固态成像设备、成像系统和用于制造固态成像设备的方法技术方案

一种固态成像设备、成像系统和用于制造固态成像设备的方法。该固态成像设备包括：遮光层，部署在像素区域和外围区域中并且在外围区域中的接触部分处电连接到基板，其中像素区域包含像素，像素包括光电转换元件和电荷保持部分，并且来自像素的信号在外围区域中被处理；第一绝缘层，在平面图中具有在电荷保持部分和接触部分之间的侧表面，并且部署在基板和遮光层之间；以及第一绝缘构件，部署在第一绝缘层的端部的侧表面上并且缓冲由于该端部引起的台阶。在平面图中遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。

【技术实现步骤摘要】
固态成像设备、成像系统和用于制造固态成像设备的方法
本公开涉及固态成像设备、成像系统和用于制造固态成像设备的方法的一个或多个实施例。
技术介绍
已经提出，以CMOS图像传感器代表的有源像素型固态成像设备具有全局电子快门功能(globalelectronicshutterfunction)。具有全局电子快门功能的固态成像设备包括用于光电转换的光接收部分和保持在光接收部分处通过光电转换生成的电荷的电荷保持部分。在这个时候，存在入射到电荷保持部分上的光的光电转换引起噪声信号的风险，这使得图像劣化。因而，电荷保持部分有必要被遮光层覆盖，以防止光入射。优选的是，遮光层的电位不是浮置的而是受控制的。在日本专利公开No.2014-22421中，遮光层连接到栅极电极或上层布线(wiringline)，并且遮光层的电位通过连接来控制。
技术实现思路
本公开提供了固态成像设备的至少一个实施例，该固态成像设备包括：在像素区域中的像素，像素包括光电转换元件和由光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分；在外围区域中的外围电路，处理来自像素的信号；遮光层，部署在像素区域和外围区域中并且在外围区域中的接触部分处电连接到基板；第一绝缘层，在平面图中具有在电荷保持部分和接触部分之间的侧表面，并且在垂直于平面图的平面的截面中部署在基板和遮光层之间；以及第一绝缘构件，部署在第一绝缘层的侧表面上。在第一绝缘层的上表面与第一绝缘构件的侧表面之间形成的角度大于在第一绝缘层的上表面与第一绝缘层的侧表面之间形成的角度。在平面图中遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。本公开提供了固态成像设备的至少一个实施例，包括：包含像素的像素区域，像素包括光电转换元件和由光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分；外围区域，其中部署对来自像素的信号进行处理的外围电路；遮光层，部署在像素区域和外围区域中并且在外围区域中的接触部分处电连接到基板；第一绝缘层，在平面图中在电荷保持部分和接触部分之间具有端部，并且在垂直于平面图的平面的截面中部署在基板和遮光层之间；以及第一绝缘构件，其部署在第一绝缘层的端部的侧表面上并且缓冲由于端部引起的台阶(step)。在平面图中遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。本公开提供了用于制造固态成像设备的方法的至少一个实施例，该方法包括在基板上形成第一绝缘膜，其中基板具有像素区域和外围区域，其中像素区域包含光电转换元件的半导体区域、电荷保持部分的半导体区域和晶体管的栅极电极，以及外围区域包含晶体管的栅极电极；去除第一绝缘膜的一部分，以形成第一绝缘层；在通过去除第一绝缘膜的一部分而形成的第一绝缘层的端部的侧表面上形成绝缘构件，该绝缘构件缓冲由于端部引起的台阶；以及形成遮光层，该遮光层覆盖电荷保持部分的半导体区域、第一绝缘层的端部和绝缘构件并且将在外围区域中电连接到基板。在平面图中遮光层的与绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循绝缘构件的形状。根据本公开的其它方面，本文讨论了一个或多个附加的固态成像设备、一个或多个成像系统以及用于制造固态成像设备的一种或多种方法。从以下参考附图对示例性实施例的描述中，本公开的其它特征将变得清楚。附图说明图1是根据至少第一实施例的固态成像设备的一部分的框图。图2A是根据至少第一实施例的固态成像设备的像素区域的一部分的平面图。图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的固态成像设备的示意性截面图。图2C是外围区域的一部分的示意性截面图。