專利名稱：固體攝像器件和電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件和電子裝置，特別地，涉及使用光電轉換膜對入射光進行光電轉換的固體攝像器件和設置有該固體攝像器件的電子裝置。
背景技術：
例如，對于固體攝像器件，其所通常使用的器件中的與R (紅色)、G (綠色)和B (藍色)三基色相對應的像素(子像素)平面地排列在半導體基板上，三基色的光束分別在各像素中受到光電轉換，并且將由光電轉換獲得的電荷讀出。通過拜耳陣列(Bayer array)舉例說明了彩色像素陣列，在拜耳陣列中，針對兩個綠色像素設置有一個紅色像素和一個藍色像素。在這種類型的固體攝像器件中，存在著這樣的問題由于RGB三基色的光束是在互不相同的平面位置中檢測出來的，所以發(fā)生了分色(color s印aration)，并且由于接收光位置的不同而產生了偽彩色(false color)。偽彩色導致了圖像質量的劣化。為了避免該問題，目前提出了具有相關技術中所謂的層疊型像素結構的固體攝像器件，在該固體攝像器件中，在半導體基板外部設置有G光光電轉換膜，并在半導體基板內部設置有B光光電轉換層和R光光電轉換層(例如，參照日本專利申請?zhí)亻_2006-278446號公報)。日本專利申請?zhí)亻_2006-278446號公報所披露的具有層疊型像素結構的固體攝像器件采用了前表面?zhèn)日丈湫拖袼亟Y構，在該結構中，當半導體基板的形成有配線層的一側的表面被設定為前表面時，入射光從半導體基板的該前表面照射像素。在前表面照射型像素結構的情況下，由于在基板表面與布置在基板表面上的光電轉換膜之間存在有配線層，所以在設置在半導體基板內部的光電轉換層與設置在半導體基板外部的光電轉換膜之間存在著距離。這里，假設光傾斜地入射至像素的情況。由于G光光電轉換膜存在于入射面的附近，所以不論傾斜入射的光的角度如何，該入射光都能夠被光電轉換。另一方面，由于設置在半導體基板內部的B光光電轉換層和R光光電轉換層存在于與G光光電轉換膜分離的位置，所以入射角越大，入射光就越難以到達光電轉換層。即，靈敏度相對于F值的變化隨著光電轉換膜和光電轉換層的布置位置而不同。因此，各顏色的靈敏度的F值依賴。

發(fā)明內容
因此，在本發(fā)明中，期望提供一種能夠在采用層疊型像素結構時降低各顏色的靈敏度的F值依賴的固體攝像器件，以及包含該固體攝像器件的電子裝置。
本發(fā)明實施方式提供了一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括光電轉換膜，其設置在半導體基板的第二表面?zhèn)?，所述第二表面?zhèn)仁桥c所述半導體基板的形成有配線層的第一表面相反的一側，所述光電轉換膜對預定波長區(qū)域中的光進行光電轉換，并且使其它波長區(qū)域中的光透過；以及光電轉換層，其設置在所述半導體基板中，并且對透過所述光電轉換膜的所述其它波長區(qū)域中的光進行光電轉換。入射光從所述第二表面?zhèn)认蛩龉怆娹D換膜和所述光電轉換層入射。所述固體攝像器件被用作各種電子裝置的攝像單元(圖像讀取單元)。根據(jù)本發(fā)明實施方式，在所述固體攝像器件或設置有所述固體攝像器件作為攝像部的電子裝置中，當所述半導體基板的形成有配線層的第一表面被設定為基板表面時，在入射光從第二表面?zhèn)热肷涞那闆r下，本發(fā)明的實施方式是入射光從后表面?zhèn)认蛩龉怆娹D換膜和所述光電轉換層照射的所謂的背側照射型像素結構。所述背側照射型像素結構是如下結構，在該結構中，所述光電轉換膜與所述半導體基板之間不存在配線層，因此，與存在著所述配線層的結構相比，即與所謂的前側照射型像素結構相比，能夠使所述光電轉換膜與所述基板表面之間的距離以及所述光電轉換膜與 基板中的所述光電轉換層之間的距離變短。因此，能夠減小由于所述光電轉換膜與所述光電轉換層在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起的靈敏度相對于F值的變化。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠減小由于光電轉換膜與光電轉換層在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起的靈敏度相對于F值的變化，所以能夠降低各顏色的靈敏度的F值依賴。


圖I是表示本發(fā)明固體攝像器件的第一實施例的像素結構的剖面圖。圖2是表示第一實施例的像素結構中像素陣列部的遮光膜的狀態(tài)的俯視圖。圖3是圖2中上下左右相互鄰接的四個像素的放大圖。圖4是表示在第一實施例的像素結構中以層疊的方式將透明電極添加至上部電極的狀態(tài)的平面圖。圖5A和圖5B是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之一)。圖6A和圖6B是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之二)。圖7A和圖7B是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之三)。圖8A和圖SB是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之四)。圖9是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之五)。圖10是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之六)。圖11是說明第一實施例的像素結構的制造過程的過程圖(之七)。圖12是表示在第二實施例的像素結構中形成的像素陣列部的遮光膜的狀態(tài)的俯視圖。圖13是圖12中上下左右相互鄰接的四個像素的放大圖。圖14是表示在第二實施例的像素結構中以層疊的方式將透明電極添加到上部電極上的狀態(tài)的平面圖。圖15是表示在第三實施例的像素結構中形成的像素陣列部的遮光膜的狀態(tài)的俯視圖。圖16是圖15中上下左右相互鄰接的四個像素的放大圖。圖17是表示在第三實施例的像素結構中以層疊的方式將透明電極添加到上部電極上的狀態(tài)的平面圖。圖18是表示第四實施例的像素結構的剖面圖。圖19是表示本發(fā)明的電子裝置(例如，攝像器件)的結構示例的框圖。
具體實施方式

下面，將參照附圖詳細說明用于實施本發(fā)明的技術的實施方式(下文中，稱為“實施方式”)。另外，將按照下面的順序進行說明。I.實施方式的說明1-1.第一實施例1-2.第二實施例1-3.第三實施例1-4.第四實施例2.變形例3.電子裝置(攝像裝置)4.本發(fā)明的構造I.實施方式的說明本發(fā)明實施方式的固體攝像器件采用這樣的層疊型像素結構在該結構中，半導體基板外部設置有對預定波長區(qū)域內的光進行光電轉換并且透過其它波長區(qū)域內的光的光電轉換膜，并且在半導體基板內部設置有對已經(jīng)透過上述光電轉換膜并處于上述其它波長區(qū)域內的光進行光電轉換的光電轉換層。在該層疊型像素結構中，設置于半導體基板外部的光電轉換膜吸收入射光中包含的處于預定波長區(qū)域內的光，例如G(綠色)光，并且對G光進行光電轉換。另一方面，設置于半導體基板內部的光電轉換層是由例如在入射光的光軸方向上垂直設置的兩層光電轉換層形成的。具體地，上述兩層光電轉換層中的一層光電轉換層位于半導體基板的表面層側的位置處，并且另一層光電轉換層位于上述一層光電轉換層的下部。另外，兩層光電轉換層中位于半導體基板的表面層側的位置處的光電轉換層吸收已經(jīng)透過光電轉換膜的處于波長范圍內的光中G光以外的光，例如B (藍色)光，并且對B光進行光電轉換。另外，位于表面層側的光電轉換層下部的光電轉換層吸收已經(jīng)透過位于表面層側的光電轉換層的光，例如R(紅色)光，并且對R光進行光電轉換。這里，當將半導體基板的形成有配線層的第一表面設定為基板的前表面時，G光光電轉換膜設置在第二表面?zhèn)?，即，基板的后表面?zhèn)?。另外，對于入射光照?入射)至G光光電轉換膜的結構，采用入射光從后表面?zhèn)日丈涞谋硞日丈湫拖袼亟Y構。以此方式，在采用背側照射的層疊型像素結構中，由于在半導體基板與G光光電轉換膜之間不存在配線層，所以與存在有配線層的前側照射型像素結構相比，能夠使光電轉換膜與基板表面之間的距離以及光電轉換膜與基板內部的光電轉換層之間的距離變短。因此，由于能夠減小由于光電轉換膜與光電轉換層在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起的靈敏度相對于F值的變化，所以能夠降低各顏色的靈敏度的F值依賴。另外，由于從例如拜耳陣列的固體攝像器件中的各像素(子像素)僅獲得單色信息，所以通過進行被稱為去馬賽克(demosaicing)的信號處理來為各像素收集并提供來自其周邊像素的顏色信息來補充不足的顏色信息。然而，當如上所述進行這樣的信號處理時，伴隨著該信號處理出現(xiàn)了被稱為偽彩色的圖像質量劣化。通過采用上述的層疊型像素結構能夠解決這樣的問題。下面，將說明本發(fā)明實施方式的固體攝像器件 的詳細示例作為第一實施例至第四實施例。在下文中，將主要說明包含作為實施方式的特征的光電轉換膜和光電轉換層的單元像素(一個像素單元)的像素結構。1-1.第一實施例首先，將說明本發(fā)明實施方式的固體攝像器件的第一實施例的像素結構的構成及其制造過程。像素結構的構成圖I是本發(fā)明實施方式的固體攝像器件的第一實施例的像素結構的剖面圖。在圖I中，將半導體基板(例如娃基板11)的下表面IIa設定為前表面(第一表面)，并且將其相反側的上表面IIb設定為后表面(第二表面)。在硅基板11的前表面IIa側形成有配線層。這里，為了簡化繪圖，在圖中未示出配線層。例如,在娃基板11內部的位于后表面IIb側的表面層中設置有B (藍色)光光電轉換層12。B光光電轉換層12例如以如下方式形成其橫截面為倒L形,對入射光中包含的B光進行光電轉換，并且累積由上述光電轉換產生的電荷。具體地，在倒L形的光電轉換層12中，平行于基板表面的部分成為光電轉換部12A,而垂直于基板表面的部分成為光電轉換部12b。在B光光電轉換層12的附近設置有浮動擴散單元13 (下文中稱為“FD單元”)，并且通過形成在配線層中的傳輸柵極14的控制將光電轉換層12中的電荷傳輸至FD單兀13。例如，在B光光電轉換層12的下部上設置有R(紅色)光光電轉換層15。