固態(tài)攝像元件、制造方法以及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固態(tài)攝像元件、制造方法以及電子設(shè)備，具體地，涉及一種能夠獲 取具有更好圖像質(zhì)量的圖像的固態(tài)攝像元件、制造方法以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在相關(guān)技術(shù)中，例如，諸如電荷耦合器件（CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS) 圖像傳感器之類的固態(tài)攝像元件被用于設(shè)置有諸如數(shù)字靜物相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)之類的攝 像功能的電子設(shè)備中。固態(tài)攝像元件包括像素，其中用于進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管（PD) 和多個(gè)晶體管組合，并且圖像是根據(jù)從以平面布置的多個(gè)像素中輸出的像素信號構(gòu)成的。
[0003] 這種固態(tài)攝像元件被構(gòu)造成使得像素彼此物理地分離。例如，可使用如下結(jié)構(gòu)對 像素進(jìn)行分離：在像素之間切割出溝槽，并將絕緣膜、有機(jī)材料、金屬材料等填充在溝槽中。
[0004] 例如，本發(fā)明人提出了一種攝像元件，其中像素分離區(qū)域使用如下結(jié)構(gòu)形成：通過 干法蝕刻在像素之間切割出溝槽，在溝槽中形成固定電荷膜和絕緣膜，并且在它們上面填 充遮光膜（參考日本未審查專利申請公開第2013-128036號）。
[0005] 在該攝像元件中，例如，將鉿（HfO2)等用作固定電荷膜并且將金屬材料（Ti、W、Ta、 Al)或黑色材料（炭黑、TiO、FeO)用作遮光膜。因此，在攝像元件中，能夠通過在像素分離 區(qū)域中反射或吸收作為混合顏色分量的傾斜入射光來抑制顏色混合。
[0006] 另外，本發(fā)明人提出了一種攝像元件，其中像素分離區(qū)域使用如下結(jié)構(gòu)形成，其 中，將吸收光的無機(jī)材料或包括有黑色素的光敏樹脂填充在溝槽中，并且在溝槽的頂部形 成金屬遮光膜（W、Ti)(參考日本未審查專利申請公開第2012-175050號）。
[0007] 在該攝像元件中，例如，通過采用使用無機(jī)材料的構(gòu)造，能夠吸收藍(lán)色區(qū)域中的短 波長的光（該光不能被使用寬帶隙的無機(jī)材料的上層的遮光膜遮擋），并且還能夠降低顏 色混合。此外，通過采用使用光敏樹脂的構(gòu)造，通過改變有機(jī)膜的組份能夠有選擇地吸收包 括短波長在內(nèi)的直到長波長的入射光，并能夠降低顏色混合。
[0008] 如上所述，在日本未審查專利申請公開第2013-128036號和日本未審查專利申請 公開第2012-175050號中，像素分離區(qū)域是使用如下構(gòu)造形成的：在像素之間填充用于反 射或吸收光的絕緣膜、金屬或有機(jī)材料。但是，在這種構(gòu)造中，存在圖像質(zhì)量劣化的擔(dān)憂，例 如因被金屬材料反射的反射光再次入射到光學(xué)系統(tǒng)上的影響而促成閃爍或重影。
[0009] 此外，使用諸如光敏樹脂之類的有機(jī)材料，例如，在實(shí)踐中，為了通過將像素的像 素分離設(shè)定為約1 μπι以表現(xiàn)出足夠的吸收性能，需要約0. 5 μπι以上的寬溝槽寬度，并且存 在不能充分面對像素的微細(xì)化的擔(dān)憂。
[0010] 因此，為避免因入射光的反射而造成的負(fù)面影響或?yàn)槊鎸ο袼氐奈⒓?xì)化，需要具 有如下構(gòu)造的像素分離區(qū)域：該構(gòu)造可以避免入射到像素分離區(qū)域上的光的反射，并且能 夠使用更窄的寬度吸收光。因此，需要一種攝像元件，其不僅可以抑制顏色混合，還能夠通 過避免因入射光的反射而造成的負(fù)面影響和面對像素的微細(xì)化而獲得具有更好圖像質(zhì)量 的圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明期望獲得具有更好圖像質(zhì)量的圖像。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種固態(tài)攝像元件，其包括：半導(dǎo)體基板，其中， 多個(gè)光電二極管以平面布置；和分離部，其用于分離所述光電二極管，其中，所述分離部具 有通過將具有高光吸收系數(shù)和高量子效率的材料填充至形成于所述半導(dǎo)體基板中的溝槽 中而形成的光電轉(zhuǎn)換部。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種制造固態(tài)攝像元件的方法，所述固態(tài)攝像 元件設(shè)置有具有以平面布置的多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體基板和用于分離所述光電二極管 的分離部，該方法包括：在形成所述分離部時(shí)，在所述半導(dǎo)體基板中形成溝槽；并且通過在 該溝槽中填充具有高光吸收系數(shù)和高量子效率的材料而形成光電轉(zhuǎn)換部。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種電子設(shè)備，其包括：固態(tài)攝像元件，其設(shè) 置有具有以平面布置的多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體基板和用于分離所述光電二極管的分離 部，其中，所述分離部具有通過將具有高光吸收系數(shù)和高量子效率的材料填充至形成于所 述半導(dǎo)體基板中的溝槽中而形成的光電轉(zhuǎn)換部。
[0015] 在實(shí)施例中，分離部包括通過將具有高光吸收系數(shù)和高量子效率的材料填充至形 成于半導(dǎo)體基板中的溝槽中而形成的光電轉(zhuǎn)換部。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠獲取具有更好圖像質(zhì)量的圖像。
【附圖說明】
[0017] 圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的固態(tài)攝像元件的第一實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0018] 圖2是示出了像素分離部中的光吸收能力的圖。
[0019] 圖3A和3B是示出了像素分離部的平面構(gòu)造示例的圖。
[0020] 圖4是示出了用于制造固態(tài)攝像元件的方法的圖。
[0021] 圖5A和5B是示出了固態(tài)攝像元件的第二和第三實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0022] 圖6是示出了固態(tài)攝像元件的第四實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0023] 圖7A和7B是示出了固態(tài)攝像元件的第五和第六實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0024] 圖8是示出了固態(tài)攝像元件的第七實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0025] 圖9是示出了固態(tài)攝像元件的第八實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0026] 圖10是示出了用于制造固態(tài)攝像元件的方法的圖。
[0027] 圖11是示出了用于制造固態(tài)攝像元件的方法的圖。
[0028] 圖12是示出了用于制造固態(tài)攝像元件的方法的圖。
[0029] 圖13示出了固態(tài)攝像元件的第九實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0030] 圖14是示出了信號強(qiáng)度比和顏色混合度之間的關(guān)系的圖。
[0031] 圖15是示出了電子設(shè)備的第一構(gòu)造示例的框圖。
[0032] 圖16是示出了電子設(shè)備的第二構(gòu)造示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面，將參考附圖對應(yīng)用本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034] 圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的固態(tài)攝像元件的第一實(shí)施例的構(gòu)造示例的圖。
[0035] 固態(tài)攝像元件11由以陣列形式以平面布置的多個(gè)像素12構(gòu)成，并且像素分離部 14形成于半導(dǎo)體基板13中以便于分離各像素12。圖1示出了用于將兩個(gè)像素12-1和12-2 分離的像素分離部14處的固態(tài)攝像元件11的剖面構(gòu)造示例。
[0036] 像素12-1包括PD 21-1、濾色器22-1以及微透鏡23-1，并且像素12-2包括PD 21-2、濾色器22-2以及微透鏡23-2。這樣，像素12-1和12-2以相同的方式構(gòu)造，并且在 不需要對二者進(jìn)行區(qū)分時(shí)，在下文中將適當(dāng)?shù)貙⑺鼈兎Q為像素12,并且同樣適用于構(gòu)成像 素12的各個(gè)部分。此外，絕緣層24層疊在形成有像素12的21的半導(dǎo)體基板13和濾 色器22之間。
[0037] PD 21由形成于半導(dǎo)體基板13內(nèi)部的PN結(jié)構(gòu)成，并且通過利用所接收的光進(jìn)行光 電轉(zhuǎn)換而根據(jù)接收的光量生成電荷。
[0038] 濾色器22是針對各個(gè)像素12透過具有預(yù)定顏色的光的過濾器。例如，濾色器22-1 透過紅色（R)光，而濾色器22-2透過綠色（G)光。此外，例如，濾色器22形成為使得膜厚 度約為800nm。這里，膜厚度不局限于此值。
[0039] 微透鏡23用于匯聚照射到各個(gè)像素 12的21上的光。
[0040] 絕緣層24對半導(dǎo)體基板13的表面進(jìn)行絕緣。例如，絕緣層24由氮化娃（SiN)等 形成，使得膜厚度約為500nm。這里，膜厚度不局限于此值。
[0041] 像素分離部14包括布置在像素12-1和12-2之間的光電轉(zhuǎn)換膜32,形成于半導(dǎo)體 基板13中以包圍光電轉(zhuǎn)換膜32的外圍的P型摻雜層31、層疊在光電轉(zhuǎn)換膜32上的緩沖層 33以及透明電極34。
[0042] 通過相對于半導(dǎo)體基板13添加雜質(zhì)（例如，硼）而形成P型摻雜層31，并且將P 型摻雜層31設(shè)置成包圍光電轉(zhuǎn)換膜32的外圍（側(cè)面和底面）。
[0043] 例如，光電轉(zhuǎn)換膜32由如下步驟形成：通過干法蝕刻在