[發明專利]固態成像元件及其制造方法和電子設備

無效

• 申請號: 201210459290.7
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103165632A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 荒川伸一
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;褚海英

技術領域

本公開涉及一種固態成像元件及其制造方法和一種電子設備，更具體涉及一種提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性的固態成像元件及其制造方法和一種具有該固態成像元件的電子設備。

背景技術

固態成像元件(例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD))在數碼相機和數碼攝像機中已經得到廣泛應用。另外，近年來，MOS圖像傳感器由于其低電源電壓和低功耗已被經常用于被結合在具有成像能力的移動手機和移動裝置中的固態成像元件中。

例如，落在CMOS圖像傳感器上的入射光由光電二極管(PD，即每個像素的光電轉換部)轉換為電荷。然后，由PD生成的電荷被轉移至FD(浮動擴散部)，即浮動擴散區，使得放大晶體管輸出其電平與FD中積聚的電荷成比例的像素信號。

順便提及，CMOS圖像傳感器執行其中電荷被像素逐行地從PD轉移至FD的滾動快門圖像捕捉，因而導致圖像失真。為了避免這種失真，有必要執行其中電荷同時在所有像素中從PD轉移至FD的全局快門圖像捕捉。

例如，日本專利早期公開No.2011-29835提出了一種CMOS固態成像裝置，該裝置通過在每個像素中提供存儲元件(電容器)而允許用于全局快門圖像捕捉的圖像的同時存儲。

在被配置為通過在每個像素中提供存儲元件而允許全局快門圖像捕捉的CMOS固態成像裝置中，在電荷被保持在存儲元件中時，由于光滲漏到存儲元件中，可發生拖尾，因而導致可歸因于光滲漏到存儲元件中的降低的圖像質量。針對這種光滲漏到存儲元件中的一種可能的對策是使用用于將光從存儲元件屏蔽開的光屏蔽膜。

例如，有可能使用互連層作為光屏蔽膜。然而，優選的是應在緊鄰存儲元件的頂部上設置光屏蔽膜以確保較高的有效性。然而，在緊鄰存儲元件的頂部上設置金屬光屏蔽膜導致互連層下的層間絕緣膜較厚，因而導致靈敏度下降。此外，在這種情況下，可能更加難以形成接觸，因而導致成品率下降。具體而言，像素數目越大且外圍電路所占的面積越大，互連層下的較厚的層間絕緣膜的影響往往越大。

響應于此，日本專利早期公開No.2010-165753(以下稱為專利文獻2)公開了一種用于通過使用光屏蔽金屬材料作為存儲器的頂部上的門電極來減小層間結構的高度的結構。然而，專利文獻2中公開的結構難以充分抑制從門的側面發生的漏光。

此外，日本專利早期公開No.2010-177418(以下稱為專利文獻3)公開了一種被設計為通過使用具有鑲嵌(damascene)結構的光屏蔽膜來減小高度的結構。然而，如果該布局具有相當高的光屏蔽電極覆蓋率，則專利文獻3中公開的結構在用于形成鑲嵌結構的CMP(化學機械拋光)處理期間會導致金屬膜凹陷，非常不利地影響像素特性和后續處理步驟。可能的問題有：由于光屏蔽膜的厚度變化導致光屏蔽能力下降，由局部和總體平坦度惡化導致在后續處理步驟中不能斷開接觸，圖案形成期間生成殘余物，以及由于光刻期間的散焦導致不能斷開接觸。

如上所述，使用專利文獻2和3中公開的結構來實現對策處理是明顯不可行的。

發明內容

如上所述，使用專利文獻2和3中公開的結構來實現對策處理是明顯不可行的。因此，在被配置為允許全局快門圖像捕捉的CMOS固態成像裝置中，減小層間膜的高度并抑制光滲漏到存儲元件中一直是困難的。因此，在相關技術的固態成像元件中，提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性一直是困難的。

鑒于上述內容，希望提供出色靈敏度和拖尾特性之間的相容性。

一種根據本公開的模式的固態成像元件包括轉移部和光屏蔽部。所述轉移部將所有像素中由光電轉換部同時生成的電荷轉移至存儲部，并且具有金屬門。所述光屏蔽部是通過在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過在所述轉移部周圍挖掘層間絕緣膜而形成的。

一種根據本公開的模式的制造方法包括形成轉移部的金屬門的步驟，所述轉移部被配置為將所有像素中由光電轉換部同時生成的電荷轉移至存儲部。所述制造方法進一步包括通過在所述轉移部周圍挖掘層間絕緣膜而形成溝槽部分的步驟。所述制造方法更進一步包括在所述溝槽部分中填充金屬的步驟。

一種根據本公開的模式的電子設備具有固態成像元件。所述固態成像元件包括轉移部和光屏蔽部。所述轉移部將所有像素中中光電轉換部同時生成的電荷轉移至存儲部，并且具有金屬門。所述光屏蔽部是通過在溝槽部分中填充金屬而形成的，其中所述溝槽部分是通過在所述轉移部周圍挖掘層間絕緣膜而形成的。