固态成像器件、其制造方法和相机

摘要

在此公开了固态成像器件、其制造方法和相机。所述固态成像器件包括：光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上排列的各像素形成；信号读取单元，形成在半导体衬底上以读取信号电荷和电压；绝缘膜，形成在半导体衬底上，并且其包括光波导管；滤色器，形成在绝缘膜上；以及片上透镜，形成在滤色器上。在水平和垂直方向二者上交替地排列第一和第二像素组合，第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且排列总共四个像素；第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向上排列两个像素，排列总共四个像素，且对角线地排列两个红像素和两个蓝像素。

权利要求

1.一种固态成像器件，包括：

光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；

信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；

绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；

滤色器，其形成在绝缘膜上；以及

片上透镜，其形成在滤色器上，

其中在布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，所述第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素；所述第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。

2.根据权利要求1所述的固态成像器件，

其中对于每一个第一像素组合形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

3.根据权利要求2所述的固态成像器件，

其中对于第二像素组合的每一个像素形成一个片上透镜作为所述片上透镜，并且第二像素组合的每一个像素的一个片上透镜的直径不同于第一像素组合的一个片上透镜的直径。

4.根据权利要求1所述的固态成像器件，

其中对于每一个第一像素组合形成一个光波导管作为所述光波导管。

5.根据权利要求4所述的固态成像器件，

其中对于第二像素组合的每一个像素形成一个光波导管作为所述光波导管，并且第二像素组合的每一个像素的光波导管的一个开口尺寸不同于第一像素组合的光波导管的一个开口尺寸。

6.根据权利要求1所述的固态成像器件，

其中在绝缘膜中嵌入布线，以及

其中排列所述布线以便不横跨第一像素组合的区域。

7.一种固态成像器件，包括：

光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；

信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；

绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；

滤色器，其形成在绝缘膜上；以及

片上透镜，其形成在滤色器上，

其中滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，其中在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位的量是第一像素组合，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合，以及其中对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

8.根据权利要求7所述的固态成像器件，

其中对于每一个第一像素组合形成一个光波导管作为所述光波导管。

9.根据权利要求8所述的固态成像器件，

其中对于第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个光波导管作为所述光波导管。

10.根据权利要求7所述的固态成像器件，

其中在绝缘膜中嵌入布线，以及

其中排列所述布线以便不横跨第一像素组合的区域。

11.一种固态成像器件，包括：

光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；

信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；

绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；

滤色器，其形成在绝缘膜上；以及

片上透镜，其形成在滤色器上，

其中滤色器具有在第一和第二方向二者上排列具有绿滤色器的多个绿像素的配置，以及其中由多个绿像素共享一个片上透镜。

12.一种制造固态成像器件的方法，包括如下步骤：对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元；

在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管；

在绝缘膜上形成滤色器；以及

在滤色器上形成片上透镜，

其中在形成滤色器的步骤中，采用在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合的布局，所述第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素；所述第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。

13.一种制造固态成像器件的方法，包括如下步骤：对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元；

在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜，以便覆盖光电二极管；

在绝缘膜上形成滤色器；以及

在滤色器上形成片上透镜，

其中在形成滤色器的步骤中，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，其中在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位的量是第一像素组合，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合，以及其中在形成片上透镜的步骤中，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

14.一种相机，包括：

固态成像器件，其中在光感测表面上集成多个像素；

光学系统，其将入射光引导至固态成像器件的成像单元；以及信号处理电路，其处理固态成像器件的输出信号，

其中所述固态成像器件包括

光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管，信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压，绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管，滤色器，其形成在绝缘膜上，以及片上透镜，其形成在滤色器上，并且

其中在滤色器的布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，所述第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素；所述第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。

15.一种相机，包括：

固态成像器件，其中在光感测表面上集成多个像素；

光学系统，其将入射光引导至固态成像器件的成像单元；以及信号处理电路，其处理固态成像器件的输出信号，

其中所述固态成像器件包括

光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管，信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压，绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管，滤色器，其形成在绝缘膜上；以及片上透镜，其形成在滤色器上，

其中滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，其中在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位的量是第一像素组合，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合，以及其中对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

说明书

固态成像器件、其制造方法和相机

技术领域

[0001] 本发明涉及固态成像器件、其制造方法和相机，并且更具体地，涉及以矩阵形状排列像素的固态成像器件(所述像素在固态成像器件的光感测表面上具有二极管)、其制造方法和包括所述固态成像器件的相机。

背景技术

[0002] 已经存在这样的问题：在固态成像器件中，随着像素尺寸减小，变得更加难以有效地将入射光传送到光电转换单元，这导致降低了灵敏度。

[0003] 为了解决该问题，日本待审查专利申请公开No.2004-221532提出了如下的技术：在一个像素中，在光感测单元以上且在片上透镜(on-chip lens，OCL)以下提供光波导管，以便减小光传播损耗。

[0004] 拜耳排列广泛地已知为固态成像器件的像素的滤色器排列。

[0005] 例如，对于每一个像素形成OCL，并且在光电二极管与每一个像素的OCL之间形成光波导管。另外，每一个像素具有相同面积的光电二极管。

[0006] 在具有上述配置的固态成像器件中，对于具有滤色器的各个颜色的像素，OCL的形状与光波导管的形状相同。

[0007] 另外，如日本待审查专利申请公开No.2008-172091中所公开的那样，对于滤色器的每一种颜色改变OCL的形状的配置也是公知的。

[0008] 由于在CMOS图像传感器中采用与逻辑电路具有高亲合性的CMOS工艺，因此存在这样的优点：可以在同一半导体芯片上安装外围电路(如，数字信号处理器)。

[0009] 已经通过使用多层布线(如，四层布线)设计了外围电路，以便尽可能多地减小其占用面积。

[0010] 如果对于像素来说布线层数与外围电路的布线层数一起增大，则半导体衬底(其上形成光电二极管(PD))与OCL之间的距离变得更长，这可能降低光采集效率。

[0011] 另外，关于移动电话的相机模块，必须降低模块的高度，以便使移动电话的整体尺寸和厚度小型化。

[0012] 为了该预期，入射到安装的图像传感器的视角外围的光束的角度往往会更宽。

[0013] 如果视角外围中的斜入射光未能有效地引导至光电二极管，则视角外围与视角中心之间灵敏度可能出现很大差异，这导致作为像素特性恶化的所谓的黑斑(shading)。

[0014] 一般而言，在滤色器的构成中，如果相邻像素的颜色排列不同，则相邻像素的滤色器可能彼此重叠。重叠部分阻塞了光透射，并且变为非有效区域。

[0015] 具体地，当在拜耳排列中绿像素(G)的相邻像素是红像素(R)和蓝像素(B)，则G和B的滤色器以及G和R的滤色器分别在相邻部分中重叠，并且重叠部分变为非有效区域。

[0016] 另外，如果光波导管的开口变得更小，则光采集效果可能降低。

[0017] 例如，在日本待审查专利申请公开No.58-175372、2000-69491和5-243543中，存在如下的固态成像器件的描述：在每一个所述固态成像器件中，以矩阵形状排列像素(在它们的光感测表面上提供二极管)。

发明内容

[0018] 如上所述，已经存在这样的问题：在现有技术中的固态成像器件(如CMOS图像传感器)中，滤色器的重叠造成了非有效区域。

[0019] 根据本发明实施方式的固态成像器件包括：光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；滤色器，其形成在绝缘膜上；以及片上透镜，其形成在滤色器上。另外，在布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，所述第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，所述第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。

[0020] 在以上固态成像器件中，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且在半导体衬底上形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元。另外，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0021] 这里，在滤色器的布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，所述第一像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，所述第二像素组合具有这样的布局：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。

[0022] 另外，根据本发明的另一个实施方式的固态成像器件包括：光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；滤色器，其形成在绝缘膜上；以及片上透镜，其形成在滤色器上。这里，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素。此外，在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位第一像素组合的量，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合。此外，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

[0023] 在以上固态成像器件中，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且在半导体衬底上形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元。另外，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0024] 这里，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素。此外，在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位第一像素组合的量，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合。

[0025] 此外，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

[0026] 制造根据本发明实施方式的固态成像器件的方法包括如下步骤：对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元；在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜，以便覆盖光电二极管；在绝缘膜上形成滤色器；以及在滤色器上形成片上透镜。这里，在形成滤色器的步骤中，采用在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合的布局，所述第一像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素的布局，所述第二像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素的布局。

[0027] 在制造固态成像器件的以上方法中，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且在半导体衬底上形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元。接着，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0028] 这里，在形成滤色器的步骤中，采用在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合的布局，所述第一像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素的布局，所述第二像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素的布局。

[0029] 另外，制造根据本发明实施方式的固态成像器件的方法包括如下步骤：对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元；在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管；在绝缘膜上形成滤色器；以及在滤色器上形成片上透镜。这里，在形成滤色器的步骤中，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素。另外，在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位第一像素组合的量，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合。此外，在形成片上透镜的步骤中，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

[0030] 在制造固态成像器件的以上方法中，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且在半导体衬底上形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压的信号读取单元。接着，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0031] 这里，在形成滤色器的步骤中，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素。另外，在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位第一像素组合的量，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合。

[0032] 此外，在形成片上透镜的步骤中，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

[0033] 根据本发明实施方式的相机包括：固态成像器件，其中在光感测表面上集成多个像素；光学系统，其将入射光引导至固态成像器件的成像单元；以及信号处理电路，其处理固态成像器件的输出信号。这里，所述固态成像器件包括：光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；滤色器，其形成在绝缘膜上；以及片上透镜，其形成在滤色器上。另外，在滤色器的布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，所述第一像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素的布局，所述第二像素组合具有在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素的布局。

[0034] 另外，根据本发明实施方式的相机，包括：固态成像器件，其中在光感测表面上集成多个像素；光学系统，其将入射光引导至固态成像器件的成像单元；以及信号处理电路，其处理固态成像器件的输出信号。这里，所述固态成像器件包括：光电二极管，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列的每一个像素分离地形成所述光电二极管；信号读取单元，其形成在半导体衬底上，并读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷或者根据该信号电荷的电压；绝缘膜，其形成在半导体衬底上以便覆盖光电二极管，并且包括光波导管；滤色器，其形成在绝缘膜上；以及片上透镜，其形成在滤色器上。另外，滤色器包括第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合，在每一个第一像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第二像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素且在配备蓝滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素，在每一个第三像素组合中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素且在配备红滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个像素。此外，在布局中，在垂直方向上交替地排列第四像素组合和第五像素组合以便在水平方向上移位第一像素组合的量，在每一个第四像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第二像素组合，在每一个第五像素组合中，在水平方向上交替地排列第一像素组合和第三像素组合。此外，对于第一像素组合、第二像素组合和第三像素组合中的每一个形成一个片上透镜作为所述片上透镜。

