[發明專利]固態成像裝置及其制造方法以及電子設備

有效

• 申請號: 201310537776.2
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN103531604A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 丸山康;渡邊一史
• 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: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

本申請是申請號為201010110506.X、申請日為2010年2月3日、發明名稱為“固態成像裝置及其制造方法以及電子設備”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及固態成像裝置及其制造方法，以及具備固態成像裝置的相機等電子設備。

背景技術

民用的數字攝像機或數字靜態照相機一直以來主要被要求顯示出被拍攝體的細節部分的高析像力和重視便攜性的設備的小型化。并且，為了實現這些需求，對于固態成像裝置，在維持圖像捕獲特性并縮小像素大小的方面（圖像傳感器）進行了開發。但是，近年來，除繼續需求高析像力和小型化之外，對提高最低被拍攝體亮度和高速圖像捕獲等的需求也在變高，并且為了實現這些需求，對于固態成像裝置提高以SN比為主的綜合圖像質量的期望也變高了。

已知CMOS固態成像裝置有圖5所示的前照式和圖6所示的背照式。如圖5的示意性構成圖所示，前照式固態成像裝置111在半導體襯底112上具有形成有多個單位像素116的像素區域113，每個單位像素116由作為光電轉換部的光電二極管PD和多個像素晶體管組成。圖中沒有示出像素晶體管，但在圖5中示出柵極電極114，以示意性地示出像素晶體管的存在。各個光電二極管PD通過由雜質擴散層構成的元件分離區域115被分離。經由層間絕緣層117而布置了多個布線118的多層布線層119形成在半導體襯底112的形成有像素晶體管的表面側。布線118形成在與光電二極管PD的位置相對應的部分之外的部分。在多層布線層119上經由平坦膜120而依次形成片上濾色器121和片上微透鏡122。片上濾色器121例如通過排列紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）的各濾色器而構成。在前照式固態成像裝置111中，形成有多層布線層119的襯底表面被作為受光面123，光L從該襯底表面側入射進來。

如圖6的示意性構成圖所示，背照式固態成像裝置131在半導體襯底112上具有形成有多個單位像素116的像素區域113，每個單位像素116由作為光電轉換部的光電二極管PD和多個像素晶體管組成。圖中沒有示出像素晶體管，但在圖6中示出形成在襯底表面側的柵極電極114，以示意性地示出像素晶體管的存在。各個光電二極管PD通過由雜質擴散層構成的元件分離區域115被分離。經由層間絕緣層117而布置了多個布線118的多層布線層119形成在半導體襯底112的形成有像素晶體管的表面側。在背照式固態成像裝置中，可以與光電二極管PD的位置無關地形成布線118。另一方面，在半導體襯底112的光電二極管PD所面對的背面上依次形成絕緣層128、片上濾色器121以及片上微透鏡122。在背照式固態成像裝置131中，位于與形成了多層布線層以及像素晶體管的襯底表面相反的一側的襯底背面被作為受光面132，光L從該襯底背面側入射進來。由于光L不受多層布線層119的制約地入射到光電二極管PD，因此能夠更寬地取得光電二極管PD的開口而提高了靈敏度。

本申請人的開發團隊成功試制開發了一種背照式CMOS固態成像裝置，該背照式CMOS固態成像裝置在不喪失CMOS固態成像裝置所具有的低功耗和高速性的優點的情況下通過將像素的基本構造改變為背照型而提高了在提高圖像質量的方面作為重要因素的靈敏度并且降低了噪聲。所述開發的背照式CMOS固態成像裝置具有500萬個有效像素，每個像素大小為1,75μm×1,75μm，并且以每秒60幀的速度驅動。

在現有的前照式固態成像裝置中，位于形成了光電二極管PD的襯底表面側的上方的布線118或像素晶體管會阻礙經片上微透鏡匯聚的入射光，因此在減小像素大小和入射角變化方面還存在問題。相對于此，在背照式固態成像裝置中，通過從將硅襯底翻轉了的背面側照射光，能夠增大進入單位像素的光量，并能夠抑制由光入射角改變導致的靈敏度的下降，而不受布線118或像素晶體管的影響。

例如在專利文獻1～專利文獻4等中公開了背照式CMOS固態成像裝置。此外，在專利文獻5中還公開了將氧化鉿（HfO2）用作在背照式CMOS固態成像裝置中使用的反射防止膜的技術。

固態成像裝置大致分為CCD（Charge?Coupled?Device，電荷耦合器件）型固態成像裝置和CMOS（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）型固態成像裝置。