[發(fā)明專利]固態(tài)成像裝置及其制造方法以及成像設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110206040.8
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102347340A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川島淳志;平松克規(guī);三好康史
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置及其制造方法以及成像設(shè)備，并且特別涉及后表面照射式固態(tài)成像裝置及其制造方法以及采用這種固態(tài)成像裝置的成像設(shè)備。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，包括CCD(電荷耦合器件)或CMOS圖像傳感器的固態(tài)成像裝置廣泛地用于攝影機(jī)或數(shù)字照相機(jī)等中。在這些固態(tài)成像裝置中，為每個像素提供包括光電二極管的光接收部分，并且在光接收部分中對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生信號電荷。

在CCD型固態(tài)成像裝置中，光接收部分中產(chǎn)生的信號電荷被轉(zhuǎn)移到具有CCD結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移部分，并且在輸出部分中傳換成像素信號，然后輸出。另一方面，在CMOS型固態(tài)成像裝置中，為每個像素放大光接收部分中產(chǎn)生的信號電荷，并且通過信號線將放大的信號作為像素信號輸出。

在這種固態(tài)成像裝置中，由于傾斜的入射光或者在光接收部分的上部漫反射的入射光，存在半導(dǎo)體襯底內(nèi)發(fā)生混淆的問題，從而出現(xiàn)諸如模糊和閃爍的光學(xué)噪聲。

因此，關(guān)于CCD型固態(tài)成像裝置，JP-A-2004-140152中公開了一項(xiàng)通過形成遮光膜抑制模糊出現(xiàn)的技術(shù)，其中以在光接收部分和讀出柵極部分的界面上形成的凹槽部分中埋設(shè)的方式在電荷轉(zhuǎn)移部分的上部提供上述遮光膜。然而，在JP-A-2004-140152中公開的技術(shù)中，因?yàn)檎诠饽ば纬稍诓捎肔OCOS氧化膜形成的凹槽部分中，所以難于在襯底的深部形成遮光膜，從而難于可靠地防止導(dǎo)致模糊的傾斜入射光入射。另外，因?yàn)橄袼孛娣e關(guān)于遮光膜的埋設(shè)深度成比例地減小，所以基本上很難深埋遮光膜。

然而，近年來，隨著攝影機(jī)或數(shù)字照相機(jī)以及帶照相機(jī)的移動電話的小型化和功耗降低，頻繁地采用CMOS型固態(tài)成像裝置。另外，作為CMOS型固態(tài)成像裝置，已知圖24所示的前表面照射式和圖25所示的后表面照射式。

如圖24的示意性構(gòu)造圖所示，前表面照射式固態(tài)成像裝置111構(gòu)造為具有像素區(qū)域113，其中包括用作光電轉(zhuǎn)換部分的光電二極管PD的多個單位像素116和多個像素晶體管形成在半導(dǎo)體襯底112中。盡管沒有示出像素晶體管，但是圖24中示出了柵極電極114，并且這示意性地表示像素晶體管的存在。

每個光電二極管PD都由雜質(zhì)擴(kuò)散層組成的裝置分隔區(qū)域115分隔，并且在半導(dǎo)體襯底112的形成有像素晶體管的前表面?zhèn)壬闲纬啥鄬踊ミB層119，在多層互連層119處經(jīng)由層間絕緣膜117設(shè)置多個互連118。在與光電二極管PD的位置對應(yīng)的部分之外形成互連118。

芯片上濾色鏡121和芯片上微透鏡122經(jīng)由平坦化膜120依次形成在多層互連層119上。芯片上濾色鏡121通過排列例如紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)每種濾色鏡而構(gòu)成。

在前表面照射式固態(tài)成像裝置111中，將襯底的形成有多層互連層119的前表面設(shè)定為光接收面123，并且光L從襯底的前表面?zhèn)热肷洹?/p>

另一方面，如圖25的示意性構(gòu)造圖所示，后表面照射式固態(tài)成像裝置131構(gòu)造為具有像素區(qū)域113，其中包括用作光電轉(zhuǎn)換部分的光電二極管PD的多個單位像素116和多個像素晶體管形成在半導(dǎo)體襯底112中。盡管沒有示出，但是像素晶體管形成在襯底的前表面?zhèn)戎?，并且圖25示出了柵極電極114，這示意性地表示像素晶體管的存在。

每個光電二極管PD都由雜質(zhì)擴(kuò)散層組成的裝置分隔區(qū)域115分隔，并且在半導(dǎo)體襯底112的形成有像素晶體管的前表面?zhèn)壬闲纬啥鄬踊ミB層119，在多層互連層119處經(jīng)由層間絕緣膜117設(shè)置多個互連118。在后表面照射式中，與光電二極管PD的位置無關(guān)，形成互連118。

另外，在半導(dǎo)體襯底112的光電二極管PD面對的后表面上，依次形成絕緣層128、芯片上濾色鏡121和芯片上微透鏡122。

在后表面照射式固態(tài)成像裝置131中，與形成有多層互連層和像素晶體管的襯底前表面?zhèn)认喾吹囊r底后表面設(shè)定為光接收面132，并且光L可從襯底的后表面?zhèn)热肷洹?/p>

通過小型化像素而提高裝置的集成度是目前所需的。然而，前表面照射式固態(tài)成像裝置111的構(gòu)造為光L通過多層互連層119由光電二極管PD接收。因此，隨著集成度提高和像素小型化的發(fā)展，存在由于諸如互連的障礙物難于充分保證光接收部分區(qū)域的問題，從而降低了靈敏度或增加暗影。

另一方面，在后表面照射式固態(tài)成像裝置131中，光L可入射到光電二極管PD而不受多層互連層119的限制，從而能夠擴(kuò)大光電二極管PD的開口，因此能夠?qū)崿F(xiàn)提高靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容