固态成像装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种缩小了形成固态成像装置的芯片面积并降低了单个芯片的成本的固态成像装置及其制造方法。所述电子设备通过使用该固态成像装置而实现小型化。本发明专利技术的固态成像装置通过将形成光电转换部PD的第一衬底（80）与形成电荷蓄积电容部（61）以及多个MOS晶体管的第二衬底81贴合而构成。另外，在第一衬底（80）和第二衬底（81）分别形成连接电极（26、27、56、57），第一衬底（80）和第二衬底（81）通过连接电极电连接。由此，能够在更小的面积上形成具有全域快门功能的固态成像装置。

【技术实现步骤摘要】
固态成像装置及其制造方法分案申请说明本申请是2010年03月10日递交给专利局的、题为“固态成像装置及其制造方法、驱动方法、以及电子设备”、申请号为201010135692.2的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及固态成像装置，特别是涉及具有全域快门（globalshutter）功能的CMOS型固态成像装置及其制造方法。另外，本专利技术涉及该固态成像装置的驱动方法以及使用该固态成像装置的电子设备。
技术介绍
近年来，摄像机和电子静态照相机等一般被广泛普及。在上述的相机中使用CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）型或放大型的固态成像装置。在放大型的固态成像装置中，将通过受光像素的光电转换部生成并蓄积的信号电荷导向设置在像素上的放大部，并从像素输出通过放大部放大的信号。并且，在放大型的固态成像装置中，例如包括在放大部采用贴合型场效应晶体管的固态成像装置以及在放大部采用CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）晶体管的CMOS型固态成像装置等。以往，在一般的CMOS型固态成像装置中，采用针对每一行依次读出通过二维矩阵状地排列的各个像素的光电转换部生成并蓄积的信号电荷的方式。在该情况下，各个像素的光电转换部中的曝光定时由于通过信号电荷的读出开始以及读出结束来确定，因此在每一个像素上的曝光的定时不同。因此，当使用上述CMOS型固态成像装置来对高速运动的拍摄体进行图像捕获时，存在拍摄体在变形的状态下被捕获图像的问题。为了解决上述问题，近年来提出了实现信号电荷的蓄积的同时刻性的成像功能（全域快门功能），另外，具有全域快门功能的CMOS型固态成像装置的用途也开始增多。在具有全域快门功能的CMOS型固态成像装置中，通常为了将通过光电转换部生成的信号电荷蓄积至读出时，而需要具有遮光性的蓄积电容部（例如，参考专利文献1）。在上述以往的CMOS型固态成像装置中，在同时曝光全部像素之后，将通过各个光电转换部生成的信号电荷在全部像素上同时地传输给各个蓄积电容部并由该蓄积电容部暂时蓄积，并在预定的读出定时将该信号电荷依次转换为像素信号。专利文献1：日本专利文献特开2004-111590号公报。
技术实现思路
然而，在以往的具有全域快门功能的CMOS型固态成像装置中，需要将光电转换部和蓄积电容部制成在衬底的同一平面上，芯片面积的增大将不可避免。此外，在逐年步入缩小化和多像素化的市场上，由于芯片面积的增大而引起成本增加的负担正在变严重。另外，在将光电转换部和蓄积电容部形成在衬底的同一平面的情况下，由于衬底的面积采用于蓄积电容部，因而存在光电转换部的受光面积变小的问题。鉴于上述问题，本专利技术提供一种缩小了形成固态成像装置的芯片面积并降低了单个芯片的成本的固态成像装置。另外，提供一种通过使用该固态成像装置而实现小型化的电子设备。为解决上述问题并达成本专利技术的目的，本专利技术的固态成像装置通过将形成光电转换部的第一衬底与形成多个MOS晶体管的第二衬底贴合而构成。另外，在第一衬底或者第二衬底形成电荷蓄积电容部。光电转换部是生成并蓄积对应于入射光的信号电荷的区域。另外，电荷蓄积电容部是蓄积从光电转换部传输的信号电荷的区域。另外，多个MOS晶体管被构成为用于传输电荷蓄积电容部所蓄积的信号电荷。并且，通过这些光电转换部、电荷蓄积电容部以及多个MOS晶体管形成像素。另外，在第一衬底和第二衬底分别形成连接电极，第一衬底和第二衬底通过连接电极电连接。在本专利技术的固态成像装置中，第一衬底和第二衬底通过连接电极电连接，由此第一衬底和第二衬底被一体化。另外，由于在第一衬底形成光电转换部，在第二衬底形成多个MOS晶体管，因此能够较大地确保形成在第一衬底的光电转换部的面积。本专利技术的固态成像装置的制造方法包括在第一衬底上形成生成并蓄积对应于入射光的信号电荷的光电转换部以及形成被形成为从第一衬底表面露出的连接电极的步骤。另外，包括在第一衬底或者第二衬底形成蓄积从光电转换部传输的信号电荷的电荷蓄积电容部的步骤。另外，包括在第二衬底上形成用于顺序传输电荷蓄积电容部所蓄积的信号电荷的多个MOS晶体管和在第一衬底上形成被形成为从第二衬底表面露出的连接电极的步骤。另外，包括在第二衬底上部的光入射侧贴合第一衬底使得在第二衬底表面露出的连接电极和在第一衬底表面露出的连接电极电连接的步骤。本专利技术的固态成像装置的制造方法包括如下步骤：在上述的本专利技术的固态成像装置中在全部像素上同时刻地开始光电转换部中的信号电荷的蓄积；在全部像素上同时刻地将在光电转换部中蓄积的信号电荷传输给电荷蓄积电容部。并且，包括针对每个像素，经由MOS晶体管顺序传输所述电荷蓄积电容部所蓄积的信号电荷的步骤。本专利技术的电子设备包括光学透镜、上述的本专利技术的固态成像装置以及处理从固态成像装置输出的输出信号的信号处理电路。专利技术效果根据本专利技术，缩小了形成固态成像装置的芯片面积，并且降低了单个芯片的成本。另外，通过使用本专利技术的固态成像装置，获得实现小型化的电子设备。附图说明图1是示出本专利技术的第一实施方式的固态成像装置的整体的简要构成图；图2是示出本专利技术的第一实施方式的固态成像装置的一个像素的简要截面构成图；图3是示出本专利技术的第一实施方式的固态成像装置的制造过程中的简要截面构成图；图4是第一衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图、以及第二衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图（之一）；图5是第一衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图、以及第二衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图（之二）；图6是第一衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图、以及第二衬底中的第一连接电极和第二连接电极的制造工序图（之三）；图7是第一衬底中的第一连接电极和第二连接电极与第二衬底中的第一连接电极和第二连接电极的贴合方法的示意图；图8是第一衬底中的第一连接电极和第二连接电极与第二衬底中的第一连接电极和第二连接电极的贴合方法的示意图；图9是本专利技术的第一实施方式中的固态成像装置的一个像素的电路结构；图10是本专利技术的第一实施方式中的固态成像装置的邻接的两行两列上的四个像素的电路结构；图11是示出本专利技术的第一实施方式中的固态成像装置的驱动方法的时间图的一个例子；图12是本专利技术的第二实施方式的固态成像装置的简要截面构成图；图13是本专利技术的第三实施方式的电子设备的简要构成图。具体实施方式下面，参考图1～13来说明本专利技术的实施方式的固态成像装置及其制造方法以及电子设备的一个例子。根据以下顺序来说明本专利技术的实施方式。本专利技术并不限定于以下例子。1.第一实施方式：固态成像装置1.1固态成像装置整体的构成1.2主要部分的构成1.3固态成像装置的制造方法1.4固态成像装置的电路构成1.5固态成像装置的驱动方法2.第二实施方式：固态成像装置3.第三实施方式：电子设备<1.第一实施方式：固态成像装置>[1.1固态成像装置整体的构成]图1是示出本专利技术的第一实施方式的固态成像装置1的整体的简要构成图。本实施方式例子的固态成像装置1包括：由排列在衬底11上的多个像素2构成的像素部3，所述衬底11由硅形成；垂直驱动电路4；列信号处理电路5；水平驱动电路6；输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置的制造方法，包括以下步骤：在第一衬底上形成光电转换部和被形成为从该第一衬底表面露出的连接电极，所述光电转换部用于生成并蓄积对应于入射光的信号电荷，在所述第一衬底或者第二衬底上形成用于蓄积从所述光电转换部传输的信号电荷的电荷蓄积电容部；在所述第二衬底上形成多个MOS晶体管和被形成为从该第二衬底表面露出的连接电极，所述MOS晶体管用于顺序传输所述电荷蓄积电容部所蓄积的信号电荷；以及在所述第二衬底上部的光入射侧贴合所述第一衬底，使得在所述第二衬底表面上露出的所述连接电极和在所述第一衬底表面上露出的所述连接电极电连接。

【技术特征摘要】
2009.03.17 JP 2009-0649561.一种固态成像装置的制造方法，包括以下步骤：在第一衬底上形成光电转换部和被形成为从该第一衬底表面露出的第一连接电极和第二连接电极，所述光电转换部用于生成并蓄积对应于入射光的信号电荷，在所述第一衬底或者第二衬底上形成用于蓄积从所述光电转换部传输的信号电荷的电荷蓄积电容部；在所述第二衬底上形成多个MOS晶体管和被形成为从该第二衬底表面露出的第一连接电极和第二连接电极，所述MOS晶体管用于顺序传输所述电荷蓄积电容部所蓄积的信号电荷；以及在所述第二衬底上部的光入射侧贴合所述第一衬底，使得在所述第二衬底表面上露出的第一连接电极和在所述第一衬底表面上露出的第一连接电极电连接，并且使得在所述第二衬底表面上露出的第二连接电极和在所述第一衬底表面上露出的第二连接电极电连接，其中，通过形成介电体层和夹持所述介电体层形成的两个配线层，来形成所述电荷蓄积电容部；在其中一个配线层中构成电荷保持用电极并且在所述电荷保持用电极上部形成所述介电体层，通过所述电荷保持用电极和经由所述介电体层形成在所述电荷保持用电极上部的在所述第一衬底或者所述第二衬底表面上露出的第一连接电极形成所述电荷蓄积电容部，形成所述介电体层的材料包括TaO、HfO或AlO。2.根据权利要求1所述的固态成像装置的制造方法，其中，通过在形成所述第一衬底的第一连接电极和第二连接电极和所述第二衬底的第一连接电极和第二连接电极之后，形成粘结剂层以使该粘结剂层覆盖所述第一衬底的第一连接电极和第二连接电极和所述第二衬底的第一连接电极和第二连接电极，对所述粘结剂层进行蚀刻，由此使得所述第一衬底的第一连接电极和第二连接电极和所述第二衬底的第一连接电极和第二连接电极在所述第一衬底和所述第二衬底的表面上露出，通过在对在所述第一衬底和所述第二衬...

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