CN101853866A - 固态图像拾取装置及其制造方法、图像拾取装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态图像拾取装置及其制造方法、图像拾取装置和电子装置。固态图像拾取装置包括像素部分，所述像素部分由沿半导体基底的行和列方向排列的单元像素限定。每个单元像素包括：形成在半导体基底上并将入射光线转换为信号电荷的光电转换器、形成在光电转换器上方并将入射光线引导到光电转换器的波导，以及形成在波导上方并且将入射光线引导到波导的光线入射侧一端的微透镜。波导具有从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面的柱形主体，并且设置为使得从波导的光线入射侧一端上的微透镜入射的入射光线的射线中心与波导的中心轴对齐。

Description

固态图像拾取装置及其制造方法、图像拾取装置和电子装置
技术领域
本发明涉及固态图像拾取装置及制造固态图像拾取装置方法、图像拾取装置，以及例如其中包括固态图像拾取装置的摄像机的电子装置。
背景技术
固态图像拾取装置包括例如由金属氧化物半导体(MOS)(如互补金属氧化物半导体(CMOS))图像传感器所代表的放大固态图像拾取装置。并且，固态图像拾取装置包括由电耦合器件(CCD)图像传感器所代表的电荷传输固态图像拾取装置。这些类型的固态图像拾取装置广泛地用于数字静态摄像机和数字视频摄像机。由于MOS固态图像拾取装置的电源电压和能耗低，固态图像拾取装置常用于例如装有摄像机的移动电话和个人数字助理(PDA)的移动装置中。
典型的MOS固态图像拾取装置包括多个阵列的单元像素，每个单元像素具有作为一组的用作为光电转换器的光电二极管和多个像素晶体管。近年来，像素尺寸的小型化在进步。为了减少单位像素的像素晶体管的数量并增加光电二极管的面积，开发了一种MOS固态图像拾取装置，其中使单位像素组构成阵列，单位像素组的每个具有由多个像素共享的像素晶体管(参见日本未经审查专利申请公开No.2006-54276和2009-135319)。
并且，提出一种固态图像拾取装置，其中波导将入射光线引到相应的光电二极管以提高灵敏度特性(参见日本未经审查专利申请公开No.2008-166677)。此外，提出一种固态图像拾取装置，其中对于片上透镜执行光瞳校正以校正阴影(日本专利No.2600250)。
固态图像拾取装置包括在对入射光线进行光电转换的光电二极管上方设置的波导以及将入射光线引导到波导的片上透镜。此外，彩色滤光片层形成在片上透镜和波导之间。彩色滤光片层将入射光线例如分成包括红(R)光、绿(G)光和蓝(B)光的彩色光线。为了减少颜色失常的影响，调节片上透镜的用于RGB颜色的曲率半径。此外，对于片上透镜和彩色滤光片的高的图像高度位置处的光瞳校正量确定为变为小于透镜主光线角(CRA)，以减少颜色失常的影响。
例如，当使用具有高的主光线角(例如，25°)的片上透镜时，高的图像高度位置处的颜色失常可能产生阴影(图像聚焦位置(深度)之间的差异)和颜色混合。
当使用如相关技术的根据颜色调节片上透镜的曲率半径的方法时，可能增加用于片上透镜的加工步骤的数目。当像素进一步小型化，片上透镜的曲率半径增大。很难根据颜色调节曲率半径。
在高入射角部分，图像形成的中心(包括F光线)从光电二极管的中心向光心偏离(例如，朝向像素部分的中心)。由此，产生阴影和颜色混合。在相关技术中，如果不按照颜色调节片上透镜的曲率半径，波导的光线入射侧端的入射光线的光点直径可能由于颜色失常根据颜色发生改变。随着像素进一步小型化，更难执行校正以获得对于所有颜色的平衡位置。如果对于片上透镜和颜色滤光片层的光瞳校正量按照颜色发生改变，则可能产生间隙或重叠部分。因此，可以产生阴影和颜色混合。鉴于此，对于片上透镜和颜色滤光片层执行光瞳校正，以有效地会聚甚至倾斜光线。然而，这样的结构仍可能引起亮度阴影和颜色阴影，亮度阴影中象角***的灵敏度降低，颜色阴影由各颜色之间的阴影的形状的差异引起。
公开了一种波导的技术，用于即使当入射光线具有大的入射角时也将入射光线引导到光电二极管。根据该技术，象角分为四个象限，并且波导的渐缩位置根据其在四个象限中的位置而改变，从而波导以不同的入射角引导入射光线(例如，参见日本未经审查专利申请公开No.2005-175234).
然而，即使波导的一部分渐缩，发明人仍发现垂直地进入波导的光线被渐缩的波导中的斜面反射，从而降低了灵敏度。因此，甚至波导的一部分也不应该渐缩，因为渐缩的形状使得灵敏度降低。此外，为了形成具有渐缩部分的波导，过程数和掩膜数相比形成标准波导的情况有所增加。此外，由于该技术仅将象角分为四个象限并且改变波导的形状，该技术并没有减小阴影特性。
图1示出了根据相关技术的其中两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的两个像素共享型MOS固态图像拾取装置1的示例。固态图像拾取装置1包括其中两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的两个像素共享型单元像素组2。单元像素组2包括两个光电二极管PD1和PD2、两个传输晶体管Tr11和Tr12、浮动扩散区FD、复位晶体管Tr2和放大晶体管Tr3。在该示例中，使用具有拜耳型(Bayer pattern)的颜色滤光片。两个像素共享型单元像素组2排列为使得第一绿色像素Gb布置为邻近蓝色像素B并且第二绿色像素Gr布置为邻近红色像素R。在图1中，将包括红色像素R和第一绿色像素Gb的两个像素共享型单元像素组2以及包括蓝色像素B和第二绿色像素Gr的两个像素共享型单元像素组2重复地构成阵列。
传输晶体管Tr11和Tr12包括相应的多晶硅制成的传输栅电极3、相应的光电二极管PD(PD1、PD2)和浮动扩散区FD。复位晶体管Tr2包括多晶硅制成的复位栅电极4、浮动扩散区FD和源区5。放大晶体管Tr3包括多晶硅制成的放大栅电极6、源区7和漏区8。浮动扩散区FD和放大栅电极6通过布线部分9彼此连接。放大晶体管Tr3的源区7连接到垂直信号线(未图示)。
在固态图像拾取装置1中，第一绿色像素Gb的传输栅电极3的布局与第二绿色像素Gr的传输栅电极3的布局非对称。布局引起第一和第二绿色像素Gb和Gr之间产生的灵敏度的差异。例如，由于传输栅电极3的基底层的布局之间的差异引起绿色像素Gb和Gr两者上的入射光线量之间产生差异，因为部分的倾斜入射光线被绿色像素中的一个的传输栅电极遮蔽。在MOS固态图像拾取装置中，随着像素小型化的发展，像素两者之间的灵敏度的差异变得明显。灵敏度的差异是小型化的瓶颈。
并且，参照图2，提出固态图像拾取装置10，其中两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的两个像素共享型单元像素组2以错开的形式排列。由于两个像素共享型单元像素组2在固态图像拾取装置10中以错开的形式排列，第一和第二绿色像素Gb和Gr的传输栅电极的布局彼此对称。从而，降低了绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差异。
第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差异可能引起噪声，例如刺耳的噪声，并且还可能引起颜色阴影的产生。希望消除灵敏度的差异。
发明内容
同时，在图2所示的固态图像拾取装置10中，像素晶体管的布局和浮动扩散区FD的布局被限制为保持第一和第二绿色像素Gb和Gr的传输栅电极的对称布局。该限制可能是小型化的瓶颈。例如，单元像素组2仅获得二像素共享，从而像素晶体管和浮动扩散的数目区是四像素共享的布局中的晶体管和浮动扩散区的数目的两倍。因此，用于光电转换的光电二极管PD的面积减小。光电二极管PD的面积的减小导致灵敏度的损失。此外，在固态图像拾取装置10中，绿色像素Gb和Gr的传输栅电极3的布局与红色像素R和蓝色像素B的传输栅电极3的布局非对称。从而，很难防止颜色阴影的发生。
如上所述，由于基底层相对于预定的相邻像素之间的边界具有非对称的布置，在像素之间产生光学非对称。
鉴于这种情况，希望提供固态图像拾取装置和包括固态图像拾取装置的例如摄像机的电子装置，该装置改善由于其中包括电极和布线部分的基底层的非对称布置产生的像素之间的光学非对称。
根据本发明的实施例的固态图像拾取装置，包括：像素部分，其中排列多像素；基底层，在多像素组的光线入射表面下方的位置处形成在该组中，并且具有包括电极和布线的布局，所述布局相对于预定的相邻像素之间的边界非对称；以及调节机构，用于使所述基底层带来的像素间的光学非对称成为光学对称。
作为固态图像拾取装置的理想实施例，所述像素部分包括多个单元像素组，每个所述单元像素组具有共享一个预定的晶体管的多个像素。所述基底层可以是包括像素晶体管的栅电极和布线部分的基底层。
根据该实施例的固态图像拾取装置，按照调节机构的位置偏移的调节方向和调节量，降低或消除了基底层对入射光线的影响。入射光线在各个像素的光电转换器上的入射效率可以相等。
根据理想实施例的固态图像拾取装置，像素部分可以包括像素共享型的多个单元像素组。从而，在单元像素组中或多个相邻的单元像素组中，至少输出相同的颜色信号的共同颜色像素的光电转换器上入射光线的入射效率可以相等。
根据本发明的实施例的电子装置，包括：固态图像拾取装置；光学***，将入射光线引导到所述固态图像拾取装置的光电转换器上；以及信号处理电路，处理所述固态图像拾取装置的输出信号。所述固态图像拾取装置是上述任意的固态图像拾取装置。
根据该实施例的电子装置，因为使用了固态图像拾取装置，降低或消除了基底层对入射光线的影响。入射光线在各个像素的光电转换器上的入射效率可以相等。
作为相关技术的缺陷，随着像素进一步小型化很难执行校正以获得对于所有像素的平衡位置，因为波导的光线入射侧一端的入射光线的光点直径可能由于色差按照颜色变化。并且，如果对于片上透镜和颜色滤光片层的光瞳校正量按照颜色变化，可能产生间隙或重叠部分。由此，可能产生阴影和颜色混合。
该装置不是基于传递通过颜色滤光片层的入射光线的颜色来对片上透镜和颜色滤光片层执行光瞳校正，而是基于入射光线的基准色执行光瞳校正。从而，即使当入射光线的光点直径由于色差按照颜色变化时，入射光线也能够有效地入射在波导的光线入射侧一端上。
根据本发明的实施例的固态图像拾取装置，包括：像素部分，由沿半导体基底的行和列方向排列的单元像素限定。每个所述单元像素包括：光电转换器，形成在所述半导体基底上并将入射光线转换为信号电荷；波导，形成在所述光电转换器上方并将入射光线引导到所述光电转换器；以及微透镜，形成在所述波导上方并将入射光线引导到所述波导的光线入射侧一端。所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从所述光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得从所述微透镜入射到所述波导的所述光线入射侧一端上的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
根据该实施例的固态图像拾取装置，波导具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。垂直地入射在波导的光线入射侧一端上的光线没有被波导的侧壁反射，而是传递通过波导16。限制了灵敏度的降低。并且，入射到波导的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心与波导的中心轴对齐。从而，对波导执行光瞳校正。因此，来自微透镜的入射光线被有效地引导到波导。
根据本发明的实施例的制造固态图像拾取装置的方法，所述方法包括以下步骤：在布线层中形成波导孔，所述波导孔将入射光线引导到将入射光线转换为信号电荷的光电转换器上，所述光电转换器形成在半导体基底处，形成在所述半导体基底处并包括中间层绝缘膜的所述布线层具有多层的布线部分；用波导材料膜充填所述波导孔，所述波导材料膜的折射率大于所述中间层绝缘膜的折射率，并且在所述波导孔中形成波导；通过中间夹着平面化绝缘膜，在所述波导材料膜上形成将入射光线分开的颜色滤光片层；并且在所述颜色滤光片层上形成微透镜，所述微透镜将入射光线引导到所述电光转换器上。各自具有所述光电转换器的多个单元像素沿所述半导体基底的行和列的方向排列，以限定像素部分。对于相应的所述光电转换器形成的所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得从所述微透镜入射到所述波导的所述光线入射侧一端上的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
根据该实施例的制造固态图像拾取装置的方法，波导具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。垂直地入射在波导的光线入射侧一端上的光线没有被波导的侧壁反射，而是传递通过波导16。限制了灵敏度的降低。并且，入射到波导的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心与波导的中心轴对齐。从而，对波导执行光瞳校正。因此，来自微透镜的入射光线被有效地引导到波导。
根据本发明的实施例的图像拾取装置，包括：光线会聚光学单元，会聚入射光线；其中包括固态图像拾取装置的图像拾取单元，接收由所述光线会聚光学单元会聚的光线，并且对光线执行光电转换；以及信号处理单元，处理通过所述固态图像拾取装置的光电转换获得的信号。所述固态图像拾取装置包括：像素部分，由沿半导体基底的行和列方向排列的单元像素限定。每个所述单元像素包括：光电转换器，形成在所述半导体基底上并将入射光线转换为信号电荷；波导，形成在所述光电转换器上方并将入射光线引导到所述光电转换器；以及微透镜，形成在所述波导上方并将入射光线引导到所述波导的光线入射侧一端。所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从所述光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得从所述微透镜入射到所述波导的所述光线入射侧一端上的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
根据该实施例的图像拾取装置，因为使用了上述的固态图像拾取装置，限制了灵敏度的降低，并且来自微透镜的入射光线可以被有效地引导到波导。
由于在固态图像拾取装置中甚至对波导执行光瞳校正，各种颜色的入射光线被完全地会聚到波导。因此，按照波长的由于阴影的颜色不均衡(颜色阴影)可以降低。由于减小了阴影，当将灵敏度限定为整个屏幕的输出平均值时，可以提高灵敏度。例如，可以减小暴光时间，并且可以执行黑暗环境中的图像捕获。
根据制造固态图像拾取装置的方法，由于甚至对波导执行光瞳校正，各种颜色的入射光线被完全地会聚到波导。因此，按照波长的由于阴影的颜色不均衡(颜色阴影)可以降低。由于减小了阴影，当将灵敏度限定为整个屏幕的输出平均值时，可以提高灵敏度。例如，可以减小暴光时间，并且可以执行黑暗环境中的图像捕获。从而，不需要增加过程数目就可以降低色差的影响。
并且，在小型化的像素中，通过对每种颜色调节光瞳校正量来减小不进入波导的光线。可以降低阴影和颜色混合。
由于根据该实施例的图像拾取装置采用上述的固态图像拾取装置，按照波长的由于阴影的颜色不均衡(颜色阴影)可以降低。可以提高灵敏度，从而获得高质量的图像。
根据该固态图像拾取装置，到各个光电转换器的入射光线的入射效率可以相等。各个像素的光电转换器可以获得光学对称。例如，如果使用像素共享型固态图像拾取装置，减小或消除了非对称基底层的影响，输出相同的颜色信号的共同颜色像素之间的灵敏度的差别可以降低。此外，可以降低颜色阴影。
根据该电子装置，可以在固态图像拾取装置中各个像素的光电转换器中提供光学对称。可以提高电子装置的质量，并且提高其图像质量。
附图说明
图1是示出了根据相关技术的其中两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的二像素共享型示例固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图2是示出了根据相关技术的其中两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的二像素共享型的另一个示例固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图3A至图3C是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第一示例结构的横截面示意图和平面布局示意图；
图4A和图4B是示出根据本发明的实施例计算光瞳校正量的示例方法的横截面示意图；
图5A和图5B是示出根据相关技术的固态图像拾取装置的示例结构的横截面示意图；
图6A和图6B是示出根据相关技术的计算光瞳校正量的示例方法的横截面示意图；
图7A至图7C是示出对于各种颜色的波导的光瞳校正量的横截面示意图；
图8是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第二示例结构的平面布局示意图；
图9A至图9C是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第二示例结构的横截面示意图；
图10A至图10D是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第三示例结构的横截面示意图；
图11是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第三示例结构的横截面示意图；
图12是示出根据本发明第二实施例的制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图13是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图14是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图15是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图16是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图17是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图18是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图19是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图20是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图21是示出制造固态图像拾取装置的第一示例方法中的制造步骤的截面图；
图22是示出根据本发明第二实施例的制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图23是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图24是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图25是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图26是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图27是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图28是示出制造固态图像拾取装置的第二示例方法中的制造步骤的截面图；
图29是示出根据本发明第三实施例的示例图像拾取装置的框图；
图30是示出根据本发明第四实施例的固态图像拾取装置中的像素部分的结构示意图；
图31A和31B是示出根据本发明第四实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图32是沿图31A中的XXXII-XXXII所取的横截面视图；
图33是绘出根据图31A和31B中所示的第四实施例的绿色像素Gb和Gr的波长和输出的曲线；
图34A和图34B是示出根据本发明第五实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图35是示出根据本发明第六实施例的最终状态下的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图36A和36B是示出根据第六实施例的固态图像拾取装置的主要部分以解释波导的运动的结构视图；
图37是示出根据本发明第七实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图38是示出根据用于说明第七实施例的对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构视图；
图39A和图39B是示出根据本发明第八实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图40A和图40B是示出根据第八实施例的用于描述波导的光瞳校正的固态图像拾取装置的主要部分的横截面示意图；
图41A至图41C是示出根据第八实施例的用于描述波导的光瞳校正的固态图像拾取装置的主要部分的横截面视图；
图42A和图42B是示出根据第八实施例的用于描述波导的光瞳校正的固态图像拾取装置的主要部分的平面图；
图43是示出根据第八实施例的用于描述波导的光瞳校正的固态图像拾取装置的像素部分的平面图；
图44是示出根据本发明第九实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图45是示出根据用于说明第九实施例的对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构视图；
图46是示出根据本发明第十实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图47A和图47B分别是是沿图46中的XLVIIA-XLVIIA和线XLVIIB-XLVIIB所取的横截面示意图；
图48是示出根据用于说明第十实施例的对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构视图；
图49A和图49B分别是是沿图48中的XLIXA-XLIXA和线XLIXB-XLIXB所取的横截面示意图；
图50是示出根据本发明第十一实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图51A和图51B分别是是沿图50中的LIA-LIA和线LIB-LIB所取的横截面示意图；
图52是示出根据用于说明第十一实施例的对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构视图；
图53A和图53B分别是是沿图52中的LIIIA-LIIIA和线LIIIB-LIIIB所取的横截面示意图；
图54是示出根据本发明第十二实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图55A和图55B分别是是沿图54中的LVA-LVA和线LVB-LVB所取的横截面示意图；
图56是示出根据用于说明第十二实施例的对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构视图；
图57A和图57B分别是是沿图56中的LVIIA-LVIIA和线LVIIB-LVIIB所取的横截面示意图；
图58是示出根据本发明第十三实施例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图59A和图59B分别是是沿图58中的LIXA-LIXA和线LIXB-LIXB所取的横截面示意图；
图60是示出作为根据本发明第十四实施例的固态图像拾取装置的示例颜色滤光片的拜耳型颜色滤光片的结构示意图；
图61是示出作为根据本发明第十四实施例的固态图像拾取装置的另一示例颜色滤光片的蜂窝型颜色滤光片的结构示意图；
图62是示出根据对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；
图63是沿图62中的LXIII-LXIII所取的横截面示意图；
图64是绘出根据图62中所示的对比示例的绿色像素Gb和Gr的波长和输出的曲线；
图65A和图65B是示出根据对比示例的固态图像拾取装置的主要部分的结构示意图；并且
图66是示出根据本发明第十五实施例的电子装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。
1.第一实施例
固态图像拾取装置的第一示例结构
将参照图3A至图3C的横截面示意图和平面布局示意图描述根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第一示例结构。图3A示出了象角中心处的单元像素，图3B示出了象角边缘处的单元像素，图3C示出了包括多个单元像素的像素部分。
以下，附图标记1表示固态图像拾取装置，11表示半导体基底，12表示光电转换器，14表示中间层绝缘膜，16表示波导，17表示颜色滤光片层，18表示微透镜，19表示波导孔，20表示像素部分，21表示单元像素，53表示波导材料膜，200表示图像拾取装置，201表示图像拾取单元，202表示光线会聚光学单元，203表示信号处理单元，并且210(1)表示固态图像拾取装置。
参照图3A至图3C，光电转换器12形成在半导体基底11的表面(光线入射侧)上。光电转换器12将入射光线转换为信号电荷。半导体基底11使用硅基底。或者，半导体基底11可以使用绝缘体上硅(SOI)基底。在这种情况下，光电转换器12形成在SOI基底的硅层上。布线层13形成在光电转换器12上方。例如，布线层13形成为使得包括布线部分15的多个层形成在中间层绝缘膜14中。布线部分15不形成在光电转换器12上方的区域中。中间层绝缘膜14的表面平面化。
此外，波导16形成在光电转换器12上方的区域中的布线层13中。波导16将入射光线引导到光电转换器12。波导16形成为使得在光电转换器12上方的区域中的中间层绝缘膜14中形成波导孔，并且波导孔充填有折射率大于中间层绝缘膜14的透光材料。该材料例如是氮化硅膜、金刚石膜或树脂膜。
微透镜18(也称为片上透镜)通过其间夹着颜色滤光片层17在波导16上方的区域中形成在中间层绝缘膜14上。颜色滤光片层17分开入射光线。微透镜18将从颜色滤光片层17发出的入射光线引导到波导16的光线入射侧的一端。微透镜18和颜色滤光片层17经历光瞳校正以有效地会聚甚至倾斜光线。光瞳校正量从象角的中心(例如，像素部分的中心)朝向象角的边缘变大。颜色滤光片层17将入射光线分为例如红光、绿光和蓝光。从而，提供了用于各种颜色的颜色滤光片。微透镜18也称为片上透镜。微透镜18具有凸透镜的形状并且设置在顶层中。
光电转换器12、波导16、颜色滤光片层17、微透镜18和传输栅(未图示)等限定单元像素21。多个这样的单元像素21设置在半导体基底11的行和列方向上，并且限定像素部分20。像素放大单元(未图示，也称为像素晶体管单元)用于每个单元像素、每两个单元像素或每四个单元像素。像素放大单元将传输栅读取的信号电荷放大并输出放大的信号电荷。
波导16形成在像素部分20中以分别对应光电转换器12。每个波导16具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。例如，具有恒定的横截面的柱形主体可以是圆柱体或椭圆柱体(包括椭圆柱)。或者，波导16可以是圆抹角的棱柱。入射到波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心LC与波导16的中心轴C对齐。
在这种情况下，在象角的中心处的单元像素21中(参见图3A)，入射光线在中心轴方向入射在微透镜18上。由微透镜18会聚的入射光线传递通过颜色滤光片层17并被它分开，并且入射到波导16的光线入射侧一端上。入射光线沿波导16的中心轴C被引导并且从波导16的光线出射侧一端出射。光线射在光电转换器12的中心。即，传递通过微透镜18的中心的入射光线沿着颜色滤光片层17的中心和波导16的中心轴C传递，并且射在光电转换器12的中心。从而，没有对波导16执行光瞳校正。
在位于从象角的中心偏移的位置处的单元像素21中(参见图3B)，如上所述，微透镜18和颜色滤光片层17经历光瞳校正以有效地会聚甚至倾斜光线。并且，波导16设置为使得入射在波导16的光线入射侧一端的入射光线的射线中心LC与波导16的中心轴C对齐。即，已经为波导16执行光瞳校正。
在像素部分20中，其上入射具有相等的波长的入射光线的光电转换器12中，每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心的偏移量从像素部分20的中心朝向外侧变大。即，由微透镜18会聚的入射光线的入射角从像素部分20的中心朝向外侧变大。已经对微透镜18执行光瞳校正，然而光瞳校正量不足够。鉴于此，对于具有相等的波长的入射光线，波导16的中心轴相对于光电转换器12的中心的偏移量增大，从而来自微透镜18的光线的射线中心与波导16的中心轴C对齐。
波导16的直径允许来自波导16的光线出射侧一端的入射光线射在光电转换器12的表面内的区域上。从而，波导16的尺寸不等于光电转换器12的表面的尺寸，这与相关技术的波导不同。波导16的直径理想地大于传递通过波导16的光线入射侧一端上的颜色滤光片层17的入射光线的光点直径。光点直径按照入射光线的波长而变化。例如，当颜色滤光片层17将入射光线分为红光、绿光和蓝光时，绿光的光点直径小于红光的光点直径，并且蓝光的光点直径小于绿光的光点直径。如果波导16的直径按照颜色而确定，总局将变得复杂。在一些情况中，波导16可以到达布线层13的布线部分15。例如，波导16的直径基于具有入射光线的中间波长范围的绿光而确定。或者，如果在波导16和布线层13的布线部分15之间设置边缘，那么波导16的直径可以基于红光来确定。
如上所述，通过将波导16的直径减小到小于相关技术的波导的直径，可以增大用于光瞳校正的边缘。此外，通过减小围绕波导16设置的布线部分15的宽度，可以进一步增大用于光瞳校正的边缘。例如，可以在对于过程可能的范围内减小布线部分15的行宽度，该范围防止由于布线部分15的电阻增大(因为行宽度减小)而发生时钟延迟。例如，如果布线部分15的行宽度减小10nm，那么用于光瞳校正的边缘可以增加10nm。
固态图像拾取装置1(1A)如上述构成。
光瞳校正的示例计算
接下来，将参照图4A和图4B中的示意性横截面视图描述计算固态图像拾取装置1的光瞳校正量的示例方法。图4A示出了象角中心处的单元像素。图4B示出了象角边缘处的单元像素。
参照图4A，在象角的中心处的单元像素21中，入射光线在中心轴方向入射在微透镜18上。由微透镜18会聚的入射光线传递通过颜色滤光片层17并被它分开，并且入射到波导16的光线入射侧一端上。入射光线沿波导16的中心轴C被引导并且从波导16的光线出射侧一端出射。光线射在光电转换器12的中心。即，传递通过微透镜18的中心的入射光线沿着颜色滤光片层17的中心和波导16的中心轴C传递，并且射在光电转换器12的中心。从而，没有对波导16执行光瞳校正。
相比之下，在象角边缘处的单元像素21中，参见图4B，计算入射在微透镜18上的入射光线的入射角θ1例如是θ1＝25°的位置处的光瞳校正量。
微透镜18的折射率n是n＝1.5。
如果微透镜18的环境的折射率n0是n0＝1，并且微透镜18的折射率n1是n1＝1.6，那么建立以下的关系：
sinθ2＝(n0/n1)×sinθ1
如果θ1＝25°，那么结果为：
θ2＝sin-1{(n0/n1)×sinθ1}
＝sin-1{(1/1.6)×sin25}
＝15.3°
例如，当波导16的光线入射侧一端作为参考位置(参考层)时，高度h1表示从参考位置到微透镜18的形成平面的高度，并且高度h2表示从参考位置到颜色滤光片层17的入射表面的高度。