图3A是根据至少第一实施例的固态成像设备的一部分的平面图。图3B是沿着图3A中的线IIIB-IIIB截取的固态成像设备的截面图。图3C是台阶部分的示意性截面图。图4A至图4C是例示根据至少第一实施例的用于制造固态成像设备的方法的截面图。图5A至图5C是例示根据至少第一实施例的用于制造固态成像设备的方法的截面图。图6A和图6B是例示根据至少第一实施例的用于制造固态成像设备的方法的截面图。图7A至7C是例示根据至少第二实施例的用于制造固态成像设备的方法的截面图。图8A至图8C是例示根据至少第二实施例的用于制造固态成像设备的方法的截面图。图9例示了根据至少第三实施例的固态成像设备的示例性应用。具体实施方式在包括遮光层的固态成像元件的至少一个实施例中，可以按照在外围区域中形成遮光层和基板之间的接合部(joint)的方式控制遮光层的电位。但是，光学抗反射结构的存在或不存在或者金属硅化物区域的存在或不存在于像素区域和外围区域之间有所不同。用于形成这些的绝缘膜的数量也不同。在一些情况下，绝缘膜的端部部署在基板和遮光层之间，并且由于绝缘膜的端部而形成台阶。台阶有可能减小遮光层的厚度或导致其断开，并且有可能发生遮光层的导通故障。第一实施例将参考附图描述根据本公开的至少第一实施例的固态成像设备和用于制造固态成像设备的方法。图1是根据至少第一实施例的固态成像设备的一部分的框图。固态成像设备包括：包含以矩阵形式布置的像素1的像素区域10以及位于像素区域附近的外围区域20，并且外围电路部署在外围区域20中。例如，每个像素1包括光电转换器，光电转换器包括用于光电转换的光电转换元件和用于读出电荷的读出部分。读出部分包括由光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分、将由光电转换元件生成的电荷传送到电荷保持部分的传送晶体管，以及传送由电荷保持部分保持的电荷的传送晶体管。读出部分还包括使电荷-电压转换器复位的复位晶体管、输出与电荷-电压转换器的电位对应的信号的放大晶体管以及用于选择放大晶体管的晶体管。像素区域10可以包含包括光被屏蔽的光电转换元件的光学黑色像素，以及不包括光电转换元件并且不输出图像的像素(诸如除有效像素之外的哑像素)。外围区域20包含外围电路，诸如垂直扫描电路21、列放大器电路22、水平扫描电路23以及输出单元24。垂直扫描电路21提供用于接通(导通状态)或关断(非导通状态)每个像素1的晶体管的控制信号。垂直信号线11布置在像素1的列中并且从列中的像素1读取信号。列放大器电路22包括差分放大器电路和采样保持电路，并且列放大器电路22将输出到垂直信号线11的像素信号放大。水平扫描电路23提供连接到列中的放大器的开关和用于接通或关断开关的控制信号。输出单元24由例如缓冲放大器和差分放大器形成，并将来自列放大器电路22的像素信号输出到固态成像设备外部的信号处理单元。信号处理单元对输出的像素信号执行模数转换以及对其输入数据的校正。固态成像设备可以是具有模数转换功能的数字传感器。图2A至图2C例示了根据至少本公开的第一实施例的固态成像元件的像素区域的一部分和外围区域的一部分的示例。图2A是固态成像设备的像素区域的部分的平面图。图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的固态成像设备的示意性截面图。图2C是外围区域的部分的示意性截面图。在附图中，相似的部件由相似的符号表示。本文的描述包括由光电转换元件生成的电荷是电子的情况。但是，生成的电荷可以是空穴。在这种情况下，元件和区域的导电类型相反。图2A例示了其中像素1被布置成3行、3列的示例。但是，根据本专利技术的结构不限于此。例如，每个像素1包括光电转换元件101、电荷保持部分102、浮置扩散部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像设备，其特征在于，包括：在像素区域中的像素，所述像素包括光电转换元件和由所述光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分；在外围区域中的外围电路，所述外围电路处理来自所述像素的信号；遮光层，部署在所述像素区域和所述外围区域中并且在所述外围区域中的接触部分处电连接到基板；第一绝缘层，在平面图中具有在所述电荷保持部分和所述接触部分之间的侧表面，并且在垂直于所述平面图的平面的截面中部署在所述基板和所述遮光层之间；以及第一绝缘构件，部署在第一绝缘层的所述侧表面上，其中在第一绝缘层的上表面与第一绝缘构件的侧表面之间形成的角度大于在第一绝缘层的所述上表面与第一绝缘层的所述侧表面之间形成的角度，以及其中在所述平面图中所述遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。

【技术特征摘要】
2016.11.17 JP 2016-2243821.一种固态成像设备，其特征在于，包括：在像素区域中的像素，所述像素包括光电转换元件和由所述光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分；在外围区域中的外围电路，所述外围电路处理来自所述像素的信号；遮光层，部署在所述像素区域和所述外围区域中并且在所述外围区域中的接触部分处电连接到基板；第一绝缘层，在平面图中具有在所述电荷保持部分和所述接触部分之间的侧表面，并且在垂直于所述平面图的平面的截面中部署在所述基板和所述遮光层之间；以及第一绝缘构件，部署在第一绝缘层的所述侧表面上，其中在第一绝缘层的上表面与第一绝缘构件的侧表面之间形成的角度大于在第一绝缘层的所述上表面与第一绝缘层的所述侧表面之间形成的角度，以及其中在所述平面图中所述遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。2.根据权利要求1所述的固态成像设备，其中第二绝缘层在所述截面中部署在所述基板与第一绝缘层之间。3.根据权利要求2所述的固态成像设备，其中第二绝缘层具有在所述截面中在所述基板与第一绝缘层之间的端部，其中第一绝缘层覆盖第二绝缘层的所述端部并且具有由于第二绝缘层的所述端部引起的台阶，以及其中第二绝缘构件被部署在第一绝缘层的在所述台阶处的侧表面上。4.根据权利要求3所述的固态成像设备，其中第二绝缘层具有在所述截面中与第一绝缘层的端部对齐的另一个端部，以及其中第一绝缘构件部署在第一绝缘层的所述端部的侧表面和第二绝缘层的所述另一个端部的侧表面上。5.根据权利要求4所述的固态成像设备，其中第三绝缘层在所述截面中部署在所述基板与第二绝缘层之间，其中第三绝缘层具有与第二绝缘层的所述另一个端部对齐的端部，以及其中在所述平面图中第三绝缘层覆盖所述电荷保持部分。6.根据权利要求1所述的固态成像设备，其中第一绝缘层在所述外围区域中具有用于将所述遮光层电连接到所述基板的开口。7.根据权利要求1所述的固态成像设备，其中，在形成于所述基板上的硅化物区域插入所述遮光层和所述基板之间的状态下，所述遮光层被电连接到所述基板。8.根据权利要求1所述的固态成像设备，其中在所述平面图中所述遮光层的与第一绝缘层重叠的部分的膜厚度小于第一绝缘层的端部的膜厚度的两倍。9.根据权利要求1所述的固态成像设备，其中在所述平面图中所述遮光层的与第一绝缘层重叠的部分的膜厚度小于第一绝缘层的端部的膜厚度。10.一种成像系统，其特征在于，包括：根据权利要求1至9中任一项所述的固态成像设备；以及信号处理单元，处理所述固态成像设备输出的信号。11.一种固态成像设备，其特征在于，包括：包含像素的像素区域，所述像素包括光电转换元件和由所述光电转换元件生成的电荷被传送到的电荷保持部分；外围区域，在所述外围区中部署对来自所述像素的信号进行处理的外围电路；遮光层，部署在所述像素区域和所述外围区域中并且在所述外围区域中的接触部分处电连接到基板；第一绝缘层，在平面图中具有在所述电荷保持部分和所述接触部分之间的端部，并且在垂直于所述平面图的平面的截面中部署在所述基板和所述遮光层之间；以及第一绝缘构件，部署在第一绝缘层的所述端部的侧表面上并且缓冲由于所述端部引起的台阶，其中在所述平面图中所述遮光层的与第一绝缘构件重叠的部分的上表面的形状遵循第一绝缘构件的形状。12.根据权利要求11所述的固态成像设备，其中第二绝缘层在所述截面中部署在所述基板与第一绝缘层之间。13.根据权利要求12所述的固态成像设备，其中第二绝缘层在所述截面中具有在所述基板与第一绝缘层之间的端部，其中第一绝缘层覆盖第二绝缘层的所述端部并且具有由于第二绝缘层的所述端部而引起的台阶，以及其中第二绝缘构件被部署在第一绝缘层的在所述台阶处的侧表面上。14.根据权利要求13所述的固态成像设备，其中第二绝缘层在所述截面中具有与第一绝缘层的所述端部对齐的另一个端部，以及其中第一绝缘构件部署在第一绝缘层的所述端部的侧表面和第二绝缘层的所述另一个端部的侧表面上。15.根据权利要求14所述的固态成像设备，其中第三绝缘层在所述截面中部署在所述基板与第二绝缘层之间，其中第三绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木翔，铃木健太郎，冈川崇，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP