固态图像拾取装置和图像拾取系统的制作方法
【专利说明】固态图像拾取装直和图像拾取系统
[0001]本申请是申请号为200980163052.8、申请日为2009年12月26日、发明名称为“固态图像拾取装置和图像拾取系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及背面照射型固态图像拾取装置。
【背景技术】
[0003]近年来的较高速度的固态图像拾取装置已导致提出在晶体管处设置半导体化合物层的结构。
[0004]PTL I讨论了如下这样的固态图像拾取装置，其中不在光电转换部的光检测器上设置高恪点金属半导体化合物层，并且在周边电路部(peripheral circuit port1n)处设置高熔点金属半导体化合物层。
[0005]PTL 2讨论了背面照射型的固态图像拾取装置，在该背面照射型的固态图像拾取装置中，为了增加光电转换元件的灵敏度，包含具有该光电转换元件和信号读出电路的像素部的基板和包含用于通过驱动像素部的电路来处理读出信号的周边电路的基板相互粘接。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]PTL 1:日本专利公开 N0.2001-111022
[0009]PTL 2:日本专利公开 N0.2009-170448
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]在PTL I中的在周边电路部设置高熔点金属半导体化合物层的结构中，由于高熔点金属被设置在同一基板上，因此，高熔点金属可扩散到光电转换元件。即使光电转换元件的表面被绝缘膜保护，由于例如存在在绝缘膜上形成高熔点金属的步骤，因此，高熔点金属也可变得在绝缘膜中扩散。另外，例如，由于作为高熔点金属污染光电转换元件的结果产生的泄漏电流，因此可在图像中出现白色缺陷。并且，为了形成在PTL I中讨论的结构，必须确定在同一基板上在哪里形成高熔点金属半导体化合物层，由此使处理复杂化。
[0012]因此，本发明的一个目的是，通过使用简单的结构，提供在抑制导致例如产生白色缺陷的光电转换元件的特性的降低的同时在周边电路部设置高熔点金属化合物层的固态图像拾取装置。
[0013]问题的解决方案
[0014]本发明提供一种固态图像拾取装置，其中，设置光电转换元件和用于传送来自光电转换元件的电荷的栅电极的第一基板和设置用于读出基于在光电转换元件处产生的电荷的信号的周边电路部的第二基板相互层叠，其中，第二基板具有高熔点金属化合物层，并且，第一基板不具有高熔点金属化合物层。
[0015]本发明的有益的效果
[0016]根据本发明，能够通过使用简单的结构提供在抑制光电转换元件的特性的降低的同时在周边电路部设置高熔点金属化合物层的固态图像拾取装置。
【附图说明】
[0017]图1是用于描述第一实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0018]图2是用于描述第二实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0019]图3是用于描述第三实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0020]图4表示根据第三实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
[0021]图5表示根据第三实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
[0022]图6是用于描述第五实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0023]图7表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
[0024]图8表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
[0025]图9表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
[0026]图10是用于描述第五实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0027]图11是用于描述第六实施例的固态图像拾取装置的断面图。
[0028]图12是根据本发明的固态图像拾取装置的示例性电路。
[0029]图13是示出根据第七实施例的图像拾取系统的框图。
【具体实施方式】
[0030]通过相互层叠第一基板和第二基板形成根据本发明的固态图像拾取装置，其中第一基板具有光电转换元件和用于传送的栅电极并且第二基板具有周边电路部。不在第一基板设置高熔点金属化合物层，而在第二基板设置高熔点金属化合物层。通过这种结构，变得更容易确定在哪里形成化合物层，并且变得能够使周边电路部处的晶体管以更高的速度操作，并且以高速执行信号读出操作，同时抑制光电转换元件的特性降低。
[0031 ] 以下，将参照附图详细描述本发明。
[0032]第一实施例
[0033]将参照图1和图12描述本发明的第一实施例。
[0034]首先，参照图12描述根据第一实施例的固态图像拾取装置的示例性电路。图12所示的固态图像拾取装置300包括布置多个光电转换元件的像素部301和具有用于执行用于从像素部301读取信号的驱动操作的控制电路并具有处理读出信号的信号处理电路的周边电路部302。
[0035]在像素部301中，设置多个光电转换元件303、传送晶体管304、放大晶体管306和复位晶体管307。包含至少一个光电转换元件303的结构被定义为像素。实施例中的一个像素包含光电转换元件303、传送晶体管304、放大晶体管306和复位晶体管307。传送晶体管304的源极与光电转换元件303连接，并且，传送晶体管304的漏极区域与放大晶体管306的栅电极连接。与放大晶体管306的栅电极对应的节点被定义为节点305。复位晶体管与节点305连接，并且，节点305的电势被设为任何电势(例如，复位电势)。这里，放大晶体管306是源极跟随器电路的一部分，并且，与节点305的电势对应的信号被输出到信号线RL0
[0036]周边电路部302包含用于向像素部301的晶体管的栅电极供给控制信号的垂直扫描电路VSR。周边电路部302包含保持从像素部301输出的信号并包含用于放大、加算、AD转换等的信号处理电路的读出电路RC。另外，周边电路部302包含控制依次输出来自读出电路RC的信号的定时的控制电路的水平扫描电路HSR。
[0037]这里，通过相互层叠两个芯片形成根据第一实施例的固态图像拾取装置300。两个芯片是包含像素部301的光电转换元件303和传送晶体管304的第一芯片308，和包含像素部301的放大晶体管306和复位晶体管307和周边电路部302的第二芯片309。在这种结构中，控制信号通过连接部310从第二芯片309的周边电路部302被供给到第一芯片308的传送晶体管304的栅电极。在第一芯片308的光电转换元件303处产生的信号通过与传送晶体管304的漏极区域连接的连接部311被读出到节点305。通过以这种方式在另一芯片上设置复位晶体管307和放大晶体管306，能够增加光电转换元件303的面积，并增加灵敏度。如果光电转换元件303的面积相同，那么可以提供许多的光电转换元件303，由此使得能够增加像素的数量。
[0038]下面将参照图1描述根据实施例的固态图像拾取装置。图1是与图12所示的固态图像拾取装置300对应的固态图像拾取装置100的断面图。图1是与图12所示的光电转换元件303、传送晶体管304和放大晶体管306对应的断面图。不描述其它的部分。图1表示用于两个像素的结构。
[0039]图1表示第一芯片101、第二芯片102以及第一芯片和第二芯片的接合表面103。第一芯片101与图12所示的第一芯片308对应，并且，第二芯片102与图12所示的第二芯片309对应。
[0040]第一芯片101具有第一基板104。第一基板104的形成晶体管的表面是主面105，第一基板的与其相反的面是背面106。构成图12所示的光电转换元件303和传送晶体管304的部分被设置在第一基板104。例如具有主要成分是铝的布线(铝线)的包含第一布线层122和第二布线层123的多层布线结构107被设置在第一芯片101的第一基板104的主面105侧的上部上。这里，多层布线结构107的多个层间绝缘膜被描述为一体绝缘膜。
[0041]第二芯片102具有第二基板108。第二基板108的形成晶体管的表面是主面109，并且，该第二基板的与其相反的面是背面110。例如具有铝线的包含第一布线层128和第二布线层129的多层布线结构111被设置在第二基板108的主面109的上部上。即使在这里，多层布线结构111的多个层间绝缘膜也被描述为一体绝缘膜。图12所示的放大晶体管306被设置在第二基板108上。在描述中，在各芯片中，从基板的主面到背面的方向被定义为向下的方向或深的方向，并且，从背面到主面的方向被定义为向上的方向或浅的方向。
[0042]这里，在根据实施例的固态图像拾取装置中，第一芯片101的基板主面105和第二芯片102的基板主面109被相互层叠以相互面对。在图1中，在第一芯片101和第二芯片102的连接部的结构中，仅表示第一芯片101的浮动扩散区域(FD区域)113与第二芯片102的放大晶体管126的栅电极之间的连接。具体而言，第一芯片101的FD区域113通过多层布线结构107、连接部311和多层布线结构111与放大晶体管的栅电极126连接。图12所示的向传送晶体管的栅电极114供给控制信号的连接部310在图1没有被示出。根据实施例的固态图像拾取装置是从第一基板104的背面106入射光的背面照射型的固态图像拾取
目.0
[0043]将详细描述各芯片。首先，阱115、构成光电转换元件的N型电荷蓄积区域112和传送晶体管的栅电极114被设置在第一芯片101的第一基板104。并且，构成光电转换元件的P型表面保护层被设置在电荷蓄积区域112的上部上。并