CN102365743A - 背面入射型固体摄像元件 - Google Patents
背面入射型固体摄像元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102365743A CN102365743A CN2010800141160A CN201080014116A CN102365743A CN 102365743 A CN102365743 A CN 102365743A CN 2010800141160 A CN2010800141160 A CN 2010800141160A CN 201080014116 A CN201080014116 A CN 201080014116A CN 102365743 A CN102365743 A CN 102365743A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric charge
- carry electrode
- charge carry
- peristome
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/1485—Frame transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
- H01L27/14818—Optical shielding
Abstract
本发明提供一种背面入射型固体摄像元件，其具备：在背面侧具有光入射面的半导体基板(4)，及设置于半导体基板(4)的与光入射面为相反侧的光检测面的多个电荷传送电极(2)，且在电荷传送电极(2)的邻接的彼此之间，形成光透过用的多个开口部(OP)。另外，也可在各电荷传送电极(2)内，形成光透过用的多个开口部(OP)。
Description
技术领域
本发明涉及一种背面入射型固体摄像元件。
背景技术
已知BT(Back-illuminated Thinning)-CCD作为基板的光入射面侧薄膜化的背面入射型固体摄像元件。根据非专利文献1，入射至BT-CCD的被检测光，与入射后的被检测光在BT-CCD的检测侧的面反射的光之间产生干涉(多重干涉(etalon)现象)，影响近红外频域的检测特性。为了抑制该多重干涉现象，同一文献中，增大光感应区域的厚度，还在光感应区域设置反射防止膜。
非专利文献
非专利文献1：“Etaloning in Back-Illuminated CCDs”，ROPERSCIENTIFIC TECHINICAL NOTE、ROPER SCIENTIFIC发行，2000年，No.7
发明内容
发明所要解决的问题
但是，以往的BT-CCD的解决手法，牺牲薄膜化产生的检测灵敏度提高这一BT-CCD本来的优点，未在本质上提高图像质量。
本发明鉴于如此问题而完成，其目的在于提供一种抑制多重干涉现象造成的图像劣化，可提高图像质量的背面入射型固体摄像元件。
解决问题的技术手段
为解决上述问题，本发明的背面入射型固体摄像元件，其具备：在背面侧具有光入射面的半导体基板；及设置于半导体基板的与光入射面为相反侧的光检测面的多个电荷传送电极，在电荷传送电极的邻接的彼此之间，形成光透过用的多个开口部。
背面入射的光，虽在光检测面侧被检测，但本发明的固体摄像元件中，使提供光检测的光的一部分，经由开口部向外部透过。由此，由于在开口部没有电荷传送电极，故可抑制反射、并抑制入射光与反射光的干涉。因此，可抑制多重干涉现象造成的图像劣化，提高图像质量。
此外，上述开口部优选为沿电荷传送方向排列配置。如此，在邻接的电荷传送电极之间形成的开口部进行排列的情况下，该结构虽然简易，但也可抑制反射光。但，该构造的情况下，要求电荷传送电极的制造时的匹配精度，匹配精度低的情况下，各列每个像素的开口部的面积不同，存在每个像素的特性散乱等应进一步改良的余地。
因此，上述开口部优选为沿电荷传送方向交错状地配置。即，开口部彼此错位配置。采用如此的交错状开口部配置的情形，若第奇数行(第p+1行与第p+3行(p为0以上的整数))的电荷传送电极同时形成，第偶数行(第p+2行与第p+4行)的电荷传送电极另行同时形成，则第偶数行的电荷传送电极在制造时横方向错位而增加第p+1行与第p+2行的电荷传送电极之间的开口部面积的情况下，第p+3行与第p+4行的电荷传送电极之间的开口部面积减少。即，该构造匹配精度的容许量(tolerance)高，每个像素的透过光量相等，特性均一化。
另外，关于电荷传送电极的形状及配置，第p+1行的电荷传送电极具有第1形状，第p+2行的电荷传送电极具有第2形状，第p+3行的电荷传送电极具有第3形状，第p+4行的电荷传送电极具有第4形状，第1至第4形状彼此完全不同，第p+1行与第p+2行的电荷传送电极之间形成第1图形的开口部，第p+3行与第p+4行的电荷传送电极之间形成第2图形的开口部，第1及第2图形优选为彼此不同。
如此的构造的情形，因电荷传送电极的形状或开口部的图形不同，故开口部的随机性高，例如，即使第p+2行与第p+4行的电荷传送电极在横方向错位的情形，也可抑制开口部面积的变动。
另外，本发明的背面入射型固体摄像元件，其具备：在背面侧具有光入射面的半导体基板，及设置于半导体基板的与光入射面为相反侧的光检测面的多个电荷传送电极；在各电荷传送电极内形成光透过用的多个开口部。
即使在该构造的情形，使提供光检测的光的一部分，经由开口部向外部透过。由此，因为在开口部无电荷传送电极，故可抑制反射，抑制入射光与反射光的干涉。因此，可抑制多重干涉现象造成的图像劣化，提高图像质量。
发明的效果
根据本发明的背面入射型固体摄像元件，可取得高质量图像。
附图说明
图1是实施方式的背面入射型固体摄像元件100的立体图。
图2是从与光入射方向相反侧看背面入射型固体摄像元件100的底面图。
图3是显示形成于表面侧(与光入射面(背面)相反侧)的摄像区域10与水平移位寄存器20的图。
图4是将1个像素沿XZ平面切割的该像素的纵剖面图。
图5是用于说明比较例的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图。
图6是图5所示的像素的B-B箭头剖面图。
图7是用于说明实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图。
图8是图7所示的像素的B-B箭头剖面图。
图9是用于说明实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图。
图10是图9所示的像素的B1-B1箭头剖面图。
图11是图9所示的像素的B2-B2箭头剖面图。
图12是用于说明实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图。
图13是用于说明实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图。
具体实施方式
以下，对实施方式的背面入射型固体摄像元件100进行说明。另外，对相同要素标以相同符号，省略重复说明。
图1是实施方式的背面入射型固体摄像元件100的立体图。另外，同图中，为便于说明，显示由互相正交的X轴、Y轴及Z轴组成的三维正交坐标系。
背面入射型固体摄像元件100是将半导体基板的背面侧以KOH水溶液等蚀刻薄膜化的BT-CCD(电荷耦合元件)，在蚀刻后的中央区域形成凹部TD，在凹部TD的周围存在厚框部。凹部TD的侧面102a、102b、102c、102d，相对于底面101成钝角倾斜。另外，也可将该框部通过蚀刻除去，成为全区域薄膜化的背面入射型固体摄像元件。
半导体基板的薄膜化的中央区域是光感应区域(摄像区域)，来自对象物的光像L沿Z轴的负方向入射至该光感应区域。半导体基板的凹部TD的底面101构成光入射面。在光感应区域形成包含多个垂直移位寄存器的摄像用的CCD作为像素。
图2是从与光入射方向相反侧看背面入射型固体摄像元件100的底面图。在对应于薄膜化的半导体基板的底面101的区域，形成摄像区域10。入射至摄像区域10的光像转换成二维电荷像，该电荷沿Y轴的负方向传送。在摄像区域10的电荷传送方向的终端，设有水平移位寄存器20，传送至垂直方向的各像素的电荷，沿X轴方向依序传送。在背面入射型固体摄像元件100的框部设置多个电极垫。
主要电极垫是用于对电荷传送电极施加二相传送电压的电极垫P1V、P2V，用于对电荷传送电极施加二相传送电压的电极垫P1H、P2H，用于将半导体基板连接于接地的电极垫SS，用于读出于水平方向传送的电荷的电极垫SG、OG、OD、RG、RD，且输出可从电极垫OS取得。
其它电极垫虽只要根据规格适当设置即可，但本例中具备：用于使对水平移位寄存器20发挥电荷传送栅极的功能的电极垫TG，用于输入测试用信号的电极垫ISV、ISH，用于使这些测试用信号的电荷传送栅极发挥功能的电极垫1G1V、1G2V、1G1H、1G2H。作为CCD的电荷传送方式，已知有帧传送(frame transfer)方式、交错传送(interlinetransfer)方式、全帧传送(full frame transfer)方式等。虽然如此的CCD构造多数为已知，并无特殊限定，但作为一例，针对全帧传送方式的CCD进行说明。
图3为显示形成于表面侧(与光入射面(背面)相反侧)的摄像区域10与水平移位寄存器20的图。另外，同图为模式化的图，其中虽显示为在X轴方向延伸的各传送电极的形状为长方形，且在这些之间存在着间隙，但实际上这些局部或全部重合，且其形状如后所述，设定为具有光透过用的开口部。
摄像区域10是排列有多个垂直移位寄存器n1～nN(N为2以上的整数)、即垂直电荷传送用CCD而成。另外，实际的摄像区域是摄像区域10的中央区域，周边的像素视需要进行遮光。垂直方向的像素沿Y轴排列，各电荷传送电极m1～mM(M为2以上的整数)沿X轴延伸。对电荷传送电极m1～mM施加来自电极垫P1V、P2V二相的传送电压，将存储于电荷传送电极m1～mM正下方的半导体区域的电荷在垂直方向(Y轴负方向)传送。此外，在构成各垂直移位寄存器n1～nN的垂直CCD通道(半导体电荷传送区域)之间，形成与流动于该CCD通道的电荷相反导电类型的隔离区域，隔离区域抑制来自不同像素列的电荷的相互混合。