R光光電轉換層15對入射光中包含的R光進行光電轉換，并且累積由上述光電轉換產生的電荷。這里，雖然在圖中省略掉了，但在R光光電轉換層15的附近也設置有FD單元，并且通過形成在配線層中的傳輸柵極的控制將光電轉換層15中的電荷傳輸至FD單元。例如，在光電轉換層12和15的旁邊設置有用于G(綠色)光的電荷累積單元16。電荷累積單兀16累積由稍后將要說明的G光光電轉換膜17的光電轉換獲得的電荷,G光光電轉換膜17設置在硅基板11的外部。在電荷累積單元16的附近設置有FD單元18，并且通過形成在配線層中的傳輸柵極19的控制將光電轉換層15中的電荷傳輸至FD單元18。另外，在電荷累積單元16上設置有用于清除從電荷累積單元16溢出的電荷的溢出勢魚(overflow barrier, 0FB) 20。另外,例如通過N+擴散區(qū)域在基板表面與溢出勢魚20之間形成接觸單元21。由G光光電轉換膜17的光電轉換獲得的電荷通過N+接觸單元21和溢出勢壘20被傳輸?shù)诫姾衫鄯e單元16。上述B光光電轉換層12、R光光電轉換層15、G光電荷累積單兀16和它們所包含的構成要素構成了單元像素。在硅基板11的后表面的整個基板表面上形成有防反射膜22。在防反射膜22中形成有接觸孔23，接觸孔23到達硅基板11的基板表面。另外，在防反射膜22上形成有遮光膜24(24a和24B)，遮光膜24用于限定光入射至硅基板11所通過的區(qū)域。遮光膜24主要具有對G光電荷累積單元16進行遮光的功能，然而，還通過由導電材料形成而具有配線的功能。由于需要與娃基板11接觸，所以優(yōu)選使用鈦(Ti,其作為勢魚金屬(barriermetal))和氮化鈦(TiN)的層疊膜以及鎢(W)作為遮光膜24。通過將遮光膜24埋入接觸孔23中，遮光膜24形成了與硅基板11電接觸的接觸單元(對應于圖2和圖3中的接觸單元33和34)。針對B光光電轉換層12和R光光電轉換層15，遮光膜24必須透過入射光。因此，在遮光膜24的光電轉換層12和15的上部處形成有開口 24。。遮光膜24通過開口 24。限定了光入射至硅基板11所通過的區(qū)域。在遮光膜24上形成有絕緣膜25，并且在像素單元內還形成有穿過絕緣膜25的接觸插頭26。接觸插頭26與位于G光電荷累積單元16的上部的遮光膜24電連接。通過化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)等將絕緣膜25的頂面平坦化。在像素單元中，一個透明電極27 (下文中稱為“下部電極”)形成在絕緣膜25上。下部電極27被形成為處于與接觸插頭26電連接的狀態(tài)。在下部電極27的周邊形成有用于緩和下部電極27的邊緣的級差(level difference)的絕緣膜28。在整個表面上形成絕緣膜之后，可以進行蝕刻，使得下部電極27的前表面露出來形成具有坡度的絕緣膜28。在下部電極27和絕緣膜28上形成有用于吸收G光并且進行光電轉換的上述G光光電轉換膜17。G光光電轉換膜17的面積大于遮光膜24的開口 24。的面積(開口面積)。此外，在整個像素陣列部(像素區(qū)域，其由以矩陣形式排列的像素形成)上，所有像素共用的透明電極(下文中稱為“上部電極”)29形成在光電轉換膜17上，以作為上部電極的一部分。此外，在上部電極29上形成有透明電極30。透明電極30與在硅基板11中位于像素陣列部的周邊區(qū)域的供電單元31電連接(接觸)。另外，在不進行光電轉換的光學黑區(qū)域中的像素上形成有遮光膜32。上述構造的像素結構具有這樣的層疊型像素結構在該結構中，G光光電轉換膜17位于娃基板11的外部，并且B光光電轉換層12和R光光電轉換層15層疊在娃基板11內部。另外，層疊型像素結構采用入射光從硅基板11的后表面IIb側照射(入射)的背側照射型像素結構。在層疊型背側照射型像素結構中，通過作為配線的遮光膜24的一部分將來自硅基板11的供電單元31的預定偏置電壓提供給透明電極30，并且通過透明電極30將該偏置電壓提供給上部電極29。當光通過透明電極30和透明的上部電極29入射至G光光電轉換膜17時，在偏執(zhí)電壓施加至上部電極29的狀態(tài)下，光電轉換膜17吸收G光，并且對G光進行光電轉換。由于G光光電轉換膜17的光電轉換獲得的電荷被透明的下部電極27取出，并且通過接觸插頭26、作為配線的遮光膜24(24b)以及接觸單元34(參照圖2和圖3)傳輸至G光電荷累積單元16，并累積起來。通過傳輸柵極19的控制，累積至電荷累積單元16的電荷選擇性地傳輸至FD單元18。另一方面，已經(jīng)透過G光光電轉換膜17的光通過遮光膜24的開口 24。入射至硅基板11。接著，在平行于基板表面的部分中，即，在光電轉換部12A中，B光光電轉換層12吸收G光以外的波長區(qū)域中的光中的B光，并且對B光進行光電轉換，將由光電轉換獲得的電荷傳輸至垂直于基板表面的部分，即光電轉換部1 ，并且將電荷累積在光電轉換部1 中。通過傳輸柵極14的控制，累積在用于B光的電荷累積單元12B中的電荷選擇性地傳輸至FD單元13。另外，已經(jīng)透過B光光電轉換層12的光入射至R光光電轉換層15。R光光電轉換層15吸收已經(jīng)透過B光光電轉換層12的光 中的R光，并且對R光進行光電轉換，并累積電荷。類似于G光和R光有關的電荷,通過傳輸柵極的控制,累積在R光光電轉換層15中的電荷也選擇性地傳輸至FD單元。圖2是在形成有像素(它們排列成矩陣形式)的像素陣列部的遮光膜24(2\和24b)的狀態(tài)下的俯視圖。另外，圖3放大了圖2中上下左右相鄰的四個像素。在圖2和圖3中，為了便于理解，通過陰影線表示遮光膜24 (24a和24b)。如圖2和圖3所示，遮光膜24是由遮光膜24A和遮光膜24B構成的，遮光膜24A在像素間以格子形狀形成，并且對各像素進行遮光；遮光膜24b在像素內以島狀形成，并且對各像素的G光電荷累積單元16進行遮光。對各像素進行遮光的遮光膜24a形成于像素陣列部中像素間的各像素行和像素列中，并且通過位于像素陣列部的周邊部分的接觸單元33使遮光膜24a與硅基板11相接觸，將遮光膜24a設定至預定電位，例如阱電位(接地電位/0V)。S卩，遮光膜2\在像素陣列部的整個區(qū)域中都是等電位的。遮光膜24a不僅在像素間進行遮光，還對光電轉換層12的電荷累積單元(垂直于基板表面的部分)12b進行遮光。具體地，遮光膜24a在各像素中具有遮光膜24。，遮光膜24。形成為懸突到矩形像素的一個角部，從而遮光膜24。對光電轉換層12的光電轉換部12B進行遮光。另一方面，遮光膜24B的面積大于G光電荷累積單元16的上部的面積，從而對在矩形像素中以島狀形成的G光電荷累積單元16進行遮光。另外，通過其配線材料埋入接觸孔23中的接觸單元34，使遮光膜24b與硅基板11相接觸，使得遮光膜24B具有將由下部電極27取出的電荷傳輸至G光電荷累積單元16的配線功能(參見圖I)。以這樣的方式，確定了各像素的用于對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b的電位。相反地，如上所述，遮光膜24A在像素陣列部的整個區(qū)域中例如是等電位的接地電位。即，在像素間進行遮光的遮光膜24a和對各像素的G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b具有彼此不同的電位。圖4示出了以層疊的方式將透明電極30添加至上部電極29的狀態(tài)。如圖4所示，為了使上部電極29有關的整個像素具有相同的電勢，在像素陣列部的周邊部中，透明電極30 (其以層疊的方式添加至上部電極29)在接觸單元35中與硅基板11電連接。以這樣的方式，如圖I所示，由于通過接觸單元35和透明電極30向上部電極29提供來自供電單元31的預定偏執(zhí)電壓，所以上部電極29在整個像素中具有相同的偏置電位。因此，在整個像素中能夠在相同的條件下進行G光光電轉換膜17的光電轉換。制造過程接著，將用圖4至圖9來說明上述構造的第一實施例的像素結構的制造過程。另夕卜，在圖5至圖11中，與圖I中相同的部分將使用相同的附圖標記。此外，與圖I中的情況類似，R光的傳輸柵極在圖中未不出。如圖5A所示，在前表面IlA側形成有配線層等的硅基板11被翻轉的狀態(tài)下，在硅基板11上層疊B光光電轉換層12和R光光電轉換層15,并且形成G光電荷累積單兀16、溢出勢壘20和N+接觸單元21 (第一過程)。接著，如圖5B所示，在硅基板11的后表面(基板表面)上形成防反射膜22 (第二過程)，然后如圖6A所示，在防反射膜22中形成接觸孔23 (第三過程)。這里，通過防反射膜22的膜厚度確定遮光膜24與硅基板11的基板表面之間的距離。另外，由于遮光膜24被形成為處于與硅基板11的基板表面相鄰的狀態(tài)，因此為了有效地抑制光傾斜入射，優(yōu)選地使防反射膜22的膜厚度盡可能薄。 接著，如圖6B所示，在防反射膜22上形成作為遮光膜24的導電膜240，遮光膜24也起到配線的作用，并且將導電膜240埋入在接觸孔23中(第四過程)。對于導電膜240，由于需要與硅基板11相接觸，所以優(yōu)選使用鈦(Ti，其作為勢壘金屬)和氮化鈦(TiN)的層疊膜以及鎢(W)。接著，如圖7A所示，對導電膜240 (即Ti、TiN和W)進行處理，使得僅在需要遮光的部分中保留有導電膜240 (第五過程)。這里，通過將遮光膜24保留成接觸插頭的材料，在不增加過程數(shù)的情況下能夠形成插頭和遮光膜24。接著，如圖7B所示，在遮光膜24上形成絕緣膜25，并且使用例如化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP)來平坦化絕緣膜25的頂面(第六過程)。另外，如圖8A所示，在遮光膜24上形成接觸插頭26 (第七過程)，并且隨后如圖SB所示，形成透明電極，以作為G光光電轉換膜17的下部電極27 (第八過程)。接著，如圖9所示，形成用于緩和下部電極27的邊緣的級差的絕緣膜28 (第九過程)。在整體地形成絕緣膜之后，通過進行蝕刻，使得下部電極27的前表面露出來形成具有坡度的絕緣膜28。接著，如圖10所示，依次形成G光光電轉換膜17和作為上部電極29的一部分的透明電極(第十過程)。這里，在形成G光光電轉換膜17和作為上部電極29的一部分的透明電極之后，以上部電極29作為硬掩模，對光電轉換膜17進行處理使其成為需要的形狀。然后，如圖11所示，通過層疊進一步添加透明電極30 (第十一過程)。另外，如圖I所示，最終，在光學黑區(qū)域中的不進行光電轉換的像素上形成遮光膜32。如上所述，第一實施例的像素結構采用背側照射型像素結構。根據(jù)背側照射型像素結構，由于在硅基板11與G光光電轉換膜17之間不存在配線層，所以與存在配線層的前側照射型像素結構相比，能夠使光電轉換膜17與基板表面之間以及光電轉換膜17與光電轉換層12和15之間的距離變短。因此，由于能夠減小由于G光光電轉換膜17與B光光電轉換層12和R光光電轉換層15在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起的靈敏度相對于F值的變化，所以能夠降低各顏色的靈敏度的F值依賴。這里，當在硅基板11中設置有B光光電轉換層12和R光光電轉換層15時，需要在硅基板的受光面，即光電轉換層12和光電轉換層15的上部形成開口。另外，類似地，需要對設置在硅基板11中的G光電荷累積單元16進行遮光，并且期望可靠地抑制相對于遮光膜24傾斜入射的光的泄漏。對此，在第一實施方式的像素結構中，具有這樣的結構由于在遮光膜24(24A、24B和24C)與硅基板11之間僅存在防反射膜22，所以在鄰近基板表面的位置處進行遮光。因此，即使在遮光膜24中存在開口 24。，仍能夠通過遮光膜24可靠地抑制傾斜入射光的泄漏。另外，由于遮光膜24還起到配線的作用，并且用于將G光光電轉換膜17與硅基板11彼此電連接的接觸單元(即，向遮光膜24的基板側凸出的凸出部分)也形成G光光電轉換膜17的遮光結構的一部分，所以能夠進一步可靠地抑制傾斜光的泄漏。另外，即使在設置于硅基 板11中的兩個光電轉換層12和15中，為了抑制相鄰像素間的混色，在彼此相鄰的像素之間必須進行遮光。即便如此，在第一實施例的像素結構中，對相鄰像素進行遮光的遮光膜24a與對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b在同一過程中形成為同一層，因此，能夠在不增加過程數(shù)量的情況下進行所需的遮光。因此，能夠發(fā)揮減少像素間混色的效果。另外，為了在光電轉換膜17 (其形成為夾在下部電極27與上部電極29之間)中進行光電轉換，需要向上部電極29施加預定偏置電壓。對此，在第一實施例的像素結構中，由于使用遮光膜24作為用于向上部電極29施加預定偏置電壓的配線的一部分，所以與形成單獨的配線的情況相比，能夠抑制過程數(shù)的增加。1-2.第二實施例基本上，在結構和過程流程方面，第二實施例的像素結構具有與第一實施例相同的像素結構，然而，遮光膜24的構成和獲取電位的方式與第一實施例的像素結構不相同。即，除了遮光膜24的結構之外，在第二實施例的像素結構的橫截面結構中，結構基本上與圖I所示的第一實施例的像素結構相同。圖12是在形成有本發(fā)明實施方式的固體攝像器件的第二實施例的像素結構中的像素陣列部的遮光膜24的狀態(tài)下的俯視圖。另外，圖13放大了圖12中上下左右相鄰的四個像素。在圖12和圖13中，為了便于理解，用陰影線表示遮光膜24。第一實施例的像素結構具有這樣的構造像素的整個周邊部由遮光膜24(2\和24。)遮光，并且G光電荷累積單元16由與遮光膜24電分離的遮光膜24B遮光。另外，遮光膜24在像素陣列部周邊的接觸單元33中例如與接地電位相接觸，并且通過使遮光膜2龜在接觸單元34中與硅基板11相接觸，遮光膜24b還起到配線的作用。與此相對的是，如圖12和圖13所示，第二實施例的像素結構具有這樣的構造作為遮光膜24的對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b和對B光光電轉換層12的光電轉換部12B進行遮光的遮光膜24。一體形成。當然，在遮光膜24中，開口 24。形成在B光光電轉換層12的光電轉換部12a的上部。另外，通過使遮光膜24在接觸單元34中與硅基板11相接觸，遮光膜24 (24B和24c)還起到將從光電轉換膜17取出的電荷通過下部電極27提供至G光電荷累積單元16的配線的作用。由于遮光膜24(2\和24。)形成配線的一部分，所以它們具有在各像素中的彼此分離的結構。圖14示出了通過層疊將透明電極30添加至上部電極29的狀態(tài)。如圖14所示，為了使上部電極29有關的整個像素具有相同的電勢，在像素陣列部的周邊部中，透明電極30 (其以層疊的方式添加至上部電極29)在接觸單元35中與硅基板11電連接。根據(jù)第二實施例的像素結構，對B光光電轉換層12的光電轉換部12b進行遮光的遮光膜24。和對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b是一體形成的，能夠在光電轉換部12與電荷累積單元16之間消除來自上部的漏光。另外，由于不需要與圖2中的接觸單元33相對應的接觸單元,所以能夠通過減少接觸單元的數(shù)量來減小芯片尺寸。1-3.第三實施例在結構和過程方面，第三實施例的像素結構基本上與第一實施例中的像素結構相同，然而，遮光膜24的結構和獲取電位的方式與第一實施例的像素結構不相同。S卩，除了遮光膜24的結構之外，在第三實施例的像素結構的橫截面結構中，結構基本上與圖I所示的第一實施例的像素結構相同。圖15是在形成有本發(fā)明實施方式的固體攝像器件的第三實施例的像素結構中的像素陣列部的遮光膜24的狀態(tài)下的俯視圖。圖16放大了圖15中上下左右相鄰的四個像素。在圖15和圖16中，為了便于理解，用陰影線表示遮光膜24。
在第二實施例的像素結構中，作為遮光膜24的對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b和對B光光電轉換層12的光電轉換部12b進行遮光的遮光膜24。是一體形成的。另外，還具有省略了第一實施的像素結構中的像素間的具有格子形狀的遮光膜2、的構造。與此相對地，類似于第二實施例中的像素結構的情況，第三實施例的像素結構具有這樣的構造對G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜24b和對B光光電轉換層12的光電轉換部12B進行遮光的遮光膜24。例如是以L型一體形成的。在遮光膜24(2\和24。)內，用于透過入射光的開口 24。形成在B光光電轉換層12的光電轉換部124的上部。另外，如圖15和圖16所示，在第三實施例的像素結構中具有這樣的構造類似于第一實施例中的像素結構，設置有在像素間以格子形狀形成的并且在像素間進行遮光的遮光膜24a。通過借助位于像素陣列部的周邊部中的接觸單元33使與遮光膜24A硅基板11相接觸，將遮光膜24A設定成例如接地電位(OV)的阱電位。即，遮光膜24A在像素陣列部的整個區(qū)域中都是等電位的。圖17示出了通過層疊將透明電極30添加至上部電極29的狀態(tài)。如圖17所示，為了使上部電極29有關的整個像素具有相同的電勢，在像素陣列部的周邊部中，透明電極30 (其以層疊的方式添加至上部電極29)在接觸單元35中與硅基板11電連接。1-4.第四實施例圖18是表示本發(fā)明實施方式中的固體攝像器件的第四實施例的像素結構的剖面圖，并且圖中與圖I相同的部分采用相同的附圖標記。在結構和過程流程方面，第四實施例的像素結構基本上與第一實施例的像素結構的結構和過程流程相同，然而，N+接觸單元21和遮光膜24的構造與第一實施例的像素結構是不同的。即，除了 N+接觸單元21和遮光膜24的構造之外，在第四實施例的像素結構的剖面結構中，結構基本上與第一實施例的像素結構相同。在第一實施例的像素結構中，當平視時(當從光入射表面觀看時)，N+接觸單元21形成為具有與G光電荷累積單元16的面積大致相同的面積，并且接觸孔23形成為具有與接觸單元21的尺寸相對應的孔直徑。因此，遮光膜24的接觸孔23的底部的面積明顯小于G光電荷累積單元16的上部的面積。與此相對地，當平視時(當從光入射表面觀看時)，第四實施例的像素結構使N+接觸單元21形成為具有比G光電荷累積單元16的面積大的面積，并且具有這樣的結構接觸孔23在不從接觸單元21的區(qū)域突出的程度內形成為具有大于電荷累積單元16的區(qū)域的尺寸的孔直徑。另外，通過在接觸孔23中埋入導電材料，能夠形成還起到配線作用的遮光膜 24(2\和 24b)。同樣地，如在第一實施例中所述，遮光膜2\是通過以格子形狀形成在像素間從而在像素間進行遮光的遮光膜。另外，遮光膜2\是以島狀形成于像素中的對各像素的G光電荷累積單元16進行遮光的遮光膜。根據(jù)第四實施例的像素結構，遮光膜24的接觸孔23的底部的面積比第一實施例的像素結構的情況下的面積大，從而不僅與N+接觸單元21電連接，還起到遮光膜的作用。以這樣的方式，能夠有效地防止傾斜的入射光泄漏到G光電荷累積單元16中，這是因為G光電荷累積單元16與遮光膜24(即，遮光膜24的接觸孔23的底部)之間的距離變短。另外，在第四實施例的像素結構中，還能夠作為特征被提及的是接觸孔23形成為具有小于N+接觸單元21的區(qū)域的孔直徑。當接觸孔23形成為從N+接觸單元21的區(qū)域突出時，穿過N+接觸單元21與位于N+接觸單元21的周邊的P阱(基板)之間的接觸金屬 的漏光增加。因此，需要使接觸孔23的區(qū)域小于N+接觸單元21的區(qū)域。另外，接觸孔23的區(qū)域形成為小于N+接觸單元21的區(qū)域，并且遮光膜24的接觸孔23的底部對G光電荷累積單元16進行遮光，上述結構只能通過第四實施例(第一實施例)的像素結構實現(xiàn)。具體地，正因為在垂直方向(垂直于基板表面的方向)上層疊G光電荷累積單元16、溢出勢壘20和N+接觸單元21，才成為可能的有利結構。換言之，在N+接觸單元21旁邊形成溢出勢壘20并且在水平方向(平行于基板表面的方向)上形成G光電荷累積單元16的結構中，無法實現(xiàn)第四實施例的像素結構。2.變形例在上述實施方式中，是以這樣的實施例來說明像素結構的設置在基板外部的光電轉換膜被設定為G光光電轉換膜，設置在基板內部的光電轉換層被設定為B光光電轉換層和R光光電轉換層，然而，該組合僅是示例，不發(fā)明不限于此。S卩，設置在基板外部的光電轉換膜可以是對預定波長區(qū)域內的光進行光電轉換并且透過其它波長區(qū)域內的光的膜。另外，設置在基板內部的光電轉換層可以是對上述其它波長區(qū)域內的光進行光電轉換的層。另外，在上面的實施方式中，是以這樣的示例來說明像素結構的設置在基板內的光電轉換層被設定為B光和R光的雙色光電轉換層,然而,上述結構不限于此,并且在結構是基板中設置有至少一個顏色的光電轉換層的像素結構時，就能夠應用本發(fā)明的技術。另外，本發(fā)明的技術不僅適用于檢測入射的可見光的光強度分布并且進行攝像以作為圖像的固體攝像器件，而是還可以適用于拍攝紅外光、X射線或粒子等的入射量的分布作為圖像的所有固體攝像器件。另外，固體攝像器件可以形成為一個芯片，或者可以是具有攝像功能的模塊形式，在該模塊中，一體封裝有攝像單元和信號處理單元或者光學系統(tǒng)。3.電子裝置本發(fā)明不僅適用于固體攝像器件，還適用于例如諸如數(shù)碼照相機或攝像機等攝像裝置或者諸如手機等具有攝像功能的移動終端裝置等在攝像部(光電轉換部)中使用固體攝像器件的所有電子裝置。在攝像部中使用固體攝像器件的電子裝置中，還包括在圖像讀取部使用固體攝像器件的復印機。另外，還存在有使用安裝在電子裝置上的模塊形式(即相機模塊)作為攝像裝置的情況。攝像裝置圖19是表示本發(fā)明的攝像裝置(例如電子裝置)的構成的示例的框圖。如圖19所示，本發(fā)明的攝像裝置100包括光學系統(tǒng)(其包含透鏡組101等)、攝像元件(攝像器件102)、DSP電路103、幀存儲器104、顯示裝置105、記錄系統(tǒng)106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108等。另外，DSP電路103、幀存儲器104、顯示裝置105、記錄系統(tǒng)106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108通過總線109相互連接?！ね哥R組101獲取來自拍攝物體的入射光，并且在攝像元件102的攝像表面上形成圖像。攝像元件102將由透鏡組101在攝像表面上成像的入射光的強度轉換為電信號，并將電信號作為像素信號輸出。顯示裝置105是由諸如液晶顯示裝置或有機電致(electro luminescence,EL)顯示裝置等平板型顯示裝置形成的，并且顯示攝像元件102拍攝的移動圖像或靜止圖像。記錄裝置106將攝像元件102拍攝的移動圖像或靜止圖像記錄在諸如攝像帶或數(shù)字多功能光盤(Digital Versatile Disc, DVD)等記錄媒介上。操作系統(tǒng)107在用戶的操作下發(fā)出與攝像裝置中包含的各種功能相關的操作指令。電源系統(tǒng)108適當?shù)叵駾SP電路103、幀存儲器104、顯示裝置105、記錄系統(tǒng)106和操作系統(tǒng)107提供各種電源，以作為這些供給對象的電源。能夠將具有上述構造的攝像裝置用作攝像機或視頻相機，并且還可以用作例如用于諸如手機等移動設備的相機模塊的各種攝像裝置。另外，在攝像裝置中，通過使用上述實施方式的固體攝像器件作為攝像部(即作為攝像元件102)，能夠獲得下面的作用和效果。即，由于能夠減小由于光電轉換膜與光電轉換層在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起各顏色的靈敏度相對F值的變化，所以上述實施方式的固體攝像器件能夠減少各顏色的靈敏性的F值依賴。因此，通過使用上述固體攝像器件作為各種攝像裝置中的攝像部，能夠獲得良好的拍攝圖像。4.本發(fā)明的構成(I) 一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括光電轉換膜，其設置在半導體基板的第二表面?zhèn)?，所述第二表面?zhèn)仁桥c所述半導體基板的形成有配線層的第一表面相反的一側，所述光電轉換膜對預定波長區(qū)域中的光進行光電轉換，并且透過其它波長區(qū)域中的光；以及光電轉換層，其設置在所述半導體基板中，并且對透過所述光電轉換膜的所述其它波長區(qū)域中的光進行光電轉換，其中，入射光從所述第二表面?zhèn)认蛩龉怆娹D換膜和所述光電轉換層入射。(2)根據(jù)(I)中所述的固體攝像器件，其還包括遮光膜，其界定了光入射至所述半導體基板所穿過的區(qū)域，其中，所述遮光膜與所述半導體基板電連接。(3)根據(jù)(2)中所述的固體攝像器件，其中，所述遮光膜設置有開口，所述開口將入射光傳遞到所述半導體基板一側，并且所述光電轉換膜的面積大于所述開口的面積。(4)根據(jù)(2)或(3)中所述的固體攝像器件，其還包括電荷累積單元，其設置在所述半導體基板中，并且對在所述光電轉換膜中被光電轉換的電荷進行累積，其中，各像素的所述遮光膜電連接至所述半導體基板，并且將在所述光電轉換膜中被光電轉換的電荷傳輸至所述電荷累積單元。 (5)根據(jù)(4)中所述的固體攝像器件，其中，所述遮光膜的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積，并且所述遮光膜對所述電荷累積單元進行遮光。(6)根據(jù)(5)中所述的固體攝像器件，其中，所述遮光膜包括大面積部分和凸出部分，所述大面積部分的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積，所述凸出部分從所述大面積部分向所述半導體基板一側凸出，所述遮光膜與形成在所述半導體基板的表層部分上的擴散區(qū)域電接觸，所述凸出部分也對所述電荷累積單元進行遮光。(7)根據(jù)(6)中所述的固體攝像器件，其中，所述擴散區(qū)域的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積。(8)根據(jù)(2)至(7)中任一項所述的固體攝像器件，其中，所述遮光膜具有在像素之間進行遮光的遮光區(qū)域，并且所述遮光區(qū)域通過所述遮光膜施加有來自所述半導體基板一側的預定電位。(9)根據(jù)(2)至(7)中任一項所述的固體攝像器件，其中，所述光電轉換膜被夾在下部電極與上部電極之間，并且所述遮光膜的一部分用作從所述半導體基板一側向所述上部電極供應預定偏置電壓的配線。(10) 一種電子裝置，其包括固體攝像器件，所述固體攝像器件包括光電轉換膜，所述光電轉換膜設置第二表面?zhèn)?，所述第二表面?zhèn)仁切纬捎邪雽w基板的配線層的第一表面的相反側，所述光電轉換膜對預定波長區(qū)域中的光進行光電轉換并且透過在其它波長區(qū)域中的光；以及光電轉換層，所述光電轉換層設置在所述半導體基板中，并且對已經(jīng)透過所述光電轉換膜的在所述其它的波長區(qū)域中的光進行光電轉換，其中，入射光相對于所述光電轉換膜和所述光電轉換層從所述第二表面?zhèn)热肷洹１绢I域技術人員應當理解，依據(jù)設計要求和其他因素，可以在本發(fā)明隨附的權利要求或其等同物的范圍內進行各種修改、組合、次組合以及改變。
權利要求
1.一種固體攝像器件，其包括 光電轉換膜，其設置在半導體基板的第二表面?zhèn)?，所述第二表面?zhèn)仁桥c所述半導體基板的形成有配線層的第一表面相反的一側，所述光電轉換膜對預定波長區(qū)域中的光進行光電轉換，并且使其它波長區(qū)域中的光透過；以及 光電轉換層，其設置在所述半導體基板中，并且對透過所述光電轉換膜的所述其它波長區(qū)域中的光進行光電轉換， 其中，入射光從所述第二表面?zhèn)认蛩龉怆娹D換膜和所述光電轉換層入射。
2.根據(jù)權利要求I所述的固體攝像器件，其還包括 遮光膜，其界定了光入射至所述半導體基板所穿過的區(qū)域，該遮光膜具有導電性， 其中，所述遮光膜與所述半導體基板電連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的固體攝像器件，其中， 所述遮光膜設置有開口，所述開口將入射光傳遞到所述半導體基板一側，并且 所述光電轉換膜的面積大于所述開口的面積。
4.根據(jù)權利要求2所述的固體攝像器件，其還包括 電荷累積單元，其設置在所述半導體基板中，并且對在所述光電轉換膜中被光電轉換的電荷進行累積， 其中，各像素的所述遮光膜電連接至所述半導體基板，并且將在所述光電轉換膜中被光電轉換的電荷傳輸至所述電荷累積單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的固體攝像器件，其中， 所述遮光膜的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積，并且所述遮光膜對所述電荷累積單元進行遮光。
6.根據(jù)權利要求5所述的固體攝像器件，其中， 所述遮光膜包括大面積部分和凸出部分，所述大面積部分的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積，所述凸出部分從所述大面積部分向所述半導體基板一側凸出，所述遮光膜與形成在所述半導體基板的表層部分上的擴散區(qū)域電接觸，所述凸出部分也對所述電荷累積單元進行遮光。
7.根據(jù)權利要求6所述的固體攝像器件，其中，所述擴散區(qū)域的面積大于所述電荷累積單元的上部的面積。
8.根據(jù)權利要求7所述的固體攝像器件，其中，所述凸出部分的底部的面積小于所述擴散區(qū)域的面積。
9.根據(jù)權利要求2-8中任一項所述的固體攝像器件，其中， 所述遮光膜具有在像素之間進行遮光的遮光區(qū)域，并且所述遮光區(qū)域通過所述遮光膜的與所述半導體基板接觸的一部分施加有來自所述半導體基板一側的預定電位。
10.根據(jù)權利要求2-8中任一項所述的固體攝像器件，其中， 所述光電轉換膜被夾在下部電極與上部電極之間，并且 所述遮光膜的一部分用作從所述半導體基板一側向所述上部電極供應預定偏置電壓的配線。
11.一種電子裝置，其包括權利要求1-10中任一項所述的固體攝像器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體攝像器件和包括該固體攝像器件的電子裝置。所述固體攝像器件包括光電轉換膜，其設置在半導體基板的第二表面?zhèn)龋龅诙砻鎮(zhèn)仁桥c所述半導體基板的形成有配線層的第一表面相反的一側，所述光電轉換膜對預定波長區(qū)域中的光進行光電轉換，并且使其它波長區(qū)域中的光透過；以及光電轉換層，其設置在所述半導體基板中，并且對透過所述光電轉換膜的所述其它波長區(qū)域中的光進行光電轉換。入射光從所述第二表面?zhèn)认蛩龉怆娹D換膜和所述光電轉換層入射。根據(jù)本發(fā)明，能夠減小由于光電轉換膜與光電轉換層在入射光的光軸方向上的布置位置的差異所引起的靈敏度相對于F值的變化，所以能夠降低各顏色的靈敏度的F值依賴。
文檔編號H04N5/335GK102779824SQ20121013479
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2011年5月10日
發(fā)明者山口哲司 申請人:索尼公司