固体摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种固体摄像装置，能够实现像素的微细化，并且设置全局快门构造。在像素（P）中，个别设置进行光电变换的光电变换层、以及蓄积进行光电变换而得到的电荷的电荷蓄积层，光电变换层设于半导体基板的背面侧，电荷蓄积层设于半导体基板的表面侧，光电变换层与电荷蓄积层为至少一部分重叠。

【技术实现步骤摘要】
固体摄像装置
[0001 ] 本专利技术的实施方式涉及固体摄像装置。
技术介绍
在固体摄像装置中，为了避免被摄体被倾斜摄像的卷帘快门失真，有的固体摄像装置设有全局快门构造。在该全局快门构造中，与光电变换层分体地设有电荷蓄积部，能够全部像素同时开始蓄积动作，或者全部像素同时执行读出动作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于，提供一种能够实现像素的微细化并且设置全局快门构造的固体摄像装置。实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧；电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及聚光部，使得向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层而聚光至所述光电变换层；将所述电荷蓄积层的中心位置与所述聚光部的中心位置错开而配置。其他实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧，杂质浓度被阶段性地设定为从所述半导体基板的背面侧向表面侧形成电势梯度；以及电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷。进而，其他实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:光电变换层，设于半导体基板的背面侧；电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；遮光层，进行遮光以使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层；透明层，设于所述遮光层上；以及聚光部，设于所述透明层上，将向所述半导体基板的背面侧入射的光聚光至所述光电变换层。另外，此外的实施方式的固体摄像装置的特征在于，具备:多个光电变换层，设于半导体基板的背面侧；多个电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及检测晶体管，将所述电荷蓄积层中蓄积的电荷变换为电压，所述多个光电变换层、所述多个电荷蓄积层以及所述检测晶体管属于一个单元，在所述单元中，所述光电变换层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述电荷蓄积层配置为相对于所述检测晶体管在列方向上对称，所述单元在相对于所述列方向倾斜45°的方向上相邻配置。根据上述构成的固体摄像装置，能够实现像素的微细化，并且设置全局快门构造。【附图说明】图1是表示第I实施方式的固体摄像装置的概略构成的框图。图2是表示应用于图1的固体摄像装置的2像素I单元构造的概略构成的电路图。图3是表示图2的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。图4是以图3的A1-A2线切断而成的截面图。图5 (a)是表示在水平方向上展开图4的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图5 (b)是表不图5 (a)的构成的电势分布的图。图6是表示图2的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。图7是表示第2实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。图8是表示图7的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。图9是以图8的B1-B2线切断而成的截面图。图10是表示图7的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。图11是扩大表示图10的时刻t5至时刻tl3的部分的定时图。图12是扩大表示第3实施方式的2像素I单元构造中的与图10的时刻t5至时刻tl3对应的部分的定时图。图13 Ca)是表示应用于第3实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图，图13 (b)是表示应用于第4实施方式的2像素I单元构造的输出合成部的概略构成的框图。图14是表示应用于第5实施方式的2像素I单元构造的运动检测部的概略构成的框图。图15是表示第6实施方式的2像素I单元构造的各部的动作的定时图。图16是表示第7实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。图17是表示图16的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。图18是以图17的C1-C2线切断而成的截面图。图19 (a)是表示在水平方向上展开图18的光电变换层的杂质扩散层而成的构成的截面图，图19 (b)是表示图19 Ca)的构成的电势分布的图。图20是表示第8实施方式的2像素I单元构造的概略构成的电路图。图21是表示图20的2像素I单元构造的布局构成的俯视图。图22是以图21的D1-D2线切断而成的截面图。【具体实施方式】以下参照附图详细说明实施方式的固体摄像装置。但是，并不由这些实施方式来限定本专利技术。(第I实施方式)图1是表示第I实施方式的固体摄像装置的概略构成的框图。在图1中，在固体摄像装置中设有像素阵列部I。在像素阵列部I中，蓄积通过光电变换而得到的电荷的像素P在行方向RD及列方向CD上以矩阵状配置。其中，在像素P中，能够个别设置进行光电变换的光电变换层以及蓄积通过光电变换而得到的电荷的电荷蓄积层。该电荷蓄积层既可以是二极管构造，也可以是CXD构造。能够将光电变换层设于半导体基板的背面侧，而将电荷蓄积层设于半导体基板的表面侧。此时，光电变换层与电荷蓄积层也可以至少一部分重叠。另外，在该像素阵列部I中，在行方向RD上设有进行像素P的读出控制的水平控制线Hlin，在列方向CD上设有传送像素P读出的信号的垂直信号线Vlin0另外，在固体摄像装置中设有:垂直扫描电路2，在垂直方向上对作为读出对象的像素P进行扫描；负载电路3，通过在与像素P之间进行源极跟随动作，从像素P向垂直信号线Vlin按每列读出信号；列ADC (模拟数字变换)电路4，由CDS按每列检测各像素P的信号成分；水平扫描电路5，在水平方向上扫描作为读出对象的像素P ;基准电压发生电路6，向列ADC电路4输出基准电压VREF ;定时控制电路7，控制各像素P的读出、蓄积的定时；以及全局快门控制部8，同时开始全部像素P的蓄积动作，或者同时执行全部像素P的读出动作。其中，基准电压VREF能够使用斜波。另外，通过由全局快门控制部8使全局复位信号ARSET上升(上升沿)来排出各像素P的光电变换层的电荷，通过使全局复位信号ARSET下降(下降沿)来开始各像素P的光电变换层中的光电变换和电荷蓄积动作。然后，通过由全局快门控制部8使全局读出信号ARead上升来从各像素P的光电变换层向电荷蓄积层读出电荷。另外，由垂直扫描电路2在垂直方向上扫描读出动作，从而在行方向RD上选择像素P。另外，在负载电路3中，通过在与该像素P之间进行源极跟随动作，从像素P读出的信号经由垂直信号线Vlin被传送，并向列ADC电路4发送。另外，基准电压发生电路6中，设定斜波作为基准电压VREF，并向列ADC电路4发送。另外，在列ADC电路4中，进行时钟的计数动作，直到从像素P读出的信号电平和复位电平与斜波的电平分别一致，通过取得此时的信号电平与复位电平的差量来由CDS检测各像素P的信号成分，输出信号SI作为数字信号被输出。图2是表示应用于图1的固体摄像装置的2像素I单元构造的概略构成的电路图。在图2中，在I单元中设有光电变换层PA1、PA2、电荷蓄积层MA1、MA2、检测晶体管TA 1、复位晶体管TB 1、读出晶体管TC 1、TC2、全局复位晶体管TE 1、TE2、全局读出晶体管TD1、TD2。另外，在检测晶体管TA1、复位晶体管TBl及读出晶体管TC1、TC2的连接点，形成有浮动扩散区FD作为检测节点。在此，在光电变换层PA1、PA2分别设有光电二极管HH、PD2,在电荷蓄积层MA1、MA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像装置，其特征在于，具备：光电变换层，设于半导体基板的背面侧；电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及聚光部，使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层而聚光至所述光电变换层；将所述电荷蓄积层的中心位置与所述聚光部的中心位置错开配置。

【技术特征摘要】
2013.02.26 JP 2013-0363491.一种固体摄像装置，其特征在于，具备: 光电变换层，设于半导体基板的背面侧； 电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷；以及 聚光部，使向所述半导体基板的背面侧入射的光不入射至所述电荷蓄积层而聚光至所述光电变换层； 将所述电荷蓄积层的中心位置与所述聚光部的中心位置错开配置。2.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述电荷蓄积 层是二极管构造。3.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述电荷蓄积层是CCD构造。4.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述聚光部是配置在所述光电变换层上的微透镜。5.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。6.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于， 同时开始全部像素的所述光电变换层的电荷蓄积动作，同时从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层读出电荷。7.如权利要求1记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷； 读出晶体管，按每个所述像素将被传送至所述电荷蓄积层的电荷读出至浮动扩散区； 检测晶体管，检测被读出至所述浮动扩散区的电荷；以及 复位晶体管，将所述浮动扩散区复位。8.—种固体摄像装置，其特征在于，具备: 光电变换层，设于半导体基板的背面侧，杂质浓度被阶段性地设定为从所述半导体基板的背面侧向表面侧形成电势梯度；以及 电荷蓄积层，设于所述半导体基板的表面侧，蓄积由所述光电变换层进行光电变换而得到的电荷。9.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于， 所述光电变换层与所述电荷蓄积层配置为至少一部分重叠。10.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于， 同时开始全部像素的所述光电变换层的电荷蓄积动作，同时从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层读出电荷。11.如权利要求8记载的固体摄像装置，其特征在于，具备: 全局复位晶体管，将全部像素的所述光电变换层同时复位； 全局读出晶体管，从全部像素的所述光电变换层向所述电荷蓄积层同时传送电荷； 读出晶体管，按每个所述像素将被传送至所述电荷蓄积层的电荷读出至浮动扩散区； 检测晶体管，检测被读出至所述浮动扩散区的电荷；以及复位晶体管，将所述浮动扩散区复位...

【专利技术属性】
技术研发人员：江川佳孝，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP