CN103794615B - 固态成像设备，其制造方法，以及照相机 - Google Patents
固态成像设备，其制造方法，以及照相机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103794615B CN103794615B CN201310496051.3A CN201310496051A CN103794615B CN 103794615 B CN103794615 B CN 103794615B CN 201310496051 A CN201310496051 A CN 201310496051A CN 103794615 B CN103794615 B CN 103794615B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pixel
- substrate
- light
- dielectric film
- imaging apparatus
- 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.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14629—Reflectors
-
- 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
- H01L27/1462—Coatings
-
- 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
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
公开了固态成像设备、其制造方法，以及照相机。固态成像设备包括具有彼此相对的第一面和第二面并且其中形成了光电转换部分的基板；包括在第一面的一侧上提供的微透镜的光学系统；以及在第二面的一侧上提供的光吸收部分，其中，所述设备具有用于检测第一波长的光的第一类型的像素以及用于检测比第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，并且所述设备对于每个第一类型的像素进一步包括基板和光吸收部分之间的第一部分，并且对于每个第二类型的像素进一步包括基板和光吸收部分之间的第二部分，对于所述第一波长的光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率。
Description
技术领域
本发明涉及固态成像设备、其制造方法，以及照相机。
背景技术
在背面照明固态成像设备中，在其上面提供光电转换部分的基板具有例如大约3μm的厚度，并且入射光的长波长分量（例如，绿光或红光）被透射到表面侧。
日本专利待审公开No.2006-261372公开了其中布置了反射膜140以覆盖包括光电转换元件111的基板（设备层110）的结构。在日本专利待审公开No.2006-261372中所描述的结构中，透过基板的光被反射膜140反射，并经历光电转换元件111的光电转换，得到光敏度的改善。
在日本专利待审公开No.2006-261372中所描述的结构中，透过基板的光被反射膜140朝向光电转换元件111均匀地反射。即例如如果绿光或红光在应该检测蓝光的像素（蓝光像素）中混合，则在蓝光像素中不希望地检测到绿光或红光。这可能降低要获得的图像的质量。
发明内容
本发明对防止固态成像设备中的相邻像素之间的颜色混合有利。
本发明的各方面中的一个方面提供具有多个像素的固态成像设备，包括：具有第一面和与第一面相对的第二面，并且其中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分的基板；包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜的光学系统；以及，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地提供并且吸收光的多个光吸收部分，其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比所述第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，并且对于所述第一类型的所述像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第一部分，并且对于所述第二类型的所述像素中的每个，进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第二部分，并且，对于所述第一波长的光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率。
本发明的各方面中的一个方面提供制造具有多个像素的固态成像设备的方法，所述固态成像设备包括具有第一面和与所述第一面相对的第二面，并且其中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分的基板；包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜的光学系统；以及，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地提供并且吸收光的多个光吸收部分，并且其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比所述第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，该方法包括：对于所述第一类型的像素以及所述第二类型的像素中的每个，在所述基板上形成具有介电性质的第一介电膜，对于所述第一类型的像素中的每个，在所述第一介电膜上形成具有介电性质的第二介电膜，以及，对于所述第一类型的像素以及所述第二类型的像素中的每个，沉积具有绝缘性质的绝缘部分以覆盖所述第一介电膜和第二介电膜，其中，第一介电膜的折射率低于所述基板的折射率，所述第二介电膜的折射率高于所述第一介电膜的折射率，所述绝缘部分的折射率低于所述第二介电膜的折射率，并且所述第一介电膜的光学厚度和所述第二介电膜的光学厚度各自落在所述第一波长的1/4的±30%的范围内。
通过下列参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他功能将变得明显。
附图说明
