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

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110394166.2
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN102412254A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田浦忠行
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/14
• 分類號: H01L27/14
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 宋鶴

分案申請說明

本申請是申請?zhí)枮?01010124361.9、申請日為2010年02月26日、發(fā)明名稱為“固態(tài)成像裝置及其制造方法以及電子設(shè)備”、并要求于2009年03月05日遞交的日本在先專利申請JP2009-052324的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置。具體而言，本發(fā)明涉及將信號電荷轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散部的CMOS固態(tài)成像裝置，以及用于制造該固態(tài)成像裝置的方法。本發(fā)明還涉及采用該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。

背景技術(shù)

固態(tài)成像裝置通常被分類為CCD(電荷耦合器件)固態(tài)成像裝置和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)成像裝置。相比CMOS固態(tài)成像裝置，在CCD固態(tài)成像裝置中，需要高驅(qū)動電壓來轉(zhuǎn)移信號電荷，并且需要高電源電壓。因此，考慮到功耗問題，CMOS固態(tài)成像裝置優(yōu)于CCD固態(tài)成像裝置。

因此，優(yōu)于CCD固態(tài)成像裝置的CMOS固態(tài)成像裝置已經(jīng)被廣泛地用作諸如配備有相機(jī)的移動電話和PDA(個人數(shù)字助理)之類的移動設(shè)備所用的固態(tài)成像裝置。

CMOS固態(tài)成像裝置包括光電二極管，并由用于在接收光時(shí)產(chǎn)生信號電荷的光電檢測器、接收由光電二極管產(chǎn)生的信號電荷的浮動擴(kuò)散部、以及多個MOS晶體管構(gòu)成。MOS晶體管包括轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管、放大晶體管，并根據(jù)需要還包括選擇晶體管。這些MOS晶體管連接到多層布線層中的預(yù)定布線層。在CMOS固態(tài)成像裝置中，光電檢測器中產(chǎn)生并蓄積的信號電荷基于以像素為單位來由轉(zhuǎn)移晶體管轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散部。由浮動擴(kuò)散部讀取的信號電荷由放大晶體管放大并選擇性地輸出到形成在多層布線層中的豎直信號線中的一個。

同時(shí)，在這樣的CMOS固態(tài)成像裝置中，更期望具有位于用作光電檢測器的光電二極管上方的較大開口，以有效地收集入射到光電二極管上的光。

另一方面，如果浮動擴(kuò)散部在讀取從光電檢測器轉(zhuǎn)移的信號電荷的同時(shí)接收光，則也在浮動擴(kuò)散部中發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，這導(dǎo)致了噪聲。因此，期望對浮動擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。

在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS固態(tài)成像裝置中，利用布置在襯底上方的多層布線層來對浮動擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。但是，與CCD固態(tài)成像裝置的情況相比，因?yàn)槭褂萌缤谄渌苓呺娐返那闆r下的CMOS處理來形成像素，所以布線層可能不能布置在緊接著浮動擴(kuò)散部的上方。因此，不能減小構(gòu)成遮光膜的布線層與浮動擴(kuò)散部之間的距離，并且不能防止光泄漏到浮動擴(kuò)散部中。

考慮到以上問題，日本未經(jīng)審查的專利申請公開No.2004-140152揭示了一種CMOS固態(tài)成像裝置，其中利用多層?xùn)艠O電極膜來形成遮光部。在此技術(shù)中，因?yàn)檎诠獍宀贾迷诰o接著浮動擴(kuò)散部的上方，所以可以抑制光泄漏到浮動擴(kuò)散部中。但是，為了形成多層結(jié)構(gòu)中的柵極電極膜，柵極電極膜由硅化物制成，這導(dǎo)致了復(fù)雜的制造處理。此外，由于柵極電極的不平整，難以形成用于接觸區(qū)域的小開口。因此，為了形成接觸區(qū)域，浮動擴(kuò)散部需要具有較大面積。此外，由于柵極電極層之間較大的寄生電容導(dǎo)致柵極電極層之間的干擾也成為所關(guān)心的問題。

日本未經(jīng)審查的專利申請No.2004-71931揭示了一種技術(shù)，其中放大晶體管和浮動擴(kuò)散部的柵極電極在沒有布線的情況下電連接。這提高了布線層的布局方面的自由度，從而可以增大光電檢測器的開口的尺寸。但是，根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請No.2004-71931，利用布置在上層的多層布線層中配置的布線來對浮動擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。這使得光在遮光膜和浮動擴(kuò)散部之間行進(jìn)，導(dǎo)致不足的遮光效果。

發(fā)明內(nèi)容

已經(jīng)考慮到以上情況進(jìn)行了本發(fā)明。因此，存在對于能有效地對浮動擴(kuò)散部進(jìn)行遮光從而使圖像具有改善的質(zhì)量的固態(tài)成像裝置的需求。還存在對于利用該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備的需求。

期望根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置包括光電檢測器、浮動擴(kuò)散部、多個MOS晶體管、多層布線層、以及遮光膜。

光電檢測器形成在襯底上，并通過將入射光轉(zhuǎn)換為電來產(chǎn)生信號電荷。浮動擴(kuò)散部被配置為接收由所述光電檢測器產(chǎn)生的所述信號電荷。MOS晶體管包括將所述信號電荷轉(zhuǎn)移到所述浮動擴(kuò)散部的轉(zhuǎn)移晶體管和輸出與所述浮動擴(kuò)散部的電位相對應(yīng)的像素信號的放大晶體管。多層布線層形成在高于所述襯底的層中，并且包括經(jīng)由接觸部分與所述MOS晶體管電連接的多個布線層。遮光膜由布置在高于所述襯底并低于所述多層布線層的層中的底布線層構(gòu)成。所述遮光膜形成在對至少所述浮動擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域中，并且經(jīng)由接觸部分電連接到所述浮動擴(kuò)散部。