專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制造方法以及照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從與像素電路形成的表面的相對(duì)側(cè)接收光的背部照明類型(背部照明)固態(tài)成像裝置及其制造方法，以及包括該固態(tài)成像裝置的照相機(jī)。
背景技術(shù)：
已知例如前面照明類型(前面照明)的固態(tài)成像裝置，其中光接收部分以及讀出晶體管放置在一個(gè)像素中，因此，在CCD(電荷耦合器件)類型固態(tài)成像裝置以及CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)類型固態(tài)成像裝置中，光接收部分的面積受到限制。為了擴(kuò)大光接收部分的面積，在CCD或CMOS類型固態(tài)成像裝置中，已經(jīng)使用了芯片內(nèi)透鏡或利用光電導(dǎo)膜的多層光接收單元。同時(shí)，在CCD類型固態(tài)成像裝置中，已經(jīng)使用了利用透明電極或薄的多晶硅電極的幀傳動(dòng)CCD。
在上面的結(jié)構(gòu)中，光接收單元的有效孔徑面積被擴(kuò)大，以改善感光度。由于像素較小，入射光的晦暗由于像素互連以及傳送門電極單元的原因是明顯的。因此，背部照明(背部照明類型)固態(tài)成像裝置作為光接收單元的高靈敏度結(jié)構(gòu)而受到期盼。作為背面照明固態(tài)成像裝置，日本未經(jīng)審查的專利出版物(kokai)No.2002-151673公開了CCD的類型，而日本未經(jīng)審查的專利出版物(kokai)No.2003-31785公開了MOS類型。在背面照明固態(tài)成像裝置中，已經(jīng)使用了幀傳送(FT)類型或幀行間傳送(FIT)類型。
在CCD類型和MOS類型的情況下，p型硅襯底被用作襯底。例如，日本未經(jīng)審查的專利出版物(kokai)No.6-350068公開了下列三種結(jié)構(gòu)，用于抑制后表面、即光入射表面的交接面處的暗電流。
形成第一結(jié)構(gòu)，其中在后表面具有高濃度的p+層，以抑制后表面的耗盡。形成第二結(jié)構(gòu)，其中在后表面具有經(jīng)絕緣膜的透明電極。負(fù)電壓提供給透明電極，從而在襯底的后表面中形成空穴存儲(chǔ)狀態(tài)。第三結(jié)構(gòu)在襯底的后表面形成的絕緣膜處注入負(fù)電荷，以便由于負(fù)電荷的原因在襯底的后表面形成空穴存儲(chǔ)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
在上述文件中，二氧化硅膜形成為襯底的后表面中的防反射膜，并且通過離子注入經(jīng)二氧化硅膜注入p型雜質(zhì)。但是，二氧化硅膜僅僅具有平均75到80％的透光度。也就是說，發(fā)生了20到25％的光損失，降低了感光度。
本發(fā)明提供固態(tài)成像裝置，它能改善襯底的光入射側(cè)處透明絕緣膜的透光率，抑制暗電流，并且防止量子效率損失，以及制造固態(tài)成像裝置的方法和包括該固態(tài)成像裝置的照相機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種固態(tài)成像裝置，其中像素電路形成在襯底的第一表面?zhèn)?，并且從第二表面?zhèn)冉邮展猓虘B(tài)成像裝置具有光接收部分，形成在襯底中用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的量的信號(hào)電荷并存儲(chǔ)信號(hào)電荷；透明的第一絕緣膜，形成在襯底的第二表面；以及透明的第二絕緣膜，形成在第一絕緣膜上，并用于在第一絕緣膜的交接面中或者在內(nèi)部保持與信號(hào)電荷具有相同極性的電荷。確定第一絕緣膜和第二絕緣膜的厚度，以獲得比在僅僅利用第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供制造固態(tài)成像裝置的方法，所述方法具有如下步驟在襯底的第一表面?zhèn)刃纬晒饨邮詹糠趾拖袼仉娐罚荒ハ饕r底的第二表面?zhèn)?，使襯底變薄；在襯底的第二表面?zhèn)壬闲纬赏该鞯牡谝唤^緣膜；在第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；以及在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的交接面中或在第二絕緣膜中注入與信號(hào)電荷具有相同極性的電荷。在形成第一絕緣膜和第二絕緣膜的步驟中，第一絕緣膜和第二絕緣膜所形成的厚度使得能夠獲得比在僅僅利用第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供制造固態(tài)成像裝置的方法，所述方法包括如下步驟在具有第一絕緣膜的襯底的第一表面?zhèn)刃纬晒饨邮詹糠趾拖袼仉娐罚荒ハ饕r底的第二表面?zhèn)?，以暴露第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；以及在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的交接面中或在第二絕緣膜中注入與信號(hào)電荷相同極性的電荷。在形成第一絕緣膜和第二絕緣膜的步驟中，第一絕緣膜和第二絕緣膜所形成的厚度使得能夠獲得比僅僅利用第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種照相機(jī)，該照相機(jī)具有固態(tài)成像裝置，其中在襯底的第一表面?zhèn)戎行纬上袼仉娐罚⑶覐牡诙砻鎮(zhèn)冉邮展?；光學(xué)系統(tǒng)，將光聚焦到固態(tài)成像裝置的第二表面上；以及信號(hào)處理電路，對(duì)來自固態(tài)成像裝置的輸出信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理。固態(tài)成像裝置包括光接收單元，形成在襯底內(nèi)，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的量的信號(hào)電荷并存儲(chǔ)信號(hào)電荷；透明的第一絕緣膜，形成在襯底的第二表面上；以及透明的第二絕緣膜，形成在第一絕緣膜上，并用于在第一絕緣膜的交接面中或內(nèi)部保持具有與信號(hào)電荷相同極性的電荷。確定第一絕緣膜和第二絕緣膜的厚度，以獲得比僅僅利用第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置及其制造方法、以及照相機(jī)，它能改善襯底的光入射側(cè)透明絕緣膜的透光率，抑制暗電流，以及防止量子效率損失。


本發(fā)明的實(shí)施例的這些特性將參照附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述，其中圖1是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的光接收單元的剖視圖；圖2A和2B是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的過程的橫剖面圖；圖3是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的過程的剖視圖；圖4A和4B是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的過程的橫剖面圖；圖5A是顯示對(duì)照實(shí)例的半導(dǎo)體襯底的后表面附近的能帶的視圖，以及圖5B是顯示當(dāng)前實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底的后表面附近的能帶的視圖；圖6A和6B是顯示對(duì)照實(shí)例的結(jié)構(gòu)的透光度的視圖；圖7A和7B是顯示當(dāng)前實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的透光度的視圖；圖8是顯示當(dāng)使用各種厚度的二氧化硅和氮化硅時(shí)藍(lán)光和綠光的透光度的視圖；以及圖9是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖進(jìn)行說明。本發(fā)明能夠應(yīng)用于CCD類型固態(tài)成像裝置和MOS類型固態(tài)成像裝置。
圖1是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的光接收單元的基本部分的視圖。
在當(dāng)前實(shí)施例中，使用例如p型硅的半導(dǎo)體襯底。半導(dǎo)體襯底的厚度取決于固態(tài)成像裝置的種類和應(yīng)用，并且可取的是，對(duì)于可見光為4到6μm，對(duì)于近紅外線輻射為6到10μm。
在半導(dǎo)體襯底1中，在各個(gè)像素中形成N型半導(dǎo)體區(qū)2和p型半導(dǎo)體區(qū)3。N型半導(dǎo)體區(qū)2實(shí)質(zhì)上存儲(chǔ)從半導(dǎo)體襯底1中的光轉(zhuǎn)變成的信號(hào)電荷。
p型半導(dǎo)體區(qū)3形成在第一表面?zhèn)?表面?zhèn)?，比n型半導(dǎo)體區(qū)2近，并且包含的p型雜質(zhì)具有比半導(dǎo)體襯底1更高的濃度。p型半導(dǎo)體區(qū)3防止在N型半導(dǎo)體區(qū)2和p型區(qū)之間N型半導(dǎo)體區(qū)2的周圍產(chǎn)生的耗盡層到達(dá)半導(dǎo)體襯底1的表面，從而抑制暗電流并且改善量子效率。
光接收單元4是包括上述N型半導(dǎo)體區(qū)2和p型半導(dǎo)體區(qū)3的掩埋光電二極管。光接收單元4將信號(hào)電荷臨時(shí)存儲(chǔ)在N型半導(dǎo)體區(qū)2中。
在半導(dǎo)體襯底1的第一表面?zhèn)壬?，包括在像素電路中的電極6通過例如由硅構(gòu)成的絕緣層5形成。電極6上覆蓋有夾層絕緣層7，該夾層絕緣層7例如由二氧化硅構(gòu)成。
在CCD型固態(tài)成像裝置的情況下，CCD縱向傳送電阻被包括在像素電路中。在這種情況下，電極6對(duì)應(yīng)于例如CCD縱向傳送電阻的傳送電極，并且在半導(dǎo)體襯底1中電極6之下形成N型區(qū)的傳送溝道。
在MOS型固態(tài)成像裝置的情況下，像素電路中包括讀出晶體管、放大晶體管、重置晶體管、地址晶體管或其它晶體管。在這種情況下，電極6對(duì)應(yīng)于例如各種晶體管的柵電極，并且各種晶體管的源/漏區(qū)以及浮擴(kuò)散形成在半導(dǎo)體襯底1中。
由于半導(dǎo)體襯底1制作得較薄，大約4到10μm，因此可以在夾層絕緣膜7上形成支撐襯底。為了避免由半導(dǎo)體襯底1的熱膨脹系數(shù)的差異引起的翹曲的發(fā)生，作為支撐襯底，最好采用與半導(dǎo)體襯底1相同的硅襯底。
在半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)?后表面)，形成透明第一絕緣膜和折射率比第一絕緣膜更高的透明第二絕緣膜。在當(dāng)前實(shí)施例中，形成二氧化硅膜8，作為第一絕緣膜，并且形成氮化硅膜9，作為第二絕緣膜。
調(diào)整二氧化硅膜8和氮化硅膜9的厚度，以便在跟僅僅利用二氧化硅膜8進(jìn)行比較時(shí)，獲得由于光的多重干涉效應(yīng)導(dǎo)致的入射光的高透光度。
二氧化硅膜8的厚度是15到40nm，并且氮化硅膜9的厚度是20到50nm。在這些范圍中，各個(gè)厚度被最優(yōu)化，以便在跟僅僅利用二氧化硅膜8進(jìn)行比較時(shí)，獲得入射光的高透光度。
與信號(hào)電荷相同極性電荷，例如，在當(dāng)前實(shí)施例中的電子，被注入在氮化硅膜9中，或者在氮化硅膜9和二氧化硅8之間的交接面中。使用氮化硅膜9的原因在下面說明。首先，當(dāng)在MONOS或其它非易失存儲(chǔ)器中使用時(shí)，氮化硅膜具有好的電荷保持特性。其次，由于氮化硅的折射率高于二氧化硅膜8的折射率，通過調(diào)整厚度，由于多重干擾效應(yīng)可以獲得比僅僅利用二氧化硅膜8更高的入射光的透光度。
由于電子保存在氮化硅9中，因此在半導(dǎo)體襯底1中在半導(dǎo)體襯底1和二氧化硅膜8之間的交接面附近產(chǎn)生了包括大量空穴的空穴存儲(chǔ)層10。由于空穴存儲(chǔ)層10的存在，從而如下所述，防止了暗電流和量子效應(yīng)損失的發(fā)生。
在氮化硅膜9上，形成保護(hù)膜11，該保護(hù)膜11防止保存在氮化硅膜9中的電子傳遞到外面而消失。作為保護(hù)膜11，它的材料對(duì)于可見光最好具有低的折射率和低的光吸收?？梢圆捎猛ǔＳ糜诎雽?dǎo)體器件的大多數(shù)透明樹脂膜，并且可以使用通過低溫等離子體CVD(化學(xué)汽相淀積)形成二氧化硅膜，以及通過類似方式形成的硅氧化氮膜。
下面，將參考附圖2A和2B、圖3以及圖4A和4B對(duì)根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的用于制造固態(tài)成像裝置的方法進(jìn)行描述。在當(dāng)前實(shí)施例中，將要描述利用例如SOI襯底制造固態(tài)成像裝置的一個(gè)實(shí)例。
首先，如圖2A所示，制備具有由P型硅、二氧化硅膜8和硅襯底12構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底(SOI層)1的SOI襯底。這里，二氧化硅膜8的厚度調(diào)整在15到40nm。然后，在半導(dǎo)體襯底1的第一表面(前表面)側(cè)以與相關(guān)技術(shù)類似的方式形成光接收單元和像素電路。
即，通過離子注入在SOI襯底的半導(dǎo)體襯底1中形成N型半導(dǎo)體區(qū)2、p型半導(dǎo)體區(qū)3以及沒有示出的各種半導(dǎo)體區(qū)。然后，形成由二氧化硅膜制成的絕緣層5，并形成電極6。電極6由鎢或鋁組成。在形成電極6之后，沉積二氧化硅以形成夾層絕緣膜7。必要時(shí)，將未顯示的支撐襯底粘合到夾層絕緣膜7上，然后磨削硅襯底12并且蝕刻到暴露二氧化硅膜8。
因此，如圖2B所示，半導(dǎo)體襯底1的前面和后面反轉(zhuǎn)，并且利用等離子體CVD在二氧化硅膜8上形成氮化硅膜9。氮化硅膜9的厚度選定在20到50nm的范圍。注意，如果不利用SOI襯底，半導(dǎo)體襯底1可以制作得薄，則可以連續(xù)沉積二氧化硅膜8和氮化硅膜9。
因此，如圖3所示，例如，充電到正的電極20與半導(dǎo)體襯底1的后表面(第二表面)側(cè)相對(duì)，然后紫外線照射到半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)?。通過紫外線，襯底1的第一表面附近的電子e被激勵(lì)。受激電子e跳過二氧化硅膜8，并且受激電子在二氧化硅膜8和氮化硅膜9的交接面中，以及在氮化硅膜9中被截留。由于帶正電荷的電極20產(chǎn)生的電場(chǎng)，受激電子有效地跳過二氧化硅膜8。值得注意的是，僅僅照射入射光或向二氧化硅膜8提供電場(chǎng)，電子能夠注入在氮化硅膜9和二氧化硅膜8之間的交接面中，或者氮化硅膜9中。
如圖4A所示，電子保存在二氧化硅膜8和氮化硅膜9之間或者氮化硅膜9中，因此，在p型硅制成的半導(dǎo)體襯底1中，空穴集中在二氧化硅膜8的交接面附近，以產(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層10。
因此，如圖4B所示，在氮化硅膜9上形成保護(hù)膜11。如上所述，在形成保護(hù)膜11期間，例如，執(zhí)行透明樹脂膜的涂覆、利用低溫等離子體CVD沉淀二氧化硅膜、或者低溫等離子體CVD沉淀硅氧化氮膜。
在下列步驟中，必要時(shí)，在保護(hù)膜11上形成濾色片，并形成芯片上透鏡。由此，制得固態(tài)成像裝置。
接下來，將描述阻止暗電流和量子效率損失發(fā)生的效果。
對(duì)照實(shí)例圖5A是顯示半導(dǎo)體襯底1的后表面附近能帶的視圖，其中沒有氮化硅膜9。如圖5A所示，如果二氧化硅沉積在半導(dǎo)體襯底1上，則可以容易地在二氧化硅膜8中或者在半導(dǎo)體襯底1和二氧化硅膜8之間的交接面中產(chǎn)生正電荷。這也適用于二氧化硅及其它絕緣膜。因此，半導(dǎo)體襯底1的后表面附近的電位被提高以產(chǎn)生電位井。在半導(dǎo)體襯底1的后表面附近形成電位井，光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子也可以保存在后表面附近，不影響感光度，并且由熱所引起的交接面的少數(shù)載流子的出現(xiàn)可增加以提高暗電流，因此成像裝置的S/N比降低。
所以，半導(dǎo)體襯底1最好具有一種結(jié)構(gòu)，其中二氧化硅膜8的交接面填滿空穴。
圖5B是顯示根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中，半導(dǎo)體襯底1的后表面(第二表面)附近能帶的視圖。在當(dāng)前實(shí)施例中，由于電子保存在二氧化硅膜8和氮化硅膜9之間的交接面中以及氮化硅膜9中，因此在半導(dǎo)體襯底1的后表面?zhèn)鹊慕唤用娈a(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層。結(jié)果，半導(dǎo)體襯底1的后表面的交接面中的電位將會(huì)降低，不會(huì)在該交接面附近形成電位井。
這樣，在半導(dǎo)體襯底1的后表面的交接面中沒有形成電位井(具有高電位的部分)，因此光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子有效地存儲(chǔ)在具有最高電位的N型半導(dǎo)體區(qū)2中。N型半導(dǎo)體區(qū)2中存儲(chǔ)的電子能夠完全地讀出或排除，因此能夠抑制暗電流的發(fā)生，并且能夠改善量子效率。
接下來，將描述由改善根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的可見光的透光度獲得的效果。
對(duì)照實(shí)例如圖6A所示，作為對(duì)照實(shí)例，在半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)葍H僅形成厚度2μm的二氧化硅膜8。在圖6A所述的結(jié)構(gòu)中，測(cè)量透射光TL與入射光L的比(透光度)以及反射光RL與入射光L的比(反射率)，并且將在圖6B中顯示測(cè)量結(jié)果。在圖6B中，“T1”是表示透光度的曲線圖，并且“R1”是表示反射率的曲線圖。
如圖6B所示，如果僅僅在半導(dǎo)體襯底1的后表面(第二表面)中形成二氧化硅膜8，則在例如450到740nm的可見光中，透光度平均可以為75到80％。
圖7A是在半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)壬闲纬珊穸葹?6nm的二氧化硅膜8以及厚度為40nm的氮化硅膜9時(shí)，可見光中的透光度和反射率的測(cè)量結(jié)果視圖。在圖7A中，“T2”表示透光度并且“R2”表示反射率。
圖7B是在半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)戎行纬珊穸葹?0nm的二氧化硅膜8以及厚度為35nm的氮化硅膜9時(shí)，可見光中的透光度和反射率的測(cè)量結(jié)果的視圖。在圖7B中，“T3”表示透光度并且“R3”表示反射率。
如圖7A和7B所示，在半導(dǎo)體襯底1的第二表面?zhèn)戎行纬删哂卸趸枘?和氮化硅膜9的多層，并且這兩個(gè)膜的厚度是分別調(diào)整的。因此，由于光的多重干擾效應(yīng)，能夠獲得比僅僅利用二氧化硅膜8更高的透光度。在圖7A和7B所示的實(shí)例中，在可見光能夠獲得90到98％的透光度。
通過調(diào)整二氧化硅膜8和氮化硅膜9的厚度，能夠獲得各種透光度特征。例如，固態(tài)成像裝置被要求增加可見光中短波長(zhǎng)側(cè)的、也就是在從藍(lán)色(450nm)到綠色(540nm)的波長(zhǎng)范圍中的感光度。
圖7A和7B所示的實(shí)例7是適當(dāng)厚度的實(shí)例之一，用于增加這種短波長(zhǎng)側(cè)的透光度，以改善感光度。
圖8是顯示當(dāng)形成分別具有各種厚度的二氧化硅膜8和氮化硅膜9的多層時(shí)，透光度的測(cè)量結(jié)果的視圖。在圖8中，縱座標(biāo)表示二氧化硅膜8的厚度，而橫坐標(biāo)表示氮化硅膜9的厚度。在圖8中，考慮改善短波長(zhǎng)側(cè)中的感光度，在各個(gè)厚度中給出了藍(lán)光(450nm)和綠光(540nm)的透光度(％)。
如圖8所示，通過選擇二氧化硅膜8的厚度在15到40nm范圍中，并且氮化硅膜9的厚度在20到50nm的范圍中，能夠在大多數(shù)情況下獲得超過90％的透光度。值得注意的是，在這些范圍中，選擇的是適當(dāng)厚度的組合。
如果僅考慮改善透光度，則二氧化硅膜8和氮化硅膜9的厚度可以超出上述范圍。但是，在當(dāng)前實(shí)施例中，二氧化硅膜8使電荷傳遞到氮化硅膜9，而氮化硅膜9存儲(chǔ)電荷。
所以，針對(duì)電子通道，二氧化硅膜8最好不超過40nm。此外，取決于要用的氮化硅膜9的厚度關(guān)系，為了獲得高的透光度，它最好不少于15nm(參考圖8)。
此外，為了有效地在半導(dǎo)體襯底1的后表面中產(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層10，氮化硅膜9最好在二氧化硅膜8的交接面附近存儲(chǔ)電子。也就是說，如果氮化硅膜9的厚度太厚，則要存儲(chǔ)的電子的空間分布可能擴(kuò)散，導(dǎo)致不能有效地在半導(dǎo)體襯底中產(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層10。此外，為了獲得高的透光度，氮化硅膜9的厚度最好不少于20nm(參考圖8)。
如上所述，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的固態(tài)成像裝置，能夠在半導(dǎo)體襯底1和氮化硅膜8之間的交接面中產(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層10，以抑制暗電流的發(fā)生，從而改善感光度。
類似的，通過產(chǎn)生空穴存儲(chǔ)層10，能夠抑制半導(dǎo)體襯底1的后表面中的量子效率損失，能夠抑制混色和視覺暫留，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高的感光度。
氮化硅膜9層疊在二氧化硅膜8上，并且調(diào)整這兩個(gè)膜的厚度，以便在光的多重干擾效應(yīng)下，與僅僅利用二氧化硅膜8相比，能夠改進(jìn)可見光的透光度，以改善感光度。例如，在可見光附近能夠保證超過90％的透光度，并且跟僅僅利用二氧化硅膜8比較，能夠?qū)⒏泄舛忍岣?5％。
上述固態(tài)成像裝置可用于例如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電子內(nèi)窺鏡照相機(jī)或其它照相機(jī)。
圖9是使用上述固態(tài)成像裝置的照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的視圖。
照相機(jī)30具有固態(tài)成像裝置31、光學(xué)系統(tǒng)32、激勵(lì)電路33以及信號(hào)處理電路34。固態(tài)成像裝置31是根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的背部照明的固態(tài)成像裝置。
光學(xué)系統(tǒng)32使來自對(duì)象的成像光、即入射光聚焦在固態(tài)成像裝置31的成像表面(第二表面)上。因此，在固態(tài)成像裝置31的各個(gè)光接收單元4中，把入射光轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于入射光的量的信號(hào)電荷。并且在N型半導(dǎo)體區(qū)2中，信號(hào)電荷存儲(chǔ)一個(gè)預(yù)定的時(shí)段。
激勵(lì)電路33提供各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)到固態(tài)成像裝置31。因此，存儲(chǔ)在固態(tài)成像裝置31的各個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)2中的信號(hào)電荷被讀出。此外，利用這種驅(qū)動(dòng)，從固態(tài)成像裝置31輸出信號(hào)。
信號(hào)處理電路34對(duì)來自固態(tài)成像裝置31的輸出信號(hào)執(zhí)行各種信號(hào)處理。在信號(hào)處理電路34進(jìn)行了信號(hào)處理之后，輸出信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或其它存儲(chǔ)介質(zhì)中。
這樣，通過如上所述在諸如攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)等照相機(jī)30中應(yīng)用固態(tài)成像裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的照相機(jī)，其中能夠改善感光度，能夠抑制抑制暗電流并且能夠改善量子效率。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)改善了圖像質(zhì)量的照相機(jī)。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。
如果空穴被用作信號(hào)電荷，則空穴可以保存在二氧化硅膜8和氮化硅膜9之間的交接面中以及氮化硅膜9中，以便在半導(dǎo)體襯底1的后表面產(chǎn)生電子存貯層。并且，如果空穴被用作信號(hào)電荷，則可以反轉(zhuǎn)各種半導(dǎo)體區(qū)的極性。此外，在當(dāng)前實(shí)施例中，描述了二氧化硅膜8被用作第一絕緣膜并且氮化硅膜9被用作第二絕緣膜的實(shí)例，但可以使用其它絕緣膜并且可以注入其它雜質(zhì)。如果采用其它絕緣膜，相對(duì)的，第二絕緣膜可具有比第一絕緣膜更高的折射率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，各種修改、組合、子組合以及變化都可以發(fā)生，取決于設(shè)計(jì)要求及其它因素，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求及其等效體的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，其中像素電路形成在襯底的第一表面?zhèn)戎?，并且從第二表面?zhèn)冉邮展猓龉虘B(tài)成像裝置包括光接收單元，形成在所述襯底中，并用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的量的信號(hào)電荷，以及存儲(chǔ)所述信號(hào)電荷；透明的第一絕緣膜，形成在所述襯底的所述第二表面上，以及透明的第二絕緣膜，形成在所述第一絕緣膜上，并用于在所述第一絕緣膜的交接面中或內(nèi)部保持具有與所述信號(hào)電荷相同極性的電荷，其中所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的厚度確定為獲得比僅僅利用所述第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括保護(hù)膜，所述保護(hù)膜形成在所述第二絕緣膜上，用于防止所述電荷擴(kuò)散到外面，所述電荷保持在所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜之間的交接面中或在所述第二絕緣膜中。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中所述第一絕緣膜包括二氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中所述第二絕緣膜包括氮化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中所述第一絕緣膜包括二氧化硅并且所述第二絕緣膜包括氮化硅。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)成像裝置，其中所述二氧化硅膜的厚度是15到40nm，并且所述氮化硅膜的厚度是20到50nm。
7.一樣制造固態(tài)成像裝置的方法，包括如下步驟在襯底的第一表面?zhèn)戎行纬晒饨邮諉卧拖袼仉娐?；磨削所述襯底的第二表面?zhèn)?，使所述襯底變薄；在所述襯底的所述第二表面上形成透明的第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；以及在所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜之間的交接面中或在所述第二絕緣膜中，注入具有與信號(hào)電荷相同極性的電荷，其中，在形成所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的步驟中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜所形成的厚度使得能夠獲得比僅僅利用所述第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
8.如權(quán)利要求7所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成所述第二絕緣膜的步驟之后，還包括如下步驟在所述第二絕緣膜上形成保護(hù)膜，所述保護(hù)膜防止電荷擴(kuò)散到外面，并且所述電荷保持在所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的交接面中或在所述第二絕緣膜中。
9.如權(quán)利要求7所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在注入所述電荷的步驟中，充電的電極與所述襯底的所述第二表面?zhèn)认鄬?duì)。
10.如權(quán)利要求7所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在注入所述電荷的步驟中，光照射到所述襯底的所述第二表面?zhèn)取?br> 11.如權(quán)利要求7所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成所述第一絕緣膜的步驟中，形成二氧化硅膜。
12.如權(quán)利要求7所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成所述第二絕緣膜的步驟中，形成氮化硅膜。
13.一樣制造固態(tài)成像裝置的方法，包括如下步驟在具有第一絕緣膜的襯底的第一表面?zhèn)戎行纬晒饨邮諉卧拖袼仉娐?；磨削所述襯底的第二表面?zhèn)?，以暴露所述第一絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；以及在所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜之間的交接面中或在所述第二絕緣膜中，注入與信號(hào)電荷具有相同極性的電荷，其中，在形成所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的步驟中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜所形成的厚度使得能夠獲得比僅僅利用所述第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
14.如權(quán)利要求13所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成第二絕緣膜的步驟之后，還包括在所述第二絕緣膜上形成保護(hù)膜，所述保護(hù)膜防止電荷擴(kuò)散到外面，并且所述電荷保持在所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的交接面中或在所述第二絕緣膜中。
15.如權(quán)利要求13所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在注入所述電荷的步驟中，充電的電極與所述襯底的所述第二表面?zhèn)认鄬?duì)。
16.如權(quán)利要求13所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在注入所述電荷的步驟中，光照射到所述襯底的所述第二表面?zhèn)取?br> 17.如權(quán)利要求13所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成所述第一絕緣膜的步驟中，形成二氧化硅膜。
18.如權(quán)利要求13所述的制造固態(tài)成像裝置的方法，其中在形成所述第二絕緣膜的步驟中，形成氮化硅膜。
19.一種照相機(jī)，包括固態(tài)成像裝置，其中像素電路形成在襯底的第一表面?zhèn)戎?，并且從第二表面?zhèn)冉邮展?；光學(xué)系統(tǒng)，將光聚焦到所述固態(tài)成像裝置的所述第二表面上；以及信號(hào)處理電路，對(duì)來自所述固態(tài)成像裝置的輸出信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理，其中，所述固態(tài)成像裝置包括，光接收單元，形成在所述襯底中，并用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的量的信號(hào)電荷，以及存儲(chǔ)所述信號(hào)電荷；透明的第一絕緣膜，形成在所述襯底的所述第二表面上，以及透明的第二絕緣膜，形成在所述第一絕緣膜上，并用于在所述第一絕緣膜的交接面中或在內(nèi)部保持與所述信號(hào)電荷具有相同極性的電荷，其中確定所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的厚度，以獲得比僅僅利用所述第一絕緣膜時(shí)更高的入射光透光度。
全文摘要
提供一種固態(tài)成像裝置，能改善襯底的光入射側(cè)中透明絕緣膜的透光率，抑制暗電流，并且防止量子效率的損失，其中像素電路形成在襯底的第一表面中，并且從第二表面接收光，固態(tài)成像裝置具有光接收單元，形成在襯底中，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的量的電荷并存儲(chǔ)該電荷；透明的第一絕緣膜，形成在第二表面上；以及透明的第二絕緣膜，形成在第一絕緣膜上，并用于在第一絕緣膜的交接面中或者內(nèi)部保持與信號(hào)電荷具有相同極性的電荷，第一和第二絕緣膜的厚度確定為獲得比僅僅利用第一絕緣膜更高的透光度。
文檔編號(hào)H04N5/361GK1734777SQ20051009261
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者神戶秀夫, 江崎孝之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社