成像元件、电子器件、制造设备以及制造方法技术

本发明专利技术涉及能够在抑制图像质量的任何下降的同时抑制像素尺寸的任何增加的成像元件和电子器件、制造设备以及制造方法。例如，成像元件包括元件隔离区域，元件隔离区域由绝缘体构成并且贯穿半导体层，半导体层具有形成在像素中的晶体管，像素包括用于光电转换入射光的光电转换部。另外，例如，电子器件包括成像部，成像部具有元件分离区域，元件隔离区域由绝缘体形成并且贯穿半导体层，半导体层具有形成在像素中的晶体管，像素包括用于光电转换入射光的光电转换部。本发明专利技术不仅可适用于成像元件和电子器件，例如，还可适用于用于制造根据本发明专利技术的成像元件和电子器件的制造设备和制造方法。

Imaging elements, electronic devices, manufacturing equipment, and manufacturing methods

The invention relates to any imaging element and electronic device, manufacturing device and manufacturing method which can inhibit any decline of image quality while inhibiting pixel size at any time. For example, the imaging element includes the element isolation area, and the element isolation area is composed of insulators and penetrates the semiconductor layer. The semiconductor layer has transistors formed in pixels, and the pixels include photoelectric conversion parts for photoelectric conversion of incident light. In addition, for example, electronic devices including imaging, imaging with the isolation region, the element isolation region formed by the insulator and through a semiconductor layer, a semiconductor layer having a transistor formed in the pixel, the pixel includes a photoelectric conversion photoelectric conversion of incident light department. The invention can be applied not only to imaging elements and electronic devices, for example, but also to manufacturing equipment and manufacturing methods for imaging elements and electronic devices according to the invention.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像元件、电子器件、制造设备以及制造方法
本专利技术涉及成像元件、电子器件、制造设备以及制造方法。更具体地，本专利技术涉及可以在抑制图像质量的任何下降的同时抑制像素尺寸的任何增加的成像元件和电子器件以及用于制造该成像元件和电子器件的制造设备和制造方法。
技术介绍
过去，作为一种用于缩小像素尺寸而不减小光电二极管的开口面积的技术，提出了在半导体基板上设置有机或无机的光电转换部的图像传感器(例如，参见专利文献1)。另外，为了扩大图像传感器的动态范围，提出了使用光电二极管的光伏发电的图像传感器(例如，参见专利文献2)。引用列表专利文献专利文献1：JP2013-85164A专利文献2：JP2012-520599T
技术实现思路
技术问题已经提出的图像传感器对每个像素进行模数转换(A/D转换)，以实现高速驱动、区域控制和全像素同时快门控制。针对这种图像传感器已经提出的技术将多个半导体基板互相上下堆叠，并在开口侧基板上安装A/D转换电路的晶体管中的一部分，以便在抑制像素尺寸的同时抑制基板面积的任何增加。然而，增加的晶体管往往会减小光电二极管的开口面积，由此降低灵敏度并降低拍摄图像的质量。在将A/D转换电路的晶体管的一部分安装在开口侧基板上的情况下，需要在开口侧基板的像素中形成P型阱和N型阱。这需要用于分离这些阱的大量阱边界区域。于是，可使像素尺寸增加。根据专利文献1中所述的构造，在浮动扩散层周围形成耗尽层。当这样形成时，耗尽层与绝缘膜接触以由此产生暗电流，由此降低拍摄图像的质量。根据专利文献2中所述的方法，N型晶体管和P型晶体管共存于同一像素中。这需要占用大量的阱边界区域，由此增加像素尺寸。本专利技术是鉴于上述情况而提出的。因此，本专利技术的目的在于在抑制图像质量的任何下降的同时抑制像素尺寸的任何增加。技术方案根据本专利技术的一个方面提供的一种成像元件包括元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。所述元件隔离区域可被构造成将形成在所述半导体层中的所述晶体管、扩散层和阱中的至少一者与其他者隔离。所述元件隔离区域可被构造成与浮动扩散层的侧壁接触，所述浮动扩散层累积由所述光电转换部光电转换的电荷。所述元件隔离区域可被构造成与所述浮动扩散层的多个侧壁接触。所述元件隔离区域可被构造成将形成在所述像素中的多个所述浮动扩散层彼此隔离。所述元件隔离区域可被构造成将P阱和N阱隔离。所述元件隔离区域可被构造成将P型晶体管和N型晶体管隔离。所述成像元件还可包括具有二维地排列的多个所述像素的像素阵列。所述元件隔离区域可被构造成隔离所述像素外部的用于所述光电转换部的上电极的所述扩散层。所述元件隔离区域可被构造成与用于所述上电极的所述扩散层的侧壁接触。第一基板和不同于所述第一基板的第二基板可以相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部和所述半导体层。形成在所述第一基板上的晶体管和形成在所述第二基板上的晶体管可以构成用于读取和放大由所述光电转换部获得的电荷的电路，该电路进一步对放大后的所述电荷进行模数转换。所述光电转换部可被构造成如下的结构，在该结构中，对不同波长带的光进行光电转换的多个光电转换部彼此堆叠。