固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備。該固態(tài)成像裝置包括：半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿著光接收面排列在半導(dǎo)體層上，該光接收面是半導(dǎo)體層的主表面；光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)半導(dǎo)體層中的各個(gè)像素設(shè)置；以及溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在半導(dǎo)體層的光接收面?zhèn)人纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層來形成，溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從各像素之間的像素邊界偏移的位置處。
【專利說明】固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備，具體地說，涉及包括溝槽元件分離區(qū)域的固態(tài)成像裝置和包括該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)成像裝置包括沿著半導(dǎo)體基板的光接收表面?zhèn)扰帕械亩鄠€(gè)像素。各個(gè)像素包括設(shè)置在半導(dǎo)體基板中的光電轉(zhuǎn)換單元以及設(shè)置在半導(dǎo)體基板的上側(cè)的濾色器和片上透鏡。
[0003]在具有這種構(gòu)造的固態(tài)成像裝置中，如果傾斜進(jìn)入光接收表面的光泄漏到相鄰像素的光電轉(zhuǎn)換單元，則光泄漏變成引起光混合和色差的因素。
[0004]因此，已經(jīng)提出了如下的構(gòu)造:在半導(dǎo)體基板的光接收表面?zhèn)刃纬墒瓜袼氐墓怆娹D(zhuǎn)換單元分離開的溝槽元件隔離區(qū)域，并且在各個(gè)溝槽元件隔離區(qū)域中設(shè)置遮光膜以防止相鄰像素之間發(fā)生漏光現(xiàn)象。在這種構(gòu)造中，溝槽的開口的寬度在光接收表面?zhèn)葴\層位置縮窄，并且遮光膜僅僅埋入在溝槽的淺層位置。因此，可以在不產(chǎn)生孔隙的情況下形成遮光膜并有效遮擋像素之間的光(例如，參見日本專利申請(qǐng)公開N0.2012-178457)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，即使在構(gòu)造為在半導(dǎo)體基板中設(shè)置溝槽元件隔離區(qū)域的固態(tài)成像裝置中，也會(huì)發(fā)生色平衡崩潰的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象取決于接收到的光的波長(zhǎng)和接收到的光的入射角而且是引起著色的原因。
[0006]因此，希望提供一種具有良好的色平衡而不會(huì)造成著色的固態(tài)成像裝置以及使用該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括:半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿著光接收面排列在所述半導(dǎo)體層上，所述光接收面是所述半導(dǎo)體層的主表面；光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)所述半導(dǎo)體層中的各個(gè)像素而設(shè)置；溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在所述半導(dǎo)體層的光接收表面?zhèn)刃纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層而形成，所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從像素之間的像素邊界偏移的位置處。
[0008]在具有這種構(gòu)造的固態(tài)成像裝置中，溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從像素之間的邊界偏移的位置處。因此，通過使溝槽元件隔離區(qū)域的偏移方向?yàn)槿Q于各個(gè)像素中接收到的光的波長(zhǎng)的方向，可以使溝槽元件隔離區(qū)域所設(shè)置在的光接收面?zhèn)鹊墓怆娹D(zhuǎn)換單元的體積和位置取決于接收到的光的波長(zhǎng)。因此，可以改善在光接收面的設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域的區(qū)域中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的短波長(zhǎng)的光與比上述區(qū)域更深的區(qū)域中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光之間的色平衡。
[0009]因此，根據(jù)本發(fā)明，可以捕獲具有良好的色平衡的圖像而不會(huì)造成著色，并且可以改善成像特性。
[0010]在閱讀以下對(duì)附圖所示的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述之后將更容易理解本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示出應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的示例性固態(tài)成像裝置的示意性構(gòu)造圖；
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的俯視圖；
[0013]圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的剖視圖，對(duì)應(yīng)于沿圖2中的線A-A截取的剖面；
[0014]圖4是示出與光電轉(zhuǎn)換單元中接收到的顏色的光相關(guān)的相對(duì)輸出的曲線圖；
[0015]圖5是示出吸收藍(lán)光的量相對(duì)于距半導(dǎo)體層(Si)的光接收表面的深度的曲線圖；
[0016]圖6A至圖6C是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造工藝示意圖；
[0017]圖7A至圖7B是與入射角相關(guān)的歸一化靈敏度的曲線圖；
[0018]圖8A至圖8C是與入射角相關(guān)的絕對(duì)靈敏度的曲線圖；
[0019]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的構(gòu)造的剖視圖；
[0020]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的構(gòu)造的剖視圖；
[0021]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的構(gòu)造的剖視圖；
[0022]圖12是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的俯視圖；
[0023]圖13是根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部分的剖視圖，其對(duì)應(yīng)于沿圖12中的線A-A截取的剖面；
[0024]圖14A至圖14B是相鄰像素的色混合量相對(duì)于入射角的曲線圖；以及
[0025]圖15是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造圖，該電子設(shè)備包括本發(fā)明實(shí)施例所應(yīng)用的固態(tài)成像元件。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面，將以如下順序參考附圖描述本發(fā)明公開的各實(shí)施例。
[0027]1.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性構(gòu)造實(shí)例
[0028]2.第一實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第一實(shí)例)
[0029]3.第二實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第二實(shí)例)
[0030]4.第三實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第三實(shí)例)
[0031]5.第四實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第四實(shí)例)
[0032]6.第五實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到短波長(zhǎng)像素側(cè)的第五實(shí)例)
[0033]7.第六實(shí)施例(采用固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備)
[0034]1.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性構(gòu)造實(shí)例
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用作示例性固態(tài)成像裝置的M0S(Metal OxideSemiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)成像裝置的示意性構(gòu)造。
[0036]如圖1所示的固態(tài)成像裝置I具有像素區(qū)域4，在像素區(qū)域4中，包括光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的多個(gè)像素3 二維地排列在支撐基板2的表面上。在排列在像素區(qū)域4中的各個(gè)像素3上設(shè)置有包括光電轉(zhuǎn)換區(qū)域、浮動(dòng)擴(kuò)散部、讀取柵極、多個(gè)晶體管(所謂的MOS晶體管)和電容元件的像素電路。應(yīng)該注意的是多個(gè)像素3可以共用像素電路的一部分。
[0037]在像素區(qū)域4的周邊部分中設(shè)置有周邊電路，例如豎直驅(qū)動(dòng)電路5、列信號(hào)處理電路6、水平驅(qū)動(dòng)電路7和系統(tǒng)控制電路8。
[0038]豎直驅(qū)動(dòng)電路5包括移位寄存器，例如選擇像素驅(qū)動(dòng)線9，向所選的像素驅(qū)動(dòng)線9供應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)像素3的脈沖，并且逐行地驅(qū)動(dòng)排列在像素區(qū)域4中的像素3。具體地說，豎直驅(qū)動(dòng)電路5逐行連續(xù)地沿豎向選擇性地掃描排列在像素區(qū)域4中的像素3。然后，豎直驅(qū)動(dòng)電路5根據(jù)取決于各個(gè)像素3中的接收光量而產(chǎn)生的信號(hào)電荷將像素信號(hào)經(jīng)由與像素驅(qū)動(dòng)線9垂直地設(shè)置的豎直驅(qū)動(dòng)線10供應(yīng)給列信號(hào)處理電路6。
[0039]列信號(hào)處理電路6設(shè)置成對(duì)應(yīng)于例如像素3的列，并且對(duì)每個(gè)像素列執(zhí)行信號(hào)處理，例如去除從一行像素3輸出的信號(hào)的噪聲。具體地說，列信號(hào)處理電路6執(zhí)行例如去除像素的特定固定圖案噪聲的相關(guān)雙采樣(CDS)、信號(hào)放大和模擬/數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理。
[0040]水平驅(qū)動(dòng)電路7包括例如移位寄存器，通過順序地輸出水平掃描脈沖來選擇列信號(hào)處理電路6的目的地，并且使列信號(hào)處理電路6輸出像素信號(hào)。
[0041 ] 系統(tǒng)控制電路8接收輸入時(shí)鐘和用于指令操作模式等的數(shù)據(jù)，并且輸出例如固態(tài)成像裝置I的內(nèi)部信息等的數(shù)據(jù)。具體地說，系統(tǒng)控制電路8基于豎直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘生成時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)作為豎直驅(qū)動(dòng)電路5、列信號(hào)處理電路6和水平驅(qū)動(dòng)電路7等的行為基準(zhǔn)。然后，系統(tǒng)控制電路8將這些信號(hào)輸入到豎直驅(qū)動(dòng)電路5、列信號(hào)處理電路6和水平驅(qū)動(dòng)電路7等中。
[0042]周邊電路5至8和設(shè)置在像素區(qū)域4中的像素電路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)各個(gè)像素3的驅(qū)動(dòng)電路。應(yīng)該注意到，周邊電路5至8可以設(shè)置成層疊在像素區(qū)域4上。
[0043]2.第一實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置移動(dòng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第一實(shí)例)
[0044]在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，將按照根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-1的構(gòu)造、固態(tài)成像裝置1-1的制造方法和第一實(shí)施例的效果的順序來進(jìn)行說明。
[0045]固態(tài)成像裝置1-1的構(gòu)造
[0046]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-1的主要部分的俯視圖，并且示出了在從俯視圖中的光接收面?zhèn)扔^看像素區(qū)域4中的半導(dǎo)體層20的情況下的12個(gè)像素。圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-1的主要部分的剖視圖，對(duì)應(yīng)于沿著圖2中的線A-A截取的剖視圖。下面，將基于圖2和圖3描述根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-1的構(gòu)造。
[0047]根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-1包括接合到支撐基板(這里未示出)上的半導(dǎo)體層20，并且是后表面照射型成像裝置，其中晶體管或配線層(這里未示出)設(shè)置在與用作半導(dǎo)體層20的主表面的光接收面S相反的一側(cè)。
[0048]在半導(dǎo)體層20中，設(shè)置有擴(kuò)散有雜質(zhì)的分割區(qū)域21。在被分割區(qū)域21分割開的各個(gè)像素3中，設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換單元23。此外，在半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)，設(shè)置有本實(shí)施例獨(dú)特地布置的溝槽元件隔離區(qū)域25。此外，在半導(dǎo)體層20的光接收面S上，依次順序地設(shè)置有保護(hù)絕緣層31、絕緣層33和遮光膜35，并且濾色器39和片上透鏡41借助平坦化絕緣膜37層疊起來。
[0049]在下文中，將描述半導(dǎo)體層20的構(gòu)造、設(shè)置在半導(dǎo)體層20中的溝槽元件隔離區(qū)域25和層疊在半導(dǎo)體層20的光接收面S上的各層。
[0050]半導(dǎo)體層20
[0051]半導(dǎo)體層20包括η型單晶硅或多晶硅，并且通過例如使由η型單晶硅形成的半導(dǎo)體基板的厚度變薄來形成。半導(dǎo)體層20的主表面?zhèn)仁枪饨邮彰鍿，并且多個(gè)像素3沿著光接收面S排列。各個(gè)像素3排列為接收紅光的紅色像素3R、接收綠光的綠色像素3G或接收藍(lán)光的藍(lán)色像素3Β。這里，例如，示出二維地排列成拜耳圖案的各彩色像素3。
[0052]排列成拜耳圖案的彩色像素3R、3G和3B就光接收面S而言排列成相同的形狀，而與接收到光的波長(zhǎng)無關(guān)。假設(shè)一個(gè)像素3和另一像素3之間的邊界是例如像素邊界3a，光接收面S中的被像素邊界3a圍繞的各個(gè)像素3具有大致正方形的平面形狀和相同的尺寸。
[0053]在這種半導(dǎo)體層20中，設(shè)置有形成為P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的分割區(qū)域21。各個(gè)分割區(qū)域21從與光接收面S相反的表面以各個(gè)像素邊界3a為中心在半導(dǎo)體層20中沿著像素邊界3a延伸到光接收面S。
[0054]此外，在半導(dǎo)體層20中，為各個(gè)像素3設(shè)置η型光電轉(zhuǎn)換單元23。各個(gè)η型光電轉(zhuǎn)換單元23包括被分割區(qū)域21分割開的η型區(qū)域以及半導(dǎo)體層20中的溝槽元件隔離區(qū)域25 (稍后描述)。光電轉(zhuǎn)換單兀23和P型分割區(qū)域21構(gòu)成光電二極管,并且光電轉(zhuǎn)換單元23是在各個(gè)像素3中光電轉(zhuǎn)換的電荷的存儲(chǔ)區(qū)域。
[0055]應(yīng)該注意到，盡管除了設(shè)置有半導(dǎo)體層20中的分割區(qū)域21和光電轉(zhuǎn)換單元23之夕卜，還設(shè)置有例如表面擴(kuò)散層和在通常背面發(fā)射型固態(tài)成像裝置和表面擴(kuò)散層中所布置的晶體管的源極/漏極等各種雜質(zhì)區(qū)域，因此，這里省略了視圖和描述。
[0056]溝槽元件隔離區(qū)域25
[0057]各個(gè)溝槽元件隔離區(qū)域25通過如下步驟來形成:在半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)所設(shè)置的凹槽圖案20a中設(shè)置保護(hù)絕緣層31和絕緣層33，并且通過保護(hù)絕緣層31和絕緣層33設(shè)置遮光膜35。具有這種構(gòu)造的溝槽元件隔離區(qū)域25獨(dú)特地設(shè)置在從光接收面S的像素邊界3a的中心偏移的位置處。溝槽元件隔離區(qū)域25偏移像素邊界3a的方向取決于溝槽元件隔離區(qū)域25所分割開的兩個(gè)像素3中接收到的光的波長(zhǎng)。
[0058]具體地說，在第一實(shí)施例中，溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置為朝與其相鄰設(shè)置的兩個(gè)像素3中接收較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的像素的方向偏移。具體地說，在彩色像素3R、3G和3B排列成拜耳圖案的構(gòu)造中，綠色像素3G與藍(lán)色像素3B之間的溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置在朝綠色像素3G側(cè)偏移的位置處。另一方面，綠色像素3G與紅色像素3R之間的溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置在朝紅色像素3R側(cè)偏移的位置處。
[0059]應(yīng)該注意到，“溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置在從像素邊界3a的中心偏移的位置處”是指當(dāng)從光接收面S側(cè)觀察時(shí)溝槽元件隔離區(qū)域25的寬度方向上的中心，即，凹槽圖案20a的開口寬度的中心從像素邊界3a偏移。因此，溝槽元件隔離區(qū)域25可以設(shè)置在像素邊界3a上。
[0060]在這種構(gòu)造中，當(dāng)從光接收面S側(cè)觀察時(shí)溝槽元件隔離區(qū)域25的寬度，即，凹槽圖案20a的開口寬度可以在光接收面S上保持恒定。
[0061]因此，在半導(dǎo)體層20中，在設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域25的深度區(qū)域中，彩色像素3R、3G和3B的排列方向上的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度在接收較短波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素中較大。例如，在設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域25的深度區(qū)域中，在綠色像素3G和藍(lán)色像素3B相鄰的方向上，綠色像素3G中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度wG比藍(lán)色像素3B中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度wB小。另一方面，在設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域25的深度區(qū)域中，在綠色像素3G和紅色像素3R相鄰的方向上，綠色像素3G中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度wG比紅色像素3R中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度wR大。
[0062]于是，在設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域25的區(qū)域(即對(duì)短波長(zhǎng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域是靠近光接收面S的表面區(qū)域)中，彩色像素3R、3G和3B中的光電轉(zhuǎn)換單元23的體積在接收較短波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素中是較大的。
[0063]另一方面，在半導(dǎo)體層20中，彩色像素3R、3G和3B中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度在沒有設(shè)置溝槽元件隔離區(qū)域25的深度區(qū)域(即對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域是遠(yuǎn)離光接收面S的表面區(qū)域)中是沿著像素的排列方向大致保持恒定的。因此，彩色像素3R、3G和3B中的光電轉(zhuǎn)換單元23的體積是相同的。
[0064]此外，溝槽元件隔離區(qū)域25距光接收面S的深度d可以是任何深度，只要可以完全吸收各個(gè)像素3的所接收波長(zhǎng)的光中波長(zhǎng)最短的光。例如，圖4是示出相對(duì)于從各種顏色的濾色器(將在下文描述)穿過并被相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換單元接收的光的波長(zhǎng)的相對(duì)輸出的曲線圖。如曲線圖所示，光電轉(zhuǎn)換單元中所接收的各種波長(zhǎng)的光的80%在光電轉(zhuǎn)換單元中被轉(zhuǎn)換并被輸出的波長(zhǎng)范圍設(shè)定為要接收的各種顏色光的波長(zhǎng)范圍。這樣限定了藍(lán)光hB的波長(zhǎng)范圍。于是，如圖5所示，在限定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光hB被幾乎完全吸收時(shí)距光接收面S的深度D(D = 2300nm)為最大值，并且溝槽元件隔離區(qū)域的深度設(shè)定在深度D的范圍內(nèi)。
[0065]例如，圖5示出在半導(dǎo)體層20包括單晶硅的情況下的吸收藍(lán)光hB的量。在該情況下，在距光接收面S大約2300nm的深度處，可以幾乎完全吸收藍(lán)光hB。因此，溝槽元件隔離區(qū)域25的深度d設(shè)定為不大于2300nm的D。
[0066]在如上設(shè)置的溝槽元件隔離區(qū)域25中，設(shè)置在半導(dǎo)體層20的光接收面S上的保護(hù)絕緣層31和絕緣層33覆蓋凹槽圖案20a的內(nèi)壁。此外，在凹槽圖案20a的中央上方，遮光膜35埋入通過保護(hù)絕緣層31和絕緣層33。
[0067]保護(hù)絕緣層31包括存儲(chǔ)負(fù)電荷的金屬氧化物并且形成處于半導(dǎo)體層20的邊界處的空穴累積層。這種保護(hù)絕緣層31包括例如鉿(Hf)、鋁(Al)、鉭(Ta)和鈦(Ti)等金屬的氧化物。另一方面，絕緣層33包括硅氧化物(S12)或硅氮化物(SiN)。
[0068]遮光膜35
[0069]遮光膜35經(jīng)由保護(hù)絕緣層31和絕緣層33而被構(gòu)圖在光接收面S上。遮光膜35埋入在溝槽元件隔離區(qū)域25的凹槽圖案20a中以形成溝槽元件隔離區(qū)域25的一部分。此夕卜，在光接收面S上方，遮光膜35被圖案化成具有位于光電轉(zhuǎn)換單元23上方的開口 35a。開口 35a可以在彩色像素3R、3G和3B中具有相同的形狀，并且開口 35a的中心對(duì)應(yīng)于像素中心φ。
[0070]此外，遮光膜35以將像素邊界3a作為中心的方式被構(gòu)圖在在光接收面S上方以具有線寬。線寬可以是恒定的，并且線寬的中心可以對(duì)應(yīng)于像素邊界3a。例如，遮光膜35具有在俯視圖中從光接收面S側(cè)觀看時(shí)覆蓋溝槽元件隔離區(qū)域25的線寬。
[0071]這種遮光膜35包括例如鎢(W)、鋁(Al)、氮化鈦(TiN)和鈦(Ti)等具有遮光特性的金屬材料。
[0072]另外，如上所述地圖案化的遮光膜35被平坦化絕緣膜37覆蓋。
[0073]濾色器39
[0074]濾色器39是設(shè)置在平坦化絕緣膜37上的層，并且均包括為相應(yīng)的像素3圖案化的各顏色的濾色器。圖案化的濾色器39構(gòu)造成使相應(yīng)像素3R、3G和3B中所接收到的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透射通過。濾色器39可以在彩色像素3R、3G和3B中具有相同的形狀，并且各個(gè)濾色器39的中心可以對(duì)應(yīng)于像素中心φ。
[0075]片上透鏡41
[0076]片上透鏡41為相應(yīng)的像素3設(shè)置在濾色器39上，并且在這里，均是例如相對(duì)于光入射方向凸出的凸透鏡。優(yōu)選地，這種片上透鏡41在彩色像素3R、3G和3B中具有相同的形狀,并且相應(yīng)的芯片上透鏡41的中心對(duì)應(yīng)于像素中心9。
[0077]固態(tài)成像裝置1-1的制造方法
[0078]圖6均是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造步驟的方法剖視圖。下文中，參考圖6，將描述圖2和圖3所示的根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造方法。
[0079]圖6Α
[0080]如圖6Α所示，在包括例如η型單晶硅的半導(dǎo)體層20中，首先，通過使雜質(zhì)從與光接收面S相反的表面擴(kuò)散而形成P型分割區(qū)域21。各個(gè)分割區(qū)域21以像素3之間的邊界(像素邊界3a)為中心而形成為具有特定的寬度，像素3 二維地均勻排列在半導(dǎo)體層20的光接收面S上。
[0081]此外，盡管這里省略示出，但需要在半導(dǎo)體層20中形成雜質(zhì)擴(kuò)散層，在半導(dǎo)體層20的與光接收面S相反的表面上形成配線層，用絕緣膜覆蓋配線層，并且將支撐基板接合到其上。然后，從光接收面S側(cè)對(duì)半導(dǎo)體層20進(jìn)行拋光以獲得期望的膜厚度。
[0082]接下來，在半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)，形成凹槽圖案20a。各個(gè)凹槽圖案20a在從像素邊界3a的中心沿寬度方向偏移的位置處，形成為具有沿像素邊界3a從光接收面S延伸到分割區(qū)域21的深度d。凹槽圖案20a相對(duì)于像素邊界3a的偏移和深度d與先前參考圖3描述的溝槽元件隔離區(qū)域中的相同。應(yīng)用光刻技術(shù)以在光接收面S上形成掩模圖案，并且用該掩模圖案蝕刻半導(dǎo)體層20，形成這種凹槽圖案20a。
[0083]因此，包括η型單晶硅的半導(dǎo)體層20被ρ型分割區(qū)域21和凹槽圖案20a劃分開，并且通過該劃分所獲得的各個(gè)部分是η型光電轉(zhuǎn)換單元23。在設(shè)置有凹槽圖案20a的深度區(qū)域中，即，靠近光接收面S的表面區(qū)域中，各個(gè)像素3中光電轉(zhuǎn)換單元23的沿彩色像素3R、3G和3B的排列方向上的寬度和體積在接收較短波長(zhǎng)的光的像素中較大。另一方面，在沒有設(shè)置凹槽圖案20a的深度區(qū)域中，即遠(yuǎn)離光接收面S的區(qū)域中，彩色像素3R、3G和3B中的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度和體積是相同的。
[0084]圖6B
[0085]接下來，如圖6B所示，在半導(dǎo)體層20的光接收面S上以敘述順序沉積保護(hù)絕緣層31和絕緣層33以覆蓋凹槽圖案20a的內(nèi)壁。此時(shí)，利用例如原子層沉積(ALD)方法沉積包括金屬氧化物的保護(hù)絕緣層31。接下來，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積包括硅氧化物或硅氮化物的絕緣層33。這里，保護(hù)絕緣層31和絕緣層33形成的膜厚度使得凹槽圖案20a不被掩埋。
[0086]然后，絕緣層33和遮光膜35以足夠的膜厚度進(jìn)行沉積，使得凹槽圖案20a的內(nèi)部被掩埋并且光線被遮蔽。此時(shí)，利用例如濺射法等沉積包括金屬材料的遮光膜35。
[0087]這樣，通過將保護(hù)絕緣層31、絕緣層33和遮光膜35埋入到形成于半導(dǎo)體層20中的凹槽圖案20a中來獲得溝槽元件隔離區(qū)域25。
[0088]圖6C
[0089]接下來，如圖6C所示，在絕緣層33上將遮光膜35圖案化，并且將開口 35a形成在光電轉(zhuǎn)換單元23上方。此時(shí)，開口 35a在顏色的各個(gè)像素3R、3G和3B中可以具有相同的形狀，并且開口 35a的中心對(duì)應(yīng)于像素中心9。此外，當(dāng)在俯視圖上從光接收面S側(cè)觀看時(shí)，在形成開口 35a的狀態(tài)下，遮光膜35圖案化為遮光膜35的線寬的中心對(duì)應(yīng)于像素邊界3a的中心并且溝槽元件隔離區(qū)域25被遮光膜35覆蓋。
[0090]圖3
[0091]然后，如圖3所示，在絕緣層33上方形成平坦化絕緣膜37以覆蓋圖案化的遮光膜35。接下來，在平坦化絕緣膜37上針對(duì)各像素3構(gòu)圖為各顏色的濾色器39，并且片上透鏡41被構(gòu)圖在濾色器39上。如上所述，濾色器39和片上透鏡41可以在顏色的像素3R、3G和3B中具有相同的形狀，并且各個(gè)濾色器39和各個(gè)片上透鏡41的中心對(duì)應(yīng)于像素中心屮。
[0092]這樣，制造出固態(tài)成像裝置1-1。
[0093]第一實(shí)施例的效果
[0094]在上述固態(tài)成像裝置1-1中，形成于半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)處的溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置成沿取決于要接收的光的波長(zhǎng)的方向偏移。因此，固態(tài)成像裝置1-1具有如下的構(gòu)造:在對(duì)短波長(zhǎng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域中接收較短波長(zhǎng)光的像素具有較大的面積，在對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域中3R、3G和3B顏色的體積是相同的。
[0095]因此，可以利用溝槽元件隔離區(qū)域25防止接收藍(lán)光hB的靈敏度因光接收面S側(cè)的體積減小而減小，并且可以改善藍(lán)色像素3B中的靈敏度差異。因此，如圖7A所示，可以使相對(duì)于光接收面S上的光的入射角的歸一化靈敏度在紅光hR、綠光hG和藍(lán)光hB彼此對(duì)應(yīng)。因此，改善了取決于靈敏度入射角的顏色平衡，并且可以防止發(fā)生著色。
[0096]應(yīng)該注意到，在不將溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置成從像素邊界3a偏移的現(xiàn)有構(gòu)造中，藍(lán)光hB的靈敏度差異大于紅光hR和綠光hG的靈敏度差異，如圖7B所示。因此，取決于靈敏度入射角的顏色平衡崩塌并且發(fā)生著色。
[0097]此外，在第一實(shí)施例的構(gòu)造中，在顏色的像素3R、3G和3B之間，遮光膜35是相同的，并且遮光膜35的位置對(duì)應(yīng)于像素邊界3a的位置。因此，遮光膜35上的入射角的漸暈在顏色的像素3R、3G和3B之間是相同的。因此，如圖8A所示，可以均衡靈敏度差異，而不減小入射角為O度時(shí)的絕對(duì)靈敏度。
[0098]另一方面，在不將溝槽元件隔離區(qū)域25設(shè)置成從像素邊界3a偏移的現(xiàn)有構(gòu)造中，與紅光hR和綠光hG相比，藍(lán)光hB的靈敏度差異是相當(dāng)大的，而與絕對(duì)靈敏度無關(guān)，如圖8B所示。此外，在遮光膜35偏移向長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)以防止出現(xiàn)藍(lán)光hB的靈敏度差異的構(gòu)造中，盡管如圖SC所示改善了靈敏度差異的顏色相關(guān)性，但在短波長(zhǎng)的藍(lán)色像素3B中絕對(duì)靈敏度減小。
[0099]然而，在第一實(shí)施例的構(gòu)造中，由于通過在不減小絕對(duì)靈敏度的情況下改善取決于靈敏度入射角的色彩平衡，可以防止出現(xiàn)著色。
[0100]此外，在第一實(shí)施例的構(gòu)造中，遮光膜35布置在溝槽元件隔離區(qū)域25的凹槽圖案20a中。因此，防止光經(jīng)由光接收面S與遮光膜35之間的絕緣層33從相鄰的像素3中漏出。因此，可以防止出現(xiàn)顏色混合。
[0101]應(yīng)該注意到，在第一實(shí)施例中，已經(jīng)描述了顏色的像素3R、3G和3B排列成拜耳圖案的構(gòu)造作為實(shí)例。然而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置不限于應(yīng)用于這種構(gòu)造。例如，在將藍(lán)綠色和黃色這種互補(bǔ)色用于濾色器的構(gòu)造中，溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成相對(duì)于藍(lán)綠色像素與黃色像素之間的像素邊界3a偏移向藍(lán)綠色像素側(cè)。另一方面，在使用白色像素的構(gòu)造中，溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成相對(duì)于各顏色像素與白色像素之間的像素邊界3a偏移向白色像素側(cè)。
[0102]因此，可以獲得相似的效果。
[0103]3.第二實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置偏移向長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第二實(shí)例)
[0104]固態(tài)成像裝置1-2的構(gòu)造
[0105]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-2的主要部分的構(gòu)造的剖視圖。圖9所示的根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-2不同于根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置之處在于遮光膜35沒有埋入在溝槽元件隔離區(qū)域45中。固態(tài)成像裝置1-2的其他構(gòu)造與第一實(shí)施例中的相同。因此，不再描述與第一實(shí)施例中的相同的部件。
[0106]具體地說，溝槽元件隔離區(qū)域45具有如下的構(gòu)造:絕緣層33經(jīng)由保護(hù)絕緣層31埋入在形成于半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)的凹槽圖案20a中。凹槽圖案20a相對(duì)于像素邊界3a的排列與第一實(shí)施例中的相同。保護(hù)絕緣層31和絕緣層33的構(gòu)造與第一實(shí)施例中的相同，第二實(shí)施例不同于第一實(shí)施例之處在于:保護(hù)絕緣層31和絕緣層33具有能埋入到凹槽圖案20a中的膜厚度。此外，與第一實(shí)施例相似地，遮光膜35在絕緣層33上圖案化，但是第二實(shí)施例不同于第一實(shí)施例之處在于遮光膜35僅僅具有足以遮擋光的膜厚度。
[0107]固態(tài)成像裝置1-2的制造方法
[0108]為了制造具有這種構(gòu)造的固態(tài)成像裝置1-2，當(dāng)在制造根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置期間沉積已參考圖6B描述的保護(hù)絕緣層31和絕緣層33時(shí)凹槽圖案20a可以完全被保護(hù)絕緣層31和絕緣層33掩埋。其他工藝與第一實(shí)施例中的相同。
[0109]第二實(shí)施例的效果
[0110]同樣在具有這種構(gòu)造的根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-2中，溝槽元件隔離區(qū)域45、遮光膜35和片上透鏡41相對(duì)于顏色的像素3R、3G和3B與第一實(shí)施例相似地進(jìn)行排列。因此，由于可以與第一實(shí)施例相似地通過在不降低絕對(duì)靈敏度的情況下改善取決于靈敏度入射角的彩色平衡來防止發(fā)生著色現(xiàn)象，可以改善成像特性。
[0111]4.第三實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置偏移向長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第三實(shí)例)
[0112]固態(tài)成像裝置1-3的構(gòu)造
[0113]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-3的主要部分的構(gòu)造的剖視圖。圖10所示的根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-3不同于根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置之處在于在深度方向上以階梯方式形成溝槽元件隔離區(qū)域47的圖案寬度。固態(tài)成像裝置1-3的其他構(gòu)造與第一實(shí)施例中的相同。因此，不再描述與第一實(shí)施例中的相同的部件。
[0114]具體地說，溝槽元件隔離區(qū)域47具有二階梯圖案，該二階梯圖案在光接收面S側(cè)較寬而在半導(dǎo)體層20的深度位置處較狹窄。這種溝槽元件隔離區(qū)域47設(shè)置成在光接收面S側(cè)的圖案寬度的較寬部分處從像素邊界3a處偏移。另一方面，在溝槽元件隔離區(qū)域47中遠(yuǎn)離光接收面S的圖案寬度的較窄部分處，圖案寬度的中心可以對(duì)應(yīng)于像素邊界3a。
[0115]這種溝槽元件隔離區(qū)域47在該圖案寬度的較寬部分處的深度設(shè)定為前述第一實(shí)施例中描述的深度d。
[0116]在溝槽元件隔離區(qū)域47中，遮光膜35可以僅僅埋入到圖案寬度的較寬部分中。因此，溝槽元件隔離區(qū)域47具有可以埋入遮光膜35而不產(chǎn)生空隙的構(gòu)造。
[0117]固態(tài)成像裝置1-3的制造方法
[0118]為了制造具有這種溝槽的固態(tài)成像裝置1-3，當(dāng)在形成根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置期間形成參考圖6A描述的凹槽圖案20a時(shí)，凹槽圖案30a僅僅需要利用兩次采用兩個(gè)掩模的蝕刻工藝形成為具有二階梯開口寬度。其他工藝可以與第一實(shí)施例的工藝相同。
[0119]第三實(shí)施例的效果
[0120]同樣在具有這種構(gòu)造的根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-3中，溝槽元件隔離區(qū)域47、遮光膜35和片上透鏡41相對(duì)于顏色的像素3R、3G和3B與第一實(shí)施例相似地進(jìn)行排列。因此，由于可以與第一實(shí)施例相似地在不降低絕對(duì)靈敏度的情況下通過改善取決于靈敏度入射角的顏色平衡來防止發(fā)生著色，可以改善成像特性。此外，溝槽元件隔離區(qū)域47具有將遮光膜35布置在凹槽圖案20a中的構(gòu)造。因此，與第一實(shí)施例相似地防止從相鄰像素3中漏光。因此，還可以防止發(fā)生顏色混合。
[0121]5.第四實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置偏移向長(zhǎng)波長(zhǎng)像素側(cè)的第四實(shí)例)
[0122]固態(tài)成像裝置1-4的構(gòu)造
