固体摄像装置的制造方法
【专利说明】固体摄像装置
[0001]本发明以日本专利申请2014-056222(申请日2014.03.19)为基础，享受该申请的优先权。本申请通过参照上述申请而将该申请的所有内容包含在内。
技术领域
[0002]本发明的实施方式涉及固体摄像装置。
【背景技术】
[0003]以往，CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器、CCD (Charged Coupled D1de:电荷親合器件)等固体摄像元件广泛使用于数码照相机、数码摄像机等。此外，近年来在具备摄像功能的便携式电话设备等移动设备中也搭载有固体摄像元件。在移动设备中，从CMOS图像传感器在固体摄像元件中电源电压较低、功耗较低的观点出发，大多采用CMOS图像传感器。
[0004]在CMOS图像传感器中，通过使光入射到排列成矩阵状的各像素的受光面，从而利用配置于每个像素的作为光电转换部的光电二极管(PD:Photo d1de)来进行光电转换。由H)产生的电荷经由传输晶体管被传输至浮置扩散区域即浮置扩散(FD floatingDiffus1n)。然后，利用放大晶体管输出与FD所积蓄的电荷相对应的电平的像素信号。
[0005]此外，在全彩色固体摄像元件的情况下，采用将与红(R)、绿(G)、蓝⑶各色光相对应的像素排列成平面状的像素阵列。像素阵列大多使用拜耳阵列。在像素阵列中，配置与红、绿、蓝各色光相对应的吸收型滤色片，选择性地使各色光透过。
[0006]在CMOS图像传感器中，随着像素尺寸的变小，灵敏度因入射到单位像素的光子数的减少而降低，从而产生S/N比下降的问题。在拜耳阵列的情况下，例如在对应于红色光的像素中，绿色光和蓝色光无法透过红色滤色片，从而无法用于光电转换，从灵敏度方面来看产生了损耗。并且，由于进行像素间的插值处理，生成色信号，因此会产生假色。
[0007]作为解决这些问题的方法，提出了以下固体摄像装置，即在同一像素的深度方向上层叠绿、蓝、红的光电转换层。在该固体摄像装置中，具有下述结构，即:在硅基板内的深度方向上形成蓝色PD (光电转换部)、以及红色PD (光电转换部)，在硅基板的受光面侧的表面上层形成有机光电转换膜被电极夹住的绿色有机光电转换部。根据该结构，可期待下述效果，即:由于上述滤色片中不会产生光的损耗，因此灵敏度提高，并且，由于不进行像素间的插值处理，因此不会发生假色。
[0008]另一方面，在背面照射型的CMOS图像传感器中，提出了具备滤色片、在深度方向上层叠的ro、以及有机光电转换膜的固体摄像装置。在该固体摄像装置中，黄色和蓝绿色的滤色片配置为棋盘图样，并且与各自的滤色片相对应地配置红、蓝的ro。进一步地，在各PD的上层配置有有机光电转换部。在该固体摄像装置中，从有机光电转换部取出绿色的信号，从位于黄色滤色片下方的ro取出红色的信号，从位于蓝绿色滤色片下方的ro取出蓝色的信号。
[0009]然而，在上述硅基板内沿深度方向层叠有蓝色ro和红色ro的固体摄像装置中，利用硅基板的吸收系数具有波长色散的特性来作为对蓝色光和红色光进行分光的原理。即，硅基板中具有下述特性:越是波长较短的光越容易吸收。在该情况下，蓝色光在靠近硅基板的受光面侧的表面且较浅区域全部通过光电转换而被吸收。另一方面，仅红色光前进至远离受光面侧的、更深的区域。因此，在这种层叠型固体摄像装置中，在靠近硅基板的受光面侧的表面且较浅的区域配置蓝色ro，在远离受光面侧的、更深的区域配置红色ro，由此来对蓝色光和红色光进行分光。
[0010]此外，在使用层叠型的固体摄像装置的情况下，为了能将利用红色ro进行光电转换后的蓝色光(以下，称为蓝混色)抑制在足够低的值，因此，需要在蓝色ro与红色ro之间留出足够大的深度方向的距离。具体而言，需要使蓝色ro和红色ro的总厚度增厚至7 μπι左右。然而，若像素的厚度变厚，则在斜光入射时，容易在相邻像素间发生混色。coon] 此外，为了确保足够的蓝色光的受光灵敏度，需要增厚蓝色ro的耗尽层区域。然而，若蓝色ro的耗尽层区域变厚，则会导致由蓝色ro进行光电转换后的红色光(以下，称为红混色)增加。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的课题为提供一种能够抑制在像素内层叠的光电转换部之间产生混色，且能够进一步提高各光电转换部中的受光灵敏度的固体摄像装置。
[0013]实施方式的固体摄像装置具有第I部分，该第I部分包括第I无机光电转换部、半导体基板部、以及微细结构体。半导体基板部中存在与所述第I无机光电转换部相对的光入射的受光面，以及形成有包含读取电路的电路在内的电路形成面，在内部具有第2无机光电转换部。微细结构体配置在所述第I无机光电转换部与所述第2无机光电转换部之间。
[0014]根据上述结构的固体摄像装置，能够抑制像素内层叠的光电转换部之间发生混色，且能够进一步提高各光电转换部中的受光灵敏度。
【附图说明】
[0015]图1是表示实施方式的固体摄像装置的简要结构的示意图。
[0016]图2是表示实施方式I的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
[0017]图3是计算在图2所示的实施方式的固体摄像装置中产生红混色和蓝混色的比例而得到的图表。
[0018]图4是表示现有的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
[0019]图5是计算在图4所示的现有的固体摄像装置中产生红混色和蓝混色的比例而得到的图表。
[0020]图6是表示实施方式2的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
[0021]图7是表示实施方式3的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0022]下面，参照附图，对实施方式的固体摄像装置进行说明。
[0023]另外，在下述说明所使用的附图中，为了更清楚地示出各结构要素，通过根据结构要素的不同而改变尺寸的比例尺来进行表示。此外，下述说明中所举例示出的材料、尺寸等是一个示例，实施方式并不限于这些内容，并且在不改变本发明的要旨的范围内可适当地进行变更来实施。
[0024]图1是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置I的简要结构的示意图。
[0025]固体摄像装置I如图1所示，作为CMOS图像传感器，在例如具有硅基板等的半导体基板部2的面内具有像素部(摄像区域)4，该像素部4中，多个像素3排列成矩阵状。
[0026]各像素3构成为具有:多个光电转换部、以及多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管由包含例如传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管的三个晶体管(未图示)构成。并且，多个像素晶体管也可以通过增加选择晶体管从而由四个晶体管构成。各像素3中，可共用多个光电转换部、以及除传输晶体管以外的其他像素晶体管，且共用浮置扩散(FD)，即可采用所谓的像素共用结构。另外，各像素3的等效电路与通常的相同，因此省略其说明。
[0027]固体摄像装置I在像素部4的周边具备周边电路部5。周边电路部5由垂直驱动电路6、列信号处理电路7、水平驱动电路8、输出电路9、控制电路10、垂直信号线11、水平信号线12、以及输出端子13等构成。
[0028]垂直驱动电路6例如由移位寄存器构成，对像素驱动布线进行选择，并将用于驱动像素的脉冲提供给所选择的像素驱动布线，由此以行为单位对像素进行驱动。即，垂直驱动电路6以行为单位在垂直方向上依次对各像素3进行选择扫描，通过垂直信号线11将像素信号提供给列信号处理电路7。像素信号以成为各像素3的光电转换部的例如光电二极管(PD)中根据受光量生成的信号电荷为基础。
[0029]列信号处理电路7例如配置于像素3的每一列，按每个像素列对从一行所对应的像素3输出的信号进行去除噪声等的信号处理。即，列信号处理电路7进行用于去除像素3固有的固定图形噪声的⑶S(correlated double sampling:相关双采样