固态成像装置、其制造方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种固态成像装置、其制造方法和电子装置，能够通过更简单的工艺提高近红外区域的灵敏度。本发明专利技术公开一种固态成像装置，包括：第一半导体层，其中形成有第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及布线层，包括与第一和第二浮置扩散区电连接的布线。层叠第一半导体层和第二半导体层，并且在第一或第二半导体层的一侧上形成布线层，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。本技术可以应用到CMOS图像传感器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像装置、其制造方法和电子装置
本专利技术涉及固态成像装置、其制造方法以及电子装置。更具体地，涉及一种能够提高近红外区域灵敏度固态成像装置、其制造方法和电子装置。
技术介绍
传统上，在互补金属氧化物半导体(CMOS)型固态成像装置领域中，已知一种通过层叠光电二极管和读取电路来形成像素的方法。例如，专利文献1公开了一种图像传感器，其中第二传感器层层叠在第一传感器层上，并且电路层形成在第一传感器层下方。在每个传感器层的像素之间以及第一传感器层的像素与电路层的电路之间通过层间连接器连接。以这种方式层叠光电二极管和读取电路使得增加像素的光接收面积并提高灵敏度成为可能。另一方面，近年来，存在一种使用红外光进行感测以执行成像的固态成像装置。引用列表专利文件专利文献1：日本专利申请公开号2011-530165
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，通常，由于诸如Si或Ge的间接过渡型半导体用于包括在固态成像装置中的半导体基板，近红外区域中的灵敏度特别低。进一步增加像素的光接收面积以提高近红外区域的灵敏度存在限制。此外，尽管可以通过增加半导体层的厚度来改善近红外区域的灵敏度，但是需要用于深度注入杂质或者多次执行外延生长的新设备投资，并且制造成本增加。此外，在专利文献1中公开的配置中，在半导体层做厚的情况下难以通过层间连接器形成布线。此外，由于在每个传感器层中形成光电二极管之后传感器层彼此结合，因此需要用于调整每个传感器层的光电二极管相对于彼此的位置的结合精度。鉴于这种情况，提出了本技术，并且旨在通过更简单的工艺来提高近红外区域中的灵敏度。解决问题的方法根据本技术的固态成像装置包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，布线层，包括电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，其中第一半导体层和第二半导体层彼此层叠，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。第二半导体层可以层叠在第一半导体层上，并且布线层可以形成在比第二半导体层更高的上层中。可以在第二光电转换单元中形成等电子阱。第二半导体层可以层叠在第一半导体层上，并且布线层可以形成在比第一半导体层低的层中。根据本技术的固态成像装置的制造方法包括步骤：在第一半导体层中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；在第一半导体层上层叠第二半导体层；在第二半导体层中形成第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，形成布线层，该布线层包括在第一或第二半导体层一侧电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。根据本技术的电子装置包括固态成像装置，该固态成像装置包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及，布线层，包括电连接到第一和第二浮置扩散区的布线，其中第一半导体层和第二半导体层彼此层叠，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。在本技术中，层叠第一半导体层和第二半导体层，并且布线层形成在第一或第二半导体的一侧上，该侧与第一半导体层和第二半导体层彼此面对的一侧相对。专利技术效果根据本技术，可以通过更简单的工艺提高近红外区域的灵敏度。值得注意的是，不限于于此描述的效果，并且，可以实现本公开中描述的任何效果。附图说明图1是示出根据应用本技术的实施例的固态成像装置的配置示例的框图。图2是示出第一实施例的像素的配置示例的截面图。图3是示出像素的配置示例的电路图。图4是用于说明像素形成处理的流程图。图5是用于说明像素形成工艺的图。图6是用于说明像素形成工艺的图。图7是用于说明像素形成工艺的图。图8是用于说明像素形成工艺的图。图9是示出光电二极管的配置示例的图。图10是用于说明IET的图。图11是示出由IET引起光电流增加率的波长依赖性的实验结果图。图12是示出第二实施例的像素的配置示例的截面图。图13是用于说明像素形成工艺的流程图。图14是示出第三实施例像素的配置示例截面图。图15是示出像素的配置示例的电路图。图16是示出光电二极管布置示例的图。图17是示出第四实施例中光电二极管布置示例的图。图18是示出第四实施例中光电二极管布置示例的图。图19是示出第五实施例的像素配置示例的截面图。图20是示出应用本技术的电子装置的配置示例的框图。图21是图示出图像传感器使用示例的图。图22是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图。图23是示出车辆外部信息检测单元和成像单元的安装位置示例的说明图。具体实施方式在下文中，将描述用于实现本公开的模式(下文中称为实施例)。值得注意的是，将按以下顺序给出说明。1.固态成像装置的配置示例2.第一实施例3.等电子阱4.第二实施例5.第三实施例6.第四实施例7.第五实施例8.电子装置的配置示例9.图像传感器的使用示例10.移动体的应用示例<1.固态成像装置的配置示例>图1是示出根据应用本技术的实施例的固态成像装置的配置示例的框图。图1的固态成像装置配置为，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。图1中的固态成像装置11包括像素阵列单元12、垂直驱动电路13、水平驱动电路14和输出电路15。多个像素21以矩阵形式布置在像素阵列单元12中。每个像素21通过水平信号线22连接到每行的垂直驱动电路13上，并且通过垂直信号线23连接到每列的水平驱动电路14上。垂直驱动电路13经由水平信号线22输出驱动信号，以驱动布置在像素阵列单元12中的每行的像素21。经由垂直信号线23，通过对像素阵列单元12的每个像素21输出信号的相关双采样(CDS)操作，水平驱动电路14执行用于检测信号电平的列处理，并输出对应于像素21到输出电路15的光电转换而产生电荷的输出信号。输出电路15将从水平驱动电路14顺序输出的输出信号放大到预定电平的电压值，并将放大的信号输出到后级的图像处理电路等等。<2.第一实施例>图2是示出第一实施例的像素21的配置示例的截面图。图2中所示的像素21具有所谓的背照式(back-illuminated)固态成像装置的结构。值得注意的是，在例如同一申请人的日本专利No.3759435中，详细公开了背照式固态成像装置的结构。通过层叠第一半导体层31、第二半导体层32和布线层33，形成图2所示的像素21结构。具体地，第二半导体层32层叠在第一半导体层31上，并且布线层33形成在比第二半导体层32更高的上层中。在第一半导体层31中，在P型Si衬底41中形成例如包括PN结的光电二极管(PD)42。PD42是光电转换单元，其通过光电转换将入射光转换为电荷并累积电荷。经由传输晶体管44(TG1)，PD42连接到形成为N+区域的浮置扩散区(FD)43。在Si衬底41上，形成包括例如SiO2等的层间绝缘膜45。在第二半导体层32中，包括PN结的PD47形成在Si层46中。PD47也是光电转换单元，其通过光电转换将入射光转换为电荷并累积电荷。PD47经由传输晶体管49(TG2)连接到形成为N+区域的FD48。在Si层46上，形成包括例如SiO2等的层间绝缘膜50。值得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态成像装置，包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及布线层，包括电连接到所述第一浮置扩散区和所述第二浮置扩散区的布线，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此层叠，以及所述布线层形成在所述第一半导体层或所述第二半导体层的一侧上，该侧与所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此面对的一侧相对。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.14 JP 2016-2211881.一种固态成像装置，包括：第一半导体层，其中形成第一光电转换单元和第一浮置扩散区；第二半导体层，其中形成有第二光电转换单元和第二浮置扩散区；以及布线层，包括电连接到所述第一浮置扩散区和所述第二浮置扩散区的布线，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此层叠，以及所述布线层形成在所述第一半导体层或所述第二半导体层的一侧上，该侧与所述第一半导体层和所述第二半导体层彼此面对的一侧相对。2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二半导体层层叠在所述第一半导体层上，并且所述布线层形成在比所述第二半导体层更高的层中。3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，在所述第二光电转换单元中形成等电子阱。4.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中所述第二半导体层包括Si、Ge或SiGe。5.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中所述第二半导体层包括III-V族化合物。6.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第一浮置扩散区和所述第二浮置扩散区通过分开形成的第一K通孔和第二K通孔电连接到所述布线上。7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中所述第一浮置扩散区通过所述第一接触通孔电连接到第一布线，以及所述第二浮置扩散区通过所述第二接触通孔电连接到与所述第一布线不同的第二布线。8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，针对每个像素形成所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：山川真弥，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP