора, скомпонованный на основной поверхности 302 полупроводниковой подложки между областями истока и стока. Полупроводниковая подложка 301, включающая в себя эти элементы, подготавливается. Следует отметить, что на каждом из чертежей изолирующие пленки затвора не иллюстрируются.
Фиг. 3A иллюстрирует этап формирования изолирующих пленок на элементах, скомпонованных на полупроводниковой подложке. В пиксельном блоке 1611, изолирующую пленку (не проиллюстрирована), состоящую из оксида кремния, изолирующую пленку 305, состоящую из нитрида кремния, и изолирующую пленку 306, состоящую из оксида кремния, укладывают поверх друг друга в этом порядке со стороны основной поверхности 302. Эти пленки могут быть сформированы посредством плазмохимического осаждения из паровой фазы (в дальнейшем в этом документе, называемого "CVD").
Транзистор 304 имеет боковую прокладку 312 на боковой стенке электрода 310 затвора. Области истока и стока 311 имеют структуру слаболегированного стока (LDD) (не проиллюстрирована). Боковая прокладка 312 имеет многослойную структуру, включающую в себя пленку на основе оксида кремния, пленку на основе нитрида кремния и пленку на основе оксида кремния. Эти пленки могут формироваться посредством плазмохимического CVD. Эти пленки, составляющие боковую прокладку 312, могут быть идентичными изолирующей пленке (не проиллюстрирована), изолирующей пленке 305 и изолирующей пленке 306, сформированных в пиксельном блоке 1611.
На фиг. 3A изолирующая пленка 307, состоящая из нитрида кремния, сформирована по пиксельному блоку 1611 и части 1616 периферийных схем посредством, например, плазмохимического CVD при пониженном давлении (LP-CVD). Здесь, перед формированием изолирующей пленки 307, пленка (не проиллюстрирована), состоящая из оксида кремния, может быть сформирована по пиксельному блоку 1611 и части 1616 периферийных схем посредством плазмохимического CVD. Это обусловлено тем, что формирование пленки предотвращает экспозицию основной поверхности 302 полупроводниковой подложки в областях истока и стока 311 транзистора 304 в части периферийных схем.
Ссылаясь на фиг. 3B, изолирующую пленку 307, сформированную по пиксельному блоку 1611 и части 1616 периферийных схем, обрабатывают посредством стандартных технологий литографии и травления в требуемую конфигурацию, чтобы формировать изолирующие пленки 317 и изолирующую пленку 318. Изолирующие пленки 317 простираются из частей выше областей 202 и 203 накопления заряда, т.е. выше блока фотоэлектрического преобразования, к частям выше частей электродов затвора транзисторов переноса. В другой области пиксельного блока 1611, изолирующая пленка 307, проиллюстрированная на фиг. 3A, удаляется посредством травления. В части 1616 периферийных схем, изолирующую пленку 307, проиллюстрированную на фиг. 3A, не травят и формируют в изолирующую пленку 318.
Ссылаясь на фиг. 3C, множество межслойных изолирующих пленок 319, контактные соединители 320, первый слой 321 разводки, второй слой 322 разводки, включающие в себя сквозные соединители, сформированы в структуре, проиллюстрированной на фиг. 3B. Здесь скомпонованы несколько контактов и несколько линий из слоев разводки. В нескольких межслойных изолирующих пленках 319 попеременно уложены поверх друг друга изолирующие пленки, состоящие из пленок на основе оксида кремния, и изолирующие пленки, состоящие из нитрида кремния. Каждую из изолирующих пленок, состоящую из оксида кремния, формируют посредством плазмохимического CVD так, что она имеет толщину 120-1000 нм. Каждую из изолирующих пленок, состоящих из нитрида кремния, формируют посредством плазмохимического CVD так, что она имеет толщину 10-200 нм. Таким образом, большинство из нескольких межслойных изолирующих пленок 319 состоит из оксида кремния. Несколько изолирующих пленок, состоящих из нитрида кремния, выступают в качестве пленок торможения травления во время формирования слоев разводки и сквозных соединителей и в качестве пленок предотвращения диффузии, выполненных с возможностью предотвращать диффузию металлов, составляющих слои разводки. Несколько межслойных изолирующих пленок 319 должны выступать в качестве оболочек волноводов, которые должны быть сформированы.
Контактные соединители 320 главным образом состоят из вольфрама. Первый слой 321 разводки и второй слой 322 разводки, сформированные как целая часть со сквозными соединителями, главным образом состоят из меди. Первый слой 321 разводки формируют посредством одного процесса нанесения орнамента. Второй слой 322 разводки формируют посредством двойного процесса нанесения орнамента. Контактные соединители, сквозные соединители и проводящие рисунки слоев разводки включают в себя барьерный металл. Первый и второй слои разводки могут состоять из алюминия и формироваться посредством формирования рисунка вместо процессов нанесения орнамента.
На фиг. 3C из нескольких изолирующих пленок, состоящих из нитрида кремния, изолирующие пленки в контакте с верхними поверхностями первого и второго слоев разводки выступают в качестве пленок предотвращения диффузии, выполненных с возможностью предотвращать диффузию металла, т.е. меди. Изолирующие пленки, скомпонованные на нижних лицевых поверхностях первого и второго слоев разводки, выступают в качестве пленок торможения травления, когда первый и второй слои разводки формируют посредством процессов нанесения орнамента. Толщина изолирующих пленок, выступающих в качестве пленок торможения травления, меньше толщины изолирующих пленок, выступающих в качестве пленок предотвращения диффузии. В процессах нанесения орнамента выполняют этап формирования паза для линии или паза для линии и сквозного соединителя. Когда паз формируют посредством травления, пленка торможения травления может быть выполнена с возможностью управлять формой паза. Таким образом, изолирующие пленки, выступающие в качестве пленок торможения травления, скомпонованы на нижних лицевых поверхностях первого и второго слоев разводки. Пленки торможения травления удаляются при формировании пазов. Следовательно, нижние лицевые поверхности пленок торможения травления располагаются на одном уровне с или выше нижних лицевых поверхностей первого и второго слоев разводки. Альтернативно получают пластину, в которой сформирована структура, проиллюстрированная на фиг. 3C, и затем может быть выполнен следующий этап формирования отверстия.
Затем отверстия 323 формируют в нескольких межслойных изолирующих пленках 319, проиллюстрированных на фиг. 3C, тем самым формируя структуру, проиллюстрированную на фиг. 4A. Рисунок слоя фоторезиста (не проиллюстрирован), имеющая отверстия в областях, соответствующих блоку фотоэлектрического преобразования, сформирована на нескольких межслойных изолирующих пленках 319. Травление выполняют с помощью рисунка слоя фоторезиста в качестве маски. Например, анизотропное травление выполняют в качестве травления. В частности, несколько межслойных изолирующих пленок подвергают обработке плазменного травления до тех пор, пока изолирующие пленки 317 не экспонируются. Изолирующие пленки 317 уменьшают повреждение плазмы в блоке фотоэлектрического преобразования во время травления и также выступают в качестве пленок торможения травления. Изолирующая пленка (не проиллюстрирована) состоит из оксида кремния, и изолирующие пленки 305 и 306 скомпонованы между изолирующими пленками 317, и основная поверхность 302 полупроводниковой подложки выступает в качестве противоотражающих покровных пленок для света, падающего на блок фотоэлектрического преобразования.
Отверстия 323, проиллюстрированные на фиг. 4A, заполнены прозрачным материалом, имеющим более высокий показатель преломления, чем несколько межслойных изолирующих пленок 3191, выступающих в качестве оболочек, тем самым формируя части, которые должны быть сформированы в сердечники волноводов. Здесь нитрид кремния, имеющий более высокий показатель преломления, чем оксид кремния, который, главным образом, составляет несколько межслойных изолирующих пленок 3191, осаждается в отверстиях. В частности, нитрид кремния осаждается посредством высокоплотного плазмохимического CVD (в дальнейшем в этом документе, называемого "HDP-CVD") на всей лицевой поверхности подложки, чтобы заполнять отверстия 323 нитридом кремния. HDP-CVD выполняют с помощью устройства высокоплотного плазмохимического CVD, проиллюстрированного на фиг. 13. Необязательная часть результирующей пленки на основе нитрида кремния, сформированной, например, на части на нескольких межслойных изолирующих пленках 3191, отличной от отверстий 323, удаляется посредством химико-механического полирования (в дальнейшем в этом документе, называемого "CMP") или плазменного травления. Этот этап выравнивает поверхность пленки на основе нитрида кремния. Тем самым элементы 324 с высоким показателем преломления формируются в отверстиях 323 посредством этих этапов. Волноводы включают в себя несколько межслойных изолирующих пленок 3191 и элементов 324 с высоким показателем преломления. Здесь, в этом варианте осуществления, CMP выполняют для того, чтобы удалять и выравнивать поверхность пленки на основе нитрида кремния. Часть пленки на основе нитрида кремния на нескольких межслойных изолирующих пленках 3191 остается, тем самым формируя изолирующую пленку 325 для элементов 324 с высоким показателем преломления и верхней поверхности нескольких межслойных изолирующих пленок 3191, причем изолирующая пленка 325 имеет толщину приблизительно 100-500 нм. Присутствие пленки на основе нитрида кремния уменьшает повреждение плазмы слоев разводки. Изолирующую пленку 326, состоящую из оксинитрида кремния, формируют на поверхности изолирующей пленки 325. Изолирующую пленку 326 формируют посредством плазмохимического CVD так, что она имеет толщину приблизительно 50-150 нм.
После этапа, проиллюстрированного на фиг. 4B, удаляют требуемые области изолирующих пленок 325 и 326. В этом варианте осуществления, удаляют все части изолирующих пленок 325 и 326, скомпонованные в области, соответствующей части периферийных схем, чтобы формировать отверстие 329. Тем не менее, по меньшей мере, область, в которой скомпонованы сквозные соединители, может быть удалена посредством травления. Удаление выполняют посредством анизотропного травления, например, плазменного травления. На этом этапе формируют изолирующие пленки 325 и 326 в изолирующие пленки 327 и 328, имеющие отверстие 329. Затем, изолирующую пленку 330 формируют так, что она заполняет отверстие 329 и покрывает изолирующие пленки 327 и 328. Изолирующая пленка 330 состоит, например, из оксида кремния и может быть сформирована посредством плазмохимического CVD. Сквозной соединитель 331 формируют так, что он проходит через изолирующую пленку 330 и некоторые из нескольких межслойных изолирующих пленок 319, скомпонованных на втором слое 322 разводки. Сквозной соединитель 331 состоит, например, из вольфрама и включает в себя барьерный металл, например, титан или нитрид титана.
Третий слой 333 разводки формируют на сквозном соединителе 331, предоставляя структуру, проиллюстрированную на фиг. 4C. Третий слой 333 разводки состоит из электрического проводника, главным образом, содержащего, например, алюминий, и сформирован посредством формирования рисунка. Здесь, третий слой 333 разводки также выступает в качестве светоэкранирующей пленки для части периферийных схем. На фиг. 4C, изолирующую пленку, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 334, и изолирующую пленку, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 335, формируют в этом порядке. Изолирующая пленка, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 334, состоит из оксинитрида кремния, сформированного посредством плазмохимического CVD. Изолирующая пленка, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 335, состоит из нитрида кремния, сформированного посредством плазмохимического CVD. Линзообразный слой фоторезиста формируют на изолирующей пленке, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 335. Травление выполняют с использованием слоя фоторезиста в качестве маски, чтобы формировать линзы в изолирующей пленке, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 335. Изолирующую пленку, которая должна быть сформирована в изолирующую пленку 336, формируют на линзах. Удаление этих трех изолирующих пленок в области, соответствующей контактной площадке ввода или вывода, предоставляет структуру, проиллюстрированную на фиг. 5A. Здесь, изолирующая пленка 335 выступает в качестве линзового слоя, включающего в себя внутрислойные линзы 337. Изолирующие пленки 334 и 336 выступают в качестве противоотражающих покрытий для изолирующей пленки 335.
После этапа, проиллюстрированного на фиг. 5A, выравнивающий слой 338, состоящий из смолы, слой 339 цветных светофильтров, включающий в себя цветной светофильтр, соответствующий множеству цветов, и микролинзовый слой 340, включающий в себя микролинзы 341, формируют в этом порядке, предоставляя структуру, проиллюстрированную на фиг. 5B.
Как описано выше, можно формировать твердотельное устройство захвата изображений посредством процедуры, проиллюстрированной на фиг. 3A-5B. Следует отметить, что фиг. 3A-5B иллюстрируют часть на стороне основной поверхности полупроводниковой подложки 301.
В способе для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, описанного выше, процесс формирования элементов 324 с высоким показателем преломления, проиллюстрированных на фиг. 4B, является отличительным признаком этого варианта осуществления. Этот этап подробно описывается ниже со ссылкой на фиг. 6A, 6B и 13.
В этом варианте осуществления элементы 324 с высоким показателем преломления формируют посредством двухстадийного процесса. Фиг. 6A является схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений, соответствующего фиг. 4B. Фиг. 6B является укрупненным фрагментарным схематичным видом в поперечном сечении структуры, проиллюстрированной на фиг. 6A. На фиг. 6A и 6B элементы, одинаковые с элементами на фиг. 4B, обозначаются с использованием идентичных ссылок с номерами, и описания избыточно не повторяются. Как проиллюстрировано на фиг. 6A и 6B, элементы 324 с высоким показателем преломления и изолирующая пленка 325 на фиг. 4B соответствуют элементам 324a с высоким показателем преломления и изолирующей пленке 325a, соответственно, на фиг. 6A и 6B. Элементы 324a с высоким показателем преломления и изолирующую пленку 325a формируют из двух элементов. На фиг. 6A и 6B, первый элемент 601 и изолирующая пленка 602 сформированы вдоль боковых стенок отверстий 323, проиллюстрированных на фиг. 4A, и покрывают несколько межслойных изолирующих пленок 3191. Второй элемент 603 и изолирующая пленка 604 покрывают первый элемент 601 и изолирующую пленку 602. Каждый из элементов 324a с высоким показателем преломления включает в себя первый элемент 601 и второй элемент 603. Изолирующая пленка 325a, соответствующая изолирующей пленке 325, проиллюстрированной на фиг. 4A, включает в себя изолирующую пленку 602 и изолирующую пленку 604. Способ для формирования элементов 324a с высоким показателем преломления подробно описывается ниже со ссылкой на фиг. 6B.
Устройство высокоплотного плазмохимического CVD, чтобы формировать элементы 324a с высоким показателем преломления, описывается со ссылкой на фиг. 13. Устройство высокоплотного плазмохимического CVD - это устройство, в котором газ формируют в плотную плазму с использованием радиочастотного поля или магнитного поля, чтобы осаждать пленку. Фиг. 13 является схематичным видом, иллюстрирующим устройство 1500 высокоплотного плазмохимического CVD с использованием радиочастотного поля. Устройство 1500 высокоплотного плазмохимического CVD включает в себя камеру 1506, каскад 1503, оснащенный механизмом управления температурой, источник 1501 радиочастотной мощности, соединенный с первым электродом, и источник 1502 радиочастотной мощности, соединенный с каскадом (вторым электродом). Полупроводниковая пластина 1504 размещается на каскаде 1503. Радиочастотные мощности верхнего источника 1501 радиочастотной мощности и нижнего источника 1502 радиочастотной мощности могут быть установлены по отдельности. Когда пленку формируют, требуемый газ подают из загрузочного порта 1505, и он может реагировать. Высокоплотное плазмохимическое CVD выполняют, в то время как регулируют эффект напыления и эффект осаждения. Посредством управления радиочастотными мощностями верхнего и нижнего источников радиочастотной мощности, газом, температурой пластины и т.д., регулируется соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения.
Способ для формирования элементов с высоким показателем преломления согласно этому варианту осуществления включает в себя первый этап формирования первого элемента и второй этап формирования второго элемента. Второй этап выполняют при условиях, в которых соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения превышает соотношение первом этапе. Термин "эффект осаждения", используемый в данном описании, указывает состояние, в котором пленка из требуемых изотопов выращивается посредством CVD. Термин "эффект напыления" указывает состояние, в котором несущая пленка подвергается напылению посредством бомбардировки с помощью плазмы или изотопов.
Первый элемент, сформированный при таких условиях, имеет более высокую адгезию к боковым стенкам и нижним поверхностям отверстий 323 и межслойных изолирующих пленок 3191, проиллюстрированных на фиг. 4A, чем второй элемент, тем самым препятствуя отсоединению первого элемента, который должен формировать элемент с высоким показателем преломления. Кроме того, механическое напряжение, сформированное во втором элементе, уменьшается, тем самым препятствуя деформации пластины. При высокоплотном плазмохимическом CVD элемент, сформированный при условиях, в которых эффект осаждения является высоким, имеет высокую плотность и высокую адгезию к несущей пленке. Т.е. на первом этапе формируют пленку, имеющую высокую адгезию к несущей пленке. Затем на втором этапе элементы с высоким показателем преломления формируют при условиях, в которых отверстия легко заполняются. Следует отметить, что пленка, имеющая высокую адгезию к несущей пленке, с большой вероятностью имеет высокое механическое напряжение. В случае, если отверстие заполнено такой пленкой, толщина пленки увеличивается, так что пластина с большой вероятностью деформируется. В способе согласно этому варианту осуществления можно уменьшать отсоединение и препятствовать деформации пластины.
На первом этапе подают газовую смесь, которая содержит кремнийсодержащий газ, азот, азотсодержащий газ и инертный газ, и применяют радиочастотное поле из источника 1501 радиочастотной мощности. На втором этапе подают газовую смесь, которая содержит кремнийсодержащий газ, азот, азотсодержащий газ и инертный газ, и применяют радиочастотные поля из источников 1501 и 1502 радиочастотной мощности.
Примеры кремнийсодержащего газа включают в себя силан, тетраэтоксисилан (TEOS), триметилсилан и тетраметилсилан. Примером азотсодержащего газа является аммиак. Примеры инертного газа включают в себя аргон и гелий. В этом варианте осуществления, газовая смесь на каждом из первого и второго этапов включает в себя силан, азот, аммиак и аргон.
Источник 1501 радиочастотной мощности подает радиочастоту в 800 кГц при радиочастотной мощности 1000-7000 Вт. Источник 1502 радиочастотной мощности подает радиочастоту в 13,56 МГц при радиочастотной мощности от 0 до 5000 Вт. Согласно этому варианту осуществления на первом этапе радиочастотная мощность источника 1501 радиочастотной мощности составляет 5000 Вт, а радиочастотная мощность источника 1502 радиочастотной мощности составляет 0 Вт. На втором этапе радиочастотная мощность источника 1501 радиочастотной мощности составляет 5000 Вт, а радиочастотная мощность 1502 радиочастотной мощности составляет 3000 Вт. На первом этапе радиочастотное поле применяется только к полупроводниковой пластине 1504, т.е. только к электроду, смежному с лицевой поверхностью полупроводниковой подложки. Т.е. на первом этапе соотношение радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с лицевой поверхностью полупроводниковой подложки, к радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с задней поверхностью полупроводниковой подложки, является высоким по сравнению со вторым этапом.
Т.е. второй этап выполняют при условиях, в которых соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения является высоким по сравнению с первым этапом. Условия являются, например, условиями, при которых на втором этапе соотношение радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с задней поверхностью полупроводниковой подложки, к радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с лицевой поверхностью полупроводниковой подложки, является высоким по сравнению с первым этапом. Другими словами, соотношение на втором этапе превышает соотношение первом этапе. Кроме того, высокое содержание инертного газа является подходящим для таких условий. В этом случае, чрезмерно высокое содержание инертного газа приводит к чрезмерно высокому эффекту напыления. Таким образом, изолирующая пленка, т.е. несущая пленка на боковых стенках отверстий 323, проиллюстрированных на фиг. 4A, может быть удалена. Следовательно, например, соотношение аргона к силану на втором этапе может быть в диапазоне 1,0-6,0.
При условиях, описанных выше, после первого этапа формирования первого элемента 601 в отверстиях 323, проиллюстрированных на фиг. 4A, выполняют второй этап формирования второго элемента 603, тем самым формируя элементы 324a с высоким показателем преломления. Предпочтительно, первый элемент может иметь толщину 10-50 нм. Причина этого заключается в следующем: толщина первого элемента больше 10 нм приводит к сильной адгезии, а толщина менее 50 нм не приводит к деформации пластины вследствие механического напряжения в элементе.
Как описано выше, можно формировать элементы 324a с высоким показателем преломления, которые с меньшей вероятностью отсоединяются от несущей пленки посредством способа изготовления согласно этому варианту осуществления. Также можно уменьшать механическое напряжение в элементах с высоким показателем преломления и тем самым уменьшать деформацию пластины.
Способ дополнительно может включать в себя третий этап формирования третьего элемента между первым этапом и вторым этапом. На третьем этапе, соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения, например, соотношение радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с задней поверхностью, к радиочастотной мощности, применяемой к электроду, смежному с лицевой поверхностью полупроводниковой подложки, устанавливают при условиях, промежуточных между условиями на первом этапе и условиями на втором этапе. Таким образом, этот этап может быть выполнен при условиях, промежуточных между условиями на первом этапе и условиями на втором этапе, тем самым непрерывно формируя элементы с высоким показателем преломления. В вышеприведенных описаниях, первый элемент, второй элемент и т.д. используются для простоты. В качестве альтернативы, интегрированный элемент может предоставляться в качестве конечной структуры. Угол конусности каждого отверстия 323, проиллюстрированного на фиг. 4A, не ограничивается углом в этом варианте осуществления.
Второй вариант осуществления
Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что элементы 324 с высоким показателем преломления формируют на одном этапе. Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления. Фиг. 7A соответствует фиг. 6B и является укрупненным фрагментарным схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений, соответствующего устройству, проиллюстрированному на фиг. 4B. Как проиллюстрировано на фиг. 7A, элемент 324b с высоким показателем преломления формируют из одного элемента 701. В этом варианте осуществления элемент 701 состоит из материала, имеющего свойства, которые демонстрируют спектр 702, проиллюстрированный на фиг. 7B. Использование материала препятствует формированию пустот, когда отверстия 323, проиллюстрированные на фиг. 4A, заполнены материалом с высоким показателем преломления. График, проиллюстрированный на фиг. 7B, подробно описывается ниже.
Фиг. 7B является графиком, иллюстрирующим аналитические результаты посредством инфракрасной спектроскопии на основе преобразования Фурье (в дальнейшем в этом документе называемой "FT-IR"). Горизонтальная ось представляет волновое число. Вертикальная ось представляет меру поглощения. На графике пик 704 указывает присутствие соединений N-H. Пик 705 указывает присутствие соединений Si-H. Пик 706 указывает присутствие соединений Si-N. Спектр 702 демонстрирует аналитический результат элемента 701. Спектр 703 демонстрирует аналитический результат сравнимого элемента, который приводит к формированию пустоты при заполнении отверстий 323, проиллюстрированных на фиг. 4A. Нитрид кремния, сформированный посредством плазмохимического CVD, содержит Si, H и N. Спектр 702 имеет пик 704, который указывает соединения N-H, и демонстрирует, что содержится множество соединений N-H. Спектр 703 демонстрирует, что количество соединений Si-H превышает количество соединений N-H. Чтобы препятствовать формированию пустот, нитрид кремния может иметь соотношение соединений N-H к соединениям Si-H, т.е. соединения N-H/соединения Si-H, равное 1,0-10.
