成像元件和成像装置的制作方法

1.本公开涉及一种成像元件和成像装置。更具体地，本公开涉及其中布置有多个像素的成像元件和使用该成像元件的成像装置。


背景技术：

2.传统上，已经使用其中布置有对入射光执行光电转换以产生图像信号的多个像素的成像元件。在该成像元件中，通过在像素中布置使具有预定波长的入射光透过的滤色器可以产生彩色的图像信号。在其中布置有设置有这种滤色器的像素的成像元件中，当已经透过与相邻像素的不同波长相对应的滤色器的光倾斜入射时，图像质量劣化。这是因为混合有与通过在像素中布置的滤色器透过的入射光不同的波长的入射光，并引起混色。为了防止这种混色，提出了一种成像元件，其中在像素的边界处布置有分隔壁以分离相邻像素的滤色器。例如，提出了一种成像元件，其中在像素的边界处布置有通过依次层叠阻挡入射光的遮光膜和具有比遮光膜更低的折射率的低折射率膜而形成的第一壁(例如，参见专利文献1)。
3.在上述传统技术中，第一壁的低折射率膜被构造为具有比遮光膜和滤色器更低的折射率，并且可以通过反射来自相邻像素的入射光来防止混色的发生。另一方面，期待该低折射率膜具有将入射到其自身像素的光引导至执行光电转换的半导体区域的作用，并且有助于提高灵敏度。
4.[引文列表]
[0005]
[专利文献]
[0006]
[专利文献1]：wo 2017/073321


技术实现要素：

[0007]
[技术问题]
[0008]
上述传统技术具有灵敏度未充分提高的问题。遮光膜被布置在上述第一壁的底部。该遮光膜被构造为具有相对较厚的膜厚度，并且被布置成与滤色器的下层部分相邻的形状。因此，由低折射率膜引导的光在滤色器的上层部分中被阻断，并且入射到滤色器下层的第一壁上的入射光被遮光膜吸收。因此，存在灵敏度未充分提高的问题。
[0009]
鉴于上述问题而完成本公开，并且其目的在于提高成像元件的灵敏度。
[0010]
[问题的解决方案]
[0011]
为了解决上述问题而完成了本公开，并且其第一方面提供了一种成像元件，包括：像素，各个所述像素包括：布置在半导体基板中以对入射光执行光电转换的光电转换单元、将所述入射光会聚在所述光电转换单元上的片上透镜、使会聚的所述入射光中具有预定波长的入射光透过的滤色器以及布置在所述半导体基板和所述滤色器之间的层间膜；和导光壁，其布置在所述像素的边界处并形成为围绕所述滤色器的形状，所述导光壁具有布置在围绕所述像素的凹部中的端部，以引导所述入射光，所述凹部形成在所述像素的边界处的
所述层间膜中。
[0012]
在第一方面中，所述导光壁可以由具有与所述滤色器的折射率不同的折射率的部件形成。
[0013]
在第一方面中，所述导光壁可以由具有比所述滤色器的折射率更低的折射率的部件形成。
[0014]
在第一方面中，所述导光壁可以由氧化物制成。
[0015]
在第一方面中，所述导光壁可以由树脂制成。
[0016]
在第一方面中，所述导光壁可以由空隙形成。
[0017]
在第一方面中，所述成像元件还可以包括：分离部，其布置在所述像素的边界处的所述半导体基板中，以分离所述光电转换单元。
[0018]
在第一方面中，所述成像元件还可以包括：导光壁底部膜，其是布置在所述凹部的底部且与所述导光壁相邻的膜。
[0019]
在第一方面中，所述导光壁底部膜还可以布置在所述凹部的侧面上。
[0020]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以是在通过蚀刻形成所述导光壁时停止蚀刻进程的膜。
[0021]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以是阻挡所述入射光的膜。
[0022]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以是使所述导光壁与所述层间膜紧密接触的膜。
[0023]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以是防止污染物移动到所述半导体基板的膜。
[0024]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以由金属制成。
[0025]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以由氮化硅制成。
[0026]
在第一方面中，所述导光壁底部膜可以由氧化物制成。
[0027]
在第一方面中，所述成像元件还可以包括：保护膜，其布置在所述滤色器和所述导光壁之间。
[0028]
本公开的第二方面提供了一种成像装置，包括：像素，各个所述像素包括：布置在半导体基板中以对入射光执行光电转换的光电转换单元、将所述入射光会聚在所述光电转换单元上的片上透镜、使会聚的所述入射光中具有预定波长的入射光透过的滤色器以及布置在所述半导体基板和所述滤色器之间的层间膜；导光壁，其布置在所述像素的边界处并形成为围绕所述滤色器的形状，所述导光壁具有布置在围绕所述像素的凹部中的端部，以引导所述入射光，所述凹部形成在所述像素的边界处的所述层间膜中；和处理电路，其处理基于所述光电转换产生的图像信号。
[0029]
根据本公开的这些方面，布置有具有围绕层间膜的一部分和滤色器的形状的导光壁。期望在从滤色器延伸到层间膜的一部分的区域中引导入射光。
附图说明
[0030]
图1是示出根据本公开实施方案的成像元件的构成例的图。
[0031]
图2是示出根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。
[0032]
图3是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0033]
图4是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0034]
图5是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0035]
图6是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0036]
图7是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的另一示例的图。
[0037]
图8是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的另一示例的图。
[0038]
图9是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的构成例的图。
[0039]
图10是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的另一构成例的图。
[0040]
图11是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的另一构成例的图。
[0041]
图12是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的另一构成例的图。
[0042]
图13是示出根据本公开第三实施方案的像素的构成例的图。
[0043]
图14是示出根据本公开第四实施方案的像素的构成例的图。
[0044]
图15是示出根据本公开第四实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0045]
图16是示出根据本公开第四实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。
[0046]
图17是示出根据本公开第四实施方案的成像元件的制造方法的另一示例的图。
[0047]
图18是示出根据本公开第五实施方案的像素的构成例的图。
[0048]
图19是示出作为可应用本技术的成像装置的示例的相机的示意性构成例的框图。
具体实施方式
[0049]
接下来，将参照附图说明用于实施本公开的实施方案(在下文中，被称为实施方案)。在以下附图中，由相同或相似的附图标记和符号表示相同或相似的部分。另外，将按以下顺序说明实施方案。
[0050]
1.第一实施方案
[0051]
2.第二实施方案
[0052]
3.第三实施方案
[0053]
4.第四实施方案
[0054]
5.第五实施方案
[0055]
6.相机的应用例
[0056]
《1.第一实施方案》
[0057]
[成像元件的构成]
[0058]
图1是示出根据本公开实施方案的成像元件的构成例的图。在图中，成像元件1包括像素阵列单元10、垂直驱动单元20、列信号处理单元30和控制单元40。
[0059]
像素阵列单元10被构造有以二维格子状布置的像素100。这里，像素100响应于照射光产生图像信号。各像素100具有响应于照射光生成电荷的光电转换单元。另外，各像素100还具有像素电路。像素电路基于由光电转换单元生成的电荷产生图像信号。图像信号的产生由稍后所述的垂直驱动单元20产生的控制信号来控制。信号线11和12以xy矩阵状布置在像素阵列单元10中。信号线11是传送像素100中的像素电路的控制信号的信号线，其针对
像素阵列单元10的各行布置，并且针对布置在各行中的像素100共同布线。信号线12是传送由像素100的像素电路产生的图像信号的信号线，其针对像素阵列单元10的各列布置，并且针对布置在各列中的像素100共同布线。光电转换单元和像素电路形成在半导体基板上。
[0060]
垂直驱动单元20产生像素100的像素电路的控制信号。垂直驱动单元20通过图中的信号线11将产生的控制信号传送到像素100。列信号处理单元30处理由像素100产生的图像信号。列信号处理单元30处理通过图中的信号线12从像素100传送的图像信号。列信号处理单元30中的处理对应于例如将像素100中产生的模拟图像信号转换为数字图像信号的模数转换。由列信号处理单元30处理的图像信号作为成像元件1的图像信号输出。控制单元40控制整个成像元件1。控制单元40产生并输出用于控制垂直驱动单元20和列信号处理单元30的控制信号，以控制成像元件1。由控制单元40产生的控制信号通过信号线41和42传送到垂直驱动单元20和列信号处理单元30。
[0061]
[像素构成]
[0062]
图2是示出根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。该图是示出像素100的构成例的示意性截面图。像素100包括半导体基板110、布线区域120、分离部130、层间膜132、滤色器140、片上透镜170、导光壁160和导光壁底部膜150。
[0063]
半导体基板110是其上形成有光电转换单元和像素电路的元件的扩散区域的半导体基板。半导体基板110可以由例如硅(si)形成。光电转换单元和像素电路的元件的扩散区域可以被布置在形成在半导体基板110上的阱区域中。为了方便，假定图中的半导体基板110构成p型阱区域。通过在p型阱区域中布置n型半导体区域，可以形成光电转换单元等的元件的扩散区域。在图中，光电转换单元101被示出为元件的示例。光电转换单元101由布置在p型阱区域中的n型半导体区域111形成。具体地，由n型半导体区域111和n型半导体区域111周围的p型阱区域之间的pn结形成的光电二极管对应于光电转换单元101。在半导体基板110中，稍后所述的分离部130被布置像素100的边界部分处。
[0064]
布线区域120是布置在半导体基板110的前表面侧上的区域，并且其中形成有用于将信号等传送到像素电路的元件的布线。布线区域120包括布线层122和绝缘层121。布线层122是用于将信号等传送到像素电路的元件的布线。布线层122可以由诸如铜(cu)、钨(w)或铝(al)等金属制成。绝缘层121使布线层122绝缘。绝缘层121可以由诸如氧化硅(sio2)或氮化硅(sin)等绝缘材料制成。
[0065]
分离部130布置在半导体基板110中，以分离像素100。分离部130布置在形成于半导体基板110的像素100的边界处的凹槽131中。例如，分离部130可以由诸如sio2等绝缘材料制成。分离部130可以由诸如w等金属制成。当布置由金属制成的分离部130时，可以布置用于使凹槽131中的半导体基板110和分离部130绝缘的绝缘膜。通过布置分离部130，可以防止由像素100的光电转换单元101生成的电荷移动到相邻的像素100，并且可以防止噪声混入图像信号中。图中的分离部130示出了其中其被构造为其布置在从半导体基板110的背面侧形成的凹槽131中且底部到达半导体基板110的前表面侧附近的形状的示例。分离部130也可以被构造为贯通半导体基板110的形状。分离部130可以布置在从半导体基板110的前表面侧形成的凹槽中。
[0066]
层间膜132是布置在半导体基板110的背面侧上以保护半导体基板110的膜。层间膜132固定且保护半导体基板110的背面侧，并且还防止污染物从稍后所述的滤色器140等
扩散到半导体基板110中。例如，层间膜132可以由诸如sio2等绝缘材料制成。层间膜132可以被构造为具有200nm至300nm的厚度。通过以这种方式布置具有相对较厚的膜厚度的层间膜132，可以抑制污染物扩散到半导体基板110中，并且防止污染的发生。稍后所述的导光壁160的一部分布置在像素100的边界处的层间膜132上。
[0067]
滤色器140是使像素100的入射光中的具有预定波长的入射光透过的光学滤波器。滤色器140布置为与层间膜132相邻。作为滤色器140，可以使用透过红光、绿光和蓝光的三种类型的滤色器140。可以在各像素100中布置这三种类型的滤色器140中的一种。
[0068]
片上透镜170是针对各像素100布置以将入射光会聚在光电转换单元101上的透镜。片上透镜170被构造为半球形，以会聚入射光。片上透镜170可以由诸如sin等无机材料或诸如丙烯酸树脂等有机材料制成。图中的片上透镜170布置为与滤色器140相邻。
[0069]
图中的成像元件相当于其中用入射光照射半导体基板110的背面侧的背面照射型成像元件。
[0070]
导光壁160布置在像素100的边界处，以将已经透过片上透镜170的入射光引导到半导体基板110。导光壁160被构造为围绕滤色器140的形状。即，导光壁160布置在形成于像素100的边界处的凹槽168中，并且被构造为圆筒形状。导光壁160被构造为其端部嵌入层间膜132中的形状。具体地，导光壁160的端部布置在布置于像素100的边界处的层间膜132中的凹部169中。
[0071]
由于垂直入射到像素100上的入射光通过片上透镜170会聚在像素100的中央部，因此其到达光电转换单元101而未到达导光壁160。另一方面，倾斜入射到像素100上的入射光被导光壁160反射并入射到光电转换单元101上。图中的箭头表示倾斜入射到像素100上的入射光分量401和402。这两个入射光分量401和402在导光壁160的界面处被反射并入射到光电转换单元101上。入射光401表示由与滤色器140相邻的导光壁160反射的入射光，并且入射光402表示由与层间膜132相邻的导光壁160反射的入射光。以这种方式，导光壁160可以在反射倾斜入射光的同时将其引导到光电转换单元101。
[0072]
如稍后图19中所述的，在诸如相机等成像装置中，来自被摄体的光通过形成被摄体图像的拍摄镜头被会聚在成像元件1的像素阵列单元10上。来自被摄体的光基本上垂直地入射到布置在像素阵列单元10的中央的像素100上。另一方面，来自被摄体的光倾斜地入射到布置在像素阵列单元10的外围边缘上的像素100上。当未布置导光壁160时，倾斜入射的光在穿过滤色器140后入射到相邻像素100的光电转换单元101上，从而引起混色。这里，混色是其中由于透过与布置在自身像素100中的滤色器140不同类型的滤色器140的入射光的影响而在图像信号中混入噪声的现象。为了防止这种混色的发生，进行其中片上透镜170和滤色器140布置成朝向像素阵列单元10的中央移位的光瞳校正。
[0073]
如上所述，通过在像素100上布置导光壁160，倾斜入射光可以在半导体基板110的方向上反射。由于可以抑制混色的发生，因此不需要在图中的像素100中采用光瞳校正。
[0074]
导光壁160布置在从滤色器140延伸到层间膜132的区域中。通过将层间膜132的凹部169的底部形成为到达半导体基板110的背面附近的形状，可以使导光壁160的底部靠近层间膜132和半导体基板110的接合部。导光壁160被构造为具有从像素100的边界处的滤色器140的入射光的光接收端延伸到层间膜132与半导体基板110的接合面附近的形状。因此，可以使用导光壁160将入射光从滤色器140无缝地引导到半导体基板110附近。可以抑制来
自像素100的侧面的入射光的泄漏和吸收，并且可以提高像素100的灵敏度。即使当布置有具有相对较厚的膜厚度的层间膜132时，也可以将入射光引导到半导体基板110。
[0075]
导光壁160可以由具有与滤色器140的折射率不同的折射率的部件形成。例如，导光壁160可以由诸如sio2等氧化物或树脂制成。此外，优选导光壁160由具有比滤色器140的折射率更低的折射率的部件形成。这是因为形成有分别以滤色器140和导光壁160作为芯部和包层的光波导，并且可以减少透过导光壁160的入射光。可以进一步提高入射光的导光效率。
[0076]
如上所述，导光壁160被构造为围绕滤色器140等的圆筒形状。例如，导光壁160可以通过在布置滤色器140之前将导光壁160的材料膜布置在半导体基板110的背面侧上并对存在于除像素100的边界以外的位置的材料膜进行蚀刻来形成。之后，像素100可以通过将滤色器140布置在圆筒形导光壁160内部来形成。
[0077]
此外，导光壁160例如可以通过布置滤色器140，然后在像素100的边界部分处蚀刻滤色器140以形成凹槽168，并将导光壁160的材料嵌入在凹槽168中来形成。
[0078]
导光壁底部膜150是布置在层间膜132的凹部169的底部处的膜。导光壁底部膜150布置为与导光壁160相邻。图中的导光壁底部膜150示出了其中其布置在凹部169的底部和侧面的示例。蚀刻阻止膜可以应用于导光壁底部膜150。这里，蚀刻阻止物是使蚀刻进程停止的物质。
[0079]
如上所述，导光壁160可以通过蚀刻导光壁160的材料膜来形成。导光壁底部膜150可以布置为在该蚀刻过程中用于阻止导光壁160的材料膜的蚀刻进程的膜。具体地，由相对于导光壁160的材料膜具有高选择性的部件，即，具有比导光壁160的材料膜更低的蚀刻率的部件形成的导光壁底部膜150布置在其中形成有凹部169的层间膜132的表面上。接下来，将导光壁160的材料膜层叠在导光壁底部膜150上，并且对存在于除像素100的边界以外的位置处的导光壁160的材料膜进行蚀刻。在该蚀刻时，通过布置在导光壁160的材料膜下方的导光壁底部膜150来阻止蚀刻的进程。因此，可以防止层间膜132由于过度蚀刻而损坏。
[0080]
此外，通过布置具有蚀刻阻止物功能的导光壁底部膜150，可以容易地调整蚀刻深度，并且可以使待蚀刻区域的形状稳定。这种导光壁底部膜150可以由例如金属或sin制成。
[0081]
此外，可以将阻挡入射光的膜应用于导光壁底部膜150。结果，可以防止透过片上透镜170的端部并通过导光壁160的内部的入射光等进入半导体基板110。因此，可以防止耀斑的发生。这种导光壁底部膜150可以由例如诸如w或al等金属制成。
[0082]
此外，可以将使导光壁160与层间膜132紧密接触的膜应用于导光壁底部膜150。当如上所述形成导光壁160时，在圆筒形导光壁160形成在层间膜132的表面上之后，布置滤色器140。例如，这可以通过涂布滤色器140的材料来进行。如果导光壁底部膜150和导光壁160之间的粘合强度不足，则在形成滤色器140等时会损坏导光壁160。因此，通过在层间膜132和导光壁160两者上布置具有高粘合强度的导光壁底部膜150，可以防止对导光壁160的损坏。这种导光壁底部膜150可以由例如sio2制成。
[0083]
此外，可以将防止污染物移动到半导体基板110的膜应用于导光壁底部膜150。当来自导光壁160等的污染物扩散到半导体基板110中时，会发生污染并影响图像信号。此外，滤色器140中包含的诸如金属等污染物可能会通过导光壁160扩散到半导体基板110中。因此，充当污染物阻挡层的导光壁底部膜150布置为防止污染物的扩散。结果，可以防止图像
信号中噪声的产生。这种导光壁底部膜150可以由例如sio2制成。
[0084]
[成像元件的制造方法]
[0085]
图3至图6是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。图3至图6是示出成像元件1的制造过程的示例的图。首先，在半导体基板110上形成阱区域、n型半导体区域111等，以形成布线区域120。接下来，将半导体基板110上下倒置，以在布置分离部130的区域中形成凹槽131。这可以通过干法蚀刻来实现(图3中的a)。
[0086]
接下来，在半导体基板110的背面侧上布置层间膜132。此时，在凹槽131内也布置了层间膜132的材料膜。例如，这可以通过使用化学气相沉积法(cvd)形成sio2膜来进行。以这种方式，可以形成分离部130。如上所述，当分离部130和层间膜132由相同材料制成时，可以同时形成它们。
[0087]
接下来，在层间膜132的表面上布置抗蚀剂301。在该抗蚀剂301中，在布置导光壁160的区域中形成开口部302(图3中的b)。
[0088]
接下来，使用抗蚀剂301作为掩模来进行蚀刻，以在层间膜132中形成凹部169。例如，这可以通过干法蚀刻来进行。然后，剥离抗蚀剂301(图4中的d)。该过程对应于凹部形成过程。
[0089]
接下来，在层间膜132的表面上配置导光壁底部膜150的材料膜303。例如，这可以通过使用cvd形成sin膜来实现(图4中的e)。
[0090]
接下来，在材料膜303的表面上布置导光壁160的材料膜304。例如，这可以通过使用cvd形成sio2膜来进行(图4中的f)。
[0091]
接下来，在材料膜304的表面上布置抗蚀剂305。抗蚀剂305具有在除布置导光壁160的区域以外的区域中形成的开口部306(图5中的g)。
[0092]
接下来，使用抗蚀剂305作为掩模，以对材料膜304进行蚀刻。这可以通过干法蚀刻来进行。在该蚀刻时，通过在导光壁底部膜150的材料膜303的选择性高于材料膜304的选择性的条件下进行蚀刻，材料膜303充当蚀刻阻止物。通过该蚀刻，去除抗蚀剂305的开口部302中的材料膜304(图5中的h)。该过程对应于导光壁布置过程。
[0093]
接下来，去除在除导光壁160的底部以外的区域中的导光壁底部膜150的材料膜303。这可以通过干法蚀刻或使用磷酸的湿法蚀刻来进行。在该蚀刻时，通过在导光壁160的选择性高于材料膜303的选择性的条件下进行蚀刻，蚀刻和去除开口部306的区域中的材料膜303。结果，形成导光壁底部膜150。然后，剥离抗蚀剂305(图5中的i)。
[0094]
接下来，在开口部306中布置滤色器140。这针对每种类型的滤色器140进行(图6中的j)。
[0095]
接下来，在滤色器140的表面上布置片上透镜170。这可以通过已知的方法进行(图6中的k)。通过上述过程，可以制造成像元件1。
[0096]
[成像元件的另一制造方法]
[0097]
图7和图8是示出根据本公开第一实施方案的成像元件的制造方法的另一示例的图。图7和图8是示出与图3至图6类似的成像元件1的制造过程的示例的图。该制造过程与图3至图6的制造过程的不同之处在于，在布置滤色器140之后形成导光壁160。图7和图8所示的制造过程是在图4中的过程e之后的过程。
[0098]
在导光壁底部膜150的材料膜303的表面上布置抗蚀剂307。抗蚀剂307是具有覆盖
导光壁底部膜150的材料膜303的凹部169的形状的抗蚀剂，并且具有在除布置导光壁160的区域以外的区域中形成的开口部308(图7中的f)。
[0099]
接下来，以抗蚀剂307为掩模，对导光壁底部膜150的材料膜303进行蚀刻。这可以通过干法蚀刻或湿法蚀刻来进行。然后，剥离抗蚀剂307。以这种方式，可以形成导光壁底部膜150(图7中的g)。
[0100]
接下来，在层间膜132的表面上布置滤色器140。此时，滤色器140布置为覆盖导光壁底部膜150的形状(图7中的h)。
[0101]
接下来，在滤色器140的表面上布置抗蚀剂309。在该抗蚀剂309中，在布置导光壁160的区域中形成开口部310(图8中的i)。
[0102]
接下来，使用抗蚀剂309作为掩模，以对滤色器140进行蚀刻。该蚀刻可以通过干法蚀刻来进行。在该蚀刻时，导光壁底部膜150可以被用作蚀刻阻止物。具体地，通过在导光壁底部膜150的选择性高于滤色器140的选择性的条件下进行刻蚀，可以在导光壁底部膜150的表面上使滤色器140的刻蚀停止。结果，可以形成凹槽168(图8中的j)。之后，剥离抗蚀剂309。
[0103]
接下来，通过将导光壁160的材料嵌入凹槽168中来形成导光壁160。例如，这可以通过cvd等将作为导光壁160的材料的sio2膜布置在滤色器140的表面和凹槽168上并去除在除凹槽168内部以外的区域中的sio2来进行。具体地，可以通过化学机械抛光(cmp)对布置在滤色器140的表面上的sio2进行抛光来进行。以这种方式，可以形成导光壁160(图8中的k)。之后，可以通过布置片上透镜170来制造成像元件1。
[0104]
如上所述，在本公开第一实施方案的成像元件1中，从滤色器140的光接收端延伸到层间膜132的底部附近的导光壁160布置在像素100的边界处。因此，可以将像素100的入射光引导到光电转换单元101。因此，可以提高像素100的灵敏度。
[0105]
《2.第二实施方案》
[0106]
在上述第一实施方案的成像元件1中，布置有布置在层间膜132的凹部169的底部和侧面且具有均匀的膜厚度的导光壁底部膜150。另一方面，本公开第二实施方案的成像元件1与第一实施方案的成像元件的不同之处在于，布置有具有不同形状的导光壁底部膜150。
[0107]
[导光壁和导光壁底部膜的构成]
[0108]
图9是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的构成例的图。图9是示出导光壁160和导光壁底部膜150的构成例的截面图，并且是导光壁160和导光壁底部膜150的简化图。
[0109]
图中的a是示出底面比侧面更厚的导光壁底部膜150的示例的图。通过减小侧面的膜厚度，可以抑制在导光壁底部膜150的侧面上的入射光的吸收。可以增加在与导光壁底部膜150的侧面相邻的部分中的导光壁160反射的入射光，并且可以减少导光壁160的导光效率的降低。在采用由诸如sin等具有相对较高折射率的部件形成的导光壁底部膜150时，优选采用图中的a所示的导光壁底部膜150的形状。
[0110]
此外，通过增加导光壁底部膜150的底面的膜厚度，可以提高对污染物的阻挡效果，并且可以进一步抑制污染物扩散到半导体基板110中。此外，通过增加导光壁底部膜150的底面的膜厚度，可以提高粘合强度，并且可以提高导光壁160的机械强度。
[0111]
图中的b是示出具有其中增加了底面的膜厚度且去除了侧面部分的形状的导光壁底部膜150的示例的图。可以进一步抑制在导光壁底部膜150的侧面上的入射光的吸收，并且可以进一步减少导光壁160的导光效率的降低。
[0112]
在底面和侧面上具有不同的膜厚度的这种导光壁底部膜150可以通过调整由cvd等形成导光壁底部膜150的材料膜303时的阶梯覆盖率(step coverage)来形成。
[0113]
[导光壁和导光壁底部膜的其他构成]
[0114]
图10至图12是示出根据本公开第二实施方案的导光壁和导光壁底部膜的其他构成例的图。与图9类似，图10至图12是示出导光壁160和导光壁底部膜150的构成例的截面图，并且是导光壁160和导光壁底部膜150的简化图。
[0115]
图10中的a是示出具有锥形底面的导光壁底部膜150和与导光壁底部膜150相邻的导光壁160的示例的图。与参照图2所述的导光壁底部膜150和导光壁160相比，可以在保持导光壁160的长度的同时增加与半导体基板110的距离。入射光的导光距离可以加长，并且可以减少从导光壁160扩散的污染物的影响。这是因为导光壁160可以与半导体基板110分离。
[0116]
图10中的b是示出具有u形底面的导光壁底部膜150和与导光壁底部膜150相邻的导光壁160的示例的图。与图10中a的导光壁底部膜150和导光壁160类似，可以增加入射光的导光距离，并且可以减少从导光壁160扩散的污染物的影响。
[0117]
图11中的a是示出具有多层的导光壁底部膜的示例的图。层叠的导光壁底部膜150和151布置在图11中a的导光壁160的底部。导光壁底部膜151是具有与导光壁底部膜150不同的作用和效果的导光壁底部膜。例如，具有蚀刻阻止物功能的膜可以被用于导光壁底部膜151，并且具有阻挡入射光的功能的膜可以被用于导光壁底部膜150。具体地，导光壁底部膜151可以由sin制成，并且导光壁底部膜150可以由w制成。此外，例如，用于提高粘合强度的膜可以被用于导光壁底部膜150。在这种情况下，导光壁底部膜150可以由sio2制成。此外，例如，用于防止污染物移动的膜可以被用于导光壁底部膜150。同样地，在这种情况下，导光壁底部膜150可以由sio2制成。
[0118]
图11中a的导光壁底部膜的构成不限于该示例。例如，也可以使用层叠三层以上的导光壁底部膜。
[0119]
图11中的b示出了其中省略了导光壁底部膜的示例。图中b的导光壁160布置为与层间膜132的凹部169相邻。
[0120]
图12中的a是示出具有其中减小了布置在层间膜132的区域中的部分的宽度的形状的导光壁160的图。图12中a的导光壁160可以通过在层间膜132中布置具有比导光壁160的宽度更窄的宽度的凹部169来形成。
[0121]
图12中的b是示出具有在导光壁160的外侧区域中伸出的形状的导光壁底部膜150的图。可以提高导光壁底部膜150的遮光能力。
[0122]
图12中的c示出了导光壁160具有比层间膜132的凹部169的宽度更窄的宽度的示例。这是其中考虑到形成导光壁160时的变化而使凹部169具有尺寸余量的示例。
[0123]
除上述构成以外的成像元件1的构成与在本公开第一实施方案中所述的成像元件1的构成相同，并且因此将省略其说明。
[0124]
如上所述，在本公开第二实施方案的成像元件1中，布置有具有与第一实施方案的
形状不同的形状的导光壁160和导光壁底部膜150，从而能够引导入射光。
[0125]
《3.第三实施方案》
[0126]
在上述第一实施方案的成像元件1中，分离部130形成在半导体基板110中。另一方面，本公开第三实施方案的成像元件1与第一实施方案的不同之处在于，省略了分离部130。
[0127]
[像素构成]
[0128]
图13是示出根据本公开第三实施方案的像素的构成例的图。图13是示出与图2类似的像素100的构成例的示意性截面图。该像素与图2所述的像素100的不同之处在于，省略了分离部130。
[0129]
图中的半导体基板110具有布置在像素100的边界处的阱区域，并且各像素100与相邻像素100分离。通过在像素100的边界处布置作为阱区域的具有高杂质浓度的阱区域，可以提高像素100的分离能力。由于导光壁160布置在滤色器140和层间膜132的区域中，因此以与图2的成像元件1相同的方式引导入射光。
[0130]
除上述构成以外的成像元件1的构成与在本公开第一实施方案中所述的成像元件1的构成相同，并且因此将省略其说明。
[0131]
如上所述，在本公开第三实施方案的成像元件1中，可以通过省略半导体基板110的分离部130来简化像素100的构成。
[0132]
《4.第四实施方案》
[0133]
上述第一实施方案的成像元件1使用由树脂等制成的导光壁160。另一方面，本公开第四实施方案的成像元件1与第一实施方案的成像元件1的不同之处在于，使用了由空隙形成的导光壁。
[0134]
[像素构成]
[0135]
图14是示出根据本公开第四实施方案的像素的构成例的图。该图是示出与图2类似的像素100的构成例的示意截面图。该像素与图2所示的像素100的不同之处在于，代替导光壁160而布置了导光壁164，并且还布置了封闭膜172。
[0136]
图中的导光壁164由空隙形成。该空隙例如可以通过封入形成在滤色器140中的凹槽168和层间膜132的凹部169中的气体来形成。另外，可以抽空空隙。由于这种空隙具有低折射率，因此可以通过布置导光壁164来提高导光效率。这种空隙可以通过在其上形成有滤色器140和片上透镜170的像素100的边界处形成凹槽168并封闭凹槽168的上部来形成。
[0137]
封闭膜172布置在导光壁164的上表面上，以封闭由空隙形成的导光壁164。封闭膜172布置在片上透镜170的前表面和侧面上，以封闭上述凹槽168。封闭膜172可以由例如树脂或sio2制成。
[0138]
[成像元件的制造方法]
[0139]
图15和图16是示出根据本公开第四实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。图15和图16是示出成像元件1的制造过程的示例的图，并且是图6中的过程k之后的过程。
[0140]
首先，在片上透镜170的表面上布置抗蚀剂311。抗蚀剂311具有形成在布置导光壁164的区域中的开口部312(图15中的l)。
[0141]
接下来，使用抗蚀剂311作为掩模，对片上透镜170和导光壁160进行蚀刻。这可以通过干法蚀刻来进行。结果，凹槽168形成在布置导光壁160和片上透镜170的端部的区域中(图15中的m)。
[0142]
接下来，布置封闭膜172，以封闭凹槽168。这可以通过涂布作为封闭膜172的材料的树脂来进行。此外，当采用sio2膜作为封闭膜172时，其可以由cvd形成(图16中的n)。通过该过程，可以形成导光壁164。
[0143]
通过上述过程，能够制造由空隙形成的导光壁164。如上所述，在由图15的m所示的过程中，通过蚀刻去除导光壁160。因此，优选导光壁160由诸如丙烯酸树脂等可以容易地通过干法蚀刻去除的部件形成。
[0144]
[成像元件的另一制造方法]
[0145]
图17是示出根据本公开第四实施方案的成像元件的制造方法的示例的图。图17是示出成像元件1的制造过程的示例的图，并且是图7中的过程h之后的过程。
[0146]
首先，在滤色器140的表面上形成片上透镜170。接下来，在片上透镜170的表面上形成上述抗蚀剂311(图17中的l)。接下来，与图15中的过程m相同的方式进行蚀刻，以形成凹槽168，并且以与图16中的过程n相同的方式布置封闭膜172。也可以通过上述过程形成由空隙形成的导光壁164。
[0147]
除上述构成以外的成像元件1的构成与在本公开第一实施方案中所述的成像元件1的构成相同，并且因此将省略其说明。
[0148]
如上所述，在本公开第四实施方案的成像元件1中，通过布置由空隙形成的导光壁164可以进一步提高像素100的灵敏度。
[0149]
《5.第五实施方案》
[0150]
在上述第一实施方案的成像元件1中，导光壁160布置为与滤色器140相邻。另一方面，本公开第五实施方案的成像元件1与第一实施方案的成像元件的不同之处在于，在导光壁160和滤色器140之间布置有保护膜。
[0151]
[像素构成]
[0152]
图18是示出根据本公开第五实施方案的像素的构成例的图。该图是示出与图2类似的像素100的构成例的示意性截面图。该像素与图2中所述的像素100的不同之处在于，进一步布置有保护膜165。
[0153]
保护膜165布置在导光壁160和滤色器140之间，以保护导光壁164。该保护膜165可以由例如sio2膜制成。图中的保护膜165进一步布置在滤色器140和层间膜132之间。通过布置保护膜165可以防止导光壁160在成像元件1的制造过程等中被损坏。保护膜165例如可以通过在图5的过程i之后在导光壁160和层间膜132的表面上层叠sio2膜来形成。
[0154]
除上述构成以外的成像元件1的构成与在本公开第一实施方案中所述的成像元件1的构成相同，并且因此将省略其说明。
[0155]
如上所述，本公开第五实施方案的成像元件1可以通过布置保护膜165来保护导光壁160。在成像元件1的制造过程中可以提高像素100的强度。
[0156]
《6.相机的应用例》
[0157]
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，本技术可以实现为安装在诸如相机等成像装置中的成像元件。
[0158]
图19是示出作为可应用本技术的成像装置的示例的相机的示意性构成例的框图。图中的相机1000包括镜头1001、成像元件1002、成像控制单元1003、镜头驱动单元1004、图像处理单元1005、操作输入单元1006、帧存储器1007、显示单元1008和记录单元1009。
[0159]
镜头1001是相机1000的成像镜头。镜头1001会聚来自被摄体的光，并使会聚的光入射到稍后所述的成像元件1002上，以对被摄体进行成像。
[0160]
成像元件1002是对由镜头1001会聚的来自被摄体的光进行成像的半导体元件。成像元件1002响应于照射光产生模拟图像信号，将模拟图像信号转换为数字图像信号，并输出数字图像信号。
[0161]
成像控制单元1003控制成像元件1002中的成像。成像控制单元1003通过产生控制信号并将控制信号输出到成像元件1002来控制成像元件1002。另外，成像控制单元1003可以基于从成像元件1002输出的图像信号执行相机1000中的自动对焦。这里，自动对焦是检测镜头1001的焦点位置并自动调整焦点位置的系统。作为自动对焦，可以使用根据布置在成像元件1002中的相位差像素来检测像面相位差以检测焦点位置的方法(像面相位差自动对焦)。另外，还可以应用使图像的对比度最大的位置检测为焦点位置的方法(对比度自动对焦)。成像控制单元1003基于检测出的焦点位置通过镜头驱动单元1004调整镜头1001的位置，并进行自动对焦。同时，成像控制单元1003可以被构造为例如设置有固件的数字信号处理器(dsp)。
[0162]
镜头驱动单元1004基于成像控制单元1003的控制来驱动镜头1001。镜头驱动单元1004可以通过使用嵌入在其中的电机改变镜头1001的位置来驱动镜头1001。
[0163]
图像处理单元1005处理由成像元件1002产生的图像信号。例如，该处理对应于用于产生与各像素的红色、绿色和蓝色相对应的图像信号之中的省略颜色的图像信号的去马赛克、用于去除图像信号中的噪声的噪声去除、图像信号编码等。图像处理单元1005可以被构造为例如具有固件的微型计算机。
[0164]
操作输入单元1006接收由相机1000的用户输入的操作。例如，按钮或触摸面板可以被用作操作输入单元1006。由操作输入单元1006接收的操作输入被发送到成像控制单元1003和图像处理单元1005。此后，例如，开始响应于操作输入的处理、对被摄体成像的处理等。
[0165]
帧存储器1007是存储作为与一个画面相对应的图像信号的帧的存储器。帧存储器1007由图像处理单元1005控制，并在图像处理的过程中保持帧。
[0166]
显示单元1008显示由图像处理单元1005处理的图像。例如，液晶面板可以被用作显示单元1008。
[0167]
记录单元1009记录由图像处理单元1005处理的图像。例如，存储卡或硬盘可以被用作记录单元1009。
[0168]
上面已经说明了可以应用本公开的相机。本技术可以应用于上述组件中的成像元件1002。具体地，图1中所述的成像元件1可以应用于成像元件1002。通过将成像元件1应用于成像元件1002可以提高相机1000的灵敏度。同时，图像处理单元1005是权利要求中所述的处理电路的示例。相机1000是权利要求中所述的成像装置的示例。
[0169]
第二实施方案的像素100的构成可以与其他实施方案组合。具体地，图9至图12中的导光壁160和导光壁底部膜150的形状可以应用于图13和图14的导光壁160和导光壁底部膜150。
[0170]
第三实施方案的像素100的构成可以与其他实施方案组合。具体地，在图9至图12和图14的像素100中，可以省略半导体基板110的分离部130。
[0171]
第四实施方案的像素100的构成可以与其他实施方案组合。具体地，图14的导光壁164和封闭膜172可以应用于图9至图13的像素100。
[0172]
最后，上述实施方案中的每个的说明是本公开的示例，并且本公开不限于上述实施方案。因此，不言而喻的是，除了上述实施方案之外，在不脱离根据本公开的技术精神的情况下，可以根据设计等进行各种变形。
[0173]
另外，在本说明书中所述的效果仅仅是示例性的，而并非限制性的。此外，可以获得其他效果。
[0174]
另外，上述实施方案中的附图是示意性的，并且各部分的尺寸比等不必与实物一致。另外，不言而喻的是，附图包括尺寸关系和比例在附图之间不同的部分。
[0175]
此外，本技术还可以具有以下构成。
[0176]
(1)一种成像元件，包括：
[0177]
像素，各个所述像素包括：布置在半导体基板中以对入射光执行光电转换的光电转换单元、将所述入射光会聚在所述光电转换单元上的片上透镜、使会聚的所述入射光中具有预定波长的入射光透过的滤色器以及布置在所述半导体基板和所述滤色器之间的层间膜；和
[0178]
导光壁，其布置在所述像素的边界处并形成为围绕所述滤色器的形状，所述导光壁具有布置在围绕所述像素的凹部中的端部，以引导所述入射光，所述凹部形成在所述像素的边界处的所述层间膜中。
[0179]
(2)根据(1)所述的成像元件，其中，所述导光壁由具有与所述滤色器的折射率不同的折射率的部件形成。
[0180]
(3)根据(2)所述的成像元件，其中，所述导光壁由具有比所述滤色器的折射率更低的折射率的部件形成。
[0181]
(4)根据(3)所述的成像元件，其中，所述导光壁由氧化物制成。
[0182]
(5)根据(3)所述的成像元件，其中，所述导光壁由树脂制成。
[0183]
(6)根据(3)所述的成像元件，其中，所述导光壁由空隙形成。
[0184]
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的成像元件，还包括：分离部，其布置在所述像素的边界处的所述半导体基板中，以分离所述光电转换单元。
[0185]
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的成像元件，还包括：导光壁底部膜，其是布置在所述凹部的底部且与所述导光壁相邻的膜。
[0186]
(9)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜还布置在所述凹部的侧面上。
[0187]
(10)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜是在通过蚀刻形成所述导光壁时停止蚀刻进程的膜。
[0188]
(11)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜是阻挡所述入射光的膜。
[0189]
(12)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜是使所述导光壁与所述层间膜紧密接触的膜。
[0190]
(13)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜是防止污染物移动到所述半导体基板的膜。
[0191]
(14)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜由金属制成。
[0192]
(15)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜由氮化硅制成。
[0193]
(16)根据(8)所述的成像元件，其中，所述导光壁底部膜由氧化物制成。
[0194]
(17)根据(1)至(16)中任一项所述的成像元件，还包括：保护膜，其布置在所述滤色器和所述导光壁之间。
[0195]
(18)一种成像装置，包括：
[0196]
像素，各个所述像素包括：布置在半导体基板中以对入射光执行光电转换的光电转换单元、将所述入射光会聚在所述光电转换单元上的片上透镜、使会聚的所述入射光中具有预定波长的入射光透过的滤色器以及布置在所述半导体基板和所述滤色器之间的层间膜；
[0197]
导光壁，其布置在所述像素的边界处并形成为围绕所述滤色器的形状，所述导光壁具有布置在围绕所述像素的凹部中的端部，以引导所述入射光，所述凹部形成在所述像素的边界处的所述层间膜中；和
[0198]
处理电路，其处理基于所述光电转换产生的图像信号。
[0199]
[附图标记列表]
[0200]
1 成像元件
[0201]
10 像素阵列单元
[0202]
30 列信号处理单元
[0203]
100 像素
[0204]
101 光电转换单元
[0205]
110 半导体基板
[0206]
130 分离部
[0207]
131、168 凹槽
[0208]
132 层间膜
[0209]
140 滤色器
[0210]
150 导光壁底部膜
[0211]
151 导光壁底部膜
[0212]
160、164 导光壁
[0213]
165 保护膜
[0214]
169 凹部
[0215]
170 片上透镜
[0216]
172 封闭膜
[0217]
1002 成像元件
[0218]
1005 图像处理单元