[0035] 上述相机包括：固态成像器件，其中在光感测表面上集成多个像素；光学系统，其将入射光引导至固态成像器件的成像单元；以及信号处理电路，其处理固态成像器件的输出信号。这里，固态成像器件是具有根据本发明实施方式的以上配置的固态成像器件。

[0036] 根据本发明实施方式的固态成像器件，可以在第一像素组合(其至少由绿像素组成)中的像素边界处减小滤色器的重叠，减小非有效区域，由此提高灵敏度。

[0037] 根据本发明实施方式的固态成像器件的制造方法，可以制造这样的固态成像器件：其可以在第一像素组合(其至少由绿像素组成)中的像素边界处减小滤色器的重叠，减小非有效区域，由此提高灵敏度。

[0038] 根据组成本发明实施方式的相机的固态成像器件，可以在第一像素组合(其至少由绿像素组成)中的像素边界处减小滤色器的重叠，减小非有效区域，由此提高灵敏度。

附图说明

[0039] 图1A和1B是图示根据本发明第一实施方式的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0040] 图2A和2B是根据本发明第一实施方式的固态成像器件的示意性截面视图；

[0041] 图3A和3B是图示根据本发明第一实施方式的滤色器的配置的截面视图；

[0042] 图4A和4B是图示根据本发明第一修改示例的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0043] 图5A和5B是图示根据本发明第二修改示例的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0044] 图6A和6B是图示根据本发明第二实施方式的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0045] 图7A是图示根据本发明第三实施方式的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0046] 图7B是像素的等效电路图；

[0047] 图8是图示根据本发明第三实施方式的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0048] 图9是图示根据本发明第四实施方式的固态成像器件的像素和片上透镜的布局的平面视图；

[0049] 图10是图示根据本发明第五实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图；

[0050] 图11是图示根据本发明的第一工作示例的像素布局的平面视图；

[0051] 图12是图示根据本发明的第二工作示例的像素布局的平面视图；

[0052] 图13是图示根据本发明的第三工作示例的像素布局的平面视图；

[0053] 图14是图示根据本发明的第四工作示例的像素布局的平面视图；以及[0054] 图15是根据本发明第六实施方式的相机的示意性配置图。

具体实施方式

[0055] 在下文中，参照附图，针对根据本发明实施方式的固态成像器件、其制造方法和包括所述固态成像器件的相机进行描述。

[0056] 在这一点上，将以如下顺序进行描述：

[0057] 1.第一实施方式(在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素且排列了共计四个绿像素的配置)

[0058] 2.第一修改示例

[0059] 3.第二修改示例

[0060] 4.第二实施方式(在水平和垂直方向二者上逐二排列绿、蓝和红像素中的每一个且排列共计四个相应颜色像素的配置)

[0061] 5.第三实施方式(在各像素之间共享浮空扩散的配置)

[0062] 6.第四实施方式(上层布线的配置)

[0063] 7.第五实施方式(在第一和第二方向上排列多个绿像素的配置)

[0064] 8.第一工作示例

[0065] 9.第二工作示例

[0066] 10.第三工作示例

[0067] 11.第四工作示例

[0068] 12.第六实施方式(采用固态成像器件的相机)

[0069] 第一实施方式

[0070] [固态成像器件的整体配置]

[0071] 图1A是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0072] 在根据该实施方式的固态成像器件中，对于以矩阵形状在半导体衬底的光感测表面上排列的每一个像素，分离地形成光电二极管。另外，在半导体衬底上形成信号读取单元，该信号读取单元用于读取在光电二极管中产生和充电的信号电荷以及根据该信号电荷的电压。此外，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0073] [滤色器和片上透镜的布局]

[0074] 图1A中所示的布局是滤色器的布局的示例。

[0075] 即，存在第一像素组合1和第二像素组合2。第一像素组合1包括这样的配置：在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素(G)，且在配备绿滤色器的同时排列总共四个绿像素。第二像素组合2具有这样的配置：在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个绿像素，且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素(R)和具有蓝滤色器的两个蓝像素(B)。在布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列这些第一像素组合1和第二像素组合2。

[0076] 图1A中所示的布局还可以理解为在水平和垂直方向二者上重复地排列由虚线A包围的像素布局的配置。

[0077] 图1B是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局和片上透镜布局的平面视图。如上所述，在根据该实施方式的固态成像器件中，在滤色器上形成片上透镜。

[0078] 如图1B所示，针对第一像素组合1形成一个片上透镜OCLG作为片上透镜。

[0079] 另外，针对第二像素组合2的每一个像素形成一个片上透镜(OCLB或OCLR)作为片上透镜。第二像素组合2的每一个像素的一个片上透镜(OCLB或OCLR)的直径与第一像素组合1的一个片上透镜OCLG的直径不同。

[0080] 可替代地，以与第二像素组合2中相同的方式，可以对于第一像素组合1的每一个像素形成一个片上透镜。

[0081] [固态成像器件的层配置]

[0082] 图2A和2B是根据该实施方式的固态成像器件的示意性截面视图。这些图示出了沿横跨两个绿像素(G1，G2)、一个蓝像素B和一个红像素R的线获得的截面视图。

[0083] 图2A示出了对于第一像素组合1形成一个片上透镜的情况。

[0084] 在根据该实施方式的固态成像器件中，在半导体衬底10上形成用于分离像素的分离绝缘膜11，并且在由分离绝缘膜11分离的范围中形成包括光电二极管的半导体区域12。如上所述，在半导体衬底的光感测表面上以矩阵形状排列并形成各像素。

[0085] 另外，在半导体衬底上形成用于读取在光电二极管中产生和充电的信号电荷以及根据该信号电荷的电压的信号读取单元(未示出)。这在CMOS图像传感器中由MOS晶体管(其已知为浮空扩散)和源跟随器组成。另外，这在CCD图像传感器中由CCD沟道(channel)组成。

[0086] 在半导体衬底上形成第一绝缘膜13以便覆盖光电二极管。在形成分离绝缘膜11的区域以上，在第一绝缘膜13中嵌入组成上层布线的导电层14。

[0087] 另外，在光电二极管以上，在第一绝缘膜13中形成开口15。形成第二绝缘膜16以便填充开口15。

[0088] 第二绝缘膜16由具有比第一绝缘膜13的折射率更高的折射率的材料制成。例如，第一绝缘膜13由氧化硅、氮化硅、碳化硅及其叠层体制成。第二绝缘膜16由具有高折射率的树脂(如硅氧烷树脂或聚酰亚胺)制成，且最好由硅氧烷树脂制成。

[0089] 另外，上述树脂包含金属氧化物粒子(如，氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化钨、氧化锆、氧化锌、氧化铟或氧化铪)，其增大了折射率。

[0090] 利用在具有低折射率的绝缘膜(第一绝缘膜12)的开口14中嵌入具有高折射率的绝缘膜(第二绝缘膜16)的以上配置，形成了用于引导来自上面方向的入射光的光波导管。

[0091] 在绝缘膜(12、16)上形成滤色器(17B、17G、17R)，并且在滤色器(17B、17G、17R)上形成片上透镜18。如图2A所示，对于绿像素(G1、G2)等组成的每一个第一像素组合1形成一个片上透镜18。

[0092] 这里，如图2A所示，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管，作为用于绿像素(G1、G2)的光波导管。

[0093] 例如，关于光波导管，对于第二像素组合2的每一个像素形成一个光波导管，并且第二像素组合2的每一个像素的光波导管的一个开口尺寸与第一像素组合1的光波导管的一个开口尺寸不同。

[0094] 另一方面，图2B示出了对于第一像素组合1的每一个像素形成一个片上透镜的情况。

[0095] 该情况与图2A中所示的情况的不同在于，对于绿像素(G1、G2)中的每一个形成一个片上透镜。其他配置基本上与如图2A中所示的相同。

[0096] [滤色器的配置]

[0097] 图3A和3B是图示根据该实施方式的滤色器的配置的示意图。

[0098] 图3A示出了现有技术中固态成像器件的滤色器的截面视图，以及沿横跨两个蓝像素(B1、B2)、两个红像素(R1、R2)和一个绿像素G1的线获得的截面视图。

[0099] 绿像素G1和蓝像素B2的滤色器彼此重叠，绿像素G1和红像素R1的滤色器彼此重叠，并且这些重叠部分变为非有效区域。这里，重叠部分中的位置(上和下)关系取决于形成滤色器的顺序。形成滤色器，以便其各部分在像素的边界区域彼此重叠，这产生了上述配置。

[0100] 另一方面，图3B示出了根据该实施方式的固态成像器件的滤色器的截面视图，并且所述截面视图沿横跨两个蓝像素(B1、B2)、两个绿像素(G1、G2)和一个红像素R1的线获得。

[0101] 如上所述，根据该实施方式的滤色器包括相邻地排列了四个绿像素的第一像素组合1。因此，在第一像素组合1中不存在滤色器的重叠部分，由此可以减小非有效区域的面积并提高灵敏度。

[0102] 特别地，绿光是人眼具有高灵敏度的区域中的光。因此，可以通过提高绿像素的灵敏度来增强获得的图像数据的亮度数据。

[0103] 如上所述，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管作为绿像素的光波导管。通过该配置，可以确保光波导管的大开口尺寸，并且增强光采集效果。

[0104] [固态成像器件的制造方法]

[0105] 首先，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩形形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷以及根据该信号电荷的电压的信号读取单元。接着，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜以便覆盖光电二极管。然后，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0106] 这里，在形成滤色器的步骤中，采用具有第一像素组合1和第二像素组合2的布局。在第一像素组合1中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素，并且在配备绿滤色器的同时排列总共四个绿像素。在第二像素组合2中，在水平和垂直方向二者上排列两个像素，并且排列总共四个像素。另外，对角线地排列具有红滤色器的两个红像素和具有蓝滤色器的两个蓝像素。采用在水平和垂直方向二者上交替地排列第一像素组合1和第二像素组合2的布局。

[0107] 如上所述，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现重叠部分。因此，可以制造能够减小非有效区域的面积并提高灵敏度的固态成像器件。

[0108] 特别地，通过对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管作为绿像素的光波导管，可以确保光波导管的大开口尺寸，由此增强光采集效果。

[0109] 第一修改示例

[0110] [滤色器和片上透镜的布局]

[0111] 图4A是图示根据该修改示例的固态成像器件的像素布局的平面视图。根据该修改示例的固态成像器件基本上与第一实施方式的固态成像器件相同，除了具有红滤色器的红像素(R)的位置与具有蓝滤色器的蓝像素(B)的位置交换之外。

[0112] 即，像素布局包括第一像素组合1和第二像素组合2。在第一像素组合1中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素(G)，并且在配备绿滤色器的同时排列总共四个像素。在第二像素组合2中，在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，并且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素(R)和具有蓝滤色器的两个蓝像素(B)。在布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列这些第一像素组合1和第二像素组合2。

[0113] 图4A中所示的布局也可以理解为在水平和垂直方向二者上重复地排列由虚线A包围的像素布局的配置。

[0114] 图4B是图示根据该修改示例的固态成像器件的像素布局和片上透镜布局的平面视图。在根据该修改示例的固态成像器件中，在滤色器上形成片上透镜。

[0115] 如图4B所示，对于第一像素组合1形成一个片上透镜OCLG，作为上述片上透镜。

[0116] 另外，对于第二像素组合2的每一个像素形成一个片上透镜(OCLB或OCLR)作为片上透镜。第二像素组合2的每一个像素的一个片上透镜(OCLB或OCLR)的直径不同于第一像素组合1的一个片上透镜OCLG的直径。

[0117] 另外，作为绿像素(G)的光波导管，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管。

[0118] 另一方面，作为光波导管，对于第二像素组合2的每一个像素形成一个光波导管，并且第二像素组合2的每一个像素的光波导管的一个开口尺寸不同于第一像素组合1的光波导管的一个开口尺寸。

[0119] 如上所述，根据该修改示例的滤色器，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并提高灵敏度。

[0120] 特别地，绿光是人眼具有高灵敏度的区域中的光。因此，可以通过提高绿像素的灵敏度来增强获得的图像数据的亮度数据。

[0121] 另外，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管，作为绿像素的光波导管。通过该配置，可以确保光波导管的大开口尺寸，并且增强光采集效果。

[0122] 第二修改示例

[0123] [滤色器和片上透镜的布局]

[0124] 图5A是图示根据该修改示例的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0125] 根据该修改示例的固态成像器件基本上与第一实施方式的固态成像器件相同，除了具有红滤色器的红像素(R)的位置与具有蓝滤色器的蓝像素(B)的位置交换之外。

[0126] 即，像素布局包括第一像素组合1和第二像素组合2。在第一像素组合1中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素(G)，并且在配备绿滤色器的同时排列总共四个像素。在第二像素组合2中，在水平和垂直方向二者上排列两个像素，排列总共四个像素，并且对角线地排列具有红滤色器的两个红像素(R)和具有蓝滤色器的两个蓝像素(B)。在布局中，在水平和垂直方向二者上交替地排列这些第一像素组合1和第二像素组合2。

[0127] 红像素(R)的位置与蓝像素(B)的位置交换的部分对应于根据第一实施方式的布局的部分。如图5A所示，分别对角线地排列红像素(R)和蓝像素(B)。

[0128] 图5A中所示的布局还可以理解为在水平和垂直方向二者上重复地排列由虚线A包围的像素布局的配置。

[0129] 图5B是图示根据该修改示例的固态成像器件的像素布局和片上透镜布局的平面视图。在根据该修改示例的固态成像器件中，在滤色器上形成片上透镜。

[0130] 如图5B所示，对于第一像素组合1形成一个片上透镜OCLG作为上述片上透镜。

[0131] 另外，对于第二像素组合2的每一个像素形成一个片上透镜(OCLB或OCLR)作为片上透镜。第二像素组合2的每一个像素的一个片上透镜(OCLB或OCLR)的直径不同于第一像素组合1的一个片上透镜OCLG的直径。

[0132] 另外，作为绿像素(G)的光波导管，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管。

[0133] 另一方面，作为光波导管，对于第二像素组合2的每一个像素形成一个光波导管，并且第二像素组合2的每一个像素的光波导管的一个开口尺寸不同于第一像素组合1的光波导管的一个开口尺寸。

[0134] 如上所述，根据该修改示例的滤色器，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并提高灵敏度。

[0135] 特别地，绿光是人眼具有高灵敏度的区域中的光。因此，可以通过提高绿像素的灵敏度来增强获得的图像数据的亮度数据。

[0136] 另外，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管，作为绿像素的光波导管。通过该配置，可以确保光波导管的大开口尺寸，并且增强光采集效果。

[0137] 第二实施方式

[0138] [滤色器和片上透镜的布局]

[0139] 图6A是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0140] 根据该实施方式的固态成像器件基本上与第一实施方式的固态成像器件相同，除了滤色器、片上透镜和光波导管的配置之外。

[0141] 配备滤色器的像素的布局包括第一像素组合1、第二像素组合2和第三像素组合3。在第一像素组合1中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素，并且在配备绿滤色器的同时排列总共四个像素。在第二像素组合2中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素，并且在配备蓝滤色器的同时排列总共四个像素。在第三像素组合3中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素，并且在配备红滤色器的同时排列总共四个像素。这里，配置第四像素组合4，以便在水平方向上交替地排列第一像素组合1和第二像素组合2。另外，配置第五像素组合5，以便在水平方向上交替地排列第一像素组合1和第三像素组合3。在该布局中，在水平方向上交替地排列第四像素组合4和第五像素组合5，以便在水平方向上移位第一像素组合1的量。

[0142] 图6A中所示的布局还可以理解为在水平和垂直方向二者上重复地排列由虚线A包围的像素布局的配置。

[0143] 图6B是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局和片上透镜布局的平面视图。在根据该实施方式的固态成像器件中，在滤色器上形成片上透镜。

[0144] 如图6B所示，对于第一像素组合1形成一个片上透镜OCLG作为片上透镜。

[0145] 另外，对于第二像素组合2和第三像素组合3中的每一个形成一个片上透镜(OCLB或OCLR)作为片上透镜。第二像素组合2和第三像素组合3中的每一个的一个片上透镜(OCLB或OCLR)的直径等于第一像素组合1的一个片上透镜OCLG的直径。

[0146] 另外，作为绿像素(G)的光波导管，对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管。

[0147] 作为光波导管，对于第二像素组合2和第三像素组合中的每一个形成一个光波导管，并且第二像素组合2和第三像素组合3中的每一个的光波导管的一个开口尺寸等于第一像素组合1的光波导管的一个开口尺寸。

[0148] 如上所述，根据该实施方式的滤色器，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现滤色器的重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并增强灵敏度。另外，以相同方式，四个相邻蓝像素和四个相邻红像素分别组成第二像素组合2和第三像素组合3，并且在第二像素组合2和第三像素组合3中未出现滤色器的重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并增强灵敏度。

[0149] 特别地，绿光是人眼具有高灵敏度的区域中的光。因此，可以通过提高绿像素的灵敏度来增强获得的图像数据的亮度数据。

[0150] 另外，对于第一像素组合1、第二像素组合2和第三像素组合3中的每一个形成一个光波导管，作为绿像素、蓝像素和红像素的光波导管。通过该配置，可以确保光波导管的大开口尺寸，并增强光采集效果。

[0151] [固态成像器件的制造方法]

[0152] 首先，对于在半导体衬底的光感测表面上以矩形形状排列的每一个像素分离地形成光电二极管，并且形成用于读取在光电二极管中产生并充电的信号电荷以及根据该信号电荷的电压的信号读取单元。接着，在半导体衬底上形成包括光波导管的绝缘膜，以便覆盖光电二极管。然后，在绝缘膜上形成滤色器，并且在滤色器上形成片上透镜。

[0153] 这里，在形成滤色器的步骤中，采用包括第一、第二和第三像素组合1、2和3的布局。在第一像素组合1中，在水平和垂直方向二者上排列两个绿像素作为滤色器，并且在配备绿滤色器作为其滤色器的同时排列总共四个绿像素。在第二像素组合2中，在水平和垂直方向二者上排列两个蓝像素，并且在配备蓝滤色器的同时排列总共四个像素。在第三像素组合3中，在水平和垂直方向二者上排列两个红像素，并且在配备红滤色器的同时排列总共四个像素。在垂直方向上交替地排列第四像素组合4(其中在水平方向上交替地排列第一像素组合1和第二像素组合2)和第五像素组合5(其中在水平方向上交替地排列第一像素组合1和第三像素组合3)，以便在水平方向上移位第一像素组合1的量。

[0154] 在形成片上透镜的步骤中，对于第一、第二和第三像素组合1、2和3中的每一个形成一个片上透镜作为片上透镜。

[0155] 如上所述，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现重叠部分。因此，可以制造能够减小非有效区域的面积并提高灵敏度的固态成像器件。特别地，由于相邻蓝像素和相邻红像素分别形成第二像素组合2和第三像素组合3，因此在第二像素组合2和第三像素组合3中未出现重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并提高灵敏度。

[0156] 另外，通过对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管作为绿像素的光波导管，可以确保光波导管的大开口尺寸，由此增强光采集效果。此外，以相同的方式，通过对于每四个蓝像素和每四个红像素形成一个光波导管，可以确保光波导管的大开口尺寸，由此增强光采集效果。

[0157] 第三实施方式

[0158] [共享浮空扩散的配置]

[0159] 图7A是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0160] 根据该实施方式的固态成像器件是CMOS图像传感器。

[0161] 像素布局和片上透镜布局与第一实施方式中的相同。这些可以与第一修改示例、第二修改示例或第二实施方式中的那些相同。

[0162] 对于每一个像素，向CMOS图像传感器提供MOS晶体管(其称为浮空扩散)和源跟随器，这将在后面描述。这里，在根据该实施方式的配置中，浮空扩散之后的电路由多个像素共享。

[0163] 如图7A所示，对于总共四个像素(即，两个绿像素G、一个蓝像素B和一个红像素R)形成浮空扩散FD。以上四个像素经由相应的传输晶体管连接到浮空扩散。即，附图示出了由四个像素共享一个浮空扩散的配置。

[0164] 图7B是在根据该实施方式的固态成像器件中由多个像素共享浮空扩散的情况下像素的等效电路示意图。图7B示出了由两个像素共享一个浮空扩散的情况。

[0165] 例如，在像素31中形成光电二极管33，并且光电二极管33经由传输晶体管35连接到浮空扩散FD。

[0166] 以相同的方式，在另一像素32中形成光电二极管34，并且光电二极管34经由传输晶体管36连接到浮空扩散FD。

[0167] 连接到传输晶体管(35、36)的栅极的控制线(42、43)控制相应传输晶体管(35、36)的导通和截止状态，并且将在光电二极管(33、34)中充电的信号电荷转移到浮空扩散FD。

[0168] 放大晶体管38(其称为源跟随器)的栅极电极连接到浮空扩散FD，并且从输出线40输出根据浮空扩散FD的电荷量的输出。

[0169] 另外，复位晶体管37连接到浮空扩散FD，并且可以通过导通和截止复位晶体管37在完成读取之后从浮空扩散移除和复位信号电荷。

[0170] 在以上操作中，通过顺序地执行传输晶体管的传输、信号的读取和每一个像素的复位操作，即使由多个像素共享浮空扩散，也可以获得每一个像素的信号。

[0171] [根据片上透镜的尺寸的光电二极管的布局]

[0172] 图8是放大了图7A中所示的四个像素的平面视图，所示四个像素为两个绿像素G、一个蓝像素B和一个红像素R，并且形成浮空扩散FD以便由四个像素包围。分别向每一个像素提供光电二极管(PDG、PDB或PDR)。

[0173] 光电二极管(PDG、PDB、PDR)经由传输晶体管(其每一个均具有传输门(GG、GB或GR))连接到浮空扩散FD。一个浮空扩散由四个像素共享。

[0174] 在以上配置中，对于蓝像素B和红像素R中的每一个像素形成片上透镜(OCLB或OCLR)。另一方面，对于绿像素G形成由四个绿像素G组成的像素组合所共享的一个片上透镜OCLG。片上透镜具有在其中心部分更高且在其外围部分中变得更低的光采集效率。

[0175] 优选的是，分别在蓝像素B和红像素R的中心处提供蓝像素B和红像素R的光电二极管(PDB、PDR)。

[0176] 另一方面，如图8所示，与蓝像素B和红像素R的光电二极管(PDB、PDR)的位置相比，绿像素G的光电二极管PDG最好不提供在像素的中心处，而是提供在更靠近片上透镜OCLG的中心的位置处。

[0177] 当如上所述对于每一个像素来说光电二极管的位置均不同时，优选的是在布局中采用具有如图8所示延伸到绿像素G的光电二极管PDG形式的浮空扩散FD。在具有上述形式的浮空扩散FD与相应光电二极管(PDG、PDB、PDR)之间形成传输门(GG、GB、GR)，并且配置传输晶体管。

[0178] 其他组件与第一实施方式中的那些相同。可替代地，这些可以与第一修改示例、第二修改示例或第二实施方式中的那些相同。

[0179] 如上所述，根据该实施方式的滤色器，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且在第一像素组合1中未出现重叠部分。因此，可以减小非有效区域的面积并提高灵敏度。特别地，绿光是人眼具有高灵敏度的区域中的光。因此，可以通过提高绿像素的灵敏度来增强获得的图像数据的亮度数据。

[0180] 另外，通过对于每一个第一像素组合1形成一个光波导管作为绿像素的光波导管，可以确保光波导管的大开口尺寸，由此增强光采集效果。

[0181] 第四实施方式

[0182] [上层布线的配置]

[0183] 图9是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0184] 像素布局和片上透镜与第一实施方式中的那些相同。可替代地，这些可以与第一修改示例、第二修改示例或第二实施方式中的那些相同。另外，当固态成像器件是CMOS图像传感器时，其配置可以与第三实施方式中的配置相同。

[0185] 如第一实施方式的图2A中所示，在半导体衬底上形成第一绝缘膜13以便覆盖光电二极管。在形成分离绝缘膜11的区域以上，在第一绝缘膜13中嵌入组成上层布线的导电层14。

[0186] 以上导电层14由不透射光的金属或具有低光渗透性的多晶硅制成。因此，在根据现有技术的各像素之间的边界部分中，入射在各像素的光电二极管上的光未被干扰。然而，根据本实施方式，四个相邻绿像素组成第一像素组合1，并且存在导电层干扰入射到提供导电层以便横跨第一像素组合1中的各像素的位置的光的可能性(即便所述位置对应于像素的边界位置)。

[0187] 因此，根据本实施方式，如图9所示，安置作为上层布线的导电层W，以便不横跨每一个第一像素组合1中的各像素。具体地说，导电层位于第一像素组合1和第二像素组合2之间的边界部分。

[0188] 通过以上配置，可以减小作为上层布线的导电层W干扰入射到光电二极管上的光的可能性。

[0189] 其他组件可以与每一个实施方式或每一个修改示例中的那些相同。

[0190] 第五实施方式

[0191] [在第一和第二方向上排列多个绿像素的配置]

[0192] 图10是图示根据该实施方式的固态成像器件的像素布局的平面视图。

[0193] 如图10所示，分别排列绿像素G、蓝像素B和红像素R。在第一和第二方向(其从大体水平和垂直方向倾斜45°)上排列每一个像素。

[0194] 这里，在第一和第二方向二者上排列具有绿滤色器的多个绿像素G作为滤色器。蓝像素B和红像素R完全由绿像素G包围。

[0195] 另外，形成由多个绿像素共享的片上透镜作为片上透镜。像素数可以是任意数目，只要它大于1即可。此外，片上透镜可以在适当的位置处分离。

[0196] 另外，可以形成绿像素的光波导管，以便通过多个像素进行通信。

[0197] 根据具有上述布局的固态成像器件，可以放大每一个像素的尺寸，而不降低获得的图像数据的质量，由此提高灵敏度。

[0198] 第一工作示例

[0199] 在遵照第一实施方式的同时，假设包括以图11所示的布局排列的像素的固态成像器件。

[0200] 在图11所示的布局中，在B11到G68中排列绿像素G、蓝像素B和红像素R。

[0201] 在以上配置中，通过按照如下那样根据存在于每一个像素的外围的像素的蓝信号和红信号的数据进行计算，可以获得绿像素G35、G36、G45和G46中的蓝信号和红信号：

[0202] [等式1]

[0203] R36＝(R16+R56)/2，R46＝(R44+R48)/2

[0204] B36＝(B34+B38)/2，B46＝(B26+B66)/2

[0205] R35＝(R33+R37)/2，R45＝(R25+R65)/2

[0206] B35＝(B15+B55)/2，B45＝(B43+B47)/2

[0207] 通过根据存在于每一个像素的外围的像素的绿信号的数据进行计算，可以获得红像素R33和R44以及蓝像素B34和B43中的绿信号：

[0208] [等式2]

[0209] G34＝(G14+G54+G32+G36)/4，G44＝(G24+G64+G42+G46)/4

[0210] G33＝(G13+G53+G31+G35)/4，G43＝(G23+G63+G41+G45)/4

[0211] 第二工作示例

[0212] 在遵照第一修改示例的同时，假设包括以图12所示的布局排列的像素的固态成像器件。

[0213] 在图12所示的布局中，在R11到G68中排列绿像素G、蓝像素B和红像素R。

[0214] 在以上配置中，通过按照如下那样根据存在于每一个像素的外围的像素的蓝信号和红信号的数据进行计算，可以获得绿像素G35、G36、G45和G46中的蓝信号和红信号：

[0215] [等式3]

[0216] R36＝(R34+R38)/2，R46＝(R26+R66)/2

[0217] B36＝(B16+B56)/2，B46＝(B44+B48)/2

[0218] R35＝(R15+R55)/2，R45＝(R43+R47)/2

[0219] B35＝(B33+B37)/2，B45＝(B25+B65)/2

[0220] 另外，通过根据存在于每一个像素的外围的像素的绿信号的数据进行计算，可以获得蓝像素B33和B44以及红像素R34和R43中的绿信号。

[0221] [等式4]

[0222] G34＝(G14+G54+G32+G36)/4，G44＝(G24+G64+G42+G46)/4

[0223] G33＝(G13+G53+G31+G35)/4，G43＝(G23+G63+G41+G45)/4

[0224] 第三工作示例

[0225] 在遵照第二修改示例的同时，假设包括以图13中所示的布局排列的像素的固态成像器件。

[0226] 在图13所示的布局中，在R11到G68中排列绿像素G、蓝像素B和红像素R。

[0227] 在以上配置中，通过按照如下那样根据存在于每一个像素的外围的像素的蓝信号和红信号的数据进行计算，可以获得绿像素G35、G36、G45和G46中的蓝信号和红信号：

[0228] [等式5]

[0229] B36＝(B25+B47)/2，R46＝(R37+R55)/2

[0230] R35＝(R26+R44)/2，B45＝(B34+B56)/2

[0231] 另外，通过根据存在于每一个像素的外围的像素的绿信号的数据进行计算，可以获得红像素R33和R44以及蓝像素B34和B43中的绿信号。

[0232] [等式6]

[0233] G34＝(G14+G54+G32+G36)/4，G44＝(G24+G64+G42+G46)/4

[0234] G33＝(G13+G53+G31+G35)/4，G43＝(G23+G63+G41+G45)/4

[0235] 第四工作示例

[0236] 在遵照第二实施方式的同时，假设包括以图14中所示的布局排列的像素的固态成像器件。

[0237] 在图14所示的布局中，在R11到G68中排列绿像素G、蓝像素B和红像素R。

[0238] 在以上配置中，通过按照如下那样根据存在于每一个像素的外围的像素的蓝信号和红信号的数据进行计算，可以获得绿像素G35、G36、G45和G46中的蓝信号和红信号：

[0239] [等式7]

[0240] R36＝(R16+R56)/2，R46＝(R44+R48)/2

[0241] B36＝(B34+B38)/2，B46＝(B26+B66)/2

[0242] R35＝(R33+R37)/2，R45＝(R25+R65)/2

[0243] B35＝(B15+B55)/2，B45＝(B43+B47)/2

[0244] 另外，通过根据存在于每一个像素的外围的像素的绿信号的数据进行计算，可以获得蓝像素B33和B34、B43和B44中的绿信号。

[0245] [等式6]

[0246] G34＝(G14+G54+G32+G36)/4，G44＝(G24+G64+G42+G46)/4

[0247] G33＝(G13+G53+G31+G35)/4，G43＝(G23+G63+G41+G45)/4

[0248] 第六实施方式

[0249] [采用固态成像器件的相机]

[0250] 图15是根据该实施方式的相机的示意性配置图。

[0251] 该相机配备集成了多个像素的固态成像器件50、光学系统51和信号处理电路53。

[0252] 在该实施方式中，以上固态成像器件50包括根据第一到第五实施方式以及第一和第二修改示例中的任意一个的固态成像器件。

[0253] 光学系统51通过来自物体的成像光(入射光)在固态成像器件50的成像表面上形成图像。结果，组成固态成像器件50的成像表面上的每一个像素的光电二极管根据入射光量将成像光转换为信号电荷，并在预定时间段内对信号电荷充电。

[0254] 例如，经由CCD电荷沟道，将充电的信号电荷输出为输出信号Vout。

[0255] 信号处理电路53使固态成像器件50的输出信号Vout经历各种信号处理，并作为视频信号输出。

[0256] 根据本实施方式的上述相机，可以在不降低斜入射光的光采集率的情况下改善色彩发暗特性和色散特性，并提高灵敏度。此外，可以以简单方法和简单工艺形成微透镜。

[0257] 本发明的实施方式不限于以上描述。

[0258] 例如，各实施方式可以应用于CMOS传感器和CCD元件二者。

[0259] 另外，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种修改。

[0260] 本申请包含与2009年7月24日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2009-173127中公开的主题有关的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。

[0261] 本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、部分组合和变更，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内即可。