图1是用于说明根据第一实施例的固态成像设备的布置的示例的视图；
图2是用于说明在根据第一实施例的固态成像设备的布置中获得的效果的视图；以及
图3A到3C是用于说明根据第一实施例的制造固态成像设备的方法的示例的一部分的视图。
具体实施方式
（第一实施例）
将参考图1到3C来描述根据第一实施例的固态成像设备100。图1示意地示出了固态成像设备100的截面结构。固态成像设备100包括多个像素P，包括基板1、光学系统20，以及光吸收部分30，并具有背面照明结构。为描述方便，将示范两个像素P（PG/R和PB）。
基板1具有彼此相对的第一面S1和第二面S2，并包括与多个像素P对应地形成的多个光电转换部分PD。例如，基板1由包含p型杂质的硅制成，而每个光电转换部分PD都通过将n型杂质掺杂到基板1中来形成。在基板1中例如提供了用于从相应的光电转换部分PD中读出像素信号的MOS晶体管。图1示出了MOS晶体管的栅氧化膜2和栅电极3。栅氧化膜2由例如SiO2制成。栅电极3由例如多晶硅制成。通过沉积绝缘构件，在栅氧化膜2和栅电极3上提供了绝缘部分6（层间电介质层），并可以在绝缘部分6内布置用于电源或信号传输的布线图案（未示出）。
光学系统20包括在基板1的第一面（S1）下面与像素P对应地提供的多个微透镜ML。光学系统20还包括滤色镜10（10G/R和10B），以便该多个像素P可以检测不同波长的光组件。该多个像素P包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素PG/R，以及用于检测比第一波长短的波长的光的第二类型的像素PB。在此实施例中，红光（λR=大约610到780[nm]）或绿光（λG=大约500到570[nm]将被示范为第一波长的光，而蓝光（λB=大约430到480[nm]）将被示范为第二波长的光。
像素PG/R代表布置了滤色镜10G/R的像素，而像素PB代表设置了滤色镜10B的像素。滤色镜10G/R透射红光或绿光，而滤色镜10B透射蓝光。即，像素PG/R检测长波长(λG/R)的绿光或红光，而像素PB检测短波长(λB)的蓝光。此外，光学系统20还可以包括由透射光的材料制成的平面化层9，并可以被形成以平面化基板1的背面。
光吸收部分30包括用于吸收光的构件，并与每个像素P对应地在第二面（S2）上方提供。光吸收部分30可以在绝缘部分6内提供。光吸收部分30可以通过例如层叠两个构件来形成；它可以从相对于基板1的近侧开始按顺序包括：包括用于吸收光的构件的部分8，以及包括具有传导性质的构件的金属部分7。光吸收部分30可以在例如其中布置了用于信号传输的布线图案的布线层中提供。金属部分7可以是包括由例如铝或铜制成的金属构件的布线图案，并可以形成用于控制信号或用于读出信号的信号线。部分8可以作为用于使用TiN（氮化钛）来防止金属部分7的原子扩散的层被提供。
固态成像设备100还包括第一部分41和第二部分42。第一部分41布置在每个像素PG/R中的光吸收部分30和基板1之间。第二部分42布置在每个像素PB中的光吸收部分30和基板1之间。提供第一部分41以便具有大于第二部分42的反射率的对于红光或绿光的反射率。第一部分41包括具有介电性质的介电膜4（第一介电膜）、具有介电性质的高折射率膜5（第二介电膜），以及从基板1侧到光吸收部分30侧的绝缘部分6。另一方面，第二部分42包括介电膜4和从基板1侧到光吸收部分30侧的绝缘部分6。即，高折射率膜5不在像素PB中布置，而在像素PG/R中布置。
介电膜4具有比基板1低的折射率。高折射率膜5具有比介电膜4高的折射率。绝缘部分6具有比基板1低的折射率。绝缘部分6的折射率等于或低于介电膜4的折射率。优选地，提供介电膜4和高折射率膜5，以便它们每个的光学厚度落在红光或绿光的波长的1/4的±30%的范围内。优选地，每个光学厚度落在该波长的1/4的±20%的范围内，或更优选地，落在该波长的1/4的±10%的范围内。更具体而言，介电膜4只需由例如Si3N4（大约1.9到2.2的折射率）制成，并具有大约50到80nm的膜厚度。高折射率膜5只需由例如多晶硅（3.9到4.2的折射率）制成，并具有大约30到45nm的膜厚度。绝缘部分6只需包括例如由SiO2等制成的介电构件（1.4到1.5的折射率），并具有400到1000nm的厚度（或可以具有1000nm或更大的厚度）。上文所描述的布置使得可以设计该设备以便第一部分41的对于红光或绿光的反射率高于第二部分42的反射率。
下面将参考图2来描述固态成像设备100的布置的操作和效果。假设n1是基板1的折射率，n4是介电膜4的折射率，d4是介电膜4的厚度，n5是高折射率膜5的折射率，d5是高折射率膜5的厚度，而n6是绝缘部分6的折射率。在此实施例中，将说明其中关系n1>n4>n6，n5>n4，并且n5>n6成立的情况。请注意，用于吸收光的材料的消光系数k（复折射率的虚分量）充分小于实分量。
背面照明固态成像设备的基板的厚度一般小于正面照明固态成像设备的基板的厚度；它具有例如大约3μm的厚度。因此，在固态成像设备100中，从基板1的第一面S1入射的光中长波长的红光或绿光可以到达基板1的第二面S2。在此示例中，将描述当垂直入射到像素PG/R上的光混合到相邻像素PB中时波长λG/R的混色光。
图2是用于说明从第一面S1入射并到达第二面S2的光的反射或透射的示出了第一部分41和第二部分42的放大图。令A14是从基板1到达基板1和介电膜4之间的界面S14的透射波的幅值，而R14是由界面S14朝向基板1反射的光的反射波分量。令A45是从介电膜4到达介电膜4和高折射率膜5之间的界面S45的透射波的幅值，而R45是由界面S45朝向介电膜4反射的光的反射波分量。令A56是从高折射率膜5到达高折射率膜5和绝缘部分6之间的界面S56的透射波的幅值，而R56是由界面S56朝向高折射率膜5反射的光的反射波分量。此外，还令A46是从介电膜4到达介电膜4和绝缘部分6之间的界面S46的透射波的幅值，而R46是由界面S46朝向介电膜4反射的光的反射波分量。请注意，界面S45等将代表性地被称为“界面S”。
如果反射波从高折射率构件到达低折射率构件，然后由低折射率构件反射，则不会发生相移。另一方面，如果反射波从低折射率构件到达高折射率构件，然后由高折射率构件反射，则发生180°的相移。这可以使用菲涅耳方程通过R14=A14×(n1-n4)/(n1+n4)>0来表示。类似地，可以获得R45=A45×(n4-n5)/(n4+n5)<0，R56=A56×(n5-n6)/(n5+n6)>0，并且R46=A46×(n4-n6)/(n4+n6)>0。为简单起见，假设A45=A56=A46=A14。当每个界面S的反射率充分小于1时，此假设（或近似）成立，并在根据此实施例的结构中是适当的。
将说明在图2的右侧所示出的像素PB。从第一面S1垂直入射到像素PB上的光（波长λB）被基板1吸收几乎100%。另一方面，来自像素PG/R的混色光（波长λG/R）可以到达第二面S2。如果设计在用于有效地防止光的反射的条件下满足n4=(n1×n6)1/2，则R14=R46。如果设计满足d4×n4=λG/R/4，即，d4表示波长λG/R的1/4的光程长度，则由界面S46反射的光的相位在返回到界面S14之时移位180°。因此，这些反射光分量具有相反符号以彼此抵消，而第二部分42透射混色光（波长λG/R）。事实上，难以满足n4=(n1×n6)1/2。然而，通过设计以满足n1>n4>n6和d4×n4=λG/R/4，反射光分量R14和R46互相抵消。如此，第二部分42防止波长λG/R的光的反射以透射光。
接下来将说明在图2的左侧所示出的像素PG/R。如果基板1、介电膜4，以及高折射率膜5的折射率具有关系n1>n4并且n5>n4，则分量R14和R45具有相反符号。反射光分量R45小于0，发生了180°的相移。此外，还设计满足d4×n4=λG/R/4。如此，这两个反射光分量彼此加强。如果设计高折射率膜5的厚度是d5×n5=λG/R/4，即，d5表示波长λG/R的1/4的光程长度，则在到达界面S14之时在界面S56处反射光分量R56的相位移位360°。结果，三个反射光分量彼此加强。如此，第一部分41反射波长λG/R的光。
通过增大高折射率膜5的折射率n5，可以提高上文所描述的反射效率。虽然例如可以使用多晶硅来作为高折射率膜5，但是，优选地调整多晶硅中的掺杂密度（例如，1×1019[cm-3]或更低），以降低多晶硅的光吸收量。
图3A到3C是用于说明制造固态成像设备100的方法的视图。图3A示出了通过在基板1上形成栅氧化膜2和栅极电极3，沉积介电构件4'、多晶硅5'，以及介电构件12'，然后形成光致抗蚀剂图案13而获得的结构。在形成栅电极3之后，介电构件4'、多晶硅5'，以及介电构件12'按顺序形成以覆盖基板的整个表面。然后，形成光致抗蚀剂，并且通过已知的半导体制造工艺执行图案化，由此形成光致抗蚀剂图案13。
图3B示出了通过使用光致抗蚀剂图案13作为掩膜进行蚀刻来图案化介电构件12'，并形成介电部分12而获得的结构。图3C示出了通过使用介电部分12作为掩膜进行蚀刻来图案化多晶硅5'，并形成高折射率膜5而获得的结构。然后，只需要通过已知的半导体制造工艺来形成包括绝缘部分6和金属部分7的布线区域。虽然可以使用与绝缘部分6的相同构件来用于介电构件12'（或介电部分12），但是使折射率n12至少小于高折射率膜5的折射率n5。示范了当图案化多晶硅5'时介电部分12被用作掩膜的情况。然而，可以类似于正常曝光工艺来形成抗蚀剂图案。
上文描述了像素PB中的各个构件的折射率具有关系n1>n4>n6，像素PG/R中的各个构件的折射率具有关系n1>n4并且n5>n4，并且d4×n4=λG/R/4且d5×n5=λG/R/4的情况。利用此布置，像素PB透射波长λG/R的光（混色光），而像素PG/R反射波长λG/R的光（入射光）。这改善像素PG/R中的光敏度，并减少像素PB中的来自相邻像素的颜色混合。
固态成像设备100使用其中透射的混色光被光吸收部分30吸收而不会再次被基板1反射的布置。对于光吸收部分30，可以提供部分8以具有大于金属部分7的底部面积的底部面积。这可以防止绝缘部分6的区域中的光的不规则反射，由此防止杂散光。例如，可以提供部分8以覆盖金属部分7的侧表面。
如上文所描述的，只需要设计设备，以便介电膜4和高折射率膜5每个的光学厚度落在红光或绿光的波长的1/4的±30%的范围内。可以根据结构的参数，根据需要改变光学厚度。例如，考虑到像素P的间距和每个组成构件的厚度和折射率，可以调整光学厚度，以获得倾斜地入射的光的效果。
类似于此实施例，上文所描述的结构可以使用诸如基板1、介电膜4、高折射率膜5，以及绝缘部分6之类的介电构件和半导体来形成。因此，可以无需使用可能变为基板1的污染源的任何金属构件来形成该结构。这可以防止金属在光电转换部分PD的表面中混合，使得由于暗电流导致的噪声降低。如上文所描述的，根据此实施例，可以改善固态成像设备100的光敏度、减少颜色混合，并减少噪声，这对改善固态成像设备100的质量是有利的。
（第二实施例）
下面将描述第二实施例。在第一实施例中，描述了关系n4>n6成立的情况。然而，设备可以被配置成将SiO2用于介电膜4，具有关系n4≤n6。在此情况下，固态成像设备100不防止界面S14对入射到像素PB的混色光（波长λG/R）的反射，混色光在界面S14处的透射率低于在第一实施例中的情况。另一方面，在像素PG/R中，反射光分量R14和R45的幅值大于在第一实施例中的情况，而界面S14和S45对入射光（波长λG/R）的光反射的效果大于在第一实施例中的情况。根据此实施例的结构是优选的，相对于减少由于倾斜地入射的光或杂散光而导致的颜色混合，可以优先改善光敏度。例如，如果基板1的厚度小，如果对于比较长的波长的光需要改善敏感度，或如果另外采取对抗相邻像素之间的颜色混合的措施，则这是优选的。因此，在此实施例中，还可以获得与在第一实施例中相同的效果。
虽然上文描述了两个实施例，但是，本发明不仅限于它们，可以按照需要，根据目标、状态、应用、功能，及其他规范来改变。其他实施例也可以实践本发明。例如，在第一或第二实施例中，介电膜4不需要包括一种类型的介电构件，并可以具有包括两种类型的介电构件的双层结构，或包括三层或更多层的结构。在此情况下，只需要按照具有包括两层（或三层或更多层）的结构的介电膜4的总光学厚度来设计设备，如上文所描述的。对于双层结构，可以通过设置两种类型的构件的折射率中的较高的折射率（n41）以具有关系n41<n1和n41<n5，并设置平均折射率n4ave以具有关系n4ave>n6，来获得与在第一实施例中相同的效果。此外，还可以通过设置折射率以具有关系n41<n1，n41<n5，和n4ave<n6，来获得与第二实施例相同的效果。作为实际经常使用的结构，可以将与绝缘部分6相同的材料用作具有两种类型的构件中折射率较低的构件。介电膜4只需在形成了在相应的像素中形成的每个晶体管的栅电极之后形成。
在第一或第二实施例中，示范了介电膜4具有单层结构的情况。然而，严格来说，介电膜4具有例如包括由SiO2制成的栅氧化膜和由Si3N4等制成的介电构件的双层结构。尽管如此，栅氧化膜的厚度是例如大约几个纳米，充分小于介电膜4的厚度。因此，在上文所描述的关系中不必考虑栅氧化膜的厚度。
虽然上文描述了照相机中所包括的固态成像设备，但是，照相机在概念上不仅包括其主要用途是拍摄的设备，而且还包括另外配备有拍摄功能的设备（例如，个人计算机或便携式终端）。照相机可包括在上面的各实施例中所示范的根据本发明的固态成像设备，以及用于处理从固态成像设备输出的信号的处理部分。处理部分可包括例如A/D转换器、以及用于处理从A/D转换器输出的数字数据的处理器。
虽然是参考示例性实施例描述本发明的，但是应该理解，本发明不仅限于所公开的示例性实施例。所述权利要求的范围应该有最广泛的解释，以便包含所有这样的修改并等效结构和功能。
Claims (6)
1.一种具有多个像素的固态成像设备，包括：
基板，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，在该基板中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分，并且在该基板的所述第二面的一侧上形成有MOS晶体管；
光学系统，包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜；以及
多个光吸收部分，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地被提供，并且吸收光，
其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比所述第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，以及
对于所述第一类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第一部分，并且对于所述第二类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第二部分，
所述第一部分从基板侧到光吸收部分侧包括介电膜、多晶硅膜和绝缘部分，
所述第二部分从基板侧到光吸收部分侧包括所述介电膜和所述绝缘部分，
所述MOS晶体管的栅电极布置在所述介电膜和所述基板的所述第二面之间，以及
对于所述第一波长的光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率。
2.一种具有多个像素的固态成像设备，包括：
基板，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，并且在该基板中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分；
光学系统，包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜；以及
多个光吸收部分，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地被提供，并且吸收光，
其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比所述第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，以及
对于所述第一类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第一部分，并且对于所述第二类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第二部分，以及
对于所述第一波长的光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率，其中，
所述第一部分从基板侧到光吸收部分侧包括第一介电膜、第二介电膜以及绝缘部分，
所述第二部分从所述基板侧到所述光吸收部分侧包括所述第一介电膜以及所述绝缘部分，以及
第一介电膜的折射率低于所述基板的折射率，所述第二介电膜的折射率高于第一介电膜的折射率，所述绝缘部分的折射率低于第二介电膜的折射率，并且第一介电膜的光学厚度和第二介电膜的光学厚度各自落在所述第一波长的1/4的±30％的范围内。
3.一种具有多个像素的固态成像设备，包括：
基板，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，并且在该基板中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分；
光学系统，包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜；以及
多个光吸收部分，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地被提供，并且吸收光，
其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比所述第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，以及
对于所述第一类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第一部分，并且对于所述第二类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第二部分，以及
对于所述第一波长的光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率，其中
光吸收部分是通过从相对于所述基板的近侧，按顺序层叠用于吸收光的构件以及具有传导性质的构件而形成的，并且包括所述用于吸收光的构件的部分的底部面积大于包括所述具有传导性质的构件的部分的底部面积。
4.根据权利要求3所述的设备，其中
所述包括所述用于吸收光的构件的部分覆盖所述包括所述具有传导性质的构件的部分的侧表面。
5.一种照相机，包括：
具有多个像素的固态成像设备；以及
被配置成处理从所述固态成像设备输出的信号的处理器，其中
所述固态成像设备包括：
基板，具有第一面和与所述第一面相对的第二面，并且在该基板中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分；
光学系统，包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜；以及
多个光吸收部分，在所述基板的所述第二面的一侧上与所述多个像素对应地被提供，并且吸收光，
所述多个像素包括用于检测绿光的第一类型的像素，以及用于检测蓝光的第二类型的像素，以及
对于所述第一类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第一部分，并且对于所述第二类型的像素中的每个，所述固态成像设备进一步包括所述基板和对应于所述像素的所述光吸收部分之间的第二部分，以及
对于所述绿光，所述第一部分的反射率高于所述第二部分的反射率。
6.一种制造具有多个像素的固态成像设备的方法，
所述固态成像设备包括基板、光学系统和多个光吸收部分，所述基板具有第一面和与所述第一面相对的第二面，并且在该基板中形成了分别对应于所述多个像素的多个光电转换部分，所述光学系统包括在所述基板的所述第一面的一侧上与所述多个像素对应地提供的多个微透镜，并且所述多个光吸收部分与所述多个像素对应地提供在所述基板的所述第二面的一侧上并且吸收光，以及
其中，所述多个像素包括用于检测第一波长的光的第一类型的像素，以及用于检测比第一波长短的第二波长的光的第二类型的像素，
所述方法包括：
对于所述第一类型的像素以及所述第二类型的像素中的每个，在所述基板上形成具有介电性质的第一介电膜；
对于所述第一类型的像素中的每个，在第一介电膜上形成具有介电性质的第二介电膜；以及
对于所述第一类型的像素以及所述第二类型的像素中的每个，沉积具有绝缘性质的绝缘部分以覆盖第一介电膜和第二介电膜，
其中，第一介电膜的折射率低于所述基板的折射率，第二介电膜的折射率高于第一介电膜的折射率，绝缘部分的折射率低于第二介电膜的折射率，并且第一介电膜的光学厚度和第二介电膜的光学厚度各自落在所述第一波长的1/4的±30％的范围内。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012237270A JP6055270B2 (ja) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | 固体撮像装置、その製造方法、およびカメラ |
| JP2012-237270 | 2012-10-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103794615A CN103794615A (zh) | 2014-05-14 |
| CN103794615B true CN103794615B (zh) | 2016-09-07 |
Family
ID=50546775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310496051.3A Active CN103794615B (zh) | 2012-10-26 | 2013-10-22 | 固态成像设备，其制造方法，以及照相机 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8970769B2 (zh) |
| JP (1) | JP6055270B2 (zh) |
| CN (1) | CN103794615B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9121759B2 (en) * | 2013-09-09 | 2015-09-01 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Arrangements for detecting light of different wavelength at different angles |
| JP6274567B2 (ja) | 2014-03-14 | 2018-02-07 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP2015177034A (ja) | 2014-03-14 | 2015-10-05 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、その製造方法、及びカメラ |
| US10204943B2 (en) | 2016-08-10 | 2019-02-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensor, method of manufacturing the same, and camera with pixel including light waveguide and insulation film |
| JP6552479B2 (ja) | 2016-12-28 | 2019-07-31 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP6982977B2 (ja) | 2017-04-24 | 2021-12-17 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| CN107680980A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-09 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器 |
| JP6953263B2 (ja) | 2017-10-05 | 2021-10-27 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置および撮像システム |
| JP2019114642A (ja) | 2017-12-22 | 2019-07-11 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、電子機器および輸送機器 |
| WO2019159561A1 (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、電子装置、および、固体撮像素子の製造方法 |
| JP7108421B2 (ja) | 2018-02-15 | 2022-07-28 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像システム |
| KR102614907B1 (ko) * | 2018-04-04 | 2023-12-19 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이미지 센서 제조 방법 |
| JP7134781B2 (ja) | 2018-08-17 | 2022-09-12 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
| JP2020068289A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像システム、移動体、および積層用の半導体チップ |
| US11503234B2 (en) | 2019-02-27 | 2022-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device, imaging system, radioactive ray imaging system, and movable object |
| CN109950266A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
| WO2021215299A1 (ja) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子および撮像装置 |
| JP2022025594A (ja) | 2020-07-29 | 2022-02-10 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JP2022052529A (ja) | 2020-09-23 | 2022-04-04 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像装置、半導体装置及び光電変換システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101086546A (zh) * | 2006-06-09 | 2007-12-12 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镜头模组及相机模组 |
| CN101834194A (zh) * | 2009-03-10 | 2010-09-15 | 国际商业机器公司 | 包括遮光罩的像素传感器元件 |
Family Cites Families (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003152217A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受光素子を内蔵する半導体装置 |
| JP2004071817A (ja) * | 2002-08-06 | 2004-03-04 | Canon Inc | 撮像センサ |
| JP2004104203A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP2005005540A (ja) * | 2003-06-12 | 2005-01-06 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2005142510A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2006054262A (ja) * | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| US7453109B2 (en) * | 2004-09-03 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor and imaging system |
| EP1816677A1 (en) * | 2004-09-09 | 2007-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid-state image pickup element |
| US7592645B2 (en) * | 2004-12-08 | 2009-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and method for producing photoelectric conversion device |
| US7456384B2 (en) * | 2004-12-10 | 2008-11-25 | Sony Corporation | Method and apparatus for acquiring physical information, method for manufacturing semiconductor device including array of plurality of unit components for detecting physical quantity distribution, light-receiving device and manufacturing method therefor, and solid-state imaging device and manufacturing method therefor |
| JP4826111B2 (ja) | 2005-03-17 | 2011-11-30 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置 |
| JP4469781B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2010-05-26 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| WO2007037294A1 (en) | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and fabrication method therefor |
| KR100745991B1 (ko) * | 2006-08-11 | 2007-08-06 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| US7656000B2 (en) * | 2007-05-24 | 2010-02-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Photodetector for backside-illuminated sensor |
| US8133768B2 (en) * | 2007-05-31 | 2012-03-13 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc | Method of manufacturing a light emitting, photovoltaic or other electronic apparatus and system |
| TW200913238A (en) * | 2007-06-04 | 2009-03-16 | Sony Corp | Optical member, solid state imaging apparatus, and manufacturing method |
| KR100876613B1 (ko) * | 2008-05-27 | 2008-12-31 | 한국철강 주식회사 | 탄뎀 박막 실리콘 태양전지 및 그 제조방법 |
| JP2010016056A (ja) | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JP5406537B2 (ja) | 2009-01-13 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像システム、及び光電変換装置の製造方法 |
| FR2946777B1 (fr) * | 2009-06-12 | 2011-07-22 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection et/ou d'emission de rayonnement electromagnetique et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| JP2011014733A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP5489570B2 (ja) | 2009-07-27 | 2014-05-14 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像システム |
| WO2011050179A2 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optoelectronic semiconductor device and method of fabrication |
| CN102714228A (zh) * | 2010-01-18 | 2012-10-03 | 应用材料公司 | 制造具有高转换效率的薄膜太阳能电池 |
| US8368157B2 (en) * | 2010-04-06 | 2013-02-05 | Aptina Imaging Coporation | Backside illumination image sensors with reflective light guides |
| JP5717357B2 (ja) | 2010-05-18 | 2015-05-13 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびカメラ |
| JP2012042665A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Sony Corp | 光学機能素子および撮像装置 |
| JP2012094719A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器 |
| JP5767465B2 (ja) | 2010-12-15 | 2015-08-19 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ |
| JP5810575B2 (ja) * | 2011-03-25 | 2015-11-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器 |
| JP2012238632A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び、電子機器 |
| JP2013038091A (ja) * | 2011-08-03 | 2013-02-21 | Toshiba Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP6029266B2 (ja) * | 2011-08-09 | 2016-11-24 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の製造方法 |
| JP2013077740A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Sony Corp | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、及び、電子機器 |
| JP2013093553A (ja) | 2011-10-04 | 2013-05-16 | Canon Inc | 光電変換装置及びその製造方法、並びに光電変換システム |
| US8680454B2 (en) * | 2011-12-01 | 2014-03-25 | Omnivision Technologies, Inc. | Backside-illuminated (BSI) pixel including light guide |
| EP2605507B1 (en) * | 2011-12-15 | 2021-02-17 | BlackBerry Limited | Camera module having protruding lens barrel |
| US9040913B2 (en) * | 2011-12-19 | 2015-05-26 | Nanohmics, Inc. | Wavelength-selective, integrated resonance detector for electromagnetic radiation |
| JP5774502B2 (ja) * | 2012-01-12 | 2015-09-09 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JP5710526B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2015-04-30 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法 |
| US8835961B2 (en) * | 2012-08-02 | 2014-09-16 | Intermolecular, Inc. | Index-matched insulators |
-
2012
- 2012-10-26 JP JP2012237270A patent/JP6055270B2/ja active Active
-
2013
- 2013-10-04 US US14/046,474 patent/US8970769B2/en active Active
- 2013-10-22 CN CN201310496051.3A patent/CN103794615B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101086546A (zh) * | 2006-06-09 | 2007-12-12 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镜头模组及相机模组 |
| CN101834194A (zh) * | 2009-03-10 | 2010-09-15 | 国际商业机器公司 | 包括遮光罩的像素传感器元件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140118602A1 (en) | 2014-05-01 |
| JP6055270B2 (ja) | 2016-12-27 |
| JP2014086702A (ja) | 2014-05-12 |
| CN103794615A (zh) | 2014-05-14 |
| US8970769B2 (en) | 2015-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103794615B (zh) | 固态成像设备，其制造方法，以及照相机 | |
| KR102633229B1 (ko) | 촬상소자 및 촬상소자의 제조 방법, 촬상장치, 및 촬상장치의 제조 방법 | |
| KR101453469B1 (ko) | 광학 필터 및 이를 포함하는 촬상 장치 | |
| US10121809B2 (en) | Backside-illuminated color image sensors with crosstalk-suppressing color filter array | |
| US9502453B2 (en) | Solid-state imaging devices | |
| KR101527822B1 (ko) | 광학 필터 및 이를 포함하는 촬상 장치 | |
| US7493713B2 (en) | Image sensor and related method of fabrication | |
| US20160099272A1 (en) | Stacked filter and image sensor containing the same | |
| Teranishi et al. | Evolution of optical structure in image sensors | |
| TWI641123B (zh) | 影像感測裝置結構 | |
| US20070166649A1 (en) | Method of forming a micro device | |
| CN208970511U (zh) | 像素阵列及用于图像传感器的滤色器层 | |
| DE102016119029A1 (de) | Bildsensorvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| US20070052035A1 (en) | Method and apparatus for reducing optical crosstalk in CMOS image sensors | |
| US10103194B2 (en) | Self-aligned optical grid on image sensor | |
| US20080254565A1 (en) | Method for fabricating semiconductor image sensor | |
| US8848092B2 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
| JP2008305873A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器 | |
| US10425597B2 (en) | Combined visible and infrared image sensor incorporating selective infrared optical filter | |
| JP2002354491A (ja) | カラー撮像装置 | |
| US10609309B1 (en) | Combined visible and infrared image sensor incorporating selective infrared optical filter | |
| JP2862048B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2002107531A (ja) | カラーフィルタおよびカラー撮像素子 | |
| JP3832620B2 (ja) | カラー撮像装置 | |
| EP2331920B1 (en) | Integrated circuit with grating and manufacturing method therefor |
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 |