在垂直方向的电荷传送的最终位置设置传送栅极电极mT，依存于来自电极垫TG的电压，电荷从摄像区域10经过传送栅极电极mT的正下方的电位流入水平移位寄存器20内。水平移位寄存器20是将电荷向水平方向(X轴正方向)传送的水平电荷传送用CCD沿X轴排列的寄存器，在沿X轴方向延伸的半导体电荷传送区域HSR上，设置电荷传送电极h1～hk(K是2以上的整数)，这些电荷传送电极沿X轴方向排列。
对电荷传送电极h1～hK，施加来自电极垫P1H、P2H的二相的传送电压，将存储于电荷传送电极h1～hK的正下方的半导体区域的电荷向水平方向(X轴方向)传送。在X轴的电荷传送的最终位置，设置电荷读出电路。电荷读出电路具备连接于电极垫SG的位于水平移位寄存器的终端的信号栅极区域。该信号栅极区域旁，经由MOS-FET构造的晶体管Q1设置浮动扩散区域FD。浮动扩散区域FD经由重置晶体管Q2连接于重置漏电极垫RD，另外，连接于输出晶体管Q3的栅极电极。输出晶体管Q3的一方的端子，连接于过流漏电极垫OD，另一方构成输出端子OS。在输出端子OS，连接负荷电阻R。在晶体管Q2的栅极电极连接重置栅极电极垫RG。
对电极垫OG、OD、RD始终施加适当的高电平。在信号读出时，使电极垫SG及电极垫RG为高电平，浮动扩散区域FD的电位成为重置用的电极垫RD的重置电平后，通过使电极垫RG为低电平，使输出信号为浮动电平。然后，通过使电极垫SG为低电平，在信号栅极区域临时存储的信号电荷，流入浮动扩散区域FD内，从电极垫OS取出的输出信号成为对应于存储电荷量的信号电平。
其余的结果用于进行测试动作，从电极垫ISV、ISH输入测试信号，对电极垫IG1V、IG2V、IG1H、IG2H施加适当的电位，进行测试动作。电极垫ISV连接于电连接至半导体基板的电极mV，电极垫IG1V、IG2V连接于CCD通道上经由绝缘膜设置的栅极电极mG1、mG2。向这些输入适当信号，获得与正常情形不同的输出的情形下，判定为异常。
另外，图3的各CCD通道nN与数个传送电极mM的交叉区域，构成各像素(参照图7的像素PIXEL)。
图4是将一个像素沿XZ平面切割的该像素的纵剖面图。
入射光L从半导体基板的背面(光入射面)入射。即，半导体基板具有光入射面。该像素从基板表面侧依次具备保护膜1、电荷传送电极2(＝图3所示的各电荷传送电极m1～mM)、绝缘层3、由Si构成的半导体基板4、反射防止膜5。半导体基板4具备P型半导体基板4C、形成于P型半导体基板4C上的N型半导体层4A、形成于P型半导体基板4C的背面侧的累积层4D，及形成于CCD通道的两侧的隔离区域4B。P型半导体基板4C与N型半导体层4A接触形成PN结，构成埋入通道型CCD。另外，也可省略N型半导体层4A(PN结)，该情形下，该CCD作为表面通道型CCD发挥功能。
本例中，保护膜1由BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass，硼磷硅玻璃)构成，电荷传送电极2由多晶硅构成，绝缘层3由SiO2构成，隔离区域4B及累积层4D共同由添加高浓度P型杂质的Si构成。另外，在像素中，半导体的导电类型即使交换P型与N型也可发挥功能。高浓度表示杂质浓度比P型半导体基板4C的杂质浓度高，优选为1×19cm3以上的浓度。
此处，对上述构造的固体摄像元件的制造方法进行说明。
首先，如图4所示，准备P型半导体基板4C。将该半导体基板4C薄膜化。然后，在相当于像素的区域图形化形成掩模，在基板表面使用离子注入法或扩散法添加P型杂质形成隔离区域4B，之后，通过进行热氧化，在隔离区域4B上形成绝缘层3。然后，除去掩模，再进行热氧化后，由SiO2形成的绝缘层3也形成于硅的光检测面上。
经由该绝缘层3向半导体基板内部离子注入N型杂质，在绝缘层3的正下方区域形成N型半导体层4A。因最初的半导体基板为P型半导体基板4C，故在这些之间形成PN结。然后在绝缘层3上形成由Al等的金属或多晶硅构成的电荷传送电极2，于其上形成由BPSG构成的保护膜1。
然后，如图4所示，在半导体基板4的背面侧，形成添加高浓度的P型杂质的累积层4D，接着，在累积层4D上形成反射防止膜5。反射防止膜5由介电体多层膜构成，层叠例如Si及Ge的氧化物。虽通过以上步骤，可完成上述背面入射型固体摄像元件，但实际上因邻接的电荷传送电极2为重复构造，故下层的电荷传送电极2形成后，由SiO2构成的作为隔片的绝缘层以与最初的绝缘层3连续的方式形成，经由该隔片，形成上层的电荷传送电极2。因这些形成步骤不同，故要求用于形成下层(第奇数行)的电荷传送电极2的掩模，与用于形成上层(第偶数行)的电荷传送电极2的掩模的匹配精度。
然后，对电荷传送电极的构造进行说明。首先，对作为比较例的以往的电极构造进行说明。