例如，假设h1＝2μm、h2＝1.5μm。在这种情况下，波导16的中心轴C和微透镜18的中心轴LC之间的偏差X_OCL′如下：
X_OCL′＝h1×tanθ2+X_WG
＝2×tan15.3°+X_WG
＝0.547μm+X_WG
其中，X_WG是光电转换器12的中心和波导16的中心轴C之间的偏差。
并且，波导16的中心轴C和颜色滤光片层17的中心轴FC之间的偏差X_CF′如下：
X_CF′＝h2×tanθ2+X_WG
＝1.5×tan15.3°+X_WG
＝0.411μm+X_WG
如果波导16的光线出射侧一端处的衍射角θ3是θ3＝13.0°，那么到光电转换器12的表面的衍射宽度W为如下：
W＝h3×tanθ3。
如果从光电转换器12到波导16的光线出射侧一端的距离h3例如是h3＝0.5μm，那么结果为如下：
W＝h3×tanθ3＝0.5×tan13.0°＝0.115μm
例如，如果光电转换器12的宽度PD是PD＝1.1μm，并且波导16的直径WG′是WG′＝0.6μm，那么从衍射光线端到邻近光电转换器12形成的传输栅的半导体基底11的表面上的投影位置的距离α表示为如下：(PD-WG′)/2＞W+α
根据该表达式，值变为如下：
(1.1-0.6)/2＞0.11+α
在达到以下条件之前可以提供光瞳校正X_WG，
α＜0.25-0.115＝0.135μm
接下来，将描述计算衍射角θ3的方法。
基于杨氏实施，如果d等于像素间距×2，n等于1(一阶衍射光)，并且λ是入射光线的波长，提供如下表达式：
d×sinθ＝nλ
因此，结果为如下：
θ＝sin-1(nλ/d)
例如，如果d＝1.4μm×2＝2.80μm并且n＝1，并且如果红光的波长λ为λ＝630nm(红)，那么红光的衍射角θ为如下：
θ＝sin-1(0.63/2.8)＝13.00°
作为参照，如果蓝光的波长λblue为λblue＝450nm(蓝)，那么蓝光的衍射角为如下：
θblue＝sin-1(0.45/2.8)＝9.25°
并且，如果绿光的波长λgreen为λgreen＝550nm(绿)，那么绿光的衍射角为如下：
θgreen＝sin-1(0.55/2.8)＝11.33°
接下来，将参照图5A和图5B中的示意性横截面视图描述作为对比示例的根据相关技术的固态图像拾取装置的结构。图5A示出了象角中心处的单元像素。图5B示出了象角边缘处的单元像素。
参照图5A和图5B，在单元像素21中，光电转换器12形成在半导体基底11的表面(光线入射侧)上。光电转换器12将入射光线转换为信号电荷。布线层13形成在光电转换器12上方。例如，布线层13形成为使得包括布线部分15的多个层形成在中间层绝缘膜14中。布线部分15不形成在光电转换器12上方的区域中。中间层绝缘膜14的表面平面化。
此外，波导16形成在光电转换器12上方的区域中的布线层13中。波导16将入射光线引导到光电转换器12。微透镜18(也称为片上透镜)通过其间夹着颜色滤光片层17在波导16上方的区域中形成在中间层绝缘膜14上。颜色滤光片层17分开入射光线。微透镜18将从颜色滤光片层17发出的入射光线引导到波导16的光线入射侧的一端。颜色滤光片层17将入射光线分为例如红光、绿光和蓝光。从而，提供了用于各种颜色的颜色滤光片。微透镜18也称为片上透镜。微透镜18具有凸透镜的形状并且设置在顶层中。
参照图5A，在象角的中心处的单元像素21中，入射光线在中心轴方向入射在微透镜18上。由微透镜18会聚的入射光线传递通过颜色滤光片层17并被它分开，并且入射到波导16的光线入射侧一端上。入射光线沿波导16的中心轴C被引导并且从波导16的光线出射侧一端出射。光线射在光电转换器12的中心。即，传递通过微透镜18的中心的入射光线沿着颜色滤光片层17的中心和波导16的中心轴C传递，并且射在光电转换器12的中心。从而，没有对微透镜18或颜色滤光片层17执行光瞳校正。
相比之下，参见图5B，在位于从象角的中心偏移的位置处的单元像素21中，微透镜18和颜色滤光片层17经历光瞳校正以有效地会聚甚至倾斜光线。光瞳校正量从象角的中心朝向象角的边缘增大。
接下来，将参照图6A和图6B中的示意性横截面视图描述根据对比示例的计算光瞳校正量的示例方法。图6A示出了象角中心处的单元像素。图6B示出了象角边缘处的单元像素。
参照图6A，在象角的中心处的单元像素21中，入射光线在中心轴方向入射在微透镜18上。由微透镜18会聚的入射光线传递通过颜色滤光片层17并被它分开，并且入射到波导16的光线入射侧一端上。入射光线沿波导16的中心轴C被引导并且从波导16的光线出射侧一端出射。光线射在光电转换器12的中心。即，传递通过微透镜18的中心的入射光线沿着颜色滤光片层17的中心和波导16的中心轴C传递，并且射在光电转换器12的中心。从而，没有对波导16执行光瞳校正。
相比之下，参见图6B，在相关技术的固态图像拾取装置中，即使在象角边缘处的单元像素21中也没对波导16执行光瞳校正。这里，计算入射在微透镜18上的入射光线的入射角θ1例如是θ1＝25°的位置处的对于微透镜18和颜色滤光片层17的光瞳校正量。
例如，微透镜18的F数是F＝2.8，并且微透镜18的折射率n是n＝1.5。
并且，边缘射线的角度θ3是θ3＝6.8°。
如果微透镜18的环境的折射率n0是n0＝1，并且微透镜18的折射率n1是n1＝1.6，建立以下关系：
sinθ2＝(n0/n1)×sinθ1
如果θ1＝25°，结果如下：
θ2＝sin-1{(n0/n1)×sinθ1}
＝sin-1{(1/1.6)×sin25}
＝15.3°
例如，当波导16的光线入射侧一端作为参考位置(参考层)时，高度h1表示从参考位置到微透镜18的形成平面的高度，并且高度h2表示从参考位置到颜色滤光片层17的入射表面的高度。
例如，假设h1＝2μm、h2＝1.5μm。在这种情况下，波导16的中心轴C(光电转换器的中心)和微透镜18的中心轴LC之间的偏差X_OCL如下：
X_OCL＝h1×tanθ2＝2×tan15.3°＝0.547μm
并且，波导16的中心轴C和颜色滤光片层17的中心轴FC之间的偏差X_CF如下：
X_CF＝h2×tanθ2＝1.5×tan15.3°＝0.411μm
在该实施例中，没有对波导16执行光瞳校正。从而，可能发生参照图3A至图3C所描述的问题。
在固态图像拾取装置1中，波导16具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。垂直地入射在波导16的光线入射侧一端上的光线没有被波导16的侧壁反射，而是传递通过波导16。由于光线没有被波导16的侧壁反射，限制了灵敏度的降低。并且，由于入射到波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心与波导16的中心轴对齐，入射光线被有效地引导到波导16。即，甚至对波导16执行光瞳校正。
由于在固态图像拾取装置1中甚至对波导16执行光瞳校正，各种颜色的入射光线被完全地会聚到波导16。因此，按照波长的由于阴影的颜色不均衡(颜色阴影)可以降低。
此外，从光电转换器12的表面到波导16的光线出射侧一端的距离应该是预定的距离，以防止白斑出现。例如，如果形成在光电转换器12和波导16之间的中间层绝缘膜14由氧化硅制成，那么从光电转换器12到波导16的距离可以是例如约500nm。
波导16的直径确定为使得从波导16的光线出射侧一端射出并且由于衍射而具有漫射性能的入射光线射在光电转换器12的表面内的区域上。从而，由于从波导16射出的光线的漫射部分还射在光电转换器12上，所以提高了灵敏度。
由于减小了阴影，当将灵敏度限定为整个屏幕的输出平均值时，可以提高灵敏度，并且可以减小暴光时间。作为实际结果，绿光的灵敏度提高了4％，红光的灵敏度提高了3％，蓝光的灵敏度提高了2％。
在相关技术中，在相对于布线部分15的边缘的范围内尽可能大地增加波导16的尺寸，以提高灵敏度。从波导16的光线出射侧一端射出的入射光线射由于衍射而发生漫射并射出。因此，如果波导16的直径基本上等于光电转换器12的表面的尺寸，那么离开的光线的漫射部分不射到光电转换器12上。该漫射部分使灵敏度降低。
接下来，将描述波导16的直径的减小。如上所述，波导16的直径使从波导16的光线出射侧一端射出的入射光线射在光电转换器12的表面内的区域上。从而，波导16的尺寸不等于光电转换器12的表面的尺寸，不像相关技术中的波导那样。此外，减小了波导的直径。例如，尽管结构类似相关技术，其中布线部分15和波导16之间的间隔基本上仅是层叠边缘，然而可以通过减小波导16的直径对波导16执行光瞳校正。例如，假设相关技术的波导16的直径是1.5μm。通过将波导16的直径减小到1μm，对于每侧将直径减小了0.25μm。可以通过0.25μm执行光瞳校正。如上所述，波导16的直径理想地大于传递通过波导16的光线入射侧上的颜色滤光片层17的入射光线的光点直径。例如，基于具有入射光线的中间波长范围的绿光确定波导16的直径。或者，如果在波导16和布线层13的布线部分15之间设置边缘，那么可以基于红光来确定波导16的直径。
在上述的小型化的像素的情况中，按照从波导16到布线部分15的距离来确定光瞳校正量。例如，波导16的直径减小到理想的值以大于入射在波导16上的入射光线的光点直径。确定减小的量以获得理想的光瞳校正量。然而，如果光瞳校正量不充足，如上所述，减小布线部分15的行宽度尽然增大光瞳校正量。本发明的该实施例中对于波导16的光瞳校正不是简单地对具有相关技术的结构的波导16执行光瞳校正，而是例如通过减小波导16的直径或通过减小布线部分15的行宽度来提供波导16的光瞳校正量。从而，可以提供充足的光瞳校正量。颜色阴影可以显著降低。用于波导16的光瞳校正量相对用于微透镜18或颜色滤光片层17的光瞳校正量的比率是恒定的。例如，用于波导16的光瞳校正量可以是用于微透镜18的光瞳校正量的0.2倍。
在第一示例实施例中描述的固态图像拾取装置1中，显著地改变了对相关技术的波导16的理念。具体地，在相关技术中，波导16的直径在相对于布线部分15的边缘的范围内尽可能大地增大，以提高灵敏度。相比之下，在上述的固态图像拾取装置1中，只要波导16的直径大于光线入射侧上的入射光线的光点直径，尽可能地减小波导16的直径(光线入射侧的直径)，从而从波导16射出的所有离开光线射在光电转换器12上。这是与相关技术的波导显著不同之处。此外，如上所述，对于波导16执行光瞳校正是与相关技术的波导显著不同的另一处。
按照由颜色滤光片层17分开的入射光线的颜色，固态图像拾取装置1可以理想地具有对于波导16的不同的光瞳校正量。这一点将参照图7A至图7C中的示意性横截面视图描述。图7A至图7C示出了位于离开象角的中心(例如，像素部分的中心)相等的距离处并且具有不同颜色的颜色滤光片层17的单元像素，图7A示出了蓝色的单元像素，图7B示出了绿色的单元像素，并且图7C示出了红色的单元像素。
在固态图像拾取装置1中，参照图7A至图7C，在像素部分20中，其上入射具有相等的波长的入射光线的光电转换器12中，每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心轴FC的偏移量从像素部分20的中心处的光电转换器12朝向外侧变大。换言之，关于位于离开像素部分20的中心相等的距离处的光电转换器12，每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心轴FC的偏移量随着被颜色滤光片层17分开并入射到光电转换器12上的光线的波长的增大而减小。
更具体地，当固态图像拾取装置1在约1至3μm的间距处具有光电转换器12并且具有直径约0.5至2.5μm的波导16时，对于波导16的光瞳校正量满足关系“蓝光(B)＜绿光(G)＜红光(R)”。应注意，为了便于示出平面布局，波导16小于光电转换器12。例如，对于其上入射蓝光的波导16执行约20至50nm的光瞳校正，对于其上入射绿光的波导16执行约50至80nm的光瞳校正，并且对于其上入射红光的波导16执行约80至110nm的光瞳校正。由此，通过每个波导16可以使阴影最优化。
典型地，随着位置从像素部分20的中心朝向外侧偏移，由微透镜18会聚的入射光线的入射角增大。对于微透镜18执行光瞳校正，然而光瞳校正量不充足。鉴于此，如上所述，对于具有相等的波长的入射光线，每个波导16的中心轴相对于相应的光电转换器12的中心的偏移量增大，从而来自微透镜18的光线的射线的中心与波导16的中心轴对齐。
典型地，微透镜18和颜色滤光片层17经历光瞳校正，从而入射光线在中心轴方向上入射到光电转换器12上。例如，对于微透镜18和颜色滤光片层17执行具有参照波长的入射光线(例如，绿光)的光瞳校正。在这种情况下，参照图7A，由于蓝光容易被微透镜18弯曲，蓝光入射在波导16的光线入射侧一端时的入射角变大。因此，即使当微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移时，从颜色滤光片层17射出的光线也在靠近光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。因此，入射在波导16的光线入射侧一端上的几乎所有的入射光线被引导到波导16。在这种情况下，波导16的位置校正为使得入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导16的中心轴C对齐。
相比之下，参照图7C，由于红光相比蓝光几乎不会被微透镜18弯曲，红光入射在波导16的光线入射侧一端时的入射角变为小于蓝光的入射角。并且，由于微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移，从颜色滤光片层17射出的光线在远离光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。在一些情况下，将光线入射为使得光线的主要部分从波导16的光线入射侧一端突出。然而，在本发明的该实施例中，将波导16的位置校正为使得入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导16的中心轴C对齐。从而，从颜色滤光片层17射出的几乎所有的入射光线入射到波导16的光线入射侧一端上并被引导到波导16中。
并且，参照图7B，绿光相比蓝光几乎不会被微透镜18弯曲，并且相比红光容易被微透镜18弯曲。入射在波导16的光线入射侧一端的入射光线的入射角小于蓝光的入射角并且大于红光的入射角。由于微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移，从颜色滤光片层17射出的光线在远离光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。然而，在本发明的该实施例中，将波导16的位置校正为使得入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导16的中心轴C对齐。从而，从颜色滤光片层17射出的几乎所有的入射光线入射到波导16的光线入射侧一端上并被引导到波导16中。
如上所述，随着被颜色滤光片层17分开的光线的波长减小，每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心的偏移量减小。因此，即当波导16的光线入射侧一端上的入射光线的波长彼此不同时，波导16也根据波长分别地设置，单元像素21的灵敏度相等，并且不会发生颜色阴影。
固态图像拾取装置的第二示例结构
将参照图8中的平面布局图和图9A至9C的横截面图描述根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第二示例结构。在图8和图9A至9C中，例如四个单元像素共享一个像素晶体管单元。四个单元像素限定单元像素组。
参照图8和图9A至9C，单元像素组22包括例如两个第一单元像素21(21G)、一个第二单元像素21(21B)和一个第三单元像素21(21R)。第一单元像素21G包括光电转换器12(12G)，其上入射由颜色滤光片层17(17G)分开的具有第一波长(例如绿光，G)的光线。第二单元像素21B包括光电转换器12B，其上入射由颜色滤光片层17B分开的具有第二波长(蓝光，B)的光线。第二波长小于第一波长。第三单元像素21R包括光电转换器12R，其上入射由颜色滤光片层17R分开的具有第三波长(红光，R)的光线。第三波长大于第一波长。
