攝像裝置及其制造方法
【專利說(shuō)明】攝像裝置及其制造方法
[0001]分案申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年3月30日、發(fā)明名稱為“固體攝像裝置、固體攝像裝置的制造方法和電子設(shè)備”的申請(qǐng)?zhí)枮?01110079161.0的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0003]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0004]本申請(qǐng)要求2010年3月31日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2010-082488的優(yōu)先權(quán)，在這里將該在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明涉及攝像裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0006]諸如數(shù)碼攝相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)之類的電子設(shè)備包括固體攝像裝置。例如，對(duì)于固體攝像裝置，其包括CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型圖像傳感器和CCD (電荷耦合器件)型圖像傳感器。
[0007]在固體攝像裝置中，在基板的表面上布置多個(gè)像素。在每個(gè)像素中設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部。光電轉(zhuǎn)換部例如是光電二極管，其通過(guò)感光表面接收入射光來(lái)產(chǎn)生信號(hào)電荷以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
[0008]在作為一類固體攝像裝置的CMOS型圖像傳感器中，像素配置成除包括光電轉(zhuǎn)換部之外還包括像素晶體管。像素晶體管用于讀取形成在光電轉(zhuǎn)換部中的信號(hào)電荷，并將所讀取的信號(hào)電荷作為電信號(hào)輸出到信號(hào)線。
[0009]在固體攝像裝置中，通常，光電轉(zhuǎn)換部接收從基板的設(shè)置有電路元件、布線等的前表面?zhèn)热肷涞墓狻Ｔ谶@種情況下，由于電路元件、布線等遮蔽或反射入射光，所以難以改善靈敏度。
[0010]基于這個(gè)原因，提出了 “后表面照射型”固體攝像裝置(如，參照日本未審查專利公開公報(bào) N0.2003-31785、N0.2005-347707、N0.2005-35363 和 N0.2005-353955)，在這類“后表面照射型”固體攝像裝置中，光電轉(zhuǎn)換部接收從與基板的設(shè)置有電路元件、布線等的前表面相對(duì)的后表面?zhèn)热肷涞墓狻?br>[0011]然而，為了抑制由于其上設(shè)有光電轉(zhuǎn)換部的半導(dǎo)體的界面態(tài)而出現(xiàn)的暗電流，提出了光電轉(zhuǎn)換部具有HAD(空穴累積二極管)結(jié)構(gòu)。在HAD結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在η型電荷累積區(qū)域的感光表面上形成正電荷(空穴)累積區(qū)域，抑制了暗電流的出現(xiàn)。
[0012]為了在光電轉(zhuǎn)換部的界面部分中形成正電荷累積區(qū)域，提出了如下方案:通過(guò)在η型電荷累積區(qū)域的感光表面上形成“具有固定負(fù)電荷的膜”，然后剝離該膜，抑制了暗電流的發(fā)生。在此處，將諸如鉿氧化物膜(HfOj莫)之類的具有高折射率的高介電膜用作“具有固定負(fù)電荷的膜”以抑制暗電流的發(fā)生，于是鉿氧化物膜用作防反射膜以實(shí)現(xiàn)高靈敏度(如，參照日本未審查專利公開公報(bào)N0.2007-258684 (第0163-0168段)和日本未審查專利公開公報(bào) N0.2008-306154 (第 0044 段等))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的攝像裝置包括:半導(dǎo)體層，其具有作為入射側(cè)的第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，所述半導(dǎo)體層包括光電轉(zhuǎn)換元件；第一膜，其鄰近所述半導(dǎo)體層的所述第一側(cè)；分離區(qū)域，其包括位于所述第一膜上的遮光部；第二膜，其包括氮化物成分且位于所述第一膜和所述遮光部上；及布線層，其設(shè)置為鄰近所述半導(dǎo)體層的所述第二側(cè)，其中，所述分離區(qū)域的至少一部分被設(shè)置為鄰近所述光電轉(zhuǎn)換元件，所述第一膜是防反射膜，并且在橫截面上，所述遮光部被所述第一膜和所述第二膜包圍。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述攝像裝置包括中間層，所述中間層位于所述第一膜和所述遮光部之間。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述遮光部嵌入在所述第二膜中。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述分離區(qū)域包括所述光電轉(zhuǎn)換元件和相鄰光電轉(zhuǎn)換元件之間的隔離區(qū)域。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述遮光部位于所述隔離區(qū)域上方。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述分離區(qū)域包括位于所述隔離區(qū)域中的溝槽，其中，所述遮光部位于所述溝槽的內(nèi)部。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述光電轉(zhuǎn)換元件具有接收光的第一側(cè)。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜和所述第二膜位于所述光電轉(zhuǎn)換元件的所述第一側(cè)的上方。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜的厚度小于所述第二膜的厚度。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述遮光部具有大體上凸形的形狀。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜包括鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、鎂、釔、鑭系元素、和硅元素的氧化物中的至少一種氧化物。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第二膜包括鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、鎂、釔、鑭系元素、和硅元素的氧化物中的至少一種氧化物。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜的折射率等于或大于1.5。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第二膜的折射率等于或大于1.5。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述攝像裝置還包括鄰近所述半導(dǎo)體層的所述第二側(cè)而定位的多個(gè)晶體管。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述多個(gè)晶體管包括將電荷從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散部的傳輸晶體管。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述多個(gè)晶體管包括放大晶體管，所述放大晶體管具有連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的柵極端。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述多個(gè)晶體管包括復(fù)位晶體管，所述復(fù)位晶體管具有連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的第一端和連接到預(yù)定電壓源的第二端。
[0031]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述多個(gè)晶體管包括操作性地連接到信號(hào)線的選擇晶體管。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述信號(hào)線電連接到列電路，其中所述列電路包括⑶S電路和ADC電路中的至少一個(gè)。
[0033]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述分離區(qū)域包括溝道，其中所述第一膜位于所述溝道內(nèi)。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述遮光部包括鎢和氮化鈦。
[0035]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述遮光部具有l(wèi)OOnm?400nm的厚度。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜是氧化鉿，并且所述遮光部包括鈦。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，鄰近所述半導(dǎo)體層的所述第一側(cè)設(shè)置有微透鏡。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，在所述微透鏡和所述半導(dǎo)體層的所述第一側(cè)之間設(shè)置有濾色器。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述布線層設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述第二側(cè)和支撐基板之間。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，所述第一膜的厚度是80nm或更小。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種用于制造攝像裝置的方法，所述方法包括:形成半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層具有作為入射側(cè)的第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，所述半導(dǎo)體層包括光電轉(zhuǎn)換元件；形成第一膜，所述第一膜設(shè)置為鄰近所述半導(dǎo)體層的第一側(cè)；形成分離區(qū)域，所述分離區(qū)域包括位于所述第一膜上的遮光部；形成第二膜，所述第二膜包括氮化物成分且位于所述第一膜和所述遮光部上；及形成布線層，其設(shè)置為鄰近所述半導(dǎo)體層的所述第二側(cè)，其中，所述分離區(qū)域的至少一部分被設(shè)置為鄰近所述光電轉(zhuǎn)換元件，所述第一膜是防反射膜，并且在橫截面上，所述遮光部被所述第一膜和所述第二膜包圍。
[0042]在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中，在形成所述遮光部之后形成所述第二膜。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠提供可改善所獲得圖像的圖像質(zhì)量等的固體攝像裝置及其制造方法和電子設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的相機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖；
[0046]圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；
[0047]圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；
[0048]圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；
[0049]圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0050]圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0051]圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0052]圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0053]圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0054]圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；
[0055]圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0056]圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0057]圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固體攝像裝置的制造方法的圖；
[0058]圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；
[0059]圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固體攝像裝置的主要部分的圖；及
[0060]圖17是表示“后表面照射型” CMOS圖像傳感器的像素P的主要部分的橫剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061]下文將參照【附圖說(shuō)明】根據(jù)本發(fā)明的原理的實(shí)施例。
[0062]而且，將以以下順序進(jìn)行說(shuō)明。
[0063]1.第一實(shí)施例(覆蓋遮光層的上表面的情況)
[0064]2.第二實(shí)施例(在覆蓋遮光層的上表面的情況下設(shè)有中間層的情況)
[0065]3.第三實(shí)施例(未覆蓋遮光層的上表面的情況)
[0066]4.第四實(shí)施例(嵌入型遮光層)
[0067]圖17是表示“后表面照射型” CMOS圖像傳感器的像素P的主要部分的橫剖面圖。
[0068]如圖17所示，在“后表面照射型”CMOS圖像傳感器中，光電二極管21設(shè)置在由半導(dǎo)體層101內(nèi)部的像素隔離部lOlpb分割的部分中。
[0069]盡管未在圖17中圖示，但像素晶體管設(shè)置在半導(dǎo)體層101的前表面(圖17中的下表面)上，如圖17所示，布線層111設(shè)置成覆蓋像素晶體管。另外，在布線層111的前表面上設(shè)置支撐基板SS。
[0070]與此相反，在半導(dǎo)體層101的后表面(圖17中的上表面)上，布置有防反射膜50J、遮光層60J、濾色器CF和微透鏡ML，光電二極管21接收經(jīng)由上述各個(gè)部分入射的入射光H。
[0071]在此處，如圖17所示，防反射膜50J覆蓋半導(dǎo)體層101的后表面(上表面)。通過(guò)使用具有固定負(fù)電荷的高介電性材料形成防反射膜50J，使得通過(guò)在光電二極管21的感光表面JS上形成正電荷(空穴)累積區(qū)域來(lái)抑制暗電流的發(fā)生。例如，鉿氧化物膜(Η??2膜)設(shè)置成為防反射膜50J。
[0072]如圖17所示，遮光層60J隔著層間絕緣膜SZ形成在防反射膜50J的上表面上。在此處，在設(shè)于半導(dǎo)體層101的內(nèi)部中的像素隔離部lOlpb的上部處設(shè)置遮光層60J。
[0073]另外，遮光層60J的上表面覆蓋有平坦化膜HT，在平坦化膜HT的上表面上設(shè)置濾色器CF和微透鏡ML。在濾色器CF中，例如，為每個(gè)像素布置具有拜耳(Bayer)布置的三種基色的濾光層。
[0074]在上述結(jié)構(gòu)的情況下，由于入射到一個(gè)像素P的入射光Η不入射到該像素Ρ的光電二極管21，而是穿過(guò)遮光層60J的下部，所以在某些情況下入射光Η入射到另一相鄰像素Ρ的光電二極管21。S卩，在入射光