图5是用于说明比较例的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图，其显示在X轴方向延伸的多个电荷传送电极，与在Y轴方向延伸的CCD通道nN(nk+1～nk+4)(但p、k为整数)。以同图的虚线PIXEL包围的区域相当于1个像素。该像素的A-A箭头剖面图与图4所示的相同。
另外，该像素的B-B箭头剖面图显示于图6。在上层电极mp+6、mp+8、mp+10的正下方，形成低浓度的N型半导体区域4A′。低浓度是指比N型半导体区域4A低的杂质浓度。N型半导体层4A及低浓度的N型半导体层4A′形成P型半导体基板4C的表层，低浓度的N型半导体层4A′位于邻接的N型半导体层4A之间。该低浓度的N型半导体区域4A′以杂质浓度比N型半导体区域4A低的方式形成。作为杂质浓度的控制手法有：使这些的形成时期与杂质添加量不同的方法，及预先在低浓度侧将绝缘层3的厚度增厚，由此进行离子注入的方法等。
以下，对上述实施方式的电荷传送电极的构造进行说明。该电荷传送电极的构造是从比较例切除一部分而成，构成所谓开栅极(opengate)构造。
图7是用于说明上述实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图，其显示在X轴方向延伸的多个电荷传送电极，与在Y轴方向延伸的CCD通道nN(nk+1～nk+4)(但，p、k为整数)。以同图的虚线PIXEL包围的区域相当于1个像素。该像素的A-A箭头剖面图与图4所示的相同。
另外，该像素的B-B箭头剖面图显示于图8。在上层电极mp+6、mp+8、mp+10的正下方，形成低浓度的N型半导体区域4A′。该低浓度的N型半导体区域4A′以杂质浓度比N型半导体区域4A低的方式形成。杂质浓度的控制手法如上所述。
沿电荷传送方向(Y轴)邻接的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的一部分重复，在其形成时，在下层的电荷传送电极mp+7、mp+9、mp+11…形成后，经由作为隔片的绝缘层3形成上层的电荷传送电极mp+6、mp+8、mp+10…。
此处，如图7所示，在电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的沿Y轴方向邻接的彼此之间，形成光透过用的多个开口部OP。以下，对电荷传送电极的构造进行详细说明。另外，以下的电荷传送电极的说明中，未提及的边是平行于X轴的直线。电荷传送电极mp+7的一边具有向Y轴正方向周期性凹陷成梯形的切槽部，邻接于此的电荷传送电极mp+8的一边具有向Y轴负方向周期性凹陷成梯形的切槽部，通过双方的切槽部相对而构成开口部OP。
以与此同样的关系，在邻接的电荷传送电极mp+9与电荷传送电极mp+10的切槽部之间形成开口部OP。该4个电荷传送电极mp+7～mp+10包含于相同的像素PIXEL内。在开口部OP的正下方的区域，如图8所示，形成高浓度的P型半导体区域4C′。因此，在该区域，未形成PN接合，未存储载流子。
背面入射光L虽于光检测面侧被检测出，但在本实施方式的固体摄像元件中，使提供光检测的光的一部分经由开口部OP向外部透过。由此，因在开口部OP无电荷传送电极，故可抑制入射光的反射，抑制入射光与反射光的干涉。因此，可抑制多重干涉现象造成的图像劣化，提高图像质量。
另外，如图7所示，多个开口部OP沿电荷传送方向(Y轴方向)排列配置。如此，形成于邻接的电荷传送电极之间的开口部OP排列的情形，其构成简易。但，该构造的情形，要求下层及上层的电荷传送电极的制造时的匹配精度，匹配精度低的情形各列的像素的开口部OP的面积不同，存在每个像素的特性偏差等应进一步改良的余地。也存在产生多重干涉特性、暗(dark)特性等若干固定噪声图形的担忧。因此，以下对于进一步改良开口部OP的排列的实施方式进行说明。
图9是用于说明该实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图，其显示在X轴方向延伸的多个电荷传送电极，与在Y轴方向延伸的CCD通道nN(nk+1～nk+4)(但p、k为整数)。以同图的虚线PIXEL包围的区域相当于1个像素。该像素的A-A箭头剖面图与图4所示的相同。
另外，该像素的B1-B1箭头剖面图在图10中表示，B2-B2箭头剖面图在图11中表示。在上层电极mp+6、mp+8、mp+10的正下方，形成低浓度的N型半导体区域4A′。该低浓度的N型半导体区域4A′以杂质浓度比N型半导体区域4A低的方式形成。杂质浓度的控制手法如前所述。
沿电荷传送方向(Y轴)邻接的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的一部分重复，其形成时，下层的电荷传送电极mp+7、mp+9、mp+11…的形成后，经由作为隔片的绝缘层3形成上层的电荷传送电极mp+6、mp+8、mp+10…。
与如图7所示的相同，图9的构造中，也在沿电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的Y轴方向邻接的彼此之间，形成光透过用的多个开口部OP。电荷传送电极mp+7的一边具有向Y轴正方向周期性凹陷成梯形的切槽部，邻接于此的电荷传送电极mp+8的一边具有向Y轴负方向周期性凹陷成梯形的切槽部，通过双方的切槽部相对构成开口部OP。沿这些切槽部的形成位置的X轴方向的周期相同。
