固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠使受光靈敏度提高固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供固體攝像裝置。固體攝像裝置具備半導(dǎo)體層、反射板及元件分離區(qū)域。半導(dǎo)體層中二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。反射板覆蓋半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)并反射光。元件分離區(qū)域設(shè)為從半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)反射板的深度為止，以便按每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件劃分半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使光電轉(zhuǎn)換元件彼此電氣性地元件分離并且具有光的反射面。
【專利說明】固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法
[0001]關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的參照
[0002]本申請(qǐng)享受2013年7月26日申請(qǐng)的日本國專利申請(qǐng)編號(hào)2013 — 155182的優(yōu)先權(quán)的利益，該日本國專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容援引于本申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0004]以往，數(shù)碼相機(jī)、帶相機(jī)功能便攜終端等電子設(shè)備具備具有固體攝像裝置的攝像機(jī)模塊。固體攝像裝置具備與攝像圖像的各像素對(duì)應(yīng)地排列成二維陣列狀的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件。各光電轉(zhuǎn)換元件將入射光光電轉(zhuǎn)換為與受光量相應(yīng)的量的電荷，并作為表示各像素的亮度的信號(hào)電荷而蓄積。
[0005]該固體攝像裝置有表面照射型的和背面照射型。在表面照射型的固體攝像裝置中，排列了光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層的表面成為受光面，在受光面?zhèn)仍O(shè)有布線層。另一方面，在背面照射型的固體攝像裝置中，排列了光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層的背面成為受光面，在表面?zhèn)仍O(shè)有布線層。
[0006]這樣，背面照射型的固體攝像裝置中，在各光電轉(zhuǎn)換元件的受光面?zhèn)炔淮嬖诓季€層，因此與表面照射型的固體攝像裝置相比，能夠進(jìn)行有效的受光。然而，在背面照射型的固體攝像裝置中，通過從背面?zhèn)妊邢靼雽?dǎo)體層而使其薄化，由此需要使各光電轉(zhuǎn)換元件的受光面露出，因此存在應(yīng)當(dāng)接受的光的一部分透射薄化了的半導(dǎo)體層而受光靈敏度降低的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的課題在于，提供能夠使受光靈敏度提高的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。
[0008]一實(shí)施方式的固體攝像裝置，其特征在于，具備:半導(dǎo)體層，二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；反射板，覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)，且反射光；以及元件分離區(qū)域，設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此物理性以及電氣性地元件分離，并且具有光的反射面。
[0009]另一實(shí)施方式的固體攝像裝置，其特征在于，具備:半導(dǎo)體層，二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；反射板，覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)，且反射光；以及元件分離區(qū)域，設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此物理性以及電氣性地元件分離，并且具有光的反射面，
[0010]所述反射板以及所述元件分離區(qū)域偏壓為抑制所述光電轉(zhuǎn)換元件中的暗電流的電位。
[0011]進(jìn)而，另一實(shí)施方式的制造方法，其特征在于，包括:形成二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層的工序；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)并反射光的反射板的工序；以及形成元件分離區(qū)域的工序，該元件分離區(qū)域設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此電氣性地元件分離并且具有光的反射面。
[0012]效果
[0013]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法，能夠使受光靈敏度提聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示具備實(shí)施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼相機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖2是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖3是表示實(shí)施方式的像素陣列的剖面構(gòu)造的說明圖。
[0017]圖4是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖視示意圖。
[0018]圖5是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖視示意圖。
[0019]圖6是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖視示意圖。
[0020]圖7是表示實(shí)施方式的變形例的像素陣列的剖面構(gòu)造的說明圖。
[0021]符號(hào)說明
[0022]I數(shù)碼相機(jī)，11攝像機(jī)模塊，12后級(jí)處理部，13攝像光學(xué)系統(tǒng)，14固體攝像裝置，15ISP，16存儲(chǔ)部，17顯示部，20圖像傳感器，21信號(hào)處理電路，22外圍電路，23、23a像素陣列，24電壓供給部，25垂直移位寄存器，26定時(shí)控制部，27⑶S，28ADC，29線存儲(chǔ)器，31微透鏡，32濾色器，33波導(dǎo)，34P型的Si層，35多層布線層，36粘接層，37支承基板，38保護(hù)膜，39N型的Si區(qū)域，40光電轉(zhuǎn)換元件，41、41&絕緣膜，42、42&導(dǎo)電性部件，43、43&元件分離區(qū)域，44層間絕緣膜，45讀出柵極，46反射板，47布線，4半導(dǎo)體基板，5溝槽。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，參照附圖，對(duì)實(shí)施方式的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法進(jìn)行詳細(xì)地說明。另外，本發(fā)明并不受該實(shí)施方式限定。
[0024]圖1是表示具備實(shí)施方式的固體攝像裝置14的數(shù)碼相機(jī)I的概略結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，數(shù)碼相機(jī)I具備攝像機(jī)模塊11及后級(jí)處理部12。
[0025]攝像機(jī)模塊11具備攝像光學(xué)系統(tǒng)13及固體攝像裝置14。攝像光學(xué)系統(tǒng)13取入來自被拍攝體的光，使被拍攝體像成像。固體攝像裝置14對(duì)通過攝像光學(xué)系統(tǒng)13而成像的被拍攝體像進(jìn)行攝像，將通過攝像獲得的圖像信號(hào)輸出至后級(jí)處理部(post-stageprocessing part)12。該攝像機(jī)模塊11除了應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)I以外，例如還應(yīng)用于帶有攝像機(jī)的便攜終端等電子設(shè)備。
[0026]后級(jí)處理部12具備:圖像處理器(ISP, Image Signal Processor) 15、存儲(chǔ)部16以及顯示部17。ISP15進(jìn)行從固體攝像裝置14輸入的圖像信號(hào)的信號(hào)處理。該ISP15進(jìn)行例如噪聲去除處理、缺陷像素修正處理、分辨率轉(zhuǎn)換處理等的高畫質(zhì)化處理。
[0027]而且，ISP15將信號(hào)處理后的圖像信號(hào)輸出至存儲(chǔ)部16、顯示部17以及攝像機(jī)模塊11內(nèi)的固體攝像裝置14所具備的后述的信號(hào)處理電路21 (參照?qǐng)D2)。從ISP15向攝像機(jī)模塊11反饋的圖像信號(hào)用于固體攝像裝置14的調(diào)整、控制。
[0028]存儲(chǔ)部16將從ISP15輸入的圖像信號(hào)存儲(chǔ)為圖像。此外，存儲(chǔ)部16根據(jù)用戶的操作等將所存儲(chǔ)的圖像的圖像信號(hào)輸出至顯示部17。顯示部17顯示與從ISP15或者存儲(chǔ)部16輸入的圖像信號(hào)相應(yīng)的圖像。該顯示部17例如是液晶顯示器。
[0029]接下來，參照?qǐng)D2對(duì)攝像機(jī)模塊11所具備的固體攝像裝置14進(jìn)行說明。圖2是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置14的概略結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所示，固體攝像裝置14具備圖像傳感器20以及信號(hào)處理電路21。
[0030]在此，對(duì)圖像傳感器20是在與將入射光光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換元件的入射光所入射的面相反的面一側(cè)形成有布線層的所謂背面照射型CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor)圖像傳感器的情況進(jìn)行說明。
[0031 ] 圖像傳感器20具備:外圍電路22、像素陣列23以及電壓供給部24。此外，外圍電路22具備:垂直移位寄存器25、定時(shí)控制部26、⑶S (相關(guān)雙采樣部)27、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換部)28、以及線存儲(chǔ)器29。
[0032]像素陣列23設(shè)于圖像傳感器20的攝像區(qū)域。該像素陣列23中，與攝像圖像的各像素對(duì)應(yīng)的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件沿水平方向(行方向)以及垂直方向(列方向)配列為二維陣列狀(矩陣狀)。而且，像素陣列23的與各像素對(duì)應(yīng)的各光電轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生與入射光量相應(yīng)的信號(hào)電荷(例如，電子)并蓄積。
[0033]定時(shí)控制部26是輸出對(duì)于垂直移位寄存器25而言成為動(dòng)作定時(shí)的基準(zhǔn)的脈沖信號(hào)的處理部。垂直移位寄存器25是將選擇信號(hào)輸出至像素陣列23的處理部，該選擇信號(hào)用于以行為單位依次選擇從排列成二維陣列(行列)狀的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件之中讀出信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換兀件。
[0034]像素陣列23將通過從垂直移位寄存器25輸入的選擇信號(hào)以行為單位選擇的各光電轉(zhuǎn)換元件中蓄積的信號(hào)電荷作為對(duì)各像素的亮度進(jìn)行表示的像素信號(hào)，從光電轉(zhuǎn)換元件輸出至CDS27。
[0035]⑶S27是通過相關(guān)雙采樣從由像素陣列23輸入的像素信號(hào)中去除噪聲并輸出至ADC28的處理部。ADC28是將從⑶S27輸入的模擬的像素信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的像素信號(hào)并輸出至線存儲(chǔ)器29的處理部。線存儲(chǔ)器29是暫時(shí)保持從ADC28輸入的像素信號(hào)，并按像素陣列23中的光電轉(zhuǎn)換元件的每一行輸出至信號(hào)處理電路21的處理部。
[0036]信號(hào)處理電路21是對(duì)于從線存儲(chǔ)器29輸入的像素信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的信號(hào)處理并輸出至后級(jí)處理部12的處理部。信號(hào)處理電路21對(duì)于像素信號(hào)進(jìn)行例如鏡頭陰影修正、缺陷修正、噪聲降低處理等的信號(hào)處理。
[0037]電壓供給部24通過對(duì)設(shè)于像素陣列23的后述的反射板以及元件分離區(qū)域施加負(fù)的電壓來抑制暗電流的產(chǎn)生。關(guān)于該點(diǎn)，參照?qǐng)D3在后敘述。
[0038]這樣，在圖像傳感器20中，配置成像素陣列23的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件將入射光轉(zhuǎn)換為與受光量相應(yīng)的量的信號(hào)電荷并蓄積，外圍電路22將各光電轉(zhuǎn)換元件中蓄積的信號(hào)電荷作為像素信號(hào)而讀出由此進(jìn)行攝像。
[0039]該圖像傳感器20具備通過使像素陣列23的各光電轉(zhuǎn)換元件有效地接受來自被拍攝體的光來使受光靈敏度提高的結(jié)構(gòu)。以下，對(duì)具備使受光靈敏度提高的結(jié)構(gòu)的像素陣列23進(jìn)行說明。
[0040]在此，首先，參照?qǐng)D3，對(duì)將像素陣列23在相對(duì)于受光面垂直的方向上切斷的剖面觀察的像素陣列23的剖面構(gòu)造進(jìn)行說明。圖3是表示實(shí)施方式的像素陣列23的剖面構(gòu)造的說明圖。另外，圖3中以直流電源(電池)的電路標(biāo)記示意性地表示電壓供給部24。
[0041]如圖3所示，像素陣列23從光入射一側(cè)起依次具備:微透鏡31、濾色器32、波導(dǎo)(waveguide) 33,P型的半導(dǎo)體(在此，設(shè)為S1:硅)層34、多層布線層35、粘接層36、支承基板37。
[0042]微透鏡31是使入射的光聚光的平凸透鏡。濾色器32是使紅、綠、藍(lán)、或白中任意一色光選擇性地透射的濾色片。波導(dǎo)33是將透射濾色器32的光向P型的Si層34側(cè)引導(dǎo)的區(qū)域，例如，通過氮化硅形成。在波導(dǎo)33的周圍，例如設(shè)有通過氧化硅形成的保護(hù)膜38。
[0043]P型的Si層34例如是使摻雜了硼等P型的雜質(zhì)的Si外延生長而形成的區(qū)域。另夕卜，P型的Si層34也可以是對(duì)Si晶片進(jìn)行離子注入P型的雜質(zhì)而形成的區(qū)域。
[0044]P型的Si層34的內(nèi)部中的光電轉(zhuǎn)換元件40的形成位置設(shè)有N型的Si區(qū)域39。在像素陣列23中，通過P型的Si層34與N型的Si區(qū)域39的PN結(jié)而形成的光電二極管成為光電轉(zhuǎn)換兀件40。
[0045]此外，在P型的Si層34中，設(shè)有從P型的Si層34中的光入射的面起到達(dá)多層布線層35內(nèi)部的后述的反射板46為止的元件分離區(qū)域43，以便按每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件40劃分P型的Si層34。
[0046]元件分離區(qū)域43具備導(dǎo)電性部件42，該導(dǎo)電性部件42上除了與反射板46的結(jié)合面以外的周面被絕緣膜41所被覆。導(dǎo)電性部件42例如是銅、鋁、鎢等的反射光的金屬。該元件分離區(qū)域43通過設(shè)于周面的絕緣膜41將各光電轉(zhuǎn)換元件40彼此電氣性(electrically)元件分離。此外,元件分離區(qū)域43通過使絕緣膜41與導(dǎo)電性部件42的界面作為光的反射面發(fā)揮功能，將各光電轉(zhuǎn)換元件40彼此光學(xué)性地元件分離。
[0047]多層布線層35包括在P型的Si層34中的與光入射的面相反的面一側(cè)所設(shè)的層間絕緣膜44、設(shè)于層間絕緣膜44內(nèi)部的讀出柵極45、反射板46、布線47等。另外，關(guān)于粘接層36以及支承基板37，后述。
[0048]讀出柵極45是從各光電轉(zhuǎn)換元件40向浮動(dòng)擴(kuò)散部(圖示省略)讀出信號(hào)電荷的讀出晶體管的柵極。此外，布線47向設(shè)于像素陣列23的各半導(dǎo)體元件傳遞控制信號(hào)等。
[0049]反射板46設(shè)為覆蓋P型的Si層34中的與光入射的面相反的面一側(cè)，將透射各光電轉(zhuǎn)換元件40而來的光反射到光電轉(zhuǎn)換元件40側(cè)。該反射板46例如通過銅、招等與布線47相同的金屬材料形成。
[0050]另外，透射光電轉(zhuǎn)換元件40后到達(dá)反射板46的光中，在三原色之中與藍(lán)色光、綠色光相比波長較長的紅色光的可能性高。為此，作為反射板46的材料，只要是光的折射率比介入于與P型的Si層34之間的層間絕緣膜44小且至少反射紅色光的材料即可，不限于金屬材料，能夠使用任意的材料。
[0051]如本實(shí)施方式那樣，在層間絕緣膜44的材料為氧化硅的情況下，作為反射板46的材料，也可以使用在氧化硅中添加了碳、氟的材料，作為光的折射率比氧化硅低且反射紅色光的金屬材料以外的材料，。
[0052]這樣，在像素陣列23中，具備覆蓋多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件40排列成二維陣列狀的P型的Si層34中的與光入射的面相反的面一側(cè)并反射光的反射板46。
[0053]由此，如圖3中以虛線箭頭所示，即使入射到光電轉(zhuǎn)換元件40的光透射光電轉(zhuǎn)換元件40，也能夠通過反射板46將透射了的光反射到光電轉(zhuǎn)換元件40側(cè)。因此，通過像素陣列23，使入射的光無浪費(fèi)地被光電轉(zhuǎn)換元件40所接收，由此能夠使受光靈敏度提高。
[0054]并且，在像素陣列23中，如前所述，具有光的反射面的元件分離區(qū)域43，設(shè)為從P型的Si層34中的光入射的面至到達(dá)反射板46的深度為止，以便按每個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件40劃分P型的Si層34。即，各光電轉(zhuǎn)換元件40成為除了光入射一側(cè)的面(受光面)以外的面被元件分離區(qū)域43和反射板46包圍的狀態(tài)。
[0055]由此，在像素陣列23中，如圖3中以單點(diǎn)劃線箭頭所示，即使從任意的傾斜方向入射的光透射光電轉(zhuǎn)換元件40，也能夠通過元件分離區(qū)域43的反射面和反射板46將透射了的光反射到光電轉(zhuǎn)換元件40偵1|。
[0056]因此，通過像素陣列23，即使對(duì)于從任意的傾斜方向向各光電轉(zhuǎn)換元件40入射的光，也無浪費(fèi)地被光電轉(zhuǎn)換元件40接收，由此能夠使受光靈敏度提高。
[0057]此外，在像素陣列23中，由于P型的Si層34中的端面的結(jié)晶缺陷、污染等，有時(shí)與光的入射的有無無關(guān)系地產(chǎn)生電子。與光的入射的有無無關(guān)系地產(chǎn)生的電子成為暗電流并被圖像傳感器20檢測(cè)到，在攝像圖像中成為白缺陷而顯現(xiàn)出來，所以成為畫質(zhì)劣化的原因。
[0058]因此，圖像傳感器20通過具備對(duì)元件分離區(qū)域43的導(dǎo)電性部件42以及反射板46供給負(fù)的電壓的電壓供給部24，謀求暗電流的降低。電壓供給部24在P型的Si層34中的光入射的面?zhèn)鹊囊稽c(diǎn)與元件分離區(qū)域43的導(dǎo)電性部件42連接。
[0059]在此，元件分離區(qū)域43形成為俯視格子狀，以劃分P型的Si層34。為此，電壓供給部24與元件分離區(qū)域43的導(dǎo)電性部件42中的一點(diǎn)連接，從而能夠?qū)Π鼑鄠€(gè)光電轉(zhuǎn)換元件40的導(dǎo)電性部件42整體施加負(fù)的電壓。
[0060]此外，元件分離區(qū)域43的導(dǎo)電性部件42與反射板46為導(dǎo)通狀態(tài)。為此，在通過電壓供給部24對(duì)元件分離區(qū)域43的導(dǎo)電性部件42施加負(fù)的電壓時(shí)，導(dǎo)電性部件42以及反射板46雙方帶負(fù)電。
[0061]由此，在P型的Si層34中的與層間絕緣膜44的結(jié)合面附近以及與元件分離區(qū)域43的結(jié)合面附近，吸引空穴從而產(chǎn)生電特性反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)區(qū)域。因此，通過像素陣列23，通過使該反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的空穴與在P型的Si層34中的端面上與光的入射的有無無關(guān)地產(chǎn)生的電子再結(jié)合，由此能夠降低暗電流。
[0062]接下來，參照?qǐng)D4?圖6，對(duì)實(shí)施方式的固體攝像裝置14的制造方法進(jìn)行說明。另夕卜，固體攝像裝置14中的像素陣列23以外的部分的制造方法與一般的CMOS圖像傳感器相同。為此，以下，對(duì)固體攝像裝置14中的像素陣列23部分的制造方法進(jìn)行說明。
[0063]圖4?圖6是表示實(shí)施方式的固體攝像裝置14的制造工序的剖視示意圖。另外，在圖4?圖6中，選擇性地示出像素陣列23中的圖3所示的部分的制造工序。
[0064]如圖4的(a)所示，在制造像素陣列23的情況下，在Si晶片等半導(dǎo)體基板4上形成P型的Si層34。此時(shí)，例如在半導(dǎo)體基板4上使摻雜了硼等P型的雜質(zhì)的Si層外延生長，由此形成P型的Si層34。另外，該P(yáng)型的Si層34也可以通過對(duì)Si晶片的內(nèi)部進(jìn)行離子注入P型的雜質(zhì)后進(jìn)行退火處理而形成。
[0065]接下來，對(duì)P型的Si層34中的光電轉(zhuǎn)換元件40的形成位置離子注入例如磷等N型的雜質(zhì)并進(jìn)行退火處理，由此形成N型的Si區(qū)域39。由此，在像素陣列23中，由P型的Si層34與N型的Si區(qū)域39的PN結(jié)形成光電二極管即光電轉(zhuǎn)換元件40。
[0066]之后，如圖4的(b)所示，在P型的Si層34上形成讀出柵極45之后，在讀出柵極45以及P型的Si層34上,例如通過用CVD (Chemical Vapor Deposit1n)層疊氧化娃，由此形成層間絕緣膜44。
[0067]接下來，如圖4的(C)所示，在層間絕緣膜44上形成反射板46。該反射板46以覆蓋P型的Si層34中的設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件40的區(qū)域上的方式通過例如成膜出銅膜而形成。
[0068]另外，在此雖未圖示，但在形成反射板46的工序中，在與形成反射板46的層相同的層中，例如，在形成銅膜之后施行規(guī)定的圖案形成，第一層的布線47與反射板46同時(shí)形成。
[0069]這樣，在形成第一層的布線47的工序中同時(shí)形成反射板46，所以僅僅通過在圖案形成第一層的布線47時(shí)形成反射板46的圖案，就能夠在不另外追加形成反射板46的工序的情況下形成反射板46。
[0070]之后，反復(fù)進(jìn)行在反射板46上形成層間絕緣膜44的工序、形成層間絕緣膜44的規(guī)定的布線圖案的工序、在布線圖案內(nèi)埋入例如銅等而形成布線47的工序。由此，形成圖4的(d)所示的多層布線層35。
[0071]接下來，如圖5的(a)所示，在多層布線層35的上表面涂敷粘接劑而設(shè)置粘接層36,在粘接層36的上表面例如粘貼Si晶片等的支承基板37。之后，在使圖5的(a)所不的構(gòu)造體的上下反轉(zhuǎn)之后，例如通過砂輪機(jī)等研磨裝置從背面?zhèn)?在此，上表面?zhèn)?研磨半導(dǎo)體基板4，直到使半導(dǎo)體基板4薄化為規(guī)定的厚度為止。
[0072]進(jìn)而,例如,用CMP (Chemical Mechanical Polishing)進(jìn)一步研磨半導(dǎo)體基板4的背面?zhèn)?，如圖5的(b)所示，使P型的Si層34的作為受光面的背面(在此，上表面)露出。
[0073]之后，如圖5的(C)所示，在P型的Si層34中的元件分離區(qū)域43 (圖3參照)的形成位置即各N型的Si區(qū)域39之間的位置，形成元件分離用的溝槽5。在形成溝槽5的工序中，例如，用反應(yīng)式離子蝕刻(RIE, Reactive 1n Etching)形成了從P型的Si層34的上表面起到達(dá)反射板46的跟前為止的溝槽5后，進(jìn)一步進(jìn)行濕式蝕刻，從而使溝槽5達(dá)到反射板46為止。
[0074]接下來，如圖6的(a)所示，在溝槽5的內(nèi)周面，例如使用CVD、濺射等形成氧化硅等絕緣膜41。之后，對(duì)于溝槽5的內(nèi)部進(jìn)行各向異性蝕刻，由此如圖6的(b)所示，使溝槽5的側(cè)面中的絕緣膜41殘留，選擇性地去除溝槽5的底面中的絕緣膜41。
[0075]然后，向除了底面以外的側(cè)面被絕緣膜41所被覆的溝槽5的內(nèi)部，例如使用濺射等埋入銅等導(dǎo)電性部件42，由此如圖6的(C)所示，形成元件分離區(qū)域43。
[0076]之后，如圖3所示，在元件分離區(qū)域43的上表面?zhèn)?，將?dǎo)電性部件42與電壓供給部24連接，形成了波導(dǎo)33以及保護(hù)膜38之后，依次形成濾色器32、微透鏡31，由此形成像素陣列23。
[0077]如上所述，實(shí)施方式的固體攝像裝置，在設(shè)有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)，具備反射光的反射板。進(jìn)而，固體攝像裝置具備元件分離區(qū)域，該元件分離區(qū)域以俯視格子狀地包圍各光電轉(zhuǎn)換元件的方式設(shè)為從半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)反射板的深度為止，該元件分離區(qū)域?qū)⒐怆娹D(zhuǎn)換元件彼此電氣性地元件分離并且具有光的反射面。即，實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換元件成為除了光入射一側(cè)的面(受光面)以外的面被具備光反射功能的元件分離區(qū)域和反射板包圍的狀態(tài)。
[0078]由此，在實(shí)施方式的固體攝像裝置中，即使相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換元件的受光面從任意的方向入射的光透射光電轉(zhuǎn)換元件，也能夠通過元件分離區(qū)域和反射板使透射了的光向光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)反射。因此，根據(jù)實(shí)施方式的固體攝像裝置，通過使入射的光無浪費(fèi)地被各光電轉(zhuǎn)換元件所接收，由此能夠使受光靈敏度提高。
[0079]另外，上述的元件分離區(qū)域43的結(jié)構(gòu)并不限定于上述的結(jié)構(gòu)。最后，參照?qǐng)D7，對(duì)元件分離區(qū)域43的結(jié)構(gòu)的變形例進(jìn)行說明。圖7是表示實(shí)施方式的變形例的像素陣列23a的剖面構(gòu)造的說明圖。
[0080]另外，在此，對(duì)于圖7所示的結(jié)構(gòu)要素中的具有與圖3所示的結(jié)構(gòu)相同的功能的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注與圖3所示的符號(hào)相同的符號(hào)，由此省略其說明。
[0081]如圖7所示，變形例的像素陣列23a與圖3所示的像素陣列23不同之處在于:元件分離區(qū)域43a的結(jié)構(gòu)以及電壓供給部24與元件分離區(qū)域43a和反射板46分別連接。
[0082]具體而言，元件分離區(qū)域43a的導(dǎo)電性部件42a除了側(cè)面以外底面也被絕緣膜41a所被覆。其中，元件分離區(qū)域43a也與圖6的(c)所示的元件分離區(qū)域43同樣地，在底面與反射板46結(jié)合。
[0083]為此，通過變形例的像素陣列23a也是，即使相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換元件40的受光面從任意的方向入射的光透射光電轉(zhuǎn)換元件40，也能夠通過元件分離區(qū)域43a和反射板46使透射的光反射到光電轉(zhuǎn)換元件40側(cè)。因此，根據(jù)變形例的固體攝像裝置，通過使入射的光無浪費(fèi)地被各光電轉(zhuǎn)換元件40所接收，由此能夠使受光靈敏度提高。
[0084]并且，變形例的元件分離區(qū)域43a如圖6 (a)所示那樣，能夠在用絕緣膜41a被覆溝槽5的內(nèi)周面之后，不去除溝槽5中的底面的絕緣膜41a而是向溝槽5的內(nèi)部埋入絕緣性部件42a來形成。因此，變形例的像素陣列23a能夠減少制造工序數(shù)并且能夠使受光靈敏度提高。
[0085]但是，元件分離區(qū)域43a與反射板46未成為導(dǎo)通狀態(tài)。為此，在像素陣列23a中，將電壓供給部24與元件分離區(qū)域43a的導(dǎo)電性部件42a以及反射板46分別單獨(dú)地連接。
[0086]由此，在像素陣列23a中，能夠從電壓供給部24向元件分離區(qū)域43a的導(dǎo)電性部件42a以及反射板46供給負(fù)的電壓，所以與圖3所示的像素陣列23同樣地，能夠降低暗電流。
[0087]另外，將電壓供給部24與元件分離區(qū)域43a的導(dǎo)電性部件42a連接的連接線例如通過在形成第一層的布線47以及反射板46的工序同時(shí)圖案形成連接線來形成。為此，能夠在不使制造工序數(shù)增加的情況下使電壓供給部24和導(dǎo)電性部件42a連接。
[0088]對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示的，意圖不在于限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他的各種方式實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。上述實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍及要旨，并且包含于權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像裝置，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體層，二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件； 反射板，覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)，且反射光；以及元件分離區(qū)域，設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此物理性以及電氣性地元件分離，并且具有光的反射面。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述元件分離區(qū)域分別具有包括反射面的反射導(dǎo)電性部件以及絕緣膜。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還具備供給負(fù)電壓的電壓供給部，所述電壓供給部與所述元件分離區(qū)域電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述反射板由導(dǎo)電性部件形成，所述元件分離區(qū)域包括導(dǎo)電性部件，所述反射板以及所述元件分離區(qū)域?yàn)?，所述反射板?jīng)由所述元件分離區(qū)域與所述電壓供給部電連接。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還包括電壓供給部，該電壓供給部分別與所述元件分離區(qū)域以及所述反射板電連接，并供給負(fù)電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，還包括: 層間絕緣膜，設(shè)置于所述反射板與所述半導(dǎo)體層的與光入射的面的相反一側(cè)的面之間；以及 讀出晶體管，具有設(shè)于所述層間絕緣膜內(nèi)的讀出柵極，讀出所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還包括多個(gè)微透鏡，所述微透鏡分別配置于所述光電轉(zhuǎn)換元件上。
8.如權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還包括多個(gè)濾色器，所述濾色器分別配置于所述微透鏡與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
9.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還包括多個(gè)波導(dǎo)，所述波導(dǎo)分別配置于所述濾色器與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
10.一種固體攝像裝置，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體層，二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件； 反射板，覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)，且反射光；以及元件分離區(qū)域，設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此物理性以及電氣性地元件分離，并且具有光的反射面， 所述反射板以及所述元件分離區(qū)域偏壓為抑制所述光電轉(zhuǎn)換元件中的暗電流的電位。
11.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 還包括供給負(fù)電壓的電壓供給部，所述電壓供給部與所述元件分離區(qū)域電連接。
12.如權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述反射板以及所述元件分離區(qū)域電連接，所述反射板經(jīng)由所述元件分離區(qū)域與所述電壓供給部電連接。
13.如權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置，其特征在于， 所述反射板以及所述元件分離區(qū)域各自分別與所述電壓供給部電連接。
14.一種固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，包括: 形成二維陣列狀地排列有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層的工序； 形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反的面一側(cè)并反射光的反射板的工序；以及 形成元件分離區(qū)域的工序，該元件分離區(qū)域設(shè)為從所述半導(dǎo)體層的光入射的面起至到達(dá)所述反射板的深度為止，以便按每個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件劃分所述半導(dǎo)體層，該元件分離區(qū)域使所述光電轉(zhuǎn)換元件彼此電氣性地元件分離并且具有光的反射面。
15.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于， 還包括在各個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件之上形成微透鏡的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于， 還包括在所述光電轉(zhuǎn)換元件與對(duì)應(yīng)的所述微透鏡之間，在各個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件上形成濾色器的工序。
17.如權(quán)利要求16所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于， 還包括在所述光電轉(zhuǎn)換元件與對(duì)應(yīng)的所述濾色器之間，在各個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件上形成波導(dǎo)的工序。
18.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，還包括: 形成支承基板的工序；以及 在所述支承基板與所述反射板之間形成多層布線層的工序。
19.如權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于，還包括: 在所述層間絕緣膜與所述半導(dǎo)體層的與光入射的面相反一側(cè)的面之間形成層間絕緣膜的工序；以及 形成讀出晶體管的工序，該讀出晶體管為在所述層間絕緣膜內(nèi)配置有讀出柵極，且讀出所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷。
20.如權(quán)利要求19所述的固體攝像裝置的制造方法，其特征在于， 所述半導(dǎo)體層通過形成P-型層的工序及在所述P-型層內(nèi)形成各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件所用的η-型區(qū)域的工序而形成。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104347652SQ201410082926
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】南孝明, 廣岡昭一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