CN104425536B - 成像装置、设备及其生产方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种固态成像装置、生产固态成像装置的方法、以及包括固态成像装置的电子设备,其中,固态成像装置包括:半导体基板,半导体基板包括光接收表面;多个光电转换部分,设置在半导体基板内;以及多个反射部分,设置在半导体基板中,位于光电转换部分的与光接收表面相反的一侧上;其中反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中多个金属配线设置在半导体基板与反射板相同的层中。

Description

成像装置、设备及其生产方法以及电子设备
技术领域
本公开涉及成像装置、设备及成像装置的生产方法以及电子设备。特别是,本公开涉及适合于增强灵敏度的成像装置、设备及生产这种成像装置的方法以及适合增强灵敏度的电子设备。
背景技术
近年来,具有二维设置的CCD(电荷耦合装置)、CMOS(互补金属氧化物半导体)元件或同类元件的成像装置已经应用于数字摄像机和数字相机等。通常,通过诸如离子注入的掺杂剂引入给基板形成光电转换部分或扩散层;然后通过沉积和处理膜形成配线层和绝缘膜,生产成像装置。进入成像装置的光可由光电转换部分吸收且转换成电荷。通过在光电转换部分中存储这些电荷且通过监测所存储电荷的总量,可获得对应于入射光强的信号。
然而,如果入射光的穿透长度大于基板的厚度,则入射光可能未被光电转换部分充分吸收。可能因此降低光利用效率。在日本专利申请提前公开No.2008-147333(在下文称为"专利文件1")中已经提出了通过允许透射通过光电转换部分的长波长光有效地转换成电荷而允许提高灵敏度的方法的示例。
发明内容
在根据专利文件1的成像装置中,反射板与金属配线层由相同的材料制造。金属配线层可用作取出光电转换信号的放大晶体管的连接配线等。可形成反射板的区域不同于设置有配线的区域,从而该布置面积受限。因此,限制了用于反射光的反射板的反射效率。
另外,在光以倾斜方向进入反射板且光的入射角相对很大的情况下,光可能进入形成反射板的区域之外的区域。因此,不能获得反射板的充分效果,并且导致灵敏度特性上的显著变化,其变化可能取决于光的入射角。
希望提高成像装置的灵敏度特性。
考虑到上述情形,希望可以提高灵敏度特性。
根据本公开的各种实施例,提供了一种固态成像装置,包括:半导体基板,包括光接收表面;多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧;其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线与该反射板布置在该半导体基板的同一层中。
根据本公开的进一步各种实施例,提供制造成像装置的方法,该方法包括:提供具有光接收表面的半导体基板和在该半导体基板内的多个光电转换部分;以及在该半导体基板中在该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧设置多个反射部分;其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板布置在同一层。
根据本公开的再进一步各种实施例,所提供的电子设备包括:成像装置,包括:半导体基板,包括光接收表面;多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分与该光接收表面相反的一侧;其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板布置在同一层。
如上所述,本公开的实施例可以增加成像装置接收的光量,并且可以增强灵敏度。
应注意,本文描述的效果是非限定性的示例。例如,本文描述效果的任何一个可为根据本公开实施例的一个效果。
根据下文对附图中所示出的最佳方式实施例的详细描述,本公开的这些和其它的目标、特征和优点将变得更加明显易懂。
附图说明
图1是示出第一实施例的成像装置的像素结构的截面图;
图2是用于说明金属配线形状的示意图;
图3A至3D是用于说明由于金属配线的差异引起的寄生电容差异的示意图;
图4A和4B是用于说明金属配线的其它形状的示意图;
图5是示出第一实施例的成像装置的反射部分构造的平面图;
图6A和6B是示出第二实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图7A和7B是示出第三实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图8A和8B是示出第四实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图9A和9B是示出第五实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图10A和10B是示出第六实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图11A和11B是示出第七实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图12是示出第八实施例的成像装置的芯片布置的示意图;
图13A和13B是示出第八实施例的成像装置的像素结构的示意图;
图14A和14B是示出第八实施例的成像装置的另一个像素结构的示意图;
图15A和15B是示出第八实施例的成像装置的再一个像素结构的示意图;
图16是示出成像装置的生产工艺的示意图;
图17是示出成像装置的生产工艺的示意图;
图18是示出成像装置的生产工艺的示意图;
图19是示出成像装置的生产工艺的示意图;以及
图20是示出电子设备结构的示意图。
具体实施方式
在下文,将参考附图本公开的实施例(其每一个在这里称为"实施例")进行描述。以下面的顺序给出描述:
1.第一实施例的成像装置的构造
2.第二实施例的成像装置的构造
3.第三实施例的成像装置的构造
4.第四实施例的成像装置的构造
5.第五实施例的成像装置的构造
6.第六实施例的成像装置的构造
7.第七实施例的成像装置的构造
8.第八实施例的成像装置的构造
9.成像装置的生产工艺
10.电子设备
第一实施例的成像装置的构造
图1是示出成像装置的像素结构的截面图,该成像装置具有本公开第一实施例的反射部分。在下文的描述中,图中示出了相邻的两个像素,并且这些像素以任意数量像素的阵列设置在行和列中。另外,在下文中,尽管以背照式成像装置为例进行了图示说明,但是下文的描述不意味着本公开仅应用于背照式成像装置。
在图1所示的像素结构中,在其中形成光电转换部分102的硅基板101上,形成在层间绝缘膜103上形成某些微型透镜104。此外,在与设置有微型透镜104的光入射表面相反的表面中,设置用于读取信号电荷且向各个部分施加电压的金属配线107。
其次,在金属配线107同一层中,还设置反射板106。如这里所用,术语“同一层”是指反射板的至少一侧和金属配线设置在半导体基板的同一深度。另外,术语“同一层”是指反射板106和金属配线107的每一个是同一层内的单层,反射板106和金属配线107不重叠,或者在垂直方向上不重叠,和/或在同一垂直高度或距离上。反射部分115由反射板106和金属配线107组成。
金属配线107可形成为与反射板106分开一个距离,该距离足够窄,从而可抑制入射光从其间通过。另外,如下文所述,每个金属配线107的与其相邻图案的金属配线107相邻的部分中具有相对小的膜厚度。例如,反射板106和金属配线107之间的距离可为0.25微米或更小。
反射板106可由金属膜形成。反射板106设置为反射已透射通过硅基板101的光且使该光再一次进入光电转换部分102。这样,通过设置反射板106,使得能够增大进入光电转换部分102的光量,并且可以提高灵敏度。
此外,金属配线107也由金属形成,并且如上所述,设置为用于读取信号电荷且向各个部分施加电压。金属配线还具有反射已透射通过硅基板101的光且使该光再一次进入光电转换部分102的作用。
现在,因为反射板106和金属配线107具有相同的功能,反射已透射通过硅基板101的光且使该光再一次进入光电转换部分102,所以反射板106和金属配线107将适当地统称为"反射部分115"。
为了有效地反射已经透射通过硅基板101的光至光电转换部分102,反射部分115的尺寸可制作得尽可能大。为了提供包括反射板106和金属配线107的大尺寸的反射部分115,反射板106和金属配线107的一个或多个可一起形成为一片金属膜,或者反射板106和金属配线107可设置得尽可能彼此靠近,而不将它们如图1所示地彼此分开设置。
然而,如果反射板106和金属配线107一起形成为一片金属膜,则金属配线107不能再用作配线。因此,可能必须使反射板106和金属配线107彼此分开设置。在反射板106和金属配线107之间,可设置绝缘膜105。因此,在反射板106和金属配线107彼此分开设置的情况下,当反射板106和金属配线107设置为彼此靠近但不接触时,反射部分115的尺寸可最大。
然而,当反射板106和金属配线107设置为靠近时,在反射板106和金属配线107之间可能出现寄生电容。为了最小化寄生电容,反射板106和金属配线107可以以某一距离彼此分隔。
从而,每个金属配线107的形状可为图1所示的一个。金属配线107在横截面上看时具有阶梯形状。在图1中,金属配线107具有其中结合一大一小两个正方形的形状。小正方形形状金属配线107设置在位于下方的大正方形形状金属配线107的微型透镜104侧。
图2示出了分离的配线107。由于金属配线107是金属膜,在下文将通过膜厚度对金属配线107的形状进行描述。如图2所示,金属配线107具有两种类型的膜厚度。大膜厚度是厚度d1,并且小膜厚度是厚度d2。金属配线107的两个边缘部分具有膜厚度d2。金属配线107的中心部分具有膜厚度d1。
在上文描述中,"小正方形形状金属配线107"对应于具有膜厚度(d1-d2)的部分,并且表示正方形形状,其高度对应于厚度(d1-d2)。"大正方形形状金属配线107"对应于具有膜厚度d2的部分,并且表示正方形形状,其高度对应于厚度d2。
在下文,根据情况,具有膜厚度d1的部分将称为"第一膜厚部分",并且具有膜厚度d2的部分将称为"第二膜厚部分"。
回头参见图1,可见金属配线107的第一膜厚部分,其具有膜厚度d1,设置为相对远离反射板106;并且金属配线107的第二膜厚部分,其具有膜厚度d2,设置为相对靠近反射板106。对于这样的构造,其包括反射板106和金属配线107之间的距离短的部分和该距离长的部分,使其能减小出现在反射板106和金属配线107之间的寄生电容。
图3A至3D是示出寄生电容差的示意图,通过比较其中采用如图1和2所示的具有变化膜厚度的金属配线107的情况和其中采用具有均匀厚度的金属配线107'(用上角标符号表示以区分图1和图2的金属配线107)的情况。图3A示出了具有均匀厚度的金属配线107',并且图3B示出了具有变化膜厚度的金属配线107。
由于图3A的金属配线107'具有均匀厚度,其横截面具有正方形形状。如图3A所示,在其中采用具有正方形形状的金属配线107'的情况下,金属配线107'的侧面107a'和反射板106的侧面106a可为彼此面对的侧面且设置为彼此平行。
由于图3B的金属配线107具有变化的膜厚,金属配线107的侧面107a和反射板106的侧面106a可为彼此面对的侧面,并且设置为彼此平行。如果假设金属配线107'的侧面107a'的长度与厚度d1的长度相同,则侧面107a'可具有长度d1。由于金属配线107的侧面107a的长度对应于厚度d2,侧面107a可具有长度d2。
如已参考图2所描述的,满足关系d1>d2。从而,金属配线107'的侧面107a'可长于金属配线107的侧面107a,并且可具有平行于反射板106的侧面106a的较长部分。显然,当这样平行部分的侧面之间的间隔为相同尺寸时,平行部分越短,寄生电容变得越小。
因此,在其中采用如图3B所示的具有变化膜厚度的金属配线107的情况下,寄生电容变得小于其中采用如图3A所示的具有均匀厚度的金属配线107'的情况。
此外,通过使寄生电容减小,使其能将金属配线107设置得靠近反射板106。参见图3C和3D。图3C示出了图3A所示的金属配线107',并且其上侧为侧面107b'。图3D示出了图3B所示的金属配线107;具有膜厚度d1的第一膜厚度部分的上侧为侧面107b,并且具有膜厚度d2的第二膜厚度部分的上侧为侧面107c。
金属配线107的上侧(靠近光电转换部分102的侧面)具有将透射通过硅基板101的光反射到光电转换部分102的功能。尽管金属配线107'的上侧仅为侧面107b',但是金属配线107的上侧由侧面107c+侧面107b+侧面107c组成。
如果假设侧面107b'和侧面107b具有相同的长度,则与金属配线107'的上侧相比,金属配线107的上侧可长出(侧面107c的长度)×2的长度。这意味着金属配线107具有相对长的部分,其具有将透射通过硅基板101的光反射到光电转换部分102的功能;因此可使透射通过硅基板101的光有效地反射到光电转换部分102。
因此,采用具有第一膜厚度部分和第二膜厚度部分的金属配线107,能增强反射已透射通过硅基板101的光到光电转换部分102的功能。
在下文,第一膜厚度部分和第二膜厚度部分分别称为"第一膜厚度部分107b"和"第二膜厚度部分107c",第二膜厚度部分107c具有膜厚度d2,适当地称为"第二膜厚度部分"。还是在下面的描述中,具有大膜厚度的部分由具有字母b的附图标记表示,并且具有小膜厚度的部分由具有字母c的附图标记表示。
金属配线107提供有效反射已透射通过硅基板101的光到光电转换部分102的形状不限于参考图1、2、3A和3B说明的形状。例如,可为如图4A和4B所示的任何形状。
参见图4A。图4A所示的金属配线107的横截面具有三角形形状。在三角形形状的情况下,金属配线107的顶点部分可相对地远离反射板106;并且靠近三角形底边的部分可相对靠近反射板106。由于在这样的三角形形状中没有边平行于反射板106的侧面,其能够减小出现在反射板106和金属配线107之间的寄生电容。
在这样的方式中,金属配线107的形状可为具有渐变膜厚度的形状。图4A所示的金属配线107具有其中心部分具有最大膜厚度的形状,并且左侧或右侧距中心部分越远,其膜厚度逐渐地变得越小。
参见图4B。图4B所示的金属配线107的横截面具有弯曲侧表面的形状。尽管图中没有示出,但是其形状也可为梯形。换言之,金属配线107的形状可具有梯形横截面,并且该梯形形状的侧表面弯曲。
在此情况下,具有相同厚度的部分存在于金属配线107的横截面形状的中心部分,并且左侧或右侧距中心部分越远,其膜厚度逐渐变得越小。还是在这样的形状中,因为没有边平行于反射板106的侧面,所以使能够减小出现在反射板106和金属配线107之间的寄生电容。
此外,如图4B所示,通过设置弯曲表面作为金属配线107的侧面,并且通过设置形状可使透射通过硅基板101的光有效地反射到光电转换部分102的弯曲表面,使其能以较高效率将已透射通过硅基板101的光反射到光电转换部分102。
如上所述,金属配线107的形状可为任何形状,只要其一部分具有变化的膜厚度。在下文,通过图示说明已参考图1、2、3A和3B说明的具有第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c的金属配线107,给出进一步的描述。
图5是当图1所示的像素从微型透镜104侧(上侧)看时成像装置的反射部分的平面图。图5所示的反射部分115具有存在于反射板106周围的金属配线107,其设置为靠近反射板106附近,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分115形成为反射板106和金属配线107的组件。
换言之,反射板106和金属配线107以以下方式设置:反射板106和金属配线107彼此相邻设置的区域具有一个间隔,该间隔窄于可抑制具有光电转换部分102可检测波长的光通过的间隔。反射板和金属配线还设置在稍后描述的其它实施例中。
如参考图2所描述,金属配线107由第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c组成。第二膜厚度部分107c薄于第一膜厚度部分107b。例如,金属配线107可包括具有200nm膜厚度的第一膜厚度部分107b和具有100nm膜厚度的第二膜厚度部分107c。从可保证EM(ElectroMigration,电迁移)电阻和金属配线中可防止聚合的薄膜限制的角度看,第二膜厚度部分107c的膜厚度例如可为约100nm。
参见图5,金属配线107的一部分包括第二膜厚度部分107c,该部分位于两个金属配线107彼此相邻设置的区域中或者金属配线107和反射板106彼此相邻设置的区域中。就是说,金属配线107和反射板106以下列方式设置:在两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分的至少一个可为具有较小膜厚度的第二膜厚度部分107c。因此,如上所述,使其能在金属部分相邻设置的区域中减小寄生电容。
因此,根据第一实施例的成像装置,反射部分115形成为反射板106和金属配线107的组件。这可使其能使反射部分115的面积的尺寸较大,并且可以提供具有高灵敏度的成像装置。
此外,在金属配线107相邻于与其相邻图案的金属配线107的部分中,通过设置相对小膜厚度(提供第二膜厚度部分107c),可防止寄生电容增大。而且,在金属配线107的相邻于其相邻图案部分之外的部分中,金属配线107设置有相对大的膜厚度(提供有第一膜厚度部分107b)。这可使其能获得所希望的互连电阻,并且形成具有小的信号传播延迟的金属配线。
第二实施例的成像装置的构造
图6A和6B示出了根据第二实施例的像素结构。图6A是该像素结构的截面图。图6B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。应注意,在下面的描述中,用同一附图标记表示基本上与第一实施例(图1至5)的部分相同的部分,并且适当省略其描述。
在图6A所示的像素结构中,某些微型透镜104形成在层间绝缘膜103上,位于其中形成光电转换部分102的硅基板101之上。该构造与图1所示的第一实施例的像素结构基本上相同。
在与光入射表面相反的表面中,形成某些反射部分201。反射部分201的每一个由金属配线107和反射板202组成。金属配线107用于读取信号电荷且向各个部分施加电压。该反射板202与第一实施例的反射板106具有不同的形状。
金属配线107可形成为与反射板202分开足够窄的间隔,从而可抑制入射光通过其间。金属配线107在与其相邻图案的金属配线107相邻的部分中具有相对小的膜厚度。此外,反射板202在其图案的边缘部分中具有相对大的膜厚度和在该边缘部分之外的部分中具有相对小的膜厚度。
就是说,第二实施例的反射板202的一部分具有变化的膜厚度,类似于金属配线107。反射板202包括具有大膜厚度的第一膜厚度部分202b和具有小膜厚度的第二膜厚度部分202c。反射板202的边缘部分可为第一膜厚度部分202b,并且反射板202的中心部分可为第二膜厚度部分202c。
通过如此形成具有凹陷形状的反射板202,使其能允许透射通过硅基板101的光由反射板202反射,并且定向到光电转换部分102,如图6A中的箭头所示。从而,使其能以较高的效率将已透射通过硅基板101的光反射到光电转换部分102。
在图6B所示的反射部分201的平面图中,存在于反射板202周围的金属配线107设置为靠近反射板202,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分201形成为反射板202和金属配线107的组件。
与第一实施例类似,金属配线107由第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c组成。第二膜厚度部分107c薄于第一膜厚度部分107b。在两个金属配线107彼此相邻设置的区域中,或者在金属配线107和反射板202彼此相邻设置的区域中,设置第二膜厚度部分107c。
就是说,金属配线107和反射板202以下列方式设置:在两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分的至少一个可为具有较小膜厚度的第二膜厚度部分107c。因此,如上所述,使其能在相邻金属部分设置的区域中减小寄生电容。
在本公开的第二实施例中,通过形成其形状为相对于光入射表面凹陷且在其外围部分具有相对大的厚度的反射板202,使其能使已透射通过硅基板101的光被反射板202反射,并且朝着光电转换部分的中心反向定向。这可使其能提供具有高灵敏度的成像装置。
第三实施例的成像装置的构造
图7A和7B示出了根据第三实施例的像素结构。图7A是该像素结构的截面图。图7B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
第三实施例与第一和第二实施例具有基本上相同的构造,除了反射板形状由不同的形状取代。
每个反射部分251由金属配线107和反射板252组成。反射板252在其图案的边缘部分中提供有相对大的膜厚度和在其边缘部分之外的部分中提供有相对小的膜厚度。反射板252具有与金属配线107类似的形状。
就是说,第三实施例的反射板252的一部分具有变化的膜厚度,与金属配线107类似。反射板252包括具有大膜厚度的第一膜厚度部分252b和具有小膜厚度的第二膜厚度部分252c。反射板252的中心部分可为第一膜厚度部分252b,并且反射板252的边缘部分可为第二膜厚度部分252c。
在图7B所示的反射部分251的平面图中,存在于反射板252周围的金属配线107设置为靠近反射板252,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分251形成为反射板252和金属配线107的组件。
与第一实施例类似,金属配线107由第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c组成。第二膜厚度部分107c薄于第一膜厚度部分107b。在两个金属配线107彼此相邻设置的区域中,设置两个第二膜厚度部分107c。在金属配线107和反射板252彼此相邻设置的区域中,设置第二膜厚度部分107c和第二膜厚度部分252c。
就是说,金属配线107和反射板252以下列方式设置:在两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分包括第二膜厚度部分107c和第二膜厚度部分252c的至少一个,其每一个具有较小的膜厚度。因此,如上所述,使其能在相邻金属部分的设置区域中减小寄生电容。在第三实施例中,因为在该区域中具有相对小膜厚度的两个金属部分彼此相邻设置,所以可更大地减小寄生电容。
因此,根据本公开第三实施例的成像装置,通过提供具有相对小膜厚度的反射板252的周边部分,可进一步减小反射板252和与其相邻的金属配线107之间的电容。这可使其能形成具有小的信号传播延迟的金属配线。
第四实施例的成像装置的构造
图8A和8B示出了根据第四实施例的像素结构。图8A是该像素结构的截面图。图8B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
第四实施例具有与第一至第三实施例基本上相同的构造,除了反射板形状用不同的形状取代。
每个反射部分301由金属配线107和反射板302组成。反射板302在其整个结构之上具有基本上相同的膜厚度。反射板302与金属配线107的第二膜厚度部分107c具有基本上相同的膜厚度,第二膜厚度部分107c的膜厚度是较小的膜厚度。这里可以描述为反射板302包括第二膜厚度部分302c。
在图8B所示的反射部分301的平面图中,存在于反射板302周围的金属配线107设置为靠近反射板302,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分301形成为反射板302和金属配线107的组件。
与第一实施例类似,金属配线107由第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c组成。第二膜厚度部分107c薄于第一膜厚度部分107b。在两个金属配线107彼此相邻设置的区域中,设置两个第二膜厚度部分107c。在金属配线107和反射板302彼此相邻设置的区域中,设置第二膜厚度部分107c和第二膜厚度部分302c。
就是说,金属配线107和反射板302以下列方式设置:在两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分包括第二膜厚度部分107c和第二膜厚度部分302c中的至少一个,其每一个具有较小的膜厚度。因此,如上所述,使其能在金属部分相邻设置的区域中减小寄生电容。在第四实施例中,因为具有相对小膜厚度的两个金属部分在该区域中彼此相邻设置,所以可更大地减小寄生电容。
因此,根据本公开第四实施例的成像装置,通过提供具有相对小膜厚度的反射板302,可进一步减小反射板302和与其相邻的金属配线107之间的电容。这可使其能形成具有小的信号传播延迟的金属配线。
此外,在第四实施例中,关于由金属配线107和反射板302形成的反射部分301的总体结构,反射部分301的中心部分可为具有较小膜厚度的部分,该部分由反射板302的第二厚度部分302c和金属配线107的第二厚度部分107c形成。反射部分301的边缘部分可为具有大膜厚度的部分,该部分由金属配线107的第一厚度部分107b形成。
就是说,反射部分301的总体结构包括具有小膜厚度的中心部分和具有大膜厚度的边缘部分。从而,使其能使已透射通过硅基板101的光被反射部分301反射,并且使反射的光聚集在光电转换部分102的中心上,如图8A所示。这可使其能提供具有高灵敏度特性的成像装置。
第五实施例的成像装置的构造
图9A和9B示出了根据第五实施例的像素结构。图9A是该像素结构的截面图。图9B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
第五实施例具有与第一至第四实施例基本上相同的构造,除了反射部分由金属配线组成外。
参见图9A,每个反射部分401由多个金属配线402组成。在图9A所示的示例中,反射部分401包括六个金属配线402,它们为金属配线402-1至402-6。尽管这里作为示例图示了六个金属配线402,但是也可改变金属配线402的数量。
如第一和其它实施例所描述,每个金属配线402的形状为具有变化膜厚度的形状。金属配线402的中心部分包括具有大膜厚度的第一膜厚度部分402b。金属配线402的边缘部分包括具有较小膜厚度的第二膜厚度部分402c。
金属配线402形成为彼此分隔足够窄的间隔,从而可抑制入射光通过其间。在与其相邻图案的金属配线402相邻的部分中,金属配线402具有相对小膜厚度。
在图9B所示的反射部分401的平面图中,同样用作反射部分401的金属配线402设置为彼此靠近,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分401形成为金属配线402的组件。
与第一实施例类似,金属配线402由第一膜厚度部分402b和第二膜厚度部分402c组成。第二膜厚度部分402c薄于第一膜厚度部分402b。在两个金属配线402彼此相邻设置的区域中,设置两个第二膜厚度部分402c。
就是说,金属配线402以下列方式设置,在两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分可为第二膜厚度部分402c,其每一个具有较小的膜厚度。因此,如上所述,在相邻金属部分设置的区域中使其能减小寄生电容。在第五实施例中,因为具有相对小膜厚度的两个金属部分在该区域中彼此相邻设置,所以可更大地减小寄生电容。
因此,根据本公开第五实施例的成像装置,反射部分401可形成为金属配线层的组件,并且可减小相邻配线之间的电容。这可使其能形成具有小的信号传播延迟的金属配线402,而由反射部分401实现提高灵敏度的效果。
此外,因为每个金属图案形成为也用作配线,取代仅用于提供反射功能之目的的反射板,所以可具有更高的配线布置的自由度。
附带地,在反射部分401于图9B所示的平面图中的布置中,配线设置为沿着图的垂直方向。然而,其它的布置自然也是可能的,并且配线可布置在任何方向上;例如,图中的左右方向。
如图9A所示,反射部分401已经描述为由金属配线402-1至402-6组成。所有的金属配线402-1至402-6可用作配线。作为选择,金属配线402-1至402-6中的一些可用作配线且其余的可用作反射板的构造是可行的。
第六实施例的成像装置的构造
图10A和10B是根据第六实施例的像素结构。图10A是该像素结构的截面图。图10B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
第六实施例具有与第一至第四实施例基本上相同的构造,除了反射部分由金属配线组成外。
参见图10A,每个反射部分451由金属配线452和金属配线453组成。如图10A所示,四个金属配线452设置在对应的反射部分451的中心,并且金属配线453设置在反射部分451的左端和右端。在图10A所示的示例中,反射部分451包括六个金属配线。
每个金属配线453位于反射部分451端部的形状是具有变化膜厚度的形状,如第一和其它实施例所描述。金属配线453的中心部分包括具有大膜厚度的第一膜厚度部分453b。其边缘部分包括具有较小膜厚度的第二膜厚度部分453c。
每个金属配线452位于反射部分451中心的形状具有基本上均匀的膜厚度,该膜厚度与金属配线453的第二膜厚度部分453c的膜厚度基本上相同。组成反射部分451的金属配线452和453形成为彼此分开足够窄的间隔,从而可抑制入射光通过其间。金属配线452和453在它们与其相邻图案的任何金属配线452和453相邻的部分中具有相对小的膜厚度。
在图10B所示的反射部分451的平面图中,同样用作反射部分451的金属配线452和453彼此靠近地设置,从而其间的间隔可抑制入射光通过。反射部分451形成为金属配线452和453的组件。
金属配线452和453以下列方式设置:在反射部分451中两个金属部分彼此相邻设置的区域中,金属部分包括金属配线452的第二膜厚度部分452c和金属配线453的第二膜厚度部分453c的至少一个,其每一个具有较小的膜厚度。因此,如上所述,在金属部分相邻设置的区域中使其能减小寄生电容。在第六实施例中,因为具有相对小膜厚度的两个金属部分在该区域中彼此相邻设置,所以可更大地减小寄生电容。
因此,根据本公开的第六实施例,反射部分451可形成为金属配线层的组件,并且可减小相邻配线之间的电容。这可使其能形成具有小的信号传播延迟的金属配线452和453,而由反射部分451实现提高灵敏度的效果。
此外,因为每个金属图案形成为也用作配线,取代仅提供反射功能之目的的反射板,所以可具有较高的配线布置自由度。
而且,在第六实施例中,关于由金属配线452和453形成的反射部分451的总体结构,反射部分451的中心部分可为具有较小膜厚度的部分,该部分由金属配线452的第二厚度部分452c和金属配线453的第二厚度部分453c形成。反射部分451的边缘部分可为具有大膜厚度的部分,该部分由金属配线453的第一厚度部分453b形成。
就是说,反射部分451的总体结构包括具有小膜厚度的中心部分和具有大膜厚度的边缘部分。从而,使其能允许已透射通过硅基板101的光被反射部分451反射,并且允许反射的光聚集在光电转换部分102的中心,如图10A所示。这可使其能提供具有高灵敏度特性的成像装置。
第七实施例的成像装置的构造
图11A和11B示出了根据第七实施例的像素结构。图11A是该像素结构的截面图。图11B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
第七实施例具有与第一至第六实施例基本上相同的构造,除了光电转换部分的构造用不同的构造取代外。
图11A所示的像素结构中的每个光电转换部分包括在单一像素区域中层叠的第一光电转换部分501、第二光电转换部分502和第三光电转换部分503。某些微型透镜104形成在层间绝缘膜103上,位于其中形成具有这三层光电转换部分的光电转换部分的硅基板101之上。
此外,在与光入射表面相反的表面中,形成某些反射部分115。反射部分115的每一个由金属配线107和反射板106组成。金属配线107用于读取信号电荷且向各个部分施加电压。因为该构造与第一实施例基本上相同,所以省略其描述。图11B是根据第七实施例的成像装置的反射部分的平面图。因为该构造与第一实施例基本上相同,所以省略其描述。
这里,反射部分115的构造通过采用如第一实施例所述构造的示例进行说明。也可采用第二至第六实施例的任何一个。换言之,实施例可具有其中第一光电转换部分501、第二光电转换部分502和第三光电转换部分503在单一像素区域中层叠的构造与根据第一至第六实施例的任何一个的反射部分的构造结合的构造。
在根据第七实施例的成像装置中,光电转换部分具有第一光电转换部分501、第二光电转换部分502和第三光电转换部分503的层叠结构,并且这些光电转换部分可通过对具有对应于分配到每个光电转换部分的每一个的波长区域的波长的光进行光电转换产生输出。
从光入射表面看光电转换部分的位置越深,光电转换部分可检测波长区域的波长区域可变得越长。从而,没有被用于检测最长波长光的第三光电转换部分503光电转换的光可由反射部分115反射,以再一次进入第三光电转换部分503。
反射部分115的光反射对长波长光是特别有效的。通过将该特征应用于如图11A所示的具有层叠的光电转换部分的成像装置,可以提高光电转换部分的灵敏度特性,尤其是在基板的最深位置形成的光电转换部分的灵敏度特性。
在反射板106和金属配线107彼此相邻设置的区域中,以及在两个金属配线107彼此相邻设置的区域中,金属配线107与反射板106或另一个金属配线107的分隔间隔设定为窄于可抑制具有由层叠的多个光电转换部分当中最靠近反射部分115的光电转换部分(如图11A中的第三光电转换部分503所示)可检测波长的光通过的间隔。这样窄的间隔可使其能使已透射通过硅基板101的光以很小的损耗由反射部分115反射。
因此,本公开也可应用于具有层叠的光电转换部分的成像装置。这能够增强具有层叠的光电转换部分的成像装置的灵敏度特性。
附带地,通过采用其中层叠三层光电转换部分的结构的示例对该实施例进行了说明。然而,光电转换部分层叠的层数不限于三层。
第八实施例的成像装置的构造
在一个成像装置中,第一至第六实施例中描述的任何一个反射部分可结合使用。例如,也可根据在图像区域中的位置采用均具有不同结构的反射部分。
图12是示出根据第八实施例的具有反射部分的成像装置的芯片布置的平面图。在图12所示的芯片布置中,图像区域602设置在成像装置601中。在图像区域602中,像素设置成矩阵。
在设置图像区域602中的像素中,位于图像区域602中心的中心像素603、位于图像区域602右端的右端像素604和位于图像区域602左端的左端像素605的每一个设置有反射部分,反射部分具有根据位置具有不同结构的相应构造。关于这些像素,主要地,将参考图13A至15B对反射部分的构造进行描述。
图13A和13B示出了第八实施例的中心像素603的像素结构。图13A是该像素结构的截面图。图13B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
图13A和13B所示的反射部分301具有与图8A和8B所示的第四实施例的反射部分301基本上相同的构造。就是说,反射部分301由反射板302和金属配线107组成。反射板302与金属配线107的边缘部分具有基本上相同的膜厚度,该膜厚度是较小的膜厚度。金属配线107的形状为具有第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c的形状。
因为已经参考图8A和8B描述了以这种形状形成的反射部分301,所以将省略其描述。如图13A所示,位于中心像素603的反射部分301可具有适合于有效反射垂直入射在光电转换部分102的成像表面上的光的构造。
尽管这里作为示例图示说明了采用第四实施例已经描述的反射部分301的情况,但是它也能采用其它实施例的反射部分。
图14A和14B示出了第八实施例的右端像素604的像素结构。图14A是该像素结构的截面图。图14B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
在图14A和14B所示的像素结构中,每个反射部分651由反射板302和金属配线652组成。与图13A和13B所示的中心像素603的反射板302类似,反射板302由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分302c组成。
金属配线652的形状为具有变化膜厚度的形状,类似于图13A和13B所示的中心像素603的金属配线107。然而,金属配线652的形状具有其在图中左侧的边缘由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分652c形成;与金属配线107不同,金属配线107的两个边缘部分中的每一个均由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分107c形成。
图14A所示的右端像素604的金属配线652具有图中的右侧部分由具有大膜厚度的第一膜厚度部分652b形成;以及图中的左侧部分由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分652c形成。
如图14A所示,位于右端像素604的反射部分651可具有适合于将从左倾斜方向入射在右端像素604的光有效反射到光电转换部分102的构造。
当反射部分651以这样的方式构造时,因为反射板302由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分302c组成,所以其与金属配线652相邻的部分可为相邻的第二膜厚度部分302c。结果,与上述实施例类似,可使其能减小彼此相邻的金属配线652和反射板302之间的电容。
此外,在两个金属配线652彼此相邻设置的区域中,第一膜厚度部分652b和第二膜厚度部分652c可彼此相邻。这可使其能减小彼此相邻的金属配线652之间的电容。
图15A和15B示出了第八实施例的左端像素605的像素结构。图15A是该像素结构的截面图。图15B是该像素结构从上侧看的平面图,并且主要示出了反射部分的构造。
在图15A和15B所示的像素结构中,每个反射部分701由反射板302和金属配线702组成。与图13A和13B所示的中心像素603的反射板302类似,反射板302由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分302c组成。
金属配线702的形状为具有变化膜厚度的形状,与图13A和13B所示的中心像素603的金属配线107类似。然而,金属配线702的形状的在图中右侧的一个边缘由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分702c形成;与金属配线107不同,金属配线107的两个边缘中每一个均由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分107c形成。
图15A所示的左端像素605的金属配线702在图中的左侧部分由具有大膜厚度的第一膜厚度部分702b形成;以及在图中的右侧部分由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分702c形成。
如图15A所示,位于左端像素605的反射部分701可具有适合于将从右侧倾斜方向入射在左端像素605的光有效反射到光电转换部分102的构造。
当反射部分701以这样的方式构造时,因为反射板302由具有较小膜厚度的第二膜厚度部分302c组成,所以其相邻于金属配线702的部分可为相邻的第二膜厚度部分302c。结果,与上述实施例类似,可使其能减小彼此相邻的金属配线702和反射板302之间的电容。
此外,在两个金属配线702彼此相邻设置的区域中,第一膜厚度部分702b和第二膜厚度部分702c可彼此相邻。这可使其能减小彼此相邻的金属配线702之间的电容。
根据本公开第八实施例的成像装置可通过使构成反射部分的金属配线根据图像区域602中对应像素的位置具有不同的形状而使反射光聚集在不同方向上。例如,这使其能纠正反射光的反射方向朝着光电转换部分102的中心定向,甚至在光的入射角根据图像区域602中的像素位置而不同的情况下。
成像装置的生产工艺
接下来,将描述第一至第八实施例的成像装置的生产工艺。这里,通过说明第一实施例的成像装置的生产工艺而给出描述。第二至第八实施例的成像装置也可通过与第一实施例基本上相似的工艺生产,并且省略其描述。
图16至19是用于说明第一实施例的成像装置的生产工艺的示意图。这些图是顺序执行的成像装置生产工艺的截面图。
如图16所示,在步骤S1中,光电转换部分102形成在硅基板101中。尽管图16中没有示出,但是除了光电转换部分102外,步骤S1也可包括形成其它部分,例如用于电隔离光电转换部分102每一个的元件隔离区域、构成用于读取信号电荷的读取电路的晶体管、以及用于存储信号电荷的扩散层。
附带地,在生产如图11A和11B所示具有层叠第一至第三光电转换部分501至503的成像装置的情况下,第一至第三光电转换部分501至503的每一个可在步骤S1中形成在硅基板101中。
在步骤S2中,绝缘膜105形成在硅基板101上。在形成绝缘膜105后,在步骤S3中,第一配线凹陷801形成到绝缘膜105。第一配线凹陷801是用于形成金属配线107的第一膜厚度部分107b的凹陷。另外,在步骤S3中,还形成用于形成反射板106的其它凹陷。
接下来,在步骤S4中,在装置的整个表面上,形成一层平坦化材料802以填充第一配线凹陷801且平坦化该表面。在平坦化材料802的平坦化层上,形成光致抗蚀剂803。光致抗蚀剂803形成在其中要形成金属配线107的第二膜厚度部分的区域之外的区域中。
然后,在图17所示的步骤S5中,通过采用光致抗蚀剂803作为掩模执行蚀刻工艺,去除预定区域中的平坦化材料802和绝缘膜105以形成第二配线凹陷804。第二配线凹陷804是用于形成金属配线107的第二膜厚度部分107c的凹陷。
在步骤S6中,去除光致抗蚀剂803和平坦化材料802,以形成每一个均具有变化深度的配线凹陷805以及每一个均具有均匀深度的反射板凹陷806。配线凹陷805是其中要形成金属配线107的凹陷。反射板凹陷806是其中要形成反射板106的凹陷。
在步骤S7中,在装置的整个表面上,形成金属材料膜807。以这样的方式,反射部分115可以是每一个均由镶嵌方法形成的金属材料膜。
例如,金属材料膜807可为通过电镀沉积的铜。在通过电镀沉积铜之前,可通过预先的溅射(未示出)沉积用作屏障金属的钽膜和用作电镀的种子膜的铜。因此,金属材料膜807的例子包括铜和铜合金。
在步骤S8中,可执行化学机械抛光(CMP法),以去除除了形成在配线凹陷805和反射板凹陷806中之外的金属材料膜807且形成反射板106和金属配线107。
因此,形成反射板106和金属配线107。在生产第二至第八实施例中的任何一个的反射板和金属配线的情况下,可形成其形状匹配反射板和金属配线的形状的第一配线凹陷801和第二配线凹陷804。
在图18所示的步骤S9中,在装置的整个表面上,形成绝缘膜808。反射板106和金属配线107可由已经形成的绝缘膜105和该步骤中形成的绝缘膜808围绕。
在步骤S10中,翻转基板;并且支撑基板809粘结到装置的已经形成反射板106和金属配线107的一侧的表面。随后,在步骤S11中,薄化硅基板101,从而光电转换部分102的位置可在硅基板的表面附近。
在图19所示的步骤S12中,形成层间绝缘膜103和微型透镜104。然后,在步骤S13中,例如,通过研磨,去除支撑基板809。
因此,可生产根据实施例的成像装置。
通过这样的生产方法,使其能形成具有反射部分115的成像装置,反射部分115形成为反射板106和金属配线107的组件,金属配线107的每一个具有第一膜厚度部分107b和第二膜厚度部分107c。
在该实施例的生产方法中,在以第二配线凹陷804可覆盖第一配线凹陷801的区域,第一配线凹陷801对应于具有大膜厚度的部分的方式形成第一配线凹陷801后,形成用于形成具有变化膜厚度的金属配线107的配线凹陷,第二配线凹陷804已经图案化。然而,除此之外,也可首先形成第二配线凹陷804,然后在第二配线凹陷804的预定区域内形成第一配线凹陷801,以形成具有变化膜厚度的金属配线107。
应注意,尽管在图中已经对组成反射部分的金属材料膜作为金属材料的单层进行了说明,但是上述实施例的每一个也可在反射部分包括多个金属配线层的情况下应用于多个金属材料层的任何一个。换言之,在多个金属配线层设置在反射部分中的情况下,也可用金属材料膜形成反射部分,该金属材料膜由与金属配线层当中的至少一个金属配线层相同的材料制造。
电子设备
本公开不限于应用于成像装置。本公开也可应用于诸如数字相机和摄像机的设备;诸如具有成像功能的移动电话之类的便携式终端设备;利用成像装置作为图像读取部分的复印机和通常利用成像装置作为图像捕获部分(光电转换部分)的其它电子设备。附带地,可安装在电子设备中的模块形式,即照相机模块,也可为这种成像装置或成像设备的示例。
图20是示出作为本公开一个实施例的电子设备的成像设备的框图。如图20所示,该实施例的成像设备1000包括光学系统,该光学系统包括透镜组1001等;成像元件1002;作为相机信号处理单元的DSP(数字信号处理)电路1003;帧存储器1004;显示设备1005;记录设备1006;操作系统1007;电源系统1008等。
此外,DSP电路1003、帧存储器1004、显示设备1005、记录设备1006、操作系统1007和电源系统1008通过总线1009相互连接。CPU(中央处理单元)1010构造为控制成像设备1000的每个部分。
透镜组1001从物体取得入射光(图像光),并且在成像元件1002的成像表面上形成图像。成像元件1002将由透镜组1001成像在成像表面上的入射光量转换成每个像素的电信号且输出该信号作为像素信号。作为该成像元件1002,例如,可采用构造为根据上述任何一个实施例的成像装置的固态成像元件。
显示设备1005可由平板型显示设备制造,例如液晶显示设备和有机EL(电致发光)显示设备。显示设备1005构造为显示由成像元件1002摄取的视频图像或静态图像。记录设备1006构造为将成像元件1002摄取的视频图像或静态图像记录在诸如视频磁带和DVD(数字化视频光盘)之类的记录介质中。
操作系统1007构造为根据使用者的操作发出用于该成像设备1000提供的各种功能的操作指令。电源系统1008构造为给DSP电路1003、帧存储器1004、显示设备1005、记录设备1006和操作系统1007适当地提供不同的电源作为操作电源。
这样的成像设备1000可应用于摄像机、静态相机和用于诸如移动电话的移动设备的相机模块。此外,在这样的成像设备1000中,根据任何一个实施例的上述成像装置可用作成像元件1002。
本文所用的术语"系统"表示包括多个装置或设备的全部设备。
应注意,这里描述的效果是非限定性示例。本公开的某些实施例也可具有另外的效果。
另外,本公开不限于上述实施例的每一个,并且可在不脱离本公开主旨的情况下进行各种修改。
本公开可采用下面的构造。
(1)一种固态成像装置,包括:
半导体基板,包括光接收表面;
多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及
多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板设置在同一层。
(2)根据(1)所述的成像装置,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
(3)根据(1)所述的成像装置,其中该反射板是第二套金属配线。
(4)根据(1)所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的部分和具有第二膜厚度的部分,该第二膜厚度小于该第一膜厚度。
(5)根据(4)所述的成像装置,其中该反射板是具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的反射板。
(6)根据(4)所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个具有中心部分和多个边缘部分,该中心部分具有该第一膜厚度,该多个边缘部分具有该第二膜厚度,该中心部分位于该多个边缘部分之间。
(7)根据(6)所述的成像装置,其中该反射板具有中心部分,该中心部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度之一,并且该反射板具有多个边缘部分,该多个边缘部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的另一个,该反射板的该中心部分位于该反射板的该多个边缘部分之间。
(8)根据(6)所述的成像装置,其中相邻于该反射板的每个金属配线与该反射板分隔一个间隔,该间隔的宽度抑制入射光通过该间隔。
(9)根据(8)所述的成像装置,其中该间隔的宽度为约0.25微米或更小。
(10)根据(3)所述的成像装置,其中该多个金属配线中的每个金属配线具有相同的尺寸和相同的形状,并且其中该第二套金属配线中的每个金属配线具有相同的形状和相同的尺寸。
(11)根据(1)所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个的横截面具有三角形形状。
(12)根据(1)所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个的横截面具有梯形形状。
(13)根据(12)所述的成像装置,其中该梯形形状具有弯曲的侧表面。
(14)一种制造成像装置的方法,该方法包括:
提供具有光接收表面的半导体基板和在该半导体基板内的多个光电转换部分;以及
在该半导体中,在该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧提供多个反射部分;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板设置在同一层。
(15)根据(14)所述的制造成像装置的方法,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
(16)根据(14)所述的制造成像装置的方法,其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线的至少一个具有中心部分和多个边缘部分,该中心部分具有第一膜厚度,该多个边缘部分具有第二膜厚度,该第二膜厚度小于该第一膜厚度,该中心部分位于该多个边缘部分之间。
(17)根据(16)所述的制造成像装置的方法,其中该反射板具有中心部分,该中心部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度之一,并且该反射板具有多个边缘部分,该多个边缘部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的另一个,该反射板的该中心部分位于该反射板的该多个边缘部分之间。
(18)一种电子设备,包括:
成像装置,包括:
半导体基板,包括光接收表面;
多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及
多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板与该反射板设置在同一层。
(19)根据(18)所述的电子设备,其中该电子设备还包括信号处理单元,该信号处理单元构造为对从该固态成像装置输出的图像信号执行信号处理。
(20)根据(18)所述的电子设备,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
(21)一种成像装置,包括:
半导体基板,具有
光入射表面,
半导体基板表面,与该光入射表面相反,以及
多个光电转换部分;以及
多个反射部分,设置在与该光入射表面相反的该半导体基板表面中,该反射部分的每一个构造为将入射光反射到该光电转换部分的对应的一个,该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,
该金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的部分和具有第二膜厚度的部分,该第二膜厚度小于该第一膜厚度。
(22)根据(21)所述的成像装置,其中
该多个反射部分具有至少一个区域其中该金属配线的两个彼此相邻设置,在该区域中,设置该两个金属配线的至少一个的具有该第二膜厚度的部分。
(23)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板与该第一膜厚度具有基本上相同的膜厚度,并且
该反射部分的每一个具有至少一个该金属配线之一和该反射板彼此相邻设置的区域,在该区域中,设置该金属配线之一的具有该第二膜厚度的部分。
(24)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板具有
至少一个边缘部分,具有与该第一膜厚度基本上相同的膜厚度,以及
中心部分,具有与该第二膜厚度基本上相同的膜厚度,并且
该反射部分的每一个具有至少一个该金属配线之一和该反射板彼此相邻设置的区域,在该区域中,设置该金属配线之一的具有该第二膜厚度的部分和反射板基本上具有该第一膜厚度的部分。
(25)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板具有
中心部分,具有与该第一膜厚度基本上相同的膜厚度,以及
至少一个边缘部分,具有与该第二膜厚度基本上相同的膜厚度,并且
该反射部分的每一个具有至少一个该金属配线之一和该反射板彼此相邻设置的区域,在该区域中,设置该金属配线之一的具有该第二膜厚度的部分和该反射板基本上具有该第二膜厚度的部分。
(26)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板具有与该第二膜厚度基本上相同的膜厚度,并且
该反射部分的每一个具有至少一个该金属配线之一和该反射板彼此相邻设置的区域,在该区域中,设置该金属配线之一的具有该第二膜厚度的部分。
(27)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板构造为也用作该金属配线之一,并且
该金属配线的每一个包括具有该第一膜厚度的部分和具有该第二膜厚度的部分。
(28)根据(27)所述的成像装置,其中
该金属配线通过它们具有该第二膜厚度的部分彼此相邻设置。
(29)根据(21)或(22)所述的成像装置,其中
该反射板构造为也用作该金属配线之一,并且
该反射部分的每一个包括
至少一个第一金属配线,包括具有该第一膜厚度的部分和具有该第二膜厚度的部分,以及
至少一个第二金属配线,具有该第二膜厚度。
(30)根据(29)所述的成像装置,其中
该第一金属配线设置在该反射部分的每一个的端部,并且
该第二金属配线设置在该反射部分的每一个的中心。
(31)根据(22)所述的成像装置,其中
彼此相邻设置的该金属配线由一个间隔分隔,该间隔窄于可抑制该光电转换部分可检测波长光通过的间隔。
(32)根据(21)至(31)任何一项所述的成像装置,其中
该多个光电转换部分包括层叠在单一像素区域中的多个光电转换部分。
(33)根据(32)所述的成像装置,其中
该金属配线的两个彼此相邻设置,该金属配线的两个由一个间隔分隔,该间隔窄于可抑制层叠的该多个光电转换部分当中靠近反射部分的光电转换部分可检测波长的光通过的间隔。
(34)根据(21)至(33)任何一项所述的成像装置,其中
该反射部分的每一个具有不同的结构,取决于该光电转换部分设置成矩阵的图像区域中的位置。
(35)根据(34)所述的成像装置,其中
位于该图像区域中心的该反射部分的至少一个的该金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的中心部分和具有第二膜厚度的两个边缘部分,
位于该图像区域的右端的该反射部分的至少一个的该金属配线的至少一个包括具有该第一膜厚度的右侧部分和具有该第二膜厚度的左侧部分,并且
位于该图像区域的左端的该反射部分的至少一个的该金属配线的至少一个包括具有该第一膜厚度的左侧部分和具有该第二膜厚度的右侧部分。
(36)一种生产成像装置的设备,其
构造为生产成像装置,该成像装置包括
半导体基板,具有
光入射表面,
半导体基板表面,与该光入射表面相反,以及
多个光电转换部分;以及
多个反射部分,设置在与该光入射表面相反的该半导体基板表面中,该反射部分的每一个构造为将入射光反射到该光电转换部分中的对应一个,该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,
该金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的部分和具有第二膜厚度的部分,该第二膜厚度小于该第一膜厚度。
(37)根据(36)所述的生产设备,其构造为通过如下形成该反射部分:
在该半导体基板上形成绝缘膜,
对该绝缘膜形成第一凹陷部分,
在该第一凹陷部分的预定区域内形成第二凹陷部分,
在该第一凹陷部分和第二凹陷部分中形成金属材料膜,以及
抛光该金属材料膜,以去除除了形成在该第一和第二凹陷部分中之外的该金属材料膜。
(38)根据(36)所述的生产设备,其构造为通过如下形成该反射部分:
在该半导体基板上形成绝缘膜,
对该绝缘膜形成第一凹陷部分,
形成包含该第一凹陷部分的一个区域的第二凹陷部分,
在该第一和第二凹陷部分中形成金属材料膜,以及
抛光该金属材料膜,以去除除了形成在该第一和第二凹陷部分中之外的金属材料膜。
(39)一种生产成像装置的方法,该方法包括:
提供半导体基板,该半导体基板具有
光入射表面,
半导体基板表面,与该光入射表面相反,以及
多个光电转换部分;以及
在与该光入射表面相反的该半导体基板表面中设置多个反射部分,该反射部分的每一个构造为将入射光反射到该光电转换部分中的对应一个,该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,
该金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的部分和具有第二膜厚度的部分,该第二膜厚度小于该第一膜厚度,
以生产该成像装置。
(40)一种电子设备,包括:
成像装置,包括
半导体基板,具有
光入射表面,
半导体基板表面,与该光入射表面相反,以及
多个光电转换部分,以及
多个反射部分,设置在与该光入射表面相反的该半导体基板表面中,该反射部分的每一个构造为将入射光反射到该光电转换部分的对应的一个,该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,
该金属配线的至少一个包括具有第一膜厚度的部分和具有第二膜厚度的部分,该第二膜厚度小于该第一膜厚度;并且
信号处理单元构造为对从该成像装置输出的图像信号执行信号处理。
本领域的技术人员应当理解的是,在所附权利要求或其等同方案的范围内,根据设计需要和其他因素,可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年9月10日提交的日本优先权申请JP 2013-186980的权益,其全部内容通过引用结合于此。

Claims (17)

1.一种固态成像装置,包括:
半导体基板,包括光接收表面;
多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及
多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板设置在同一层,并且其中,该多个金属配线的至少一个具有中心部分和多个边缘部分,该中心部分具有第一膜厚度,该多个边缘部分具有第二膜厚度,该第二膜厚度小于该第一膜厚度,该中心部分位于该多个边缘部分之间。
2.根据权利要求1所述的成像装置,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
3.根据权利要求1所述的成像装置,其中该反射板是第二套金属配线。
4.根据权利要求1所述的成像装置,其中该反射板是具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的反射板。
5.根据权利要求1所述的成像装置,其中该反射板具有中心部分,该中心部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度之一,并且该反射板具有多个边缘部分,该多个边缘部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的另一个,该反射板的该中心部分位于该反射板的该多个边缘部分之间。
6.根据权利要求1所述的成像装置,其中相邻于该反射板的每个金属配线与该反射板分隔一个间隔,该间隔的宽度抑制入射光通过该间隔。
7.根据权利要求6所述的成像装置,其中该间隔的宽度为约0.25微米或更小。
8.根据权利要求3所述的成像装置,其中该多个金属配线中的每个金属配线具有相同的尺寸和相同的形状,并且其中该第二套金属配线中的每个金属配线具有相同的形状和相同的尺寸。
9.根据权利要求1所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个的横截面具有三角形形状。
10.根据权利要求1所述的成像装置,其中该多个金属配线的至少一个的横截面具有梯形形状。
11.根据权利要求10所述的成像装置,其中该梯形形状具有弯曲的侧表面。
12.一种制造成像装置的方法,该方法包括:
设置具有光接收表面的半导体基板和在该半导体基板内的多个光电转换部分;以及
在该半导体中在该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧设置多个反射部分;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板设置在同一层,并且其中该多个金属配线的至少一个具有中心部分和多个边缘部分,该中心部分具有第一膜厚度,该多个边缘部分具有第二膜厚度,该第二膜厚度小于该第一膜厚度,该中心部分位于该多个边缘部分之间。
13.根据权利要求12所述的制造成像装置的方法,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
14.根据权利要求12所述的制造成像装置的方法,其中该反射板具有中心部分,该中心部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度之一,并且该反射板具有多个边缘部分,该多个边缘部分具有该第一膜厚度和该第二膜厚度的另一个,该反射板的该中心部分位于该反射板的该多个边缘部分之间。
15.一种电子设备,包括:
成像装置,包括:
半导体基板,包括光接收表面;
多个光电转换部分,设置在该半导体基板内;以及
多个反射部分,设置在该半导体基板中,位于该光电转换部分的与该光接收表面相反的一侧;
其中该反射部分的每一个包括反射板和多个金属配线,并且其中该多个金属配线在该半导体基板中与该反射板设置在同一层,并且其中该多个金属配线的至少一个具有中心部分和多个边缘部分,该中心部分具有第一膜厚度,该多个边缘部分具有第二膜厚度,该第二膜厚度小于该第一膜厚度,该中心部分位于该多个边缘部分之间。
16.根据权利要求15所述的电子设备,其中该电子设备还包括信号处理单元,该信号处理单元构造为对从该成像装置输出的图像信号执行信号处理。
17.根据权利要求15所述的电子设备,其中该反射板和该多个金属配线的每一个在该半导体基板的深度方向上不重叠。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016201397A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
KR101702504B1 (ko) * 2015-06-09 2017-02-06 국민대학교산학협력단 일체형 디지털 엑스선 이미지 센서의 제조방법 및 이를 이용한 일체형 디지털 엑스선 이미지 센서
JP2017152511A (ja) 2016-02-24 2017-08-31 ソニー株式会社 撮像装置
US11127772B2 (en) 2017-03-24 2021-09-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Sensor chip and electronic apparatus
JP2019047392A (ja) * 2017-09-05 2019-03-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子及び固体撮像装置
US10510794B2 (en) * 2017-10-31 2019-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor image sensor
CN107833900A (zh) 2017-11-07 2018-03-23 德淮半导体有限公司 背照式互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法
CN108258000A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 德淮半导体有限公司 一种图像传感器及其形成方法
CN112204744A (zh) * 2018-06-06 2021-01-08 索尼半导体解决方案公司 摄像元件和电子设备
US11088196B2 (en) * 2019-11-15 2021-08-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Metal reflector grounding for noise reduction in light detector
JP2022146337A (ja) * 2021-03-22 2022-10-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101197387A (zh) * 2006-12-08 2008-06-11 索尼株式会社 固态成像装置及其制造方法以及成像设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100825805B1 (ko) * 2007-02-13 2008-04-29 삼성전자주식회사 이미지 센서 소자 및 그 센서 소자의 제조방법
US8885987B2 (en) * 2007-09-06 2014-11-11 Quantum Semiconductor Llc Photonic via waveguide for pixel arrays
KR101550866B1 (ko) * 2009-02-09 2015-09-08 삼성전자주식회사 광학적 크로스토크를 개선하기 위하여, 절연막의 트렌치 상부만을 갭필하여 에어 갭을 형성하는 이미지 센서의 제조방법
JP5671789B2 (ja) * 2009-08-10 2015-02-18 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置
JP2011176715A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Nikon Corp 裏面照射型撮像素子および撮像装置
JP5893302B2 (ja) * 2011-09-01 2016-03-23 キヤノン株式会社 固体撮像装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101197387A (zh) * 2006-12-08 2008-06-11 索尼株式会社 固态成像装置及其制造方法以及成像设备

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Publication number Publication date
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