固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一個實施方式的目的在于提供一種能夠不使遮光部薄層化地提高光接收靈敏度的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供固體攝像裝置。固體攝像裝置具備半導(dǎo)體層和遮光部。半導(dǎo)體層將多個光電變換元件以2維陣列狀排列。遮光部設(shè)置于半導(dǎo)體層的內(nèi)部，具有遮光部件，該遮光部件與半導(dǎo)體層的界面被絕緣膜覆蓋。進而，遮光部具備遮光區(qū)域和元件分離區(qū)域。遮光區(qū)域設(shè)置在半導(dǎo)體層的內(nèi)部的光電變換元件的受光面?zhèn)龋瑢奶囟ǖ姆较蛳蚬怆娮儞Q元件入射的光遮蔽。元件分離區(qū)域從遮光區(qū)域朝向多個光電變換元件之間并向半導(dǎo)體層的深度方向凸設(shè)，將多個光電變換元件電氣地光學(xué)地元件分離。
【專利說明】固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施方式涉及固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，數(shù)碼攝像機或帶攝像機功能的便攜式終端等電子設(shè)備具備具有固體攝像裝置的攝像機模塊。固體攝像裝置具備與攝像圖像的各像素對應(yīng)而2維排列的多個光電變換元件。
[0003]各光電變換元件設(shè)置于半導(dǎo)體層，將經(jīng)由在半導(dǎo)體層的光入射的一側(cè)所層疊的絕緣層、濾色器、微透鏡而入射的光光電變換為與受光量相應(yīng)的量的電荷，并作為表不各像素的亮度的信號電荷而蓄積。在設(shè)置在光電變換元件與濾色器之間的絕緣層的內(nèi)部，設(shè)有對相對于各光電變換兀件從特定的方向入射的光進行遮蔽的遮光部。
[0004]例如，在為了檢測攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點而設(shè)置的所謂相位差檢測用的光電變換元件的受光面?zhèn)?，為了對入射的光進行光瞳分割(pupil-divide)而設(shè)有覆蓋受光面的一部分的遮光部。此外，在從光入射的一側(cè)觀察到的攝像用的各光電變換元件之間，設(shè)有對從與相鄰的光電變換元件對應(yīng)的濾色器入射的光進行遮蔽的遮光部。
[0005]該固體攝像裝置中，有時入射的光在遮光部的側(cè)面進行漫反射而光接收靈敏度降低。這里，若使遮光部薄層化，則能夠減少漫反射，但由于遮光部的圖案是微細的，因此有時由于電氣方面或機械方面的壓力而圖案的一部分消失。另一方面，在使遮光部厚層化的情況下，確保平坦性變得困難，在用絕緣層填埋遮光部的工序中在絕緣層內(nèi)產(chǎn)生被稱為空洞(void)的氣泡。該空洞成為光接收靈敏度降低的原因。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠在不使遮光部薄層化的情況下使光接收靈敏度提高的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。
[0007]一實施方式的固體攝像裝置具備:
[0008]半導(dǎo)體層，將多個光電變換元件以2維陣列狀排列而成；
[0009]遮光部，設(shè)置在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部，具有遮光部件，該遮光部件與上述半導(dǎo)體層的界面被絕緣膜覆蓋；
[0010]上述遮光部具備:
[0011]遮光區(qū)域，設(shè)置在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部中的上述光電變換元件的受光面?zhèn)?，對從特定的方向向上述光電變換元件入射的光進行遮蔽；以及
[0012]元件分離區(qū)域，從上述遮光區(qū)域朝向上述多個光電變換元件之間并向上述半導(dǎo)體層的深度方向凸設(shè)，將上述多個光電變換元件電氣地光學(xué)地元件分離。
[0013]其他的實施方式的固體攝像裝置的制造方法包括如下工序:
[0014]通過將第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域以矩陣狀2維排列在第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上而形成多個光電變換元件；以及
[0015]在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部通過與上述半導(dǎo)體層的界面被絕緣膜覆蓋的遮光部件形成遮光部，該遮光部具備:將從特定的方向向上述光電變換元件入射的光遮蔽的遮光區(qū)域；以及將上述多個光電變換元件電氣地光學(xué)地元件分離的元件分離區(qū)域。
[0016]根據(jù)上述構(gòu)成的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法，能夠不使遮光部薄層化地使光接收靈敏度提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示具備實施方式的固體攝像裝置的數(shù)碼攝像機的大致構(gòu)成的框圖。
[0018]圖2是表示實施方式的固體攝像裝置的大致構(gòu)成的框圖。
[0019]圖3是表示實施方式的遮光部以及相位差圖案的形狀的說明圖。
[0020]圖4是示意性地表示圖3所示的A — A'線的剖面的說明圖。
[0021]圖5是表示實施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖面示意圖。
[0022]圖6是表示實施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖面示意圖。
[0023]圖7是表示實施方式的固體攝像裝置的制造工序的剖面示意圖。
[0024]圖8是將實施方式的遮光部以及相位差圖案應(yīng)用于表面照射型的圖像傳感器的情況下的說明圖。

【具體實施方式】
[0025]以下，參照附圖來詳細說明實施方式的固體攝像裝置以及固體攝像裝置的制造方法。另外，并非通過該實施方式來限定本發(fā)明。
[0026]圖1是表示具備實施方式的固體攝像裝置14的數(shù)碼攝像機1的大致構(gòu)成的框圖。如圖1所示，數(shù)碼攝像機1具備攝像機模塊11和后段處理部12。
[0027]攝像機模塊11具備攝像光學(xué)系統(tǒng)13和固體攝像裝置14。攝像光學(xué)系統(tǒng)13獲取來自被攝體的光，使被攝體影像成像。固體攝像裝置14對由攝像光學(xué)系統(tǒng)13成像的被攝體影像進行攝像，將通過攝像而得到的圖像信號向后段處理部12輸出。
[0028]此外，固體攝像裝置14基于通過攝像而得到的圖像信號，生成對攝像光學(xué)系統(tǒng)13的焦點進行自動調(diào)整的控制信號而向攝像光學(xué)系統(tǒng)13輸出。該攝像機模塊11除了數(shù)碼攝像機1以外例如還被應(yīng)用于帶攝像機的便攜式終端等電子設(shè)備。
[0029]后段處理部12具備ISP (Image Signal Processor，圖像信號處理器)15、存儲部16以及顯示部17。ISP15進行從固體攝像裝置14輸入的圖像信號的信號處理。該ISP15進行例如噪聲去除處理、缺陷像素修改處理、分辨率變換處理等高畫質(zhì)化處理。
[0030]而且，ISP15將信號處理后的圖像信號向存儲部16、顯示部17以及攝像機模塊11內(nèi)的固體攝像裝置14所具備的后述的信號處理電路21 (參照圖2)輸出。從ISP15向攝像機模塊11反饋的圖像信號被用于固體攝像裝置14的調(diào)整及控制。
[0031]存儲部16將從ISP15輸入的圖像信號作為圖像來存儲。此外，存儲部16將所存儲的圖像的圖像信號按照用戶的操作等來向顯示部17輸出。顯示部17按照從ISP15或存儲部16輸入的圖像信號來顯示圖像。該顯示部17例如是液晶顯示器。
[0032]接著，參照圖2說明攝像機模塊11所具備的固體攝像裝置14。圖2是表示第1實施方式的固體攝像裝置14的大致構(gòu)成的框圖。如圖2所示，固體攝像裝置14具備圖像傳感器20和信號處理電路21。
[0033]這里，對圖像傳感器20是所謂背面照射型CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor)圖像傳感器的情況進行說明，該所謂背面照射型CMOS圖像傳感器中，在對入射光進行光電變換的光電變換兀件的入射光所入射的面的相反側(cè)的面上形成有布線層。
[0034]另外，本實施方式的圖像傳感器20并不限定于背面照射型CMOS圖像傳感器，也可以是表面照射型CMOS圖像傳感器或(XD (Charge Coupled Device)圖像傳感器等任意的圖像傳感器。
[0035]圖像傳感器20具備周邊電路22和像素陣列23。此外，周邊電路22具備垂直移位寄存器24、定時控制部25、⑶S (相關(guān)二重采樣部)26、ADC (模擬數(shù)字變換部)27以及線存儲器28。
[0036]像素陣列23設(shè)置于圖像傳感器20的攝像區(qū)域。該像素陣列23中，設(shè)置于半導(dǎo)體層并與攝像圖像的各像素對應(yīng)的多個光電變換元件被向水平方向(行方向)以及垂直方向(列方向)配置為2維陣列狀(矩陣狀)。而且，對于像素陣列23而言，與各像素對應(yīng)的各光電變換元件產(chǎn)生與入射光量相應(yīng)的信號電荷(例如電子)并蓄積。
[0037]定時控制部25是對垂直移位寄存器24輸出成為動作定時的基準(zhǔn)的脈沖信號的處理部。垂直移位寄存器24是將選擇信號向像素陣列23輸出的處理部，選擇信號用于從配置為陣列(行列)狀的多個光電變換元件以行為單位依次選擇用于讀出信號電荷的光電變換元件。
[0038]像素陣列23將通過從該垂直移位寄存器24輸入的選擇信號而以行為單位選擇出的各光電變換元件所蓄積的信號電荷作為表示各像素的亮度的像素信號，從光電變換元件向⑶S26輸出。
[0039]⑶S26是將從像素陣列23輸入的像素信號通過相關(guān)二重采樣將噪聲去除后向ADC27輸出的處理部。ADC27是將從⑶S26輸入的模擬的像素信號向數(shù)字的像素信號變換后向線存儲器28輸出的處理部。線存儲器28是將從ADC27輸入的像素信號暫時保持、并按照像素陣列23中的光電變換兀件的每一行向信號處理電路21輸出的處理部。
[0040]信號處理電路21是對從線存儲器28輸入的像素信號進行規(guī)定的信號處理后向后段處理部12輸出的處理部。信號處理電路21對像素信號進行例如鏡頭陰影修改、缺陷修改、降噪處理等信號處理。
[0041]這樣，圖像傳感器20中，像素陣列23所配置的多個光電變換素子將入射光光電變換為與受光量相應(yīng)的量的信號電荷而蓄積，周邊電路22將蓄積在各光電變換元件中的信號電荷作為像素信號讀出，從而進行攝像。
[0042]此外，像素陣列23具備為了檢測攝像光學(xué)系統(tǒng)13的焦點而設(shè)置的基于所謂光瞳分割相位差檢測方式的焦點檢測用的光電變換元件(以下記為“相位差檢測元件”)。相位差檢測元件在像素陣列23之中接近的位置至少設(shè)置2個也就是一對。
[0043]在各相位差檢測元件的受光面?zhèn)仍O(shè)有覆蓋受光區(qū)域的一部分(例如一半)的遮光部(以下記為“相位差圖案”)。另外，在攝像用的光電變換元件的受光面?zhèn)冗€以從受光面?zhèn)扔^察時包圍各光電變換兀件的方式設(shè)有遮光部。
[0044]固體攝像裝置14中，信號處理部21基于由一對相位差檢測元件光電變換后的信號電荷，對各相位差檢測元件所受光到的光的相位差進行計算。并且，信號處理電路21以使計算出的相位差向作為合焦的基準(zhǔn)的相位差接近的方式使攝像光學(xué)系統(tǒng)13的透鏡移動而自動地進行合焦的處理。
[0045]接著，參照圖3來說明像素陣列23中的遮光部以及相位差圖案的形狀。圖3是表示實施方式的遮光部40以及相位差圖案41的形狀的說明圖。另外，圖3中對于與形成有攝像用的光電變換元件4a和相位差檢測元件4b的半導(dǎo)體層相比設(shè)置在光入射的一側(cè)的構(gòu)成要素，省略圖示。
[0046]如圖3所示，在像素陣列23中，從光入射的一側(cè)觀察，受光面以矩形狀露出的多個光電變換元件4a設(shè)置為矩陣狀。此外，像素陣列23中，從光入射的一側(cè)觀察，受光面以三角形狀露出的一對相位差檢測元件4b相鄰匹配而設(shè)置。對該相位差檢測元件4b而言，矩形狀的受光面中的以受光面的對角線為邊界的一半被相位差圖案41覆蓋，從而受光面以三角形狀露出。
[0047]這樣，對于一對相位差檢測元件4b而言，受光面的作為相互對稱的一半被相位差圖案41覆蓋，從而將從相對于與受光面垂直的方向僅傾斜了相互對稱的角度的傾斜方向入射的光受光，對所入射的光進行光瞳分割。由此，信號處理電路21通過對被光瞳分割后的一對光的相位差進行計算并與作為基準(zhǔn)的相位差進行比較，從而能夠自動地進行合焦。
[0048]此外，在各光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的周圍，從光入射的一側(cè)觀察，以柵格狀設(shè)有遮光部40。通過該遮光部40，能夠遮蔽從鄰接設(shè)置的光電變換元件4a或相位差檢測元件4b側(cè)向各光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b侵入的光。另外，在光電變換元件4A以及相位差檢測元件4b與遮光部40以及相位差圖案41之間設(shè)有絕緣膜44。
[0049]本實施方式中，以能夠不使遮蔽上述的光的遮光部40以及相位差圖案41薄層化而提高光接收靈敏度的方式構(gòu)成了像素陣列23。以下，參照圖4來說明實施方式的像素陣列23的構(gòu)成。
[0050]圖4是示意性地表示圖3所示的A — A'線的剖面的說明圖。另外，圖4中還圖示了與形成有攝像用的光電變換元件4a和相位差檢測元件4b的半導(dǎo)體層相比設(shè)置在光入射的一側(cè)的構(gòu)成要素。以下，設(shè)第1導(dǎo)電型為P型、設(shè)第2導(dǎo)電型為N型來進行說明，但也可以設(shè)第1導(dǎo)電型為N型、設(shè)第2導(dǎo)電型為P型。
[0051]如圖4所示，像素陣列23從光入射的一側(cè)起依次具備微透鏡31、濾色器32、導(dǎo)波通路33、P型的半導(dǎo)體(這里設(shè)為S1:硅)層34、絕緣層35、粘接層36、支撐基板37。
[0052]微透鏡31是將入射的光集光的平凸透鏡。濾色器32是選擇性地使紅、綠、藍或白中的任意的色光透過的過濾器。導(dǎo)波通路33是將透過濾色器32的光向P型的Si層34側(cè)引導(dǎo)的區(qū)域，例如由氮化Si形成。在導(dǎo)波通路33的周圍設(shè)有例如由氧化Si形成的保護膜38。
[0053]P型的Si層34是例如使摻雜了硼等P型的雜質(zhì)的Si外延生長而形成的區(qū)域。另夕卜，P型的Si層34也可以是向Si晶片離子注入P型的雜質(zhì)而形成的層。
[0054]在P型的Si層34的內(nèi)部的光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的形成位置設(shè)有N型的Si區(qū)域39。像素陣列23中，通過P型的Si層34與N型的Si區(qū)域39的PN結(jié)而形成的光電二極管成為光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b。
[0055]另外，在絕緣層35的內(nèi)部設(shè)有從光電變換元件4a或相位差檢測元件4b將信號電荷讀出的讀出柵極46、多層布線47等。關(guān)于粘接層36以及支撐基板37在后面敘述。
[0056]而且，在實施方式的像素陣列23中，不是在設(shè)有光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的P型的Si層34的上層(光入射的一側(cè))、而是在P型的Si層34中的受光面?zhèn)葍?nèi)部設(shè)有遮光部40以及相位差圖案41。
[0057]具體來說，遮光部40在P型的Si層34中的光電變換元件4a的受光面?zhèn)鹊膬?nèi)部具備:設(shè)置在各光電變換元件4a之間的遮光區(qū)域42a ;和從遮光區(qū)域42a朝向各N型的Si區(qū)域39之間并向P型的Si層34的深度方向凸設(shè)的元件分離區(qū)域43a。
[0058]該遮光部40通過在P型的Si層34中的遮光區(qū)域42a以及元件分離區(qū)域43a的形成位置形成槽、在通過絕緣膜44覆蓋槽的內(nèi)周面后、利用遮光部件45將槽填埋而形成。
[0059]遮光部40的遮光區(qū)域42a遮蔽從特定的方向?qū)Ω鞴怆娮儞Q元件4a入射的光、例如從相鄰設(shè)置的光電變換元件4a上的濾色器32入射的光。此外，元件分離區(qū)域43a將各光電變換元件4a之間或光電變換元件4a與相位差檢測元件4b之間電氣地以及光學(xué)地元件分離。
[0060]此外，相位差圖案41具備:在覆蓋相位差檢測元件4b的受光面的一部分(這里是一半)的位置設(shè)置的遮光區(qū)域42b ;和從遮光區(qū)域42b朝向各N型的Si區(qū)域39之間且向P型的Si層34的深度方向凸設(shè)的元件分離區(qū)域43b。
[0061]該相位差圖案41通過在P型的Si層34中的遮光區(qū)域42b以及元件分離區(qū)域43b的形成位置形成槽、在通過絕緣膜44將槽的內(nèi)周面覆蓋后、利用遮光部件45將槽填埋而形成。
[0062]相位差圖案41的遮光區(qū)域42b遮蔽從特定的方向向各相位差檢測元件4b入射的光、例如從相對于與受光面垂直的方向僅傾斜了規(guī)定角度的傾斜方向入射的光。此外，元件分離區(qū)域43b將各相位差檢測元件4b之間或相位差檢測元件4b與光電變換元件4a之間電氣地以及光學(xué)地元件分離。
[0063]這樣，像素陣列23在設(shè)有光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的P型的Si層34的受光面?zhèn)葍?nèi)部具備遮光區(qū)域42a、42b。因此，像素陣列23中，即使在遮光區(qū)域42a、42b的側(cè)面入射光進行漫反射，與在P型的Si層34的上層設(shè)置遮光部的情況相比，也在接近光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的位置處發(fā)生漫反射。
[0064]從而，根據(jù)像素陣列23，能夠通過光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b使在遮光區(qū)域42a，42b的側(cè)面進行漫反射的光有效地受光，因此能夠提高光接收靈敏度。
[0065]并且，像素陣列23能夠有效地對在遮光區(qū)域42a、42b的側(cè)面漫反射的光進行受光，所以不需要將遮光區(qū)域42a、42b薄層化。因此，根據(jù)像素陣列23，能夠抑制由于將遮光區(qū)域42a、42b薄層化而導(dǎo)致的遮光區(qū)域42a、42b的圖案消失。
[0066]進而，像素陣列23中，由于遮光部40以及相位差圖案41設(shè)置在P型的Si層34的內(nèi)部，所以能夠確保作為p型的Si層34的受光面的上表面的平坦性。由此，像素陣列23中，在P型的Si層34的上層形成導(dǎo)波通路33以及保護膜38時，能夠抑制在導(dǎo)波通路33以及保護膜38內(nèi)部產(chǎn)生空洞，因此能夠抑制由空洞引起的光接收靈敏度的降低。
[0067]粘接，參照圖5?圖7來說明實施方式的固體攝像裝置14的制造方法。另外，除了固體攝像裝置14中的像素陣列23以外的部分的制造方法與一般的CMOS圖像傳感器相同。因此，以下說明固體攝像裝置14中的像素陣列23部分的制造方法。
[0068]圖5?圖7是表不實施方式的固體攝像裝置14的制造工序的首I]面不意圖。另外，圖5?圖7中選擇性地示出像素陣列23中的圖4所示的部分的制造工序。
[0069]如圖5 (a)所示，在制造像素陣列23的情況下，在Si晶片等半導(dǎo)體基板100上形成P型的Si層34。此時，例如在半導(dǎo)體基板100上使摻雜了硼等P型的雜質(zhì)的Si層外延生長，由此形成P型的Si層34。另外，該P型的Si層34也可以通過向Si晶片的內(nèi)部離子注入P型的雜質(zhì)并進行退火處理而形成。
[0070]接著，通過向P型的Si層34中的光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的形成位置例如離子注入磷等N型的雜質(zhì)并進行退火處理而形成N型的Si區(qū)域39。由此，在像素陣列23中，通過P型的Si層34與N型的Si區(qū)域39的PN結(jié)而形成作為光電二極管的光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b。
[0071]之后，如圖5 (b)所示，在P型的Si層34上與讀出柵極46、多層布線47等一同形成絕緣層35。該工序中，在P型的Si層34的上表面形成讀出柵極46等后，重復(fù)進行形成氧化Si層的工序、在氧化Si層形成規(guī)定的布線圖案的工序、以及在布線圖案內(nèi)埋入Cu等而形成多層布線47的工序。由此，形成在內(nèi)部設(shè)有讀出柵極46、多層布線47等的絕緣層35。
[0072]接著，如圖5 (c)所示，在絕緣層35的上表面涂覆粘接劑而設(shè)置粘接層36，在粘接層36的上表面例如貼附Si晶片等的支撐基板37。之后，在使圖5 (d)所示的構(gòu)造體的上下反轉(zhuǎn)后，例如，通過磨床等研磨裝置將半導(dǎo)體基板100從背面?zhèn)?這里是上表面?zhèn)?研磨，將半導(dǎo)體基板100薄層化到規(guī)定的厚度。
[0073]進而，通過例如CMP (Chemical Mechanical Polishing,化學(xué)機械研磨)將半導(dǎo)體基板100的背面?zhèn)冗M一步研磨，如圖5(d)所示，使作為P型的Si層34的受光面的背面(這里是上表面)露出。
[0074]之后，如圖6(a)所示，在P型的Si層34中的元件分離區(qū)域43a、43b(參照圖4)的形成位置、也就是各N型的Si區(qū)域39之間的位置，通過例如RIE(Reactive 1n Etching,反應(yīng)離子刻蝕)而形成第一槽51。
[0075]接著，如圖6 (b)所示，使第一槽51中的上端部分的寬度擴張，在遮光區(qū)域42a(參照圖4)的形成位置形成第二槽52a，在遮光區(qū)域42b (參照圖4)的形成位置形成第二槽52b。
[0076]這里，第二槽52a優(yōu)選的是成為俯視時不與N型的Si區(qū)域39的外周重疊的寬度，第二槽52a被形成為剖視時與P型的Si層34內(nèi)的N型的Si區(qū)域39的上表面處于同一面或大致同樣的深度。也就是說，第二槽52a形成在將攝像用的光電變換元件4a中的受光面的外周包圍的位置。
[0077]此外，第二槽52b形成為，俯視時與相位差檢測元件4b中的N型的Si區(qū)域39上表面的一部分(這里是一半)重疊的寬度、剖視中為與P型的Si層34內(nèi)的N型的Si區(qū)域39的上表面處于同一面或大致同樣的深度。
[0078]之后，如圖6 (c)所示，在第一槽51以及第二槽52a、52b的內(nèi)周面例如使用CVD(Chemical Vapor Deposit1n,化學(xué)氣相淀積)或派射等而形成氧化Si等絕緣膜44。進而，使用例如CVD將鋁等遮光部件45埋入由絕緣膜44覆蓋內(nèi)周面的第一槽51以及第二槽52a、52b的內(nèi)部。
[0079]由此，能夠一次形成具有遮光區(qū)域42a以及元件分離區(qū)域43a的遮光部40、以及具備遮光區(qū)域42b以及元件分離區(qū)域43b的相位差圖案41。另外，絕緣膜44也可以是氮化Si膜等的其他的絕緣膜。此外，遮光部件45可以是鎢、銅等其他的具有遮光性的金屬。此夕卜，遮光部件45可以是折射率與Si不同的氧化S1、氮化Si等絕緣材料。
[0080]這樣，本實施方式中，由于將遮光部40以及相位差圖案41形成在設(shè)有光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b的P型的Si層34的內(nèi)部，因此能夠確保P型的Si層34的受光面(上表面)的平坦性。
[0081]此外，本實施方式中，遮光區(qū)域42a、42b的上表面與P型的Si層34的上表面一致，下表面為與N型的Si區(qū)域39的上表面處于同一面或大致同樣的深度。由此，能夠?qū)⒄诠鈪^(qū)域42a、42b的側(cè)面盡量地靠近N型的Si區(qū)域39的上表面與P型的Si層34的PN結(jié)部分。
[0082]從而，根據(jù)像素陣列23，即使入射光在遮光區(qū)域42a、42b的側(cè)面漫反射，也能夠通過光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b而將漫反射出的光的幾乎全部受光，因此能夠提高光接收靈敏度。
[0083]接著，如圖7 (a)所示，在P型的Si層34的上表面使用例如CVD，層疊氧化Si而形成保護膜38，如圖7 (b)所示，選擇性地去除光電變換元件4a以及相位差檢測元件4b上的保護膜38。
[0084]并且，如圖7 (c)所示，例如使用CVD向選擇性地去除了保護膜38后的開口的內(nèi)部層疊氮化Si，從而形成導(dǎo)波通路33。此時，層疊有氮化Si的P型的Si層34的上表面如上述那樣確保了平坦性。由此，在形成導(dǎo)波通路33的工序中能夠抑制在導(dǎo)波通路33的內(nèi)部產(chǎn)生空洞，因此能夠抑制由空洞引起的像素陣列23的光接收靈敏度的降低。
[0085]之后，通過在導(dǎo)波通路33的上表面依次形成濾色器32以及微透鏡31，從而形成圖4所示的像素陣列23。另外，到此為止說明了實施方式的圖像傳感器20為背面照射型的圖像傳感器的情況，但也能夠?qū)嵤┓绞降恼诠獠?0以及相位差圖案41用于表面照射型的圖像傳感器。
[0086]圖8是將實施方式的遮光部40以及相位差圖案41用于表面照射型的圖像傳感器的情況的說明圖。圖8中示出了表面照射型的圖像傳感器中的像素陣列23a的示意的剖面的一部分。另外，關(guān)于圖8所示的構(gòu)成要素中的、與圖4所示的構(gòu)成要素具有相同的功能的構(gòu)成要素，賦予與圖4所示的符號同樣的符號，從而省略其說明。
[0087]如圖8所示，像素陣列23a除了 P型的Si層34設(shè)置在半導(dǎo)體基板100上這一點以及設(shè)有讀出柵極46、多層布線47的絕緣層35被配置于P型的Si層34的受光面(上表面)側(cè)這一點以外，是與圖4所示的像素陣列23相同的構(gòu)成。
[0088]這樣，在將實施方式的遮光部40以及相位差圖案41應(yīng)用于表面照射型的圖像傳感器的情況下，P型的Si層34的內(nèi)部構(gòu)造也與圖4所示的像素陣列23是相同的。從而，通過圖8所示的像素陣列23a，能夠與圖4所示的像素陣列23同樣地不會將遮光部40的遮光區(qū)域42a以及相位差圖案41的遮光區(qū)域42b薄層化，并使光接收靈敏度提高。
[0089]如上述那樣，實施方式的固體攝像裝置在設(shè)有光電變換元件的半導(dǎo)體層的內(nèi)部具備遮蔽從特定的方向?qū)怆娮儞Q元件入射的光的遮光部。由此，在實施方式的固體攝像裝置中，使遮光部的側(cè)面與光電變換元件盡量地靠近，從而在入射光通過遮光部的側(cè)面而進行了漫反射的情況下，能夠使漫反射出的光的幾乎全部由光電變換元件受光，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光接收靈敏度的提高。
[0090]并且，實施方式的固體攝像裝置中，即使不將遮光部薄層化也能夠確保半導(dǎo)體層中的受光面的平坦性。從而，能夠防止由于將遮光部薄層化而造成的遮光部的圖案的消失。
[0091]進而，實施方式的固體攝像裝置中，能夠確保半導(dǎo)體層中的受光面的平坦性，因此能夠抑制在半導(dǎo)體層的上層設(shè)置的構(gòu)成要素中產(chǎn)生空洞，能夠抑制由空洞引起的光接收靈敏度的降低。
[0092]雖然說明了本發(fā)明的若干實施方式，但這些實施方式是作為例而進行提示的，并不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能夠以其他的各種的形態(tài)實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍中，能夠進行各種的省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨中，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像裝置，具備: 半導(dǎo)體層，將多個光電變換元件以2維陣列狀排列而成； 遮光部，設(shè)置在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部，具有遮光部件，該遮光部件與上述半導(dǎo)體層的界面被絕緣膜覆蓋； 上述遮光部具備: 遮光區(qū)域，設(shè)置在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部中的上述光電變換元件的受光面?zhèn)?，對從特定的方向向上述光電變換元件入射的光進行遮蔽；以及 元件分離區(qū)域，從上述遮光區(qū)域朝向上述多個光電變換元件之間并向上述半導(dǎo)體層的深度方向凸設(shè)，將上述多個光電變換元件電氣地光學(xué)地元件分離。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述遮光區(qū)域設(shè)置在將上述多個光電變換元件中的、輸出基于光瞳分割相位差檢測方式的焦點檢測用信號電荷的光電變換元件的受光面的一部分覆蓋的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述遮光部還具備遮光區(qū)域，該遮光區(qū)域設(shè)置在將上述多個光電變換元件中的、輸出攝像用信號電荷的光電變換元件的受光面的外周包圍的位置，對從特定的方向向該光電變換元件入射的光進行遮蔽。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述光電變換元件是由第I導(dǎo)電型的上述半導(dǎo)體層與設(shè)置在該半導(dǎo)體層的內(nèi)部的第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域之間的PN結(jié)構(gòu)成的光電二極管， 上述遮光區(qū)域中，受光面與上述半導(dǎo)體層的受光面一致，與受光面對置的一側(cè)的面與上述第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層內(nèi)部的上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的受光面的深度位置大致—致。
5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述絕緣膜是氧化硅膜， 上述遮光部件是具有遮光性的金屬。
6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在上述半導(dǎo)體層的上表面具有引導(dǎo)朝向上述光電變換元件入射的光的導(dǎo)波通路。
7.如權(quán)利要求6所述的固體攝像裝置， 上述導(dǎo)波通路由與上述光電變換元件的受光面對置的位置上設(shè)置的氮化硅形成，周圍被氧化硅包圍。
8.—種固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 通過將第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域以矩陣狀2維排列在第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上而形成多個光電變換元件；以及 在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部通過遮光部件形成遮光部，上述遮光部件與上述半導(dǎo)體層的界面被絕緣膜覆蓋，上述遮光部具備:將從特定的方向向上述光電變換元件入射的光遮蔽的遮光區(qū)域以及將上述多個光電變換元件電氣地光學(xué)地元件分離的元件分離區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 以朝向上述多個光電變換元件之間且向上述半導(dǎo)體層的深度方向凸設(shè)的方式形成上述元件分離區(qū)域，在上述半導(dǎo)體層的內(nèi)部的上述光電變換元件的受光面?zhèn)刃纬缮鲜稣诠鈪^(qū)域，從而形成上述遮光部。
10.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 在將上述多個光電變換元件中的、輸出基于光瞳分割相位差檢測方式的焦點檢測用信號電荷的光電變換元件的受光面的一部分覆蓋的位置，形成上述遮光區(qū)域。
11.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 還形成遮光區(qū)域，該遮光區(qū)域設(shè)置在將上述多個光電變換元件中的輸出攝像用信號電荷的光電變換元件的受光面的外周包圍的位置，對從特定的方向向該光電變換元件入射的光進行遮蔽。
12.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 在上述半導(dǎo)體層中的上述光電變換元件之間形成第一槽， 使上述第一槽中的上端部分的寬度擴張而形成第二槽， 在上述第一槽以及上述第二槽的內(nèi)周面將上述絕緣膜成膜， 在內(nèi)周面被上述絕緣膜覆蓋的上述第一槽以及上述第二槽的內(nèi)部埋入上述遮光部件而形成上述遮光部。
13.如權(quán)利要求12所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 使上述第一槽中的上端部分的寬度擴張，使得上述第二槽的下端與上述第I導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層內(nèi)部的上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域的受光面的深度位置大致一致。
14.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 上述絕緣膜是氧化硅膜， 上述遮光部件是具有遮光性的金屬。
15.如權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 在上述半導(dǎo)體層的上表面形成引導(dǎo)朝向上述光電變換元件入射的光的導(dǎo)波通路。
16.如權(quán)利要求15所述的固體攝像裝置的制造方法， 包括如下工序: 在與上述光電變換元件的受光面對置的位置，通過氮化硅而形成上述導(dǎo)波通路， 通過氧化硅來包圍上述導(dǎo)波通路的周圍。
【文檔編號】H01L27/146GK104347646SQ201410007866
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】谷田一真 申請人:株式會社東芝