Элемент 701 формируют посредством высокоплотного плазмохимического CVD при условиях, используемых на втором этапе согласно первому варианту осуществления. Чтобы увеличивать число соединений N-H, могут быть использованы известные условия, при которых пленку, содержащую большое число соединений N-H, формируют посредством стандартного высокоплотного плазмохимического CVD. Например, используются условия, в которых соотношение эффекта напыления к эффекту осаждения является высоким на втором этапе согласно первому варианту осуществления. Помимо этого, содержание азота в газовой смеси, описанной в первом варианте осуществления, может быть увеличено. Например, содержание азота устанавливают в 1,2-2,0 раза превышающим кремнийсодержащий газ, в 2,0-4,0 раза превышающим азотсодержащий газ и в 2,0-4,0 раза превышающим инертный газ. В случае, если соединения N-H попадают в диапазон, описанный выше, можно заполнять отверстия элементом с высоким показателем преломления без формирования пустоты. Также можно управлять внутренним механическим напряжением в надлежащем диапазоне и тем самым препятствовать деформации пластины. Следовательно, этот вариант осуществления может быть подходящим для структуры, в которой изолирующая пленка 327 скомпонована на элементах 324 с высоким показателем преломления, как проиллюстрировано на фиг. 5B.
Чтобы улучшать адгезию к изолирующим пленкам, которые должны быть сформированы в оболочки, элементы 324 с высоким показателем преломления могут формироваться посредством двух этапов, как в первом варианте осуществления.
Третий вариант осуществления
Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что элементы 324 с высоким показателем преломления формируют на одном этапе. Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления. Фиг. 8A соответствует фиг. 6B и является укрупненным фрагментарным схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений, соответствующего устройству, проиллюстрированному на фиг. 4B. Как проиллюстрировано на фиг. 8A, элемент 324c с высоким показателем преломления формируют из одного элемента 803. На фиг. 8A, одно из отверстий 323, которые проиллюстрированы на фиг. 4A и являются областями, в которых формируются элементы 324c с высоким показателем преломления, имеет нижнюю поверхность 801, верхнюю плоскость 802, включающую в себя верхнюю поверхность нескольких межслойных изолирующих пленок 3191 в области, окружающей отверстия 323, проиллюстрированные на фиг. 4A, и боковую поверхность 805. Здесь, направление, перпендикулярное нижней поверхности 801, задают как направление 804. Направление, параллельное лицевой поверхности 801, задают как направление 806. Нижняя поверхность 801 является параллельной основной поверхности 302 подложки.
В этом варианте осуществления пленку, которая должна быть сформирована в элемент 803, формируют посредством высокоплотного плазмохимического CVD, чтобы заполнять соответствующее отверстие 323 при таких условиях, что скорость осаждения пленки, которая должна быть сформирована в элемент 803, удовлетворяет соотношению, описанному ниже. Условия являются таким, что скорость осаждения от нижней поверхности 801 в направлении 804 в 1,5-10 раз превышает скорость осаждения от боковой поверхности 805 в направлении 806. Например, пленку формируют при условиях, используемых на втором этапе согласно первому варианту осуществления. В отличие от элемента 807, проиллюстрированного на фиг. 8B, выступающую часть 809 не формируют при таких условиях. Фиг. 8B иллюстрирует процесс заполнения при условиях, в которых формируют пустоту. В этом случае, верхняя часть отверстия закупоривается выступающей частью 809, чтобы формировать пустоту. В способе изготовления согласно этому варианту осуществления, тем не менее, можно формировать волновод, в то время как формирование пустоты не допускается.
Четвертый вариант осуществления
Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что элементы 324 с высоким показателем преломления и изолирующая пленка 325 формируют на трех этапах (с тремя элементами). Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления. Фиг. 9A является схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений, соответствующего устройству, проиллюстрированному на фиг. 6A. Фиг. 9B является укрупненным фрагментарным схематичным видом в поперечном сечении твердотельного устройства захвата изображений, соответствующего устройству, проиллюстрированному на фиг. 6B. Как проиллюстрировано на фиг. 9A, элемент 324d с высоким показателем преломления и изолирующая пленка 325d включают в себя три элемента. Элемент 324d с высоким показателем преломления включает в себя первый элемент 601, второй элемент 603 и третий элемент 901. Изолирующая пленка 325d включает в себя изолирующую пленку 602, изолирующую пленку 903 и изолирующую пленку 902. Изолирующая пленка 903 является элементом, в котором частично удаляют изолирующую пленку 604, проиллюстрированную на фиг. 6A.
В способе изготовления, проиллюстрированном на фиг. 9A, после того, как первый этап и второй этап, описанные в первом варианте осуществления, выполнены, этап травления для частичного удаления изолирующей пленки 604, проиллюстрированной на фиг. 6A, сформированной на втором этапе, выполняют посредством травления. Здесь, изолирующую пленку 604, проиллюстрированную на фиг. 6A, формируют в изолирующую пленку 903. Затем третий этап формирования третьего элемента 901 и изолирующей пленки 902 выполняют при условиях, идентичных условиям на втором этапе. Таким образом, этап травления выполняют в середине процесса. Это упрощает выравнивание поверхности после формирования элемента 324d с высоким показателем преломления и изолирующей пленки 325d. Частичное удаление изолирующей пленки 604, проиллюстрированной на фиг. 6A, приводит к уменьшению механического напряжения, тем самым уменьшая возникновение трещин и отсоединение элемента с высоким показателем преломления. Эти три элемента могут быть интегрированы.
Пятый вариант осуществления
Согласно этому варианту осуществления, форма каждого из отверстий 323, проиллюстрированных на фиг. 4A, описывается ниже со ссылкой на фиг. 10. Фиг. 10 является укрупненным видом структуры, соответствующей структуре на фиг. 5B. Общие элементы обозначаются с использованием идентичных ссылок с номерами, и описания избыточно не повторяются. Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления.
Форма каждого отверстия 323, проиллюстрированного на фиг. 4A, т.е. форма элемента 324e с высоким показателем преломления задана посредством нижней поверхности 1001, верхней поверхности 1003 и боковой поверхности 1002, которая соединяет нижнюю поверхность 1001 и верхнюю поверхность 1003. Нижняя поверхность 1001 и верхняя поверхность 1003 являются параллельными основной поверхности 302, включающей в себя светоприемную поверхность. Самый широкий размер нижней поверхности 1001 представлен посредством L1. Самый широкий размер верхней поверхности 1003 представлен посредством L2. Длина сегмента линии, который соединяет верхнюю поверхность 1003 и нижнюю поверхность 1001, представлена посредством высоты H. Угол наклона боковой поверхности 1002 к плоскости, включающей в себя нижнюю поверхность 1001, представлен посредством α. Высота H является перпендикулярной основной поверхности 302. Форма элемента 324e с высоким показателем преломления удовлетворяет следующим соотношениям: L1<L2, H/L2≤2 и 72,8°<α<90°. Такие соотношения приводят к формированию элемента 324e с высоким показателем преломления без формирования пустоты. Эти соотношения описываются ниже со ссылкой на фиг. 11A и 11B.
Фиг. 11A является графиком, иллюстрирующим присутствие или отсутствие формирования пустоты, при этом вертикальная ось представляет L1, а горизонтальная ось представляет L2. Фиг. 11B является графиком, иллюстрирующим присутствие или отсутствие формирования пустоты, при этом вертикальная ось представляет H, а горизонтальная ось представляет L2. Каждое значение является соотношением относительно данного значения. Измерение выполняют для структуры, в которой элементы с высоким показателем преломления скомпонованы согласно первому варианту осуществления. Границы находятся из фиг. 11A и 11B. Граничная линия 1101, проиллюстрированная на фиг. 11A, указывает, что L1=L2. Граничная линия 1102, проиллюстрированная на фиг. 11B, указывает, что H/L2=2. В областях, в которых L1<L2 и H/L2≤2 на графиках, можно формировать элемент 324e с высоким показателем преломления без формирования пустоты.
Можно надлежащим образом комбинировать этот вариант осуществления с первым-четвертым вариантами осуществления. Например, фиг. 12 иллюстрирует структуру, в которую структура согласно этому варианту осуществления комбинируется со структурой согласно четвертому варианту осуществления. На фиг. 12, структура имеет угол α конусности, проиллюстрированный на фиг. 10, и первый-третий элементы и изолирующую пленку, проиллюстрированные на фиг. 9A и 9B. Эта структура позволяет дополнительно уменьшать формирование пустот.
Шестой вариант осуществления
Отличие между этим вариантом осуществления и первым вариантом осуществления заключается в способе для формирования второго элемента 603 из элементов 324a с высоким показателем преломления (см. фиг. 6B) (второй этап). Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления.
Здесь соотношение между расходом азота и механическим напряжением в элементе с высоким показателем преломления описывается со ссылкой на фиг. 15. На фиг. 15 горизонтальная ось представляет расход (sccm) азота в камере устройства CVD, когда формируют элемент с высоким показателем преломления. В этом случае расход нормализуется таким образом, что опорный расход устанавливают как 100%, когда отверстие может быть заполнено элементом с высоким показателем преломления. Вертикальная ось представляет механическое напряжение в элементе с высоким показателем преломления. Механическое напряжение в элементе с высоким показателем преломления измеряется посредством однородного формирования элемента с высоким показателем преломления на плоской подложке и измерения механического напряжения с помощью устройства измерения механического напряжения. В этом случае механическое напряжение нормализуется таким образом, что опорное механическое напряжение в элементе с высоким показателем преломления задают равным 1, когда установлен расход азота, при котором отверстие может быть заполнено элементом с высоким показателем преломления. Фиг. 15 демонстрирует, что более низкий расход азота приводит к более низкому механическому напряжению в элементе с высоким показателем преломления на втором этапе согласно первому варианту осуществления. Следует отметить, что уменьшение расхода азота компенсируется посредством увеличения расхода гелия.
Таблица 1 иллюстрирует успешность или неудачность заполнения при различных давлениях (мторр) в камере. Критерии оценки описываются ниже.
Хорошо: отверстия заполнены элементом с высоким показателем преломления.
Плохо: отверстия не заполнены элементом с высоким показателем преломления.
Таблица 1
Давление (мторр)
2,8
3,0
6,0
9,0
10,0
12,0
13,0
Успешность или неудачность заполнения
плохо
хорошо
хорошо
хорошо
хорошо
плохо
плохо
Таблица 1 демонстрирует, что давление в камере находится предпочтительно в диапазоне 3-10 мторр, и более предпочтительно, 6-9 мторр.
Фиг. 15 и таблица 1 демонстрируют следующее: Использование гелия в дополнение к азоту позволяет заполнять отверстия пленкой с низким механическим напряжением. Давление в камере в 3-10 мторр упрощает заполнение. В случае, если расход азота уменьшается, расход гелия увеличивается, и давление в камере находится в диапазоне 3-10 мторр, можно заполнять отверстия пленкой на основе нитрида кремния, имеющей более низкое механическое напряжение.
Седьмой вариант осуществления
Отличие между этим вариантом осуществления и первым вариантом осуществления заключается в способе для формирования первого элемента 601 из элементов 324a с высоким показателем преломления (см. фиг. 6B) (первый этап). Другие части структуры и способа изготовления являются идентичными частям в первом варианте осуществления. В этом варианте осуществления, на первом этапе формирования элементов 324a с высоким показателем преломления, пленку на основе нитрида кремния формируют посредством плоскопараллельного плазмохимического CVD, тем самым предоставляя первый элемент. На первом этапе согласно этому варианту осуществления, подают кремнийсодержащий газ, азот и азотсодержащий газ, и формируют пленку на основе нитрида кремния. Пленка на основе нитрида кремния может иметь толщину в 10 нм или более, аналогично первому варианту осуществления. Толщина больше 10 нм приводит к сильной адгезии. Таким образом, результирующие элементы с высоким показателем преломления не будут отсоединены на следующем этапе. Второй этап выполняют посредством высокоплотного плазмохимического CVD аналогично первому варианту осуществления, тем самым заполняя отверстия. В этом варианте осуществления, пленка на основе нитрида кремния, сформированная посредством плоскопараллельного плазмохимического CVD на первом этапе, имеет низкое механическое напряжение по сравнению с пленкой на основе нитрида кремния, сформированной посредством высокоплотного плазмохимического CVD на первом этапе согласно первому варианту осуществления. Это дает возможность элементам 324a с высоким показателем преломления иметь уменьшенное механическое напряжение, тем самым препятствуя отсоединению элементов с высоким показателем преломления.
Система захвата изображений
Конфигурация системы захвата изображений описывается со ссылкой на фиг. 14. Фиг. 14 является блок-схемой твердотельного устройства захвата изображений и системы захвата изображений. Система 1600 захвата изображений включает в себя твердотельное устройство 1601 захвата изображений и блок 1602 обработки сигналов, в который подают электрический сигнал из твердотельного устройства 1601 захвата изображений и который обрабатывает электрический сигнал. В частности, электрические сигналы подаются из OUT1 и OUT2 твердотельного устройства 1601 захвата изображений в IN блока 1602 обработки сигналов. Сигналы изображений, сигналы возбуждения и управляющие сигналы подаются из OUT3 блока 1602 обработки сигналов в ответ на результаты обработки электрических сигналов. В качестве электрических сигналов могут быть использованы сигналы тока, сигналы напряжения, аналоговые сигналы или цифровые сигналы. Твердотельное устройство 1601 захвата изображений может использоваться для датчиков изображений, датчиков обнаружения фокуса, датчиков обнаружения количества света и т.д. Блок 1602 обработки сигналов обрабатывает входные электрические сигналы и подает сигналы изображений, сигналы возбуждения, чтобы приводить в действие линзу, и управляющие сигналы, чтобы управлять временем экспонирования. Система захвата изображений предоставляет подходящие сигналы изображений или управляющие сигналы, которые могут использоваться для управления.
Как описано выше, согласно этим вариантам осуществления можно достигать по меньшей мере одного из улучшения адгезии, недопущения деформации пластины и уменьшения формирования пустот. Эти варианты осуществления могут быть надлежащим образом модифицированы и комбинированы друг с другом.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, так что он заключает в себе все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.