关于单元像素组22中每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心轴FC的偏移量，波导16的中心轴C相对于光电转换器12的中心的偏移量随着由颜色滤光片层17分开的光线的波长减小而减小。并且，每个波导16的中心轴C相对于相应的光电转换器12的中心轴FC的偏移量朝向像素部分20的中心变小。换言之，偏移量从象角的中心(例如，像素部分的中心)朝向象角的边缘变大，并且离开光电转换器12的中心的偏移方向是朝向象角的中心。
固态图像拾取装置1(1B)如上所述构造。应注意，第一单元像素21G、第二单元像素21B和第三单元像素21R每个具有与固态图像拾取装置1的第一示例结构中所述的类似的基本结构。
固态图像拾取装置1B是多个(或四个)像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的所谓的多像素共享型(四像素共享型)。每个波导16的中心轴相对于相应的光电转换器12的中心的偏移量随着入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的波长增大而减小。在这样的四像素共享型中，关于该四个像素(单元像素21)，第三单元像素21R的波导16的偏移量(光瞳校正量)比第一单元像素21G的大，并且，第二单元像素21B的波导16的偏移量(光瞳校正量)比第一单元像素21G的小。
典型地，微透镜18和颜色滤光片层17经历光瞳校正，从而入射光线在中心轴方向上入射到光电转换器12上。例如，对于微透镜18和颜色滤光片层17执行具有参照波长的入射光线(例如，绿光)的光瞳校正。在这种情况下，由于蓝光容易被微透镜18弯曲，蓝光入射在波导16的光线入射侧一端时的入射角变大。因此，即使当微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向象角的中心(例如，像素部分的中心)极大地偏移时，从颜色滤光片层17射出的光线也在靠近光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。因此，入射在波导16的光线入射侧一端上的几乎所有的入射光线被引导到波导16。相比之下，由于红光相比蓝光几乎不会被微透镜18弯曲，红光入射在波导16的光线入射侧一端时的入射角变为小于蓝光的入射角。并且，由于微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向像素部分的中心偏移，从颜色滤光片层17射出的光线在远离光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。在一些情况下，将光线入射为使得光线的主要部分从波导16的光线入射侧一端突出。然而，在本发明的该实施例中，将波导16的位置校正为使得入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导16的中心轴C对齐。从而，从颜色滤光片层17射出的入射光线入射到波导16的光线入射侧一端上并被引导到波导16中。并且，绿光相比蓝光几乎不会被微透镜18弯曲，并且相比红光容易被微透镜18弯曲。入射在波导16的光线入射侧一端的入射光线的入射角小于蓝光的入射角并且大于红光的入射角。由于微透镜18和颜色滤光片层17通过光瞳校正相对于光电转换器12的中心轴FC向像素部分的中心偏移，从颜色滤光片层17射出的光线在远离光电转换器12的中心轴线FC的位置处入射在波导16的光线入射侧一端上。然而，根据该实施例，将波导16的位置校正为使得入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导16的中心轴C对齐。从颜色滤光片层17射出的入射光线入射到波导16的光线入射侧一端上并被引导到波导16中。如上所述，关于单元像素组22内的波导16，波导16的中心轴C相对于对应光电转换器12的中心轴FC的偏移量随着由颜色滤光片层17分开的光线的波长减小而减小。因此，即当波导16的光线入射侧一端上的入射光线的波长彼此不同时，波导16根据波长分别地设置，单元像素21的灵敏度相等，并且不会发生颜色阴影。
固态图像拾取装置的第三示例结构
将参照图10A至10D的横截面视图描述根据本发明第一实施例的固态图像拾取装置的第三示例结构。参照图10A至10D，该第三示例的固态图像拾取装置除波导16的结构外具有与第一示例的固态图像拾取装置1类似的结构。
参照图10A和10B，单元像素21包括具有第一波导16A和第二波导16B的波导16。第一波导16A限定波导16的***部分。第二波导16B形成在第一波导16A内侧并且具有小于第一波导16A的折射率。第一波导16A也可以形成在第二波导16B的底部。图10A示出了象角的中心部分处的单元像素21。图10B示出了远离象角的中心并且靠近象角的边缘的位置处的单元像素21。与第一示例的固态图像拾取装置1类似，当波导16位于更靠近象角的边缘，对于波导16执行光瞳校正。
例如，参照图11，结构可以包括用于尺寸为2μm的光电转换器12(例如，光电二极管)的直径为1μm的波导16。结构可以设计为使得对于最靠近象角的边缘的部分执行0.45μm的光瞳校正。通过使用具有约为1.8的折射率n1的膜(例如，由从氮化物中选取的材料制成的膜)形成第一波导16A，以限定波导16的侧壁部分。第二波导16B由从树脂中选取的材料制成并且具有约为1.4的折射率n2的膜形成。第一波导16A的侧壁部分具有约100nm的膜厚。因此，第一波导16的两个侧壁部分具有200nm的厚度。第二波导16B具有800nm的直径。如果用从氮化物中选取的材料制成的膜(例如，氮化硅膜)形成第一波导16A，该膜具有钝化膜的作用。
接下来，将参照图10C和10D描述入射光线的光路。图10C示出了在象角的中心部分处的单元像素21。图10D示出了在远离象角的中心而靠近象角的边缘的位置处的单元像素21。参照图10C，传递通过微透镜18和颜色滤光片层17的入射光线主要会聚到作为侧壁部分的第一波导16A，因为在象角的中心处的波导16中，侧壁部分中的第一波导16A具有比中心部分中的第二波导16B更高的折射率。
相比之下，参照图10D，当对波导16执行光瞳校正时，尽管波导16位于靠近象角的边缘的位置，传递通过微透镜18和颜色滤光片层17的入射光线的射线可以带到光电转换器12的中心(如所示，折射率满足n1＞n2)。具体地，入射到波导16上的倾斜入射光线从第二波导16B进入第一波导16A，在折射率高于第二波导16B的第一波导16A内反射，被引导到光线出射侧一端，并且被射到光电转换器12。由于光线通过波导16被引导，有理由确定用于波导16(第一波导16A)的材料的折射率大于用于波导16(第一波导16A)周围的构件的材料的折射率。具体地，对于象角边缘处的波导16执行光瞳校正，使得波导16的中心轴C与波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC对齐。从而，波导16的中心轴C相对于光电转换器12的中心朝向象角的中心偏移。因此，即使入射在波导16的光线入射侧一端上的入射光线入射在第二波导16B上，光线进入折射率高于第二波导16B的第一波导16A。光线在第一波导16A内传播并且从发射端朝向光电转换器12射出。并且，由于倾斜的入射光线从象角的中心附近的位置朝向象角的边缘附近的位置射出，入射光线以倾斜的方式朝向象角的边缘入射在第二波导16B上。从而，光线传播通过第一波导16A的象角的边缘附近的部分。即，由于第一波导16A的象角的边缘附近的部分位于靠近光电转换器12的中心，入射在第二波导16B上的入射光线传递通过第一波导16A并且有效地射到光电转换器12。
由于波导16具有包括第一波导16A和第二波导16B的结构，可以使光线从波导16的底部一直到光电转换器12的泄光量最小化。即使多晶硅电极61等设置在光电转换器12附近，光线入射在光电转换器12的中心上或中心附近的位置上，被多晶硅电极61遮蔽的成分可以降低。如果具有上述结构的波导16由一种材料制成，通过减小波导16的直径，被多晶硅电极61遮蔽的光的量可以降低。
并且，可以对光电转换器12、像素晶体管(未图示)和布线层13的布线部分15(未图示)执行光瞳校正。因此，被像素晶体管遮蔽的光的量可以降低，并且颜色阴影可以降低。
2.第二实施例
制造固态图像拾取装置的第一示例方法
以下，将参照图12至图21描述根据本发明第二实施例的制造固态图像拾取装置的第一示例方法。
参照图12，光电转换器12形成在半导体基底11的表面(光线入射侧)上。光电转换器12将入射光线转换为信号电荷。并且，传输栅31形成在半导体基底11上。传输栅31读取已经通过光电转换器12经历光电转换的信号电荷。此外，尽管未图示，像素晶体管和***电路单元形成在半导体基底11上。像素晶体管将已经通过光电转换器12经历光电转换的信号电荷放大并输出。***电路单元处理该放大的输出信号。半导体基底11使用例如硅基底。或者，半导体基底11可以使用绝缘体上硅(SOI)基底。在这种情况下，光电转换器12、传输栅31等形成在SOI基底的硅层上。
各自具有光电转换器12的多个单元像素21沿半导体基底11的行和列的方向设置在阵列中，以限定像素部分20。
绝缘膜形成在半导体基底11上以覆盖光电转换器12、传输栅31、像素晶体管、***电路单元等，从而五项原则布线层13。例如，布线层13形成为使得包括布线部分15在内的多个层形成在中间层绝缘膜14中。阻挡金属层141围绕布线部分15形成。在中间层绝缘膜14中，例如碳化硅(SiC)膜形成为防止金属等从布线部分15扩散的扩散防止层142。中间层绝缘膜14可以由氧化硅(SiO2)膜形成。中间层绝缘膜14的表面被平面化。布线部分15不形成在光电转换器12上方的区域中。
接下来，参照图13，抗蚀膜51通过典型的抗蚀程序形成在位于布线层13的顶部的中间层绝缘膜14上。通过光刻技术，在抗蚀膜51中的位于形成波导的区域上方的区域中形成开口52。当获得开口52的布局时，如参照图3A至3C、4A和4B等描述的对于波导执行光瞳校正。具体地，开口52形成为使得在开口52下方形成的波导的中心轴与的入射在波导的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心对齐。
接下来，参照图14，用作为刻蚀掩模的抗蚀膜51进行干刻蚀来在布线层13中的中间层绝缘膜14中制成用于形成波导的波导孔19。此时，波导孔19形成为使得波导孔19的侧壁是竖直的并且波导孔19的深度约4至5μm。并且，波导孔19从开口朝向底部具有恒定的横截面。开口的形状可以是圆形、卵形(包括椭圆形)等。或者，波导孔19的开口的形状可以是具有圆抹角的矩形(例如正方形)。
接下来，参照图15，抗蚀膜51(参见图14)被移除，以允许布线层13中的中间层绝缘膜14的表面暴露。
接下来，参照图16，用波导材料膜53充填波导孔19。
对于波导材料，选取比布线层13中的中间层绝缘膜14的材料具有更高折射率的材料。例如，当中间层绝缘膜14是由从硅的氧化物中选取并且折射率为1.4的材料制成的膜时，波导材料膜53是具有大于或等于1.4的折射率的膜。波导材料膜53使用由从氮化物中选取并且折射率约为1.8的材料制成的膜。例如，可以使用氮化硅膜。波导材料膜53还形成在中间层绝缘膜14上。波导材料膜53通过涂覆、化学气相沉积等形成。从而，波导16形成为使波导材料膜53充填在波导孔19中。
接下来，参照图17，形成用于使波导材料膜53的表面平面化的平面化绝缘膜54。平面化绝缘膜54例如由树脂层形成。
接下来，参照图18，颜色滤光片层17形成在平面化绝缘膜54上。通过施加颜色滤光片材料并且随后通过曝光、显影等进行图案化来形成颜色滤光片层17。颜色滤光片层17使用例如红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片以与由相应的光电转换器12检测的颜色对应。颜色滤光片层17的布局也经历光瞳校正。
接下来，参照图19，透镜形成膜55形成在颜色滤光片层17上。透镜形成膜55是用于微透镜(也称为片上透镜)的材料。透镜形成膜55例如由透光树脂膜形成。
接下来，参照图20，用于微透镜的抗蚀图案56形成在透镜形成膜55上。抗蚀图案56的布局经历光瞳校正。然后，尽管未示出，将抗蚀图案56模铸为具有透镜形状。然后，模铸为具有透镜形状的抗蚀图案56的形状通过往回刻蚀传递到透镜形成膜55。
由此，参照图21，微透镜18形成在透镜形成膜55中。
在上述的制造方法中，波导16具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。垂直地入射在波导16的光线入射侧一端上的光线没有被波导16的侧壁反射，而是传递通过波导16。从而，限制了灵敏度的降低。并且，由于入射到波导16的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心与波导16的中心轴对齐，入射光线被有效地引导到波导16。因此，可以制造的固态图像拾取装置1(1A)提供了与第一实施例的第一示例类似的效果和优势。
制造固态图像拾取装置的第二示例方法
以下，将参照图22至图28描述根据本发明第二实施例的制造固态图像拾取装置的第二示例方法。
参照图22，以与第一示例制造方法类似的方式在布线层13中形成波导孔19。然后，用于第一波导16A的第一波导材料膜57形成在波导孔19的内侧。第一波导材料膜57还形成在中间层绝缘膜14上。第一波导材料膜57由折射率高于中间层绝缘膜14的材料制成。例如，第一波导材料膜57可以是从氮化物中选择的材料制成的膜。例如，这样的膜可以是氮化硅(SiN)膜或氧氮化硅膜。并且，如果第一波导材料膜57由氮化硅膜形成，该膜用作为钝化膜。尽管第一波导材料膜57的材料不一定是从氮化物中选取的材料的膜，可以使用具有高折射率(例如n＝1.8)的氮化硅膜。至于膜厚，例如侧壁部分可以具有约100nm的厚度。只要以下形成的第二波导可以形成在第一波导16A内侧，可以理想地确定第一波导材料膜57的膜厚。膜形成方法可以是涂覆。当然，膜形成方法可以是其它方法，如化学气相沉积。
接下来，参照图23，其中形成第一波导材料膜57的波导孔19中充填第二波导材料膜58，从而形成第二波导16B。第二波导材料膜58是折射率低于第一波导材料膜57的材料。例如，可以选取折射率约1.4的树脂膜(例如，具有良好透光性的树脂膜，例如PMMA)或从硅的氧化物中选择的材料制成的膜。波导材料膜53也形成在中间层绝缘膜14上。上述的每种波导材料膜可以通过涂覆、化学气相沉积等形成。这样，由第一波导材料膜57制成的第一波导16A形成在波导孔19的内侧，并且由第二波导材料膜58制成的第二波导16B形成在第一波导16A内侧。
接下来，参照图24，形成用于使第二波导材料膜58的表面平面化的平面化绝缘膜54。平面化绝缘膜54例如由树脂层形成。
接下来，参照图25，颜色滤光片层17形成在平面化绝缘膜54上。通过施加颜色滤光片材料并且随后通过曝光、显影等进行图案化来形成颜色滤光片层17。颜色滤光片层17使用例如红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片以与由相应的光电转换器12检测的颜色对应。颜色滤光片层17的布局也经历光瞳校正。
接下来，参照图26，透镜形成膜55形成在颜色滤光片层17上。透镜形成膜55是用于微透镜(也称为片上透镜)的材料。透镜形成膜55例如由透光树脂膜形成。
接下来，参照图27，用于微透镜的抗蚀图案56形成在透镜形成膜55上。抗蚀图案56的布局经历光瞳校正。然后，尽管未示出，将抗蚀图案56模铸为具有透镜形状。然后，模铸为具有透镜形状的抗蚀图案56的形状通过往回刻蚀传递到透镜形成膜55。
由此，参照图28，微透镜18形成在透镜形成膜55中。从第二波导材料膜58的表面到微透镜18的基部的高度h1例如为1至3μm。并且，从第二波导材料膜58的表面到颜色滤光片层17的底面的高度h2例如是0.5至2.5μm。此外，从光电转换器12的表面到波导16的光线出射侧一端的高度h3例如是0.3至2μm。
根据第二制造方法，波导16形成为使得第二波导16B形成在内侧，从而具有相对较高折射率的第一波导16A形成在第二波导16B周围。从第二波导16B进入到第一波导16A的光线传播通过第一波导16A并且从那里射出。
因此，可固态图像拾取装置1(1B)提供了与第一实施例的第一示例中描述的固态图像拾取装置类似的效果和优势。
3.第三实施例
图像拾取装置的示例结构
接下来，将参照图29描述根据本发明第三实施例的图像拾取装置的示例结构。该图像拾取装置使用根据本发明的实施例的固态图像拾取装置。
参照图29，图像拾取装置图像拾取装置200包括图像拾取单元和固态图像拾取装置210。用于形成图像的光线会聚光学单元202设置在图像拾取单元201的光线会聚侧。图像拾取单元201连接到信号处理单元203。信号处理单元203包括驱动图像拾取单元201的驱动电路处理信号的信号处理电路，该信号通过固态图像拾取装置210进行光电转换成为图像。通过信号处理单元203处理的图像信号可以存储在图像存储单元(未图示)中。在这样的图像拾取装置200中，固态图像拾取装置210可以使用根据上述实施例描述的固态图像拾取装置1。
由于根据该实施例的图像拾取装置200使用根据上述实施例的固态图像拾取装置1，可以降低固态图像拾取装置1中按照波长由阴影引起的颜色不均衡(颜色阴影)。可以提高灵敏度，并从而可以获得具有高质量的图像。
图像拾取装置200可以形成为一个芯片或模块，其中集成了图像拾取单元和信号处理单元或光学***，从而具有图像拾取功能。图像拾取装置200例如是具有图像拾取功能的摄像机或移动装置。并且，“图像拾取”不仅包括用摄像机在正常拍摄期间捕获图像，还包括广义上的检测指纹等。
4.第四实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图30至图32每个示出了根据本发明第四实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图30是示出其中二维地排列了多个四像素共享型单元像素组的像素部分的平面图。图31A和31B是示出像素部分的象角中心处的单元像素组和象角边缘处的单元像素组的视图。图32是沿图31A中的XXXII-XXXII所取的横截面视图。
以下，附图标记40表示像素部分，38表示固态图像拾取装置，42表示单元像素组，PD(PD1至PD4)表示光电转换器，Tr11至Tr14、Tr2、Tr3和Tr4表示像素晶体管，43表示传输栅电极，48表示复位栅电极，49表示放大栅电极，151表示选择栅电极，152表示波导，154表示中间层绝缘膜，155表示布线部分，155a表示突出部分，150表示布线层，157表示颜色滤光片层，158表示微透镜，并且L表示入射光线。
首先，为了便于理解第四实施例，将参照图62和63描述改进之前的对比示例。该对比示例是其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型MOS固态图像拾取装置。该对比示例的固态图像拾取装置113包括其中排列多个单元像素组的像素部分。在每个单元像素组中，多个像素共享一个像素晶体管。具体地，固态图像拾取装置113包括四像素共享型单元像素组114，其中用作为光电转换器的四个光电二极管PD共享一个像素晶体管单元。更具体地，单元像素组114包括四个光电二极管PD(PD1至PD4)、四个传输晶体管Tr(Tr11至Tr14)和一个浮动扩散区FD。此外，单元像素组114包括一个复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4。由多晶硅制成的传输栅电极115布置在位于单元像素组114中心处的浮动扩散区FD和光电二极管PD1至PD4之间。从而，形成用于四个光电二极管PD的四个传输晶体管Tr11至Tr14。
复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4水平连续地布置在光电二极管PD1至PD4下方。复位晶体管Tr2包括扩散区116、扩散区117和复位栅电极120。放大晶体管Tr3包括扩散区117、扩散区118和放大栅电极121。选择晶体管Tr4包括扩散区118、扩散区119和选择栅电极122。在单元像素组114中，包括多晶硅制成的栅电极在内的基底层相对于相邻像素的边界具有非对称的布置。包括复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4的像素晶体管单元相对于像素Gb和R之间以及像素Gr和B之间的边界非对称地布置。并且，像素Gr、R、Gb和B的传输栅电极115相对于像素Gr、R、Gb和B的相应的边界非对称地布置。
分别形成用于光电二极管PD1至PD4的波导23。在该示例中，使用具有拜耳型的颜色滤光片层。在该层中，重复地排列四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型的多个单元像素组114。每个单元像素组114包括红色像素R、第一绿色像素Gb、蓝色像素B和第二绿色像素Gr。
图63是沿图62中穿过第二绿色像素Gr的线LXIII-LXIII所取的横截面视图。参照图64，作为光电转换器的光电二极管PD4形成在半导体基底24的表面上，并且包括布线部分26的多个层通过中间夹着中间层绝缘膜25形成在半导体基底24上方。波导23形成在光电二极管PD4上方使得波导23嵌在中间层绝缘膜25中。颜色滤光片层28形成在波导23上方。微透镜29(也称为片上透镜)形成在颜色滤光片层28上。并且，放大栅电极121形成在光电二极管PD4附近。栅绝缘膜27布置在放大栅电极121和光电二极管PD4之间。
在对比示例的固态图像拾取装置113中，入射光线L传递通过微透镜29和波导23，并且入射在每个像素的光电二极管PD上。此时，在第二绿色像素Gr中，传递通过波导23的部分入射光线L被设置在第二绿色像素Gr附近并且具有大的栅长度的放大栅电极121遮蔽，如图62和63中的圈c所示。在第一绿色像素Gb中，传递通过波导23的入射光线L入射在光电二极管PD1上，没有受到复位栅电极120或放大栅电极121的影响。鉴于此，如图64中绘出波长和输出的曲线所示，第二绿色像素Gr的灵敏度(参见曲线r1)小于第一绿色像素Gb(参见曲线b1)。从而，在绿色像素Gb和Gr之间出现灵敏度的差别。
相比之下，根据第四实施例的固态图像拾取装置可以将灵敏度控制为使得第一和第二绿色像素Gb和Gr的灵敏度在四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组内相等。
参照图31，该第四实施例的固态图像拾取装置38包括其中排列多个单元像素组41的像素部分。在每个单元像素组42中，多个像素共享一个像素晶体管。具体地，固态图像拾取装置38包括四像素共享型单元像素组42，其共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管以及一个选择晶体管，其中用作为光电转换器的四个光电二极管PD共享一个像素晶体管单元。更具体地，单元像素组42包括四个光电二极管PD(PD1至PD4)、四个传输晶体管Tr(Tr11至Tr14)和一个浮动扩散区FD。此外，单元像素组42包括一个复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4。浮动扩散区FD布置在2×2的阵列的四个光电二极管PD1至PD4的中心。由多晶硅制成的传输栅电极43布置在浮动扩散区FD和光电二极管PD1至PD4之间。从而，形成用于四个光电二极管PD的四个传输晶体管Tr11至Tr14。
复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4水平连续地布置在四个光电二极管PD1至PD4下方。复位晶体管Tr2包括扩散区44、扩散区45和复位栅电极48。放大晶体管Tr3包括扩散区45、扩散区46和放大栅电极49。选择晶体管Tr4包括扩散区46、扩散区47和选择栅电极151。
分别形成用于光电二极管PD1至PD4的波导152。在该实施例中，颜色滤光片层157使用图60中所示的拜耳型颜色滤光片101。因此，在该实施例中，参照图30，重复地排列其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型的多个单元像素组42，由此形成像素部分40。每个单元像素组42包括红色像素R、第一绿色像素Gb、蓝色像素B和第二绿色像素Gr。
像素R、Gb、B和Gr具有与图32所示的类似的基本结构。具体地，像素R、Gb、B和Gr每个在半导体基底153的表面上具有作为光电转换器的光电二极管PD。布线层150形成在半导体基底153上方。在布线层150中，包括布线部分155的多个层通过中间夹着中间层绝缘膜154设置在除光电二极管PD上方的区域外的区域中。波导152形成在光电二极管PD上方使得波导152嵌在中间层绝缘膜154中。波导152将入射光线引导到光电二极管PD。中间层绝缘膜154的表面被平面化。将入射光线分开以对应于波导152的颜色滤光片层157形成在平面化的表面上。微透镜158(也称为片上透镜)形成在颜色滤光片层157上。像素晶体管的多晶硅制成的栅电极43、48、49和151通过其间夹着栅绝缘膜131形成。参照图32中的横截面视图，放大栅电极49形成在光电二极管PD4附近。栅绝缘膜131设置在放大栅电极121和光电二极管PD4之间。
对应光电二极管PD形成的波导152具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。例如，柱形主体可以是圆柱体或椭圆柱体(包括椭圆柱)。波导152的直径(宽度)小于光电二极管PD的宽度和用于光电二极管PD的布线部分155的开口宽度，从而可以通过偏移来调节波导152，这将在以下描述。波导152可以是渐缩的柱形，其横截面从光线入射侧一端向光线出射侧一端减小。
在单元像素组42中，设置在光线入射表面下方的基底层具有非对称的布置。在该实施例中，包括传输栅电极43的基底层(形成在波导152下方的基底层)相对于相邻的像素Gr、R、Gb和B的边界具有非对称的布置。即，像素Gr、R、Gb和B的传输栅电极43非对称地布置在单元像素组42中。并且，在单元像素组42中，包括复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4的像素晶体管单元相对于像素Gb和R之间以及像素Gr和B之间的边界非对称地布置。
在通过偏移调来节预定的像素的波导152之前的状态(相当于图62中的对比示例的状态)中，波导152在规则的间隔处布置在像素部分40的整个区域中，并且光电二极管PD和波导152之间的位置关系在整个像素部分40中是等同的。例如，有的情况中光电二极管PD的中心略从波导152的中心轴偏移，并且有的情况中光电二极管PD的中心与波导152的中心轴对齐。在任意情况中，光电二极管PD的中心和波导152之间的位置关系在整个像素部分40中是等同的。
每种颜色的颜色滤光片层157和微透镜158可以经历光瞳校正，或者可以不经历光瞳校正。如果对于颜色滤光片层157和微透镜158执行光瞳校正，将光瞳校正执行为使得颜色滤光片层157或微透镜158的中心相对于光电二极管PD的中心的偏移量从像素部分40的中心朝向***变大。
在该实施例中，波导152用作为调节机构，用于为光电二极管PD在单元像素组42中获得光学对称。在该实施例中，第二绿色像素Gr的波导152从参考位置偏移离开放大栅电极49，该参考位置处像素的波导152以规则的间隔布置在像素部分40的整个区域中。在这种情况中，位置偏移的调节方向和调节量被确定为使得第二绿色像素Gr的灵敏度等于第一绿色像素Gb的灵敏度。在该实施例中，第二绿色像素Gr的波导152向斜上方左侧偏移，如图31A和31B中的箭头B所示，使得作为初始状态或参考状态的距离d1(参见图62中的对比示例)成为大于距离d1的距离d2。第二绿色像素Gr的波导152的位置偏移的调节方向(偏移方向)和调节量(偏移量)在包括象角的边缘处的波导152在内的整个像素部分中相等。其它的红色像素R、蓝色像素B和第一绿色像素Gb的波导152的位置没有从原始状态发生变化。
因此，四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型的多个单元像素组单元像素组42中的第二绿色像素Gr的波导152相对于第二绿色像素Gr和其它的红色像素R、蓝色像素B和第一绿色像素Gb之间的边界，与其它的红色像素R、蓝色像素B和第一绿色像素Gb非对称地布置。
单元像素组42中的波导152的整个布局预先设置在用于形成波导152的暴光掩模中，预示第二绿色像素Gr的波导152的偏移位置。从而，通过使用暴光掩模，形成的波导布局中仅第二绿色像素Gr的波导152相比其它像素Gb、R和B在单元像素组42中被有意地沿预定方向偏移预定距离。
通过第四实施例的固态图像拾取装置38，仅第二绿色像素Gr的波导152被有意地从基底层中的多晶硅制成的放大栅电极49偏移。因此，可以防止入射光线L被放大栅电极49遮蔽。从而，可以降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别，并且由此，可以获得对于绿色像素Gb和Gr的光学对称。参照图33中绘出波长和输出的图中的曲线r2和b2，第一和第二绿色像素Gb和Gr的灵敏度可以彼此相等。因此，通过减小第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度差别，可以噪声(例如刺耳的噪声)，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
5.第五实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图34A和图34B每个示出了根据本发明第五实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图34A和图34B是示出像素部分中的象角中心处的单元像素组和象角边缘处的单元像素组的平面图。
基于与光电二极管PD对应的布线部分155的开口宽度的边缘，确定作为波导152的调节量的偏移量。从而，限制了偏移量。通过该限制，即使仅偏移第二绿色像素Gr的波导152，第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度差别也可能不减小。第五实施例改进了这一点。
在根据第五实施例的固态图像拾取装置161中，类似于第四实施例，如图34A和34B中的箭头B所示，第二绿色像素Gr的波导152向斜上方右侧从放大栅电极49偏移预定距离。同时，如图34A和34B中的箭头C所示，第一绿色像素Gb的波导152向斜上方右侧偏移预定距离d3，以靠近复位栅电极48。单元像素组42中波导152的布局在整个像素部分40上等同。在该实施例中，第一绿色像素Gb的波导152的偏移方向与箭头C所示的第二绿色像素Gr的偏移方向相同。第一和第二绿色像素Gb和Gr的偏移方向不限于此。可以按照像素晶体管Tr11至Tr14的布局确定最佳的方向。
其它结构类似于根据第四实施例所描述的。图31A和31B中类似的附图标记指代类似的部件。
通过第五实施例的固态图像拾取装置161，通过将第二绿色像素Gr的波导152从基底层中的放大栅电极49偏移，提高了第二绿色像素Gr的灵敏度；通过将第一绿色像素Gb的波导152从基底层中的复位栅电极48偏移，有意地降低了第二绿色像素Gr的灵敏度。因此，可以获得对于第一和第二绿色像素Gb和Gr的光学对称。即，可以进一步降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。绿色像素Gb和Gr二者的灵敏度可以相等。因此，通过降低第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别，可以减小噪声(例如刺耳的噪声)，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
6.第六实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图35、36A和36B每个示出了根据本发明第六实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图35是示出根据第六实施例的最终状态下的单元像素组的示意结构图。图36A和36B是示出用于为倾斜入射光线提供改进的像素部分的象角中心处和象角边缘处的单元像素组的示意平面图。