以与此同样的关系，在邻接的电荷传送电极mp+9与电荷传送电极mp+10的切槽部之间形成开口部OP。虽沿这些切槽部的形成位置的X轴方向的周期相同，但电荷传送电极mp+7、mp+8的切槽部的形成位置具有与沿X轴方向的形成位置的相位相反的关系。该4个电荷传送电极mp+7～mp+10包含于相同的像素PIXEL内。在开口部OP的正下方的区域，如图10所示，形成高浓度的P型半导体区域4C′。因此，在该区域，未形成PN接合，未存储载流子。
此处，如图9所示，开口部OP沿电荷传送方向(Y轴方向)交错状地配置。即，开口部OP彼此错位配置。如前所述，位于下层的第奇数行的电荷传送电极(mp+1、mp+3、mp+5、mp+7…)同时形成，位于上层的第偶数行(mp+2、mp+4、mp+6、mp+8…)的电荷传送电极在下层的电极形成后同时形成。因此，采用如本实施方式的交错状开口部配置的情形，第偶数行的电荷传送电极在制造时横方向错位，例如增加电荷传送电极mp+7与电荷传送电极mp+8之间的开口部OP的面积的情况下，则电荷传送电极mp+9与电荷传送电极mp+10之间的开口部OP的面积减少。即，该构造匹配精度的容许量高，每个像素的透过光量相等，具有特性均一化的优点，也能够抑制固定噪声图形的产生。
然后，对进一步变形前述电荷传送电极的构造的实施方式进行说明。
图12是用于说明该实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图，其显示在X轴方向延伸的多个电荷传送电极，与在Y轴方向延伸的CCD通道nN(nk+1～nk+4)(但p、k为整数)。以同图的虚线PIXEL包围的区域相当于1个像素。与前述实施方式的不同点只有电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的形状与配置。其它结构是在开口部OP的正下方添加P型杂质，如图8、图10或图11所示，除形成P型半导体区域4C′这点外，与前述实施方式相同。另外，以垂直于电荷传送方向(Y轴)的不通过开口部的平面切割的像素的剖面构造与图4所示的相同。
电荷传送电极mp+7具有第1形状，电荷传送电极mp+8具有第2形状，电荷传送电极mp+9具有第3形状，电荷传送电极p+4具有第4形状，该第1至第4形状彼此完全不同，且在每个像素上沿电荷传送方向重复该4个形状。
电荷传送电极mp+7所具有的第1形状，具有其一边向Y轴正方向周期性凹陷成梯形的切槽部。
电荷传送电极mp+8所具有的第2形状，具有其一边向Y轴负方向周期性凹陷成梯形的切槽部，然而其周期与电荷传送电极mp+7相同，但切槽部的最深部的边的长度与电荷传送电极mp+7不同。电荷传送电极mp+7与电荷传送电极mp+8的切槽部相对而形成第1图形的开口部OP。
电荷传送电极mp+9所具有的第3形状，具有其一边向Y轴正方向周期性凹陷成梯形或三角形的切槽部。在电荷传送电极mp+9中，X轴方向的每单位长的切槽部的数量比电荷传送电极mp+7、mp+8的切槽部的数量多。另外，梯形的切槽部与三角形状的切槽部沿X轴交替形成。
电荷传送电极mp+10所具有的第4形状，具有其一边向Y轴负方向周期性凹陷成梯形的切槽部，其周期与电荷传送电极mp+9相同，但切槽部的最深部的边的长度比电荷传送电极mp+9的梯形的切槽部的最深部的边的长度长。这些电荷传送电极mp+9与电荷传送电极mp+10的切槽部相对而形成第2图形的开口部OP。另外，开口部OP的第1图形及第2图形彼此不同。
如此构造的情形时，因电荷传送电极的形状或开口部的图形不同，故开口部OP的随机性高，例如，即使电荷传送电极mp+8与mp+10在横方向错位的情形，也可抑制开口部面积的变动。
另外，前述电荷传送电极的一般形状可表现为，在p为0以上的整数的情形，可为第p+1行的电荷传送电极具有第1形状，第p+2行的电荷传送电极具有第2形状，第p+3行的电荷传送电极具有第3形状，第p+4行的电荷传送电极具有第4形状。
图13是用于说明另一实施方式的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)的构造的摄像区域的平面图，其显示在X轴方向延伸的多个电荷传送电极与在Y轴方向延伸的CCD通道nN(nk+1～nk+4)(但p、k为整数)。以同图的虚线PIXEL包围的区域相当于1个像素。与前述比较例的不同点是沿X轴直线性延伸的电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)分别具有多个开口部OP这一点，在开口部OP的正下方添加P型杂质，如图8、图10或图11所示的P型半导体区域4C′形成于开口部OP的正下方。其它结构与前述比较例相同。另外，以垂直于电荷传送方向(Y轴)的不通过开口部的平面切割的像素的剖面构造与图4所示相同。另外，各像素内的开口部OP的数量及排列彼此相同。
如此，本实施方式的固体摄像元件中，在各电荷传送电极2(mp+1～mp+17…)内，形成光透过用的多个开口部OP，使提供光检测的光的一部分，经由开口部OP向外部透过。由此，因在开口部OP无电荷传送电极，故可抑制入射光的反射，抑制入射光与反射光的干涉。从而，抑制多重干涉现象造成的图像劣化，提高图像质量。
另外，本发明并非局限于上述实施方式，例如，作为半导体材料亦可使用GaAs或GaN等化合物半导体。
符号说明
100 背面入射型固体摄像元件
L 入射光
1 保护膜
2 电荷传送电极
3 绝缘层
4 半导体基板
5 反射防止膜
4A N型半导体层
4B 隔离区域
4C P型半导体基板
4D 累积层
Claims (5)
1.一种背面入射型固体摄像元件，其特征在于，
具备：
在背面侧具有光入射面的半导体基板；以及
设置于所述半导体基板的与所述光入射面为相反侧的光检测面的多个电荷传送电极，
在所述电荷传送电极的邻接的彼此之间，形成光透过用的多个开口部。
2.如权利要求1所述的背面入射型固体摄像元件，其特征在于，
所述开口部沿电荷传送方向排列配置。
3.如权利要求1所述的背面入射型固体摄像元件，其特征在于，
所述开口部沿电荷传送方向交错状地配置。
4.如权利要求1所述的背面入射型固体摄像元件，其特征在于，
p为0以上的整数，
第p+1行的所述电荷传送电极具有第1形状，
第p+2行的所述电荷传送电极具有第2形状，
第p+3行的所述电荷传送电极具有第3形状，
第p+4行的所述电荷传送电极具有第4形状，
所述第1至第4形状彼此完全不同，
第p+1行与第p+2行的所述电荷传送电极之间形成第1图形的所述开口部，
第p+3行与第p+4行的所述电荷传送电极之间形成第2图形的所述开口部，
所述第1及第2图形彼此不同。
5.一种背面入射型固体摄像元件，其特征在于，
具备：
在背面侧具有光入射面的半导体基板；以及
设置于所述半导体基板的与所述光入射面为相反侧的光检测面的多个电荷传送电极，
在各电荷传送电极内形成光透过用的多个开口部。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009-079563 | 2009-03-27 | ||
| JP2009079563A JP5410808B2 (ja) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | 裏面入射型固体撮像素子 |
| PCT/JP2010/055004 WO2010110275A1 (ja) | 2009-03-27 | 2010-03-23 | 裏面入射型固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102365743A true CN102365743A (zh) | 2012-02-29 |
| CN102365743B CN102365743B (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=42780968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201080014116.0A Active CN102365743B (zh) | 2009-03-27 | 2010-03-23 | 背面入射型固体摄像元件 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8624301B2 (zh) |
| EP (1) | EP2413361B1 (zh) |
| JP (1) | JP5410808B2 (zh) |
| KR (1) | KR101653435B1 (zh) |
| CN (1) | CN102365743B (zh) |
| TW (1) | TWI470782B (zh) |
| WO (1) | WO2010110275A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5410808B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-02-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型固体撮像素子 |
| JP6306989B2 (ja) * | 2014-09-09 | 2018-04-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型固体撮像装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02168669A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| US5760431A (en) * | 1995-11-29 | 1998-06-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Multidirectional transfer charge-coupled device |
| EP1220319A1 (en) * | 1999-09-30 | 2002-07-03 | Shimadzu Corporation | Ultrahigh speed image pickup device |
| US6806904B1 (en) * | 1999-08-18 | 2004-10-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state image pickup device |
| US20060237625A1 (en) * | 2003-07-01 | 2006-10-26 | Atmel Grenoble | Ergonomic image recorder |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125391A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-04 | Sanyo Electric Co Ltd | カラ−固体撮像装置 |
| JP4647801B2 (ja) | 2001-01-31 | 2011-03-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体エネルギー線検出器 |
| JP2003078826A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-14 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2004241653A (ja) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Hamamatsu Photonics Kk | Ｘ線撮像素子 |
| JP4281613B2 (ja) * | 2004-05-07 | 2009-06-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、及び固体撮像素子の駆動方法 |
| JP4710305B2 (ja) * | 2004-11-15 | 2011-06-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP5410808B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-02-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型固体撮像素子 |
-
2009
- 2009-03-27 JP JP2009079563A patent/JP5410808B2/ja active Active
-
2010
- 2010-03-23 WO PCT/JP2010/055004 patent/WO2010110275A1/ja active Application Filing
- 2010-03-23 KR KR1020117024971A patent/KR101653435B1/ko active IP Right Grant
- 2010-03-23 EP EP10756071.6A patent/EP2413361B1/en active Active
- 2010-03-23 CN CN201080014116.0A patent/CN102365743B/zh active Active
- 2010-03-23 US US13/258,696 patent/US8624301B2/en active Active
- 2010-03-26 TW TW99109211A patent/TWI470782B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02168669A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| US5760431A (en) * | 1995-11-29 | 1998-06-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Multidirectional transfer charge-coupled device |
| US6806904B1 (en) * | 1999-08-18 | 2004-10-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state image pickup device |
| EP1220319A1 (en) * | 1999-09-30 | 2002-07-03 | Shimadzu Corporation | Ultrahigh speed image pickup device |
| US20060237625A1 (en) * | 2003-07-01 | 2006-10-26 | Atmel Grenoble | Ergonomic image recorder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ROPER SCIENTIFIC: "Etaloning in Back-Illuminated CCDs", 《ROPER SCIENTIFIC TECHNICAL NOTE》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010110275A1 (ja) | 2010-09-30 |
| CN102365743B (zh) | 2015-05-13 |
| US20120256287A1 (en) | 2012-10-11 |
| JP2010232495A (ja) | 2010-10-14 |
| US8624301B2 (en) | 2014-01-07 |
| JP5410808B2 (ja) | 2014-02-05 |
| TW201104858A (en) | 2011-02-01 |
| EP2413361B1 (en) | 2021-04-28 |
| KR20110137376A (ko) | 2011-12-22 |
| TWI470782B (zh) | 2015-01-21 |
| EP2413361A4 (en) | 2013-04-17 |
| KR101653435B1 (ko) | 2016-09-01 |
| EP2413361A1 (en) | 2012-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102629617B (zh) | 固体拍摄装置 | |
| CN100433351C (zh) | 成像装置 | |
| KR20160019264A (ko) | Cmos 이미지 센서 | |
| CN102365741A (zh) | 背面入射型固体摄像元件 | |
| KR102653348B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| JPH04363064A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| CN111564459B (zh) | 图像感测装置及其形成方法 | |
| CN111384073B (zh) | 垂直板型电容器以及包括其的图像感测装置 | |
| KR20100089747A (ko) | 고체 촬상 소자, 촬상 장치, 및 고체 촬상 소자의 제조 방법 | |
| US4291239A (en) | Architecture line-transfer CCD imagers | |
| TW201707200A (zh) | 具半島式接地點之互補式金屬氧化物半導體影像感測器與其製造方法 | |
| CN102365743A (zh) | 背面入射型固体摄像元件 | |
| CN100587959C (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| CN102246303B (zh) | 具有横向溢流排出通道的图像传感器 | |
| TW200541065A (en) | Solid-state image pickup device | |
| JP2002043559A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法 | |
| JP2019117949A (ja) | 固体撮像装置 | |
| US8716760B2 (en) | Photosensitive charge-coupled device comprising vertical electrodes | |
| CN217280772U (zh) | 图像传感器及电子设备 | |
| JP5711807B2 (ja) | 裏面入射型固体撮像素子 | |
| US20210343765A1 (en) | Image sensor | |
| JPH04207077A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| JP3552410B2 (ja) | Ｃｃｄ固体撮像素子 | |
| KR100819744B1 (ko) | 3차원 구조의 화합물 반도체 적층형 이미지센서용 포토다이오드 및 그 제조방법 | |
| JPH0433143B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |