固体摄像装置的制造方法_3

文档序号:8923946阅读:来源:国知局
膜设置。上部透明电极41例如至少透射红色、蓝色以及绿色的波长区域的光9。此外,上部透明电极41将从外部供给的偏置电压施加到有机光电变换层40。由此,在有机光电变换层40发生的电荷分别被聚集到各下部透明电极4。
[0076]此外,像素阵列23中,设有用于将由下部透明电极4聚集的电荷排出的接触插塞6、和用于将由接触插塞6排出的电荷加以保持的存储二极管53。接触插塞6由导电膜60和绝缘膜61构成。在P型的Si层51的、与光9入射侧相反的一侧的表面上,作为N型的Si区域形成存储二极管53。
[0077]接触插塞6埋设成为,位于由各光电变换元件5a、5b包围四周的区域,从绝缘层70的光9入射侧的表面经由遮光部件63而向P型的Si层51的、与光9入射侧相反的一侧的表面延伸。
[0078]接触插塞6的上端与下部透明电极4的、与光9入射侧相反的一侧的表面电连接。接触插塞6的下端与存储二极管53电连接。
[0079]存储二极管53作为暂时保持由下部透明电极4聚集的电荷的电荷保持部而发挥功能。另外,保存在存储二极管53中的电荷被向后述的浮置扩散部传送。
[0080]这样,像素阵列23中,在P型的Si层51的由各光电变换元件5a、5b包围四周的区域,分别设置接触插塞6以及存储二极管53。
[0081]此外,在上部透明电极41的受光面上,将上述的微透镜3设置在隔着将入射的光9向P型的Si层51侧引导的导波通路42而与各光电变换元件5a、5b的受光面50分别相对置的位置。
[0082]此外,像素阵列23在P型的Si层51的、与光9入射侧相反的一侧的表面上,依次设置有在内部具有多层布线33及读取用栅极34等的绝缘层32、粘接层31以及支持基板30。
[0083]多层布线33等是用于将蓄积在存储二极管53中的电荷作为像素信号向CDS26输出的构成的一部分。关于这些构成,参照图8而后述。
[0084]在该像素阵列23中,首先,由各微透镜3聚光的包含红色、蓝色以及绿色的波长区域在内的光9向有机光电变换层40入射。另外,有机光电变换层40也受理由各微透镜3包围的空间中穿过的、包含红色、蓝色以及绿色的波长区域在内的光9。
[0085]有机光电变换层40选择性地吸收绿色的波长区域的光9并进行光电变换,发生与其吸收的光9相应的电荷。通过将经由上部透明电极41从外部供给的偏置电压向有机光电变换层40施加,该电荷分别聚集到各下部透明电极4。被聚集到下部透明电极4的电荷经由接触插塞6向存储二极管53排出。
[0086]另一方面,包含红色以及蓝色的波长区域在内的光9透射有机光电变换层40,并分别入射到与各光电变换元件5a、5b对应设置的滤色器7a、7b中。滤色器7a选择性地透射红色的波长区域的光9。并且,光电变换元件5a将入射的红色的波长区域的光9光电变换,蓄积与入射光量相应的电荷。此外,滤色器7b选择性地透射蓝色的波长区域的光9。并且,光电变换兀件5b将入射的蓝色的波长区域的光9光电变换,蓄积与入射光量相应的电荷。
[0087]在第一实施方式的像素阵列23中,在P型的Si层51的受光面侧隔着滤色器7a、7b而设置有有机光电变换层40,该有机光电变换层40选择性地吸收微透镜3的聚光中不需要的绿色的波长区域的光。
[0088]由此,像素阵列23中,在有机光电变换层40的受光面侧的微透镜3的铺设区域中,能够在红色的像素用的微透镜3以及蓝色的像素用的微透镜3的设置中充分地使用区域。
[0089]因此,像素阵列23中,能够将设置在与各光电变换元件5a、5b分别相对置的位置上的微透镜3的设置面积设定得较大,能够大幅地增加向光电变换元件5a、5b的受光面50入射的光的量。
[0090]此外,像素阵列23中,在与各光电变换元件5a、5b包围四周的区域分别相对置的位置处设置下部透明电极4,从而能够将下部透明电极4的像素面积积设定得较大。由此,能够增加将有机光电变换层40变换后的信号电荷读取的量。
[0091]此外,像素阵列23中,能够将P型的Si层51内绿色的像素的设置所需要的区域,作为红色用的光电变换元件5a以及蓝色用的光电变换元件5b的设置区域来有效地利用。由此,能够增大各光电变换元件5a、5b的受光面50的面积。
[0092]此外,像素阵列23中,在P型的Si层51内,光电变换元件5a、5b被配置为在俯视中为交错排列。因此,能够在P型的Si层51内的由各光电变换元件5a、5b包围四周的区域中设置接触插塞6以及存储二极管53。
[0093]此外,像素阵列23中,俯视中、P型的Si层51内的接触插塞6以及存储二极管53的占有面积比各光电变换元件5a、5b的受光面50的面积小。因此,能够利用P型的Si层51内的接触插塞6以及存储二极管53的周边的空白区域,来增大各光电变换元件5a、5b的受光面50的面积。
[0094]接着,参照图5A?图5D,图6A?图6C以及图7A?图7C,来说明包含该像素阵列23的形成方法在内的固体摄像装置14的制造方法。另外,固体摄像装置14中的除像素阵列23以外的部分的制造方法与一般的CMOS图像传感器相同。因此,以下,对固体摄像装置14中的像素阵列23部分的制造方法进行说明。
[0095]图5A?图图6A?图6C以及图7A?图7C是表示第一实施方式的固体摄像装置14的制造工序的剖面示意图。如图5A所示,在制造像素阵列23的情况下,首先,在Si晶片(wafer)等的半导体基板43上,通过使掺杂了例如硼等P型杂质的Si层外延生长,来形成P型的Si层51。
[0096]接着,通过向P型的Si层51的光电变换元件5a、5b的形成位置离子注入例如磷等N型杂质来进行退火处理,从而在P型的Si层51内将N型的Si区域52以交错排列的方式配置。由此,像素阵列23中,通过P型的Si层51与N型的Si区域52之间的PN结,形成作为光电二极管的光电变换元件5a、5b。
[0097]之后,通过向P型的Si层51的内面离子注入例如磷等N型杂质来进行退火处理,从而形成存储二极管53以及后述的浮置扩散部等其他半导体区域。
[0098]接着,在P型的Si层51上,与多层布线33及读取用栅极34 —起形成绝缘层32。在该工序中,在P型的Si层51的上表面形成了读取用栅极34等之后,重复进行如下工序,即:形成氧化Si层的工序、在氧化Si层形成规定的布线图案的工序、以及向布线图案内埋入Cu等而形成多层布线33的工序。由此,形成在内部设置有多层布线33及读取用栅极34等的绝缘层32。
[0099]并且,在绝缘层32的上表面涂覆粘接剂而设置粘接层31,在粘接层31的上表面例如粘贴Si晶片等的支持基板30。之后,在使图5A所示的构造体的上下反转后,例如,通过研磨机等研磨装置将半导体基板43从背面侧(这里是上面侧)起研磨,进行薄化直到使半导体基板43成为规定的厚度。
[0100]并且,例如,通过CMP (Chemical Mechanical Polishing:化学机械抛光)将半导体基板43的背面侧进一步研磨,如图5B所示,使作为P型的Si层51的受光面的背面(这里是上表面)露出。
[0101]接着,如图5C所示,在P型的Si层51的上表面形成由例如SiN、Si02、Hf0、Ta0等透明的绝缘材料构成的绝缘膜62。并且,在该绝缘膜62的遮光部件63的形成位置,通过图案化形成由例如W、Al等金属构成的遮光部件63。
[0102]之后,在绝缘膜62的与各光电变换元件5a、5b的受光面50相对置的位置,使用红色滤色器用以及蓝色滤色器用的颜料或染料,通过光刻而形成滤色器7a、7b。
[0103]之后,如图所示,在绝缘膜62、滤色器7a、7b以及遮光部件63的表面,通过例如等离子体CVD (Chemical Vapor Deposit1n:化学汽相淀积)法,形成由例如Si02等的绝缘材料构成的绝缘层70。由此,滤色器7a、7b以及遮光部件63被埋入绝缘层70。
[0104]接着,如图6A所示,将接触插塞6 (参照图4)的形成位置处的绝缘层70、遮光部件63、绝缘膜62以及P型的Si层51通过例如RIE (Reactive 1n Etching:反应离子刻蚀)除去直到存储二极管53的上端,从而形成沟槽80。
[0105]通过该沟槽80的形成,在遮光部件63的表面中央形成贯通孔。并且,在沟槽80的内侧面通过例如CVD法,形成由例如SiN等的绝缘材料构成的绝缘膜61。
[0106]之后,如图6B所示,在由绝缘膜61覆盖内侧面的沟槽80的内部,通过例如CVD法,埋设由例如S1、W等的导电性材料构成的导电膜60。
[0107]接着,如图6C所示,在绝缘层70的上表面以及露出的接触插塞6的上表面,通过例如CVD法,形成由例如IT0(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)或ZnO等的透明的导电性材料构成的导电层46。
[0108]并且,如图7A所示,在导电层46的上表面涂覆例如抗蚀剂44,通过光刻,将作为下部透明电极4的形成位置的部分(参照图3以及图4)的抗蚀剂44残留,将其以外的抗蚀剂44除去。具体说明的话,抗蚀剂44具有在俯视中比光电变换元件5a、5b或滤色器7a、7b的受光面小的开口。
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