根据第六实施例的固态图像拾取装置除了控制绿色像素Gb和Gr两者之间的灵敏度的差别，还可以对颜色阴影提供控制。
首先，为了便于理解第六实施例，将参照图65A和65B描述改进之前的对比示例。图65A和65B中的对比示例与上述的图62中的对比示例类似。相似的附图标记表示相似的部件。如图65A所示，在象角中心处，入射光线L沿垂直于纸面的方向入射(在图中，为了便于示出，入射光线L从上侧进入下侧)。用于像素R、Gr、Gb和B的波导23布置在相应的传输栅电极115附近。从而，如圈f所示，传递通过波导23的部分入射光线L可能被传输栅电极115遮蔽。相比之下，如图65B所示，在象角的边缘处(在图中，例如示出左边像素部分)，入射光线L从右侧倾斜地进入左侧。由于光电二极管PD1和PD2被传输栅电极115遮蔽，如圈g所示，入射在第一绿色像素Gb和红色像素R上的部分入射光线L被传输栅电极115遮蔽。如圈f所示，入射在第二绿色像素Gr和蓝色像素B上的部分入射光线L也可能被传输栅电极115遮蔽。并且，在象角的中心和边缘处，第二绿色像素Gr和蓝色像素B的波导23位于放大栅电极121附近。如圈e所示，部分入射光线L被放大栅电极121遮蔽。因此，出现第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别，并且出现颜色阴影。
通过第六实施例的固态图像拾取装置63，如图36A所示的象角的中心处和图36B所示的象角的边缘处，单元像素组42中像素R、Gr、Gb和B的波导152沿水平方向离开相应的传输栅电极43偏移，如箭头X所示。因此，在像素R、Gr、Gb和B中，在象角中心处的部分的垂直入射光线L以及倾斜入射光线L几乎不被传输栅电极43遮蔽。从而，降低或消除了传输栅电极43对入射光线L的遮蔽。
并且，类似于根据第四实施例的描述，第二绿色像素Gr的波导152离开放大栅电极49偏移，并且蓝色像素B的波导152离开放大栅电极159偏移。
因此，参照图35，根据第六实施例的固态图像拾取装置63沿箭头所示的方向偏移预定的偏移量。具体地，第二绿色像素Gr的波导152向斜上方右侧(箭头Y)离开传输栅电极43和放大栅电极49而偏移。蓝色像素B的波导152向斜下方右侧(箭头Z)偏移以与第二绿色像素Gr的波导152对称。第一绿色像素Gb的波导152和红色像素R水平地向左侧离开传输栅电极43偏移。单元像素组42中的波导152的布局在整个像素部分40中是等同的。
其它结构类似于根据第四实施例所描述的。图35、36A和36B中，类似的附图标记指代图31A和31B中类似的部件。
通过第六实施例的固态图像拾取装置63，可以降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。可以减小噪声(例如刺耳的噪声)。此外，可以控制红色像素R和蓝色像素B的灵敏度。可以降低像素部分40的灵敏度的变化，并且可以降低颜色阴影。由于可以降低像素部分40的灵敏度的变化，可以减少校正电路，并且电路尺寸可以降低。
7.第七实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图37示出了根据本发明第七实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图37是示出单元像素组中的第二绿色像素Gr的横截面视图。
基底层中的对称布置不仅可以对于多晶硅制成的栅电极进行，还可以对于布线图案。根据第七实施例的固态图像拾取装置可以对于布线部分155获得基底层中的光学对称。
首先，为了便于理解第七实施例，将参照图38描述改进之前的对比示例。图38是其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组中的第二绿色像素Gr的横截面视图。在对比示例的固态图像拾取装置33中，参照图38，作为光电转换器的光电二极管PD4形成在半导体基底24的表面上，并且包括布线部分26的多个层通过中间夹着中间层绝缘膜25形成在半导体基底24上方。波导23形成在光电二极管PD4上方使得波导23嵌在中间层绝缘膜25中。颜色滤光片层28形成在波导23上方。微透镜29(也称为片上透镜)形成在颜色滤光片层28上。在该示例中，波导23设置在底层中的布线部分26上方。底层中的布线部分26的一部分突出到光电二极管PD4上方的区域，并且包括布线部分26在内的基底层在单元像素组中具有非对称的布置。尽管未图示，在包括红色像素R、蓝色像素B和第一绿色像素Gb的其它像素中，波导23下方的底层中的布线部分布线部分26不突出到光电二极管PD1、PD2和PD3上方的区域。
在对比示例的固态图像拾取装置33中，参照图38，入射在第二绿色像素Gr上的部分入射光线L被底层中的布线部分26遮蔽，使第二绿色像素Gr的灵敏度降低。因此，出现第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。如果底层中的布线部分26的一部分延伸到另一个像素的电光二极管上方的区域，并且如果包括布线部分26在内的基底层的布局非对称，则出现颜色阴影。
在根据第七实施例的固态图像拾取装置65中，作为光电转换器的光电二极管PD4形成在半导体基底153的表面上，并且包括布线部分155的多个层通过中间夹着中间层绝缘膜154形成在半导体基底153上方。布线部分155在与光电二极管PD4对应的区域中基本上打开。波导152形成在光电二极管PD4上方使得波导152嵌在中间层绝缘膜154中。波导152将入射光线引导到光电二极管PD。中间层绝缘膜154的表面被平面化。颜色滤光片层157形成在中间层绝缘膜154的表面上。微透镜158(也称为片上透镜)形成在颜色滤光片层157上。在该示例中，波导152设置在底层中的布线部分155上方，并且底层中的布线部分155的一部分突出到光电二极管PD4上方的区域。尽管未图示，在包括红色像素R、蓝色像素B和第一绿色像素Gb的其它像素中，波导152下方的底层中的布线部分布线部分155不突出到光电二极管PD1、PD2和PD3上方的区域。从而，包括布线部分155在内的基底层的布局在单元像素组42中具有非对称的布置。
在该实施例中，第二绿色像素Gr的波导152离开布线部分155而偏移，布线部分155突出到光电二极管PD4上方的区域。其它颜色的像素R、Gb和B的波导152设置在相对于相应的光电二极管的等同的位置处。由于仅第二绿色像素Gr的波导152从初始位置偏移，单元像素组42中的第二绿色像素Gr的波导152相对于第二绿色像素Gr和其它颜色的像素Gb、R和B之间的边界，与其它颜色的像素Gb、R和B非对称地布置。在单元像素组42中的波导152的布局在整个像素部分40中相同。
四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型的其它结构与根据第四实施例所描述的类似。将省去重复的描述。
根据第七实施例的固态图像拾取装置65，第二绿色像素Gr的波导152离开布线部分155而偏移，布线部分155突出到光电二极管PD4上方的区域。因此，入射光线L没有被布线部分155遮蔽，并且入射在光电二极管PD4上，从而使第二绿色像素Gr的灵敏度提高。从而，可以降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。绿色像素Gb和Gr两者的灵敏度可以相等。因此，通过降低第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别，可以减小噪声(例如刺耳的噪声)，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
如果底层中的布线部分155的一部分突出到另一个颜色像素的光电二极管PD上方的区域，该像素的波导偏移。根据这种结构，入射光线L没有被布线部分155遮蔽，并且可以降低颜色阴影。
8.第八实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图39A和图39B每个示出了根据本发明第八实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图39A和图39B是示出根据第八实施例的最终状态下的象角中心处和象角边缘处的单元像素组的示意结构图。
根据该实施例的固态图像拾取装置通过将根据第四至第七实施例中任意所描述的波导的偏移与用于波导的光瞳校正结合起来，降低绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度差别，并且降低颜色阴影。
首先，将参照图40A至图43描述用于波导的光瞳校正。在图40A至图43的横截面视图中，为了便于描述，没有示出像素晶体管。图40A示出了象角中心处的像素。图40B示出了象角端部处的像素。参照图40A和图40B，在固态图像拾取装置的像素中，作为光电转换器的光电二极管PD形成在半导体基底153的表面上，并且包括布线部分155的多个层通过中间夹着中间层绝缘膜154形成在半导体基底153上方的除光电二极管PD上方的区域以外的区域中。波导152形成在光电二极管PD上方使得波导152嵌在中间层绝缘膜154中。波导152将入射光线引导到光电二极管PD。中间层绝缘膜154的表面被平面化。用于对应波导152的颜色滤光片层157形成在平面化的表面上。微透镜158(也称为片上透镜)形成在颜色滤光片层157上。
波导152形成为使得在光电二极管PD上方的区域中在中间层绝缘膜154中形成波导孔，并且波导孔充填有折射率大于中间层绝缘膜154的透光材料。该材料例如是氮化硅膜、金刚石膜或树脂膜。微透镜158和颜色滤光片层157经历光瞳校正以有效地会聚甚至倾斜光线。光瞳校正量从象角的中心(即，像素部分的中心)朝向象角的边缘增大。
如上所述，在像素部分40中对应光电二极管PD形成的波导152具有柱形主体，从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面。例如，具有恒定的横截面的柱形主体可以是圆柱体或椭圆柱体(包括椭圆柱)。入射到波导152的光线入射侧一端上的入射光线的射线中心LC与波导152的中心轴C对齐。
在这种情况下，在图40A中的象角的中心处的像素中，入射光线在中心轴方向入射在微透镜158上。由微透镜158会聚的入射光线传递通过颜色滤光片层157并被它分开，并且入射到波导152的光线入射侧一端上。入射光线沿波导152的中心轴C被引导并且从波导16的光线出射侧一端出射。光线射在光电二极管PD的中心。即，传递通过微透镜158的中心的入射光线沿着颜色滤光片层157的中心和波导152的中心轴C传递，并且射在光电二极管PD的中心。从而，没有对波导152执行光瞳校正。
在位于从象角的中心偏移的位置处的像素中，或在图中的象角的边缘处的像素中，如上所述，微透镜158和颜色滤光片层157经历光瞳校正以有效地会聚甚至倾斜光线，如上所述。并且，入射在波导152的光线入射侧一端的入射光线的射线中心LC与波导152的中心轴C对齐。即，已经为波导152执行光瞳校正。
在像素部分40中，其上入射具有相等的波长的入射光线的光电二极管PD中，每个波导152的中心轴C相对于相应的光电二极管PD的中心的偏移量从像素部分40的中心朝向外侧变大。从像素部分40的中心朝向外侧对微透镜158执行光瞳校正，然而光瞳校正量不足够。鉴于此，对于具有相等的波长的入射光线，波导152的中心轴相对于光电二极管PD的中心的偏移量增大，从而来自微透镜158的光线的射线中心与波导152的中心轴C对齐。
波导152的直径允许来自波导152的光线出射侧一端的入射光线射在光电二极管PD的表面内的区域上。从而，波导152的尺寸不等于光电二极管PD的表面的尺寸，这与相关技术的波导不同。波导152的直径理想地大于传递通过波导152的光线入射侧一端上的颜色滤光片层157的入射光线的光点直径。光点直径按照入射光线的波长而变化。例如，当颜色滤光片层157将入射光线分为红光、绿光和蓝光时，红光的光点直径是最大的，绿光的光点直径小于红光的光点直径，并且蓝光的光点直径小于绿光的光点直径。如果波导152的直径按照颜色而确定，总局将变得复杂。例如，波导152的直径基于具有入射光线的中间波长范围的绿光而确定。或者，如果在波导152和布线层150的布线部分155之间设置边缘，那么波导152的直径可以基于红光来确定。
通过将波导152的直径减小到小于相关技术的波导的直径，可以增大用于光瞳校正的边缘。此外，通过减小围绕波导152设置的布线部分155的宽度，可以进一步增大波导152的用于光瞳校正的边缘。
参照图41A至图41C，在像素部分40中，其上入射具有相等的波长的入射光线的光电二极管PD中，每个波导152的中心轴C相对于相应的光电二极管PD的中心的偏移量从像素部分40的中心朝向外侧变大。换言之，关于位于离开像素部分40的中心相等的距离处的光电二极管PD，每个波导152的中心轴C相对于相应的光电二极管PD的中心轴FC的偏移量随着入射到光电二极管PD上的光线的波长的增大而增大。对于波导152的光瞳校正量满足关系“蓝光(B)＜绿光(G)＜红光(R)”。为了便于示出平面布局，波导152小于光电二极管PD。由此，通过每个波导152可以使阴影最优化。
典型地，随着位置从像素部分20的中心朝向外侧偏移，由微透镜158会聚的入射光线的入射角增大。对于微透镜158执行光瞳校正，然而光瞳校正量不充足。鉴于此，如上所述，对于具有相等的波长的入射光线，每个波导16的中心轴相对于光电二极管的中心的偏移量增大，从而来自微透镜158的光线的射线的中心与波导16的中心轴对齐。
典型地，微透镜158和颜色滤光片层157经历光瞳校正，从而入射光线在中心轴方向上入射到光电二极管PD上。例如，对于微透镜158和颜色滤光片层157执行具有参照波长的入射光线(例如，绿光)的光瞳校正。在这种情况下，参照图41A，由于蓝光容易被微透镜158弯曲，蓝光入射在波导152的光线入射侧一端时的入射角变大。因此，微透镜158和颜色滤光片层157通过光瞳校正相对于光电二极管PD的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移。然而，即使当微透镜158和颜色滤光片层157极大地偏移时，从颜色滤光片层157射出的光线也在靠近光电二极管PD的中心轴线FC的位置处入射在波导152的光线入射侧一端上。因此，入射在波导152的光线入射侧一端上的几乎所有的入射光线被引导到波导152。在这种情况下，波导152的位置校正为使得入射在波导152的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导152的中心轴C对齐。
参照图41C，由于红光相比蓝光几乎不会被微透镜158弯曲，红光入射在波导152的光线入射侧一端时的入射角变为小于蓝光的入射角。并且，微透镜158和颜色滤光片层157通过光瞳校正相对于光电二极管PD的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移。由于这样，从颜色滤光片层157射出的光线在远离光电二极管PD的中心轴线FC的位置处入射在波导152的光线入射侧一端上。在一些情况下，将光线入射为使得光线的主要部分从波导152的光线入射侧一端突出。然而，在本发明的该实施例中，将波导152的位置校正为使得入射在波导152的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导152的中心轴C对齐。从而，从颜色滤光片层157射出的几乎所有的入射光线入射到波导152的光线入射侧一端上并被引导到波导152中。
并且，参照图41B，绿光相比蓝光几乎不会被微透镜158弯曲，并且相比红光容易被微透镜158弯曲。入射在波导152的光线入射侧一端的入射光线的入射角小于蓝光的入射角并且大于红光的入射角。由于微透镜158和颜色滤光片层157通过光瞳校正相对于光电二极管PD的中心轴FC向像素部分的中心极大地偏移，从颜色滤光片层157射出的光线在远离光光电二极管PD的中心轴线FC的位置处入射在波导152的光线入射侧一端上。然而，在本发明的该实施例中，将波导152的位置校正为使得入射在波导152的光线入射侧一端上的入射光线的射线的中心轴LC与波导152的中心轴C对齐。从而，从颜色滤光片层157射出的几乎所有的入射光线入射到波导152的光线入射侧一端上并被引导到波导152中。
如上所述，随着被颜色滤光片层157分开的光线的波长减小，每个波导152的中心轴C相对于相应的光电二极管PD的中心的偏移量减小。因此，即当波导152的光线入射侧一端上的入射光线的波长彼此不同时，波导152也根据波长分别地设置，像素的灵敏度相等，并且不会发生颜色阴影。
图42A、42B和43每个示出了四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管，其中对于上述的波导执行光瞳校正。图42A示出了在图43所示的像素部分40的象角的中心处，四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42中波导152的布局。图42B示出了在图43所示的像素部分40的象角的右上边缘处，四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42中波导152的布局。像素部分40的象角的右下、左上和左下边缘处，四像素共享型单元像素组42中波导152的布局相对于象角的中心与图42B中所示的波导152的布局对称。
通过将其中根据第四实施例仅增加第二绿色像素Gr的波导152的布局加到的其中执行图40A至图43所示的光瞳校正的波导152的布局，构成根据第八实施例的固态图像拾取装置67。
由于根据第八实施例的固态图像拾取装置67的结构中对波导152执行光瞳校正，可以降低颜色阴影。并且，可以减小第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度差别，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
或者，第八实施例的结构中可以是将根据第五至第七实施例中任意的与参照图40A至43所描述的用于波导的光瞳校正结合起来。
9.第九实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图44示出了根据本发明第九实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管二像素共享型MOS固态图像拾取装置。
首先，为了便于理解第九实施例，将参照图45描述改进之前的两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管二像素共享型固态图像拾取装置34的对比示例。固态图像拾取装置34具有其中包括波导111的示例结构。通过将波导111加到图1所示的上述固态图像拾取装置1中的每个像素，构成固态图像拾取装置34。其它结构与参照图1所描述的类似。在图45中，类似的附图标记指代图1中类似的部件。在固态图像拾取装置34中，在两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管二像素共享型单元像素组2中，传输栅电极3相对于相邻像素之间的边界彼此非对称。具体地，像素B和Gr的传输栅电极3相对于像素B和Gr之间的边界彼此非对称，并且像素Gb和R的传输栅电极3相对于像素Gb和R之间的边界彼此非对称。假设其中包括红色像素R、第一和第二绿色像素Gb和Gr以及蓝色像素B的四个像素的组具有拜耳型，由于基底层中传输栅电极3的布局彼此非对称，故出现绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别，并且出现颜色阴影。
参照图44，根据第九实施例的固态图像拾取装置69具有的像素部分中，两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管二像素共享型单元像素组71二维地重复地排列。二像素共享型单元像素组71每个包括两个光电二极管PD1和PD2(或PD3和PD4)、两个传输晶体管Tr11和Tr12、一个浮动扩散区FD、复位晶体管Tr2和放大晶体管Tr3。对于光电二极管PD1和PD2(或PD3和PD4)分别形成波导78。在该实施例中，由于使用具有拜耳型的颜色滤光片，将包括红色像素R和第一绿色像素Gb的二像素共享型单元像素组71以及包括蓝色像素B和第二绿色像素Gr的二像素共享型单元像素组71重复地排列。相邻的两个二像素共享型单元像素组71限定一组的四个像素Gr、R、Gb和B。
传输晶体管Tr11和Tr12包括相应的多晶硅制成的传输栅电极70、相应的光电二极管PD(PD1、PD2、PD3、PD4)和浮动扩散区FD。复位晶体管Tr2包括多晶硅制成的复位栅电极72、浮动扩散区FD和源区73。放大晶体管Tr3包括多晶硅制成的放大栅电极74、源区75和漏区76。浮动扩散区FD和放大栅电极74通过布线部分77彼此连接。放大晶体管Tr3的源区7连接到垂直信号线(未图示)。
在该实施例中，相应的像素Gr、R、Gb和B中的波导78沿基底层具有非对称的布局的方向偏移，即在该实施例中，其中包括多晶硅制成的传输栅电极70的基底层几乎不影响波导78。在该实施例中，第一绿色像素Gb和蓝色像素B的波导78水平向右偏移，并且第二绿色像素Gr和红色像素R的波导78垂直向下偏移。该实施例中的偏移方向仅是示例。可以按照基底层的非对称布置选择任意偏移方向。也可以选择根据第四至第八实施例中任意的结构。当四个像素Gr、R、Gb和B限定一个组时，每个组中的波导78的布局在整个像素部分中是等同的。
根据第九实施例的固态图像拾取装置69，由于各个像素的波导78远离使波导78受影响的传输栅电极70。从而，可以降低绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别以及颜色阴影。可以为各个像素提供光学对称，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
10.第十实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图46、47A和47B每个示出了根据本发明第十实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。图47A是沿图46中的XLVIIA-XLVIIA所取的横截面视图。图47B是沿图46中的XLVIIB-XLVIIB所取的横截面视图。
该实施例不使用波导作为调节机构，而使用布线部分来调节光线量并从而获得光学对称。
首先，为了便于理解第十实施例，将参照图48、49A和49B描述改进之前的对比示例，该对比示例是其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型固态图像拾取装置35。对比示例的固态图像拾取装置35的单元像素组114类似于图62所示的结构，只是固态图像拾取装置35在光电二极管PD(PD1至PD4)上方的区域中不包括波导。在图48中的平面视图中，加入了布线部分26。将布线部分26设置为不位于光电二极管PD上方。参照图48、49A和49B，类似的附图标记指代参照图62、63A和63B中的类似的部件，并且省略其重复的描述。
在对比示例的固态图像拾取装置35的单元像素组114中，参照图49A中的沿图48中的线XLIXA-XLIXA所取的横截面视图，入射在第二绿色像素Gr上的部分入射光线被基底层中且设置在光电二极管PD4附近的放大栅电极121遮蔽。相比之下，参照图49B中的沿图48中的线XLIXB-XLIXB所取的横截面视图，入射在第一绿色像素Gb上的入射光线没有被基底层中的栅电极遮蔽，并且入射在光电二极管PD1上。入射在蓝色像素B上的入射光线被放大栅电极121遮蔽。入射在第一绿色像素Gb上的入射光线没有被放大栅电极121遮蔽。因此，绿色像素Gr上的入射光线的量不同于绿色像素Gb上的入射光线的量。从而，出现灵敏度的差别。并且在像素Gr和B之间以及像素Gb和R之间出现入射光线量的差别。出现光学非对称。
根据第十实施例的固态图像拾取装置81，参照图46、47A和47B，四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42的结构与图31A、31B和32中所示的第四实施例的结构类似，只是除波导和布线部分外。具体地，参照图46，根据第十实施例的固态图像拾取装置81包括四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42，其中用作为光电转换器的四个光电二极管PD共享一个像素晶体管单元。更具体地，单元像素组42包括四个光电二极管PD(PD1至PD4)、四个传输晶体管Tr(Tr11至Tr14)和一个浮动扩散区FD。此外，单元像素组42包括一个复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4。波导没有形成在每个像素的光电二极管PD的上方。
浮动扩散区FD布置在2×2的阵列的四个光电二极管PD1至PD4的中心。由多晶硅制成的传输栅电极43布置在浮动扩散区FD和光电二极管PD1至PD4之间。从而，形成用于四个光电二极管PD的四个传输晶体管Tr11至Tr14。复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4水平连续地布置在四个光电二极管PD1至PD4下方。
如图47A和47B所示，在像素R、Gb、B和Gr每个中，在半导体基底153的表面上形成作为光电转换器的光电二极管PD，并且布线层150通过中间夹着中间层绝缘膜154形成在半导体基底153上。布线层150包括多层布线部分155。并且，颜色滤光片层157和微透镜158(也称为片上透镜)层叠在布线层150上。
该实施例使用布线部分155作为调节机构，用于获得光学对称。在该实施例中，突出部分155a从上层中的布线部分155突出。突出部分155a为不受基底层中的放大栅电极影响的第一绿色像素Gb和红色像素R的光电二极管PD1和PD2的部分遮蔽光线。通过突出部分155a的入射光线量的调节量，即突出部分155a与光电二极管PD1和PD2的每个重叠的突出量，被确定为使得对于光电二极管PD1和PD2的每个的光线入射量与对其它的光电二极管PD3和PD4的相等。布线部分155的突出部分155a的布局在整个像素部分40中对于单元像素组42是等同的。
其它结构与参照图31A、31B和32所描述的类似。参照图46、47A和47B，类似的附图标记指代图31A、31B和32中的类似部件，并且省略其重复的描述。
根据第十实施例的固态图像拾取装置81，对不受放大栅电极49影响的像素调节布线部分155的突出部分155a的突出量，在该实施例中的第一绿色像素Gb和红色像素R，从而调节放射光线量。因此，可以降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。并且，可以使对各个像素Gr、Gb、R和B的入射光线量相等。并且，可以降低颜色阴影。从而，可以获得光学对称，并且可以提供具有高图像质量的固态图像拾取装置。
11.第十一实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图50、51A和51B每个示出了根据本发明第十一实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。该实施例不使用波导而使用多晶硅制成的伪电极作为调节机构，以获得光学对称。
首先，为了便于理解第十一实施例，将参照图52、53A和53B描述改进之前的对比示例，该对比示例是其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管并且不具有波导的四像素共享型固态图像拾取装置36。对比示例的固态图像拾取装置36的单元像素组114类似于图48、49A和49B所示的结构，只是固态图像拾取装置36在光电二极管PD(PD1至PD4)上方的区域中不包括波导，并且省略了波导和布线部分的布局。在固态图像拾取装置36中，布线部分26的布局是非对称的。在该示例中，在单元像素组114中，布线部分26形成为与蓝色像素B和第二绿色像素Gr的部分重合。参照图52、53A和53B，类似的附图标记指代参照图48、49A和49B中的类似的部件，并且省略其重复的描述。
如关于对比示例的固态图像拾取装置36的描述，如果布线部分26不可避免地为非对称，入射在蓝色像素B和第二绿色像素Gr上的部分入射光线被布线部分26遮蔽。入射光线量可能在像素间不同，从而没有提供光学对称。
根据第十一实施例的固态图像拾取装置83具有像素部分40，其中在光电二极管PD上方不具有波导的四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42以与第十实施例中描述的结构相同的方式排列。布线部分155的布局以与图52、53A和53B中的对比示例类似的方式是非对称的。具体地，布线部分155形成为与蓝色像素B和第二绿色像素Gr的部分重合。
该实施例使用多晶硅制成并用作为调节机构的伪电极84来获得光学对称。伪电极84与像素晶体管的栅电极同时形成。即，在该实施例中，伪电极84形成在不受布线部分155影响的第一绿色像素Gb和红色像素R的光电二极管PD1和PD2附近。在每个伪电极84形成的位置处，部分入射光线被伪电极84遮蔽。伪电极84对入射光线量的调节量，即沿光电二极管PD1和PD2的长度，被确定为使得对于光电二极管PD1和PD2的每个的光线入射量与对其它的光电二极管PD3和PD4的相等。伪电极84的布局在整个像素部分40中对于单元像素组42是等同的。
其它结构与参照图46、47A和47B所描述的类似。参照图50、51A和51B，类似的附图标记指代图46、47A和47B中的类似部件，并且省略其重复的描述。
根据第十一实施例的固态图像拾取装置83，参照图51，入射在第二绿色像素Gr上的部分入射光线L被突出的布线部分155遮蔽，并且从而降低了对于第二绿色像素Gr的入射光线量。类似地，入射在蓝色像素B上的部分入射光线L被布线部分155的突出部分155a遮蔽，并且从而降低了对于蓝色像素B的入射光线量。相比之下，参照图51B，对于不受布线部分155的影响的第一绿色像素Gb，入射在第一绿色像素Gb上的部分入射光线L被伪电极84遮蔽，从而降低了对于第一绿色像素Gb的入射光线量。通过控制伪电极84的尺寸可以使对于像素的入射光线量的降低量相等。
根据第十一实施例的固态图像拾取装置83，如果单元像素组42中布线部分155不可避免地为非对称，伪电极84可以设置在基底层中，位于靠近不受布线部分155影响的像素的位置。从而，可以获得光学对称。即，可以降低或消除第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。并且，可以使对各个像素Gr、Gb、R和B的入射光线量相等。并且，可以降低颜色阴影。
12.第十二实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图54、55A和55B每个示出了根据本发明第十二实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置，该四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管。该实施例不使用波导而使用微透镜作为调节机构，来获得光学对称。
首先，为了便于理解第十二实施例，将参照图56、57A和57B描述改进之前的对比示例，该对比示例是其中四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管并且不具有波导的四像素共享型固态图像拾取装置37。对比示例的固态图像拾取装置37的单元像素组114类似于图48、49A和49B所示的结构，只是固态图像拾取装置35在光电二极管PD(PD1至PD4)上方的区域中不包括波导。参照图56、57A和57B，类似的附图标记指代参照图48、49A和49B中的类似的部件，并且省略其重复的描述。
