专利名称：固态图像拾取器件及其制造方法、图像拾取系统的制作方法
技术领域：
实施例的一个公开的方面涉及固态图像拾取器件、使用该固态图像拾取器件的图像拾取系统、以及该固态图像拾取器件的制造方法。
背景技术：
在由互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器代表的有源像素(active pixel)型固态图像拾取器件中，提出了具有全局电子快门功能的或者包括焦点检测像素的器件。全局电子快门功能是使布置成矩阵图案的多个像素中的光载流子(光电荷)的累积对于全部像素同时开始和结束的功能。具有全局电子快门功能的固态图像拾取器件在每一像素中包含光电转换部和载流子保持部，该载流子保持部被配置为将通过光电转换生成 的载流子保持一定时间。具有全局电子快门功能的固态图像拾取器件中的载流子保持部将载流子保持从光载流子的累积结束到累积的光载流子的读取的时间段。存在如下这样的可能性，即在这样的时间段期间，除光电转换部之外生成的载流子被混合到载流子保持部内，混合的载流子可生成噪声信号，由此导致图像质量劣化。日本专利特开No. 2008-004692公开了如下这样的结构，其中各像素包含光电转换部和载流子保持部，并且在载流子保持部上设置遮光膜。日本专利特开No. 2009-105358公开了一种包括焦点检测像素的固态图像拾取器件，其中具有缝隙的遮光膜设置在焦点检测像素中。日本专利特开No. 2008-004692提及了遮光膜，但是没有对遮光膜进行详细论述。依赖于遮光膜的布置，斜射光可变得易于入射到载流子保持部，并且通过斜射光生成的载流子可混合到载流子保持部中保持的载流子内。由于没有对包括缝隙的遮光膜进行详细论述，因此日本专利特开No. 2009-105358中公开的固态图像拾取器件也伴随有与上述问题类似的问题。
发明内容
实施例的一个公开的方面涉及固态图像拾取器件、使用该固态图像拾取器件的图像拾取系统、以及该固态图像拾取器件的制造方法。根据一个实施例，提供了一种固态图像拾取器件，包括像素，该像素包括光电转换部、被配置为保持在所述光电转换部中生成的载流子的载流子保持部、以及被配置为基于所述载流子保持部中的载流子输出信号的多个晶体管；设置在所述光电转换部、所述载流子保持部以及所述多个晶体管之上的第一绝缘膜；以及导体，所述导体被设置在所述第一绝缘膜的开口中并且被定位为连接到所述多个晶体管中的一个或多个晶体管的源极或漏极，其中所述固态图像拾取器件进一步包括遮光膜，所述遮光膜设置在所述第一绝缘膜的开口或凹部中并且被定位在所述载流子保持部上方。根据另一实施例，提供了一种固态图像拾取器件的制造方法，所述固态图像拾取器件包括光电转换部、被配置为保持在所述光电转换部中生成的载流子的载流子保持部、以及多个晶体管，所述多个晶体管包括用于基于所述载流子保持部中的载流子输出信号的晶体管，所述方法包括以下操作，形成覆盖所述光电转换部、所述载流子保持部和所述多个晶体管的第一绝缘膜，去除所述第一绝缘膜的在所述载流子保持部上方的部分，并且在通过去除所述第一绝缘膜的所述部分形成的部分中形成遮光膜。从下文参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。
图IA是根据第一实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图IB是根据第一实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图2A是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图2B是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图2C是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。·图2D是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图2E是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图2F是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图2G是示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图3A是用于解释根据第一实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图3B是用于解释根据第一实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图4A是根据第二实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图4B是根据第二实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图5A是示出根据第二实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图5B是示出根据第二实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图5C是示出根据第二实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图是示出根据第二实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6A是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6B是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6C是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6D是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6E是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图6F是示出根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法的示意性截面图。图7A是根据第四实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图7B是根据第四实施例的固态图像拾取器件的示意性截面图。图8示出固态图像拾取器件中的像素电路的示例。
具体实施例方式根据一个实施例的固态图像拾取器件包括光电转换部、多个晶体管、设置在该光电转换部和该多个晶体管之上的绝缘膜，以及导体，该导体被设置在该绝缘膜的开口中并且被定位为连接到该多个晶体管中的一个或多个晶体管的源极或漏极。该固态图像拾取器件进一步包括遮光膜，该遮光膜设置在该导体设置于其中的该绝缘膜中。该遮光膜在要被遮光的结构上方(例如在具有全局电子快门功能的固态图像拾取器件中的载流子保持部上方或者在包括焦点检测像素的固态图像拾取器件中的光电转换部上方)的位置处设置在该绝缘膜中。这样的布置有助于增加遮光膜的遮光性能。在下文的描述中，从半导体基板的表面朝向半导体基板内侧的方向被定义为向下方向，并且与该方向相反的方向被定义为向上方向。而且，以下实施例结合信号载流子(电荷载流子)为电子的情况被描述。下文将参照附图详细描述实施例。第一实施例图8是根据第一实施例的固态图像拾取器件中的四个像素的电路图。在图8中，像素800被布置成两行和两列。像素800中的每一个像素包括光电转换部801、载流子保持部802、第一传送晶体管804、第二传送晶体管805、放大晶体管806、选择晶体管807、和复位晶体管808。像素800进一步包括用于溢漏(overflow drain)(下文被简称为“OFD”)
以排出无用的载流子的第三传送晶体管809。像素800中的附图标记803指示包括浮置扩散部(下文被称为“FD部”)的节点。电源线810和电源线811均为用于提供预定电压的布线。电源线810连接到OFD晶体管809的主电极区域。电源线811连接到复位晶体管808和选择晶体管807的各自的主电极区域。RES、TX1、TX2、SEL和TX3代表用于向相应晶体管的各自的栅极电极提供脉冲的控制线。脉冲被从垂直扫描电路(未示出)供给。更具体地，RES代表用于向复位晶体管808的栅极电极供给脉冲的控制线，TXl代表用于向第一传送晶体管804的栅极电极供给脉冲的控制线，并且TX2代表用于向第二传送晶体管805的栅极电极供给脉冲的控制线。SEL代表用于向选择晶体管807的栅极电极供给脉冲的控制线，并且TX3代表用于向第三传送晶体管809的栅极电极供给脉冲的控制线。OUT代表信号线。图8中的字符n和m均为自然数。因此，n代表某一行，并且n+1代表与该某一行n相邻的行。此外，m代表某一列，并且m+1代表与该某一列m相邻的列。从信号线OUT输出的信号被保持在读取电路(未示出)中，并且在经受诸如放大和相加的处理之后被输出到固态图像拾取器件外部。此时，用于控制该处理(诸如信号相加)的控制信号以及输出到外部的信号可被从水平扫描电路(未示出)供给。与放大晶体管相组合地构成源极跟随器电路的恒流源可被设置在信号线OUT中。在图8中，像素800是包括一个光电转换部801的结构，并且是固态图像拾取器件结构中的最小重复单元。应注意，像素800不局限于上述结构。例如，多个像素可共用一个放大晶体管。图8的像素800中的全局快门操作如下地执行。在经过了一定的累积时间段之后，在光电转换部中生成的信号载流子通过第一传送晶体管804被传送到载流子保持部802。在载流子保持部802将信号载流子保持该一定的累积时间段的同时，在光电转换部801中再次开始信号载流子的累积。载流子保持部802中的信号载流子通过第二传送晶体管805被传送到包括FD部的节点803，并且作为信号被从放大晶体管806输出。在一些情况下，光电转换部801中的信号载流子可通过第二传送晶体管809被排出，使得在载流子保持部802保持信号载流子的同时，在光电转换部801中生成的信号载流子没有混合到载流子保持部802内。复位晶体管808在信号载流子被从载流子保持部802传送到包括FD部的节点803之前将该节点复位为预定电位(被称为复位操作)。通过将此时的包括FD部的节点803的电位作为噪声信号通过放大晶体管806输出至信号线0UT，并且通过获得噪声信号与稍后输出的基于信号电荷的信号之间的差分，可去除噪声信号。
关于可执行上述全局快门操作的包括载流子保持部的固态图像拾取器件，图IA示出了用于该载流子保持部的遮光布置。图IA是示出图8所示的光电转换部801、载流子保持部802、和浮置扩散部(FD部)803以及布置在载流子保持部802上方的遮光膜116的示意性截面图。尽管遮光膜116上方的结构被省略，但是布线结构、保护膜、滤色器、层内透镜、微透镜等可适当地被布置在遮光膜116上方。图IA中的与图8中的相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述将被省略。在图IA中，半导体基板101是例如硅半导体基板。半导体基板101具有表面100以及在其中形成的P型半导体区域102。元件隔离区域103被设置在半导体基板101中，并且通过STI (浅沟槽隔离)法形成。光电转换部801包括用作载流子累积部的N型半导体区域105，以及设置在N型半导体区域105上的P型半导体区域104。N型半导体区域106构成载流子保持部802，并且N型半导体区域107构成浮置扩散部(FD部)803。构成第一传送晶体管804的栅极电极108被设置在栅极绝缘膜109上，该栅极绝缘膜109被设置在半导体基板101的表面100上。栅极电极108被定位在N型半导体区域105和N型半导体区域106之间。构成第二传送晶体管805的栅极电极110被设置在栅极绝缘膜111上，该栅 极绝缘膜111被设置在半导体基板101的表面100上，并且栅极电极110被定位在N型半导体区域106和N型半导体区域107之间。与栅极绝缘膜111成一体的或者与栅极绝缘膜111分离的绝缘膜可被设置不同于栅极电极110下方的区域中的表面100上。在图IA中，绝缘膜112(第二绝缘膜)被设置成覆盖光电转换部801、栅极电极108、栅极电极110等。此外，绝缘膜113 (第一绝缘膜)被设置在绝缘膜112上。绝缘膜113例如是硅氧化物膜，并且可用作层间绝缘膜。绝缘膜113还可用作将由于栅极电极等的存在而导致的凹凸平坦化的平坦化膜。绝缘膜112例如是硅氮化物膜，并且可用作光电转换部801的表面的保护膜。此外，绝缘膜112的折射率高于绝缘膜113，并且绝缘膜112可用作减小在光电转换部801的表面处的反射的抗反射膜。绝缘膜112可以是由硅氮化物膜、硅氧化物膜、硅氮氧化物膜等构成的分层膜。在图IA中，设置在绝缘膜112和绝缘膜113中的各开口中的导体115可用作接触插件(contact plug)。导体115由例如钨构成。金属布线(未示出)被布置在导体115上。N型半导体区域114被设置以在用作接触插件的导体115和半导体区域107之间建立欧姆连接，并且其的杂质浓度高于该半导体区域107。遮光膜116被设置在绝缘膜113中以覆盖构成载流子保持部802的N型半导体区域106。遮光膜116由例如钨构成。因此，由于遮光膜116被设置在用作接触插件的导体115被设置在其中的绝缘膜113中，即在比金属布线更接近半导体基板101的表面100的一侧，因此光可在更接近构成载流子保持部802的N型半导体区域106的位置处被阻挡。因此，可减小光到载流子保持部802内的混合并且获得较高的遮光性能。遮光膜116被形成为从在第二传送晶体管808的栅极电极110上方的位置在覆盖载流子保持部802和第一传送晶体管804的栅极电极108的同时延伸直至光电转换部801上方的位置。遮光膜116的这样的覆盖关系在垂直于图IA的纸面的垂直方向上也是相似的。因此，由于光在比载流子保持部802宽的范围上被阻挡，因此，可减小光到载流子保持部802内的混合并且获得较高的遮光性能。下文将参照图2A至2G描述根据第一实施例的固态图像拾取器件的制造方法。图2A至2G中的与图IA中的相同部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。首先，在图2A中，P型半导体区域102、元件隔离区域103、N型半导体区域105、P型半导体区域104、N型半导体区域106、以及N型半导体区域107在半导体基板101中被形成。元件隔离区域103通过STI法被形成，并且各半导体区域通过光刻和离子注入被形成。此外，栅极电极108和栅极电极110通过使用多晶硅通过光刻以及蚀刻被形成。同时，栅极绝缘膜109和栅极绝缘膜111也被形成。那些部件可通过使用一般的半导体技术形成，并且它们的形成方法的详细描述被省略。此外，那些部件的形成操作的顺序可被随意选择。此外，如图2A所示，由硅氮化物膜制成的绝缘膜201通过低压CVD (LPCVD)形成以覆盖半导体基板101的表面100以及栅极电极108和110。然后，由硅氧化物膜制成的绝缘膜202在绝缘膜201之上形成。在此状态下，绝缘膜201具有遵循与栅极电极等对应的凹凸的表面，而绝缘膜202将对应于栅极电极等的凹凸平坦化，并且具有平的表面。接下来，如图2B所示，光致抗蚀剂图案203在绝缘膜202上形成。光致抗蚀剂图案203用作用于在绝缘膜202中形成接触孔204的掩模，并且具有用于形成接触孔204的 开口。然后，通过用作掩模的光致抗蚀剂图案203在绝缘膜202和201上实施蚀刻，由此去除绝缘膜202和201的相应部分，并且在绝缘膜202和201中形成接触孔204。此时，绝缘膜201可用作用以形成该接触孔的蚀刻中的蚀刻挡件(etching stopper)。在形成接触孔204之后，N型杂质被离子注入接触孔204以形成N型半导体区域114 (图2C)。此外，光致抗蚀剂图案203被去除并且导体膜204’被形成(图2C)。导体膜204’为例如钛氮化物和钨的分层膜。在导体膜204’上执行蚀刻或CMP以去除导体膜204’的额外部分，由此在接触孔204中形成导体115 (图2D)。接下来，在导体115和绝缘膜202之上形成光致抗蚀剂图案205 (图2E)。光致抗蚀剂图案205用作用于在绝缘膜202中形成遮光膜116的掩模，并且具有用于形成遮光膜116的开口。然后，通过用作掩模的光致抗蚀剂图案205在绝缘膜202上实施蚀刻，由此去除绝缘膜202的一部分，并且在绝缘膜202中形成凹部206，将在该凹部206形成遮光膜116。在此状态下，凹部206的底面被定位在栅极电极108和110上方。此外，光致抗蚀剂图案205被去除并且导体膜207被形成(图2F)。导体膜207是例如钛氮化物和钨的分层膜。在导体膜207上执行蚀刻或CMP以去除导体膜207的额外部分，由此在作为通过去除绝缘膜113的一部分形成的部分的凹部206中形成遮光膜116。这里，绝缘膜202变为绝缘膜113 (图2G)。这样，可在用作接触插件的导体115被设置在其中的绝缘膜113中形成遮光膜116。图IB示出根据第一实施例的固态图像拾取器件的变型。图IB中的与图IA相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。图IB与图IA的不同之处在于遮光膜的布置。图IA中的遮光膜116被形成为从第二传送晶体管805的栅极电极110上方的位置在覆盖载流子保持部802和第一传送晶体管804的栅极电极108的同时延伸直至光电转换部801上方的位置。另一方面，图IB中的遮光膜117被形成为从第二传送晶体管805的栅极电极110上方的位置在覆盖载流子保持部802的同时延伸直至第一传送晶体管804的栅极电极108上方的位置。另一方面，绝缘膜113中设置的遮光膜被至少定位在构成载流子保持部802的N型半导体区域106上方。通过此布置，由于遮光膜被设置在载流子保持部802附近，因此，光到载流子保持部802内的混合可减少。下文将参照图3A和3B描述根据第一实施例的固态图像拾取器件的布线结构。图3A和3B均为固态图像拾取器件的示意性截面图，该图对应于图1A。图3A和3B中的与图IA相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。在图3A中，布线结构被设置在图IA中所示的绝缘膜113、遮光膜116和导体115的上方。布线结构由例如绝缘膜301、绝缘膜302、第一布线层303、通路(via)层304和第二布线层305构成。第一布线层303被设置在绝缘膜301中，并且其包括布线303a和布线303b。通路层304被设置在绝缘膜301中，并且包括通路304a和通路304b。第二布线层305被设置在绝缘膜302中，并且包括布线305a和布线305b。这里，每一布线均为由包含铝作为主要成分的合金制成的金属布线。可替代地，金属布线可以是由包含铝和铜作为主要成分的合金制成的金属布线。在遮光膜116上方，在从遮光膜116沿向上方向观看时布线303a、通路304a和布 线305a被依次设置，并且彼此电连接。在导体115上方，在从导体115沿向上方向观看时布线303b、通路304b和布线305b被依次设置，并且彼此电连接。尽管图8的电路中未示出，但是可向遮光膜116供给电压。所供给的电压为例如地电压、电源电压和与载流子传送操作匹配的驱动电压。图3B示出了图3A中的布线结构的变型。图3B中的与图3A相同的部件的描述被省略。在图3B中，如图3A中那样，布线结构被设置在图IA中所示的绝缘膜113、遮光膜116和导体115上方。布线结构由例如绝缘膜306、绝缘膜307、第一布线层309和通路层308构成。通路层308被设置在绝缘膜306中，并且包括通路308a和通路308b。第一布线层309设置在绝缘膜307中，并且包括布线309a和布线309b。在遮光膜116上方，在从遮光膜116沿向上方向观看时通路308a和布线309a被依次设置，并且彼此电连接。在导体115上方，在从导体156沿向上方向观看时通路308b和布线309b被依次设置，并且彼此电连接。导体115和通路308b构成堆叠接触(stack contact)结构,其中它们彼此直接连接。在此变型中，可如图3A中那样向遮光膜116供给电压。因此，由于遮光膜116在布置用作接触插件的导体115处设置在绝缘膜113中，光可在接近构成载流子保持部802的N型半导体区域106的位置处被阻挡。因此，可减少光到载流子保持部802内的混合并且获得更高的遮光性能。第二实施例下文将参照图4A、4B和5A至描述根据第二实施例的固态图像拾取器件。图4A是固态图像拾取器件的示意性截面图，该图对应于图1A。图4A中的与图IA相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。图4A与图IA的不同之处在于遮光膜的布置。图IA中的遮光膜116被设置在绝缘膜113中形成的凹部中，而图4A中的遮光膜401被设置在绝缘膜113中形成的开口中而不是在该凹部中。遮光膜401堆叠在构成载流子保持部802的N型半导体区域106上，且绝缘膜112被置于它们之间，使得遮光膜401填充栅极电极110和栅极电极108之间的部分。这样的布置可进一步增大对于载流子保持部802的遮光性能。此外，在图4A中，遮光膜401被布置成从栅极电极110上方的位置延伸直至光电转换部801上方的位置。这样的布置可减小从光电转换部801、即从栅极电极108的更接近N型半导体区域105的一侧到N型半导体区域106内的光进入。此外，由于在光电转换部801中，遮光膜401被设置在半导体基板101的表面100上且绝缘膜112置于它们之间，因此通过栅极电极108的边缘的光进入也可被抑制。由于在其中设置遮光膜401的范围在栅极电极110上方的该位置处终止，因此相对于设置在半导体区域107中的导体115可保持足够的距离。这样的布置可抑制导体115和遮光膜401之间的短路。此外，遮光膜401具有减缩形状，从而遮光膜401的侧面402相对于半导体基板101的表面100倾斜。更具体地，遮光膜401的侧面402与垂直于半导体基板101的表面100的方向成角度地朝半导体基板101的表面100延伸。这样的减缩形状是有利的，这是因为即使当入射光在光电转换部801的受光面处被反射时，由于反射光再次撞击遮光膜401的侧面402，因此仍可使反射光入射到光电转换部801上。以下将参照图5A至描述根据第二实施例的固态图像拾取器件的制造方法。图5A至中的与图4A相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。 与第一实施例(图2A至2D)相似的制造操作的描述也被省略。首先，在图5A中，如图2A中那样，元件隔离区域103、各种半导体区域以及栅极电极在半导体基板101中形成。那些部件可使用一般的半导体技术形成，并且它们的形成方法的详细描述被省略。此外，如图2A中那样，由硅氮化物膜形成的绝缘膜501通过低压CVD(LPCVD)形成，以覆盖半导体基板101的表面以及栅极电极108和110。由硅氧化物膜形成的绝缘膜502然后在绝缘膜501之上形成。在此状态下，绝缘膜501具有遵循与栅极电极等对应的凹凸的表面，而绝缘膜502使对应于栅极电极等的凹凸平坦化并且具有平的表面。接下来，如图5B中所示，在绝缘膜502上形成光致抗蚀剂图案503。光致抗蚀剂图案503用作用于在绝缘膜502中形成接触孔504和遮光膜的掩模。因此，光致抗蚀剂图案503具有用于形成接触孔504的开口以及用于形成遮光膜的开口。然后，通过用作掩模的光致抗蚀剂图案503在绝缘膜502上进行蚀刻，由此去除绝缘膜502的一部分并且在绝缘膜502中形成接触孔504以及用于遮光膜的开口 505。此时，绝缘膜502可用作上述蚀刻中的蚀刻挡件。在形成接触孔504和开口 505之后，光致抗蚀剂图案503被去除。然后形成新的光致抗蚀剂图案506。新的光致抗蚀剂图案506具有在该处暴露接触孔504的开口，并且覆盖接触孔504之外的其它区域。通过用作掩模的光致抗蚀剂图案506执行蚀刻，由此去除暴露的绝缘膜501的部分。然后，N型杂质被离子注入接触孔504内，以形成N型半导体区域 114 (图 5C)。在去除光致抗蚀剂图案506之后，形成导体膜507 (图OT)。导体膜507是例如钛氮化物和钨的分层膜。在导体膜507上执行蚀刻或CMP以去除导体膜507的额外部分。因此，在接触孔中形成导体115，并且在作为通过去除绝缘膜502的一部分形成的部分的开口中形成遮光膜401，由此获得图4A的结构。这里，绝缘膜501变为绝缘膜112，并且绝缘膜502变为绝缘膜113。这样，遮光膜401可在其中设置有用作接触插件的导体115的绝缘膜113中形成。此外，可在与用于形成用作接触插件的导体115的操作相同的操作中形成遮光膜401。更具体而言，形成接触孔以及开口、形成导体膜、以及去除导体膜的额外部分的操作可在同一操作中执行。尽管导体115和遮光膜401可通过单独的操作形成，但是可通过利用同一操作形成它们以简化制造过程。图4B示出图4A中所示的结构的变型。图4B中的与图4A相同的部件的描述被省略。在图4B中，遮光膜403形成为从N型半导体区域107上方的位置在覆盖栅极电极110和栅极电极108的同时延伸直至光电转换部801上方的位置。这样的布置可进一步减小从栅极电极110的更接近N型半导体区域107的一侧到N型半导体区域106的光进入。此外，图4A和4B之间的不同之处在于遮光膜的侧面的倾角。图4B中的遮光膜403的侧面404垂直于半导体基板101的表面100，而图4A中的遮光膜401的侧面402相对于表面100倾斜。遮光膜的侧面的那些形状可被任意地选择。通过当在绝缘膜113中形成用于遮光膜的开口时控制光致抗蚀剂图案或蚀刻条件，可任意地形成遮光膜的侧面的形状。第一实施例中的上述布线结构也可被应用于第二实施例。此外，上述结构可适当地相互组合。例如，图4A中的遮光膜的布置可依照图4B所示的进行修改。
第三实施例下文将参照图6F描述根据第三实施例的固态图像拾取器件。图6F是固态图像拾取器件的示意性截面图，该图对应于图4A。图6F中的与图4A相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。图6F与图4A的不同之处在于绝缘膜601 (第三绝缘膜)的存在。绝缘膜601是例如硅氧化物膜。绝缘膜601被设置在绝缘膜113的开口中，并且被定位在遮光膜602和绝缘膜113之间。这样的布置可增加遮光膜602和半导体基板101之间的或者遮光膜602和栅极电极之间的绝缘性能。下文将参照图2A至2D以及图6A至6E描述根据第三实施例的固态图像拾取器件的制造方法。图6A至6E中的与图6F相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。与第一实施例(图2A至2D)相似的制造操作的描述也被省略。图6A示出与图2D所示的结构相同的结构。图2D中的绝缘膜112和绝缘膜202在图6A中分别由绝缘膜603和绝缘膜604指示。图6A的结构可通过图2A至2C的操作被获得。接下来，如图6B所示，在绝缘膜604上形成光致抗蚀剂图案605。光致抗蚀剂图案605用作用于在绝缘膜604中形成遮光膜602的掩模。因此，光致抗蚀剂图案605具有用于形成遮光膜602的开口。然后，通过用作掩模的光致抗蚀剂图案605在绝缘膜604上进行蚀刻，从而去除绝缘膜502的一部分，并且在绝缘膜602中形成接触孔504和用于形成遮光膜602的开口 606。此时，绝缘膜603可在上述蚀刻中用作蚀刻挡件。在形成开口 606之后，光致抗蚀剂图案605被去除(图6C)。接下来，如图6D所示，绝缘膜607被形成以覆盖绝缘膜604、导体115以及在开口606中暴露的绝缘膜603。绝缘膜607是例如硅氧化物膜。此外，绝缘膜607被形成为遵循栅极电极108和110、开口 606的侧壁等的各自的形状。然后，在绝缘膜607上形成用作遮光膜的导体膜608 (图6D)。导体膜608是例如钛氮化物和钨的分层膜。如在前述实施例中那样，在导体膜608上执行蚀刻或CMP以去除导体膜608的额外部分。设置在绝缘膜604上的绝缘膜607的额外部分被进一步去除，使得导体115的上表面被暴露。因此，遮光膜602和绝缘膜601在用于遮光膜的开口中形成，由此获得图6F的结构。这里，绝缘膜604变为绝缘膜113。这样，遮光膜602可在其中设置有用作接触插件的导体115的绝缘膜113中形成。此外，绝缘膜601可被形成以增加对于遮光膜602的绝缘性能。应注意，用于第三实施例的制造方法不限于上述制造方法，并且第二实施例中所述的制造方法也可应用于第三实施例。例如，用于导体115的接触孔以及用于遮光膜602的开口可在同一操作中或者在一个操作中形成。第四实施例下文将图7A和7B描述根据第四实施例的固态图像拾取器件。根据第四实施例的固态图像拾取器件是包括图像拾取像素和焦点检测像素的固态图像拾取器件。与根据第一至第三实施例的固态图像拾取器件相比，载流子保持部和第二传送晶体管不被包含在第四实施例中。图7A和7B中的与图IA等相同的部件被用相同的附图标记指示，并且那些部件的描述被省略。
图7A是示出设置在焦点检测像素700中的光电转换部801、浮置扩散部(FD部)803、以及用于焦点检测的遮光膜701。在图7A中，导体115和具有缝隙702的遮光膜701被设置在绝缘膜113’中，该绝缘膜113’被设置在构成光电转换部801的N型半导体区域105上方。绝缘膜301和绝缘膜302被设置在遮光膜701之上，该绝缘膜301和绝缘膜302两者都类似于图3A中的绝缘膜，并且绝缘膜302存在于绝缘膜301上。此外，第一布线层303中的布线303b和通路层304中的通路304b被设置在绝缘膜301中。第二布线层305中的布线305b被设置在绝缘膜302中。图7B示出图7A中的第二布线层305、遮光膜701、构成光电转换部801的半导体区域105、以及第一传送晶体管804的栅极电极108。遮光膜701的缝隙702偏离光电转换部801的中心。在此实施例中，缝隙702被布置成向图7A中的右侧偏离。可例如通过利用如上所述构造的像素以及包括具有向图7A中的左侧偏离的缝隙的遮光膜的像素(未示出)获得数据，来执行焦点检测。此外，如第一到第三实施例中那样，遮光膜701与导体115 —起被设置在绝缘膜113’中。通过这样的布置，用于焦点检测的光可在接近于构成光电转换部801的N型半导体区域105的位置处被分成两部分，并且焦点检测中的精度可增加。此外，可减小光到构成FD部803半导体区域107中的混合，并且获得更高的遮光性能。根据本实施例的焦点检测像素可被修改以具有包括图8中所示的载流子保持部的结构。作为根据前述实施例中的任一个的固态图像拾取器件的应用示例，结合有相关的固态图像拾取器件的图像拾取系统在下文将被描述。图像拾取系统不仅包括主要将用于拍摄的器件(诸如照相机)，而且还包括具有拍摄功能作为辅助功能的器件(诸如个人计算机或便携式终端)。例如，照相机包括根据前述实施例中的任一个的固态图像拾取器件，以及用于处理从该固态图像拾取器件输出的信号的信号处理单元。信号处理单元可包括例如用于处理数字数据的处理器。在实施例的上述描述中，在固态图像拾取器件中在遮光膜上方的结构被省略。在遮光膜上方，适当地设置布线结构、保护膜、滤色器、层内透镜等。此外，上述实施例中的每一个仅是示例性的，并且可被任意地修改，这些实施例可被任意地相互组合。此外，遮光膜的应用于不限于具有全局电子快门功能和焦点检测功能的固态图像拾取器件。遮光膜还可被应用于具有其它功能(诸如扩大动态范围的功能)固态图像拾取器件。
虽然已参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这样的变更方式、等同的结构和功能。
权利要求
1.一种固态图像拾取器件，包括 像素，包括 光电转换部， 载流子保持部，被配置为保持在所述光电转换部中生成的载流子，以及 多个晶体管，被配置为基于在所述载流子保持部中的载流子输出信号； 第一绝缘膜，被设置在所述光电转换部、所述载流子保持部以及所述多个晶体管之上；以及 导体，被设置在所述第一绝缘膜的第一开口中并且连接到所述多个晶体管中的一个或多个晶体管的源极或漏极， 其中，所述固态图像拾取器件进一步包括遮光膜，所述遮光膜被设置在所述第一绝缘膜的第二开口或凹部中，并且被定位在所述载流子保持部上方。
2.根据权利要求I所述的固态图像拾取器件，其中，所述遮光膜被设置在所述第一绝缘膜的所述第二开口中。
3.根据权利要求2所述的固态图像拾取器件，进一步包括第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有比所述第一绝缘膜高的折射率，并且设置在所述光电转换部以及所述第一绝缘膜之间， 其中，所述遮光膜的底面与所述第二绝缘膜接触。
4.根据权利要求I所述的固态图像拾取器件，进一步包括第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有比所述第一绝缘膜高的折射率，并且设置在所述光电转换部以及所述第一绝缘膜之间，
5.根据权利要求I所述的固态图像拾取器件，其中，所述多个晶体管包括被配置为将所述光电转换部中的载流子传送到所述载流子保持部的第一传送晶体管，被配置为将所述载流子保持部中的载流子传送到浮置扩散部的第二传送晶体管，以及被配置为基于所述浮置扩散部的电位输出信号的放大晶体管，以及 所述遮光膜被设置成从所述光电转换部上方的位置在覆盖所述第一传送晶体管的栅极电极的同时延伸直至所述第二传送晶体管的栅极电极上方的位置。
6.根据权利要求5所述的固态图像拾取器件，其中，第三绝缘膜被设置在所述遮光膜和所述第一绝缘膜之间、设置在所述遮光膜和所述第一传送晶体管的栅极电极之间、以及设置在所述遮光膜和所述第二传送晶体管的栅极电极之间。
7.一种图像拾取系统，包括 根据权利要求I一 6中任一个所述的固态图像拾取器件，以及 处理单元，被配置为处理来自所述固态图像拾取器件的信号。
8.一种固态图像拾取器件的制造方法，所述固态图像拾取器件包括光电转换部、被配置为保持在所述光电转换部中生成的载流子的载流子保持部、以及包括基于在所述载流子保持部中的载流子输出信号的晶体管的多个晶体管，该方法包括 形成第一绝缘膜，所述第一绝缘膜覆盖所述光电转换部、所述载流子保持部以及所述多个晶体管； 去除所述第一绝缘膜的在所述载流子保持部之上的一部分；以及 在通过去除所述第一绝缘膜的所述一部分形成的部分中形成遮光膜。
9.根据权利要求8所述的固态图像拾取器件的制造方法，其中，去除所述第一绝缘膜的一部分包括通过去除所述第一绝缘膜的所述一部分在所述第一绝缘膜中形成凹部。
10.根据权利要求8所述的固态图像拾取器件的制造方法，其中，去除所述第一绝缘膜的一部分包括通过去除所述第一绝缘膜的所述一部分在所述第一绝缘膜中形成开口。
11.根据权利要求10所述的固态图像拾取器件的制造方法，进一步包括 在所述第一绝缘膜中形成接触孔；并且 在所述接触孔中设置导体， 其中，在所述第一绝缘膜中形成开口和形成接触孔在一个操作中执行。
12.根据权利要求8所述的固态图像拾取器件的制造方法，进一步包括 在所述第一绝缘膜中形成接触孔；并且 在所述接触孔中设置导体， 其中，形成遮光膜与在所述接触孔中设置导体在一个操作中执行。
13.根据权利要求8所述的固态图像拾取器件的制造方法，进一步包括 在所述第一绝缘膜中形成接触孔；并且 在所述接触孔中设置导体， 其中，去除所述第一绝缘膜的一部分在所述第一绝缘膜中形成接触孔以及在所述接触孔中设置导体之后执行。
全文摘要
本发明公开了固态图像拾取器件及其制造方法、图像拾取系统。在包括包含光电转换部、载流子保持部和多个晶体管的像素的固态图像拾取器件中，该固态图像拾取器件进一步包括第一绝缘膜，被设置在所述光电转换部、所述载流子保持部以及所述多个晶体管之上；导体，被设置在所述第一绝缘膜的开口中并且定位为连接到所述多个晶体管中的一个或多个晶体管的源极或漏极，以及遮光膜，所述遮光膜被设置在所述第一绝缘膜的开口或凹部中，并且被定位在所述载流子保持部上方。
文档编号H01L27/146GK102800684SQ201210159759
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月27日
发明者加藤爱子, 桥本浩平, 田村清一 申请人:佳能株式会社