![固态摄像元件和固态摄像元件的制造方法与流程](http://img.xjishu.com/img/zl/2021/12/24/uzi7yhk5b.jpg)
1.根据本公开的技术(本技术)例如涉及背照式固态摄像元件和固态摄像元件的制造方法。
背景技术:2.在采用在背照式固态摄像元件上设置电容器的构造的情况下,例如,具有mis(金属绝缘体硅)结构的电容器相对于入射光形成在光电二极管下方。然而,根据包括具有mis结构的电容器的构造,当光电二极管的面积由于固态摄像元件的小型化而减小时,用于布置电容器的面积减小。在这种情况下,难以确保获得电容器要求的容量所需的占用面积。
3.在这些情况下,例如,开发了专利文献1中公开的技术。根据该技术,形成有光电二极管等的第一半导体基板和形成有像素晶体管的第二半导体基板彼此层叠。在该构造中,沟槽电容器设置在第二半导体基板上。专利文献1中公开的技术不会导致面积减小,因此能够确保获得电容器的面积。
4.引用列表
5.专利文献
6.专利文献1:jp 2015
‑
50463 a
技术实现要素:7.技术问题
8.然而,根据专利文献1中公开的技术,通过在第二半导体基板上形成沟槽电容器之后将第一半导体基板与第二半导体基板层叠来制造固态摄像元件。在这种情况下,需要大量的专用步骤来形成沟槽电容器。因此,出现了制造所需的步骤数量增加的问题。
9.考虑到上述问题开发了本技术。本技术的目的在于提供一种能够减少制造所需步骤的固态摄像元件,以及该固态摄像元件的制造方法。
10.技术问题的解决方案
11.根据本技术的一个方面的固态摄像元件包括半导体基板、电容器、放大晶体管和fd侧配线电极。所述半导体基板包括光电二极管和浮动扩散部,所述光电二极管被构造用于光电转换入射的光,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部。所述电容器包括设置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反一侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间。所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至所述浮动扩散部的所述信号电荷并放大所述信号电荷。所述fd侧配线电极连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管。另外,所述pd侧电极的至少一部分和所述fd侧配线电极以沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状形成在所述半导体基板中。此外,内部形成有所述pd侧电极的至少一部分的第一接触孔的一端和内部形成有所述fd侧配线电极的第二接触孔的一端均位于所述半导体基板的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上。
12.根据本技术的一个方面的固态摄像元件的制造方法包括在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造为光电转换入射的光,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输到所述浮动扩散部。所述方法还包括形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反一侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间。另外,所述方法包括形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至所述浮动扩散部的信号电荷并放大所述信号电荷。此外,形成所述电容器的所述步骤包括在所述半导体基板中同时形成第一接触孔和第二接触孔的步骤,在所述第一接触孔中形成所述pd侧电极的至少一部分,在所述第二接触孔中形成连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管的fd侧配线电极,所述第一接触孔和所述第二接触孔形成为沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状;以及同时形成所述fd侧配线电极和所述pd侧电极的步骤。
13.根据本技术的一个方面的固态摄像元件的制造方法包括在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于光电转换入射的光,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输到所述浮动扩散部。所述方法还包括形成电容器的步骤,所述电容器包括设置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反一侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面向所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间。另外,所述方法包括形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至浮动扩散部的信号电荷并放大所述信号电荷。此外,形成所述电容器的所述步骤包括在所述半导体基板中同时形成第一接触孔和第二接触孔的步骤,在所述第一接触孔中形成所述pd侧电极的至少一部分,在所述第二接触孔中形成连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管的fd侧配线电极,所述第一接触孔和所述第二接触孔形成为沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状。
14.根据本技术的一个方面的固态摄像元件的制造方法包括在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于光电转换入射的光,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部。所述方法还包括形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反一侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面向所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间。另外,所述方法包括形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至浮动扩散部的信号电荷并放大所述信号电荷。此外,包括同时在第一接触孔中形成pd侧电极和在第二接触孔中形成fd侧配线电极的步骤,所述pd侧电极的至少一部分形成在所述第一接触孔的内部,所述fd侧配线电极连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管并且形成在所述第二接触孔内部。
附图说明
15.图1为示出根据第一实施例的固态摄像元件中包含的第一半导体基板的构造的俯视图。
16.图2为示出根据第一实施例的固态摄像元件中包含的第二半导体基板的构造的俯视图。
17.图3为示出根据第一实施例的固态摄像元件的等效电路的电路图。
18.图4为沿图2中的iv
‑
iv线截取的截面图。
19.图5为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
20.图6为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
21.图7为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
22.图8为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
23.图9为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
24.图10为示出根据第一实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
25.图11为示出根据第二实施例的半导体装置的构造的截面图。
26.图12为示出根据第三实施例的半导体装置的构造的截面图。
27.图13为示出根据第四实施例的半导体装置的构造的截面图。
28.图14为示出根据第五实施例的半导体装置的构造的截面图。
29.图15为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
30.图16为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
31.图17为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
32.图18为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
33.图19为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
34.图20为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
35.图21为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
36.图22为示出根据第五实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
37.图23为示出根据第六实施例的固态摄像元件的构造的截面图。
38.图24为示出根据第六实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
39.图25为示出根据第七实施例的固态摄像元件的构造的截面图。
40.图26为示出根据第七实施例的固态摄像元件制造方法的截面图。
41.图27为示出本技术的第一应用示例中的摄像装置的示例的截面图。
42.图28为示出本技术的第二应用示例中的电子设置的示例的截面图。
43.图29为示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
44.图30为辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
45.图31为示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
46.图32是示出摄像头和相机控制单元(ccu)的功能构造的示例的框图。
具体实施方式
47.以下将参照附图描述本技术的实施例。在附图的描述中,相同或相似的部分被赋予相同或相似的附图标记,并省略重复的解释。各个附图为示意图,并且可能包括与实际不同的地方。以下描述的实施例均通过示例的方式呈现用于体现本技术的技术思想的装置和方法。因此,本技术的技术思想不限于下文中以示例方式说明的实施例中所呈现的装置和方法。在权利要求书中所描述的技术范围内,可以以各种方式修改本技术的技术思想。
48.(第一实施例)
49.<固态摄像元件的总体构造>
50.例如,根据第一实施例的固态摄像元件为背照式固态摄像元件。
51.如图1至图4所示,固态摄像元件具有包括第一半导体基板101和第二半导体基板102的半导体基板。
52.第一半导体基板101是设置有包括光电二极管110和浮动扩散部111的像素电路的基板。
53.第二半导体基板102是层叠在第一半导体基板101的与光电二极管110侧相反的一侧的表面(图4中的上表面)上的基板。注意,图2示出了相邻像素的第二半导体基板102np。
54.第五电极163形成在第二半导体基板102的与面向第一半导体基板101的表面相反的一侧的表面(图4中的上表面)上。
55.例如,第五电极163例如使用多晶硅膜形成。另外,第五电极163构成形成了固态摄像元件的等效电路的配线。
56.光电二极管110对入射光进行光电转换,并产生和累积与光电转换的光量相对应的电荷。
57.光电二极管110的一端接地。光电二极管110的另一端连接到传输晶体管112的源极电极。
58.浮动扩散部111形成在连接传输晶体管112的漏极电极、开关晶体管115的源极电极和放大晶体管114的栅极电极的点(连接点)处。
59.此外,浮动扩散部111累积从光电二极管110经由传输晶体管112传输的电荷,并将电荷转换为电压。换句话说,光电二极管110中积累的信号电荷被传输到浮动扩散部111。
60.传输晶体管112设置在光电二极管110和浮动扩散部111之间。传输晶体管112的漏极电极连接到复位晶体管113的漏极电极和放大晶体管114的栅极电极。
61.此外,传输晶体管112根据从未图示的时序控制单元提供至栅极电极的驱动信号,导通或切断从光电二极管110到浮动扩散部111的电荷传输。
62.开关晶体管115设置在浮动扩散部111和复位晶体管113之间。开关晶体管115的漏极电极连接复位晶体管113的源极电极和电容器120。
63.此外,开关晶体管115根据从未图示的切换控制单元提供至栅极电极的切换信号,导通或切断从电容器120到浮动扩散部111的电荷传输。
64.电容器120具有pd侧电极130、介电膜(dielectric film)140和反pd侧电极150。
65.pd侧电极130是布置在光电二极管110的与光进入的表面相反的一侧的表面上的电极。
66.反pd侧电极150是隔着介电膜140面向pd侧电极130的电极,介电膜140被夹在反pd侧电极150与pd侧电极130之间。
67.此外,电容器120包括第一电容器部121和第二电容器部122。
68.第一电容器部121是在预先限定在第一半导体基板101中的第一电容器区域中形成的电容器。
69.第一电容器区域被限定在与第一半导体基板101中的浮动扩散部111的位置不同的位置处。
70.第一电容器部121具有第一电极131、第一介电膜141和第二电极151。
71.第一电极131是布置在第一电容器区域中的光电二极管110的与光入射的表面相
反的一侧的表面上的电极。第一电极131和浮动扩散部111彼此分开地设置。
72.此外,第一电极131是通过使用离子注入第一电容器区域中的磷或砷形成的。
73.第一介电膜141层叠在第一电极131上。
74.另外,第一介电膜141是通过使用氧化硅膜形成的。
75.第二电极151层叠在第一介电膜141上。
76.另外,第二电极151是通过使用多晶硅膜形成的。
77.第二电容器部122是设置在第一电容器部121的与光电二极管110侧相反的一侧的表面上的电容器。
78.第二电容器部122具有第三电极132、第二介电膜142和第四电极152。
79.第三电极132是包括在pd侧电极130中并且具有连接到第二电极151的一端(图4中的下部)的柱状电极。
80.此外,第三电极132是通过使用诸如钨、氮化钛、钴、钌等高熔点金属形成的。注意,高熔点金属例如是熔点高于铁的熔点的金属。
81.此外,第三电极132设置在第一接触孔160内。
82.第一接触孔160是形成在半导体基板(第一半导体基板101和第二半导体基板102)中的并且成形为在半导体基板的厚度方向上延伸的空隙部。
83.因此,包括在pd侧电极130中的第三电极132设置在第一接触孔160内。具体地,pd侧电极130的至少一部分形成在第一接触孔160内部。另外,pd侧电极130以沿半导体基板的厚度方向延伸的形状形成在半导体基板中。
84.此外,包括在pd侧电极130中的第三电极132的一部分形成在第一半导体基板101内部,而第三电极132的其余部分形成在第二半导体基板102内部。
85.此外,第一接触孔160的一部分形成在第一半导体基板101内部,而第一接触孔160的其余部分形成在第二半导体基板102内部。
86.第二介电膜142被包括在介电膜140中并覆盖第三电极132的除了第三电极132与第二电极151之间的连接部分之外的部分(第三电极132的侧表面和上表面)。
87.因此,第二介电膜142的一部分形成在第一半导体基板101内部,而第二介电膜142的其余部分形成在第二半导体基板102内部。
88.另外,第二介电膜142是通过使用铁电膜(ferroelectric film)形成的。
89.可用作上述铁电膜的示例包括氧化膜和氮化膜的层叠膜、氧化膜和五氧化二钽膜的层叠膜、氮化膜和五氧化二钽膜的层叠膜、氧化膜、氮化膜和五氧化二钽膜的层叠膜、铪和铪合金材料、bst和pzt等。
90.第四电极152是包括在反pd侧电极150中并且隔着第二介电膜142面向第三电极132的电极,第二介电膜142夹在第四电极152和第三电极132之间。
91.此外,类似于第三电极132,第四电极152通过使用诸如钨、氮化钛、钴和钌等高熔点金属形成。
92.另外,固态摄像元件包括连接浮动扩散部111和放大晶体管114的fd侧配线电极161。
93.fd侧配线电极161设置在第二接触孔162内。
94.此外,与第三电极132类似,fd侧配线电极161通过使用诸如钨、氮化钛、钴和钌等
高熔点金属形成。
95.第二接触孔162是形成在半导体基板(第一半导体基板101和第二半导体基板102)中的并且成形为在半导体基板的厚度方向上延伸的空隙部。
96.因此,fd侧配线电极161的一部分形成在第一半导体基板101内部,而fd侧配线电极161的其余部分形成在第二半导体基板102内部。另外,fd侧配线电极161以在半导体基板的厚度方向上延伸的形状形成在半导体基板中。
97.进一步地,第一接触孔160的一端和第二接触孔162的一端(均为图4中的上部的开口端)均位于半导体基板(第一半导体基板101和第二半导体基板102)的与光电二极管110相反的一侧的表面。
98.复位晶体管113的源极电极连接到开关晶体管115,而复位晶体管113的漏极电极连接到电源布线vdd。
99.此外,复位晶体管113根据从时序控制单元提供给栅极电极的驱动信号,导通或切断累积在浮动扩散部111中的电荷的排出。
100.放大晶体管114的栅极电极连接到浮动扩散部111,而放大晶体管114的源极电极连接到电源布线vdd。放大晶体管114的漏极电极连接到选择晶体管116的源极电极。
101.此外,放大晶体管114读取由复位晶体管113复位的浮动扩散部111的电位作为复位电平。此外,放大晶体管114放大与由传输晶体管112传输并累积在浮动扩散部111中的信号电荷相对应的电压。换言之,放大晶体管114读取传输到浮动扩散部111的信号电荷作为电信号并放大信号电荷。
102.由放大晶体管114放大的电压(电压信号)通过选择晶体管116输出到垂直信号线vl。
103.浮动扩散部111和放大晶体管114在此通过fd侧配线电极161彼此连接。
104.例如,选择晶体管116的漏极电极连接到垂直信号线vl的一端,而选择晶体管116的源极电极连接到放大晶体管114的漏极电极。
105.此外,选择晶体管116根据从时序控制单元提供给栅极电极的驱动信号sel,导通或切断从放大晶体管114到垂直信号线vl的电压信号的输出。
106.以这种方式,当选择控制信号被提供给栅极电极时选择晶体管116进入导通状态,并与由垂直扫描电路(未示出)执行的垂直扫描同步地选择单位像素。注意,选择晶体管116可以被构造为连接在放大晶体管114的源极电极与源极线之间。
107.垂直信号线vl(垂直信号线)是输出由放大晶体管114放大的电信号的配线。选择晶体管116的漏极电极连接到垂直信号线vl的一端。未示出的a/d转换器连接到垂直信号线vl的另一端。
108.<固态摄像元件制造方法>
109.下面参考图1至图4以及图5至图10对本实施例的固态摄像元件的制造方法进行说明。
110.根据固态摄像元件制造方法,首先在使用硅形成的第一半导体基板101上制造光电二极管110、浮动扩散部111和传输晶体管112,如图5所示。具体地,固态摄像元件制造方法包括在半导体基板上形成光电二极管110和浮动扩散部111的步骤。
111.此外,通过使用离子注入方法将磷或砷离子注入到电容器区域中,该电容器区域
是预先在第一半导体基板101中限定的区域。该工序形成稍后成为第一电极131的n+区域131a。n+区域131a在作为后处理而被进行的热处理之后变成第一电极131。
112.随后,形成传输晶体管112的栅极氧化膜。另外,通过使用等离子体cvd形成的氧化硅膜在n+区域131a的上表面(图5中的上表面)上形成层叠在n+区域131a上的第一介电膜141。
113.此后,形成传输晶体管112的栅极电极。另外,通过使用由热cvd形成的多晶硅膜,在第一介电膜141的与面向n+区域131a的表面相反的一侧的表面(图5中的上表面)上形成层叠在第一介电膜141上的第二电极151。此外,通过使用由等离子体cvd制造的氧化硅膜形成层间绝缘膜103。
114.然后,如图6所示,利用外延膜形成的第二半导体基板102层叠在层间绝缘膜103的与面向第一半导体基板101的表面相反的一侧的表面(图6中的上表面)上。
115.此后,通过使用离子注入方法离子注入磷或砷,在像素晶体管区域中形成放大晶体管114的源极
‑
漏极区域114a,该像素晶体管区域被限定在与电容器区域的位置不同的位置处。随后,通过等离子体蚀刻方法从第二半导体基板102的与面向层间绝缘膜103的表面相反的一侧的表面(图6中的上表面)开孔以形成连接到浮动扩散部111的第二接触孔162。此外,开孔形成与第二电极151相连的第一接触孔160。
116.此外,通过溅射在第二接触孔162内部和第一接触孔160内部形成高熔点金属以同时形成fd侧配线电极161和第三电极132。
117.然后,如图7所示,在第二半导体基板102的与面向层间绝缘膜103的表面相反的一侧的表面(图7中的上表面)上形成在与电容器区域对应的部分处具有开口的抗蚀剂164的膜。此外,通过等离子体蚀刻法去除层间绝缘膜103中包括的对应于电容器区域的部分以露出第三电极132。然后去除抗蚀剂164。
118.随后,如图8所示,使用等离子体cvd,通过使用形成在覆盖第三电极132的除了第三电极132和第二电极151之间的连接部分之外的部分的位置处的铁电膜形成第二介电膜142。
119.此后,如图9所示,通过在面向第三电极的位置使用高熔点金属的溅射形成第四电极152,第二介电膜142夹在在第四电极152与第三电极之间,从而形成了第二电容器部122。如上所述,固态摄像元件制造方法包括形成具有pd侧电极130、介电膜140和反pd侧电极150的电容器120的步骤。
120.另外,根据固态摄像元件制造方法,形成电容器的步骤包括以在半导体基板的厚度方向延伸的形状在半导体基板中同时形成第一接触孔160和第二接触孔120的步骤。另外,根据固态摄像元件制造方法,形成电容器的步骤包括同时形成fd侧配线电极161和pd侧电极130的步骤。
121.然后,如图10所示,在第二半导体基板102的与面向层间绝缘膜103的表面相反的一侧的表面上通过热cvd形成多晶硅膜,以形成构成像素晶体管区域和电容器区域中的配线的第五电极163。相应地,固态摄像元件制造方法包括形成放大晶体管114的步骤。
122.根据第一实施例的构造,pd侧电极130和fd侧配线电极161的至少一部分以沿半导体基板的厚度方向延伸的形状形成在同一半导体基板中。以此方式,可以同时形成fd侧配线电极161和包括在pd侧电极130中的第三电极132。因此,本发明提供的固态摄像元件可以
减少制造所需的步骤数量。
123.另外,根据第一实施例的构造,电容器120具有第一电容器部121和第二电容器部122的层叠的构造。因此,即使在由于固态摄像元件的小型化而具有更小的用于形成电容器120的面积的构造的情况下,仍然可以容易地获得电容器120所需要的容量。
124.进一步地,根据第一实施例的构造,固态摄像元件的动态范围是可扩展的。这是出于以下原因实现的。
125.在开关晶体管115的栅极截止的情况下,由于浮动扩散部111与电容器120的断开而导致电容降低。另外,浮动扩散部111具有小电容。在这种情况下,由于电子量小,电位显着降低,因此高灵敏度的信号被输出。然而,在大量信号电子时电子从浮动扩散部111溢出。在这种情况下,难以获得与进入光电二极管110的光量相对应的合适的信号。另一方面,在开关晶体管115的栅极导通的情况下,由于浮动扩散部111与电容器120连接,所以电容增大。随着电容增大,能够接收更大量的电子。但是,灵敏度降低。
126.如上所述,通过切换开关晶体管115的栅极,能够实现用于将通过在高灵敏度操作模式下读取电荷而形成的图像和通过在低灵敏度操作模式下读取电荷而形成的图像合成的图像合成。通过这种方式,能够扩展固态摄像元件的动态范围。
127.此外,根据第一实施例的构造,形成电容器的步骤包括以在半导体基板的厚度方向延伸的形状在半导体基板中同时形成第一接触孔160和第二接触孔120的步骤。另外,根据固态摄像元件制造方法,电容器的形成步骤包括同时形成fd侧配线电极161和pd侧电极130的步骤。通过这种方式,本发明提供的固态摄像元件制造方法能够减少制造固态摄像元件所需的步骤数。
128.(第一实施例的变形例)
129.根据第一实施例,第三电极132和第四电极152均通过使用高熔点金属形成。然而,构造不限于此。例如,可以使用高熔点金属仅形成第三电极132或第四电极152。
130.根据第一实施例的构造,形成电容器的步骤包括同时形成第一接触孔160和第二接触孔120的步骤以及同时形成fd侧配线电极161和pd侧电极130的步骤。然而,形成电容器的步骤不限于此。具体地,形成电容器的步骤可以仅包括同时形成第一接触孔160和第二接触孔120的步骤。类似地,形成电容器的步骤可以仅包括同时形成fd侧配线电极161和pd侧电极130的步骤。
131.(第二实施例)
132.根据第二实施例的固态摄像元件与第一实施例的不同之处在于如图11所示的电容器120的构造以及等效电路的构造。在以下描述中,在某些情况下,省略了与第一实施例中的对应部分相同的部分的说明。
133.电容器120包括第一电容器部121和第二电容器部122。
134.第一电容器部121是形成在预先限定在第一半导体基板101中的第一电容器区域中的电容器。
135.第一电容器区域限定在第一半导体基板101中的包括浮动扩散部111的位置处。
136.第一电容器部121具有第一电极131、第一介电膜141和第二电极151。
137.第一介电膜141形成在包括在第一电极131中并且与第二电极151重叠的部分中。换言之,从层叠第一半导体基板101和第二半导体基板102的层叠方向(图11的上下方向)观
察,第一电极131具有不与第一电介质膜141和第二电极151重叠的部分。因此,第一电极131的一部分包括浮动扩散部111。
138.另外,根据第二实施例,等效电路不包括开关晶体管115。因此,虽然图中未示出,但浮动扩散部111形成在传输晶体管112的漏极电极、复位晶体管113的源极电极、电容器120和放大晶体管114的栅极电极的连接点处。
139.根据第二实施例的构造,类似于第一实施例,可以同时形成fd侧配线电极161和第三电极132。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够减少制造所需的步骤数量。
140.另外,根据第二实施例的构造,去除了开关晶体管115。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够实现结构的简化。
141.(第三实施例)
142.如图12所示,根据第三实施例的固态摄像元件与第一实施例的不同之处在于第一半导体基板101的构造和电容器120的构造。在以下描述中,在某些情况下省略与第一实施例中的对应部分相同的部分的说明。
143.第一半导体基板101包括层叠在光电二极管110的与光入射的表面相反的一侧的表面(图12中的上表面)上的装载电极170。
144.例如,装载电极170例如通过使用多晶硅膜形成。
145.电容器120具有pd侧电极130、介电膜140和反pd侧电极150。
146.pd侧电极130包括第三电极132。
147.第三电极132为一端(图12中下端)与装载电极170相连的柱状电极。
148.介电膜140包括第二介电膜142。
149.第二介电膜142覆盖第三电极132的除第三电极132与装载电极170之间的连接部分之外的部分。
150.反pd侧电极150包括第四电极152。
151.第四电极152是隔着第二介电膜142面向第三电极132的电极,第二介电膜142夹在第四电极152与第三电极132之间。
152.根据第三实施例的构造,类似于第一实施例,可以同时形成fd侧配线电极161和第三电极132。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够减少制造所需的步骤数量。
153.此外,根据第三实施例的构造,电容器120中包括的电极数量小于第一实施例和第二实施例中的各者中的电极数量。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够实现结构的简化。另外,本实施例提供的固态摄像元件能够减少制造所需的步骤。
154.(第四实施例)
155.如图13所示,第四实施例的固态摄像元件与第一实施例的不同之处在于半导体基板不包括第二半导体基板而仅包括第一半导体基板101。在以下描述中,在某些情况下,省略了与第一实施例中的对应部分相同的部分的说明。
156.因此,在第四实施例中,包括在pd侧电极130中的第三电极132的全部都形成在第一半导体基板101中。此外,包括在介电膜140中的第二介电膜142的全部都形成在第一半导体基板101中。此外,fd侧配线电极161的全部都形成在第一半导体基板101中。
157.另外,根据第四实施例,第五电极163设置在第一半导体基板101的与光电二极管110侧相反的一侧的表面(图13中的上表面)上。
158.根据第四实施例的构造,类似于第一实施例,可以同时形成fd侧配线电极161和第三电极132。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够减少制造所需的步骤数量。
159.另外,根据第四实施例的构造,半导体基板仅包括第一半导体基板101,因此,本实施例提供的固态摄像元件允许更多的构造变化。
160.(第五实施例)
161.如图14所示,第五实施例的固态摄像元件与第一实施例的不同之处在于电容器120的构造和第二半导体基板102的构造。在以下描述中,在某些情况下,省略了与第一实施例中的对应部分相同的部分的说明。
162.电容器120包括第一电容器部121和第二电容器部122。
163.第一电容器部121是形成在预先限定在第一半导体基板101中的第一电容器区域中的电容器。
164.第一电容器区域被限定在与第一半导体基板101中的浮动扩散部111的位置不同的位置处。
165.第一电容器部121具有第一电极131、第一介电膜141和第二电极151。
166.第一电极131是设置在第一电容器区域中的光电二极管110的与光入射的表面相反的一侧的表面上的电极。第一电极131和浮动扩散部111彼此分开地设置。
167.第一介电膜141层叠在第一电极131上。
168.第二电极151层叠在第一介电膜141上。
169.第二电容器部122是设置在第一电容器部121的与光电二极管110侧相反的一侧的表面上的电容器。
170.第二电容器部122具有第三电极132、第二介电膜142和第四电极152。
171.第三电极132为包括在pd侧电极130中的且一端(图14中下部)与第二电极151连接的柱状电极。
172.另外,第三电极132下部的侧表面与下文中说明的电容器间绝缘膜180接触。
173.第二介电膜142被包括在介电膜140中并覆盖被包括在第三电极132中的且包含第三电极132的另一端(图14中的上端)的预定部分。
174.第四电极152是反pd侧电极150中包含的并且隔着第二介电膜142面向第三电极132的电极,第二介电膜142被夹在第四电极152与第三电极132之间。
175.第二半导体基板102包括电容器间绝缘膜180、第一侧壁绝缘膜181和第二侧壁绝缘膜182。
176.电容器间绝缘膜180设置在第二电极151和第二介电膜142之间。
177.此外,通过使用与第二介电膜142的材料不同的材料形成电容器间绝缘膜180。
178.例如,可以采用氧化膜或氮化膜作为形成电容器间绝缘膜180的材料。另外,例如采用单层氧化膜或氮化膜来形成电容器间绝缘膜180。
179.在第五实施例中作为一个示例描述的是如下情况:假定在第二介电膜142是采用氧化膜以外的材料形成的构造,则电容器间绝缘膜180通过使用单层氧化膜形成。
180.此外,包括在第三电极132中的并且包含第三电极132的一端的部分被插入到电容器间绝缘膜180中。
181.因此,包括在第三电极132中并被第二介电膜142覆盖的预定部分是第三电极132
的除了上述部分(插入到电容器间绝缘膜180中的部分)之外的部分。
182.第一侧壁绝缘膜181设置在第二电极151的侧表面上并且通过使用与电容器间绝缘膜180相同的材料形成。
183.因此,在第五实施例中作为一个示例描述的是通过使用单层氧化膜形成第一侧壁绝缘膜181的情况。
184.注意,第一侧壁绝缘膜181可以通过使用氮化膜形成。在这种情况下,例如,通过使用单层氮化膜形成第一侧壁绝缘膜181。
185.第二侧壁绝缘膜182设置在传输晶体管112的侧表面上并且通过使用与电容器间绝缘膜180相同的材料形成。
186.因此,在第五实施例中作为一个示例描述的是通过使用单层氧化膜形成第二侧壁绝缘膜182的情况。
187.注意,第二侧壁绝缘膜182可以通过使用氮化膜形成。在这种情况下,例如,通过使用单层氮化膜形成第二侧壁绝缘膜182。
188.<固态摄像元件制造方法>
189.下面结合图14和图15至图22对第五实施例的固态摄像元件的制造方法进行说明。
190.根据固态摄像元件制造方法,如图15所示,首先在使用硅形成的第一半导体基板101上制造光电二极管110、浮动扩散部111和传输晶体管112。
191.此外,通过使用离子注入方法在电容器区域中通过离子注入磷或砷来形成n+区域,该电容器区域是预先限定在第一半导体基板101中的区域。
192.随后,形成传输晶体管112的栅极氧化膜。此外,通过使用由等离子体cvd形成的氧化硅膜,在n+区域的上表面上形成层叠在n+区域上的第一介电膜141。
193.此后,形成传输晶体管112的栅极电极。另外,通过使用由热cvd形成的多晶硅膜,在第一介电膜141的与面向n+区域的表面相反的一侧的表面(图15中的上表面)上形成层叠在第一介电膜141上的第二电极151。
194.此外,如图16所示,在传输晶体管112和电容器区域中沉积绝缘形成膜183,绝缘形成膜183稍后将成为电容器间绝缘膜180、第一侧壁绝缘膜181和第二侧壁绝缘膜182。此后,在绝缘形成膜183的电容器区域中形成抗蚀剂164。
195.随后,绝缘形成膜183被蚀刻以形成如图17所示的电容器间绝缘膜180、第一侧壁绝缘膜181和第二侧壁绝缘膜182。在这种情况下,在电容器区域上形成有抗蚀剂164的情况下,电容器间绝缘膜180被沉积在第二电极151上。
196.如上所述,固态摄像元件制造方法包括在第二电极151与第二介电膜142之间形成电容器间绝缘膜180的步骤。
197.另外,在形成电容器间绝缘膜180的步骤中,使用与第二介电膜142的材料不同的材料来形成电容器间绝缘膜180。
198.进一步地,固态摄像元件制造方法包括在第二电极151的侧表面形成第一侧壁绝缘膜181的步骤。
199.另外,在形成第一侧壁绝缘膜181的步骤中,使用与电容器间绝缘膜180的材料相同的材料形成第一侧壁绝缘膜181。
200.另外,在形成第一侧壁绝缘膜181的步骤中,使用氧化膜或氮化膜形成第一侧壁绝
缘膜181。
201.进一步地,固态摄像元件制造方法包括在传输晶体管112的侧表面形成第二侧壁绝缘膜182的步骤。
202.另外,在形成第二侧壁绝缘膜182的步骤中,使用与电容器间绝缘膜180的材料相同的材料形成第二侧壁绝缘膜182。
203.另外,在形成第二侧壁绝缘膜182的步骤中,使用氧化膜或氮化膜形成第二侧壁绝缘膜182。
204.随后,如图18所示,通过使用由等离子体cvd制造的氧化硅膜形成层间绝缘膜103。
205.另外,在层间绝缘膜103的与面向第一半导体基板101的表面相反侧的表面(图18中的上表面)上层叠使用外延膜形成的第二半导体基板102。
206.此后,通过使用离子注入方法离子注入磷或砷,在限定在不同于电容器区域位置的位置处的像素晶体管区域中形成放大晶体管114的源极
‑
漏极区域114a。随后,通过等离子体蚀刻从第二半导体基板102的与面向层间绝缘膜103的表面相反侧的表面(图18中的上表面)开孔以形成连接到浮动扩散部111的第二接触孔162。另外,开孔以形成贯穿层间绝缘膜103和电容器间绝缘膜180并且与第二电极151连接的第一接触孔160。
207.此外,通过溅射在第二接触孔162内部和第一接触孔160内部形成高熔点金属以同时形成fd侧配线电极161和第三电极132。
208.此外,在形成第三电极132的步骤中,在形成电容器间绝缘膜180的步骤中形成的电容器间绝缘膜180上,第三电极132以第三电极132中包括的并且包含第三电极132的一端的一部分被插入电容器间绝缘膜180中的状态而被形成。
209.然后,如图19所示,与电容器区域对应的部分具有开口的抗蚀剂164的膜形成在第二半导体基板102的与面向层间绝缘膜103的表面相反的一侧的表面上(图19中的上表面)。此外,通过等离子体蚀刻去除包括在层间绝缘膜103中的并且对应于电容器区域的部分以露出第三电极132。然后,去除抗蚀剂164。
210.此时,选择蚀刻条件被设定为使得电容器间绝缘膜180的蚀刻速度低于层间绝缘膜103的蚀刻速度。以这种方式,形成在电容器区域上的层间绝缘膜103被蚀刻,同时对电容器间绝缘膜180的蚀刻减少。
211.随后,如图20所示,通过使用形成在覆盖包括第三电极132中包括的且未插入到电容器间绝缘膜180中的部分的位置处的铁电膜,通过等离子体cvd形成第二介电膜142。
212.具体地,根据固态摄像元件制造方法,形成第二电容器部122的步骤包括形成覆盖包括在第三电极132中的并且包含第三电极的另一端的预定部分的第二介电膜142。另外,在形成第二介电膜142的步骤中,第三电极132的除了一部分之外的部分被第二介电膜142覆盖作为预定部分。
213.此后,如图21所示,在面向第三电极的位置使用高熔点金属溅射形成第四电极152,第二介电膜142夹在第四电极152和第三电极之间,以形成第二电容器部122。
214.接着,如图22所示,在与第二半导体基板102的面向层间绝缘膜103的表面相反的一侧的表面上,通过热cvd形成多晶硅膜,以在像素晶体管区域和电容器区域中形成构成配线的第五电极163。
215.根据第五实施例,第三电极132的一端和下部与电容器间绝缘膜180接触。因此,如
图19所示,与第一至第四实施例的各构造的面积相比,在去除一部分层间绝缘膜103后露出第三电极132时,能够增大第三电极132和电容器间绝缘膜180之间的接触面积。以这种方式,与第一至第四实施例的构造相比,能够减少第三电极132倒塌。
216.具体地,当在形成第二电容器部122的步骤中露出第三电极132(导电插塞)时,在第一至第四实施例的构造中的仅第三电极132的底部与第二电极接触的状态下,接触面积减小。在这种情况下,第三电极132由于用于去除电容器区域的层间绝缘膜103的清洁溶液的渗透而倒塌。另一方面,当第三电极132具有低圆柱形状以减小第三电极132的高度从而防止第三电极132倒塌时,第二电容器部122的面积减小。因此,难以获得期望的容量。
217.本实施例使得第三电极132能够具有高的圆柱形状而不是低的圆柱形状。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够在防止第二电容器部122面积减小的同时实现电容的增大。
218.此外,根据第五实施例的构造,在形成第三电极132的步骤中,在形成电容器间绝缘膜180的步骤中形成的电容器间绝缘膜180上,第三电极132以包括在第三电极132中的且包含一端的部分被插入到电容器间绝缘膜180中的状态而被形成。本实施例提供的固态摄像元件制造方法能够在防止第二电容器部122面积减小的同时实现电容的增大。
219.(第六实施例)
220.根据第六实施例的固态摄像元件与第五实施例的不同之处在于电容器间绝缘膜180的构造。在以下描述中,在某些情况下省略与第五实施例中的对应部分相同的部分的说明。
221.具体地,如图23所示,在电容器间绝缘膜180的面向第二介电膜142侧的表面(图23中的上表面)中形成多个开口180a。
222.多个开口180a中的每一个形成为以下形状:在第三电极132的长度方向(图23中的上下方向)上观察的开口面积小于在第三电极132的长度方向上观察的第三电极132中包括的并且被第二介电膜142覆盖的预定部分的截面面积。
223.因此,在第三电极132的长度方向上观察时,第三电极132中包括的并且设置在每个开口180a内部的部分的横截面面积小于第三电极132中包括的并且被第二介电膜142覆盖的部分的横截面面积。
224.<固态摄像元件制造方法>
225.下面结合图24和图23对第六实施例的固态摄像元件的制造方法进行说明。需要说明的是,与第五实施例的固态摄像元件的制造方法的对应步骤类似的步骤不再赘述。
226.如图24所示,固态摄像元件的制造方法是在形成电容器间绝缘膜180的步骤中,在包括在电容器间绝缘膜180中的并且与第二介电膜142相对的表面中形成多个开口180a。此时,多个开口180a中的各者被形成为如下形状:在第三电极132的长度方向上观察的开口面积小于在第三电极132的长度方向上观察第三电极132中的预定部分的横截面面积。
227.根据第六实施例的构造,如图23所示,在去除层间绝缘膜103的一部分之后的第三电极132的露出状态下,第三电极132与电容器间绝缘膜180之间的接触区域可以大于第五实施例中的面积。通过这种方式,与第五实施例的构造相比,本实施例提供的固态摄像元件能够实现第三电极132的倒塌的减少。
228.此外,根据第六实施例的构造,在形成电容器间绝缘膜180的步骤中,开口180a形
成在包括在电容器间绝缘膜180中的并且与第二介电膜142相对的表面中。通过这种方式,与第五实施例的构造相比,本实施例提供的固态摄像元件制造方法能够实现第三电极132的塌陷的减少。
229.(第七实施例)
230.第七实施例的固态摄像元件与第五实施例的不同之处在于第二半导体基板的结构。在以下描述中,在某些情况下省略与第五实施例中的对应部分相同的部分的说明。
231.具体地,如图25所示,在稍后将形成第二半导体基板102的区域中形成有具有电容器间绝缘膜180的功能、第一侧壁绝缘膜181的功能和第二侧壁绝缘膜182的功能的集成绝缘膜184。
232.<固态摄像元件制造方法>
233.下面结合图26和图25对第七实施例的固态摄像元件的制造方法进行说明。需要说明的是,与第五实施例的固态摄像元件的制造方法的对应步骤类似的步骤不再赘述。
234.如图26所示,在固态摄像元件制造方法中,在传输晶体管112和电容区域上沉积稍后将成为集成绝缘膜184的绝缘形成膜183。此后,如图25所示,形成第三电极132,并使绝缘形成膜183起到集成绝缘膜184的作用。
235.根据第七实施例,与第五实施例的构造不同,可以省略蚀刻绝缘形成膜183以形成电容器间绝缘膜180、第一侧壁绝缘膜181和第二侧壁绝缘膜182的步骤。因此,本实施例提供的固态摄像元件能够实现制造步骤的简化。
236.另外,根据第七实施例的构造,与第五实施例不同,可以省略蚀刻绝缘形成膜183以形成电容器间绝缘膜180、第一侧壁绝缘膜181和第二侧壁绝缘膜182的步骤。因此,本实施例提供的固态摄像元件制造方法能够实现制造步骤的简化。
237.(第一应用示例)
238.例如,本技术的固态摄像元件可以具有图27所示的构造。
239.图27中所示的固态摄像元件1是cmos图像传感器。此外,固态摄像元件1具有在半导体基板100上的作为成像区域的像素区域4。此外,例如包括垂直驱动电路5、列选择电路6、水平驱动电路7、输出电路8和控制电路9的外围电路单元(5、6、7、8、9)设置在像素区域4的外围区域中。
240.例如,像素区域4包括以矩阵形式二维设置的多个单位像素3(每个均与光电二极管110对应)。例如,针对单位像素3的每个像素行布线像素驱动线vd(具体地,行选择线和复位控制线),并且针对每个像素列布线垂直信号线vl。像素驱动线vd传输用于从像素读取信号的驱动信号。像素驱动线vd的一端连接垂直驱动电路5的对应行的输出端。
241.垂直驱动电路5包括移位寄存器、地址解码器等。例如,垂直驱动电路5以行为单位驱动像素区域4中的各个单位像素3。从被垂直驱动电路5选择性扫描的像素行中的各个单元像素3输出的信号经由对应的垂直信号线vl被提供至列选择电路6。
242.列选择电路6包括为每个垂直信号线vl设置的放大器、水平选择开关等。
243.水平驱动电路7包括移位寄存器、地址解码器等。水平驱动电路7在扫描的同时依次驱动列选择电路6的各个水平选择开关。通过水平驱动电路7进行的选择性扫描,通过各个垂直信号线vl传输的各个像素的信号被依次输出到水平信号线vh,并通过水平信号线vh传输到半导体基板100的外部。
244.包括垂直驱动电路5、列选择电路6、水平驱动电路7和水平信号线vh的电路部可以形成在半导体基板100上或者设置在外部控制ic上。或者,这些电路部可以形成在通过电缆等连接的另一基板上。
245.控制电路9接收从半导体基板100的外部提供的时钟、用于操作模式命令的数据等,并输出诸如与固态摄像元件1相关联的内部信息等数据。另外,控制电路9具有产生各种时序信号的时序发生器,并基于由时序发生器产生的各类时序信号对诸如垂直驱动电路5、列选择电路6、水平驱动电路7等外围电路进行驱动控制。
246.(第二应用示例)
247.本技术的固态摄像元件可应用于任何类型的具有摄像功能的电子设备,例如像数码相机和摄像机等相机系统,以及具有摄像功能的蜂窝电话。例如,图28示出了作为第二应用示例的电子设备2(相机)的示意性构造。
248.例如,电子设备2是能够拍摄静止图像或运动图像的摄像机,并且包括固态摄像元件1、光学系统(光学镜头)201、快门装置202、驱动固态摄像元件1和快门装置202的驱动单元204以及信号处理单元203。
249.光学系统201将来自物体的图像光(入射光)引导至固态摄像元件1的像素区域4。注意,光学系统201可以包括多个光学镜头。
250.快门装置202控制对固态摄像元件1的光的光照时段和遮光时段。
251.驱动单元204控制固态摄像元件1的传输操作和快门装置202的快门操作。
252.信号处理单元203对从固态摄像元件1输出的信号进行各种类型的信号处理。已经进行了信号处理的图像信号被存储在诸如存储器等存储介质中,或者被输出到监视器等。
253.(第三应用示例)
254.根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种类型的产品。例如,根据本公开的技术能够以将被安装到诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动体、飞机、无人机、船只和机器人等任何移动体的设备来实施。
255.图29是示出作为可应用根据本公开实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
256.车辆控制系统12000包括通过通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图29所示的示例中,车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外,微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(i/f)12053被图示为集成控制单元12050的功能性构造。
257.驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如,驱动系统控制单元12010用作如下设备的控制装置:例如内燃机或驱动马达等产生车辆的驱动力的驱动力产生设备、用于将驱动力传递给车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动设备。
258.车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置于车身的各种设备的操作。例如,车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备或各种灯(如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等)的控制设备。在这种情况下,从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号能够被输入到车身系统控制单元12020。车
身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号,并且控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、灯等。
259.车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如,车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像,并接收所拍摄的图像。基于接收到的图像,车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等物体执行检测处理,或者执行检测到其距离的处理。
260.摄像部12031是接收光并且输出与接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号输出为图像,或者可以将电信号输出为与所测距离相关的信息。另外,由摄像部12031接收的光可以是可见光,或者可以是红外线等不可见光。
261.车内信息检测单元12040检测与车辆内部相关的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息,车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度,或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
262.微型计算机12051可以基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值,并向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如,微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(adas)功能的协同控制,该功能包括车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于跟随距离的跟随驾驶、定速巡航、车辆碰撞预警、车辆偏离车道预警等。
263.另外,微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部或内部的信息通过控制驱动力产生设备、转向机构、制动设备来执行旨在用于自动驾驶的协同控制,以使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主地行驶。
264.另外,微型计算机12051可以基于车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如,微型计算机12051例如可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向驶来的车辆的位置,通过控制前照灯将远光改变为近光,进行旨在防止眩光的协同控制。
265.声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传输到能够在视觉上或听觉上将信息通知给车辆的乘员或车辆的外部的输出设备。在图29的示例中,音频扬声器12061、显示部12062和仪表盘12063被示为输出设备。显示部12062可以例如包括车载显示器和抬头显示器中的至少之一。
266.图30是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
267.在图30中,摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
268.摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及在车辆内部的挡风玻璃上部的位置。设置在前鼻的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100的前部的图像。设置在后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像部12104主要获得车辆12100后部的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志或车道等。
269.顺便提及地,图30示出了摄像部12101至12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如,通过叠加由摄像部12101至12104拍摄的图像数据来获得从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
270.摄像部12101至12104中的至少一个可以具有获得距离信息的功能。例如,摄像部12101至12104中的至少一个可以是由多个摄像元件构成的立体相机,或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
271.例如,微型计算机12051可以基于从摄像部12101至12104获得的距离信息来确定到摄像范围12111至12114内的各个三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度),从而提取特别是在车辆12100的行驶路径上存在的并且在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如等于或大于0公里/小时)行驶的最近的三维物体作为前方车辆。此外,微型计算机12051可以预先设置要保持的与前方车辆之间的跟车距离,并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随开始控制)等。因此,能够执行旨在用于自动驾驶的协同控制,该协同控制使车辆自主地行驶而无需依赖驾驶员等的操作。
272.例如,微型计算机12051可以基于从摄像部12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类为两轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆以及其他三维物体的三维物体数据,提取分类的三维物体数据,并将提取的三维物体数据用于自动避开障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物以及车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后,微型计算机12051确定表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或大于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下,微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告,并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向。微型计算机12051由此能够辅助驾驶以避免碰撞。
273.摄像部12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定摄像部12101至12104所拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。这种行人的识别例如通过如下过程来进行:提取作为红外摄像机的摄像部12101至12104的拍摄图像中的特征点;以及,通过对表示对象的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定是否是行人。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104所拍摄图像中有行人并因此识别出行人时,声音/图像输出部12052控制显示部12062显示用于强调的正方形轮廓线,以使其叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062,使得表示行人的图标等显示在期望的位置。
274.上面描述的是能够应用根据本公开的技术的车辆控制系统的一个示例。根据本公开的技术适用于上述构造中的摄像部12031等。具体地,图1至图4和图11至图14中的各者中所示的固态摄像元件适用于摄像部12031。通过将根据本公开的技术应用于摄像部12031,能够提高制造效率。
275.(第四应用示例)
276.根据本公开的技术可应用于各种类型的产品。例如,根据本公开的技术可以应用
于内窥镜手术系统。
277.图31是示出能够应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的视图。
278.在图31中,示出了如下状态:其中,外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术。如图所示,内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、例如气腹管11111和能量装置11112等其它手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上装载用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
279.内窥镜11100包括镜筒11101,该镜筒具有从其远端起预定长度的区域以插入患者11132的体腔中;以及连接到该镜筒11101的近端的摄像头11102。在所示示例中,示出了内窥镜11100,其包括具有刚性镜筒11101的刚性内窥镜。然而,内窥镜11100也可以作为柔性内窥镜而包括具有柔性类型的镜筒11101。
280.镜筒11101在其远端具有开口,在该开口中安装有物镜。光源装置11203连接到内窥镜11100,使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导被引入到镜筒11101的远端并且通过物镜朝着患者11132的体腔中的观察目标照射。注意,内窥镜11100可以是前视内窥镜、或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
281.光学系统和摄像元件设置在摄像头11102的内部,以使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统而被会聚在摄像元件上。通过摄像元件对观察光进行光电转换,以产生与观察光相对应的电信号,即,与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为raw数据被传输到ccu11201。
282.ccu 11201包括中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等,并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外,ccu11201接收来自摄像头11102的图像信号,并且例如针对该图像信号执行诸如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理,用于显示基于图像信号的图像。
283.显示装置11202在ccu 11201的控制下基于由ccu 1121进行了图像处理的图像信号来显示图像。
284.例如,光源装置11203包括诸如发光二极管(led)之类的光源,并且将在对手术区域成像时的照射光提供给内窥镜11100。
285.输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204执行向内窥镜手术系统11000输入的各种信息或指令的输入。例如,用户能够输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。
286.处理工具控制装置11205控制能量装置11112的驱动,以进行组织的烧灼或切割、血管的密封等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀,从而确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够打印诸如文本、图像或图形等各种形式的与手术有关的各种信息的装置。
287.注意,当对手术部位进行拍摄时,向内窥镜11100提供照射光的光源装置1203可以包括白光源,该白光源例如包括led、激光光源或其组合。在白光源包括红、绿和蓝(rgb)激光光源的组合的情况下,由于可以针对每种颜色(每种波长)以高精度控制输出强度和输出时间,光源装置11203可以执行所拍摄图像的白平衡的调节。此外,在这种情况下,如果来自
各个rgb激光源的激光束以时分的方式照射在观察目标上,并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动,那么还能够以时分的方式拍摄分别对应于r、g和b颜色的图像。根据该方法,即使没有为摄像元件设置滤色器,也可以获得彩色图像。
288.此外,可以控制光源装置11203,从而每经过预定时间就改变要输出的光强度。通过与光强度的变化的时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动,从而以时分方式获取图像并合成图像,能够创建高动态范围的图像,这样的图像没有曝光不足的阴影和曝光过度的高亮。
289.此外,光源装置11203可以被构造为提供准备用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中,例如,通过利用身体组织中的光的吸收的波长依赖性,照射带域比普通观察时的照射光(即,白光)更窄的光,执行以高对比度对诸如粘膜表层部分的血管等预定组织进行成像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地,在特殊光观察中,可以执行通过照射激发光而产生的荧光来获取图像的荧光观察。在荧光观察中,可以通过将激发光照射到人体组织上来观察来自人体组织的荧光(自发荧光观察),或者通过将诸如吲哚花青绿(icg)等试剂局部注入到人体组织中并在人体组织上照射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为提供如上所述的适于特殊光观察的窄带光和/或激发光。
290.图32是示出图31中所示的摄像头11102和ccu 11201的功能构造的示例的框图。
291.摄像头11102包括镜头单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。ccu 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和ccu 11201通过传输电缆11400相互连接以进行通信。
292.镜头单元11401是光学系统,设置在与镜筒11101的连接位置。从镜筒11101的远端入射的观察光被引导至摄像头11102,并被引入到镜头单元11401中。镜头单元11401包括多个透镜的组合,包括变焦透镜和聚焦透镜。
293.摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在将摄像单元11402构造为多板型的情况下,例如,通过摄像元件生成分别与r、g和b相对应的图像信号,并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造为具有用于获取用于三维(3d)显示的右眼图像信号和左眼图像信号的一对摄像元件。如果执行3d显示,则外科医生11131可以更准确地掌握手术区域中生物体组织的深度。要注意,在摄像单元11402被构造为多板型的情况下,与各个摄像元件对应地设置多个镜头单元11401的系统。
294.此外,摄像单元11402不是必须设置在摄像头11102上。例如,摄像单元11402可以在镜筒11101内部被设置为紧接在物镜之后。
295.驱动单元11403包括致动器,并且在摄像头控制单元11405的控制下,使镜头单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿光轴移动预定距离。因此,可以适当地调整由摄像单元11402拍摄图像的放大率和焦点。
296.通信单元11404包括用于向ccu 11201传输各种信息以及从ccu11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404将从摄像单元11402获取的图像信号作为raw数据通过传输电缆11400传输至ccu 11201。
297.另外,通信单元11404从ccu 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号,
并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。该控制信号包括与摄像条件有关的信息,例如,指定被摄图像的帧率的信息、指定图像拍摄时的曝光值的信息和/或指定在图像拍摄时的放大率和焦点的信息。
298.应当注意,诸如帧率、曝光值,放大率或焦点之类的摄像条件可以由用户指定或者可以由ccu 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设置。在后一种情况下,内窥镜11100内置有自动曝光(ae)功能、自动聚焦(af)功能和自动白平衡(awb)功能。
299.摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自ccu11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
300.通信单元11411包括用于向摄像头11102传输以及从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102向其传输的图像信号。
301.此外,通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。可以通过电通信、光通信等来传输图像信号和控制信号。
302.图像处理单元11412对从摄像头11102传输来的raw数据形式的图像信号执行各种图像处理。
303.控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等进行图像拍摄以及显示通过对手术区域等进行图像拍摄而获得的拍摄图像有关的各种控制。例如,控制单元11413创建用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
304.此外,控制单元11413基于已经由图像处理单元11412执行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202,以使其显示对手术区域等进行成像的被摄图像。于是,控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别被摄图像中的各种对象。例如,控制单元11413可以通过检测被摄图像中包括的物体边缘的形状和颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定的活体区域、出血以及使用能量装置11112时的雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示被摄图像时,控制单元11413可以利用识别结果使得各种手术支持信息以与手术区域的图像叠加的方式而被显示。在以叠加的方式显示手术支持信息并将其提供给外科医生11131的情况下,可以减轻外科医生11131的负担,并且外科医生11131能够可靠地进行手术。
305.将摄像头11102和ccu 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光通信的光纤或用于电通讯和光通讯二者的复合电缆。
306.这里,尽管在所示的示例中,通过使用传输电缆11400以有线通信来执行通信,但是摄像头11102与ccu 11201之间的通信可以通过无线通信来执行。
307.上面描述的是能够适用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的一个示例。例如,根据本公开的技术可应用于上述构造中的内窥镜11100和摄像头11102(摄像头11102)的摄像单元11402等)。通过将根据本公开的技术应用于内窥镜11100和摄像单元11402,能够提高制造效率。
308.注意,虽然这里已经通过示例的方式描述了内窥镜手术系统,但是根据本公开的技术可以应用于例如显微手术系统等。
309.(其他实施例)
310.虽然上面已经描述了本技术的实施例,但是不应理解为本技术受限于构成本公开的一部分的说明书和附图。根据本公开,各种替代实施例、示例和操作技术对于本领域技术
人员而言将变得显而易见。
311.此外,不言而喻地,本技术包括本文中未描述的各种实施例等,例如任意应用了上述实施例中描述的各个构造的构造。因此,本技术的技术范围仅由与权利要求相关联的并且根据上述说明被认为是合理的发明特定事项限定。
312.此外,本公开的半导体装置不需要包括在上述实施例等中描述的所有构成元件。此外,相反地,本公开的半导体器件可以包括其他构成元件。
313.注意,本说明书中描述的有益效果仅是示例性的而不是限制。此外,可以获得其他有利效果。
314.注意,本技术可以采用以下构造。
315.(1)
316.固态摄像元件,所述固态摄像元件包括:
317.半导体基板,所述半导体基板包括光电二极管和浮动扩散部,所述光电二极管被构造用于对入射的光进行光电转换,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部;
318.电容器,所述电容器包括设置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述pd侧电极和所述反pd侧电极将所述介电膜夹在中间;
319.放大晶体管,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输到所述浮动扩散部的所述信号电荷并放大所述信号电荷;以及
320.fd侧配线电极,所述fd侧配线电极连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管,其中,
321.所述pd侧电极的至少一部分和所述fd侧配线电极以沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状形成在所述半导体基板中,并且
322.内部形成有所述pd侧电极的至少一部分的第一接触孔的一端和内部形成有所述fd侧配线电极的第二接触孔的一端均位于所述半导体基板的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上。
323.(2)
324.根据(1)所述的固态摄像元件,其中,
325.所述半导体基板包括:
326.第一半导体基板,所述第一半导体基板中设置有包括所述光电二极管和所述浮动扩散部的像素电路,以及
327.第二半导体基板,所述第二半导体基板层叠在所述第一半导体基板的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,并且
328.所述电容器包括:
329.第一电容器部,所述第一电容器部形成在预先限定在所述第一半导体基板中的第一电容器区域中,以及
330.第二电容器部,所述第二电容器部设置在所述第一电容器部的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上。
331.(3)
332.根据(2)所述的固态摄像元件,其中,
333.所述第一电容器部包括:
334.第一电极,所述第一电极布置在所述第一电容器区域的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
335.第一介电膜,所述第一介电膜层叠在所述第一电极上,以及
336.第二电极,所述第二电极层叠在所述第一介电膜上,
337.所述第二电容器部包括:
338.柱状的第三电极,所述第三电极形成所述pd侧电极并形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接到所述第二电极,
339.第二介电膜,所述第二介电膜形成所述介电膜并覆盖所述第三电极的除了所述第三电极与所述第二电极之间的连接部分之外的部分,以及
340.第四电极,所述第四电极形成所述反pd侧电极并隔着所述第二介电膜面对着所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间,
341.所述第一电极和所述浮动扩散部是彼此分开地形成的。
342.(4)
343.根据(3)所述的固态摄像元件,其中,
344.所述第二电极是通过使用多晶硅膜形成的。
345.(5)
346.根据(3)或(4)所述的固态摄像元件,其中,
347.所述第三电极和所述第四电极中的至少一者是通过使用高熔点金属形成的。
348.(6)
349.根据(3)至(5)中任一项所述的固态摄像元件,其中,
350.所述第二介电膜是通过使用铁电膜形成的。
351.(7)
352.根据(2)所述的固态摄像元件,其中,
353.所述第一电容器部包括:
354.第一电极,所述第一电极设置在所述第一电容器区域的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
355.第一介电膜,所述第一介电膜层叠在所述第一电极上,以及
356.第二电极,所述第二电极层叠在所述第一介电膜上,
357.所述第二电容器部包括:
358.柱状的第三电极,所述第三电极形成所述pd侧电极并且形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接到所述第二电极,
359.第二介电膜,所述第二介电膜形成所述介电膜并且覆盖所述第三电极的除了所述第三电极与所述第二电极之间的连接部分之外的部分,以及
360.第四电极,所述第四电极形成所述反pd侧电极并且隔着所述第二介电膜面向所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间,并且
361.所述第一电极的一部分包含所述浮动扩散部。
362.(8)
363.根据(7)所述的固态摄像元件,其中,
364.所述第二电极是通过使用多晶硅膜形成的。
365.(9)
366.根据(7)或(8)所述的固态摄像元件,其中,
367.所述第三电极和所述第四电极中的至少一者是通过使用高熔点金属形成的。
368.(10)
369.根据(7)至(9)中任一项所述的固态摄像元件,其中,
370.所述第二介电膜是通过使用铁电膜形成的。
371.(11)
372.根据(1)所述的固态摄像元件,其中,
373.所述半导体基板包括:
374.第一半导体基板,所述第一半导体基板中设置有包括所述光电二极管和所述浮动扩散部的像素电路,以及
375.第二半导体基板,所述第二半导体基板层叠在所述第一半导体基板的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
376.所述第一半导体基板包括装置电极,所述装置电极层叠在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反侧的表面上,并且
377.所述电容器包括:
378.柱状的第三电极,所述第三电极形成所述pd侧电极并且形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接至所述装载电极,
379.第二介电膜,所述第二介电膜形成所述介电膜并且覆盖所述第三电极的除了所述第三电极与所述装载电极之间的连接部分之外的部分,以及
380.第四电极,所述第四电极形成所述反pd侧电极并且隔着所述第二介电膜面对着所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间。
381.(12)
382.根据(11)所述的固态摄像元件,其中,
383.所述第三电极和所述第四电极中的至少一者是通过使用高熔点金属形成的。
384.(13)
385.根据(11)或(12)所述的固态摄像元件,其中,
386.所述第二介电膜是通过使用铁电膜形成的。
387.(14)
388.根据(1)所述的固态摄像元件,其中,
389.所述电容器包括:
390.第一电容器部,所述第一电容器部形成在预先限定在所述半导体基板中的第一电容器区域中,以及
391.第二电容器部,所述第二电容器部布置在所述第一电容器部的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
392.所述第一电容器部包括:
393.第一电极,所述第一电极布置在所述第一电容器区域的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
394.第一介电膜,所述第一介电膜层叠在所述第一电极上,以及
395.第二电极,所述第二电极层叠在所述第一介电膜上,
396.所述第二电容器部包括:
397.柱状的第三电极,所述第三电极形成所述pd侧电极并且形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接至所述第二电极,
398.第二介电膜,所述第二介电膜形成所述介电膜并且覆盖所述第三电极的除了所述第三电极与所述第二电极之间的连接部分之外的部分,以及
399.第四电极,所述第四电极形成所述反pd侧电极并且隔着所述第二介电膜面向所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间,并且
400.所述第一电极和所述浮动扩散部是彼此分开地形成的。
401.(15)
402.根据(14)所述的固态摄像元件,其中,
403.所述第二电极是通过使用多晶硅膜形成的。
404.(16)
405.根据(14)或(15)所述的固态摄像元件,其中,
406.所述第三电极和所述第四电极中的至少一者是通过使用高熔点金属形成的。
407.(17)
408.根据(14)至(16)中任一项所述的固态摄像元件,其中,
409.所述第二介电膜是通过使用铁电膜形成的。
410.(18)
411.根据(1)所述的固态摄像元件,其中,
412.所述电容器包括:
413.第一电容器部,所述第一电容器形成在预先限定在所述半导体基板中的第一电容器区域中,以及
414.第二电容器部,所述第二电容器部布置在所述第一电容器部的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
415.所述第一电容器部包括:
416.第一电极,所述第一电极布置在所述第一电容器区域的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
417.第一介电膜,所述第一介电膜层叠在所述第一电极上,以及
418.第二电极,所述第二电极层叠在所述第一介电膜上,
419.所述第二电容器部包括:
420.柱状的第三电极,所述第三电极形成所述pd侧电极并且形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接到所述第二电极,
421.第二介电膜,所述第二介电膜形成所述介电膜并且覆盖所述第三电极的包含所述第三电极的另一端的预定部分,以及
422.第四电极,所述第四电极形成所述反pd侧电极且隔着所述第二介电膜面对着所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间,
423.所述第一电极和所述浮动扩散部彼此分开地形成,
424.设置有电容器间绝缘膜,所述电容器间绝缘膜形成在所述第二电极与所述第二介电膜之间,
425.所述第三电极的包含所述第三电极的所述一端的一部分被插入到所述电容器间绝缘膜中,并且
426.被所述第二介电膜覆盖的所述预定部分是所述第三电极的除了所述一部分之外的部分。
427.(19)
428.根据(18)所述的固态摄像元件,其中,
429.所述电容器间绝缘膜是通过使用与所述第二介电膜的材料不同的材料形成的。
430.(20)
431.根据(18)或(19)所述的固态摄像元件,进一步包括:
432.第一侧壁绝缘膜,所述第一侧壁绝缘膜形成于所述第二电极的侧表面,其中,
433.所述第一侧壁绝缘膜是通过采用与所述电容器间绝缘膜的材料相同的材料形成的。
434.(21)
435.根据(20)所述的固态摄像元件,其中,
436.所述第一侧壁绝缘膜是通过使用氧化膜或氮化膜形成的。
437.(22)
438.根据(18)至(21)中任一项所述的固态摄像元件,进一步包括:
439.传输晶体管,所述传输晶体管导通或切断从所述光电二极管到所述浮动扩散部的电荷传输;以及
440.第二侧壁绝缘膜,所述第二侧壁绝缘膜形成在所述传输晶体管的侧表面上,其中,
441.所述第二侧壁绝缘膜是通过采用与所述电容器间绝缘膜的材料相同的材料形成的。
442.(23)
443.根据(22)所述的固态摄像元件,其中,
444.所述第二侧壁绝缘膜是通过使用氧化膜或氮化膜形成的。
445.(24)
446.根据(18)至(23)中任一项所述的固态摄像元件,其中,
447.在所述电容器间绝缘膜的面向所述第二介电膜一侧的表面中形成有开口,所述开口的在所述第三电极的长度方向上观察到的开口面积小于所述第三电极的在所述长度方向上观察到的所述预定部分的横截面面积。
448.(25)
449.固态摄像元件的制造方法,包括:
450.在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于对入射的光进行光电转换,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部;
451.形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述
介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间;以及
452.形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至所述浮动扩散部的所述信号电荷并放大所述信号电荷,其中,
453.形成所述电容器的所述步骤包括:
454.在所述半导体基板中同时形成第一接触孔和第二接触孔的步骤,所述第一接触孔中形成有所述pd侧电极的至少一部分,所述第二接触孔中形成有连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管的fd侧配线电极,并且所述第一接触孔和所述第二接触孔形成为沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状,以及
455.同时形成所述fd侧配线电极和所述pd侧电极的步骤。
456.(26)
457.固态摄像元件的制造方法,包括:
458.在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于对入射的光进行光电转换,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输到所述浮动扩散部;
459.形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间;以及
460.形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输到所述浮动扩散部的所述信号电荷并放大所述信号电荷,其中,
461.形成所述电容器的所述步骤包括在所述半导体基板中同时形成第一接触孔和第二接触孔的步骤,所述第一接触孔中形成有所述pd侧电极的至少一部分,所述第二接触孔中形成有连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管的fd侧配线电极,所述第一接触孔和所述第二接触孔形成为沿所述半导体基板的厚度方向延伸的形状。
462.(27)
463.固态摄像元件的制造方法,包括:
464.在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于对入射的光进行光电转换,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部;
465.形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间;以及
466.形成放大晶体管的步骤,所述放大晶体管读取作为电信号而被传输至浮动扩散部的所述信号电荷并放大所述信号电荷,其中,
467.形成所述电容器的所述步骤包括同时在第一接触孔中形成pd侧电极和在第二接触孔中形成fd侧配线电极的步骤,其中,所述pd侧电极的至少一部分形成在所述第一接触孔中,并且连接所述浮动扩散部和所述放大晶体管的所述fd侧配线电极形成在所述第二接触孔内部。
468.(28)
469.固态摄像元件的制造方法,包括:
470.在半导体基板上形成光电二极管和浮动扩散部的步骤,所述光电二极管被构造用于对入射的光进行光电转换,并且累积在所述光电二极管中的信号电荷被传输至所述浮动扩散部;以及
471.形成电容器的步骤,所述电容器包括布置在所述光电二极管的与所述光入射的表面相反侧的表面上的pd侧电极,以及隔着介电膜面对着所述pd侧电极的反pd侧电极,所述介电膜被夹在所述pd侧电极与所述反pd侧电极之间;其中,
472.形成所述电容器的所述步骤包括:
473.形成第一电容器部的步骤,所述第一电容器部形成在预先限定在所述半导体基板中的第一电容器区域中,以及
474.形成第二电容器部的步骤,所述第二电容器部布置在所述第一电容器部的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
475.形成所述第一电容部的所述步骤包括:
476.形成第一电极的步骤,所述第一电极布置在所述第一电容器区域的与所述光电二极管一侧相反的一侧的表面上,
477.形成第一介电膜的步骤,所述第一介电膜层叠在所述第一电极上,以及
478.形成第二电极的步骤,所述第二电极层叠在所述第一介电膜上,
479.形成所述第二电容器部的所述步骤包括:
480.在用于在其内部形成所述pd侧电极的至少一部分的第一接触孔中形成所述pd侧电极并且形成柱状的第三电极的步骤,所述第三电极形成所述pd侧电极并且形成在所述第一接触孔内,所述第三电极的一端连接至所述第二电极,
481.形成第二介电膜的步骤,所述第二介电膜形成所述介电膜并且覆盖所述第三电极的包含所述第三电极的另一端的预定部分,以及
482.形成第四电极的步骤,所述第四电极形成所述反pd侧电极且隔着所述第二介电膜面对着所述第三电极,所述第二介电膜被夹在所述第三电极与所述第四电极之间,
483.所述固态摄像元件制造方法还包括在所述第二电极与所述第二介电膜之间形成电容器间绝缘膜的步骤,
484.在形成所述第三电极的所述步骤中,以所述第三电极的包含所述第三电极的所述一端的一部分插入至在形成所述电容器间绝缘膜的所述步骤中形成的所述电容器间绝缘膜中的状态形成所述第三电极,并且
485.在形成所述第二介电膜的所述步骤中,所述第三电极的除了所述第三电极的所述一部分之外的部分用作所述预定部分并且覆盖所述第二介电膜。
486.(29)
487.根据(28)所述的固态摄像元件的制造方法,其中,
488.在形成所述电容器间绝缘膜的所述步骤中,所述电容器间绝缘膜采用与所述第二介电膜的材料不同的材料形成。
489.(30)
490.根据(28)或(29)所述的固态摄像元件的制造方法,进一步包括:
491.在所述第二电极的侧表面上形成第一侧壁绝缘膜的步骤,其中,
492.在形成所述第一侧壁绝缘膜的所述步骤中,所述第一侧壁绝缘膜采用与所述电容
器间绝缘膜的材料相同的材料形成。
493.(31)
494.根据(30)所述的固态摄像元件的制造方法,其中,
495.在形成所述第一侧壁绝缘膜的所述步骤中,所述第一侧壁绝缘膜采用氧化膜或氮化膜形成。
496.(32)
497.根据(28)至(31)中任一项所述的固态摄像元件的制造方法,进一步包括:
498.形成传输晶体管的步骤,所述传输晶体管导通或切断从所述光电二极管向所述浮动扩散部的电荷传输;以及
499.形成第二侧壁绝缘膜的步骤,所述第二侧壁绝缘膜形成在所述传输晶体管的侧表面上,其中,
500.在形成所述第二侧壁绝缘膜的所述步骤中,所述第二侧壁绝缘膜采用与所述电容器间绝缘膜的材料相同的材料形成。
501.(33)
502.根据(32)所述的固态摄像元件的制造方法,其中,
503.在形成所述第二侧壁绝缘膜的所述步骤中,所述第二侧壁绝缘膜采用氧化膜或氮化膜形成。
504.(34)
505.根据(28)至(33)中任一项所述的固态摄像元件的制造方法,其中,
506.在形成所述电容器间绝缘膜的所述步骤中,在所述电容器间绝缘膜的面向所述第二介质膜一侧的表面中形成开口,所述开口的在所述第三电极的长度方向上观察到的开口面积小于所述第三电极的在所述长度方向上观察到的所述预定部分的横截面面积。
507.附图标记的列表
508.1:固态摄像元件
509.2:电子设备
510.3:单位像素
511.4:像素区域
512.5:垂直驱动电路
513.6:列选择电路
514.7:水平驱动电路
515.8:输出电路
516.9:控制电路
517.100:半导体基板
518.101:第一半导体基板
519.102:第二半导体基板
520.103:层间绝缘膜
521.110:光电二极管
522.111:浮动扩散部
523.112:传输晶体管
524.113:复位晶体管
525.114:放大晶体管
526.114a:放大晶体管114的源极
‑
漏极区域
527.115:开关晶体管
528.116:选择晶体管
529.120:电容器
530.121:第一电容器部
531.122:第二电容器部
532.130:pd侧电极
533.131:第一电极
534.131a:n+区域
535.132:第三电极
536.140:介电膜
537.141:第一介电膜
538.142:第二介电膜
539.150:反pd侧电极
540.151:第二电极
541.152:第四电极
542.160:第一接触孔
543.161:fd侧配线电极
544.162:第二接触孔
545.163:第五电极
546.164:抗蚀剂
547.170:装载电极
548.180:电容器间绝缘膜
549.180a:开口
550.181:第一侧壁绝缘膜
551.182:第二侧壁绝缘膜
552.183:绝缘形成膜
553.184:集成绝缘膜
554.201:光学系统(光学镜头)
555.202:快门装置
556.203:信号处理单元
557.204:驱动单元
558.11000:内窥镜手术系统
559.11100:内窥镜
560.11101:镜筒
561.11102:摄像头
562.11110:其它手术工具
563.11111:气腹管
564.11112:能量设备
565.11120:支撑臂装置
566.11131:外科医生(医师)
567.11133:病床
568.11132:患者
569.11200:推车
570.11201:ccu
571.11202:显示装置
572.11203:光源装置
573.11204:输入装置
574.11205:处理工具控制装置
575.11206:气腹装置
576.11207:记录器
577.11208:打印机
578.11400:传输电缆
579.11401:镜头单元
580.11402:摄像单元
581.11403:驱动单元
582.11404:通信单元
583.11405:摄像头控制单元
584.11411:通信单元
585.11412:图像处理单元
586.11413:控制单元
587.12000:车辆控制系统
588.12001:通信网络
589.12010:驱动系统控制单元
590.12020:车身系统控制单元
591.12030:车外信息检测单元
592.12031(12101至12105):摄像部
593.12040:车内信息检测单元
594.12041:驾驶员状态检测部
595.12050:集成控制单元
596.12051:微型计算机
597.12052:声音/图像输出部
598.12053:车载网络(i/f)
599.12061:音频扬声器
600.12062:显示部
601.12063:仪表盘
602.12100:车辆
603.12111至12114:摄像范围
604.vd:像素驱动线
605.vl:垂直信号线
606.vh:水平信号线