固态成像装置和电子装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术实施方式的固态成像装置包括：半导体衬底，其设置有光电转换元件；透镜，其设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，以便位于从透镜的第二光入射表面到光电转换元件的第一光入射表面的空间中，其中，所述柱状结构包含以下中的至少一种：硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像装置和电子装置
本公开涉及一种固态成像装置和一种电子装置。
技术介绍
传统上，在具有成像功能的电子装置中，例如，数码相机和数码摄像机，使用固态成像元件，例如，电荷耦合装置(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。例如，进入CMOS图像传感器的光被作为像素中的光电转换元件的光电二极管进行光电转换。光电二极管产生的电荷通过传输晶体管传输到浮动扩散层，并转换成电压。电压被施加到放大晶体管的栅极。结果，在放大晶体管的漏极出现对应于在浮动扩散层中累积的电荷的电压电平的像素信号。引用列表专利文献专利文献1：日本公开专利公开号2009-238942
技术实现思路
技术问题在传统的固态成像元件中，选择性地透射具有特定波长的光的滤色器布置在每个像素上，以便获取彩色图像和红外图像(以下称为“IR图像”)。然而，例如，在图像高度高的区域中，光倾斜地进入像素，因此，已经透过像素中的滤色器的光有可能进入相邻像素(泄漏)。透过滤色器的光也可能被元件内部的线路反射，进入相邻的像素。当如上所述发生光进入(泄漏)到相邻像素时，颜色在像素之间混合，结果，存在由图像传感器获取的图像的颜色再现性降低的问题。鉴于上述情况，本公开提出了一种能够提高颜色再现性的固态成像装置和电子装置。问题的解决方案为了解决上述问题，根据本公开的一个方面的固态成像装置具有：半导体衬底，其包括光电转换元件；透镜，其设置在光电转换元件的第一光入射表面上方；以及多个柱状结构，其设置在平行于第一光入射表面的表面上，该表面位于透镜的第二光入射表面和光电转换元件的第一光入射表面之间，其中，所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。附图说明图1是示出用于结构光系统的图像传感器的截面结构示例的截面图；图2是示出其上安装有根据第一实施方式的固态成像装置的电子装置的示意性配置示例的框图；图3是示出根据第一实施方式的CMOS图像传感器的示意性配置示例的框图；图4是示出根据第一实施方式的单位像素的示意性配置示例的电路图；图5是示出根据第一实施方式的滤色器的布局示例的示图；图6是示出根据第一实施方式的CMOS图像传感器的堆叠结构示例的示图；图7是示出根据第一实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图8是示出形成根据第一实施方式的支柱的位置的示意图；图9是示出根据第一实施方式的支柱的设置示例的布局图；图10是示出根据第一实施方式的支柱的另一设置示例的布局图；图11是用于解释根据第一实施方式的柱阵列的波长选择功能的示图；图12是示出可以由根据第一实施方式的柱阵列实现的光透射光谱的示例的示图；图13是示出根据第一实施方式的支柱的直径和通过柱阵列吸收/透射的光的波长之间的关系的示例的示图；图14是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(1号)；图15是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(2号)；图16是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(3号)；图17是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(4号)；图18是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(5号)；图19是示出根据第一实施方式的支柱的制造方法的示图(6号)；图20是示出根据第二实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图21是示出根据第二实施方式的支柱的设置示例的布局图；图22是示出根据第三实施方式的支柱的形状示例的截面图；图23是示出根据第四实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图24是示出根据第五实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图25是示出根据第六实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图26是示出根据第七实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图27是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有红色波长分量的光；图28是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有绿色波长分量的光；图29是示出根据第七实施方式的柱阵列的设置示例的布局图，该柱阵列透射具有蓝色波长分量的光；图30是示出根据第七实施方式的当由具有不同直径的支柱构成的柱阵列与滤色器组合时的光透射光谱的示例的示图，该滤色器选择性地透射具有红色波长分量的光(1号)；图31是示出根据第七实施方式的当由具有不同直径的支柱构成的柱阵列与滤色器组合时的光透射光谱的示例的示图，该滤色器选择性地透射具有红色波长分量的光(2号)；图32是示出根据第八实施方式的滤色器的布局示例的示图；图33是示出根据第八实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图34是用于解释根据第八实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；图35是示出根据第八实施方式的每个单位像素的支柱的设置示例的布局图；图36是示出根据第八实施方式的柱阵列的配置示例的截面图，该柱阵列选择性地透射具有绿色波长分量的光；图37是用于解释根据第九实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；图38是示出根据第九实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图39是示出根据第九实施方式的支柱的平面布局示例的示图；图40是用于解释根据第十实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；图41是示出根据第十实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图42是示出根据第十实施方式的支柱的平面布局示例的示图；图43是示出根据第十一实施方式的CMOS图像传感器的截面结构示例的截面图；图44是示出根据第十一实施方式的支柱的平面布局示例的示图；图45是用于解释根据第十一实施方式的组合滤色器的光谱特性的示图；图46是示出根据第十二实施方式的像素阵列的布局示例的平面图；图47是示出属于图46中的中心区域的单位图案的平面布局的示图；图48是示出图47中的表面A-A的截面结构的截面图；图49是示出图47中的表面B-B的截面结构的截面图；图50是示出属于图46中的外围区域的单位图案的平面布局的示图；图51是示出图50中的表面C-C的截面结构的截面图；图52是示出图50中的表面D-D的截面结构的截面图；图53是示出根据第十三实施方式的像素阵列的布局示例的平面图；图54是示出属于图53中的中间区域的单位图案的平面布局的示图；图55是示出图54中的表面E-E的截面结构的截面图；图56是示出图54中的表面F-F的截面结构的截面图；图57是示出根据第十四实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态成像装置，包括：/n半导体衬底，包括光电转换元件；/n透镜，设置在所述光电转换元件的第一光入射表面上方；以及/n多个柱状结构，设置在平行于所述第一光入射表面的表面上，该表面位于所述透镜的第二光入射表面和所述光电转换元件的所述第一光入射表面之间，其中，/n所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 US 62/609,8391.一种固态成像装置，包括：
半导体衬底，包括光电转换元件；
透镜，设置在所述光电转换元件的第一光入射表面上方；以及
多个柱状结构，设置在平行于所述第一光入射表面的表面上，该表面位于所述透镜的第二光入射表面和所述光电转换元件的所述第一光入射表面之间，其中，
所述柱状结构包括硅、锗、磷化镓、氧化铝、氧化铈、氧化铪、氧化铟、氧化锡、五氧化二铌、氧化镁、五氧化二钽、五氧化二钛、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锌、氧化锆、氟化铈、氟化钆、氟化镧和氟化钕中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的晶体状态是单晶、多晶或非晶。


3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的折射率为1.5或更高。


4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构按照正方形排列、六边形密排排列或随机排列设置在平行于所述第一光入射表面的表面上。


5.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述柱状结构的直径为30纳米(nm)以上且200nm以下，并且
所述柱状结构之间的间距为200纳米以上且1000nm以下。


6.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构包括锥形形状，其直径从平行于所述第一光入射表面的表面朝向所述透镜的所述第二光入射表面减小或增大。


7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的侧表面相对于平行于所述第一光入射表面的表面的仰角为45°以上且90°以下、或90°以上且135°以下。


8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构的直径从平行于所述第一光入射表面的表面朝向所述透镜的所述第二光入射表面逐步改变。


9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构包括具有不同直径的两种或多种柱状结构。


10.根据权利要求1所述的固态成像装置，还包括选择性地透射具有特定波长的光的滤色器，所述滤色器设置在所述透镜的所述第二光入射表面和所述光电转换元件的所述第一光入射表面之间。


11.根据权利要求10所述的固态成像装置，其中，所述柱状结构设置在所述滤色器内部。


12.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，每个柱状结构的至少一部分设置在沟槽中，所述沟槽从半导体衬底的面向透镜的一侧上的表面朝向所述半导体衬底中的所述光电转换元件延伸。


13.根据权利要求10所述的固态成像装置，还包括设置在所述滤色器和所述半导体衬底之间的平坦化膜，所述平坦化膜的与所述滤色器相对的表面被平坦化，其中，
所述柱状结构设置在所述平坦化膜内部。


14.根据权利要求10所述的固态成像装置，其中，
所述半导体衬底包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，
所述透镜包括设置在所述第一光电转换元件的第一光入射表...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤干记，中本悠太，冈野智美，北林祐哉，田中隆，新井智幸，大谷奈津子，
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