成像裝置和電子設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種成像裝置和電子設(shè)備，可以提供諸如光學(xué)混色減少等特性改善的成像裝置。此外，提供了使用所述成像裝置的電子設(shè)備。在具有基板(12)和在基板(12)上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部(40)的固態(tài)成像裝置中，形成有絕緣膜(21)埋入其中的元件隔離部(19)。元件隔離部(19)由具有固定電荷的絕緣膜(20)構(gòu)成，所述絕緣膜形成為包覆溝部(30)的內(nèi)壁面，所述溝部(30)從基板(12)的光入射側(cè)在深度方向上形成。
【專利說明】成像裝置和電子設(shè)備
[0001]分案申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年2月23日、發(fā)明名稱為“固態(tài)成像裝置、固態(tài)成像裝置的制造方法和電子設(shè)備”的申請(qǐng)?zhí)枮?01280009331.0的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種背面照射型的固態(tài)成像裝置、其制造方法和電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，已經(jīng)提出了一種背面照射型的固態(tài)成像裝置，它從在基板上形成配線層那側(cè)的相對(duì)側(cè)照射光(參照下面的專利文獻(xiàn)I)。在背面照射型的固態(tài)成像裝置中，配線層和電路元件等未形成在光照射側(cè)上，所以在基板上形成的光接收部的開口率可以增加，同時(shí)入射光入射到光接收部，而不會(huì)被配線層等反射，因此改善了敏感度。
[0005]專利文獻(xiàn)I的固態(tài)成像裝置在像素邊界設(shè)置有遮光膜，從而減少了光學(xué)混色。
[0006]引用文獻(xiàn)列表
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.2010-186818

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題
[0010]在這種固態(tài)成像裝置中，追求諸如光學(xué)混色減少等的進(jìn)一步性能改善。
[0011]本發(fā)明提供了一種具有光學(xué)混色減少等的性能進(jìn)一步改善的固態(tài)成像裝置。此夕卜，提供使用這種固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。
[0012]技術(shù)方案
[0013]根據(jù)本發(fā)明第一方面的固態(tài)成像裝置包括基板和在所述基板上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部。此外，元件隔離部由具有固定電荷的形成為包覆溝部的內(nèi)壁面的絕緣膜構(gòu)成，所述溝部從所述基板的光入射側(cè)在深度方向上形成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明第二方面的固態(tài)成像裝置具有基板和在所述基板上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部。此外，設(shè)置有從所述基板的光入射側(cè)在深度方向上形成的溝部，和具有膜且具有中空結(jié)構(gòu)的元件隔離部，所述膜設(shè)置成包覆所述溝部的內(nèi)壁面。
[0015]根據(jù)本發(fā)明第一方面的固態(tài)成像裝置的制造方法包括在基板上形成具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素的步驟和從所述基板的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬伤枭疃鹊臏喜康牟襟E。還具有在所述溝部的內(nèi)壁面上形成具有固定電荷的絕緣膜和形成元件隔離部的步驟。
[0016]根據(jù)本發(fā)明第二方面的固態(tài)成像裝置的制造方法具有在基板上形成具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素的步驟和從所述基板的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬伤枭疃鹊臏喜康牟襟E。還具有通過在所述溝部的內(nèi)壁面上形成作為所需膜的膜使得中空部形成在所述溝部的內(nèi)部而形成元件隔離部的步驟。
[0017]本發(fā)明的電子設(shè)備具有光學(xué)透鏡、由所述光學(xué)透鏡收集的光入射到其中的固態(tài)成像裝置和處理從所述固態(tài)成像裝置輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
[0018]有益效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，在固態(tài)成像裝置中，可以進(jìn)一步改善諸如減少混色等特性。此外，通過使用所述固態(tài)成像裝置可以獲得圖像質(zhì)量改善的電子設(shè)備。
【附圖說明】
[0020][圖1]圖1是示出涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成圖。
[0021][圖2]圖2是示出涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0022][圖3]圖3是涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的平面布局。
[0023][圖4]圖4的A和圖4的B是示出涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0024][圖5]圖5的C和圖5的D是示出涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0025][圖6]圖6是涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置和常規(guī)固態(tài)成像裝置的要部的電位分布圖。
[0026][圖7]圖7是涉及第一實(shí)施方案的第一變形例的固態(tài)成像裝置的平面布局。
[0027][圖8]圖8是涉及第一實(shí)施方案的第二變形例的固態(tài)成像裝置的平面布局
[0028][圖9]圖9是示出涉及本發(fā)明第二實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0029][圖10]圖10的A?圖10的C是示出涉及本發(fā)明第二實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0030][圖11]圖11是示出涉及本發(fā)明第三實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0031][圖12]圖12是示出涉及本發(fā)明第四實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0032][圖13]圖13的A和圖13的B是示出涉及本發(fā)明第四實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0033][圖14]圖14的C是示出涉及本發(fā)明第四實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0034][圖15]圖15是示出涉及本發(fā)明第五實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0035][圖16]圖16是示出涉及本發(fā)明第六實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0036][圖17]圖17是示出涉及本發(fā)明第七實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0037][圖18]圖18的A和圖18的B是示出涉及本發(fā)明第七實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0038][圖19]圖19是示出涉及本發(fā)明的第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0039][圖20]圖20的A和圖20的B是示出涉及本發(fā)明第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法的圖。
[0040][圖21]圖21是示出涉及變形例的固態(tài)成像裝置的要部的截面構(gòu)成圖。
[0041][圖22]圖22是涉及本發(fā)明第九實(shí)施方案的電子設(shè)備的示意性構(gòu)成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]本發(fā)明人在專利文獻(xiàn)I的固態(tài)成像裝置中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以下問題。
[0043]在背面型的固態(tài)成像裝置中，在其上形成光電二極管的半導(dǎo)體層與前面照射型的固態(tài)成像裝置相比形成為更薄。因此，在常規(guī)的前面照射型的固態(tài)成像裝置中，采取其中使在光電二極管處溢出的信號(hào)電荷在半導(dǎo)體層的深度方向(縱方向)上溢出的構(gòu)成，但在背面照射型的固態(tài)成像裝置中，不可能使得在半導(dǎo)體層的深度方向上溢出。因此，背面照射型的固態(tài)成像裝置被構(gòu)造成使得在光電二極管處溢出的電子流到浮動(dòng)擴(kuò)散部(所謂的橫向溢出)。
[0044]在使用橫向溢出構(gòu)造的情況下，由基板內(nèi)的電位決定從光電二極管溢出的電子流到浮動(dòng)擴(kuò)散側(cè)還是流到相鄰的光電二極管側(cè)。因此，通過在電荷累積時(shí)設(shè)置光電二極管和浮動(dòng)擴(kuò)散部之間的電位高于相鄰的光電二極管和浮動(dòng)擴(kuò)散部之間的電位，溢出的電子可被傳輸?shù)脚R時(shí)的浮動(dòng)擴(kuò)散部。因此，在可以將溢出的電子傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散部的構(gòu)成的情況下，飽和電荷量(Qs)的減少成為大問題。另一方面，在飽和電荷量增大的情況下，當(dāng)長時(shí)間累積時(shí)從白點(diǎn)像素溢出的電荷泄漏到相鄰的像素中，從而發(fā)生高光溢出(blooming)，成為分辨率劣化和圖像質(zhì)量劣化的原因。
[0045]此外，在如果在像素邊界設(shè)置有遮光膜的構(gòu)造中，在傾斜光進(jìn)入的情況下在遮光膜下方發(fā)生的混色不能被完全抑制。
[0046]在本發(fā)明的實(shí)施方案中，說明可以抑制混色、改善高光溢出的抑制和飽和特性的固態(tài)成像裝置。
[0047]下面，參照?qǐng)D1?圖22說明涉及本發(fā)明實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置、其制造方法和電子設(shè)備的例子。本發(fā)明的實(shí)施方案按以下順序進(jìn)行說明。需要注意的是，本發(fā)明不限于以下例子。
[0048]1.第一實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(四個(gè)像素共享浮動(dòng)擴(kuò)散部的例子)
[0049]1-1固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成
[0050]1-2要部的構(gòu)成
[0051 ] 1-3固態(tài)成像裝置的制造方法
[0052]1-4 變形例 I
[0053]1-5 變形例 2
[0054]2.第二實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(在元件隔離部內(nèi)形成的遮光膜的例子)
[0055]3.第三實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(僅有元件隔離部的基板背面?zhèn)鹊亩瞬拷佑|P型半導(dǎo)體區(qū)域的例子)
[0056]4.第四實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(元件隔離部貫通基板的例子)
[0057]5.第五實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(在元件隔離部內(nèi)形成的遮光層與配線層連接的例子)
[0058]6.第六實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(在元件隔離部中形成兩層固態(tài)電荷膜的例子)
[0059]7.第七實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(元件隔離部是的例子)
[0060]8.第八實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置(元件隔離部是中空的結(jié)構(gòu)的例子)
[0061]8-1變形例
[0062]9.第九實(shí)施方案:電子設(shè)備
[0063]〈1.第一實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0064][1-1固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成]
[0065]圖1是示出涉及本發(fā)明第一實(shí)施方案的CMOS型的固態(tài)成像裝置的整體的示意性構(gòu)成圖。
[0066]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I被構(gòu)造成具有像素區(qū)域3(具有在由硅制成的基板11上排列的多個(gè)像素2)、垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5、水平驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電路7和控制電路8等。
[0067]多個(gè)像素2由多個(gè)像素晶體管和光電轉(zhuǎn)換部(由光電二極管構(gòu)成)構(gòu)成，并且以二維陣列形式規(guī)則地排列在基板11上。構(gòu)成像素2的像素晶體管可以是由傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、選擇晶體管和放大晶體管構(gòu)成的4個(gè)MOS晶體管，或者可以是不包括選擇晶體管的3個(gè)晶體管。
[0068]像素區(qū)域3具有以二維陣列形式規(guī)則地排列的多個(gè)像素2。像素區(qū)域3由實(shí)際上接收光、放大通過光電轉(zhuǎn)換生成的信號(hào)電荷并且讀出到列信號(hào)處理電路5的有效像素區(qū)域以及用于輸出將要作為黑水平標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)黑色的黑色標(biāo)準(zhǔn)像素區(qū)域(圖未示)構(gòu)成。黑色標(biāo)準(zhǔn)像素區(qū)域通常形成在有效像素區(qū)域的外周部上。
[0069]控制電路8基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘生成作為垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5和水平驅(qū)動(dòng)電路6等的操作標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)等。由控制電路8生成的時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)輸入到垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5、水平驅(qū)動(dòng)電路6等。
[0070]垂直驅(qū)動(dòng)電路4例如由移位寄存器構(gòu)成，并且以行單位在垂直方向上順次選擇性地掃描像素區(qū)域3的各像素2。此外，基于根據(jù)在各像素2的光電二極管中的光接收量生成的信號(hào)電荷的像素信號(hào)經(jīng)由垂直信號(hào)線供給到列信號(hào)處理電路5。
[0071]列信號(hào)處理電路5例如配置在像素2的每行中，并且針對(duì)每列像素使用來自黑色標(biāo)準(zhǔn)像素區(qū)域(圖未示，但是在有效像素區(qū)域的外周部上形成)的信號(hào)對(duì)從像素2的各行輸出的信號(hào)進(jìn)行諸如降噪和信號(hào)放大等信號(hào)處理。水平選擇開關(guān)(圖未示)設(shè)置在列信號(hào)處理電路5的輸出段和水平信號(hào)線10之間。
[0072]水平驅(qū)動(dòng)電路6例如由移位寄存器構(gòu)成，通過順次輸出水平掃描脈沖而順次選擇各個(gè)列信號(hào)處理電路5，并且將來自各個(gè)列信號(hào)處理電路5的像素信號(hào)輸出到水平信號(hào)線10。
[0073]輸出電路7對(duì)經(jīng)由水平信號(hào)線10從各個(gè)列信號(hào)處理電路5順次供給的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理并且輸出信號(hào)。
[0074][1-2要部的構(gòu)成]
[0075]圖2示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I的像素區(qū)域3的截面構(gòu)成，圖3示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I的像素區(qū)域3的平面布局。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I以背面照射型的CMOS型固態(tài)成像裝置作為例子，并且是所謂的4個(gè)像素共享成為I個(gè)單元的例子，其中所需的像素晶體管由4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部共享。此外，在以下的說明中，第一導(dǎo)電型作為p型說明，第二導(dǎo)電型作為η型說明。
[0076]如圖2所示，本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I具有基板12(具有多個(gè)像素)、形成在基板12的前面?zhèn)壬系呐渚€層13和支撐基板31。此外，還設(shè)置有在基板12的背面?zhèn)壬享槾涡纬傻木哂泄潭姾傻慕^緣膜(下面稱作固定電荷膜)20、絕緣膜21、遮光膜25、平坦化膜26、濾色層27和片上透鏡28。
[0077]基板12由硅制成的半導(dǎo)體基板構(gòu)成，并且形成為具有厚度Ιμπι?6μπι，例如。由光電二極管形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40以及由構(gòu)成像素電路單元的多個(gè)像素晶體管(Trl?Tr4)構(gòu)成的像素在基板12的像素區(qū)域3上以二維矩陣形式形成。此外，相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40由元件隔離部19電氣隔離。此外，盡管圖2的圖中未示出，但是外圍電路部在基板12上形成的像素區(qū)域的周邊區(qū)域中構(gòu)成。
[0078]光電轉(zhuǎn)換部40由在基板12的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)壬闲纬傻牡谝粚?dǎo)電型(下面稱作P型)半導(dǎo)體區(qū)域23和24以及在其間形成的第二導(dǎo)電型(下面稱作η型)半導(dǎo)體區(qū)域22構(gòu)成。在光電轉(zhuǎn)換部40中，主光電二極管在P型半導(dǎo)體區(qū)域23和24與η型半導(dǎo)體區(qū)域22之間的ρη結(jié)處構(gòu)成。在光電轉(zhuǎn)換部40中，根據(jù)入射光的光量生成信號(hào)電荷并在η型半導(dǎo)體區(qū)域22中累積。此夕卜，作為在基板12的界面處發(fā)生暗電流的原因的電子被吸收到在基板12的前面和背面上形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域23和24中作為載流子的多個(gè)空穴中。
[0079]此外，各光電轉(zhuǎn)換部40被由P型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的像素隔離層18和形成在像素隔離層18內(nèi)的元件隔離部19電氣隔離。
[0080]根據(jù)本實(shí)施方案，如圖3所示，像素晶體管由4個(gè)晶體管構(gòu)成，它們是傳輸晶體管Trl、復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4。
[0081]如圖3所示，傳輸晶體管Trl由在以兩行兩列形式形成的4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40的中心部中形成的浮動(dòng)擴(kuò)散部30以及傳輸柵電極16構(gòu)成。如圖2所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部30由通過η型雜質(zhì)以高濃度離子注入到在基板12的前面?zhèn)壬闲纬傻腜阱層29中而形成的η型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成。此外，傳輸柵電極16經(jīng)由柵極絕緣層17形成在光電轉(zhuǎn)換部40和浮動(dòng)擴(kuò)散部30之間的基板12前面?zhèn)壬稀?br>[0082]在像素晶體管中，復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4針對(duì)共享浮動(dòng)擴(kuò)散部30的每4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40形成。如圖3所示，這些像素晶體管被配置在由4個(gè)光電變換器40構(gòu)成的組的一側(cè)。
[0083]復(fù)位晶體管Tr2由一對(duì)源/漏區(qū)域35和36以及在源/漏區(qū)域35和36之間形成的復(fù)位柵電極32構(gòu)成。放大晶體管Tr3由一對(duì)源/漏區(qū)域36和37以及在源/漏區(qū)域36和37之間形成的放大柵電極33構(gòu)成。選擇晶體管Tr4由一對(duì)源/漏區(qū)域37和38以及在源/漏區(qū)域37和38之間形成的選擇柵電極34構(gòu)成。
[0084]復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4的截面構(gòu)成被省略，但是這些像素晶體管構(gòu)造成與傳輸晶體管Trl類似。也就是說，與浮動(dòng)擴(kuò)散部30類似地，源/漏區(qū)域35?38在形成于基板12的前表面上的P阱層29內(nèi)的η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域中構(gòu)成。此外，復(fù)位柵極電極32、放大柵電極33和選擇柵電極34經(jīng)由柵極絕緣膜17在基板12的前面?zhèn)壬闲纬伞?br>[0085]元件隔離部19由在從基板12的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬傻臏喜?9內(nèi)順次埋入形成的固定電荷膜20和絕緣膜21構(gòu)成，并且雕刻形成在于基板12上形成的像素隔離層18內(nèi)。也就是說，如圖所示，元件隔離部19形成為格子形狀，從而包圍像素。此外，在像素晶體管形成在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40和光電轉(zhuǎn)換部40之間的情況下，配置成與浮動(dòng)擴(kuò)散部30或源/漏區(qū)重疊。
[0086]此外，元件隔離部19的形成深度到達(dá)其中形成像素晶體管的P阱層29，并且形成深度未到達(dá)浮動(dòng)擴(kuò)散部30或源/漏區(qū)域。如果浮動(dòng)擴(kuò)散部30和源/漏區(qū)域的深度小于Ιμπι，那么元件隔離部19的形成深度可以從基板12前面達(dá)到大約0.25?5.Ομπι。根據(jù)本實(shí)施方案，形成深度到達(dá)像素晶體管的P阱層29，但是僅必須形成為使得元件隔離部19在基板12背面?zhèn)鹊亩瞬拷佑|P型半導(dǎo)體層，深度不一定必須到達(dá)P阱層29。象本實(shí)施方案中那樣，在由P型半導(dǎo)體層制成的像素隔離層18內(nèi)形成的情況下，即使在未到達(dá)P阱層29的構(gòu)成中，也可以獲得絕緣隔咼的優(yōu)點(diǎn)。
[0087]此外，溝部39中形成的固定電荷膜20形成在溝部39的內(nèi)周面和底面上，也形成在基板12的整個(gè)背面上。請(qǐng)注意，在下面的說明中，溝部39的內(nèi)周面和底面一起描述為“內(nèi)壁面”。作為固定電荷膜20，使用通過在諸如硅等基板上堆疊而產(chǎn)生固定電荷并加強(qiáng)釘扎(pinning)的材料是優(yōu)選的，并且可以使用具有負(fù)電荷的高折射率材料膜或高導(dǎo)電性膜。作為具體材料，例如，可以使用含有鉿(Hf)、鋁(Al)、鋯(Zr)、鉭(Ta)和鈦(Ti)中的至少一種元素的氧化物或氮化物材料。作為膜形成法，例如，可以舉出化學(xué)氣相沉積方法(下文中，CVD(Chemical Vapor Deposit1n)法)、派射法、原子層沉積法(下文中，ALD(Atomic LayerDeposit1n)法)等。通過使用ALD法，可以形成降低膜中的界面水平(interface level)的S12膜，同時(shí)膜厚度為大約lnm。此外，作為上述以外的材料，可以舉出含有鑭(La)、鐠(Pr)、|$(Ce),#:(Nd) ,IE(Pm),^(Sm) ,It(Eu) ,IL(Gd),Ii(Tb) Ji(Dy),#C(Ho),IS(Tm)^I(Yb),镥(Lu)和釔(Y)中的至少一種元素的氧化物或氮化物材料。此外，上述的固定電荷膜可以用氧氮化鉿膜或氧氮化鋁膜形成。
[0088]硅(Si)和氮(N)可以在未損失絕緣性能的范圍內(nèi)加到上述固定電荷膜20的膜材料中。其濃度適當(dāng)?shù)卮_定為膜不損失絕緣性能的范圍。因此，通過加入硅(Si)和氮(N)，可以增加膜的耐熱性和在加工過程中抑制離子注入的能力。
[0089]在本實(shí)施方案中，具有負(fù)電荷的固定電荷膜20形成在溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面上，從而在接觸固定電荷膜20的面上形成反型層。因此，通過反型層釘扎硅界面，所以可以抑制暗電流的發(fā)生。此外，當(dāng)在基板12中形成溝部39的情況下，溝部39的側(cè)壁和底面發(fā)生物理損壞，并且存在溝部39的外周部去除釘扎的可能性。針對(duì)該問題點(diǎn)，在本實(shí)施方案中，通過在溝部39的側(cè)壁和底面上形成具有多固定電荷的固定電荷膜20，可以防止去除釘扎。
[0090]絕緣膜21埋入在其上形成固定電荷膜20的溝部39內(nèi)，并且形成在基板12的整個(gè)背面?zhèn)壬?。作為絕緣膜21的材料，有利的是使用折射率與固定電荷膜20的材料不同的材料，可以使用例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、樹脂等。此外，具有不帶有正固定電荷或帶有少的正固定電荷的特征的材料可以用于絕緣膜21。
[0091]此外，通過絕緣膜21埋入在溝部39中，構(gòu)成各像素的光電轉(zhuǎn)換部40經(jīng)由絕緣膜21隔離。因此，信號(hào)電荷難于泄漏到相鄰的像素，其中在發(fā)生超過飽和電荷量(Qs)的信號(hào)電荷的情況下，可以減少泄漏到相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40的泄漏信號(hào)電荷。因此，可以抑制電子混色。
[0092]此外，在作為基板12的入射面?zhèn)鹊谋趁鎮(zhèn)壬闲纬傻墓潭姾赡?0和絕緣膜21的兩層構(gòu)成由于其折射率的差異而具有防反射膜的功能。因此，可以防止從基板12的背面?zhèn)热肷涞墓庠诨?2的背面?zhèn)壬系姆瓷洹?br>[0093]遮光膜25在形成于基板12的背面上的絕緣膜21上的所需區(qū)域上形成，并且在像素區(qū)域中，形成為格子形狀，從而使光電轉(zhuǎn)換部40開口。也就是說，遮光膜25形成在對(duì)應(yīng)于元件隔離部19的位置。構(gòu)成遮光膜25的材料僅必須是遮光的材料，并且可以使用例如鎢(W)、鋁(Al)或銅(Cu)。
[0094]平坦化膜26形成在包括遮光膜25的整個(gè)絕緣膜21上，從而使在基板12的背面?zhèn)壬系拿嫫教够＠?，諸如樹脂等有機(jī)材料可以用作平坦化膜26的材料。
[0095]濾色層27形成在平坦化膜26的上面上，并且例如針對(duì)每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)形成。使用濾色層27，所需波長的光透過，并且透過的光入射到在基板12內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換部40中。
[0096]片上透鏡28形成在濾色層27的上面上。使用片上透鏡28，照射光被收集，并且收集的光經(jīng)由濾色層27有效地入射到各光電轉(zhuǎn)換部40。
[0097]配線層13形成在基板12的前面?zhèn)壬?，并且被?gòu)造成具有經(jīng)由層間絕緣膜14疊置的配線15的多個(gè)層(根據(jù)本實(shí)施方案是3層)。構(gòu)成像素2的像素晶體管Tr經(jīng)由在配線層13上形成的配線15被驅(qū)動(dòng)。
[0098]支撐基板31形成在配線層13面向基板12那側(cè)的相反側(cè)上。支撐基板31被構(gòu)造成在制造階段中確?；?2的強(qiáng)度，并且例如由硅基板構(gòu)成。
[0099]使用具有上述構(gòu)成的固態(tài)成像裝置1，從基板12的背面?zhèn)日丈涔猓⑶彝高^片上透鏡28和濾色層27的光在光電轉(zhuǎn)換部40中發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，從而生成信號(hào)電荷。然后，在光電轉(zhuǎn)換部40中生成的信號(hào)電荷經(jīng)由在基板12的前面?zhèn)壬闲纬傻南袼鼐w管通過由配線層13中的所需配線15形成的垂直信號(hào)線作為像素信號(hào)輸出。
[0100][1-3固態(tài)成像裝置的制造方法]
[0101]接下來，說明本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造方法。圖4和圖5是示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的制造過程的截面圖。
[0102]首先，如圖4的A所示，在基板12上形成光電轉(zhuǎn)換部40、像素晶體管和像素隔離層18后，通過在基板12的前面上交替形成層間絕緣膜14和配線15而形成配線層13。通過使所需的雜質(zhì)從基板12的前面?zhèn)入x子注入形成在基板12上形成的光電轉(zhuǎn)換部40等的雜質(zhì)區(qū)域。
[0103]接著，將硅基板制成的支撐基板31(參照?qǐng)D4的B)貼附到配線層13的最上層并且反轉(zhuǎn)。到現(xiàn)在為止的制造過程與通常的背面照射型的固態(tài)成像裝置類似。請(qǐng)注意，盡管圖中省略了，但是在反轉(zhuǎn)基板12后，一般地，基板12從背面?zhèn)妊心ゲp薄到所需的厚度。
[0104]接下來，如圖4的B所示，在基板12上的各像素的邊界，S卩，在形成像素隔離層18的部分中，從基板12的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏线M(jìn)行選擇性蝕刻，從而形成所需深度的溝部39。
[0105]在形成溝部39的過程中，在基板12的背面上形成具有所需的開口的硬掩模(圖未示)，并且經(jīng)由該硬掩模進(jìn)行蝕刻，從而形成溝部?？紤]到分光特性，溝部39的深度距基板12的背面有利的是0.2μπι以上，更有利的是1.Ομπι以上。此外，根據(jù)分光特性，溝部39的寬度有利的是0.02μπι以上。通過設(shè)定溝部39的寬度為更寬，可以更容易地處理溝部39，但是溝部39的寬度越寬，分光特性和和飽和電荷量下降的越多，因此，優(yōu)選的是溝部39的寬度為大約0.02μηιο
[0106]如圖4的B所示，在本實(shí)施方案中，溝部39的形成深度到達(dá)像素晶體管的ρ阱層29，并且未到達(dá)浮動(dòng)擴(kuò)散部30或源/漏區(qū)域。請(qǐng)注意，形成溝部39的過程可以與其他基板貫通過程共享，在共享的情況下，可以減少過程數(shù)量。
[0107]接下來，除去用于加工溝部39的硬掩模，并且如圖5的C所示，使用CVD法、濺射法、ALD等形成包覆溝部39的側(cè)壁和底面以及基板12的背面的固定電荷膜20。隨后，使用CVD法形成將要埋入溝部39內(nèi)的絕緣膜21，同時(shí)在基板12的背面?zhèn)壬系墓潭姾赡?0上面形成絕緣膜21。
[0108]接下來，在絕緣膜21的整個(gè)上部形成遮光材料層后，將遮光材料層圖案化成所需形狀。因此，如圖5的D所示，使光電轉(zhuǎn)換部40開口，并且形成在相鄰的像素和像素之間遮光的遮光膜25。
[0109]隨后，通過使用通常的方法形成濾色層27和片上透鏡28，完成圖2中所示的固態(tài)成像裝置I。
[0110]通過上述過程，形成固態(tài)成像裝置I，其中通過由被埋入基板12中的絕緣膜21形成的元件隔離部19進(jìn)行像素隔離。
[0111]根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I，各像素的光電轉(zhuǎn)換部40通過由被埋入溝部39中的絕緣膜21形成的元件隔離部19隔離。因此，與僅用雜質(zhì)區(qū)域隔離的情況相比，可以減少在光電轉(zhuǎn)換部40中累積的信號(hào)電荷泄漏到相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40側(cè)。因此，當(dāng)在光電轉(zhuǎn)換部40中生成大于飽和電荷量的信號(hào)電荷的情況下，電荷可以更有效地排放到浮動(dòng)擴(kuò)散部30。因此，可以抑制高光溢出的發(fā)生。
[0112]圖6示出在電荷累積時(shí)的電位分布，并且是說明橫型溢出構(gòu)成(橫向溢出構(gòu)成)的圖。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I的相鄰的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40和在形成傳輸晶體管Trl的部分處的基板12的電位分布圖示于圖6。此外，形成常規(guī)固態(tài)成像裝置(其中僅經(jīng)由通過離子注入形成的元件隔離區(qū)域100隔離相鄰的光電轉(zhuǎn)換部)的光電轉(zhuǎn)換部和傳輸晶體管的部分在基板上的電位分布圖一起不于圖6。在圖6中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記。
[0113]如圖6所示，在常規(guī)固態(tài)成像裝置中，為了使在電荷累積時(shí)超過飽和電荷量的信號(hào)電荷在橫方向上溢出，傳輸門的電位設(shè)定為比相鄰的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40之間的元件隔離區(qū)域100的電位深。通過這樣做，超過光電轉(zhuǎn)換部40的飽和電荷量的信號(hào)電荷不會(huì)在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40的方向上流動(dòng)，并且通過傳輸門排出到浮動(dòng)擴(kuò)散部30，因此具有抑制高光溢出的構(gòu)成。
[0114]因此，在常規(guī)固態(tài)成像裝置中利用橫向溢出的情況下，深度需要設(shè)定為比相鄰的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40之間的元件隔離區(qū)域100的電位深。因此，在電荷累積時(shí)預(yù)定電位需要供給到傳輸柵電極，并且傳輸門的電位設(shè)定為很深，從而飽和電荷量(Qs)的量下降。
[0115]另一方面，本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I具有通過元件隔離部19隔離的相鄰光電轉(zhuǎn)換部40。因此，在電荷累積時(shí)，即使傳輸門的電位處于淺的狀態(tài)，超過光電轉(zhuǎn)換部40的飽和電荷量的信號(hào)電荷也不會(huì)在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40的方向上流動(dòng)，而是排出到浮動(dòng)擴(kuò)散部
30ο
[0116]根據(jù)本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I，光電轉(zhuǎn)換部40通過由絕緣膜21構(gòu)成的元件隔離部19隔離，從而，與現(xiàn)有技術(shù)相比，元件隔離部19的電位變淺量相當(dāng)于△ X I。因此，在電荷累積時(shí)傳輸門的電位不需要很深。如圖6所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，傳輸門的電位變淺量相當(dāng)于△ X2，因此，在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，飽和電荷量可以增大。換句話說，在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I中，在抑制高光溢出的同時(shí)，飽和電荷量可以增大。此外，由于飽和特性改善，光電轉(zhuǎn)換部40內(nèi)的電場不必須增大，并且構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部40的η型半導(dǎo)體區(qū)域的濃度可以設(shè)定為很低，所以白點(diǎn)可以保持到低水平。
[0117]此外，在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I中，在溝部39中形成具有負(fù)電荷的固定電荷膜20。因此，通過固定電荷膜20的負(fù)偏壓的優(yōu)勢，可以抑制界面水平的發(fā)生，并且可以抑制界面水平引起的暗電流的產(chǎn)生。此外，反型層(P型)形成在接觸固定電荷膜20的面上，并且誘發(fā)正電荷。因此，即使由P型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的P阱層29和像素隔離層18由比常規(guī)固態(tài)成像裝置薄大約I個(gè)數(shù)量級(jí)的P型雜質(zhì)濃度形成，也可以充分發(fā)揮像素隔離功能和暗電流抑制的優(yōu)點(diǎn)。
[0118]此外，在本實(shí)施方案中，ρ阱層29和像素隔離層18可以由比常規(guī)固態(tài)成像裝置薄的雜質(zhì)濃度形成，因此構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部40的η型半導(dǎo)體區(qū)域22不會(huì)被ρ型半導(dǎo)體區(qū)域侵蝕。因此，飽和電荷量可以改善。此外，P阱層29和像素隔離層18的ρ型雜質(zhì)濃度可以設(shè)定為很低，因此可以抑制在P阱層29和像素隔離層18中的強(qiáng)電場的發(fā)生，并且可以抑制噪音的發(fā)生。
[0119]此外，元件隔離部19被形成為接觸作為接地電位的ρ阱層29，因此在元件隔離部19的外周中形成的反型層(P型)被固定和釘扎到接地電位，因此，暗電流的發(fā)生被抑制。
[0120]此外，在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I中，元件隔離部19可以形成在與像素晶體管在光入射方向上重疊的區(qū)域上。因此，元件隔離部19可以在不以任何方式影響像素晶體管的布局的情況下形成，并且不必須單獨(dú)設(shè)置元件隔離部19的區(qū)域，所以像素面積不會(huì)大幅增加。
[0121]上面說明了對(duì)于4個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40必要的像素晶體管被共享的4個(gè)像素共享成為I個(gè)單元的例子，但不應(yīng)限于此，可以作出各種類型的構(gòu)成，如2個(gè)像素共享成為I個(gè)單元的例子或像素晶體管未被共享的情況等。
[0122][1-4第一變形例]
[0123]作為涉及本實(shí)施方案的第一變形例的固態(tài)成像裝置，將說明對(duì)于2個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40必要的像素晶體管被共享的2個(gè)像素共享成為I個(gè)單元的例子。圖7是涉及第一變形例的固態(tài)成像裝置的平面布局。在圖7中，對(duì)應(yīng)于圖3的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0124]在第一變形例中，如圖7所不，傳輸晶體管由浮動(dòng)擴(kuò)散部30和傳輸柵電極16構(gòu)成，浮動(dòng)擴(kuò)散部30形成在以一行兩列方式形成的2個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40的中心部。此外，在像素晶體管中，復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4針對(duì)共享浮動(dòng)擴(kuò)散部30的每2個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40形成。這些復(fù)位晶體管Tr2、放大晶體管Tr3和選擇晶體管Tr4被配置在由2個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40構(gòu)成的組的一側(cè)。
[0125]此外，在2個(gè)像素共享的情況下，元件隔離部19形成為格子形狀，從而包圍各像素的光電轉(zhuǎn)換部40，并且在形成像素晶體管的區(qū)域中，配置在與像素晶體管重疊的區(qū)域中。
[0126]此外，包含涉及第一變形例的固態(tài)成像裝置的傳輸晶體管Trl的截面構(gòu)成與圖2中的構(gòu)成類似。
[0127]根據(jù)2個(gè)像素共享成為I個(gè)單元的固態(tài)成像裝置，各像素的光電轉(zhuǎn)換部40被元件隔離部19絕緣，因此光電轉(zhuǎn)換部40生成的信號(hào)電荷不容易泄漏到相鄰像素的光電轉(zhuǎn)換部40。因此，可以獲得與本實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)，如在維持飽和特性的同時(shí)能夠抑制高光溢出等。
[0128][1-5第二變形例]
[0129]作為涉及本實(shí)施方案的第二變形例固態(tài)成像裝置，將說明對(duì)于各像素的每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40形成像素晶體管的例子。圖8是涉及第二變形例的固態(tài)成像裝置的平面布局。在圖8中，對(duì)應(yīng)于圖3的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0130]在第二變形例中，傳輸晶體管Trl、復(fù)位晶體管Tr2和放大晶體管Tr3針對(duì)每個(gè)像素形成，并且沒有選擇晶體管。此外，針對(duì)每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部40形成的像素晶體管在光電轉(zhuǎn)換部40的一個(gè)方向上形成。此外，元件隔離部19形成為格子形狀，從而包圍各像素的光電轉(zhuǎn)換部40，并且配置在與像素晶體管重疊的區(qū)域中。
[0131 ]此外，涉及第二變形例的固態(tài)成像裝置的截面構(gòu)成從圖中省略，但是第二變形例中的固態(tài)成像裝置具有針對(duì)各光電轉(zhuǎn)換部40形成的一個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部30。此外，在第二變形例中，各像素的光電轉(zhuǎn)換部40被元件隔離部19絕緣，因此各光電轉(zhuǎn)換部40生成的信號(hào)電荷不容易泄漏到相鄰像素的光電轉(zhuǎn)換部40。因此，可以獲得與本實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)，如在維持飽和特性的同時(shí)能夠抑制高光溢出等。
[0132]因此，即使在具有不同布局的固態(tài)成像裝置中，針對(duì)光電轉(zhuǎn)換部40的元件隔離部19的構(gòu)成在任一種情況下也可以具有類似的構(gòu)成。
[0133]〈2.第二實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0134]接下來，將說明涉及本發(fā)明第二實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖9是示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52的要部的截面構(gòu)成圖。在圖9中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0135]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52是元件隔離部49的構(gòu)成與第一實(shí)施方案不同的例子。
[0136]在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52中，元件隔離部49由在溝部39內(nèi)順次埋入的固定電荷膜20、絕緣膜48和遮光層50構(gòu)成。遮光層50在其中已經(jīng)形成固定電荷膜20和絕緣膜48的溝部39內(nèi)在深度方向上形成，并且被構(gòu)造成與在基板12的背面?zhèn)壬闲纬傻恼诠饽?5連接。
[0137]圖10的A?C是示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52的制造過程的截面圖。在本實(shí)施方案中，直到形成溝部39的過程與圖4的A和圖4的B中說明的過程類似，所以將說明其后的過程。
[0138]在包圍光電轉(zhuǎn)換部40的區(qū)域中形成溝部39后，如圖10的A所示，固定電荷膜20形成為包覆溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面?zhèn)?。這里固定電荷膜20的形成與第一實(shí)施方案類似。接下來，在溝部39內(nèi)和基板12的背面?zhèn)刃纬山^緣膜48，從而包覆固定電荷膜20。此時(shí)，形成溝部39的絕緣膜48形成至沒有填充整個(gè)溝部39的厚度。例如，可以使用濺射法形成絕緣膜48。
[0139]接下來，如圖10的B所示，遮光材料層24a形成為包覆基板12的背面?zhèn)?，同時(shí)完全填充溝部39。遮光材料層24a可以與第一實(shí)施方案類似地形成，但是特別地，優(yōu)選使用具有良好埋入性的材料。
[0140]接下來，如圖10的C所示，將遮光材料層24a圖案化，使得遮光材料層殘留在相鄰的像素和像素之間的邊界部分中。因此，形成埋在溝部39中的遮光層50和與遮光層50電連接的遮光膜25。
[0141]隨后，通過使用通常的制造方法順次形成平坦化膜26、濾色層27和片上透鏡28，完成本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52。
[0142]在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52中，接地電位或負(fù)電位被供給到遮光膜25和遮光層50。通過將接地電位或負(fù)電位供給到遮光膜25和遮光層50，可以穩(wěn)定在元件隔離部19表面上的空穴釘扎的效果。此外，在將負(fù)電位供給到遮光膜25和遮光層50的情況下，在接觸元件隔離部19的基板12的面上容易形成反型層，并且可以增大抑制暗電流的效果。
[0143]此外，在本實(shí)施方案中，遮光層50形成在溝部39內(nèi)部，因此可以防止傾斜入射的光進(jìn)入相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40，并且抑制光學(xué)混色。此外，可以獲得與第一實(shí)施方案相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0144]〈3.第三實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0145]接下來，將說明涉及本發(fā)明第三實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖11是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置55的要部的截面構(gòu)成圖。在圖11中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0146]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置55是未形成像素隔離層18(在涉及第一實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置I中，由在基板12上形成的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域形成)的例子。也就是說，在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置55中，光電轉(zhuǎn)換部56僅使用元件隔離部19針對(duì)每個(gè)像素隔離。然而，在這種情況下，元件隔離部19的前面?zhèn)鹊亩瞬窟€形成為接觸像素晶體管的ρ阱層29。
[0147]在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置55中，光電轉(zhuǎn)換部56由在基板12的前面?zhèn)壬闲纬傻腜型半導(dǎo)體區(qū)域23和從ρ型半導(dǎo)體區(qū)域23的下部到基板12的背面?zhèn)刃纬傻摩切桶雽?dǎo)體區(qū)域51構(gòu)成。也就是說，在本實(shí)施方案中，在光電轉(zhuǎn)換部56中作為電荷累積區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域51形成為比在第一實(shí)施方案中作為光電轉(zhuǎn)換部40的電荷累積區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域22更大。因此，飽和電荷量可以進(jìn)一步提尚。
[0148]在本實(shí)施方案中，未形成將各像素的光電轉(zhuǎn)換部56與ρ型雜質(zhì)區(qū)域隔離的像素隔離層和在基板12的背面?zhèn)壬习惦娏饕种朴玫摩研桶雽?dǎo)體區(qū)域。然而，具有負(fù)固定電荷的絕緣膜20形成在元件隔離部19上，因此在接觸固定電荷膜20的面上形成反型層，并且可以抑制暗電流的發(fā)生。因此，使用其中元件隔離部19的在基板12的前面?zhèn)壬系亩瞬拷佑|與η型半導(dǎo)體區(qū)域51電氣隔離的諸如ρ阱層29等ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的構(gòu)成，可以充分地抑制在光電轉(zhuǎn)換部56之間的電荷的泄漏。
[0149]此外，可以獲得與第一實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0150]〈4.第四實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0151]接下來，將說明涉及本發(fā)明第四實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖12是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置57的要部的截面構(gòu)成圖。在圖12中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0152]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置57是其中元件隔離部59的一部分貫通基板12的例子。如圖12所示，在像素晶體管未被重疊的區(qū)域(在圖12中，傳輸晶體管Tr I的浮動(dòng)擴(kuò)散部39)中，元件隔離部59形成為貫通基板12。也就是說，在不與像素晶體管重疊的區(qū)域中的元件隔離部19由順次埋在貫通基板12形成的溝部60內(nèi)的固定電荷膜20和絕緣膜21構(gòu)成。
[0153]另一方面，在與像素晶體管重疊的區(qū)域中，與第一實(shí)施方案類似地，元件隔離部19的前面?zhèn)鹊亩瞬啃纬蔀榻佑|像素晶體管的P阱層29。此時(shí)，元件隔離部19的前面?zhèn)鹊亩瞬啃纬蔀闆]有到達(dá)構(gòu)成像素晶體管的浮動(dòng)擴(kuò)散部30和源/漏區(qū)域。
[0154]圖13和圖14是示出本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置57的制造過程的截面圖。在本實(shí)施方案中，直到形成溝部39和60之前的過程與圖4的A中說明的過程類似，所以將說明其后的過程。
[0155]在本實(shí)施方案中，在反轉(zhuǎn)其上形成配線層13和支撐基板31的基板12并減薄到所需厚度之后，如圖13的A所示，形成具有不同深度的溝部39和60。在形成貫通基板12的元件隔離部59的區(qū)域中，形成貫通基板12的溝部60，在形成未貫通的元件隔離部19的區(qū)域中，溝部39形成至到達(dá)像素晶體管的ρ阱層29的深度?？梢酝ㄟ^進(jìn)行被劃分為多個(gè)階段的蝕刻處理形成具有不同深度的溝部39和60。
[0156]接下來，如圖13的B所示，通過在具有不同深度的溝部39和60內(nèi)與圖5的C類似地形成固定電荷膜20和絕緣膜21，可以形成具有不同深度的元件隔離部19和59。
[0157]隨后，在絕緣膜21的上部的整個(gè)面上形成遮光材料層后，將遮光材料層圖案化成所需形狀。因此，如圖14C所示，使光電轉(zhuǎn)換部40開口，并且形成在相鄰的像素和像素之間遮光的遮光膜25。
[0158]隨后，使用通常的方法形成濾色層27和片上透鏡28，完成圖12中示出的固態(tài)成像裝置57。
[0159]在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置57中，在與像素晶體管重疊的區(qū)域之外的區(qū)域中，元件隔離部59形成為貫通基板12，因此可以進(jìn)一步減少在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部40之間信號(hào)電荷的泄漏。因此，可以提高抑制高光溢出的優(yōu)點(diǎn)。此外，可以獲得與第一實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0160]<5.第五實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0161]接下來，將說明涉及本發(fā)明第五實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖15是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置64的要部的截面構(gòu)成圖。在圖15中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0162]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置64是涉及第二實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置52的例子，在像素區(qū)域的一部分(例如，邊緣)中具有貫通基板12的元件隔離部62，并且形成有在元件隔離部62內(nèi)在基板12的前面?zhèn)嚷冻龅恼诠鈱?3。
[0163]貫通基板12的元件隔離部62由形成為貫通基板12的溝部60以及在溝部60內(nèi)順次形成的固定電荷膜20、絕緣膜48和遮光層63構(gòu)成，并且遮光層63形成為在基板12的前面?zhèn)嚷冻?。形成為在基?2的前面?zhèn)嚷冻龅恼诠鈱?3經(jīng)由在構(gòu)成配線層13的層間絕緣膜14中形成的接觸部61與所需的配線15連接。接地電位或負(fù)電位從配線15供給到遮光層63，因此接地電位或負(fù)電位被供給到在像素區(qū)域中形成的遮光層50和遮光膜25。
[0164]在制造本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置64的情況下，首先，與圖13的A類似地，形成具有不同深度的溝部39和60，接下來，與圖10的A類似地，形成固定電荷膜20和絕緣膜48。隨后，通過回蝕僅除去在貫通基板12的溝部60的底面上形成的固定電荷膜20和絕緣膜48。此夕卜，在配線層13在貫通基板12的溝部60的底面中處于露出狀態(tài)下的同時(shí)，在溝部39和60中埋入遮光材料，同時(shí)在基板12的背面?zhèn)刃纬烧诠獠牧?，并且通過圖案化成所需的形狀，形成遮光層50和63和遮光膜25。因此，貫通基板12的遮光層50可以引出到配線層13側(cè)，并且所需的電位可以從配線層13的配線15供給到遮光層50。請(qǐng)注意，在本實(shí)施方案中，在形成配線層13的過程中，預(yù)先形成與遮光層63連接的接觸部61。
[0165]在本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置64中，通過形成貫通基板12的元件隔離部62的一部分，遮光層63可以引出到基板12的配線層13側(cè)。此外，可以在同一過程中進(jìn)行遮光膜25和遮光層50和63與配線15之間的電連接以及元件隔離部19和62的制造，因此可以減少過程數(shù)量。
[0166]此外，可以獲得與涉及第一和第二實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0167]<6.第六實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0168]接下來，將說明涉及本發(fā)明第六實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖16是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置41的要部的截面構(gòu)成圖。在圖16中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0169]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置41的元件隔離部42的構(gòu)成與第一實(shí)施方案不同。在本實(shí)施方案中，元件隔離部42具有在溝部39中順次埋入形成的第一固定電荷膜43、第二固定電荷膜44、第一絕緣膜45和第二絕緣膜46。請(qǐng)注意，在本實(shí)施方案中，溝部39的側(cè)面形成為錐形形狀，并且開口直徑在基板12的深度方向上減小。下面將說明在溝部內(nèi)39和在基板12的背面上形成的各膜及其制造方法。
[0170]第一固定電荷膜43形成為包覆溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面，并且使用CVD法或ALD法形成。關(guān)于形成第一固定電荷膜43的材料，可以使用與第一實(shí)施方案中的固定電荷膜20的材料類似的材料。
[0171]在使用CVD法或ALD法形成第一固定電荷膜43的情況下，在形成膜中同時(shí)形成降低界面水平的S12膜。有利的是S12膜形成為厚度大約lnm。在除去在基板界面處形成的S12膜的厚度的情況下，有利的是第一固定電荷膜43形成為厚度3nm以上，例如，有利的是形成為3nm以上和20nm以下。
[0172]第二固定電荷膜44形成在溝部39內(nèi)和基板12的背面上并且包覆第一固定電荷膜43，例如使用PVD(物理氣相沉積，Physical Vapor Deposit1n)法形成。關(guān)于形成第二固定電荷膜44的材料，與第一固定電荷膜43類似地，可以使用與第一實(shí)施方案中的固定電荷膜20的材料類似的材料。此外，第二固定電荷膜44可以由與第一固定電荷膜43相同的材料形成，或者可以由不同的材料形成。
[0173]有利的是第二固定電荷膜44在基板12的背面上形成為例如厚度40nm以下和60nm以下。通過形成厚度為40nm以上和60nm以下的第二固定電荷膜44，可以可靠地獲得在基板12的背面?zhèn)壬厢斣膬?yōu)點(diǎn)和后述的防反射膜的優(yōu)點(diǎn)。
[0174]第一絕緣膜45形成在溝部39內(nèi)和基板12的背面上并且包覆第二固定電荷膜44，形成為利用PVD法或VCD法形成的各向異性氧化膜，并且例如由包含TE0S(Tetra Ethyl OrthoSilicate)材料或硅烷材料的氧化膜形成。有利的是第一絕緣膜45在基板12的背面上形成為例如厚度Onm以上和600nm以下。
[0175]第二絕緣膜46形成在溝部39內(nèi)和基板12的背面上并且包覆第一絕緣膜45，在本實(shí)施方案中形成為利用ALD法或CVD法形成的各向同性氧化膜，并且例如由氧化硅膜等形成。在本實(shí)施方案中，溝部39被第二絕緣膜46完全填充。此外，有利的是第二絕緣膜46在基板12的背面上形成為例如厚度Onm以上和300nm以下，并且第一絕緣膜45和第二絕緣膜46的膜厚度一起形成為1nm以上和900nm以下，有利的是50nm以上和700nm以下，更有利的是10nm以上和500nm以下。
[0176]此外，由在基板12的背面?zhèn)群蜏喜?9內(nèi)形成的第一固定電荷膜43、第二固定電荷膜44、第一絕緣膜45和第二絕緣膜46構(gòu)成的層疊膜也兼用作防反射膜。
[0177]請(qǐng)注意，在本實(shí)施方案中，說明了形成第一絕緣膜45和第二絕緣膜46的兩層絕緣膜的情況，但是本發(fā)明不限于此，只要形成第一和第二絕緣膜45和46中的一個(gè)就是充分的。此外，說明了形成各向異性膜作為第一絕緣膜45和各向同性膜作為第二絕緣膜46的情況，但是相反的情況也可以。
[0178]此外，溝部39的內(nèi)周面可以具有其中第一固定電荷膜43、第二固定電荷膜44、第一絕緣膜45和第二絕緣膜46的全部或一部分層疊的構(gòu)成，或者可以具有其中上述膜不層疊的構(gòu)成。
[0179]<7.第七實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0180]接下來，將說明涉及本發(fā)明第七實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖17是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置47的要部的截面構(gòu)成圖。在圖17中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0181]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置47與第一實(shí)施方案的不同點(diǎn)在于，元件隔離部53具有中空結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方案中，如圖17所示，元件隔離部53具有在從基板12的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬傻臏喜?9內(nèi)順次埋入形成的固定電荷膜20和絕緣膜54，并且在溝部39內(nèi)形成中空部(所謂的空隙)58。
[0182]絕緣膜54形成為包覆在溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面上形成的固定電荷膜20。此外，為了在溝部39內(nèi)形成中空部58，絕緣膜54的厚度形成為使得未填充溝部39內(nèi)部的整個(gè)溝部39，并且形成為在溝部39的開口端封閉溝部39。絕緣膜54可以用與第一實(shí)施方案中使用的絕緣膜21的材料類似的材料形成。
[0183]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置47的制造過程示于圖18的A和圖18的B。直到形成溝部39的過程與第一實(shí)施方案類似，所以省略了重復(fù)的說明。在形成溝部39后，如圖18的A所示，使用CVD法、濺射法或ALD法等，固定電荷膜20形成為包覆溝部39的內(nèi)周面和底面和基板12的背面。
[0184]接下來，如圖18的B所示，使用CVD法、濺射法、涂布法等，絕緣膜54形成為包覆在溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面上形成的固定電荷膜20。在絕緣膜54的膜形成過程中，膜形成條件設(shè)置成使得在溝部39的內(nèi)部用絕緣膜54完全填充之前，溝部39的開口端側(cè)封閉。因此，通過優(yōu)化膜形成條件，可以形成具有如圖18的B所示的中空部58的元件隔離部53。
[0185]在元件隔離部53中形成的中空部58的內(nèi)部可以處于填充空氣的狀態(tài)，或者可以處于真空狀態(tài)。此外，為了防止在入射側(cè)附近的部分中光的混入，從背面的硅面(基板12和固定電荷膜20之間的界面)到上部(光入射側(cè))存在中空部是更有利的。
[0186]隨后，使用與第一實(shí)施方案類似的過程，完成圖17中示出的本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置47。在本實(shí)施方案中，中空部58的折射率是I，固定電荷膜20和絕緣膜54的折射率是I以上，因此在元件隔離部53處容易發(fā)生光反射，并且可以抑制光學(xué)混色。因此，在本實(shí)施方案中，在元件隔離部53中可以改善光學(xué)遮光性。此外，在本實(shí)施方案中，可以獲得與第一實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0187]在本實(shí)施方案中，固定電荷膜20形成在元件隔離部53處，但是不必須形成固定電荷膜20。在這種情況下，作為形成絕緣膜的材料，使用折射率為I以上的絕緣材料，并且絕緣膜形成為使得在溝部39內(nèi)部形成中空部，因此可以改善光學(xué)遮光性并且可以抑制光學(xué)混色。
[0188]〈8.第八實(shí)施方案:固態(tài)成像裝置〉
[0189]接下來，將說明涉及本發(fā)明第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置。本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的整體構(gòu)成與圖1類似，所以省略了圖示。圖19是本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置65的要部的截面構(gòu)成圖。在圖19中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。
[0190]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置65與第七實(shí)施方案的相同點(diǎn)在于，元件隔離部66具有中空結(jié)構(gòu)，但是元件隔離部66的膜構(gòu)成和膜形成法不同。在本實(shí)施方案中，如圖19所示，元件隔離部66具有在從基板12的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬傻臏喜?9內(nèi)部順次埋入形成的第一膜67和第二膜68，并且在溝部39內(nèi)形成中空部58。
[0191]第一膜67形成為包覆溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面，第二膜68形成在溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面上并且層疊在第一膜67上。此外，在溝部39中，在形成有中空部58的狀態(tài)下，溝部39的開口端側(cè)被第一膜67和第二膜68封閉。
[0192]如后面說明的，第一膜67使用各向異性膜形成法形成，并且設(shè)置成使得在溝部39的開口端側(cè)的開口直徑縮窄。另一方面，第二膜68使用各向同性膜形成法形成，并且設(shè)置成使得封閉通過第一膜67縮窄的溝部39的開口端。
[0193]第一膜67和第二膜68例如可以使用諸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、樹脂等絕緣材料形成。此外，第一膜67和第二膜68可以使用相同的材料形成，或者可以使用不同的材料形成。在使用不同的材料形成第一膜67和第二膜68的情況下，有利的是選擇具有以下條件的材料，其中第一膜67的膜應(yīng)力小于第二膜68的膜應(yīng)力，并且其中第一膜67的折射率大于第二膜68的折射率。本實(shí)施方案針對(duì)以下情況進(jìn)行說明，其中作為例子，第一膜67和第二膜68均由氧化硅形成。
[0194]本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置65的制造過程示于圖20的A和圖20的B中。直到形成溝部39的過程與第一實(shí)施方案類似，所以省略了重復(fù)的說明。在形成溝部39后，如圖20的A所示，形成由氧化硅制成的第一膜67。使用各向異性膜形成法形成第一膜67，例如等離子體CVD法或PVD法。
[0195]第一膜67形成為各向異性的，在溝部39的底面和基板12的背面處的第一膜67的膜厚度比在溝部39的內(nèi)周面的第一膜67的膜厚度更厚。因此，由于在基板12的背面和溝部39的內(nèi)周面上的膜形成速率不同，所以如圖20的A所示，第一膜67在溝部39的開口端側(cè)處具有垂懸形狀，并且溝部39的開口端側(cè)的開口直徑比溝部39的底面?zhèn)鹊拈_口直徑小。這里，第一膜67形成至未完全封閉溝部39的厚度。
[0196]接下來，如圖20的B所示，形成由氧化硅制成的第二膜68。第二膜68使用各向同性法形成，例如ALD法。第二膜68形成為各向同性的，所以在溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面上，第二膜68在第一膜67的上部形成為大約相同的厚度。
[0197]此外，第二膜68形成為厚度在溝部39的開口端側(cè)封閉溝部39。在本實(shí)施方案中，由于第一膜67的原因，在溝部39的開口端側(cè)的開口直徑比在溝部39的底面?zhèn)鹊拈_口直徑縮窄。因此，在維持溝部39的中空結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，第二膜68封閉開口端側(cè)。因此，中空部58形成在溝部39內(nèi)。此外，即使第一膜67變換為各向同性膜和第二膜68變換為各向異性膜，也可以在維持溝部39的中空結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下封閉開口端側(cè)。此外，根據(jù)本實(shí)施方案，為了防止在入射側(cè)附近的部分中光的混入，有利的是從背面的硅面(基板12和第一膜67之間的界面)到上部(光入射側(cè))存在中空部。
[0198]隨后，使用與第一實(shí)施方案類似的過程，完成圖19中示出的本實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置65。根據(jù)本實(shí)施方案，中空部58在元件隔離部66中形成，因此可以獲得與第七實(shí)施方案類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0199]在本實(shí)施方案中，給出了由第一膜67和第二膜68的兩層膜形成元件隔離部66的例子，但是在必要時(shí)可以形成三層以上的膜。象在本實(shí)施方案中那樣，在由兩層以上的膜形成元件隔離部66的情況下，如果將要在先形成的膜材料的應(yīng)力比將要在后形成的膜材料的應(yīng)力低，那么可以抑制對(duì)基板12的應(yīng)力，并且可以抑制由于應(yīng)力造成的暗電流和白點(diǎn)。此外，通過使將要在后形成的膜材料的折射率比將要在先形成的膜材料的折射率低，可以抑制光學(xué)混色。
[0200]此外，根據(jù)本實(shí)施方案，具有負(fù)固定電荷的膜(對(duì)應(yīng)于圖2中的固定電荷膜20)可以形成在第一膜67和基板12之間。作為固定電荷膜，可以使用與第一實(shí)施方案類似的材料。
[0201]此外，第二膜68可以由諸如鎢(W)、鋁(Al)、鈦(Ti)等金屬材料或它們的氧化物或氮化物形成。在由金屬材料形成第二膜68的情況下，必須除去在光電轉(zhuǎn)換部40的光入射側(cè)形成的金屬材料膜。下面作為變形例說明使用氧化硅形成第一膜67和使用金屬材料形成第二膜68的情況。
[0202][8-1 變形例]
[0203]圖21是涉及變形例的固態(tài)成像裝置70的截面構(gòu)成圖。圖21中對(duì)應(yīng)于圖19的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且省略了重復(fù)的說明。在涉及變形例的固態(tài)成像裝置70中，構(gòu)成元件隔離部72的第二膜71不同于本實(shí)施方案。
[0204]在變形例中，第二膜71例如由鎢(W)形成，并且形成為包覆溝部39的內(nèi)壁面和基板12的背面?zhèn)鹊恼诠鈪^(qū)域中的第一膜67。也就是說，在基板12的背面?zhèn)壬?，第二?1形成在對(duì)應(yīng)于形成遮光膜25的位置的區(qū)域中，并且設(shè)置成格子形狀，從而使光電轉(zhuǎn)換部40開口。
[0205]此外，根據(jù)變形例，與本實(shí)施方案類似地，第二膜71使用各向同性膜形成法形成在第一膜67的表面。此外，在基板12的背面?zhèn)壬希诘诙?1的上部的整個(gè)面上形成將要作為遮光膜25的遮光材料層之后，使遮光材料層和第二膜71同時(shí)圖案化，因此除去在光電轉(zhuǎn)換部40上部的第二膜71。隨后，使用與第一實(shí)施方案類似的過程，可以制造圖21中示出的固態(tài)成像裝置70。
[0206]如變形例所示，在使用金屬材料形成在溝部39內(nèi)形成的膜的情況下，與在基板12的背面?zhèn)壬闲纬傻恼诠饽?5的圖案化過程的同時(shí)進(jìn)行圖案化，因此可以除去在光電轉(zhuǎn)換部40上部的金屬材料。此外，在變形例中，例舉出形成遮光膜25，但是在僅用第二膜71就充分遮光的情況下，不必須單獨(dú)設(shè)置遮光膜25。在這種情況下，可以減少在基板12的光入射面?zhèn)壬闲纬傻哪拥臄?shù)量，因此可以縮短片上透鏡28的表面和基板12之間的距離，并且可以改善敏感度。
[0207]此外，與第二實(shí)施方案類似地，涉及變形例的固態(tài)成像裝置70的構(gòu)成可以將接地電位或負(fù)電位供給到由金屬材料制成的第二膜71。通過將接地電位或負(fù)電位供給到第二膜71，可以穩(wěn)定在元件隔離部72表面上的空穴釘扎的效果，并且可以抑制暗電流。
[0208]在第七實(shí)施方案和第八實(shí)施方案中，溝部39的開口端側(cè)被在溝部39內(nèi)形成的膜封閉，但是用在基板12的背面?zhèn)壬闲纬傻哪し忾]溝部39內(nèi)的中空部58就是充分的。因此，溝部39的開口端側(cè)不必須被在溝部39內(nèi)形成的膜封閉。
[0209]在涉及上述第一至第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置中，以CMOS型固態(tài)成像裝置作為例子進(jìn)行說明，但是背面照射型的CCD型固態(tài)成像裝置也可以是適用的。在這種情況下，通過利用在與光入射側(cè)的相對(duì)側(cè)的面上形成的溝部中埋入絕緣膜形成電氣隔離光電轉(zhuǎn)換部的元件隔離部，可以獲得與上述第一至第五實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0210]此外，作為橫向溢出構(gòu)成，涉及第一至第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置的構(gòu)成被設(shè)置成溢出到浮動(dòng)擴(kuò)散部的信號(hào)電荷溢出。然而，本發(fā)明不限于這樣的構(gòu)成，可以構(gòu)造成溢出到像素晶體管的源/漏區(qū)域。例如，可以具有溢出到被供給VDD電位的區(qū)域的信號(hào)電荷溢出的構(gòu)成，如復(fù)位晶體管的漏區(qū)域。
[0211]此外，在涉及第一至第八實(shí)施方案的固態(tài)成像裝置中，示出了使用負(fù)電荷(電子)作為信號(hào)電荷的構(gòu)成，但是本發(fā)明也可以適用于使用正電荷(空穴)作為信號(hào)電荷的情況。在使用空穴作為信號(hào)電荷的情況下，使用具有正固定電荷的材料作為固定電荷膜是充分的，此外，基板內(nèi)的P型區(qū)域和η型區(qū)域反轉(zhuǎn)構(gòu)成是充分的。也就是說，使用與信號(hào)電荷相同電荷的固定電荷的材料作為固定電荷膜是充分的。
[0212]此外，作為元件隔離部，給出了在溝部中形成固定電荷膜并且埋入絕緣膜的構(gòu)成，但是本發(fā)明的構(gòu)成也包括僅有固定電荷膜埋在溝部中的構(gòu)成。此外，第一至第八實(shí)施方案可以適當(dāng)?shù)亟M合。此外，在第一至第八實(shí)施方案中，元件隔離部形成包圍光電轉(zhuǎn)換部的格子形狀，但是除了格子形狀之外，可以制作成各種構(gòu)成。
[0213]此外，本發(fā)明不限于檢測作為圖像的可見光的入射光量的分布并且使其成像的固態(tài)成像裝置的應(yīng)用，其應(yīng)用也可以是使紅外線或X射線或諸如粒子等入射量的分布作為圖像成像的固態(tài)成像裝置。在廣泛的意義上，其應(yīng)用也可以是檢測諸如壓力和電容等其他物理量的分布并作為圖像使其成像的諸如指紋檢測傳感器等所有固態(tài)成像裝置(物理量分布檢測裝置)。
[0214]此外，本發(fā)明不限于逐行順次掃描圖像區(qū)域中的各單元像素并從各像素單元中讀出像素信號(hào)的固態(tài)成像裝置。其應(yīng)用也可以是以像素為單位選擇任意的像素并以像素為單位從所選的像素中讀出信號(hào)的X-Y地址型的固態(tài)成像裝置。
[0215]請(qǐng)注意，固態(tài)成像裝置可以配置成單芯片的形式，或者也可以配置成具有像素區(qū)域和信號(hào)處理單元或包裝在一起作為成像功能的光學(xué)系統(tǒng)的模塊形式。
[0216]此外，本發(fā)明不限于應(yīng)用于固態(tài)成像裝置，而是也可以應(yīng)用于成像裝置。這里，成像裝置是指諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)或攝相機(jī)等相機(jī)系統(tǒng)以及諸如移動(dòng)電話等具有成像功能的電子設(shè)備。請(qǐng)注意，存在安裝在電子設(shè)備上的上述模塊形式(即，相機(jī)模塊)可以是成像裝置的情況。
[0217]〈9.第九實(shí)施方案:電子設(shè)備〉
[0218]接下來，將說明涉及本發(fā)明的第九實(shí)施方案的電子設(shè)備。圖22是涉及本發(fā)明的第九實(shí)施方案的電子設(shè)備200的示意性構(gòu)成圖。
[0219]涉及本實(shí)施方案的電子設(shè)備200具有固態(tài)成像裝置203、光學(xué)透鏡201、快門裝置202、驅(qū)動(dòng)電路205和信號(hào)處理電路204。本實(shí)施方案的電子設(shè)備200示出在使用上述本發(fā)明的第一實(shí)施方案中的固態(tài)成像裝置I作為電子設(shè)備(相機(jī))中的固態(tài)成像裝置203的情況下的實(shí)施方案。
[0220]光學(xué)透鏡201在固態(tài)成像裝置203的成像面上從來自被攝體的圖像光(入射光)形成圖像。由此，信號(hào)電荷在固態(tài)成像裝置203內(nèi)累積固定時(shí)間。快門裝置202控制對(duì)固態(tài)成像裝置203的光照射時(shí)間和遮光時(shí)間。驅(qū)動(dòng)電路205供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制固態(tài)成像裝置203的傳輸操作和快門裝置202的快門操作。使用從驅(qū)動(dòng)電路205供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))進(jìn)行固態(tài)成像裝置203的信號(hào)傳輸。信號(hào)處理電路204進(jìn)行各種信號(hào)處理。進(jìn)行過信號(hào)處理的畫像信號(hào)存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中，或者輸出到監(jiān)視器。
[0221]使用本實(shí)施方案的電子設(shè)備200，在固態(tài)成像裝置203中可以實(shí)現(xiàn)高光溢出的抑制和飽和特性的改善，因此可以改善圖像質(zhì)量。
[0222]固態(tài)成像裝置I可以適用的電子設(shè)備200不限于相機(jī)，可以適用于數(shù)字靜態(tài)相機(jī)，還可以適用于諸如移動(dòng)設(shè)備(例如，移動(dòng)電話)的相機(jī)模塊等成像裝置。
[0223]根據(jù)本實(shí)施方案，第一實(shí)施方案中的固態(tài)成像裝置I被構(gòu)造成用作電子設(shè)備的固態(tài)成像裝置203，但是也可以使用第二至第八實(shí)施方案中制造的固態(tài)成像裝置。
[0224]請(qǐng)注意，本發(fā)明也可以采用以下構(gòu)成。
[0225](I) 一種固態(tài)成像裝置，包括:
[0226]基板；
[0227]在所述基板上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；
[0228]從所述基板的光入射側(cè)在深度方向上設(shè)置的溝部;和
[0229]設(shè)置有具有固定電荷的絕緣膜的元件隔離部，所述絕緣膜形成為包覆所述溝部的內(nèi)壁面。
[0230](2)如(I)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部形成為包圍各光電轉(zhuǎn)換部的格子形狀。
[0231](3)如(I)或(2)所述的固態(tài)成像裝置，其中在所述溝部內(nèi)還形成有遮光層。
[0232](4)如(I)?(3)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部的光入射側(cè)的端部形成為接觸其上形成有在所述基板的前面?zhèn)壬系南袼鼐w管的阱層。
[0233](5)如(I)?(4)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中接觸所述元件隔離部的側(cè)面的區(qū)域具有與構(gòu)成所述光電轉(zhuǎn)換部的電荷累積單元的半導(dǎo)體區(qū)域相同的導(dǎo)電型。
[0234](6)如(I)?(5)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部的一部分形成為貫通所述基板。
[0235](7)如(3)?(6)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部的一部分形成為貫通所述基板，和其中所述遮光層貫通所述基板且與在所述基板的前面?zhèn)壬闲纬傻呐渚€層連接。
[0236](8)如(I)?(7)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述遮光層形成在所述基板的背面?zhèn)壬?，并且與在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部之間的界面區(qū)域中遮光的遮光膜電連接。
[0237](9)如(I)?(8)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述固定電荷膜形成在所述溝部的內(nèi)部，同時(shí)形成為包覆所述基板的背面。
[0238](10)如(I)?(9)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部還設(shè)置有埋在所述溝部內(nèi)的絕緣膜。
[0239](11)如(I)?(10)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述固定電荷膜由多層膜形成。
[0240](12)—種固態(tài)成像裝置，包括:
[0241]基板；
[0242]在所述基板上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；
[0243]從所述基板的光入射側(cè)在深度方向上形成的溝部;和
[0244]具有膜且具有中空結(jié)構(gòu)的元件隔離部，所述膜設(shè)置成包覆所述溝部的內(nèi)壁面。
[0245](13)如(12)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部具有從所述溝部的內(nèi)壁面?zhèn)软槾涡纬傻膬蓪右陨系哪ぁ?br>[0246](14)如(13)所述的固態(tài)成像裝置，其中，在所述元件隔離部中，由具有更大絕對(duì)應(yīng)力值的材料形成的膜配置在更遠(yuǎn)離所述溝部的內(nèi)壁面?zhèn)鹊奈恢谩?br>[0247](15)如(13)或(14)所述的固態(tài)成像裝置，其中，在所述元件隔離部中，由具有更小折射率的材料形成的膜配置在更遠(yuǎn)離所述溝部的內(nèi)壁面?zhèn)鹊奈恢谩?br>[0248](16)如(12)?(15)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中接觸所述溝部的內(nèi)壁面的膜是具有固定電荷的絕緣膜。
[0249](17)如(12)?(16)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述膜由絕緣材料或金屬材料形成。
[0250](18)如(13)?(16)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述元件隔離部具有由絕緣材料制成的一層以上的膜和由金屬材料制成的一層以上的膜的層疊膜。
[0251 ] (19)如(I 7)或(I 8)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述絕緣材料是氧化硅、氮化硅或氧氮化硅。
[0252] (20)如(17)?(19)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中所述金屬材料是鎢、鋁、鈦或它們的氧化物或氮化物。
[0253 ] (21) —種固態(tài)成像裝置的制造方法，包括:
[0254]在基板上形成具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素的步驟；
[0255]從所述基板的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬伤枭疃鹊臏喜康牟襟E;和
[0256]在所述溝部的內(nèi)壁面上形成具有固定電荷的絕緣膜和形成元件隔離部的步驟。
[0257](22)如(21)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述元件隔離部形成為包圍各光電轉(zhuǎn)換部的格子形狀。
[0258](23)如(21)或(22)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中在所述溝部內(nèi)還形成有遮光層。
[0259](24)如(21)?(23)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述元件隔離部的光入射側(cè)的端部形成為接觸其上形成有在所述基板的前面?zhèn)壬系南袼鼐w管的阱層。
[0260](25)如(21)?(24)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中接觸所述元件隔離部的側(cè)面的區(qū)域具有與構(gòu)成所述光電轉(zhuǎn)換部的電荷累積單元的半導(dǎo)體區(qū)域相同的導(dǎo)電型。
[0261](26)如(21)?(25)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述元件隔離部的一部分形成為貫通所述基板。
[0262](27)如(21)?(26)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述元件隔離部的一部分形成為貫通所述基板，和其中所述遮光層貫通所述基板且與在所述基板的前面?zhèn)壬闲纬傻呐渚€層連接。
[0263](28)如(21)?(27)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中遮光材料層形成在所述溝部的內(nèi)部；
[0264]其中遮光材料層形成為包覆所述基板的背面?zhèn)?和
[0265]其中，通過圖案化在所述基板的背面?zhèn)壬闲纬傻恼诠獠牧蠈?，形成遮光層和與所述遮光層連接且在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部之間的界面區(qū)域中遮光的遮光膜。
[0266](29)如(21)?(28)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述固定電荷膜形成在所述溝部的內(nèi)部，同時(shí)形成為包覆所述基板的背面。
[0267 ] (30) 一種固態(tài)成像裝置的制造方法，包括:
[0268]在基板上形成具有光電轉(zhuǎn)換部的多個(gè)像素的步驟；
[0269]從所述基板的背面?zhèn)仍谏疃确较蛏闲纬伤枭疃鹊臏喜康牟襟E;和
[0270]通過在所述溝部的內(nèi)壁面上形成作為所需膜的膜使得中空部形成在所述溝部的內(nèi)部而形成元件隔離部的步驟。
[0271](31)如(30)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中在形成元件隔離部的步驟中，使用各向異性膜形成法和各向同性膜形成法形成多個(gè)膜。
[0272](32)如(30)或(31)所述的固態(tài)成像裝置的制造方法，其中所述各向異性膜形成法是CVD法或PVD法，所述各向同性膜形成法是ALD法。
[0273](33) 一種電子設(shè)備，包括:
[0274]光學(xué)透鏡；
[0275]由所述光學(xué)透鏡收集的光入射到其中的固態(tài)成像裝置，包括
[0276]基板；
[0277]在所述基板上形成的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部；
[0278]從所述基板的光入射側(cè)在深度方向上形成的溝部;和
[0279]設(shè)置有具有固定電荷的固定電荷膜的元件隔離部，所述固定電荷膜形成為包覆所述溝部的內(nèi)壁面;和
[0280]處理從所述固態(tài)成像裝置輸出的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
[0281]附圖標(biāo)記說明
[0282]I，52，55，57，64 固態(tài)成像裝置
[0283]2像素
[0284]3像素區(qū)域
[0285]4垂直驅(qū)動(dòng)電路
[0286]5列信號(hào)處理電路
[0287]6水平驅(qū)動(dòng)電路
[0288]7輸出電路
[0289]8控制電路
[0290]10水平信號(hào)線
[0291]11，12基板
[0292]13配線層
[0293]14層間絕緣膜
[0294]15配線
[0295]16傳輸柵電極
[0296]17柵極絕緣膜
[0297]18像素隔離層
[0298]19元件隔離部
[0299]20固定電荷膜
[0300]21絕緣膜
[0301]22η型半導(dǎo)體區(qū)域
[0302]23，24P型半導(dǎo)體區(qū)域
[0303]25遮光膜
[0304]26平坦化膜
[0305]27濾色層
[0306]28片上透鏡
[0307]29ρ 阱層
[0308]30浮動(dòng)擴(kuò)散部
[0309]31支撐基板
[0310]32復(fù)位柵電極
[0311]33放大柵電極
[0312]34選擇柵電極
[0313]35，36，37源 / 漏區(qū)域
[0314]39，60溝部
[0315]40光電轉(zhuǎn)換部
[0316]48絕緣膜
[0317]49元件隔離部
[0318]50遮光層
[0319]51η型半導(dǎo)體區(qū)域
[0320]51遮光材料層
[0321]52固態(tài)成像裝置
[0322]200電子設(shè)備
[0323]201光學(xué)透鏡
[0324]202快門裝置
[0325]203固態(tài)成像裝置
[0326]204信號(hào)處理電路
[0327]205驅(qū)動(dòng)電路
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種成像裝置，包括: 基板； 第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部，包括在所述基板中；以及 溝部，沿所述基板的深度方向設(shè)置在所述第一光電轉(zhuǎn)換部和所述第二光電轉(zhuǎn)換部之間， 其中， 所述溝部包括第一絕緣膜和第二絕緣膜，所述第一絕緣膜具有固定電荷，在橫截面上所述第二絕緣膜設(shè)置在所述第一絕緣膜和空隙結(jié)構(gòu)之間，并且所述第一絕緣膜設(shè)置在所述基板的位于相鄰溝部之間的背面部分上。2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第二絕緣膜包括氧化硅、氮化硅或氧氮化娃。3.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第一絕緣膜包括氧化物或氮化物材料中的至少一種，所述氧化物或氮化物材料包括以下元素中的至少一者:鉿(Hf)、鋁(Al)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鑭(La)、鐠(Pr)、鈰(Ce)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鎊(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)和?乙(Y)。4.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第一絕緣膜包括氧化鉿。5.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第二絕緣膜包括氧化硅。6.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第二絕緣膜被配置為在所述溝部的開口端封閉所述溝部。7.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述基板包括第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，所述第一側(cè)是光入射側(cè)，并且其中，布線層設(shè)置在所述基板的所述第二側(cè)。8.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述基板的所述第一側(cè)的遮光膜。9.如權(quán)利要求8所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述遮光膜上方的平坦化膜。10.如權(quán)利要求8所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述遮光膜上方的濾色器。11.如權(quán)利要求10所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述濾色器上方的片上透鏡。12.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中，所述溝部的形成深度到達(dá)形成在所述基板的所述第二側(cè)上的阱層。13.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述溝部的形成深度到達(dá)形成在所述基板的前側(cè)上的阱層。14.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括: 浮動(dòng)擴(kuò)散單元，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換部連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元，并且其中，所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元連接到復(fù)位晶體管和放大晶體管。15.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換部和所述第二光電轉(zhuǎn)換部共享所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元、所述放大晶體管和所述復(fù)位晶體管。16.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，進(jìn)一步包括連接到所述放大晶體管的選擇晶體管。17.如權(quán)利要求16所述的成像裝置，進(jìn)一步包括連接到所述選擇晶體管的信號(hào)線。18.如權(quán)利要求17所述的成像裝置，進(jìn)一步包括連接到所述第一光電轉(zhuǎn)換部的傳輸晶體管，其中，所述傳輸晶體管包括設(shè)置在所述第一光電轉(zhuǎn)換部和所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元之間的傳輸柵電極。19.如權(quán)利要求18所述的成像裝置，其中，所述傳輸柵電極在傾斜方向上設(shè)置在所述第一光電轉(zhuǎn)換部和所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元之間。20.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一絕緣膜和所述溝部的側(cè)面之間的第三膜。21.如權(quán)利要求20所述的成像裝置，其中，所述第二絕緣膜包括氧化硅。22.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括元件隔離單元，所述元件隔離單元設(shè)置在所述溝部內(nèi)并且包括所述第一絕緣膜、所述第二絕緣膜和所述空隙結(jié)構(gòu)，其中， 所述元件隔離單元形成為格子形狀，從而圍繞每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部。23.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述溝部的至少一部分上方的遮光膜。24.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括: 浮動(dòng)擴(kuò)散單元，其中，所述溝部設(shè)置在所述浮動(dòng)擴(kuò)散單元上方。25.如權(quán)利要求22所述的成像裝置，其中所述元件隔離單元的形成深度到達(dá)形成在所述基板的前側(cè)上的阱層。26.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第一絕緣膜的折射率大于所述空隙結(jié)構(gòu)的折射率。27.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第二絕緣膜的折射率大于所述空隙結(jié)構(gòu)的折射率。28.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述空隙結(jié)構(gòu)在真空狀態(tài)下。29.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述溝部的側(cè)面形成為錐形形狀。30.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，所述第一絕緣膜包覆所述基板的位于相鄰溝部之間的背面部分。31.—種電子設(shè)備，包括: 成像裝置，所述成像裝置為根據(jù)權(quán)利要求1-30中任一項(xiàng)所述的成像裝置；以及 光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡配置為在所述成像裝置上形成圖像。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK106067468SQ201610639444
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2012年2月23日
【發(fā)明人】柳田剛志, 押山到, 榎本貴幸, 池田晴美, 伊澤慎郎, 伊澤慎一郎, 山本敦彥, 太田和伸
【申請(qǐng)人】索尼公司