[0123]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-4的主要部分的構(gòu)造的剖視圖。圖11所示第四實(shí)施例是第三實(shí)施例的變型例。固態(tài)成像裝置1-4不同于根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置之處在于在深度方向上以階梯方式形成溝槽元件隔離區(qū)域49的圖案寬度。固態(tài)成像裝置1-4的其他構(gòu)造與第一實(shí)施例中的相同。因此，不再描述與第一實(shí)施例中的相同的部件。
[0124]具體地說，溝槽元件隔離區(qū)域49具有二階梯圖案，該二階梯圖案在光接收面S側(cè)較寬而在半導(dǎo)體層20的深度位置處較狹窄。這種溝槽元件隔離區(qū)域49設(shè)置成在光接收面S側(cè)的圖案寬度的較寬部分和較窄部分處從像素邊界3a處偏移。即，構(gòu)成溝槽元件隔離區(qū)域49的凹槽圖案20a的形狀通過在形成于光接收面S側(cè)的具有較寬寬度的開口部分的底部中心處開掘出具有較窄寬度的開口部分來獲得。
[0125]這種包括圖案寬度的較寬部分和較窄部分的溝槽元件隔離區(qū)域49的整體寬度設(shè)定為前述第一實(shí)施例中描述的深度d。
[0126]此外，在溝槽元件隔離區(qū)域49中，遮光膜35可以僅僅埋入到圖案寬度的較寬部分中。因此，溝槽元件隔離區(qū)域49具有可以埋入遮光膜35而不產(chǎn)生空隙的構(gòu)造。
[0127]固態(tài)成像裝置1-4的制造方法
[0128]為了制造具有這種構(gòu)造的固態(tài)成像裝置1-4，當(dāng)在形成根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置期間形成參考圖6A描述的凹槽圖案20a時(shí)，利用首先采用掩模的蝕刻工藝形成光接收面S側(cè)的凹槽圖案20a的寬的開口寬度的一部分。接下來，可以通過在凹槽圖案20a的側(cè)壁上形成側(cè)壁并且進(jìn)一步對(duì)凹槽圖案20a的底部中心采用蝕刻工藝來形成具有逐漸縮窄的開口寬度的凹槽圖案20a。其他工藝可以與第一實(shí)施例的工藝相同。
[0129]第四實(shí)施例的效果
[0130]同樣在具有這種構(gòu)造的根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-4中，溝槽元件隔離區(qū)域49、遮光膜35和芯片上透鏡41相對(duì)于顏色的像素3R、3G和3B與第一實(shí)施例相似地進(jìn)行排列。因此，由于可以與第一實(shí)施例相似地在不降低絕對(duì)靈敏度的情況下通過改善取決于靈敏度入射角的顏色平衡來防止發(fā)生著色，可以改善成像特性。此外，溝槽元件隔離區(qū)域49具有將遮光膜35布置在凹槽圖案20a中的構(gòu)造。因此，與第一實(shí)施例相似地防止從相鄰像素3中漏光。因此，還可以防止發(fā)生顏色混合。
[0131]6.第五實(shí)施例(溝槽元件隔離區(qū)域的位置偏移向短波長(zhǎng)像素側(cè)的實(shí)例)
[0132]固態(tài)成像裝置1-5的構(gòu)造
[0133]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-5的主要部分的構(gòu)造的俯視圖，并且示出了在俯視圖中從光接收面?zhèn)扔^察像素區(qū)域4的半導(dǎo)體層部分的情況下的12個(gè)像素。圖13是根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-5的主要部分的剖視圖，對(duì)應(yīng)于沿圖12中的線A — A截取的剖面。在下文中，基于圖12和圖13描述根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-5的構(gòu)造。
[0134]圖12和圖13所示的根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-5不同于根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置之處在于溝槽元件隔離區(qū)域51沿不同于第一實(shí)施例中的方向從像素邊界3a偏移并且遮光膜35沒有埋入到溝槽元件隔離區(qū)域51中。固態(tài)成像裝置1_5的其他構(gòu)造與第一實(shí)施例中的相同。因此，不再描述與第一實(shí)施例中的相同的部件。
[0135]具體地說，溝槽元件隔離區(qū)域51具有如下的構(gòu)造:保護(hù)絕緣層31和絕緣層33埋入到凹槽圖案20a中。具有這種構(gòu)造的溝槽元件隔離區(qū)域51設(shè)置在從光接收面S上的像素邊界3a的中心處偏移的位置處，并且偏移方向取決于被溝槽元件隔離區(qū)域51分割的兩個(gè)像素3要接收的光的波長(zhǎng)。
[0136]具體地說，在第五實(shí)施例中，溝槽元件隔離區(qū)域51設(shè)置成朝與其相鄰布置的兩個(gè)像素3中的接收較短波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素的方向偏移。具體地說，在顏色的像素3R、3G和3B排列成拜耳圖案的構(gòu)造中，綠色像素3G和紅色像素3R之間的溝槽元件隔離區(qū)域51設(shè)置在向綠色像素3G側(cè)偏移的位置處。另一方面，綠色像素3G與藍(lán)色像素3B之間的溝槽元件隔離區(qū)域51設(shè)置在向藍(lán)色像素3B側(cè)偏移的位置處。
[0137]這里，“溝槽元件隔離區(qū)域51設(shè)置在從像素邊界3a的中心處偏移的位置處”表示當(dāng)從光接收面S側(cè)觀察溝槽元件隔離區(qū)域51時(shí)的寬度方向的中心，即，凹槽圖案20a的開口寬度的中心從像素邊界3a偏移。因此，溝槽元件隔離區(qū)域51可以設(shè)置在像素邊界3a上。
[0138]在這種構(gòu)造中，當(dāng)從光接收面S側(cè)觀察溝槽元件隔離區(qū)域51時(shí)的寬度，即，凹槽圖案20a的開口寬度可以在光接收面S中是恒定的。
[0139]因此，在半導(dǎo)體層20中，在設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域51的深度區(qū)域中，即，靠近光接收面S的表面區(qū)域中，接收較短波長(zhǎng)光的像素遠(yuǎn)離相鄰像素中遮光膜35的開口 35a。例如，在綠色像素3G和紅色像素3R的相鄰方向上，溝槽元件隔離區(qū)域51布置成向綠色像素3G側(cè)偏移。因此，綠色像素3G的光接收面S布置成遠(yuǎn)離紅色像素3R中遮光膜35的開口35a。
[0140]另一方面，在半導(dǎo)體層20中，顏色的像素3R、3G和3B的光電轉(zhuǎn)換單元23的寬度沿兩個(gè)排列方向是幾乎相同的，并且顏色的像素3R、3G和3B的光電轉(zhuǎn)換單元23的體積在沒有設(shè)置溝槽元件隔離區(qū)域51的深度方向上是相同的。
[0141]固態(tài)成像裝置1-5的制造方法
[0142]為了制造具有這種溝槽的固態(tài)成像裝置1-5，當(dāng)在制造根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置期間形成參考圖6A描述的凹槽圖案20a時(shí)，要形成的凹槽圖案20a的位置偏移向接收短波長(zhǎng)范圍的光的像素側(cè)。而且，當(dāng)沉積參考圖6B描述的保護(hù)絕緣層31和絕緣層33時(shí)，凹槽圖案20a可以完全被保護(hù)絕緣層31和絕緣層33掩埋。其他工藝可以與第一實(shí)施例的工藝相同。
[0143]第五實(shí)施例的效果
[0144]在上述根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1-5中，形成于半導(dǎo)體層20的光接收面S側(cè)的溝槽元件隔離區(qū)域51在取決于要接收的光的波長(zhǎng)的方向上相對(duì)于像素邊界3a偏移。因此，在光接收面S側(cè)的設(shè)置有溝槽元件隔離區(qū)域51的區(qū)域中，接收短波長(zhǎng)光的像素布置成遠(yuǎn)離相鄰像素的遮光膜35的開口 35a，并且顏色的像素3R、3G和3B的體積在較深位置處是相同的。
[0145]因此，由于使相鄰綠色像素3G的光電轉(zhuǎn)換單元23遠(yuǎn)離紅色像素3R中的遮光膜35的開口 35a，可以防止由紅光hR的衍射造成的漏光，從而防止發(fā)生顏色混合。因此，如圖14A所示，可以使相鄰像素的顏色混合量相對(duì)于紅光hR、綠光hG和藍(lán)光hB的入射角彼此對(duì)應(yīng)。因此，改善了取決于靈敏度入射角的顏色平衡，并且可以防止發(fā)生著色。
[0146]應(yīng)該注意到，在溝槽元件隔離區(qū)域沒有布置得從像素邊界偏移的現(xiàn)有構(gòu)造中，如圖14B所不,紅光hR泄漏到相鄰像素的漏光量大于藍(lán)光hB和綠光hG的漏光量。因此,取決于靈敏度入射角的顏色平衡崩塌，并且容易發(fā)生著色。
[0147]在第五實(shí)施例的構(gòu)造中，遮光膜35在顏色的像素3R、3G和3B之間是相同的，并且遮光膜35的位置對(duì)應(yīng)于像素邊界3a的位置。因此，入射光在遮光膜35上的漸暈在3R、3G和3B顏色的像素之間是相同的，并且不降低O度入射角處的絕對(duì)靈敏度。
[0148]因此，根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置，由于可以防止發(fā)生取決于入射角的顏色混合，并且防止發(fā)生著色，可以改善成像特性。
[0149]7.第六實(shí)施例(采用固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備)
[0150]具有本發(fā)明第一實(shí)施例至第五實(shí)施例中描述的各種構(gòu)造的固態(tài)成像裝置可以提供給例如數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)等照相系統(tǒng)、具有成像功能的移動(dòng)電話，或者用作用于例如具有成像功能的另一裝置等電子設(shè)備的固態(tài)成像裝置。
[0151]圖15是使用固態(tài)成像裝置的照相機(jī)的構(gòu)造圖，該照相機(jī)用作根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的示例性電子設(shè)備。根據(jù)該實(shí)施例的照相機(jī)是例如能夠拍攝靜態(tài)圖像或視頻的攝像機(jī)。照相機(jī)91包括固態(tài)成像裝置1、將入射光引導(dǎo)到固態(tài)成像裝置I的光接收傳感單元中的光學(xué)系統(tǒng)93、快門裝置94、驅(qū)動(dòng)固態(tài)成像裝置I的驅(qū)動(dòng)電路95和對(duì)固態(tài)成像裝置I的輸出信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路96。
[0152]固態(tài)成像裝置I是具有第一實(shí)施例至第五實(shí)施例所描述的構(gòu)造的固態(tài)成像裝置。光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)93使物體的圖像光(入射光)形成在固態(tài)成像裝置I的成像面上。在成像面上排列有多個(gè)像素，并且來自光學(xué)系統(tǒng)93的入射角被引導(dǎo)至構(gòu)成像素的固態(tài)成像裝置的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。因此，在固態(tài)成像裝置I的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域中，在一定的時(shí)間段內(nèi)存儲(chǔ)信號(hào)電荷。這種光學(xué)系統(tǒng)93可以是包括多個(gè)光學(xué)透鏡的光學(xué)透鏡系統(tǒng)?？扉T裝置94控制固態(tài)成像裝置I的光照射時(shí)間段以及遮光時(shí)間段。驅(qū)動(dòng)電路95將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)給固態(tài)成像裝置I和快門裝置94，并且在供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))下控制固態(tài)成像裝置I向信號(hào)處理電路96的信號(hào)輸出操作以及快門裝置I的快門操作。具體地說，驅(qū)動(dòng)電路95通過供應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))執(zhí)行將信號(hào)從固態(tài)成像裝置I轉(zhuǎn)移至信號(hào)處理電路96的操作。信號(hào)處理電路96對(duì)從固態(tài)成像裝置I轉(zhuǎn)移來的信號(hào)執(zhí)行各種信號(hào)處理。經(jīng)過信號(hào)處理的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中或者輸出給監(jiān)視器。
[0153]根據(jù)上述實(shí)施例的電子設(shè)備，因?yàn)榘ň哂猩鲜鰧?shí)施例所描述的有益成像特性的固態(tài)成像裝置，所以可以利用具有成像功能的電子設(shè)備拍攝具有高精度的圖像。
[0154]應(yīng)該注意到本發(fā)明還可以采用如下構(gòu)造。
[0155](I) 一種固態(tài)成像裝置，包括:
[0156]半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿光接收面排列在所述半導(dǎo)體層上，所述光接收面是所述半導(dǎo)體層的主表面；
[0157]光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)所述半導(dǎo)體層中的各個(gè)像素而設(shè)置；以及
[0158]溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在所述半導(dǎo)體層的光接收表面?zhèn)刃纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層而形成，所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從像素之間的像素邊界偏移的位置處。
[0159](2)根據(jù)項(xiàng)(I)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0160]所述溝槽元件隔離區(qū)域沿取決于各個(gè)像素中接收到的光的波長(zhǎng)的方向從所述像素邊界偏移。
[0161](3)根據(jù)項(xiàng)⑴或⑵所述的固態(tài)成像裝置，還包括:
[0162]遮光膜，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的光接收面的上側(cè)，所述遮光膜具有位于所述光電轉(zhuǎn)換單元的上側(cè)的開口，所述遮光膜被構(gòu)圖為以所述像素邊界為中心具有線寬。
[0163](4)根據(jù)項(xiàng)(3)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0164]所述溝槽元件隔離區(qū)域被所述遮光膜覆蓋。
[0165](5)根據(jù)項(xiàng)(I)至(4)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，還包括:
[0166]各種顏色的濾色器，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的光接收面的上側(cè)，所述濾色器被構(gòu)圖為所述濾色器的中心對(duì)應(yīng)于所述像素的中心。
[0167](6)根據(jù)項(xiàng)(I)至(5)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，還包括:
[0168]片上透鏡，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的光接收面的上側(cè)，所述片上透鏡被構(gòu)圖為所述片上透鏡的中心對(duì)應(yīng)于所述像素的中心。
[0169](7)根據(jù)項(xiàng)(I)至(6)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0170]所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成朝與其相鄰設(shè)置的像素中的接收較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素的方向偏移。
[0171](8)根據(jù)項(xiàng)(7)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0172]在所述溝槽元件隔離區(qū)域的溝槽圖案的中心處，埋入有遮光膜。
[0173](9)根據(jù)項(xiàng)(I)至(8)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0174]所述溝槽元件隔離區(qū)域形成為以階梯的方式具有圖案寬度，所述圖案寬度在所述光接收面?zhèn)仍龃蟆?br> [0175](10)根據(jù)項(xiàng)(9)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0176]所述溝槽元件隔離區(qū)域的位于所述光接收面?zhèn)鹊闹辽僖徊糠謴乃鱿袼剡吔缙啤?br> [0177](11)根據(jù)項(xiàng)⑴至(6)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0178]所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成朝與其相鄰設(shè)置的像素中的接收較短波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素的方向偏移。
[0179](12)根據(jù)項(xiàng)⑴至(11)中任一項(xiàng)所述的固態(tài)成像裝置，其中，
[0180]所述半導(dǎo)體層包括分割區(qū)域，所述分割區(qū)域包括位于像素邊界處的雜質(zhì)區(qū)域，所述分割區(qū)域從與所述光接收面相反的表面延伸到所述溝槽元件隔離區(qū)域。
[0181](13) —種電子設(shè)備，包括:
[0182]半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿光接收面設(shè)置在所述半導(dǎo)體層上，所述光接收面是所述半導(dǎo)體層的主表面；
[0183]光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)所述半導(dǎo)體層中的各個(gè)像素而設(shè)置；以及
[0184]溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在所述半導(dǎo)體層的光接收表面?zhèn)刃纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層而形成，所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從像素之間的像素邊界偏移的位置處；以及
[0185]光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光引導(dǎo)到所述光電轉(zhuǎn)換單元。
[0186]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解到，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素進(jìn)行各種變型、組合、子組合和改變，只要落入所附權(quán)利要求書或等同內(nèi)容的范圍內(nèi)即可。
[0187]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0188]本申請(qǐng)要求于2013年5月24日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2013-109636的優(yōu)先權(quán),通過弓I用將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)成像裝置，包括: 半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿光接收面排列在所述半導(dǎo)體層上，所述光接收面是所述半導(dǎo)體層的主表面； 光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)所述半導(dǎo)體層中的所述各個(gè)像素而設(shè)置；以及 溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在所述半導(dǎo)體層的光接收表面?zhèn)刃纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層而形成，所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從所述像素之間的像素邊界偏移的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域沿取決于各個(gè)像素中接收到的光的波長(zhǎng)的方向從所述像素邊界偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 遮光膜，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述光接收面的上側(cè)，所述遮光膜具有位于所述光電轉(zhuǎn)換單元的上側(cè)的開口，所述遮光膜被構(gòu)圖為以所述像素邊界作為中心具有線寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域被所述遮光膜覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 各種顏色的濾色器，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述光接收面的上側(cè)，所述濾色器被構(gòu)圖為所述濾色器的中心與所述像素的中心一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，還包括: 片上透鏡，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體層的所述光接收面的上側(cè)，所述片上透鏡被構(gòu)圖為所述片上透鏡的中心與所述像素的中心一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成朝與其相鄰設(shè)置的所述像素中的接收較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素的方向偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)成像裝置，其中， 在所述溝槽元件隔離區(qū)域的所述溝槽圖案的中心處，埋入有遮光膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域形成為具有階梯方式的圖案寬度，所述圖案寬度在所述光接收面?zhèn)仍龃蟆?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域的位于所述光接收面?zhèn)鹊闹辽僖徊糠謴乃鱿袼剡吔缙啤?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置成朝與其相鄰設(shè)置的像素中的接收較短波長(zhǎng)的光的一個(gè)像素的方向偏移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中， 所述半導(dǎo)體層包括分割區(qū)域，所述分割區(qū)域包括位于所述像素邊界上的雜質(zhì)區(qū)域，所述分割區(qū)域從與所述光接收面相反的表面延伸到所述溝槽元件隔離區(qū)域。
13.—種電子設(shè)備,包括: 半導(dǎo)體層，多個(gè)像素沿光接收面排列在所述半導(dǎo)體層上，所述光接收面是所述半導(dǎo)體層的主表面； 光電轉(zhuǎn)換單元，其針對(duì)所述半導(dǎo)體層中的各個(gè)像素而設(shè)置； 溝槽元件隔離區(qū)域，其通過在所述半導(dǎo)體層的光接收表面?zhèn)刃纬傻臏喜蹐D案中設(shè)置絕緣層而形成，所述溝槽元件隔離區(qū)域設(shè)置在從所述像素之間的像素邊界偏移的位置處；以及 光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光引導(dǎo)到所述光電轉(zhuǎn)換單元。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK104183611SQ201410208812
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】岡崎裕美 申請(qǐng)人:索尼公司