背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法和成像裝置制造方法
【專利摘要】一種背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件（22a），其中光被濾光器（52）散射，與入射到每個(gè)像素上的光的顏色無(wú)關(guān)地將每個(gè)像素的表面?zhèn)龋?0-1，60R-1）的表面積形成為相同，而散射的紅光所入射的像素的反面?zhèn)龋?0R-4）的表面積被形成為大于綠色光或藍(lán)色光所入射的像素的反面?zhèn)龋?0-R）的表面積。
【專利說(shuō)明】背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法和成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件、制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法、以及成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在具有原色(R (紅色)、G (綠色)和B (藍(lán)色))彩色濾光器并獲取彩色圖像的固態(tài)成像裝置中，半導(dǎo)體襯底上布置了用于紅色檢測(cè)的像素(作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管)、用于綠色檢測(cè)的像素以及用于藍(lán)色檢測(cè)的像素。在各個(gè)像素上，層疊有微透鏡(頂部透鏡)，并且被各個(gè)微透鏡聚集的入射光通過(guò)相應(yīng)的彩色濾光器進(jìn)入與微透鏡對(duì)應(yīng)的像素。
[0003]近來(lái)，隨著像素?cái)?shù)量的增加，具有一千萬(wàn)或更多像素的固態(tài)圖像感測(cè)元件已變?yōu)槌B(tài)。為此，每個(gè)像素都被小型化，并且每個(gè)像素的尺寸也大致具有入射光波長(zhǎng)的級(jí)別。然而，就光學(xué)原理而言，不可能使透鏡焦點(diǎn)處于等于或小于入射光波長(zhǎng)的距離內(nèi)。為此，不可能將紅光、綠光和藍(lán)光中具有最長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光聚集到等于或小于大約700nm的波長(zhǎng)的距離內(nèi)。因此，很可能的是，紅光將泄漏至相鄰像素，從而導(dǎo)致混色或串?dāng)_。
[0004]為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，如在專利文獻(xiàn)I中所描述的那樣，像素的光接收面積被設(shè)置成按R像素、G像素和B像素的順序減小，由此用于接收具有長(zhǎng)波長(zhǎng)光的紅色(R)像素的面積較大，從而混色或串?dāng)_減少。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2010-129548
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]類似于專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)，如果根據(jù)入射光分量的波長(zhǎng)來(lái)區(qū)別地設(shè)置各像素的尺寸(光接收面積)，可以減少混色和串?dāng)_。然而，如果像素的尺寸取決于入射光分量的顏色，則各個(gè)顏色之間會(huì)出現(xiàn)諸如從像素(光電二極管)讀取所獲取的圖像信號(hào)的特性(讀電壓)、以及每個(gè)像素的飽和特性之類的特性的差異，而這是個(gè)問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的涉及背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件、背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的制造方法以及成像裝置，其能夠減少接收長(zhǎng)波長(zhǎng)光的像素與相鄰像素的串?dāng)_，而不改變每個(gè)像素的諸如讀取特性和飽和特性之類的特性。
[0011]解決問(wèn)題的手段
[0012]根據(jù)本發(fā)明的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于包括:半導(dǎo)體襯底，其中多個(gè)光電二極管布置成二維陣列，并且按照從光進(jìn)入的后表面?zhèn)戎燎氨砻鎮(zhèn)鹊姆绞叫纬啥鄠€(gè)光電二極管中的每一個(gè)；彩色濾光器，其層疊在半導(dǎo)體襯底的后表面?zhèn)壬弦允构夥稚?；微透鏡，其針對(duì)各個(gè)光電二極管層疊在彩色濾光器的后表面?zhèn)纫员憔奂肷涔?，從而使得入射光進(jìn)入相應(yīng)光電二極管的后表面?zhèn)?；以及信?hào)讀取單元，其形成在半導(dǎo)體襯底的前表面?zhèn)壬?，以便讀取由光電二極管根據(jù)光分量的接收量而檢測(cè)到的所獲取的圖像信號(hào)；其中，與由彩色濾光器分散并進(jìn)入光電二極管的光分量的顏色無(wú)關(guān)地將各個(gè)光電二極管的前表面?zhèn)鹊拿娣e都形成為彼此相等，而分散的紅光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于綠光分量或藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的特征在于包括上述背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件。
[0014]本發(fā)明的有益效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠減少接收長(zhǎng)波長(zhǎng)光的像素與相鄰像素的串?dāng)_，而不改變每個(gè)像素(光電二極管)的諸如讀取特性和飽和特性之類的特性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的功能框圖。
[0017]圖2是圖示出圖1所示的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的后表面?zhèn)壬喜贾玫牟噬珵V光器的示例的示圖。
[0018]圖3示出了沿圖2的線IIIA-1IIA截取的示意截面圖(圖3A)以及比較圖(圖3B)。
[0019]圖4是圖示出用于形成具有圖3A所示的不同雜質(zhì)濃度的η型區(qū)域的掩模的示圖。
[0020]圖5是代替圖3Α的實(shí)施例的另一實(shí)施例的示意截面圖。
[0021]圖6是圖示出代替圖4Α的另一實(shí)施例的掩模的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下文將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有固態(tài)圖像感測(cè)元件的數(shù)碼相機(jī)(成像裝置)的功能配置框圖。數(shù)碼相機(jī)10包括成像光學(xué)系統(tǒng)21、以及布置在成像光學(xué)系統(tǒng)21的下一級(jí)的成像元件芯片22。成像光學(xué)系統(tǒng)21包括成像透鏡2la、光圈2lb、機(jī)械快門(未示出)等。也存在不具有機(jī)械快門的型號(hào)。
[0024]成像元件芯片22包括信號(hào)讀取單元，其包括用于獲取彩色圖像并且是CXD類型、CMOS類型等的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a、對(duì)背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a輸出的模擬圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如自動(dòng)增益控制(AGC)或相關(guān)雙采樣之類的模擬處理的模擬信號(hào)處理單元(AFE) 22b、以及用于將從模擬信號(hào)處理單元22b輸出的模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 22c。
[0025]數(shù)碼相機(jī)10還包括用于根據(jù)來(lái)自下文將要描述的系統(tǒng)控制單元(CPU) 29的指令來(lái)執(zhí)行對(duì)固態(tài)圖像感測(cè)元件22a、模擬信號(hào)處理單元22b和A/D22C的驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)單元(包括定時(shí)發(fā)生器TG)24，以及用于根據(jù)來(lái)自CPU29的指令而發(fā)射光的閃光燈25。驅(qū)動(dòng)單元24可被集成地安裝在成像元件芯片22中。
[0026]本實(shí)施例的數(shù)碼相機(jī)10還包括:用于接收從A/D22c輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并執(zhí)行諸如內(nèi)插、白平衡處理或RGB至YC轉(zhuǎn)換之類的已知圖像處理的數(shù)字信號(hào)處理單元26，用于將圖像數(shù)據(jù)壓縮成JPEG格式之類的圖像數(shù)據(jù)或者對(duì)JPEG格式之類的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮的壓縮/解壓縮單元27，用于顯示菜單或顯示鏡頭圖像或獲取圖像的顯示單元28，用于總體控制整個(gè)數(shù)碼相機(jī)的系統(tǒng)控制單元(CPU) 29，諸如幀存儲(chǔ)器之類的內(nèi)部存儲(chǔ)器30，用于執(zhí)行相對(duì)于記錄介質(zhì)32 (記錄介質(zhì)32用于存儲(chǔ)JPEG圖像數(shù)據(jù)等)的接口處理的介質(zhì)接口(Ι/F)單元31，以及用于將上述單元進(jìn)行彼此連接的總線34。而且，系統(tǒng)控制單元29被連接至操作單元33以允許用戶輸入指令。
[0027]圖2是圖示出圖1所示的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a的一部分后表面?zhèn)裙饨邮毡砻娴牟噬珵V光器陣列的示圖。在本實(shí)施例的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a中，三原色的彩色濾光器R、G和B被布置成拜耳(Bayer)陣列。
[0028]圖3A是沿圖2的線IIIA-1IIA截取的示意截面圖。在本實(shí)施例的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a中，在P型半導(dǎo)體襯底51的后表面?zhèn)?光入射側(cè)被稱為后表面?zhèn)?上，層疊有與各個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的彩色濾光器(R、G和B) 52，并且在彩色濾光器52上，層疊有與各個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的微透鏡53。與各個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的微透鏡53通過(guò)相同的制造工藝被形成為相同的形狀和尺寸。在本實(shí)施例中，例如，使用了具有例如3 μ m至4 μ m的厚度的p型半導(dǎo)體襯底51。然而,可以使用具有不同厚度的襯底。
[0029]在P型半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)壬?，形成了用于從每個(gè)像素讀取所獲取的圖像信號(hào)的信號(hào)讀取單元54 (信號(hào)讀取電路)。由于圖3A所示的示例的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件22a是CMOS類型的，所以在圖3A中，示出了由CMOS類型的晶體管構(gòu)成的信號(hào)讀取單元54的三個(gè)布線層。
[0030]在彩色濾光器52和微透鏡53之間，層疊了透明的平面薄膜55，并且即使在P型半導(dǎo)體襯底51和彩色濾光器52之間，也布置了透明的平面薄膜、氧化膜56等。即使在P型半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)壬希膊贾昧私^緣層57等，并且布置了用于防止由于暗電流引起的白缺陷的前表面的高濃度P型層(未示出)等。
[0031]從與P型半導(dǎo)體襯底51的各個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的彩色濾光器R、G和B正下方(半導(dǎo)體襯底51的后表面?zhèn)日路?至P型半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)?布置有信號(hào)讀取單元54的前表面?zhèn)?，針對(duì)每個(gè)像素布置了 η型區(qū)域60。
[0032]該η型區(qū)域60由η型區(qū)域60-1、60-2、60_3和60_4構(gòu)成，它們形成了四層結(jié)構(gòu)并具有從半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)戎梁蟊砻鎮(zhèn)纫来谓档偷碾s質(zhì)濃度。優(yōu)選地，第一層的η型區(qū)域60-1的每單位面積的η型雜質(zhì)離子注入濃度可被設(shè)置成lel2/cm2或更大，并且第二至第四層的η型區(qū)域的離子注入濃度可被設(shè)置成小于lel2/cm2。
[0033]在其上層疊了 R、G和B彩色濾光器的各個(gè)像素中，布置了 η型區(qū)域60。在本實(shí)施例中，只有其上層疊有R濾光器的像素的η型區(qū)域(標(biāo)記有參考標(biāo)號(hào)“60R”)的結(jié)構(gòu)不同于其它具有B濾光器和G濾光器的像素的η型區(qū)域60的結(jié)構(gòu)。
[0034]其上層疊有R濾光器的像素的η型區(qū)域60R具有由四層60R-1、60R-2、60R_3和60R-4構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，類似于其它η型區(qū)域60，這四層具有從半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)戎梁蟊砻鎮(zhèn)纫来螠p小的η型雜質(zhì)濃度。在圖3Α所示的示例中，各個(gè)η型區(qū)域?qū)?0-1 (i=l，2，3或4)的厚度相同。然而，本發(fā)明并不限于此。
[0035]作為η型區(qū)域60R的從前表面?zhèn)人闫鸬牡谝粚硬⒕哂凶罡擀切碗s質(zhì)濃度的層60R-1 (即，用于讀取所獲取的圖像信號(hào)的η型區(qū)域60R-1)的面積(從半導(dǎo)體襯底的前表面?zhèn)然蚝蟊砻鎮(zhèn)瓤吹降拿娣e)等于其它顏色的η型區(qū)域60的從前表面?zhèn)人闫鸬牡谝粚?0-1的面積。在本實(shí)施例中，從前表面?zhèn)人闫鸬牡诙?0R-2和60-2的面積同樣等于第一層60R-1和60-1的面積。
[0036]然而，在本實(shí)施例中，作為η型區(qū)域60R的從前表面?zhèn)人闫鸬牡谌龑雍偷谒膶硬⑶揖哂械碗s質(zhì)濃度的層60R-3和60R-4的面積比其它顏色的η型區(qū)域60從前表面?zhèn)人闫鸬牡谌龑雍偷谒膶拥哪切?0-3和60-4的面積寬。圖3Β是用于與圖3Α比較的示圖，在圖3Β中，其上層疊了 R濾光器的像素的所有η型區(qū)域具有相同面積，并且具有與其他顏色像素的面積相同的面積。
[0037]由于每個(gè)微透鏡53的焦點(diǎn)被做成落入半導(dǎo)體襯底51的后表面與對(duì)應(yīng)于η型區(qū)域60或60R的第四層60-4或60R-4的后表面?zhèn)却蠹s一半程度的深度之間的范圍內(nèi)，所以如果第四層60R-4的面積被設(shè)置為寬于相鄰像素的面積，則可以減少其中在R光聚集至η型區(qū)域?qū)訒r(shí)R光泄漏至η型區(qū)域?qū)?0-4的相鄰像素中的串?dāng)_。
[0038]通過(guò)在具有低雜質(zhì)濃度的第四層60R-4和第三層60R-3中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而獲取的信號(hào)電荷(電子)移動(dòng)至具有高雜質(zhì)濃度的層60R-2和60R-1，并且累積在第一層60R-1中。
[0039]如果第一層60R-1被制成具有與第四層60R-4相同的寬度面積，則第一層60R-1的面積不同于其它η型區(qū)域60的第一層60-1的面積。由此，在從第一層讀取所獲取的圖像信號(hào)的情況下，出現(xiàn)了這樣的問(wèn)題，即，其中其上層疊了 R濾光器的像素與具有其它顏色(G和B)濾光器的其他像素之間的諸如讀取特性和飽和特性之類的特性變得不同。
[0040]然而，在本實(shí)施例中，由于用于接收入射光的第四層60R-4和第三層60R-3的面積被設(shè)置成寬于藍(lán)色檢測(cè)像素和綠色檢測(cè)像素的面積，并且用于讀取所獲取的圖像信號(hào)的紅色檢測(cè)像素的第一層60R-1的面積被設(shè)置成等于其它顏色的第一層60-1的面積，所以讀取特性、飽和特性等變得一樣。而且，如上所述，由于遠(yuǎn)離用于讀取信號(hào)的第一層60R-1并具有較寬面積的層60R-4和60R-3的雜質(zhì)濃度被設(shè)置成較低，所以對(duì)第一層的讀取特性、飽和特性等的影響降低。
[0041]而且，如果第一層60-1和60R-1的厚度被設(shè)置為至少大約I μ m或更厚，則具有較大面積的第四層60R-4對(duì)第一層60R-1的影響被消除，由此第一層60R-1具有與其它顏色的第一層60-1的讀取特性、飽和特性等相同的讀取特性、飽和特性等。
[0042]圖4是圖示出用于通過(guò)在圖3A所示的固態(tài)圖像感測(cè)元件22a的p型半導(dǎo)體襯底51中注入離子而形成具有不同雜質(zhì)濃度的四層的η型區(qū)域60-1和60R-1 (i是介于I和4之間的整數(shù))的掩模的示圖。在圖4中，白色矩形部分是通孔，通過(guò)這些通孔，從前表面?zhèn)仁┘恿?η型雜質(zhì)。寫入矩形部分的R、G和B表示了相應(yīng)的彩色濾光器R、G和B。
[0043]圖4A示出了用于形成相對(duì)于半導(dǎo)體襯底51的后表面?zhèn)容^淺的層60-4、60_3，60R-4和60R-3的掩模65，而圖4B示出了用于形成相對(duì)于半導(dǎo)體襯底51的后表面?zhèn)容^深的層60-1、60-2、60R-1和60R-2的掩模66。在從半導(dǎo)體襯底51的前表面?zhèn)葓?zhí)行離子注入的情況下，為了形成與前表面?zhèn)茸罱咏膶?0-1和60R-1，雜質(zhì)以高濃度低能量注入，并且為了形成距離前表面最深的層60-4和60R-4，雜質(zhì)以低濃度高能量注入。
[0044]在掩模66中，R、G和B的各個(gè)孔66R、66G和66B的開(kāi)口面積相同；而在掩模65中，用于R的孔65R的開(kāi)口面積寬于用于G和B的各個(gè)孔65G和65B的開(kāi)口面積。因此，變得能夠使紅色檢測(cè)像素的η型區(qū)域60R的第三層和第四層的面積寬于第一層和第二層的面積。
[0045]圖5是根據(jù)代替圖3Α的實(shí)施例的本發(fā)明另一實(shí)施例的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的示意截面圖。與圖3Α的實(shí)施例的一個(gè)不同之處在于η型區(qū)域60R的第二層60R-2的面積也被設(shè)置得較寬，而僅僅第一層60R-1具有與其它η型區(qū)域60的面積相同的面積。[0046]即使在該實(shí)施例中，也可以防止紅光的串?dāng)_等。與在光電二極管(像素)的光接收表面?zhèn)壬霞刹贾眯盘?hào)讀取單元的前照式固態(tài)圖像感測(cè)元件相比，在背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件中，光接收表面中的光電轉(zhuǎn)換元件的比例較高，以至于光敏感度較高，并且半導(dǎo)體襯底較厚。由于入射光穿透半導(dǎo)體襯底的距離隨著波長(zhǎng)的增大而變大，所以與前照式類型相比，在背照式類型中，尤其是紅光串?dāng)_會(huì)成為問(wèn)題。
[0047]然而，類似于圖3A和圖5的實(shí)施例，如果η型區(qū)域60R的面積被設(shè)置成其寬度能夠到達(dá)與半導(dǎo)體襯底的后表面?zhèn)裙馊肷浔砻嫦啾容^深的位置，則即使不太可能在半導(dǎo)體襯底中被吸收的紅光在半導(dǎo)體襯底中傳播至超過(guò)焦點(diǎn)，也可以在η型區(qū)域60R中吸收這些紅光并執(zhí)行對(duì)紅光的光電轉(zhuǎn)換。因此，可以減少串?dāng)_和混色。
[0048]圖6是圖示出根據(jù)取代圖4Α的實(shí)施例的本發(fā)明另一實(shí)施例的掩模的示圖。雖然用于在信號(hào)讀取電路側(cè)形成η型區(qū)域60-1和60R-1的掩模與圖4Β的掩模相同，但是作為用于通過(guò)離子注入形成相對(duì)于前表面較深的區(qū)域(即，相對(duì)于后表面較淺的區(qū)域)的層的掩模，采用了圖6所示的掩模。
[0049]在圖4Α的掩模65中，各個(gè)孔的面積(或矩形的邊的長(zhǎng)度)被設(shè)置成使得孔65R的面積大于孔65G的面積(孔65G的面積與孔65Β的面積相同)。然而，在本實(shí)施例的掩模67中，按各入射光分量的波長(zhǎng)的大小順序設(shè)置各個(gè)孔的面積，由此孔67R的面積大于孔67G的面積，孔67G的面積大于孔67Β的面積。與此類似，優(yōu)選地，各孔的面積的大小關(guān)系遵循通過(guò)各個(gè)顏色的濾光器的入射光分量的中心波長(zhǎng)的波長(zhǎng)比。因此，不僅可以減少紅光的串?dāng)_，而且可以減少綠光的串?dāng)_。
[0050]如上所述，由于用于接收入射光的紅光的光電二極管的光接收面積被設(shè)置成寬于用于接收其它顏色的光的光電二極管的光接收面積，并且用于讀取所獲取的圖像信號(hào)的一部分光電二極管的面積被設(shè)置成對(duì)于每個(gè)顏色都相等，所以可以減少紅光的串?dāng)_，而不改變每個(gè)顏色的讀取特性、飽和特性等。
[0051]而且，在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了包括半導(dǎo)體襯底上的布置成正方形網(wǎng)格陣列(二維陣列的示例)的像素(光電二極管)以及布置成拜耳陣列的彩色濾光器的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件。然而，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明甚至可應(yīng)用至所謂的蜂窩像素陣列，其中奇數(shù)像素行相對(duì)于偶數(shù)像素行偏移1/2個(gè)像素間隔，并且可應(yīng)用至其中彩色濾光器陣列是例如縱向條紋陣列或橫向條紋陣列的元件。
[0052]并且，在圖3Α的實(shí)施例中，第三層60R-3和第四層60R-4的面積被設(shè)置成較寬。然而，即使僅僅第四層60R-4的面積被設(shè)置成較寬，也可以獲取本發(fā)明的效果。
[0053]而且，在圖3和圖5的實(shí)施例中，η型區(qū)域60和60R具有四層結(jié)構(gòu)。然而，η型區(qū)域可具有兩層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)或任意其它結(jié)構(gòu)，并且如果光電二極管的用于接收紅光的光入射表面?zhèn)葘拥拿娣e被設(shè)置成寬于其它顏色的面積，則可以獲取與上述實(shí)施例的效果相同的效果。
[0054]如上面說(shuō)明的那樣，根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于包括:半導(dǎo)體襯底，其中多個(gè)光電二極管布置成二維陣列，并且按照從光進(jìn)入的后表面?zhèn)戎燎氨砻鎮(zhèn)鹊姆绞叫纬啥鄠€(gè)光電二極管中的每一個(gè)；彩色濾光器，其層疊在半導(dǎo)體襯底的后表面?zhèn)壬弦允构夥稚ⅲ晃⑼哥R，其針對(duì)各個(gè)光電二極管層疊在彩色濾光器的后表面?zhèn)纫员憔奂肷涔?，從而使得入射光進(jìn)入相應(yīng)光電二極管的后表面?zhèn)龋灰约靶盘?hào)讀取單元，其形成在半導(dǎo)體襯底的前表面?zhèn)壬希员阕x取由光電二極管根據(jù)光分量的接收量而檢測(cè)到的所獲取的圖像信號(hào)；其中，與由彩色濾光器分散并進(jìn)入光電二極管的光分量的顏色無(wú)關(guān)地將各個(gè)光電二極管的前表面?zhèn)鹊拿娣e都形成為彼此相等，而分散的紅光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于綠光分量或藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
[0055]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，綠光分量進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于藍(lán)光分量進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
[0056]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，每個(gè)光電二極管被形成為后表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度低于前表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度。
[0057]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，利用雜質(zhì)濃度從后表面?zhèn)认蚯氨砻鎮(zhèn)纫来卧龃蟮亩鄠€(gè)層來(lái)形成每個(gè)光電二極管。
[0058]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層僅僅是最靠近后表面?zhèn)鹊膶印?br> [0059]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層是除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> [0060]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，多個(gè)層中最靠近前表面?zhèn)鹊膶拥暮穸缺恍纬蔀橹辽買 μ m或更大。
[0061]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，在光電二極管中，以每單位面積lel2/cm2或更大的離子注入濃度來(lái)形成最靠近前表面?zhèn)鹊膶印?br> [0062]根據(jù)實(shí)施例，背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件及其制造方法的特征在于，在光電二極管中，以每單位面積小于lel2/cm2的離子注入濃度來(lái)形成除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> [0063]根據(jù)實(shí)施例，成像裝置的特征在于包括在以上任意一個(gè)配置中闡述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件。
[0064]根據(jù)上述實(shí)施例，變得能夠減少接收長(zhǎng)波長(zhǎng)光的像素與相鄰像素的串?dāng)_，而不改變每個(gè)像素(光電二極管)的諸如讀取特性和飽和特性之類的特性。
[0065]工業(yè)應(yīng)用性
[0066]由于可以降低特別是紅光的串?dāng)_，所以根據(jù)本發(fā)明的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件對(duì)于諸如數(shù)碼相機(jī)、配置有相機(jī)的便攜手機(jī)、配置有相機(jī)的電子設(shè)備以及用于內(nèi)窺鏡的成像裝置之類的用于獲取高質(zhì)量對(duì)象圖像的設(shè)備是有用的。
[0067]本申請(qǐng)基于2011年3月25日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2011-67891，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
[0068]參考標(biāo)號(hào)及符號(hào)的說(shuō)明
[0069]10:成像裝置(數(shù)碼相機(jī))
[0070]22:成像元件芯片
[0071]22a:背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件
[0072]51:p型半導(dǎo)體襯底
[0073]52:彩色濾光器層[0074]53:微透鏡
[0075]54:信號(hào)讀取單元
[0076]60:n 型區(qū)域
[0077]60-1:第一層(具有最高雜質(zhì)濃度)
[0078]60-2:第二層(具有第二高雜質(zhì)濃度)
[0079]60-3:第三層(具有第二低雜質(zhì)濃度)
[0080]60-4:第四層(具有最低雜質(zhì)濃度)
[0081]60R:用于紅色檢測(cè)的像素的η型區(qū)域
[0082]60R-1:第一層(具有最高雜質(zhì)濃度)
[0083]60R-2:第二層(具有第二高雜質(zhì)濃度)
[0084]60R-3:第三層(具有第二低雜質(zhì)濃度)
[0085]60R-4:第四層(具有最低雜質(zhì)濃度)
[0086]65,66,67:掩模
[0087]65R, 65G, 65B:掩?？?br> [0088]6冊(cè)，66G，66B:掩?？?br> [0089]67R, 67G, 67B:掩模孔
【權(quán)利要求】
1.一種背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，包括: 半導(dǎo)體襯底，其中多個(gè)光電二極管布置成二維陣列，并且按照從光進(jìn)入的后表面?zhèn)戎燎氨砻鎮(zhèn)鹊姆绞叫纬啥鄠€(gè)光電二極管中的每一個(gè)； 彩色濾光器，其層疊在半導(dǎo)體襯底的后表面?zhèn)壬弦允构夥稚ⅲ? 微透鏡，其針對(duì)各個(gè)光電二極管層疊在彩色濾光器的后表面?zhèn)纫员憔奂肷涔?，從而使得入射光進(jìn)入相應(yīng)光電二極管的后表面?zhèn)龋灰约? 信號(hào)讀取單元，其形成在半導(dǎo)體襯底的前表面?zhèn)壬希员阕x取由光電二極管根據(jù)光分量的接收量而檢測(cè)到的所獲取的圖像信號(hào)， 其中，與由彩色濾光器分散并進(jìn)入光電二極管的光分量的顏色無(wú)關(guān)地將各個(gè)光電二極管的前表面?zhèn)鹊拿娣e都形成為彼此相等，而分散的紅光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于綠光分量或藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中綠光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中每個(gè)光電二極管被形成為后表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度低于前表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中利用雜質(zhì)濃度從后表面?zhèn)认蚯氨砻鎮(zhèn)纫来卧龃蟮亩鄠€(gè)層來(lái)形成每個(gè)光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層僅僅是最靠近后表面?zhèn)鹊膶印?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求4所述 的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層是除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中的任一項(xiàng)所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中多個(gè)層中最靠近前表面?zhèn)鹊膶拥暮穸缺恍纬蔀橹辽買 μ m或更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中在光電二極管中，以每單位面積lel2/cm2或更大的離子注入濃度來(lái)形成最靠近前表面?zhèn)鹊膶印?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中的任一項(xiàng)所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件，其中在光電二極管中，以每單位面積小于lel2/cm2的離子注入濃度來(lái)形成除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> 10.一種成像裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件。
11.一種制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，所述背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件包括:半導(dǎo)體襯底，其中多個(gè)光電二極管布置成二維陣列，并且按照從光進(jìn)入的后表面?zhèn)戎燎氨砻鎮(zhèn)鹊姆绞叫纬啥鄠€(gè)光電二極管中的每一個(gè)；層疊在半導(dǎo)體襯底的后表面?zhèn)壬弦允构夥稚⒌牟噬珵V光器；微透鏡，其針對(duì)各個(gè)光電二極管層疊在彩色濾光器的后表面?zhèn)纫员憔奂肷涔?，從而使得入射光進(jìn)入相應(yīng)光電二極管的后表面?zhèn)?；以及信?hào)讀取單元，其形成在半導(dǎo)體襯底的前表面?zhèn)壬?，以便讀取由光電二極管根據(jù)光分量的接收量而檢測(cè)到的所獲取的圖像信號(hào)，所述方法包括: 與由彩色濾光器分散并進(jìn)入光電二極管的光分量的顏色無(wú)關(guān)地將各個(gè)光電二極管的前表面?zhèn)鹊拿娣e都形成為彼此相等，而將分散的紅光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e形成為大于綠光分量或藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中綠光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e被形成為大于藍(lán)光分量所進(jìn)入的光電二極管的后表面?zhèn)鹊拿娣e。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中每個(gè)光電二極管被形成為后表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度低于前表面?zhèn)壬系碾s質(zhì)濃度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中利用雜質(zhì)濃度從后表面?zhèn)认蚯氨砻鎮(zhèn)纫来卧龃蟮亩鄠€(gè)層來(lái)形成每個(gè)光電二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層僅僅是最靠近后表面?zhèn)鹊膶印?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中多個(gè)層至少由三層構(gòu)成，并且具有較大面積的層是除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中多個(gè)層中最靠近前表面?zhèn)鹊膶拥暮穸缺恍纬蔀橹辽買 μ m或更大。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中在光電二極管中，以每單位面積lel2/cm2或更大的離子注入濃度來(lái)形成最靠近前表面?zhèn)鹊膶??！?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中的任一項(xiàng)所述的制造背照式固態(tài)圖像感測(cè)元件的方法，其中在光電二極管中，以每單位面積小于lel2/cm2的離子注入濃度來(lái)形成除了最靠近前表面?zhèn)鹊膶又獾膶印?br> 【文檔編號(hào)】H01L27/14GK103443921SQ201280015149
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】高橋周 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社