固态成像装置、制造固态成像装置的方法以及电子设备制造方法及图纸

本技术方案旨在提供减少阴影和像素间颜色混合的固态成像装置。本发明专利技术还提供制造固态成像装置的方法。本技术方案还涉及固态成像装置，其能提供采用该固态成像装置的电子设备、制造该固态成像装置的方法以及电子设备。该固态成像装置包括：基板；像素，每个像素包括形成在该基板中的光电转换单元；以及形成在基板的光入射面侧上的彩色滤光片层。该固态成像装置还包括装置分离部，其形成为按照各个像素划分该彩色滤光片层和该基板，并且其折射率低于该彩色滤光片层和该基板的折射率。

【技术实现步骤摘要】
固态成像装置、制造固态成像装置的方法以及电子设备本申请是申请号为201380039288.7、申请日为2013年7月18日、专利技术名称为“固态成像装置、制造固态成像装置的方法以及电子设备”的专利技术专利申请的分案申请。
本技术方案涉及固态成像装置、制造固态成像装置的方法以及电子设备，特别涉及背照式固态成像装置、制造该固态成像装置的方法以及采用该固态成像装置的电子设备。
技术介绍
在传统的固态成像装置中，对应于各个像素的聚光片上透镜设置在基板的光入射面侧上。由片上透镜聚集的光进入形成在基板中的各个像素的光接收单元，并且在该光接收单元处生成根据光量的信号电荷。进入固态成像装置的大部分光线因设置在成像设备等中的成像光学系统而在像素区域的周边发生较大倾斜。因此，在固态成像装置中形成的像素区域的周边中的像素处，由对应的片上透镜聚集的光没有进入光接收单元的中心部分。考虑到该问题，专利文件1公开了一种技术方案，相较于光接收单元的间距，与各个像素的光接收单元相对应的片上透镜的间距朝着像素区域的周边变窄。采用这样的设置执行阴影纠正。由于片上透镜的间距在像素区域的中心区域和像素区域的周边区域中不相同，倾斜进入的光可聚集到像素区域的周边的每个光接收单元的中心部分。同样，为了改善入射光的光电转换效率和灵敏度，近来已经提出了所谓的背照式固态成像装置。在背照式固态成像装置中，驱动电路形成在半导体基板的表面侧上，并且半导体基板的背面用作光接收面。由于互连层设置在背照式固态成像装置中基板的与光接收面相对的侧上，基板中形成的光接收单元和设置在基板的光入射侧上的片上透镜的表面之间的距离变得较小，并且因此提高了灵敏度。专利文件2公开了一种背照式固态成像装置，其中沟槽形成至与基板的光接收面(背面)距预定距离的深度处从而减少了颜色混合，并且通过在沟槽中埋入绝缘材料而使光敏二极管区域彼此隔离。由于各个光敏二极管区域通过埋设在沟槽中的绝缘材料而彼此隔离，一个光敏二极管区域中产生的电子不会泄漏到相邻的光敏二极管区域中并且可减少颜色混合。引用列表专利文件专利文件1：JP01-213079A专利文件2：JP2010-225818A
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在背照式固态成像装置中，彩色滤光片通常形成在基板的光接收面侧上，并且片上透镜形成在彩色滤光片上，与前照式固态成像装置一样。在背照式固态成像装置中，从片上透镜的表面到基板的光接收面的距离比前照式固态成像装置短，并且因此如前所述提高了灵敏度。然而，在背照式固态成像装置中像素区域的周边可能发生由倾斜入射光引起的阴影，或者可能由于进入彩色滤光片之间的相邻像素的倾斜光而引起颜色混合。考虑到上面的各方面，本公开旨在提供减少阴影和像素间颜色混合的固态成像装置。本公开还旨在提供制造固态成像装置的方法以及采用该固态成像装置的电子设备。解决问题的技术方案本公开的固态成像装置包括：基板；像素，每个像素包括形成在该基板中的光电转换单元；以及形成在该基板的光入射面侧上的彩色滤光片层。本公开的固态成像装置还包括装置分离部，其形成为按照各个像素划分该彩色滤光片层和该基板，并且其折射率低于该彩色滤光片层和该基板的折射率。由于装置分离部形成在本公开的固态成像装置的彩色滤光片层和基板中，相邻像素光学上或电学上彼此隔离。由于装置分离部设计为使其折射率低于彩色滤光片层和基板的折射率，防止了倾斜光进入相邻像素，并且使进入该装置分离部的光聚集到各个像素的光电转换单元中。根据本公开的另一实施例的成像装置包括：半导体基板，具有作为光入射面侧的第一侧和与该第一侧相对的第二侧；多个像素，每个像素包括形成在该基板中的光电转换单元；以及装置分离部，形成为划分各个像素，该装置分离部包括：固定电荷膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，并且从该第一侧朝向所述半导体基板的第二侧延伸；背面侧绝缘膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，其中，该背面侧绝缘膜的至少一部分直接布置在包括于所述半导体基板中的光电转换单元之上；以及绝缘膜，其中，所述装置分离部延伸到在该半导体基板中的p-阱区内。本公开的制造固态成像装置的方法包括：在基板中形成光电转换单元的步骤，该光电转换单元对应于各个像素；以及在基板的光入射面侧上形成彩色滤光片层的步骤。本公开的制造固态成像装置的方法还包括在按照各个像素划分彩色滤光片和基板的区域中形成装置分离部的步骤，该装置分离部的折射率低于彩色滤光片层和基板的折射率，在形成该彩色滤光片层之前或之后形成该装置分离部。根据本公开的另一实施例的制造固态成像装置的方法包括：在具有作为光入射面侧的第一侧和与该第一侧相对的第二侧的基板中形成光电转换单元，该光电转换单元对应于各个像素；以及在一个区域中形成装置分离部，以按照各个像素划分该基板；其中，形成装置分离部包括：将固定电荷膜布置在所述半导体基板的第一侧处，并且将该固定电荷膜从该第一侧朝向所述半导体基板的第二侧延伸；将背面侧绝缘膜布置在所述半导体基板的第一侧处，其中，该背面侧绝缘膜的至少一部分直接布置在包括于所述半导体基板中的光电转换单元之上；以及将绝缘膜布置在所述装置分离部中，其中，所述装置分离部延伸到在该半导体基板中的p-阱区内。通过本公开的制造固态成像装置的方法，使各个像素彼此隔离的装置分离部形成在彩色滤光片层和基板中。因此，相邻像素彼此光学上和电学上隔离。该装置分离部设计为使其折射率低于彩色滤光片层和基板的折射率。从而防止了倾斜光进入相邻像素。本公开的电子设备包括上述的固态成像装置和处理从该固态成像装置输出的输出信号的信号处理电路。本专利技术的有益效果根据本公开，获得了减少阴影和相邻像素之间颜色混合的固态成像装置。利用该固态成像装置，可获得改善了图像质量的电子设备。附图说明图1是示出根据本公开的第一实施例的整个CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态成像装置的示意图；图2是根据本公开的第一实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图3A至3C是示出制造根据本公开的第一实施例的固态成像装置的方法的工艺流程图(第一半)；图4D和4E是示出制造根据本公开的第一实施例的固态成像装置的方法的工艺流程图(第二半)；图5是根据本公开的第二实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图6是根据本公开的第三实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图7A和7B是示出制造根据本公开的第三实施例的固态成像装置的方法的工艺流程图；图8是示出制造根据本公开的第三实施例的固态成像装置的方法的另一个示例的流程图；图9是根据本公开的第四实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图10是根据本公开的第五实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图11是根据本公开的第六实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图12是根据本公开的第七实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图13是根据本公开的第八实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图14是根据本公开的第九实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图15是根据本公开的第十实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图；图16是根据本公开的第十一实施例的固态成像装置的像素区域中结构的截面图。附图标记列表1、30、40、50、60、70、80、90、10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，包括：半导体基板，具有作为光入射面侧的第一侧和与该第一侧相对的第二侧；多个像素，每个像素包括形成在该基板中的光电转换单元；以及装置分离部，形成为划分各个像素，该装置分离部包括：固定电荷膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，并且从该第一侧朝向所述半导体基板的第二侧延伸；背面侧绝缘膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，其中，该背面侧绝缘膜的至少一部分直接布置在包括于所述半导体基板中的光电转换单元之上；以及绝缘膜，其中，所述装置分离部延伸到在该半导体基板中的p‑阱区内。

【技术特征摘要】
2012.07.30 JP 2012-1683651.一种成像装置，包括：半导体基板，具有作为光入射面侧的第一侧和与该第一侧相对的第二侧；多个像素，每个像素包括形成在该基板中的光电转换单元；以及装置分离部，形成为划分各个像素，该装置分离部包括：固定电荷膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，并且从该第一侧朝向所述半导体基板的第二侧延伸；背面侧绝缘膜，其布置在所述半导体基板的第一侧处，其中，该背面侧绝缘膜的至少一部分直接布置在包括于所述半导体基板中的光电转换单元之上；以及绝缘膜，其中，所述装置分离部延伸到在该半导体基板中的p-阱区内。2.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：彩色滤光片层，设置在该基板的光入射面侧上，其中，该装置分离部包括形成为从该彩色滤光片层延伸至该基板的沟槽部分，以及埋设在该沟槽部分中的绝缘膜，该绝缘膜由折射率低于该彩色滤光片层和该基板的折射率的材料制成。3.根据权利要求2所述的成像装置，其中该固定电荷膜处于所述沟槽部分的内壁表面与所述绝缘膜之间，所述膜形成为覆盖该沟槽部分的内壁表面，所述膜包含极性与存储在光电转换单元中的信号电荷的极性相反的固定电荷，该膜由折射率低于该彩色滤光片层和该基板的折射率的材料制成。4.根据权利要求3所述的成像装置，其中该装置分离部从该彩色滤光片层的光入射面突出。5.根据权利要求4所述的成像装置，还包括形成在该彩色滤光片层上的高折射材料部分，该高折射材料部分由折射率高于该装置分离部的折射率的材料制成，该高折射材料部分按照各个像素而被划分。6.根据权利要求5所述的成像装置，其中该装置分离部被设置在形成为按照各个像素划分该基板的像素分离部的区域中。7.根据权利要求6所述的成像装置，还包括在该光电转换单元的光入射面侧上的光散射结构。8.根据权利要求7所述的成像装置，其中该彩色滤光片层的厚度为1μm或更大。9.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中金属材料经由该绝缘膜而被埋设在该沟槽部分中。10.根据权利要求9所述的成像装置，其中该金属材料用作不透光膜。11.根据权利要求10所述的成像装置，其中光吸收部分形成在该装置分离部的光入射面侧上。12.根据权利要求11所述的成像装置，其中片上透镜形成在该彩色滤光片层上。13.根据权利要求1所述的成像装置，其中该装置分离部形成有从该彩色滤光片层延伸至该基板的沟槽部分。14.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述绝缘膜形成为覆盖该沟槽部分的内壁表面，该绝缘膜包含负的固定电荷，该膜由折射率低于该彩色滤光片层和该基板的折射率的材料制成。15...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木亮司，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP