固态成像装置及其制造方法以及电子设备的制作方法
【专利摘要】提供通过减少光学混色和/或Mg光斑来提高图像质量的固态成像装置及其制造方法以及电子设备。本发明包括：像素区域（23），在该像素区域（23）中排列有多个由光电转换部（PD）和像素晶体管（Tr）构成的像素（24）；片上滤色器（42）；片上微透镜（43）；多层布线层（33），多层布线（32）经由层间绝缘模（31）而形成在该多层布线层（33）中；遮光膜（39），该遮光膜（39）经由绝缘层（36）形成在受光面（34）的像素边界上，光电转换部（PD）排列在该受光面（34）上。
【专利说明】固态成像装置及其制造方法以及电子设备
[0001]本申请是申请号为201010110506.X、申请日为2010年2月3日、发明名称为“固
态成像装置及其制造方法以及电子设备”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及固态成像装置及其制造方法，以及具备固态成像装置的相机等电子设备。
【背景技术】
[0003]民用的数字摄像机或数字静态照相机一直以来主要被要求显示出被拍摄体的细节部分的高析像力和重视便携性的设备的小型化。并且，为了实现这些需求，对于固态成像装置，在维持图像捕获特性并缩小像素大小的方面(图像传感器)进行了开发。但是，近年来，除继续需求高析像力和小型化之外，对提高最低被拍摄体亮度和高速图像捕获等的需求也在变高，并且为了实现这些需求，对于固态成像装置提高以SN比为主的综合图像质量的期望也变高了。
[0004]已知CMOS固态成像装置有图5所示的前照式和图6所示的背照式。如图5的示意性构成图所示，前照式固态成像装置111在半导体衬底112上具有形成有多个单位像素116的像素区域113，每个单位像素116由作为光电转换部的光电二极管ro和多个像素晶体管组成。图中没有示出像素晶体管，但在图5中示出栅极电极114，以示意性地示出像素晶体管的存在。各个光电二极管ro通过由杂质扩散层构成的元件分离区域115被分离。经由层间绝缘层117而布置了多个布线118的多层布线层119形成在半导体衬底112的形成有像素晶体管的表面侧。布线118形成在与光电二极管ro的位置相对应的部分之外的部分。在多层布线层119上经由平坦膜120而依次形成片上滤色器121和片上微透镜122。片上滤色器121例如通过排列红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各滤色器而构成。在前照式固态成像装置111中，形成有多层布线层119的衬底表面被作为受光面123，光L从该衬底表面侧入射进来。
[0005]如图6的示意性构成图所示，背照式固态成像装置131在半导体衬底112上具有形成有多个单位像素116的像素区域113，每个单位像素116由作为光电转换部的光电二极管PD和多个像素晶体管组成。图中没有示出像素晶体管，但在图6中示出形成在衬底表面侧的栅极电极114，以示意性地示出像素晶体管的存在。各个光电二极管ro通过由杂质扩散层构成的元件分离区域115被分离。经由层间绝缘层117而布置了多个布线118的多层布线层119形成在半导体衬底112的形成有像素晶体管的表面侧。在背照式固态成像装置中，可以与光电二极管ro的位置无关地形成布线118。另一方面，在半导体衬底112的光电二极管ro所面对的背面上依次形成绝缘层128、片上滤色器121以及片上微透镜122。在背照式固态成像装置131中，位于与形成了多层布线层以及像素晶体管的衬底表面相反的一侧的衬底背面被作为受光面132，光L从该衬底背面侧入射进来。由于光L不受多层布线层119的制约地入射到光电二极管ro，因此能够更宽地取得光电二极管ro的开口而提高了灵敏度。
[0006]本 申请人:的开发团队成功试制开发了一种背照式CMOS固态成像装置，该背照式CMOS固态成像装置在不丧失CMOS固态成像装置所具有的低功耗和高速性的优点的情况下通过将像素的基本构造改变为背照型而提高了在提高图像质量的方面作为重要因素的灵敏度并且降低了噪声。所述开发的背照式CMOS固态成像装置具有500万个有效像素，每个像素大小为1，75 μ mX I, 75 μ m,并且以每秒60帧的速度驱动。
[0007]在现有的前照式固态成像装置中，位于形成了光电二极管ro的衬底表面侧的上方的布线118或像素晶体管会阻碍经片上微透镜汇聚的入射光，因此在减小像素大小和入射角变化方面还存在问题。相对于此，在背照式固态成像装置中，通过从将硅衬底翻转了的背面侧照射光，能够增大进入单位像素的光量，并能够抑制由光入射角改变导致的灵敏度的下降，而不受布线118或像素晶体管的影响。
[0008]例如在专利文献I?专利文献4等中公开了背照式CMOS固态成像装置。此外，在专利文献5中还公开了将氧化铪(Hf02)用作在背照式CMOS固态成像装置中使用的反射防止膜的技术。
[0009]固态成像装置大致分为CO) (Charge Coupled Device,电荷稱合器件)型固态成像装置和CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)型固态成像装置。
[0010]在这些固态成像装置中，对应每个像素形成了由光电二极管构成的受光部。在受光部中，通过入射到受光部中的光的光电转换而生成信号电荷。在C⑶型固态成像装置中，在受光部中生成的信号电荷被传输到具有CCD构造的电荷传输部内，并在输出部中被转换成像素信号后输出。另一方面，在CMOS型固态成像装置中，在受光部中生成的信号电荷按每个像素被放大，放大后的信号被作为像素信号而通过信号线输出。
[0011]在这样的固态成像装置中存在如下的问题:由于倾斜的入射光或在受光部的上部漫反射的入射光而在半导体衬底内生成伪信号，从而产生托尾(smear)或光斑(flare)等光学噪声。
[0012]下述专利文献6中公开了在C⑶型固态成像装置中通过将形成在电荷传输部上部的遮光膜埋入形成在受光部和读出栅极部的界面上的沟槽部中来抑制托尾的产生的构成。在专利文献6中，由于采用了将遮光膜形成在使用L0C0S氧化膜而形成的沟槽部内的构成，因此难以将遮光膜形成在衬底深处，并且无法完全防止作为托尾产生原因的倾斜光的入射。此外，像素面积与埋入遮光膜的深度成比例地缩小，因此实际上很难将遮光膜埋得很深。
[0013]近年来，提出了从与衬底上的形成布线层那侧相反的一侧照射光的背照式固态成像装置(参考下面的专利文献7)。在背照式固态成像装置中，由于在光照射侧不构成布线层或电路元件等，因此除了能够提高形成在衬底上的受光部的开口率以外，还由于入射光在不被布线层等反射的情况下入射到受光部，因此提高了灵敏度。
[0014]在这种背照式固态成像装置中，同样担心由倾斜光引起的光学噪声，因此优选在用作光照射侧的衬底背面侧的受光部之间形成遮光膜。此时，可以考虑在用作光照射侧的衬底背面侧形成一层具有遮光膜的层，但由于衬底与片上透镜面之间的距离会与遮光膜的高度成比例地变大，因此会引起集光特性变差。在集光特性变差的情况下，透射了其他像素的滤色器的倾斜的光将入射到与其像素不同的其他像素的受光面，从而还会发生混色和灵敏度下降的问题。
[0015]专利文献1:日本专利文献特开2003-31785号公报；
[0016]专利文献2:日本专利文献特开2005-353631号公报；
[0017]专利文献3:日本专利文献特开2005-353955号公报；
[0018]专利文献4:日本专利文献特开2005-347707号公报；
[0019]专利文献5:日本专利文献特开2007-258684号公报；
[0020]专利文献6:日本专利文献特开2004-140152号公报；
[0021]专利文献7:日本专利文献特开2004-71931号公报。
【发明内容】
[0022]发明要解决的问题
[0023]已发现在背照式CMOS固态成像装置中仅利用片上微透镜122构成的集光构造会显著产生以下的问题。
[0024](I)很难完全抑制与相邻像素发生的光学混色。尽管在监视、移动电话等用途中不成问题，但在音频视频(AV)[便携式摄像机、数字静态照相机等]的用途中需要进一步降低混色。
[0025](2)为了防止对外围电路区域造成噪声并确定光学黑色电平，在有效像素周围部分设置遮光膜，但由于遮光膜的高低差，集光状态会在有效像素的周围部分发生变化，从而无法实现均匀的光学特性。即，如图4所示，在有效像素区域113A外侧的从光学黑色电平区域(所谓的光学黑色区域)113B至外围电路部125的整个部分经由绝缘膜127形成遮光膜126。并在该遮光膜126上形成片上滤色器121和片上微透镜122。此时，由于根据有无遮光膜126而产生的高低差，在有效像素区域113A的周围部分和其内侧的中央部分之间，片上微透镜122的透镜面会产生高度差d。由于该高度差d，集光状态会发生改变，相对于有效像素区域的中央部分的明亮度，周围部分变暗，从而无法获得均匀的光学特性。即会产生灵敏度不均匀。
[0026](3)当进行高亮度光源拍摄时，通过片上微透镜122和片上滤色器121反射、衍射的光向固态成像装置的封装壳上的密封玻璃反射，并再次向固态成像装置入射，从而向RGB像素均匀地发生混色。通过这种混色，会从背照式固态成像装置特有的高亮度光源呈放射状产生Mg色的条纹状图像缺陷(以后称为Mg色的光斑)。
[0027]S卩，使用图3A的绿色像素151G和红色像素151R进行说明。入射到绿色像素151G的片上微透镜122中的光L通过绿色滤色器121G而入射到绿色像素的光电二极管H)中，但会有一部分倾斜的光La在像素边界附近入射到邻接的红色像素151R的光电二极管H)中。通过图3B的向绿色像素和红色像素这两个像素入射波长为550nm的光时的光强度的仿真来表示上述的情形。在图3B中，区域部分A是光强度强的部分，浅色区域部分B是光强度弱的部分，深色区域部分(条纹状部分)C是几乎没有光强的部分。较细的周期性条纹图案示出了光波表面的前进。如果将该光看作为向位于受光面153之下的光电二极管H)入射的光，则在像素边界附近的以圆形示出的区域D，发现有微弱的光入射到红色像素151R的光电二极管H)中并发生了混色。[0028]另一方面，如图1所示，在收纳背照式固态成像装置131的封装壳(图中没有示出)的入射光侧的窗口上隔着空间134配置有密封玻璃135。并且，在该密封玻璃135上隔着空间134配置有光学低通滤波器136，并在该光学低通滤波器136上隔着空间134配置有红外光截止滤波器137。并且，在上方配置有相机镜头138。透射相机镜头138入射到固态成像装置131中的入射光LI的一部分在固态成像元件131的各介质边界面被反射。主要在片上微透镜122的透镜表面和作为受光面的硅表面反射。由于片上微透镜122周期排列，因此将引起衍射现象。在固态成像装置131中反射的反射、衍射光L2向接近垂直的方向反射乃至向远离垂直的方向反射等以各种角度反射，并在密封玻璃135、光学低通滤波器136、红外光截止滤波器137上反射之后作为再次入射光L3而再次入射到固态成像装置131中。其中以大角度衍射的光在密封玻璃135上反射后再次入射到固态成像装置131中，并由该入射光形成图2所示的放射状的Mg光斑141 (参见圆框E)。放射状的白色条纹(白光斑)142由于玻璃透镜侧的光阑产生，是一种在前照式固态成像装置中也产生的现象，并且不会引起强烈的不适感。但是，背照式固态成像装置特有的Mg光斑141例如在对从树叶空隙照进来的日光进行拍摄时相对于背景绿色很明显，因此视作问题。
[0029]这种Mg光斑141的产生原因在于信号处理过程中为了使红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的分光特性一致而进行的白平衡处理。通过衍射光的再次入射，每个像素被混色为相同，但在白平衡处理中红色(R)、蓝色(B)的信号相比于绿色(G)其增益变大而被强调，因此会发生Mg光斑。
[0030]在背照式固态成像装置中，可能由于入射光向邻接像素泄漏而引起光学混色，或者由于反射光而引起Mg光斑，但在前照式固态成像装置中也可能引起与邻接像素的光学混色。
[0031]本发明就是鉴于上述问题而提出的，用于提供通过降低光学混色和/或Mg光斑来提高图像质量的固态成像装置及其制造方法、以及电子设备。
[0032]本发明提供提高集光特性并抑制了光斑、托尾等光学噪声的背照式固态成像装置及其制造方法。并且提供使用该背照式固态成像装置的电子设备。
[0033]用于解决问题的手段
[0034]本发明涉及的固态成像装置包括:像素区域，在所述像素区域中排列有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素；片上滤色器；片上微透镜；以及多层布线层，多层布线经由层间绝缘膜而形成在所述多层布线层中。并且该固态成像装置包括遮光膜，所述遮光膜经由绝缘层形成在受光面的像素边界上，所述光电转换部排列在所述受光面上。
[0035]本发明的固态成像装置由于具有经由绝缘层形成在排列有光电转换部的受光面的像素边界上的绝缘膜，因此通过该遮光膜阻止了未被片上微透镜完全收集的光进入相邻像素。并且，通过该像素边界的遮光膜，抑制了衍射光向有效像素入射。
[0036]本发明涉及的固态成像装置的制造方法包括以下步骤:在形成有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素的半导体衬底的被用作受光面的背面上形成反射防止膜；以及在反射防止膜上的与像素边界对应的部分选择性地形成遮光膜。本发明在此之后包括以下步骤:在包括遮光膜的反射防止膜上形成平坦膜；以及在平坦膜上依次形成片上滤色器和片上微透镜。
[0037]在本发明的固态成像装置的制造方法中，由于在半导体衬底的用作受光面的背面上形成反射防止膜，并在该反射防止膜上的与像素边界对应的部分选择性地形成遮光膜，因此能够将遮光膜形成在靠近受光面的位置。通过该遮光膜，阻止了未被片上微透镜完全收集的光进入相邻像素，并且抑制了衍射光向有效像素入射。由于在受光面上形成反射防止膜，因此抑制了在半导体衬底背面的受光面上的反射。由于在包括遮光膜的反射防止膜上形成平坦膜，因此消除了有效像素区域中的片上微透镜的高低差。
[0038]本发明涉及的固态成像装置的制造方法包括以下步骤:在形成有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素的半导体衬底的被用作受光面的背面上形成反射防止膜；以及在反射防止膜上形成绝缘膜。本发明在此之后包括以下步骤:在绝缘膜上的与像素边界对应的部分选择性地形成遮光膜；在包括遮光膜的所述反射防止膜上形成平坦膜；以及在平坦膜上依次形成片上滤色器和片上微透镜。
[0039]在本发明的固态成像装置的制造方法中，在反射防止膜上形成绝缘膜，在该绝缘膜上的与像素边界对应的部分选择性地形成遮光膜。该绝缘膜的膜厚与反射防止膜相比足够厚，因此即便在遮光膜的选择加工中绝缘膜被削去一些，也不会影响光谱灵敏度特性。由于将遮光膜形成在靠近受光面的位置，因此抑制了未被片上微透镜完全收集的光向相邻像素入射，并且抑制了衍射光向有效像素入射。由于在受光面上形成反射防止膜，因此抑制了在半导体衬底背面的受光面上的反射。由于在包括遮光膜的反射防止膜上形成平坦膜，因此消除了有效像素区域中的片上微透镜的高低差。
[0040]本发明涉及的固态成 像装置包括:像素区域，在所述像素区域中排列有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素；片上滤色器；以及片上微透镜，所述片上微透镜沿着其表面的透镜面具有反射防止膜。该固态成像装置包括经由层间绝缘模而形成有多层布线的多层布线层，并且被构成为像素晶体管和多层布线层形成在排列有光电转换部的受光面的相反侧的背照式固态成像装置。
[0041]在本发明的固态成像装置中，在背照式的情况下，反射防止膜沿着片上微透镜表面的透镜面而形成，因此减少了片上微透镜表面上的反射光，减少了衍射光的强度。
[0042]本发明涉及的固态成像装置包括:像素区域，在所述像素区域中排列有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素；形成在像素区域的受光面侧的片上滤色器；以及片上滤色器上的片上微透镜。此外，该固态成像装置包括形成在与多个像素对应的各个所述片上微透镜上的均匀连续的透明的平坦膜，以及经由层间绝缘模而形成有多层布线的多层布线层。并且该固态成像装置被构成为像素晶体管和多层布线层形成在像素区域的受光面的相反侧的背照式固态成像装置。
[0043]在本发明的固态成像装置中，由于在与多个像素对应的各个片上微透镜上形成有均匀连续的透明的平坦膜，因此消除了片上微透镜中的周期性凹凸，通过平坦化抑制了衍射光的产生。由此，抑制了衍射光向有效像素入射。
[0044]本发明涉及的电子设备包括:固态成像装置；光学系统，其向所述固态成像装置引导入射光；以及信号处理电路，其处理所述固态成像装置的输出信号。固态成像装置包括:像素区域，在所述像素区域中排列有多个由光电转换部和像素晶体管构成的像素?’片上滤色器；以及片上微透镜。并且固态成像装置包括:多层布线层，多层布线经由层间绝缘模而形成在所述多层布线层中；以及遮光膜，所述遮光膜经由绝缘层形成在受光面的像素边界上，所述光电转换部排列在所述受光面上。[0045]本发明的电子设备由于具有本发明的在像素边界具有遮光膜的固态成像装置，因此能够在固态成像装置中阻止未被片上微透镜完全收集的光进入相邻像素，并抑制衍射光向有效像素入射。
[0046]为了解决上述问题，达到本发明的目的，本发明的固态成像装置被构成为包括衬底、布线层以及遮光部。衬底中形成有多个受光部，并且衬底的背面侧被作为光照射面。此夕卜，布线层形成在衬底的表面侧。此外，遮光部包括:形成在相邻的受光部之间并从衬底的背面侧形成至期望深度处的沟槽部；以及埋入沟槽部内的遮光膜。
[0047]在本发明的固态成像装置中，形成于衬底的多个受光部彼此通过遮光部被分离，遮光部通过用遮光膜掩埋从衬底的背面侧形成至期望深度处的沟槽部而形成。因此，当有倾斜的光从被用作光照射面的衬底的背面侧入射时，倾斜的入射光被遮光部遮挡。由此抑制了倾斜的光向形成于衬底中的受光部入射。
[0048]此外，本发明的固态成像装置的制造方法首先在蚀刻阻挡层被形成在背面区域的衬底的表面区域形成多个受光部以及期望的杂质区域，接着，在衬底的表面侧形成由经由层间绝缘膜而形成的由多层布线构成的布线层。接着，从衬底的背面侧将衬底弄薄。弄薄时蚀刻至衬底的蚀刻阻挡层。接着，贯穿衬底而形成从衬底的背面侧到达至期望深度的沟槽部。接着，在形成于衬底中的沟槽部形成掩埋膜，并将掩埋膜作为阻挡将衬底弄薄。接着，在去除掩埋膜之后向沟槽部中掩埋遮光膜。
[0049]在本发明的固态成像装置的制造方法中，包括光学透镜、上述的固态成像装置以及信号处理电路。
[0050]发明效果
[0051]根据本发明涉及的固态成像装置，由于通过像素边界的遮光膜而抑制了光向相邻像素入射，因此能够降低光学混色。此外，由于通过像素边界的遮光膜而抑制了衍射光向有效像素入射，因此能够减少Mg光斑的产生。从而，通过降低光学混色和/或减少Mg光斑，能够提高图像质量。
[0052]根据本发明涉及的固态成像装置的制造方法，能够制造通过降低光学混色和/或减少Mg光斑来提高图像质量的固态成像装置。
[0053]根据本发明涉及的固态成像装置，在背照式的情况下，反射防止膜形成在片上微透镜表面上，减少了片上微透镜表面上的反射光，进而减小了衍射光的强度，因此减少了 Mg光斑的产生，能够提高图像质量。
[0054]根据本发明涉及的固态成像装置，在背照式的情况下，在各个片上微透镜上形成均匀连续的透明的平坦膜，抑制了有效像素中的衍射光的入射的产生，因此减少了 Mg光斑的产生，能够提高图像质量。
[0055]根据本发明涉及的电子设备，由于能够在固态成像装置中降低光学混色，减少Mg光斑的产生，因此可获得高图像质量的图像。
[0056]根据本发明，能够获得改善了光斑特性或托尾特性并抑制了混色或模糊现象的固态成像装置。此外，通过使用该固态成像装置，可获得提高了图像质量的电子设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]图1是示出现有的背照式固态成像装置中的入射的光的反射状态的说明图；[0058]图2是示出在现有的背照式固态成像装置中产生Mg光斑的状态的说明图；
[0059]图3A、图3B是示出在现有的背照式固态成像装置中向相邻像素发生了光学混色的说明图；
[0060]图4是示出在现有的背照式固态成像装置中有效像素区域的片上微透镜产生了透镜高度差的说明图；
[0061]图5是示出现有的背照式固态成像装置概要图；
[0062]图6是示出现有的背照式固态成像装置概要图；
[0063]图7是示出应用于本发明的CMOS固态成像装置的一个例子的概要构成图；
[0064]图8是示出本发明第一实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0065]图9A、图9B是示出本发明实施方式的向相邻像素的光学混色降低了的状态的说明图；
[0066]图10是示出本发明实施方式的入射的光的反射状态的说明图；
[0067]图11是示出本发明实施方式的Mg光斑变弱情况的说明图；
[0068]图12A、图12B是示出第一实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤的制造步骤图；
[0069]图13C、图13D是示出第一实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤的制造步骤图；
[0070]图14是示出本发明第二实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0071]图15A、图15B是示出第二实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤的制造步骤图；
[0072]图16C、图16D是示出第二实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤的制造步骤图；
[0073]图17A?图17C是示出本发明遮光膜的开口形状的各个示例的俯视图；
[0074]图18是示出本发明第三实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0075]图19是示出本发明第四实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0076]图20是示出本发明第四实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的俯视图；
[0077]图21是示出本发明第五实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0078]图22是示出本发明第六实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0079]图23是示出本发明第七实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0080]图24是示出本发明第八实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；[0081]图25是示出本发明第九实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0082]图26是示出本发明第十实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0083]图27是示出本发明第十一实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0084]图28是示出本发明第十二实施方式涉及的背照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0085]图29是示出本发明第十三实施方式涉及的前照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0086]图30是示出本发明第十四实施方式涉及的前照式固态成像装置的主要部分的构成图；
[0087]图31是第十六实施方式涉及的固态成像装置的像素部分的截面构成图；
[0088]图32A是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0089]图33B是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0090]图34C是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0091]图3?是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0092]图36E是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0093]图37F是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0094]图38G是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0095]图39H是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0096]图401、图40J是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0097]图41K、图41L是第十六实施方式涉及的固态成像装置的制造步骤图；
[0098]图42是本发明第十七实施方式涉及的固态成像装置的像素部分的截面构成图；
[0099]图43是本发明第十五实施方式以及第十八实施方式涉及的电子设备的概要构成图。
【具体实施方式】
[0100]以下，对用于实施发明的优选方式(下面称为实施方式)进行说明。
[0101]按以下的顺序进行说明。
[0102]1.CMOS固态成像装置的概要构成例
[0103]2.第一实施方式(固态成像装置的构成例及其制造方法例)
[0104]3.第二实施方式(固态成像装置的构成例及其制造方法例)
[0105]4.第三实施方式(固态成像装置的构成例)
[0106]5.第四实施方式(固态成像装置的构成例)
[0107]6.第五实施方式(固态成像装置的构成例)
[0108]7.第六实施方式(固态成像装置的构成例)
[0109]8.第七实施方式(固态成像装置的构成例)
[0110]9.第八实施方式(固态成像装置的构成例)[0111]10.第九实施方式(固态成像装置的构成例)
[0112]11.第十实施方式(固态成像装置的构成例)
[0113]12.第十一实施方式(固态成像装置的构成例)
[0114]13.第十二实施方式(固态成像装置的构成例)
[0115]14.第十三实施方式(固态成像装置的构成例)
[0116]15.第十四实施方式(固态成像装置的构成例)
[0117]16.第十五实施方式(电子设备的构成例)
[0118]此外，下面参考图7、图31?图43，对本发明实施方式涉及的固态成像装置及其制造方法、以及电子设备的一个例子进行说明。本发明实施方式按以下的顺序进行说明。但本发明并不限定于以下的例子。
[0119]1.第十六实施方式(固态成像装置)
[0120]1.1固态成像装置整体的构成
[0121]1.2主要部分的构成
[0122]1.3固态成像装置的制造方法
[0123]2.第十七实施方式(固态成像装置)
[0124]3.第十八实施方式(电子设备)
[0125]本发明实施方式涉及的固态成像装置通过降低光学混色和/或减少Mg光斑来提高图像质量，在对实施方式进行说明之前，先对减少Mg光斑的方法进行说明。
[0126]作为分析结果，已知背照式固态成像装置特有的Mg光斑141的强度具有以下的关系O
[0127]Mg光斑强度=入射光强度X图像传感器倾斜反射率X密封玻璃等反射率X图像传感器倾斜灵敏度。
[0128]因此，降低Mg光斑的方法主要有三种。A:设计像素构造以抑制衍射光L2的产生。B:在密封玻璃等的界面上形成反射防止膜。C:设计像素构造以减少在密封玻璃等上再次反射回来的衍射光L3。
[0129]对策B由于是涉及封装壳侧而非图像传感器的晶片制造过程的对策，因此引起图像传感器的单价显著上升，这对于近年来推进的民用数字摄像机或数字静态照相机销售价格降低趋势是很大的缺点。
[0130]对策A是涉及图像传感器的晶片制造过程的对策，其引起单价上升比较轻微。对策A的实质在于抑制衍射光的产生源，而且通过恰当地设定成膜条件还具有提高灵敏度的优点，但对策A对于在面向民用数字摄像机或数字静态照相机的背照式固态成像装置中成为问题的光学混色不具有降低效果。
[0131]对策C与对策A—样是涉及图像传感器的晶片制造过程的对策，其大的优点在于在本发明实施方式中不引起单价上升。对策C是衍射光的产生量和密封玻璃反射率均不发生改变，但通过抑制在背照式固态成像装置中可产生较大值的图像传感器倾斜灵敏度而有效地解决了 Mg光斑的对策。同时对于在面向民用数字摄像机或数字静态照相机的背照式固态成像装置中成为问题的光学混色也具有效果。已知通过恰当地设定遮光膜的开口设计，能够维持作为光学背照式固态成像装置所期望的光学特性(高灵敏度、低黑斑)的优异性，并能够充分抑制Mg光斑和光学混色。[0132]在下面说明的背照式固态成像装置的实施方式中，基于对策A和/或对策B、C构成了降低Mg光斑的方法。
[0133]〈1.CMOS固态成像装置的概要构成例>
[0134]图7示出了应用于本发明各实施方式的CMOS固态成像装置的一个例子的概要构成。如图7所示，本例子的固态成像装置I在半导体衬底11、例如硅衬底上包括:由多个包含光电转换元件的像素2规则地二维排列而成的像素区域(所谓的图像捕获区域)3 ;以及外围电路部。像素2包括作为光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管例如能够由传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管这三个晶体管构成。此外，还可以增加选择晶体管从而用四个晶体管构成。单位像素的等效电路是与一般相同的等效电路，因此省略详细说明。像素2还可以构成为共享像素构造。该像素共享构造由多个光电二极管、多个传输晶体管、共享的一个浮置扩散单元、以及共享的一个接一个的其他像素晶体管构成。
[0135]以下，参考标号21、51、57、59、63、67、71、74、77、79、81、83是背照式固态成像装
置，22是半导体衬底，22A是衬底表面，22B是衬底背面，H)是光电二极管，Tr是像素晶体管，34是受光面，36是反射防止膜，39是遮光膜，41是平坦膜，42是片上滤色器，43是片上微透镜，85、89是前照式固态成像装置。
[0136]外围电路部包括:垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、以及控制电路8等。
[0137]控制电路8获取输入时钟和指示动作模式等的数据，并输出固态成像装置的内部信息等数据。即，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号以及主时钟，生成作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5以及水平驱动电路6等的动作基准的时钟信号或控制信号。并且向垂直驱动电路4、列信号处理电路5以及水平驱动电路6等输入这些信号。
[0138]垂直驱动电路4例如由移位寄存器构成，其选择像素驱动布线，向选中的像素驱动布线提供用于驱动像素的脉冲，并以行单位驱动像素。即，垂直驱动电路4在垂直方向上以行单位依次选择扫描像素区域3的各个像素2，并且将基于信号电荷的像素信号通过垂直信号线9提供给列信号处理电路5，其中信号电荷是在各像素2的被用作光电转换元件的例如光电二极管中根据受光量而生成的。
[0139]列信号处理电路5对应像素2的例如每一列而配置，并对于从一行像素2输出的信号按照像素列进行去噪等信号处理。即，列信号处理电路5进行用于去除像素2固有的固定图案噪声的CDS、信号放大、AD转换等信号处理。在列信号处理电路5的输出级设置有连接在水平信号线10之间的水平选择开关(图中没有示出)。
[0140]水平驱动电路6例如由移位寄存器构成，其通过依次输出水平扫描脉冲来顺序选择每一个列信号处理电路5,以从每一个列信号处理电路5向水平信号线10输出像素信号。
[0141]输出电路7对从每一个列信号处理电路5通过水平信号线10依次提供而来的信号进行信号处理后输出。例如，有时只进行缓冲，有时进行黑电平调节、列偏差校正以及各种数字信号处理等。输入输出端子12与外部进行信号交换。
[0142]〈2.第一实施方式〉
[0143][固态成像装置的构成例]
[0144]图8示出了本发明涉及的固态成像装置的第一实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。第一实施方式涉及的固态成像装置21包括:在例如由硅形成的半导体衬底22上排列多个像素而成的像素区域(所谓的图像捕获区域)23 ;以及配置在像素区域23的周围的外围电路部(图中没有示出)。单位像素24包括作为光电转换部的光电二极管ro以及多个像素晶体管Tr。光电二极管H)被形成为遍布半导体衬底22的厚度方向上的整个区域，并被构成为Pn结型光电二极管，该pn结型光电二极管由第一导电型半导体区域和第二导电型半导体区域构成，所述第一导电型半导体区域在本例子中为η型半导体区域25，所述第二导电型半导体区域面对衬底的表面和背面这两面，在本例子中为P型半导体区域26。面对衬底的表面和背面这两面的P型半导体区域兼作用于抑制暗电流的空穴电荷积累区域。
[0145]由光电二极管H)以及像素晶体管Tr构成的每个像素24通过元件分离区域27被分离。元件分离区域27通过P型半导体区域形成，并且例如被接地。像素晶体管Tr通过在形成于半导体衬底22的表面22A侧的P型半导体阱区域28上形成η型源极区域以及漏极区域(图中没有示出)、并在这两个区域之间的衬底表面上经由栅极绝缘膜形成栅极电极29而构成。在图8中，多个像素晶体管以一个像素晶体管Tr作为代表示出，并且用栅极电极29示意性地表示。
[0146]在半导体衬底22的表面22Α上形成所谓的多层布线层33，该多层布线层33通过经由层间绝缘层31配置多层布线32而形成。由于多层布线层33侧没有光入射，因此可以自由地设定布线32的布局。
[0147]在光电二极管H)的作为受光面34的衬底背面22B上形成绝缘层。该绝缘层在本例子中由反射防止膜36形成。反射防止膜36由具有不同折射率的多层的膜形成，在本例子中，由氧化铪(Hf02)膜38和氧化硅膜37这两层膜形成。
[0148]此外，在本实施方式中，在该反射防止膜36上的像素边界、即与像素边界对应的部分上形成遮光膜39。该遮光膜39可以用任意的遮光材料形成，但优选用遮光能力强并且能够精密加工、例如通过蚀刻能够高精度加工的材料形成，优选用金属膜、例如铝(Al)膜、钨(W)膜、或铜(Cu)膜形成。
[0149]在包括遮光膜39的反射防止膜36上形成平坦膜41，并在该平坦膜41上依次形成片上滤色器42和其上的片上微透镜43。片上微透镜43例如用树脂等有机材料形成。平坦膜41例如可以用树脂等有机材料形成。片上滤色器例如可以采用拜耳阵列(Bayer array)的滤色器。光L从衬底背面22B侧入射，通过片上微透镜43被收集，然后被每个光电二极管H)接收。
[0150]根据第一实施方式涉及的背照式固态成像装置21，由于在非常接近受光面34的像素边界形成了遮光膜39，因此阻挡了未被片上微透镜43完全收集而向相邻像素侧传播的光。即，通过像素边界上的遮光膜39，能够防止光向相邻像素入射，从而能够降低光学混色。此外，即便光入射到配置在封装壳内的固态成像装置21，然后一部分反射的衍射光通过密封玻璃再反射而要入射到固态成像装置21，衍射光的入射也会在像素边界的遮光膜39处被阻挡。通过阻挡所述衍射光的入射，尤其能够减少进行高亮度光源拍摄时的Mg光斑。
[0151]下面，利用图9A、图9B所示的向绿色像素和红色像素这两个像素入射波长为550nm的光时的光强度的仿真来详细说明光学混色降低情形。图9A示出了绿色像素24G和红色像素24R。当光透射片上微透镜43并向绿色像素24G入射时，一部分未被收集的光LO向作为相邻像素的红色像素24R侧传播，但在遮光膜39被阻挡和反射。即，光LO向红色像素24R的入射被阻止。通过图9B的光强度的仿真来示出该情形。在图9B中，与前面说明的一样，区域A是光强度强的部分，浅色部分B是光强度弱的部分，深色部分是几乎没有光强的部分。从该图9B的仿真可知，红色像素24R的光电二极管H)的与绿色像素24G的边界附近D处的光强几乎为零。即，光学混色降低了。
[0152]另外，对Mg光斑进行详细说明。图10示出了第一实施方式的固态成像装置21被收纳在封装壳内的状态下的入射光的反射状态。与前面说明的一样，在收纳背照式固态成像装置21的封装壳(图中没有示出)的入射侧窗口上隔着空间134配置有密封玻璃135。并且，在密封玻璃135上隔着空间134配置有光学低通滤波器136,并在该光学低通滤波器136上隔着空间134配置有红外光(IR)截止滤波器137。并且，在其上方配置有相机镜头138。
[0153]如前面所述，透射相机镜头138入射到固态成像装置21中的入射光LI的一部分在固态成像装置21的各介质边界面被反射。该反射光在密封玻璃135、光学低通滤波器136、红外光截止滤波器137上反射之后再次向固态成像装置21侧入射。其中以大角度反射的衍射光L2在密封玻璃135上反射后作为再次入射光L3而再次入射到固态成像装置21中，但此时，如圆框45所不,衍射光向有效像素的入射被遮光膜39阻挡,不产生Mg光斑。如图10所示，通过绿色像素24G反射并再次反射的衍射光L3通过其他部分的绿色像素24G的绿色滤色器并向相邻的红色像素24R传播，但该衍射光L3在像素边界的遮光膜39处被反射(参见实线箭头)，不入射到红色像素24R中。因此，如图11所示，在进行高亮度光源拍摄时，在上述的图2中出现了 Mg光斑的同一位置(参见圆框E)不出现Mg光斑。
[0154]此外，在本实施方式中，在形成遮光膜39之后经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43。由于经由该平坦膜41形成片上微透镜43，因此像素区域上的片上微透镜43的全部透镜高度相同。特别是，有效像素区域的片上微透镜43的透镜高度相同，不会如上述图4所示的那样在有效像素区域的周围部分和中央区域之间产生高低差d。从而可在整个画面上获得相同的亮度，即不会发生灵敏度不均，从而可提高图像质量。
[0155]如此，固态成像装置21通过在靠近受光面的位置的像素边界配置遮光膜39，能够降低光学混色和Mg光斑，并且能够拍摄高图像质量的图像而不会在有效像素区域内产生灵敏度不均。
[0156]由此，第一实施方式涉及的背照式固态成像装置21能够提高图像质量。
[0157][第一实施方式的固态成像装置的制造方法的例子]
[0158]图12A?图13D示出了第一实施方式的固态成像装置21的制造方法。在这些图中均省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分的标号参考图8。
[0159]首先，在例如由硅形成的半导体衬底22的要形成像素区域的区域上形成光电二极管PD，该光电二极管H)对应于通过由P型半导体区域构成的元件分离区域27被分离的每个像素。光电二极管H)包括由遍布衬底厚度方向上的整个区域的η型半导体区域25和由与η型半导体区域25接触并面向衬底的表面和背面这两面22Α、22Β的ρ型半导体区域26组成的pn结。在衬底表面22A的与每个像素对应的区域分别形成与元件分离区域27接触的P型半导体晶片区域28，在该ρ型半导体晶片区域28内形成每个像素的多个像素晶体管Tr。每个像素晶体管Tr由源极区域和漏极区域、栅极绝缘膜、栅极电极29形成。此外，在衬底表面22A的上部形成经由层间绝缘膜31配置了多层布线32的多层布线层33。
[0160]接着，如图12A所示，在用作受光面的衬底背面22B上形成绝缘膜，在本例子中形成反射防止膜36，在该反射防止膜36上形成遮光膜材料层39A。反射防止膜36由具有不同折射率的多层膜形成，在本例子中，由从衬底背面22B侧层叠氧化硅(Si02)膜37、氧化铪(Hf02)膜38而成的两层膜形成。氧化硅膜37和氧化铪膜38分别以最适于防止反射的膜厚形成。遮光膜材料层39A由铝(Al)或钨(W)等遮光性能、加工性能优异的材料形成。
[0161]然后，在遮光膜材料层39A上选择性地形成抗蚀剂掩模47。抗蚀剂掩模47以在与光电二极管ro对应的部分具有开口而与每个像素边界对应的部分被保留下来的方式形成，从而俯视时呈栅格状。并且，如图12B所示，经由抗蚀剂掩模47对遮光膜材料层39A选择性地进行蚀刻去除，从而在每个像素边界上形成遮光膜39。蚀刻可采用湿蚀刻或干蚀刻。干蚀刻由于可高精度地获得遮光膜39的精细的线宽而优选。
[0162]然后，如图13C所示，在包括遮光膜39的反射防止膜上形成平坦膜41。该平坦膜41通过涂布例如树脂等有机材料而形成。
[0163]然后，如图13D所示，在平坦膜41上依次形成例如拜耳阵列的片上滤色器42和片上微透镜43。由此获得所意图的第一实施方式的固态成像装置21。
[0164]根据本实施方式的固态成像装置的制造方法，由于将遮光膜39选择性地形成在半导体衬底22的用作受光面的背面22B上的经由反射防止膜36而与像素边界对应的部分，因此能够将遮光膜39形成在靠近受光面34的位置。通过将遮光膜39形成在靠近受光面的位置，能够阻止未被片上微透镜43完全收集的光进入相邻像素。此外，该遮光膜阻止作为Mg光斑产生原因的衍射光向有效像素的入射。由于在受光面34上形成反射防止膜36，因此可抑制在衬底背面22B的受光面34上的反射，从而可提高灵敏度。并且由于经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43，因此能够在有效画面区域内使片上微透镜43的透镜高度一致。从而，本制造方法能够容易且高精度地制造降低了光学混色、通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑、并且在有效像素区域内实现了均匀的高灵敏度的第一实施方式的固态成像装置。
[0165]〈3.第二实施方式〉
[0166][固态成像装置的构成例]
[0167]图14示出了本发明涉及的固态成像装置的第二实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。与第一实施方式一样，第二实施方式涉及的固态成像装置51包括:在例如由硅形成的半导体衬底22上排列多个像素而成的像素区域23 ;以及配置在像素区域23的周围的外围电路部(图中没有示出)。单位像素24包括作为光电转换部的光电二极管ro以及多个像素晶体管Tr。光电二极管H)被形成为遍布半导体衬底22的厚度方向上的整个区域，并被构成为Pn结型光电二极管，该pn结型光电二极管由第一导电型半导体区域和第二导电型半导体区域构成，所述第一导电型半导体区域在本例子中为η型半导体区域25，所述第二导电型半导体区域面对衬底的表面和背面这两面，在本例子中为P型半导体区域26。面对衬底的表面和背面这两面的ρ型半导体区域兼作用于抑制暗电流的电荷积累区域。
[0168]由光电二极管H)以及像素晶体管Tr构成的每个像素24通过元件分离区域27被分离。元件分离区域27通过ρ型半导体区域形成，并且例如被接地。像素晶体管Tr通过在形成于半导体衬底22的表面22A侧的ρ型半导体阱区域28上形成η型源极区域以及漏极区域(图中没有示出)、并在这两个区域之间的衬底表面上经由栅极绝缘膜形成栅极电极29而构成。在图14中，多个像素晶体管以一个像素晶体管Tr作为代表示出，并且用栅极电极29示意性地表示。
[0169]在半导体衬底22的表面22Α上形成所谓的多层布线层33，该多层布线层33通过经由层间绝缘层31配置多层布线32而形成。由于多层布线层33侧没有光入射，因此可以自由地设定布线32的布局。
[0170]在光电二极管H)的作为受光面34的衬底背面22B上形成绝缘膜。该绝缘膜在本例子中由反射防止膜36形成。反射防止膜36由具有不同折射率的多层膜形成，在本例子中，由氧化铪(Hf02)膜37和氧化硅膜38这两层膜形成。
[0171 ] 此外，在本实施方式中，特别是在该反射防止膜36上形成绝缘膜52并在该绝缘膜52上的像素边界形成遮光膜39。绝缘膜52的膜类型、膜厚被设定为光学适当值。绝缘膜52优选例如由氧化硅膜形成，其膜厚被设定为至少充分大于反射防止膜36的膜厚。遮光膜39可以用任意的遮光材料形成，但优选用遮光能力强并且能够精密加工、例如通过蚀刻能够高精度加工的材料形成，优选用金属膜、例如铝(Al)膜、钨(W)膜、或铜(Cu)膜形成。
[0172]绝缘膜52优选与构成反射防止膜36的上层的高折射率膜、本例子中的氧化铪(Hf02)膜38之间的折射率差大的膜，例如优选氧化硅膜。例如，当使用具有与氧化铪(Hf02)膜接近的折射率的氮化硅(SiN)膜形成了绝缘膜52时，氧化铪膜38的膜厚实质上变厚，从而作为反射防止膜不合适。
[0173]在包括遮光膜39的绝缘膜52上形成平坦膜41，并在该平坦膜41上依次形成片上滤色器42和其上的片上微透镜43。平坦膜41例如可以用树脂等有机材料形成。片上滤色器例如可以采用拜耳阵列的滤色器。光L从衬底背面22B侧入射，通过片上微透镜43被收集，然后被每个光电二极管H)接收。
[0174]根据第二实施方式涉及的背照式固态成像装置51，由于在反射防止膜36上形成厚度比反射防止膜36厚的绝缘膜52，并在该绝缘膜52上的与像素边界对应的部分形成遮光膜39，因此维持了最合适的反射防止膜36。S卩，遮光膜39通过在整个面上形成遮光膜材料层后经选择性蚀刻形成图案而形成。在该选择性蚀刻中，即便底层受蚀刻损伤，受损伤的也是绝缘膜52，而反射防止膜36不会受任何影响。
[0175]在背照式固态成像装置中，为了在使灵敏度或分光特性稳定的状态下进行生产，需要稳定地控制预先形成在硅界面上的反射防止膜36的膜厚。如果加工遮光膜39时反射防止膜36的膜厚被削减，即构成导致灵敏度或分光特性发生偏差的原因。由于在形成遮光膜39之前在反射防止膜36上形成绝缘膜52，因此灵敏度或分光特性变得稳定。
[0176]除此之外，第二实施方式的固态成像装置51还显示出与在第一实施方式中进行说明的效果相同的效果。即，由于在非常接近受光面34的像素边界形成了遮光膜39，阻挡了未被片上微透镜43完全收集而向相邻像素侧传播的光。即，通过像素边界上的遮光膜39，能够防止光向相邻像素入射，从而能够降低光学混色。此外，即便光入射到配置在封装壳内的固态成像装置51，然后一部分反射的衍射光通过密封玻璃再反射而要入射到固态成像装置51，衍射光的入射也会在像素边界的遮光膜39处被阻挡。因此，尤其能够减少进行高亮度光源拍摄时的Mg光斑。
[0177]此外，由于经由平坦膜41形成片上微透镜43，因此像素区域上的片上微透镜43的全部透镜高度相同。特别是，有效像素区域的片上微透镜43的透镜高度相同，不会如上述图4所示的那样在有效像素区域的周围部分和中央区域之间产生高低差d。从而可在整个画面上获得相同的亮度，即不会发生灵敏度不均，从而可提高图像质量。
[0178]如此，固态成像装置51通过在靠近受光面的位置的像素边界配置遮光膜39，能够降低光学混色和Mg光斑，并且能够拍摄高图像质量的图像而不会在有效像素区域内产生灵敏度不均。由此，第二实施方式涉及的背照式固态成像装置51能够提高图像质量。
[0179][第二实施方式的固态成像装置的制造方法的例子]
[0180]图15A?图16D示出了第二实施方式的固态成像装置51的制造方法。在这些图中均省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分的标号参考图14。
[0181]与上述相同，首先，在例如由硅形成的半导体衬底22的要形成像素区域的区域上形成光电二极管PD，该光电二极管ro对应于通过由ρ型半导体区域构成的元件分离区域27被分离的每个像素。光电二极管H)包括由遍布衬底厚度方向上的整个区域的η型半导体区域25和由与η型半导体区域25接触并面向衬底的表面和背面这两面22Α、22Β的ρ型半导体区域26组成的pn结。在衬底表面22A的与每个像素对应的区域分别形成与元件分离区域27接触的ρ型半导体晶片区域28，在该ρ型半导体晶片区域28内形成每个像素的多个像素晶体管Tr。每个像素晶体管Tr由源极区域和漏极区域、栅极绝缘膜、栅极电极29形成。此外，在衬底表面22A的上部形成经由层间绝缘膜31配置了多层布线32的多层布线层33。
[0182]接着，如图15A所示，在用作受光面的衬底背面22B上形成绝缘膜，在本例子中形成反射防止膜36，并在该反射防止膜36上形成绝缘膜52。在该绝缘膜52上形成遮光膜材料层39A。绝缘膜52例如可由氧化硅(Si02)膜形成。绝缘膜52的膜厚被选定为至少充分大于反射防止膜36的膜厚。反射防止膜36由具有不同折射率的多层的膜形成，在本例子中，由从衬底背面22B侧层叠氧化硅(Si02)膜37、氧化铪(Hf02)膜38而成的两层膜形成。氧化硅膜37和氧化铪膜38分别以最适于防止反射的膜厚形成。遮光膜材料层39A由铝(Al)或钨(W)等遮光性能、加工性能优异的材料形成。
[0183]然后，在遮光膜材料层39A上选择性地形成抗蚀剂掩模47。抗蚀剂掩模47以在与光电二极管ro对应的部分具有开口而与每个像素边界对应的部分被保留下来的方式形成，从而俯视时呈栅格状。并且，如图15B所示，经由抗蚀剂掩模47对遮光膜材料层39A选择性地进行蚀刻去除，从而在每个像素边界上形成遮光膜39。蚀刻可采用湿蚀刻或干蚀刻。干蚀刻由于可高精度地获得遮光膜39的精细的线宽而优选。当对该遮光膜材料层39A进行选择性蚀刻时，即便底层受蚀刻损伤，受损伤的也是绝缘膜52，而反射防止膜36不会受任何影响。
[0184]然后，如图16C所示，在包括遮光膜39的反射防止膜上形成平坦膜41。该平坦膜41通过涂布例如树脂等有机材料而形成。
[0185]然后，如图16D所示，在平坦膜41上依次形成例如拜耳阵列的片上滤色器42和片上微透镜43。由此获得所意图的第二实施方式的固态成像装置51。[0186]根据本实施方式的固态成像装置的制造方法，由于在反射防止膜36上形成膜厚充分大于反射防止膜36的绝缘膜52之后，在该绝缘膜52上的像素边界部分形成遮光膜39。因此在遮光膜39的利用蚀刻进行的选择加工中，即便对底层膜造成蚀刻损伤，但反射防止膜36不会受蚀刻损伤，能够形成具有最优膜厚的反射防止膜36。
[0187]除此之外，能够显示出在第一实施方式的态成像装置的制造方法中说明的效果相同的效果。即，由于将遮光膜39选择性地形成在半导体衬底22的用作受光面的背面22B上的经由反射防止膜36和绝缘膜52而与像素边界相对应的部分，因此能够将遮光膜39形成在靠近受光面34的位置。通过将遮光膜39形成在靠近受光面的位置，能够阻止未被片上微透镜43完全收集的光进入相邻像素。此外，该遮光膜39阻止作为Mg光斑产生原因的衍射光向有效像素的入射。由于经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43，因此能够在有效画面区域内使片上微透镜43的透镜高度一致。
[0188]此外，在本实施方式的制造方法中，由于在受光面34上形成维持最优膜厚的反射防止膜36，因此进一步抑制了衬底背面22B的受光面34上的反射，提高了灵敏度。从而，本制造方法能够容易且高精度地制造降低了光学混色、通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑、并且在有效像素区域内实现了均匀的高灵敏度的性能更高的第二实施方式的固态成像装置。
[0189]在上述实施方式的固态成像装置21、51中，可根据集光状态来恰当地选定遮光膜39的开口形状。图17A?图17C示出了遮光膜39的开口形状的例子。图17A所示的遮光膜39被构成为具有四方形的开口形状的开口 39a。从而光电二极管H)的受光面的形状成为四方形。当具有四方形的开口 39a时，可获得最大灵敏度。
[0190]图17B所示的遮光膜39被构成为具有多角形、在本例子中为八角形的开口形状的开口 39b。从而光电二极管ro的受光面的形状成为八角形。与四方形相比，当具有八角形的开口 39b时能够减少对角方向上的光斑。
[0191]图17C所示的遮光膜39被构成为具有圆形的开口形状的开口 39c。从而光电二极管ro的受光面的形状成为圆形。当具有圆形(图17A的四方形的内切圆)的开口 39c时，还能够减少在水平和对角的中间方向上产生的光斑。但其灵敏度在图17A?图17C中最低。
[0192]此外，在图17A?图17C的任一构成中，像素边界的遮光膜39均以上下左右对称的形状形成，并且按照遮光膜开口中心O与形成在半导体衬底22中的光电二极管ro的中心ο —致的方式形成。通过使光电二极管ro的中心ο与遮光膜开口中心ο —致，能够保证依赖于入射角度的对称性,可在整个画面上获得各向同性的灵敏度特性。
[0193]〈4.第三实施方式〉
[0194][固态成像装置的构成例]
[0195]图18示出了本发明涉及的固态成像装置的第三实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。在第三实施方式涉及的固态成像装置56中，在半导体衬底22的像素区域23形成各光电二极管PD，在外围电路部57上形成逻辑电路(图中没有示出)，并且在半导体衬底22的背面22B上顺次形成反射防止膜36、绝缘膜52。
[0196]此外，在本实施方式中，在与像素区域23对应的绝缘膜52上形成像素边界处的栅格状的遮光膜39，并且在与外围电路部57以及像素区域的光学黑色电平区域23B对应的绝缘膜52上形成连续的遮光膜39。光学黑色电平区域23B形成在有效像素区域23A的周围。上述的像素边界的遮光膜39和在外围电路部57以及光学黑色电平区域23B的整个区域上连续的遮光膜39同时以相同材料的膜形成。像素边界处的遮光膜39和遍布外围电路部57以及光学黑色电平区域23B的遮光膜39彼此连续形成为一体。
[0197]在本实施方式中，还在包括遮光膜39、39的绝缘膜52上形成平坦膜41，并在平坦膜41的与像素区域23对应的区域上形成片上滤色器42和片上微透镜43。在外围电路部57处的衬底表面侧也形成经由层间绝缘膜而配置了多层布线的多层布线层。
[0198]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0199]根据第三实施方式涉及的固态成像装置56，由于同时形成了从外围电路部57至光学黑色电平区域23B连续的遮光膜39和像素边界处的栅格状的遮光膜39，因此减少了由遮光膜39引起的高低差。由此，能够对齐有效像素区域内的片上微透镜43的透镜高度，可在整个有效像素区域内获得均匀的集光状态。
[0200]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即降低了由未被片上微透镜43完全收集的光引起的向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑的产生等。由此，第三实施方式涉及的背照式固态成像装置56能够提高图像质量。
[0201]〈5.第四实施方式〉
[0202][固态成像装置的构成例]
[0203]图19示出了本发明涉及的固态成像装置的第四实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第四实施方式涉及的固态成像装置59中，在半导体衬底22的像素区域23形成各光电二极管PD，在外围电路部57上形成逻辑电路(图中没有示出)，并且在半导体衬底22的背面22B上顺次形成反射防止膜36、绝缘膜52。
[0204]在与像素区域23对应的绝缘膜52上与像素边界相应地形成栅格状的遮光膜39，并在与外围电路部57以及像素区域的光学黑色电平区域23B对应的绝缘膜52上形成连续的遮光膜39。光学黑色电平区域23B形成在有效像素区域23A的周围。上述的像素边界的遮光膜39和在外围电路部57以及光学黑色电平区域23B的整个区域上连续的遮光膜39同时以相同材料的膜形成。像素边界处的遮光膜39和遍布外围电路部57以及光学黑色电平区域23B的遮光膜39彼此连续形成为一体。
[0205]此外，在本实施方式中，上述遮光膜39被连接在半导体衬底22的接地(GND)区域，即由P型半导体区域形成的元件分离区域27。与前面说明的一样，遮光膜39例如由铝(Al)或钨(W)等形成。遮光膜29优选如图19所示那样例如经由T1、TiN等金属阻挡层60而连接在元件分离区域27的ρ型半导体区域。地电位(接地电位)通过元件分离区域27的ρ型半导体区域而被施加至遮光膜39。
[0206]如图20所示，遮光膜39通过连接器部61而与像素区域中位于比光学黑色电平区域23B更靠外侧的位置的元件分离区域27相连接。此外，遮光膜39还可以连接在有效像素区域23A中的元件分离区域27的连接器部62。在像素区域23中，形成连接器部61会损伤硅，从而可能引起白点的产生，因此必需避免形成连接器部61。因此优选在光学黑色电平区域的外侧进行遮光膜39与元件分离区域的连接。[0207]其他构成与在第二实施方式、第三实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14、图18的部分相对应的部分标以相同的标号,并省略重复说明。
[0208]根据第四实施方式涉及的固态成像装置59，通过作为接地区域的元件分离区域27将遮光膜39接地，由此遮光膜39的电位被固定，不会对正下方的光电二极管H)产生不利影响，能够减少暗噪声。
[0209]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑的产生，通过平坦膜41而在有效像素区域内实现了均匀的灵敏度等等。此外还显示出与在第三实施方式中进行说明的效果相同的效果，即降低了由遮光膜39引起的高低差，从而可在有效像素区域内获得均匀的集光特性等。由此，第四实施方式涉及的背照式固态成像装置59能够提高图像质量。
[0210]〈6.第五实施方式〉
[0211][固态成像装置的构成例]
[0212]图21示出了本发明涉及的固态成像装置的第五实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第五实施方式涉及的固态成像装置63中，在半导体衬底22的像素区域23形成各光电二极管PD，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管H)的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上的像素边界处形成栅格状的遮光膜39。
[0213]此外，在本实施方式中，在每个光电二极管H)的对应的上部形成层内透镜64。层内透镜64、即在本例子中以形成凸透镜的方式构成的层内透镜64例如能够用氮化膜形成。
[0214]在层内透镜64上形成例如由有机膜形成的平坦膜67，在该平坦膜67上依次形成片上滤色器42和片上微透镜43。本实施方式中的层内透镜64例如形成在片上滤色器42的下层、即反射防止膜36和片上滤色器42之间。
[0215]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0216]根据第五实施方式涉及的固态成像装置63，由于与各光电二极管H)相对应地在反射防止膜36和片上滤色器42之间形成层内透镜64，因此进一步提高了针对光电二极管PD的集光效率。由此，能够进一步减少向相邻像素的光学混色。
[0217]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而降低了 Mg光斑的产生，通过平坦膜41而在有效像素区域内实现了均匀的灵敏度等等。由此，第五实施方式涉及的背照式固态成像装置63能够提高图像质量。
[0218]〈7.第六实施方式〉
[0219][固态成像装置的构成例]
[0220]图22示出了本发明涉及的固态成像装置的第六实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第六实施方式涉及的固态成像装置67中，在半导体衬底22的像素区域23形成各光电二极管PD，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管H)的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上的像素边界形成栅格状的遮光膜39。此外，在包括遮光膜39的绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43。
[0221]此外，在本实施方式中，在每个片上微透镜43的表面上沿着透镜面形成反射防止膜68。该反射防止膜68例如可由一层氧化硅膜形成。除此之外，反射防止膜68也可以由多层膜形成。
[0222]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0223]根据第六实施方式涉及的固态成像装置67，通过在片上微透镜43的表面上形成反射防止膜68，能够降低进行高亮度光拍摄时的片上微透镜43、片上滤色器42上的反射率。从而，能够进一步减少衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。
[0224]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑的产生，通过平坦膜41而在有效像素区域内实现了均匀的灵敏度等等。由此，第六实施方式涉及的背照式固态成像装置67能够提高图像质量。
[0225]〈8.第七实施方式>
[0226][固态成像装置的构成例]
[0227]图23示出了本发明涉及的固态成像装置的第七实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第七实施方式涉及的固态成像装置71中，在半导体衬底22的像素区域23形成各光电二极管PD，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管H)以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管ro的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上的像素边界形成栅格状的遮光膜39。此外，在包括遮光膜39的绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43。
[0228]此外，在本实施方式中，在每个片上微透镜43上形成均匀连续的透明的平坦膜72。该平坦膜72由折射率低于片上微透镜43的材料膜形成，例如由树脂等有机膜形成。
[0229]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0230]根据第七实施方式涉及的固态成像装置71，由于在各片上微透镜43上形成均匀连续的平坦膜72，因此能够抑制在进行高亮度光源拍摄时由片上微透镜43、片上滤色器42引起的衍射现象。从而能够抑制衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。
[0231]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑的产生，通过平坦膜41而在有效像素区域内实现了均匀的灵敏度等等。由此，第七实施方式涉及的背照式固态成像装置71能够提高图像质量。
[0232]<9.第八实施方式>[0233][固态成像装置的构成例]
[0234]图24示出了本发明涉及的固态成像装置的第八实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第八实施方式涉及的固态成像装置74中，在半导体衬底22的像素区域形成各光电二极管H)，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管H)的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上的像素边界形成栅格状的遮光膜39。此外，在包括遮光膜39的绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜75。
[0235]此外，在本实施方式中，用矩形透镜形成片上微透镜75，并且在每个矩形的片上微透镜75上形成均匀连续的透明的平坦膜72。该平坦膜72由折射率低于片上微透镜75的材料膜形成，例如由树脂等有机膜形成。
[0236]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0237]根据第八实施方式涉及的固态成像装置74，由于在各片上微透镜75上形成均匀连续的平坦膜72，因此能够抑制在进行高亮度光源拍摄时由片上微透镜75、片上滤色器42引起的衍射现象。从而能够抑制衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。此外，由于用矩形透镜形成片上微透镜75，可增大透镜高度，从而可大幅度提高片上微透镜的集光能力。
[0238]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而降低了 Mg光斑的产生，通过平坦膜41而在有效像素区域内实现了均匀的灵敏度等等。由此，第八实施方式涉及的背照式固态成像装置74能够提高图像质量。
[0239]<10.第九实施方式>
[0240][固态成像装置的构成例]
[0241]图25示出了本发明涉及的固态成像装置的第九实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。在第九实施方式涉及的固态成像装置77中，在半导体衬底22的像素区域形成各光电二极管H)，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管H)的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上的像素边界形成栅格状的遮光膜39。
[0242]此外，在本实施方式中，省略平坦膜41而在包括遮光膜39的反射防止膜36上直接形成片上滤色器42，并在该片上滤色器42上形成片上微透镜43。片上滤色器42的每种颜色滤色器的一部分形成在遮光膜39之间。
[0243]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0244]根据第九实施方式涉及的固态成像装置77，由于在包括遮光膜39的反射防止膜36上直接形成片上滤色器42，因此灵敏度变高，光学混色以及Mg光斑变少了。[0245]除此之外，还显示出与在第二实施方式中进行说明的效果相同的效果，即通过像素边界的遮光膜39降低了向相邻像素的光学混色，通过抑制衍射光向有效像素的入射而减少了 Mg光斑的产生等等。由此，第九实施方式涉及的背照式固态成像装置77能够提高图像质量。
[0246]〈11.第十实施方式〉
[0247][固态成像装置的构成例]
[0248]图26示出了本发明涉及的固态成像装置的第十实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。该图26中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。第十实施方式涉及的固态成像装置79省去了上述第六实施方式(参考图22)中的像素边界的遮光膜39。外围电路部以及光学黑色电平区域与现有例一样进行遮光。
[0249]即，在本实施方式的固态成像装置79中，在半导体衬底22的像素区域23形成每个光电二极管ro，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管ro的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43。
[0250]此外，在本实施方式中，在每个片上微透镜43的表面上沿着透镜面形成反射防止膜68。该反射防止膜68例如可由一层氧化硅膜形成。除此之外，反射防止膜68也可以由多层膜形成。
[0251]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0252]根据第十实施方式涉及的固态成像装置79，通过在片上微透镜43的表面上形成反射防止膜68，能够降低进行高亮度光拍摄时的片上微透镜43、片上滤色器42上的反射率。从而，能够进一步减少衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。由此，第十实施方式涉及的背照式固态成像装置79能够提高图像质量。
[0253]<12.第^^一实施方式>
[0254][固态成像装置的构成例]
[0255]图27示出了本发明涉及的固态成像装置的第十一实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。图中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。第十一实施方式涉及的固态成像装置81省去了上述第七实施方式(参考图23)中的像素边界的遮光膜39。外围电路部以及光学黑色电平区域与现有例一样进行遮光。
[0256]即，在本实施方式的固态成像装置81中，在半导体衬底22的像素区域23形成每个光电二极管ro，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管ro的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜43。
[0257]此外，在本实施方式中，在每个片上微透镜43上形成均匀连续的透明的平坦膜72。该平坦膜72由折射率低于片上微透镜43的材料膜形成，例如由树脂等有机膜形成。[0258]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0259]根据第十一实施方式涉及的固态成像装置81，由于在各片上微透镜43上形成均匀连续的平坦膜72，因此能够抑制在进行高亮度光源拍摄时由片上微透镜43、片上滤色器42引起的衍射现象。从而能够抑制衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。
[0260]由此，第十一实施方式涉及的背照式固态成像装置81能够提高图像质量。
[0261]〈13.第十二实施方式〉
[0262][固态成像装置的构成例]
[0263]图28示出了本发明涉及的固态成像装置的第十二实施方式。本实施方式的固态成像装置是背照式CMOS固态成像装置。该图28中省略了衬底表面侧的一部分，只示出了主要部分的截面构造。省略部分与图14相同。第十二实施方式涉及的固态成像装置83省去了上述第八实施方式(参考图24)中的像素边界的遮光膜39。外围电路部以及光学黑色电平区域与现有例一样进行遮光。
[0264]即，在本实施方式的固态成像装置81中，在半导体衬底22的像素区域23形成每个光电二极管ro，在外围电路部(图中没有示出)上形成逻辑电路。由光电二极管ro以及像素晶体管构成的各像素通过元件分离区域27被分离。在光电二极管ro的用作受光面的衬底背面22B上形成反射防止膜36以及绝缘膜52，并在绝缘膜52上经由平坦膜41形成片上滤色器42和片上微透镜75。
[0265]此外，在本实施方式中，用矩形透镜形成片上微透镜75，并且在每个矩形的片上微透镜75上形成均匀连续的透明的平坦膜72。该平坦膜72由折射率低于片上微透镜75的材料膜形成，例如由树脂等有机膜形成。
[0266]其他构成与在第二实施方式中进行说明的构成相同，因此对于与图14的部分相对应的部分标以相同的标号，并省略重复说明。
[0267]根据第十二实施方式涉及的固态成像装置83，由于在各片上微透镜75上形成均匀连续的平坦膜72，因此能够抑制在进行高亮度光源拍摄时由片上微透镜75、片上滤色器42引起的衍射现象。从而能够抑制衍射光向有效像素的入射，进一步减少Mg光斑。此外，由于用矩形透镜形成片上微透镜75，可增大透镜高度，从而可大幅度提高片上微透镜的集光能力。由此，第十二实施方式涉及的背照式固态成像装置74能够提高图像质量。
[0268]在上述第三实施方式?第十二实施方式中，也可以构成为与第一实施方式同样地省去绝缘膜52的结构。此外，也可以构成为将第一实施方式?第十二实施方式的特征性构成彼此组合起来的结构。
[0269]<14.第十三实施方式>
[0270][固态成像装置的构成例]
[0271]图29示出了本发明涉及的固态成像装置的第十三实施方式。本实施方式的固态成像装置是前照式CMOS固态成像装置。第十三实施方式涉及的固态成像装置85包括:在例如由硅形成的半导体衬底22上排列多个像素而成的像素区域(所谓的图像捕获区域)23 ；以及配置在像素区域23的周围的外围电路部(图中没有示出)。单位像素24包括作为光电转换部的光电二极管H)以及多个像素晶体管Tr。光电二极管H)被形成为遍布半导体衬底22的厚度方向上的整个区域，并被构成为pn结型光电二极管，该pn结型光电二极管由第一导电型半导体区域和第二导电型半导体区域构成，所述第一导电型半导体区域在本例子中为η型半导体区域25，所述第二导电型半导体区域面对衬底的表面和背面这两面，在本例子中为P型半导体区域26。面对衬底的表面和背面这两面的ρ型半导体区域兼作用于抑制暗电流的空穴电荷积累区域。
[0272]由光电二极管H)以及像素晶体管Tr构成的每个像素24通过元件分离区域27被分离。元件分离区域27通过ρ型半导体区域形成，并且例如被接地。像素晶体管Tr通过在形成于半导体衬底22的表面22A侧的ρ型半导体阱区域28上形成η型源极区域以及漏极区域(图中没有示出)、并在这两个区域之间的衬底表面上经由栅极绝缘膜形成栅极电极29而构成。在图29中，多个像素晶体管以一个像素晶体管Tr作为代表示出，并且用栅极电极29示意性地表示。
[0273]在本实施方式中，在半导体衬底22的表面22Α上经由例如由氧化硅膜等绝缘膜构成的平坦膜86而形成绝缘膜，在所述表面22Α上形成有像素晶体管Tr并且表面22Α该被用作受光面。该绝缘膜在本例子中由反射防止膜36形成。反射防止膜36由具有不同折射率的多层的膜形成，在本例子中，由氧化铪(Hf02)膜37和氧化硅膜38这两层膜形成。
[0274]此外，在本实施方式中，在该反射防止膜36上的像素边界形成遮光膜39。与前面说明的一样，该遮光膜39可以用任意的遮光材料形成，但优选用遮光能力强并且能够精密加工、例如通过蚀刻能够高精度加工的材料形成，优选用金属膜、例如铝(Al)膜或钨(W)膜形成。遮光膜39例如也可以用多晶硅形成。
[0275]在包括遮光膜39的反射防止膜36上形成所谓的多层布线层33，该多层布线层33通过经由层间绝缘层31配置多层布线32而形成。在多层布线层33上经由平坦膜86依次形成片上滤色器42和其上的片上微透镜43。光L从衬底表面22A侧入射，通过片上微透镜43被收集，然后被每个光电二极管H)接收。
[0276]根据第十三实施方式涉及的前照式固态成像装置85，由于在非常接近受光面34的像素边界形成了遮光膜39，因此阻挡了未被片上微透镜43完全收集而向相邻像素侧传播的光。即，通过像素边界上的遮光膜39，能够防止光向相邻像素入射，从而能够降低光学混色。由此，第十三实施方式涉及的前照式固态成像装置85能够提高图像质量。
[0277]〈15.第十四实施方式〉
[0278][固态成像装置的构成例]
[0279]图30示出了本发明涉及的固态成像装置的第十四实施方式。本实施方式的固态成像装置是前照式CMOS固态成像装置。与第十三实施方式一样，第十四实施方式涉及的固态成像装置89包括:在例如由硅形成的半导体衬底22上排列多个像素而成的像素区域(所谓的图像捕获区域)23 ;以及配置在像素区域23的周围的外围电路部(图中没有示出)。在外围电路部上形成逻辑电路。单位像素24包括作为光电转换部的光电二极管H)以及多个像素晶体管Tr。光电二极管H)被形成为遍布半导体衬底22的厚度方向上的整个区域，并被构成为pn结型光电二极管，该pn结型光电二极管由第一导电型半导体区域和第二导电型半导体区域构成，所述第一导电型半导体区域在本例子中为η型半导体区域25，所述第二导电型半导体区域面对衬底的表面和背面这两面，在本例子中为P型半导体区域26。面对衬底的表面和背面这两面的P型半导体区域兼作用于抑制暗电流的空穴电荷积累区域。
[0280]由光电二极管H)以及像素晶体管Tr构成的每个像素24通过元件分离区域27被分离。元件分离区域27通过ρ型半导体区域形成，并且例如被接地。像素晶体管Tr通过在形成于半导体衬底22的表面22A侧的ρ型半导体阱区域28上形成η型源极区域以及漏极区域(图中没有示出)、并在这两个区域之间的衬底表面上经由栅极绝缘膜形成栅极电极29而构成。在图30中，多个像素晶体管以一个像素晶体管Tr作为代表示出，并且用栅极电极29示意性地表示。
[0281]在本实施方式中，在半导体衬底22的形成有像素晶体管Tr并被用作受光面的表面22Α上经由例如由氧化硅膜等绝缘膜构成的平坦膜86而形成绝缘膜。该绝缘膜在本例子中由反射防止膜36形成。反射防止膜36由具有不同折射率的多层的膜形成，在本例子中，由氧化铪(Hf02)膜37和氧化硅膜38这两层膜形成。
[0282]此外，在该反射防止膜36上形成绝缘膜52，并在该绝缘膜52上的像素边界处形成遮光膜39。绝缘膜52的膜类型、膜厚被设定为光学适当值。绝缘膜52例如可以由氧化硅膜形成，其膜厚被设定为至少充分大于反射防止膜36的膜厚。遮光膜39可以用任意的遮光材料形成，但优选用遮光能力强并且能够精密加工、例如通过蚀刻能够高精度加工的材料形成，优选用金属膜、例如铝(Al)膜或钨(W)膜形成。遮光膜39例如也可以用多晶硅形成。
[0283]在包括遮光膜39的绝缘膜52上形成所谓的多层布线层33，该多层布线层33通过经由层间绝缘层31配置多层布线32而形成。在多层布线层33上经由平坦膜86依次形成片上滤色器42和其上的片上微透镜43。光L从衬底表面22A侧入射，通过片上微透镜43被收集，然后被每个光电二极管H)接收。
[0284]根据第十四实施方式涉及的前照式固态成像装置89，由于在反射防止膜36上形成厚度比反射防止膜36厚的绝缘膜52，并在该绝缘膜52上的与像素边界对应的部分形成遮光膜39，因此维持了最合适的反射防止膜36。S卩，遮光膜39通过在整个面上形成遮光膜材料层后经选择性蚀刻形成图案而形成。在该选择性蚀刻中，即便底层受蚀刻损伤，受损伤的也是绝缘膜52，而反射防止膜36不会受任何影响。
[0285]此外，与第十三实施方式一样，由于在非常接近受光面87的像素边界形成了遮光膜39，因此阻挡了未被片上微透镜43完全收集而向相邻像素侧传播的光。即，通过像素边界上的遮光膜39，能够防止光向相邻像素入射，从而能够降低光学混色。由此，第十四实施方式的前照式固态成像装置85能够提高图像质量。
[0286]在上述实施方式的固态成像装置中，将信号电荷设为电子，然后将第一导电型设为η型，将第二导电型设为ρ型。但在将信号电荷设为空穴时可以将第一导电型设为P型，将第二导电型设为η型。在此情况下，上述实施方式的半导体区域的导电型为相反的导电型。
[0287]<16.第十五实施方式>
[0288][电子设备的构成例]
[0289]上述本发明涉及的固态成像装置例如能够应用于数字照相机或摄像机等照相系统、具有图像捕获功能的便携式电话、或者具有图像捕获功能的其他设备等的电子设备。
[0290]图43示出了应用于作为本发明涉及的电子设备的一个示例的相机的第十五实施方式。本实施方式涉及的相机举例为可拍摄静止图像或运动图像的摄像机。本实施方式的相机包括:固态成像装置I ;向固态成像装置的受光传感器部引导入射光的光学系统210 ；快门装置211 ;驱动固态成像装置I的驱动电路212 ;处理固态成像装置I的输出信号的信号处理电路213。
[0291]固态成像装置I应用上述各实施方式的固态成像装置中的任一种。光学系统(光学透镜)210使来自被拍摄体的图像光(入射光)成像于固态成像装置I的图像捕获面上。由此，信号电荷在固态成像装置I内被积累固定期间。光学系统210也可以是由多个光学透镜构成的光学透镜系统。快门装置211控制对固态成像装置I的光照射期间和遮光期间。驱动电路212提供用于控制固态成像装置I的传输动作以及快门装置211的快门动作的驱动信号。通过从驱动电路212提供的驱动信号(定时信号)来进行固态成像装置I的信号传输。信号处理电路213进行各种信号处理。经信号处理的图像信号被存储到存储器等存储介质或被输出到监视器。
[0292]根据第十五实施方式涉及的电子设备，由于将上述实施方式的固态成像装置用作固态成像装置1，因此能够提高图像质量，能够提供可靠性高的相机等电子设备。
[0293]〈1.第十六实施方式:固态成像装置〉
[0294][1-1固态成像装置的整体构成]
[0295]图7是示出本发明第十六实施方式涉及的CMOS型固态成像装置整体的概要构成图。
[0296]第一?十五实施方式涉及的固态成像装置或电子设备可以与第十六?十八实施方式涉及的固态成像装置或电子设备同时使用。
[0297]参考标号I是固态成像装置，2是像素,3是像素部,4是垂直驱动电路,5是列信号处理电路，6是水平驱动电路，7是输出电路，8是控制电路，10是水平信号线，512是像素形成区域，513是衬底，514是支承衬底，515是布线层，516是片上透镜，517是遮光部，518是高介电常数材料膜，519是沟槽部，520是遮光膜，521是电荷积累区域，522是暗电流抑制区域，523是暗电流抑制区域，524是元件分离区域，525是布线，526是布线层，527是层间绝缘膜，528是栅极电极，529是栅极绝缘膜，530是背面区域，530a是硅层，530b是蚀刻阻挡层，531是光刻胶，531a是开口部，532是掩埋膜。
[0298]本实施方式的固态成像装置I包括:由多个像素2构成的像素部3，所述多个像素2被排列在由娃形成的衬底11上；垂直驱动电路4 ;列信号处理电路5 ;水平驱动电路6 ;输出电路7;以及控制电路8等。
[0299]像素2包括由光电二极管构成的受光部以及多个像素晶体管，并且多个像素2呈二维阵列状规则地排列在衬底11上。构成像素2的像素晶体管可以是由传输晶体管、复位晶体管、选择晶体管以及放大晶体管构成的四个MOS晶体管，另外也可以是去除选择晶体管之后的三个晶体管。
[0300]像素部3由规则地排列成二维阵列状的多个像素2构成。像素部3由有效像素区域和黑基准像素区域(图中没有示出)构成，其中，有效像素区域实际接受光并将通过光电转换生成的信号电荷放大后读出至列信号处理电路5，黑基准像素区域用于输出作为黑色电平的基准的光学黑色。黑基准像素区域通常形成在有效像素区域的周围部。
[0301]控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号以及主时钟，生成作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5以及水平驱动电路6等进行动作的基准的时钟信号和控制信号等。然后，通过控制电路8生成的时钟信号和控制信号等被输入垂直驱动电路4、列信号处理电路5以及水平驱动电路6等。
[0302]垂直驱动电路4例如由移位寄存器构成，并以行单位依次沿垂直方向选择性地扫描像素部3的各个像素2。并且，将基于信号电荷的像素信号通过垂直信号线提供给列信号处理电路5，其中信号电荷是在各个像素2的光电二极管中根据受光量而生成的。
[0303]列信号处理电路5对应像素2的例如每一列而配置，其对于从一行像素2输出的信号，按照每一像素列通过来自黑色基准像素区域(图中虽未示出，但其形成在有效像素区域的周围)的信号进行去噪或信号放大等信号处理。在列信号处理电路5的输出级与水平信号线10之间设置有水平选择开关(图中没有示出)。
[0304]水平驱动电路6例如由移位寄存器构成，其通过依次输出水平扫描脉冲来顺序选择每一个列信号处理电路5,以从每一个列信号处理电路5向水平信号线10输出像素信号。
[0305]输出电路7对从每一个列信号处理电路5通过水平信号线10依次提供而来的信号进行信号处理后将其输出。
[0306][1-2主要部分的构成]
[0307]图31示出了本实施方式的固态成像装置I的像素部3处的截面构成图。本实施方式的固态成像装置I举例为背照式CMOS固态成像装置。
[0308]如图31所示，本实施方式的固态成像装置I包括:衬底513、形成在衬底513的表面侧的布线层526和支承衬底514、形成在衬底513的被面侧的滤色器层515和片上透镜516。
[0309]衬底513由硅半导体衬底构成，例如由第一导电型(在本实施方式中为η型)的半导体衬底构成。衬底513具有3 μ m?5 μ m的厚度,多个像素2以二维矩阵状形成在衬底513的像素形成区域512上，像素2由受光部H)和构成像素电路部的多个像素晶体管Tr构成。此外，图31中没有示出，但在形成于衬底513上的像素2的外围区域构成有外围电路部。
[0310]受光部PD包括:形成在像素形成区域512上的暗电流抑制区域522、523 ；以及形成在所述暗电流抑制区域522、523之间的区域的电荷积累区域521。暗电流抑制区域523形成在衬底513 (像素形成区域512)的表面侧，并由第二导电型(在本实施方式中为ρ型)的高浓度杂质区域构成。此外，暗电流抑制区域522形成在衬底513(像素形成区域512)的背面侧，并由P型杂质区域构成。电荷积累区域521由η型杂质区域构成。在该受光部H)中，主要由形成在构成暗电流抑制区域522、523的ρ型杂质区域与构成电荷积累区域521的η型杂质区域之间的pn结构成了光电二极管。
[0311]在受光部F1D中生成和积累与入射的光的光量相应的信号电荷。此外,作为在衬底界面引起暗电流的原因的电子被暗电流抑制区域522、523的大量的作为载流子的空穴吸收，由此抑制了暗电流。
[0312]像素晶体管Tr可以被构成为包括:形成在衬底513的表面侧的源极-漏极区域(图中没有示出)；经由栅极绝缘膜529形成在衬底513的表面上的栅极电极528。如上所述，像素晶体管Tr既可以被构成为具有包含传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管的三个晶体管，此外，也可以被构成为还包含选择晶体管的四个晶体管。虽然图中没有示出，但源极-漏极区域由形成在衬底513表面侧的η型高浓度杂质区域形成，本实施方式的像素晶体管Tr起到η沟道MOS晶体管的功能。[0313]此外，在相邻的像素2和像素2之间形成有从衬底513的表面至背面由ρ型高浓度杂质区域形成的元件分离区域524，各个像素2通过该元件分离区域524被电气分离。而且，在元件分离区域524中形成有从衬底513的背面侧形成至预定的深度处的遮光部517。当俯视时，遮光部517以包围各个像素2的方式例如被形成为栅格状。该遮光部517包括形成在衬底513的背面侧的期望厚度的沟槽部519 ;形成在沟槽部519的侧壁以及底面上的高介电常数材料膜518 ;以及经由高介电常数材料膜518而埋在沟槽部519内的遮光膜520。此时,掩埋在沟槽部519内的遮光膜520的最外侧表面与衬底513的背面构成于同一表面上。高介电常数材料膜518的材料例如可以使用氧化铪(Hf02)、五氧化二钽(Ta205)、二.氧化锆(Zr02)。此外，遮光膜20的材料例如可以使用钨(W)、铝(Al)。
[0314]布线层526形成在衬底513的表面侧，并具有经由层间绝缘膜527而层叠多层(在本实施方式中为三层)的布线525。像素晶体管Tr经由形成在布线层526中的布线525而被驱动，所述像素晶体管Tr用于构成像素2。
[0315]支承衬底514被形成在布线层526的面对衬底513那侧的相反侧的面上。该支撑衬底514被构成以在制造阶段用于确保衬底513的强度，其例如由硅衬底构成。
[0316]滤色器层515被形成在衬底513的背面侧，并且对应每个像素例如形成了 R (红色)、G (绿色)、B (蓝色)的滤色器层。滤色器层515使期望波长的光透射，透射的光入射到衬底513内的受光部H)。
[0317]片上透镜516被形成在滤色器层515的面对衬底513那侧的相反侧的面上。片上透镜516收集照射进来的光，被收集的光经由滤色器层515高效率地入射到各个受光部H)。
[0318]在具有以上构成的固态成像装置I中，光从衬底513的背面侧照射进来，透射片上透镜516以及滤色器层515的光经受光部F1D光电转换,生成信号电荷。然后,在受光部F1D生成的信号电荷经由形成在衬底513的表面侧的像素晶体管Tr并通过由布线层526的期望的布线525形成的垂直信号线作为像素信号被输出。
[0319]在本实施方式的固态成像装置I中，在相邻的像素2和像素2之间由于元件分离区域524的电势形成的壁垒而不发生电子的移动。即，通过形成在衬底513内的杂质区域的浓度梯度，实现了像素间的电气分离。
[0320]此外，通过掩埋在元件分离区域524内而形成的遮光部517，防止了在光入射面侧倾斜射入的光入射到相邻的像素2中。S卩，通过遮光部517实现了像素间的光学分离。
[0321]此外，当在元件分离区域524中形成沟槽部519时，由于沟槽部519的侧壁以及底面上的物理损伤或离子照射所造成的杂质激活，在沟槽部519的周围部分可能发生针扎(pinning)偏离。对于该问题,本实施方式通过在沟槽部519的侧壁以及底面形成具有大量固定电荷的高介电常数材料膜518而防止了针扎偏离。
[0322]根据本实施方式的固态成像装置1，由于在相邻的像素之间构成了掩埋在元件分离区域524内的遮光部517，因此能够防止入射到受光面的倾斜的光射入受光部H)中。由此，阻挡了未被片上微透镜完全收集而向相邻像素2入射的光，降低了在相邻的像素之间发生的光学混色。此外，由于还阻挡了在受光面与片上透镜516之间发生的衍射光或反射光中朝着相邻像素2入射的大角度的光，因此减少了光斑的产生。
[0323]而且，根据本实施方式的固态成像装置1，由于遮光部517被埋入元件分离区域524中，因此衬底513背面的受光面变得平坦，形成在衬底513的背面侧的滤色器层515和片上透镜516接近受光面。由此,光入射的片上透镜516的表面与衬底513的受光面之间的距离变近，从而提高了集光特性，减少了混色。
[0324][1 — 3制造方法]
[0325]在图32A?图41L中示出本实施方式的固态成像装置I的制造步骤图，并对本实施方式的固态成像装置I的制造方法进行说明。
[0326]首先，如图32A所示，在衬底513上形成多个由受光部H)和像素晶体管Tr构成的像素2，并在衬底513的表面侧形成布线层526，布线层526由经由层间绝缘膜527形成的多层布线525构成。这些像素2和布线层526可以通过与一般的固态成像装置I同样的方法来形成。
[0327]在本实施方式中，例如准备衬底513，该衬底513具有厚度为3 μ m?5 μ m的作为η型的表面区域的像素形成区域512并在像素形成区域512下面具有背面区域530。然后，通过从该衬底513的表面侧离子注入期望浓度的期望的杂质，来在像素形成区域512中形成受光部H)、元件分离区域524、以及图中没有示出的源极-漏极区域。然后，在衬底513的表面形成例如由氧化硅膜形成的栅极绝缘膜529，之后在栅极绝缘膜529上部期望的区域形成例如由多晶硅形成的栅极电极528。栅极电极528的形成步骤可以在像素形成区域512内的受光部H)或源极-漏极区域等的形成步骤之前进行，在此情况下，能够将栅极电极528作为掩模通过自对准来形成受光部H)或源极-漏极区域。此外，也可以在栅极电极528的侧面形成例如由氧化硅膜或氮化硅膜等构成的侧壁。
[0328]此外，布线层526可以在形成栅极电极528之后通过将例如由氧化硅膜构成的层间绝缘膜527的形成步骤和由铝或铜等构成的布线525的形成步骤重复进行期望次数来形成。此时，图中虽未示出，但还进行将各个布线之间连接起来的连接器部的形成步骤。
[0329]背面区域530具有从像素形成区域512侧依次层积了未掺杂硅层530a、由ρ型高浓度杂质层构成的蚀刻阻挡层530b、未掺杂娃层530a的构造。该蚀刻阻挡层530b能够通过向未掺杂硅层530a的期望区域中离子注入高浓度的硼来形成。此外，也可以采用通过外延生长方法来形成未掺杂硅层530a并在其形成过程中在期望的区域形成ρ型高浓度杂质层的方法。本实施方式的背面区域530被构成为与衬底513接触那侧的硅层530a约为2 μ m?5 μ m,蚀刻阻挡层530b约为I μ m,形成在蚀刻阻挡层530b上的娃层530a约为I μ m0
[0330]接着，如图33B所示，通过有机类粘结剂或者通过利用等离子照射的物理粘结将支承衬底514粘贴在布线层526上部。
[0331]然后，如图34C所示，在粘贴支承衬底514后将元件翻转，通过物理研磨法对背面区域530的上表面进行研磨。此时，研磨至不到达蚀刻阻挡层530b的程度。
[0332]接着，通过使用氟硝酸湿蚀刻来对背面区域530的硅层530a进行蚀刻。于是，如图3?所示，通过未掺杂硅层530a与由ρ型高浓度杂质层构成的蚀刻阻挡层530b的掺杂基团(doping species)种类的不同，蚀刻在蚀刻阻挡层530b终止。即，只有形成在背面区域530的上表面侧的硅层530a被蚀刻去除。
[0333]接着，如图36E所示，在背面区域530的上部形成光刻胶层531，并进行曝光和显影以在形成元件分离区域524的遮光部517的区域上形成开口部531a。在此情况下，在前步骤中，背面区域530由于已蚀刻去除至蚀刻阻挡层530b因此其表面是平坦的。从而，光刻胶层531也被形成为其平面平坦，因此光刻胶层531的曝光、显影被高精度地进行，从而能够更加准确地通过图案化而形成期望的开口部531a。
[0334]接着，将被图案化为期望形状的光刻胶层531作为掩模进行干蚀刻，由此如图37F所示，贯穿背面区域530来形成从像素形成区域512的背面侧伸入至期望深度的沟槽部519。沟槽部519的深度如上所述只要形成至能够在受光面侧阻挡从衬底513的背面侧入射的倾斜光的程度的深度即可，在本实施方式中，将沟槽部519形成在从衬底513的背面例如深500nm?IOOOnm的深度处。
[0335]接着，如图38G所示，例如通过CVD法形成由氧化硅膜(Si02)或氮化硅膜(SiN)构成的掩埋膜532，以便掩埋沟槽部519。
[0336]接着，如图39H所示，通过湿蚀刻进行预定时间的蚀刻，由此回蚀掩埋膜532。此时，在掩埋膜532的表面从衬底513背面突出50nm?60nm程度的状态下结束回蚀。
[0337]接着，将掩埋膜532用作阻挡膜，通过CMP法研磨背面区域530，以弄薄背面区域530。由此如图401所示，背面区域530被去除。
[0338]接着，如图40J所示，通过湿蚀刻来去除掩埋在沟槽部519内的掩埋膜532，同时去除在前步骤的利用CMP法的研磨步骤以及形成沟槽部519的步骤中产生的损伤层。去除掩埋膜532的化学药品在掩埋膜532为Si02时可以使用氢氟酸，在掩埋膜532为SiN时可以使用磷酸。损伤层的去除优选使用例如氨水这样的碱性化学药品。
[0339]接着，如图41K所示，通过CVD法或溅射法来在包括沟槽部519的侧壁和底面的衬底513背面形成高介电常数材料膜518。接着通过CVD法来在包括形成了高介电常数材料膜518的沟槽部519在内的整个面形成遮光膜520，并将遮光膜520埋入沟槽部519的内部。
[0340]接着，如图41L所示，例如通过使用盐酸、硫酸等酸类化学药品进行湿蚀刻来调节遮光膜520的高度。此时，调节遮光膜520的高度以使遮光膜520的表面与衬底513的背面处于同一平面上。
[0341]此后，在衬底513的背面侧通过通常的方法形成滤色器层515以及片上透镜516，由此制成图31所示的本实施方式的固态成像装置I。
[0342]如上所述，本实施方式的固态成像装置I能够由大块衬底形成。通常的背照式固态成像装置使用SOI (Silicon On Insulator,绝缘体上娃)衬底,但在本实施方式中能够通过比SOI衬底成本低的大块衬底来形成，不需要高价的SOI衬底，因此可减少成本。
[0343]此外，在本实施方式的固态成像装置I中，举出了使用衬底513的例子，其中衬底513具有在未掺杂硅层530a上形成了由ρ型高浓度杂质层构成的蚀刻阻挡层530b的背面区域530。但不限于此，除此之外，可以使用具有各种蚀刻阻挡层的衬底。例如也可以将SiC或SiGe层用作蚀刻阻挡层530b。
[0344]此外，在本实施方式的固态成像装置I的制造方法中，能够在沟槽部519中形成在图38H的步骤中被用作阻挡层的掩埋膜532，图391所示步骤的背面区域530的薄膜化变得容易。此外，由于背面区域530的薄膜化变得容易，因此能够将形成在背面区域530的ρ型高浓度杂质层形成在从形成于衬底513的受光部H)远离某种程度的距离处。因此，能够抑制像素形成区域512的受光部H)的载流子概况由于作为蚀刻阻挡层530b的ρ型高浓度杂质层的扩散步骤中的热量而被调制。[0345]此外，在本实施方式的固态成像装置I的制造方法中，元件分离区域524通过在衬底513的表面侧离子注入ρ型杂质而形成，所述元件分离区域524形成在衬底513上。因此，在位于距表面侧较深位置处的像素形成区域512 (在此情况下，衬底513的背面侧)难以形成陡峭的电势分布。于是，在衬底513的背面侧，所生成的信号电荷可能通过元件分离区域524泄漏到相邻的像素2中，并构成引起混色或模糊现象的原因。在本实施方式中，遮光部517以埋入的方式形成在衬底513背面侧的元件分离区域524中。因此，能够在元件分离区域524中、尤其在元件分离功能薄弱的区域中物理阻挡向相邻的像素2泄漏的信号电荷，可抑制由衬底513内的信号电荷的移动引起的混色或模糊现象。
[0346]〈2.第十七实施方式:固态成像装置〉
[0347]接着，对本发明第十七实施方式涉及的固态成像装置进行说明。本实施方式的固态成像装置与第十六实施方式的固态成像装置一样为背照式固态成像装置，其整体构成与图7—样，因此省略重复说明。
[0348]图42是本实施方式的固态成像装置540的主要部分的概要截面构成图。在图42中，对于与图31相对应的部分标注相同的标号,并省略重复说明。
[0349]如图42所示，本实施方式的固态成像装置540是其中的遮光部547以贯穿形成了受光部ro的像素形成区域512的方式形成的例子。在图42所示的本实施方式中，举出了遮光部547形成在抵达至布线层526的最下层(衬底513侧)的布线525的深度处的例子，但可以采用抵达至布线层526的深度的各种构成。
[0350]本实施方式的固态成像装置540的制造方法在第十六实施方式中示出的图37F的步骤中，贯穿衬底513来形成抵达至布线层526的布线中最接近衬底513的布线525的深度的沟槽部549。之后，通过与第十六实施方式的固态成像装置I同样的方法在沟槽部549中埋入高介电常数材料膜548和遮光膜550，由此能够形成遮光部547。构成本实施方式的固态成像装置540的材料可以采用与第十六实施方式相同的材料。
[0351]在本实施方式的固态成像装置540中，通过将遮光部547形成至抵达布线层526的深度处，形成于衬底513的各个像素2即便在距光的入射面很深的位置也被遮光部547分离。由此，可进一步抑制倾斜的光向相邻的像素2入射，能够减少光斑的产生和混色。此夕卜，在衬底513内部，各个像素2也同样被遮光部547分离，因此在有强光照射进来时，还能够抑制由于所生成的过剩的信号电荷进入相邻的像素而引起模糊现象。
[0352]此外，根据本实施方式的固态成像装置540，贯穿形成有受光部H)的衬底513的遮光部547还被用作波导。即，通过入射光通过波导反射，入射光能够被衬底513内的受光部PD收集，从而提高了集光特性。
[0353]除此之外，还可获得与第十六实施方式相同的效果。
[0354]在上述第十六和十七实施方式中，将本发明应用在将与入射光量相应的信号电荷作为物理量而检测的单位像素被配置成矩阵状的CMOS型固态成像装置中的情况为例进行了说明，但本发明不限于应用在CMOS型固态成像装置。此外，本发明不限于对应将像素形成为二维矩阵状的像素部的每个像素列而配置列电路的一般的列式固态成像装置。
[0355]例如，本发明的固态成像装置还可以应用于C⑶型固态成像装置。在此情况下，在衬底的表面侧构成CCD构造的电荷传输部。当应用于CCD型固态成像装置时，除能够获得与第十六和十七实施方式一样的效果之外，由于可通过遮光部的构成来抑制倾斜光向电荷传输部入射，因此还能够抑制光斑的产生。
[0356]在上述的第十六和十七实施方式中，各个像素主要被构成为η沟道MOS晶体管，但也可以构成为P沟道MOS晶体管。在此情况下，在各图中将其导电型将变为相反类型。
[0357]此外，本发明不限于应用在检测可见光的入射光量的分布并捕获为图像的固态成像装置，也可以应用于将红外线、X射线或粒子等的入射量分布捕获为图像的固态成像装置。此外，从而广义来说，本发明可应用于检测压力、静电电容等其他物理量的分布并捕获为图像的如指纹检测传感器等这样的一般的固态成像装置(物理量分布检测装置)。
[0358]此外，本发明不限于以行单位顺序扫描像素部的各个单位像素并从各个单位像素读取像素信号的固态成像装置。也可以应用于以像素单位选择任意像素并从该被选像素以像素单位读取信号的X — Y地址型的固态成像装置。
[0359]固态成像装置既可以形成为单一芯片的形式，也可以形成为将像素部、信号处理部或光学系统封装在一起的、具有图像捕获功能的模块形式。
[0360]此外，本发明不限于应用在固态成像装置，也可以应用于成像装置。这里，成像装置是指数字静态照相机或摄像机等相机系统、便携式电话机等具有图像捕获功能的电子设备。有时也将安装在电子设备中的上述模块形式、即相机模块作为成像装置。
[0361]〈3.第十八实施方式:电子设备〉
[0362]接着，对本发明第十八实施方式涉及的电子设备进行说明。图43是本发明第十八实施方式涉及的电子设备200的概要构成图。
[0363]本实施方式的电子设备200是将上述本发明第十六实施方式中的固态成像装置I举例为可拍摄静止图像的数字照相机的例子。
[0364]本实施方式涉及的电子设备200包括固态成像装置1、光学镜头210、快门装置211、驱动电路212、以及信号处理电路213。
[0365]光学镜头210使来自被拍摄体的图像光(入射光)成像于固态成像装置I的图像捕获面上。由此，信号电荷在固态成像装置I内被积累固定期间。
[0366]快门装置211控制对固态成像装置I的光照射期间和遮光期间。
[0367]驱动电路212提供用于控制固态成像装置I的传输动作以及快门装置211的快门动作的驱动信号。通过从驱动电路212提供的驱动信号(定时信号)来进行固态成像装置I的信号传输。信号处理电路213进行各种信号处理。经信号处理的图像信号被存储到存储器等存储介质或被输出到监视器。
[0368]由于在固态成像装置I中抑制了光斑或混色以及模糊现象的产生，因此本实施方式的电子设备200可提高图像质量。
[0369]如此，能够应用固态成像装置I的电子设备200不限于相机，还可以应用于数字静态照相机、以及面向便携式电话机等移动设备的相机模块等成像装置。
[0370]本实施方式被构成为将固态成像装置I用于电子设备的例子，但也可以使用上述第十七实施方式中的固态成像装置。
【权利要求】
1.一种固态成像装置的制造方法，包括以下步骤: 在衬底的表面区域形成多个受光部以及期望的杂质区域，并在背面区域形成蚀刻阻挡层； 在所述衬底的表面侧形成布线层，所述布线层由经由层间绝缘膜而形成的多层布线构 成； 从所述衬底的背面侧将所述衬底蚀刻至所述蚀刻阻挡层； 形成从所述衬底的背面侧到达至期望深度的沟槽部； 在形成于所述衬底中的沟槽部形成掩埋膜，并将所述掩埋膜作为阻挡而将所述衬底弄薄；以及 在去除所述掩埋膜之后向所述沟槽部中掩埋遮光膜。
2.如权利要求1所述的固态成像装置的制造方法，其中， 所述衬底的背面区域由未掺杂硅层构成，所述蚀刻阻挡层由P型高浓度杂质层构成。
3.如权利要求1所述的固态成像装置的制造方法，其中， 所述掩埋膜由氧化硅膜或氮化硅膜形成。
4.如权利要求1所述的固态成像装置的制造方法，其中， 所述遮光部贯穿所述衬底而被形成。
5.如权利要求3所述的固态成像装置，其中， 在所述沟槽部和被掩埋在沟槽部内的遮光膜之间，形成有高介电常数材料膜。
6.如权利要求3所述的固态成像装置，其中， 所述遮光膜由铝或钨构成。
7.如权利要求3所述的固态成像装置，其中， 所述高介电常数材料膜由氧化铪、五氧化二钽或二氧化锆构成。
8.一种固态成像装置的制造方法，包括以下步骤: 在衬底的表面区域形成多个受光部以及期望的杂质区域，并在背面区域形成蚀刻阻挡层； 在所述衬底的表面侧形成布线层，所述布线层由经由层间绝缘膜而形成的多层布线构成； 从所述衬底的背面侧将所述衬底蚀刻至所述蚀刻阻挡层； 形成从所述衬底的背面侧到达至期望深度的沟槽部； 在形成于所述衬底中的沟槽部形成掩埋膜，并将所述掩埋膜作为阻挡而将所述衬底弄薄；以及 在去除所述掩埋膜之后在所述沟槽部形成高介电常数材料膜。
9.如权利要求8所述的固态成像装置的制造方法，其中， 在向所述沟槽部中掩埋所述高介电常数材料膜之后，进而掩埋遮光膜。
10.如权利要求8所述的固态成像装置的制造方法，其中， 所述衬底的背面区域由未掺杂硅层构成，所述蚀刻阻挡层由P型高浓度杂质层构成。
11.如权利要求8所述的固态成像装置，其中， 所述遮光膜由铝或钨构成。
12.如权利要求8所述的固态成像装置，其中，所述高介电常数材料膜是防止针扎偏离的膜，由氧化铪、五氧化二钽或二氧化锆构成。
13. 如权利要求8所述的固态成像装置的制造方法，其中，所述沟槽部贯穿所述衬底而被形成。
【文档编号】H01L27/146GK103545335SQ201310537765
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2010年2月3日 优先权日:2009年2月10日
【发明者】丸山康, 渡边一史 申请人:索尼公司