在对比示例的固态图像拾取装置37的单元像素组114中，参照图57A中的沿图56中的线LVIIA-LVIIA所取的横截面视图，入射在第二绿色像素Gr上的部分入射光线被基底层中且设置在光电二极管PD4附近的放大栅电极121遮蔽。相比之下，参照图57B中的沿图56中的线LVIIB-LVIIB所取的横截面视图，入射在第一绿色像素Gb上的入射光线没有被基底层中的栅电极遮蔽，并且入射在光电二极管PD1上。入射在蓝色像素B上的入射光线被放大栅电极121遮蔽。入射在第一绿色像素Gb上的入射光线没有被放大栅电极121遮蔽。因此，绿色像素Gr上的入射光线的量不同于绿色像素Gb上的入射光线的量。从而，出现灵敏度的差别。并且在像素Gr和B之间以及像素Gb和R之间出现入射光线量的差别。出现光学非对称。
参照图图54、55A和55B，根据第十二实施例的固态图像拾取装置85包括在光电二极管PD上方没有波导的四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42。将多个四像素共享型单元像素组42排列以限定像素部分40。如上所述，单元像素组42包括四个光电二极管PD(PD1至PD4)、四个传输晶体管Tr(Tr11至Tr14)和一个浮动扩散区FD。此外，单元像素组42包括一个复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4。
如图55A和55B所示，在像素R、Gb、B和Gr每个中，在半导体基底153的表面上形成作为光电转换器的光电二极管PD，并且布线层150通过中间夹着中间层绝缘膜154形成在半导体基底153上。布线层150包括多层布线部分155。并且，颜色滤光片层157和微透镜158(也称为片上透镜)层叠在布线层150上。
该实施例中的固态图像拾取装置85使用微透镜158作为调节机构，用于获得光学对称。在该实施例中，只有受到作为基底层的放大栅电极49的影响的第二绿色像素Gr和蓝色像素B的微透镜158偏移到传递通过微透镜158的入射光线不被栅电极遮蔽的位置。具体地，第二绿色像素Gr和蓝色像素B的微透镜158的焦点偏移离开放大栅电极49。单元像素组42中微透镜158的布局在整个像素部分40中对于单元像素组42是等同的。
在第十二实施例中，如图55A所示，第二绿色像素Gr的微透镜158偏移离开放大栅电极。从而，对于第二绿色像素Gr的放射光线L没有被放大栅电极49遮蔽，并且入射到光电二极管PD4上。并且，蓝色像素B的微透镜158以与第二绿色像素Gr类似的方式偏移。相比之下，第一绿色像素Gb的微透镜158没有偏移，并且入射光线入射在光电二极管PD1上而不受作为基底层的栅电极的影响。并且，以与第一绿色像素Gb类似的方式，入射光线入射在红色像素R上而不受作为基底层的栅电极的影响。
根据第十二实施例的固态图像拾取装置85，可以通过将像素Gr和B的微透镜158偏移来调节光线量。从而，可以使第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别变为相等。并且，可以使对各个像素Gr、Gb、R和B的入射光线量相等。并且，可以降低颜色阴影。从而，可以获得光学对称。
13.第十三实施例
固态图像拾取装置的示例结构
图58、59A和59B每个示出了根据本发明第十三实施例的固态图像拾取装置。本实施例的固态图像拾取装置是四像素共享型MOS固态图像拾取装置。如果即使通过根据第十二实施例的光线量调节对灵敏度的差别的调节也不充足，那么该实施例提供的改进。
根据第十三实施例的固态图像拾取装置87包括四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型单元像素组42，其中第二绿色像素Gr和蓝色像素B的微透镜158偏移离开基底层中的放大栅电极49。并且，第一绿色像素Gb和红色像素R的微透镜158朝向基底层中的布线部分155偏移。
根据第十三实施例的固态图像拾取装置87，第二绿色像素Gr和蓝色像素B的微透镜158偏移离开基底层中的放大栅电极49，以移动焦点。从而，限制了入射光线量的损失，并且提高了灵敏度。相比之下，第一绿色像素Gb和红色像素R的微透镜158朝向基底层中的布线部分155偏移，从而通过布线部分155执行调节以降低入射光线量。因此灵敏度减小。由此，可以减小第一和第二绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度的差别。并且，可以使对各个像素Gr、Gb、R和B的入射光线量相等。并且，可以降低颜色阴影。从而，可以获得光学对称。
14.第十四实施例
固态图像拾取装置的示例结构
尽管未图示，具有如第四至第十三任意的实施例所述的用于获得光学对称的结构的固态图像拾取装置可以用于CCD固态图像拾取装置。即使当该结构用于CCD固态图像拾取装置时，可以执行与以上类似的光线量调节，并且可以为各个像素获得光学对称。
在上述实施例中，该结构用于两个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的二像素共享型固态图像拾取装置或四个像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的四像素共享型固态图像拾取装置。然而，该结构可以用于其它个数的像素共享一个浮动扩散区、一个放大晶体管和一个选择晶体管的其它个数的像素共享型固态图像拾取装置。
在上述实施例中，该结构用于具有拜耳型的颜色滤光片101的固态图像拾取装置。然而，该结构可以用于具有图61所示的倾斜阵列的蜂窝型的颜色滤光片102的固态图像拾取装置。
在上述实施例中，该结构用于彩色的固态图像拾取装置。然而，该结构可以用于单色(例如黑色和白色)的固态图像拾取装置。在这种情况中，波导、布线部分、伪电极、片上透镜等可以用作为调节装置。
15.第十五实施例
电子装置的示例结构
根据上述的任意实施例的固态图像拾取装置可以用于诸如摄像机***(例如数字摄像机或视频摄像机)、具有图像拾取功能的移动电话，或具有图像拾取功能的另一种装置。
图66示也了第十五实施例，其中固态图像拾取装置用于作为电子装置的示例的摄像机。该实施例的摄像机例如是捕获静态图像或影片的视频摄像机。该实施例中的摄像机91包括固态图像拾取装置92、将入射光线引导到固态图像拾取装置92的光传感器的光学***93和快门装置94。并且，摄像机91包括驱动电路95和处理从固态图像拾取装置92输出的信号的信号处理电路96。
固态图像拾取装置92可以是根据上述实施例的任意的固态图像拾取装置。光学***(光学透镜)93使来自物体的图像光线(入射光线)聚焦在固态图像拾取装置92的图像拾取表面上。因此，信号电荷对于预定的周期积累在固态图像拾取装置92中。光学***93可以是包括多个光学透镜的光学透镜***。快门装置94控制对于固态图像拾取装置92的光线照射周期和光线遮蔽周期。驱动电路95提供用于控制固态图像拾取装置92的传输操作以及快门装置94的快门操作的驱动信号。响应于从驱动电路95提供的驱动信号(定时信号)，传输来自固态图像拾取装置的信号。信号处理电路96执行各种信号处理。信号处理后的视频信号存储在例如存储器的存储介质中或输出到监视器。
根据第十五实施例的例如摄像机的电子装置，例如可以获得光学对称，使得固态图像拾取装置92中绿色像素Gb和Gr之间的灵敏度可以相等，并且从而可以提高图像质量。从而，可以提供可靠的电子装置。
上述的任意实施例可以与另一个实施例共同实施。相应地获得光学对称。
本发明包含了与2009年3月30日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2009-081100和2009年10月19日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2009-240774中公开的主题相关的主题，这里通过引用引入其全部内容。
本领域技术人员应理解，只要在所附权利要求或与其相当的范围内，可以按照设计要求等其它因素进行各种改变、结合、附属结合和替代。

Claims (20)

1.一种固态图像拾取装置，包括：
像素部分，由沿半导体基底的行和列方向排列的单元像素限定，
其中，每个所述单元像素包括：
光电转换器，形成在所述半导体基底上并将入射光线转换为信号电荷，
波导，形成在所述光电转换器上方并将入射光线引导到所述光电转换器，以及
微透镜，形成在所述波导上方并将入射光线引导到所述波导的光线入射侧一端，并且
其中，所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从所述光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得从所述微透镜入射到所述波导的所述光线入射侧一端上的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
颜色滤光片层，形成在所述波导和所述微透镜之间并将入射光线分开，
其中，基于入射光线的基准色，对所述微透镜和所述颜色滤光片层执行光瞳校正。
3.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，在所述像素部分中，对于其上入射具有相等的波长的入射光线的所述光电转换器，每个所述波导的中心轴相对于相应的所述光电转换器的中心的偏移量从所述像素部分的中心朝向外侧变大。
4.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，对于位于离开所述像素部分的中心相等的距离处的所述光电转换器，每个所述波导的中心轴相对于相应的所述光电转换器的中心的偏移量随着被所述颜色滤光片层分开并入射到所述光电转换器上的光线的波长的增大而减小。
5.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，其中，所述波导的直径允许来自所述波导的所述光线出射侧一端的入射光线射在所述光电转换器的表面内的区域上。
6.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，还包括：
单元像素组，
其中，所述单元像素组包括：
第一单元像素，其包括的所述光电转换器上入射由所述颜色滤光片层分开的具有第一波长的光线，
第二单元像素，其包括的所述光电转换器上入射由所述颜色滤光片层分开的具有第二波长的光线，所述第二波长小于所述第一波长，
第三单元像素，其包括的所述光电转换器上入射由所述颜色滤光片层分开的具有第三波长的光线，所述第三波长大于所述第一波长，并且
其中，对于所述单元像素组中的所述光电转换器，每个所述波导的中心轴相对于相应的所述光电转换器的中心的偏移量随着被所述颜色滤光片层分开的光线的波长减小而减小。
7.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置，
其中，所述波导包括：
第一波导，其限定所述波导的***部分，以及
第二波导，其形成在所述第一波导内侧并且具有小于所述第一波导的折射率。
8.一种制造固态图像拾取装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在布线层中形成波导孔，所述波导孔将入射光线引导到将入射光线转换为信号电荷的光电转换器上，所述光电转换器形成在半导体基底处，形成在所述半导体基底处并包括中间层绝缘膜的所述布线层具有多层的布线部分；
用波导材料膜充填所述波导孔，所述波导材料膜的折射率大于所述中间层绝缘膜的折射率，并且在所述波导孔中形成波导；
通过中间夹着平面化绝缘膜，在所述波导材料膜上形成将入射光线分开的颜色滤光片层；并且
在所述颜色滤光片层上形成微透镜，所述微透镜将入射光线引导到所述电光转换器上，
其中，各自具有所述光电转换器的多个单元像素沿所述半导体基底的行和列的方向排列，以限定像素部分，并且
其中，对于相应的所述光电转换器形成的所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得在所述波导的所述光线入射侧一端上入射的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
9.根据权利要求8所述的制造固态图像拾取装置的方法，
其中，所述波导的形成包括：
在所述波导孔的内表面上形成第一波导，并且
用折射率低于所述第一波导的材料充填其中形成了所述第一波导的所述波导孔，并形成第二波导。
10.一种图像拾取装置，包括：
光线会聚光学单元，会聚入射光线；
其中包括固态图像拾取装置的图像拾取单元，接收由所述光线会聚光学单元会聚的光线，并且对光线执行光电转换；以及
信号处理单元，处理通过所述固态图像拾取装置的光电转换获得的信号，
其中，所述固态图像拾取装置包括：
像素部分，由沿半导体基底的行和列方向排列的单元像素限定，
其中，每个所述单元像素包括：
光电转换器，形成在所述半导体基底上并将入射光线转换为信号电荷，
波导，形成在所述光电转换器上方并将入射光线引导到所述光电转换器，以及
微透镜，形成在所述波导上方并将入射光线引导到所述波导的光线入射侧一端，并且
其中，所述波导具有柱形主体，所述柱形主体从所述光线入射侧一端到光线出射侧一端具有恒定的横截面，并且所述波导设置为使得从所述微透镜入射到所述波导的所述光线入射侧一端上的所述入射光线的射线中心与所述波导的中心轴对齐。
11.一种固态图像拾取装置，包括：
像素部分，其中排列多像素，
基底层，在多像素组的光线入射表面下方的位置处形成在该组中，并且具有包括电极和布线的布局，所述布局相对于预定的相邻像素之间的边界非对称；以及
调节机构，用于使所述基底层带来的像素间的光学非对称成为光学对称。
12.根据权利要求11所述的固态图像拾取装置，其中，所述调节机构的位置偏移的调节方向和调节量在整个所述像素部分中相同。
13.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，还包括：
颜色滤光片层，形成在所述像素的光电转换器上方并将入射光线分开，
所述颜色滤光片层上的片上透镜；以及
形成在所述颜色滤光片层下方的基底层。
14.根据权利要求13所述的固态图像拾取装置，
其中，所述像素部分包括多个单元像素组，每个所述单元像素组具有共享一个预定的晶体管的多个像素，并且
其中，非对称的所述基底层是包括像素晶体管的栅电极和布线部分的基底层。
15.根据权利要求14所述的固态图像拾取装置，
其中，所述调节机构是用于每个像素的波导，
其中，所述颜色滤光片层形成在所述波导上方，
其中，所述基底层是位于所述波导下方并包括所述栅电极和所述布线部分的基底层，并且
其中，在作为参考状态的将所述波导以规则的间隔布置在整个所述像素部分中的状态中，在所述单元像素组中或在多个相邻的所述单元像素组中，至少特定的像素的波导偏移离开所述参考状态的位置。
16.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置，其中，在输出相同的颜色信号的共同颜色像素的波导中，至少第一共同颜色像素的波导偏移离开位于靠近所述波导的共享像素晶体管的栅电极，从而所述单元像素组中或多个相邻的所述单元像素组中的所述共同颜色像素之间的灵敏度的差别变为等同。
17.根据权利要求16所述的固态图像拾取装置，其中，在共同颜色像素的波导中，至少第二共同颜色像素的波导偏移离开共享像素晶体管的栅电极，从而所述单元像素组中或多个相邻的所述单元像素组中的所述共同颜色像素之间的灵敏度的差别变为等同。
18.根据权利要求14所述的固态图像拾取装置，其中，对于位于离开所述像素部分的中心相等的距离处的所述光电转换器，执行波导光瞳校正，使得所述波导的中心轴相对于所述光电转换器的中心的偏移量随着被所述颜色滤光片层分开并入射到所述光电转换器上的光线的波长的增大而增大。
19.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，
其中，所述调节机构是所述布线部分的突出部分，并且
其中，在所述单元像素组中或在多个相邻的所述单元像素组中，所述布线部分的所述突出部分突出到不对所述基底层产生影响的光电转换器上方的区域。
20.一种电子装置，包括：
固态图像拾取装置；
光学***，将入射光线引导到所述固态图像拾取装置的光电转换器上；以及
信号处理电路，处理所述固态图像拾取装置的输出信号，
其中，所述固态图像拾取装置是根据权利要求1至4中任一项所述的固态图像拾取装置。
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