第一基板和不同于所述第一基板的第二基板可以相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部和所述半导体层。形成在所述第一基板上的晶体管可以构成用于读取和放大由所述光电转换部获得的电荷的电路。形成在所述第二基板上的晶体管可以构成用于对被所述电路放大的信号进行模数转换的电路。第一基板和不同于所述第一基板的第二基板可以相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部和所述半导体层。形成在所述第一基板上的晶体管和形成在所述第二基板上的晶体管可以构成用于读取和放大由所述光电转换部获得的电荷的电路。形成在所述第二基板上的晶体管可以构成用于对被所述电路放大的信号进行模数转换的电路。所述像素中的所述晶体管可以构成用于读取和放大由所述光电转换部获得的电荷的电路。所述像素中的所述晶体管可以均为N型晶体管。第一基板和不同于所述第一基板的第二基板可以相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部和所述半导体层。形成在所述第二基板上的晶体管可以构成用于对被所述电路放大的信号进行模数转换的电路，该电路针对布置成阵列图案的所述像素的每一列布置。根据本专利技术的另一方面提供的一种电子器件包括：成像部，所述成像部被构造成拍摄目标对象的图像；以及图像处理部，所述图像处理部被构造成对所述成像部通过拍摄所述目标对象的图像而获得的图像数据进行图像处理，其中，所述成像部包括元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。根据本专利技术的另一方面提供的一种用于制造成像元件的制造设备包括元件隔离区域形成部，所述元件隔离区域形成部被构造成形成元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。根据本专利技术的另一方面提供了一种制造方法，在所述制造方法中，用于制造成像元件的制造设备形成元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。根据以上概述的本专利技术的一个方面，成像元件包括元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。根据以上概述的本专利技术的另一个方面，电子器件包括：成像部，所述成像部被构造成拍摄目标对象的图像；以及图像处理部，所述图像处理部被构造成对所述成像部通过拍摄所述目标对象的图像而获得的图像数据进行图像处理。所述成像部包括元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。根据以上概述的本专利技术的另一方面，用于制造成像元件的制造设备包括元件隔离区域形成部，所述元件隔离区域形成部被构造成形成元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。有益效果根据本专利技术，可以获得拍摄图像。而且，根据本专利技术，像素尺寸的任何增加和图像质量的任何下降均被抑制。附图说明图1是示出图像传感器的典型构造的立体图。图2是示出安装在图像传感器上的电路的典型构造的示意图。图3是示出图像传感器的典型构造的截面图。图4是示出像素基板的典型构造的截面图。图5是示出构成像素基板的层中的一部分的典型构造的截面图。图6是示出元件隔离层的典型构造的平面图。图7是示出单位像素中的元件隔离层的典型构造的平面图。图8是示出元件隔离层的一部分的典型构造的截面图。图9是示出单位像素的元件隔离层的其他典型构造的一组平面图。图10是示出单位像素的单元隔离层的其他典型构造的一组平面图。图11是示出像素边缘的典型构造的截面图。图12是示出像素边缘的典型构造的一组平面图。图13是示出前侧照射型图像传感器的典型构造的截面图。图14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像元件，包括：元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 JP 2015-1145241.一种成像元件，包括：元件隔离区域，所述元件隔离区域由绝缘体构成并贯穿半导体层，所述半导体层具有形成在像素中的晶体管，所述像素包括对入射光进行光电转换的光电转换部。2.如权利要求1所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成将形成在所述半导体层中的所述晶体管、扩散层和阱中的至少一者与其他者隔离。3.如权利要求2所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成与浮动扩散层的侧壁接触，所述浮动扩散层累积由所述光电转换部光电转换的电荷。4.如权利要求3所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成与所述浮动扩散层的多个侧壁接触。5.如权利要求2所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成将形成在所述像素中的多个所述浮动扩散层彼此隔离。6.如权利要求2所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成将P阱和N阱隔离。7.如权利要求2所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成将P型晶体管和N型晶体管隔离。8.如权利要求2所述的成像元件，还包括：像素阵列，所述像素阵列具有二维地排列的多个所述像素。9.如权利要求2所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成隔离所述像素外部的用于所述光电转换部的上电极的所述扩散层。10.如权利要求9所述的成像元件，其中，所述元件隔离区域被构造成与用于所述上电极的所述扩散层的侧壁接触。11.如权利要求1所述的成像元件，其中，第一基板和不同于所述第一基板的第二基板相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部和所述半导体层；并且形成在所述第一基板上的晶体管和形成在所述第二基板上的晶体管构成用于读取和放大由所述光电转换部获得的电荷的电路，该电路进一步对放大后的所述电荷进行模数转换。12.如权利要求1所述的成像元件，其中，所述光电转换部被构造成由对不同波长带的光进行光电转换的多个光电转换部彼此堆叠成的结构。13.如权利要求1所述的成像元件，其中，第一基板和不同于所述第一基板的第二基板相互堆叠，在所述第一基板上形成有所述光电转换部...

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