摄像装置及其制造方法
【专利说明】摄像装置及其制造方法
[0001]分案申请
[0002]本申请是申请日为2011年3月30日、发明名称为“固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备”的申请号为201110079161.0的专利申请的分案申请。
[0003]相关申请的交叉参考
[0004]本申请要求2010年3月31日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2010-082488的优先权，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0005]本发明涉及摄像装置及其制造方法。
【背景技术】
[0006]诸如数码摄相机和数码相机之类的电子设备包括固体摄像装置。例如，对于固体摄像装置，其包括CMOS (互补金属氧化物半导体)型图像传感器和CCD (电荷耦合器件)型图像传感器。
[0007]在固体摄像装置中，在基板的表面上布置多个像素。在每个像素中设置光电转换部。光电转换部例如是光电二极管，其通过感光表面接收入射光来产生信号电荷以进行光电转换。
[0008]在作为一类固体摄像装置的CMOS型图像传感器中，像素配置成除包括光电转换部之外还包括像素晶体管。像素晶体管用于读取形成在光电转换部中的信号电荷，并将所读取的信号电荷作为电信号输出到信号线。
[0009]在固体摄像装置中，通常，光电转换部接收从基板的设置有电路元件、布线等的前表面侧入射的光。在这种情况下，由于电路元件、布线等遮蔽或反射入射光，所以难以改善灵敏度。
[0010]基于这个原因，提出了 “后表面照射型”固体摄像装置(如，参照日本未审查专利公开公报 N0.2003-31785、N0.2005-347707、N0.2005-35363 和 N0.2005-353955)，在这类“后表面照射型”固体摄像装置中，光电转换部接收从与基板的设置有电路元件、布线等的前表面相对的后表面侧入射的光。
[0011]然而，为了抑制由于其上设有光电转换部的半导体的界面态而出现的暗电流，提出了光电转换部具有HAD(空穴累积二极管)结构。在HAD结构中，通过在η型电荷累积区域的感光表面上形成正电荷(空穴)累积区域，抑制了暗电流的出现。
[0012]为了在光电转换部的界面部分中形成正电荷累积区域，提出了如下方案:通过在η型电荷累积区域的感光表面上形成“具有固定负电荷的膜”，然后剥离该膜，抑制了暗电流的发生。在此处，将诸如铪氧化物膜(HfOj莫)之类的具有高折射率的高介电膜用作“具有固定负电荷的膜”以抑制暗电流的发生，于是铪氧化物膜用作防反射膜以实现高灵敏度(如，参照日本未审查专利公开公报N0.2007-258684 (第0163-0168段)和日本未审查专利公开公报 N0.2008-306154 (第 0044 段等))。
【发明内容】
[0013]根据本发明的一个实施例的摄像装置包括:半导体层，其具有作为入射侧的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述半导体层包括光电转换元件；第一膜，其邻近所述半导体层的所述第一侧；分离区域，其包括位于所述第一膜上的遮光部；第二膜，其包括氮化物成分且位于所述第一膜和所述遮光部上；及布线层，其设置为邻近所述半导体层的所述第二侧，其中，所述分离区域的至少一部分被设置为邻近所述光电转换元件，所述第一膜是防反射膜，并且在横截面上，所述遮光部被所述第一膜和所述第二膜包围。
[0014]在根据本发明另一实施例中，所述摄像装置包括中间层，所述中间层位于所述第一膜和所述遮光部之间。
[0015]在根据本发明另一实施例中，所述遮光部嵌入在所述第二膜中。
[0016]在根据本发明另一实施例中，所述分离区域包括所述光电转换元件和相邻光电转换元件之间的隔离区域。
[0017]在根据本发明另一实施例中，所述遮光部位于所述隔离区域上方。
[0018]在根据本发明另一实施例中，所述分离区域包括位于所述隔离区域中的沟槽，其中，所述遮光部位于所述沟槽的内部。
[0019]在根据本发明另一实施例中，所述光电转换元件具有接收光的第一侧。
[0020]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜和所述第二膜位于所述光电转换元件的所述第一侧的上方。
[0021]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜的厚度小于所述第二膜的厚度。
[0022]在根据本发明另一实施例中，所述遮光部具有大体上凸形的形状。
[0023]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜包括铪、锆、铝、钽、钛、镁、钇、镧系元素、和硅元素的氧化物中的至少一种氧化物。
[0024]在根据本发明另一实施例中，所述第二膜包括铪、锆、铝、钽、钛、镁、钇、镧系元素、和硅元素的氧化物中的至少一种氧化物。
[0025]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜的折射率等于或大于1.5。
[0026]在根据本发明另一实施例中，所述第二膜的折射率等于或大于1.5。
[0027]在根据本发明另一实施例中，所述摄像装置还包括邻近所述半导体层的所述第二侧而定位的多个晶体管。
[0028]在根据本发明另一实施例中，所述多个晶体管包括将电荷从所述光电转换元件传输到浮动扩散部的传输晶体管。
[0029]在根据本发明另一实施例中，所述多个晶体管包括放大晶体管，所述放大晶体管具有连接到所述浮动扩散部的栅极端。
[0030]在根据本发明另一实施例中，所述多个晶体管包括复位晶体管，所述复位晶体管具有连接到所述浮动扩散部的第一端和连接到预定电压源的第二端。
[0031]在根据本发明另一实施例中，所述多个晶体管包括操作性地连接到信号线的选择晶体管。
[0032]在根据本发明另一实施例中，所述信号线电连接到列电路，其中所述列电路包括⑶S电路和ADC电路中的至少一个。
[0033]在根据本发明另一实施例中，所述分离区域包括沟道，其中所述第一膜位于所述沟道内。
[0034]在根据本发明另一实施例中，所述遮光部包括钨和氮化钛。
[0035]在根据本发明另一实施例中，所述遮光部具有lOOnm?400nm的厚度。
[0036]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜是氧化铪，并且所述遮光部包括钛。
[0037]在根据本发明另一实施例中，邻近所述半导体层的所述第一侧设置有微透镜。
[0038]在根据本发明另一实施例中，在所述微透镜和所述半导体层的所述第一侧之间设置有滤色器。
[0039]在根据本发明另一实施例中，所述布线层设置在所述半导体层的所述第二侧和支撑基板之间。
[0040]在根据本发明另一实施例中，所述第一膜的厚度是80nm或更小。
[0041]根据本发明的另一实施例包括一种用于制造摄像装置的方法，所述方法包括:形成半导体层，所述半导体层具有作为入射侧的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述半导体层包括光电转换元件；形成第一膜，所述第一膜设置为邻近所述半导体层的第一侧；形成分离区域，所述分离区域包括位于所述第一膜上的遮光部；形成第二膜，所述第二膜包括氮化物成分且位于所述第一膜和所述遮光部上；及形成布线层，其设置为邻近所述半导体层的所述第二侧，其中，所述分离区域的至少一部分被设置为邻近所述光电转换元件，所述第一膜是防反射膜，并且在横截面上，所述遮光部被所述第一膜和所述第二膜包围。
[0042]在根据本发明另一实施例中，在形成所述遮光部之后形成所述第二膜。
[0043]根据本发明的实施例，能够提供可改善所获得图像的图像质量等的固体摄像装置及其制造方法和电子设备。
【附图说明】
[0044]图1是表示根据本发明的第一实施例的相机结构的结构图；
[0045]图2是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的整体结构的框图；
[0046]图3是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的主要部分的图；
[0047]图4是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的主要部分的图；
[0048]图5是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的主要部分的图；
[0049]图6是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0050]图7是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0051]图8是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0052]图9是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0053]图10是表示根据本发明的第一实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0054]图11是表示根据本发明的第二实施例的固体摄像装置的主要部分的图；
[0055]图12是表示根据本发明的第二实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0056]图13是表示根据本发明的第二实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0057]图14是表示根据本发明的第二实施例的固体摄像装置的制造方法的图；
[0058]图15是表示根据本发明的第三实施例的固体摄像装置的主要部分的图；
[0059]图16是表示根据本发明的第四实施例的固体摄像装置的主要部分的图；及
[0060]图17是表示“后表面照射型” CMOS图像传感器的像素P的主要部分的横剖面图。
【具体实施方式】
[0061]下文将参照【附图说明】根据本发明的原理的实施例。
[0062]而且，将以以下顺序进行说明。
[0063]1.第一实施例(覆盖遮光层的上表面的情况)
[0064]2.第二实施例(在覆盖遮光层的上表面的情况下设有中间层的情况)
[0065]3.第三实施例(未覆盖遮光层的上表面的情况)
[0066]4.第四实施例(嵌入型遮光层)
[0067]图17是表示“后表面照射型” CMOS图像传感器的像素P的主要部分的横剖面图。
[0068]如图17所示，在“后表面照射型”CMOS图像传感器中，光电二极管21设置在由半导体层101内部的像素隔离部lOlpb分割的部分中。
[0069]尽管未在图17中图示，但像素晶体管设置在半导体层101的前表面(图17中的下表面)上，如图17所示，布线层111设置成覆盖像素晶体管。另外，在布线层111的前表面上设置支撑基板SS。
[0070]与此相反，在半导体层101的后表面(图17中的上表面)上，布置有防反射膜50J、遮光层60J、滤色器CF和微透镜ML，光电二极管21接收经由上述各个部分入射的入射光H。
[0071]在此处，如图17所示，防反射膜50J覆盖半导体层101的后表面(上表面)。通过使用具有固定负电荷的高介电性材料形成防反射膜50J，使得通过在光电二极管21的感光表面JS上形成正电荷(空穴)累积区域来抑制暗电流的发生。例如，铪氧化物膜(Η??2膜)设置成为防反射膜50J。
[0072]如图17所示，遮光层60J隔着层间绝缘膜SZ形成在防反射膜50J的上表面上。在此处，在设于半导体层101的内部中的像素隔离部lOlpb的上部处设置遮光层60J。
[0073]另外，遮光层60J的上表面覆盖有平坦化膜HT，在平坦化膜HT的上表面上设置滤色器CF和微透镜ML。在滤色器CF中，例如，为每个像素布置具有拜耳(Bayer)布置的三种基色的滤光层。
[0074]在上述结构的情况下，由于入射到一个像素P的入射光Η不入射到该像素Ρ的光电二极管21，而是穿过遮光层60J的下部，所以在某些情况下入射光Η入射到另一相邻像素Ρ的光电二极管21。S卩，在入射光