CN104659044A - 固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本实施方式,提供一种能提高受光灵敏度的固体摄像装置。固体摄像装置具备摄像区域和具有遮光性的元件分离部。摄像区域在半导体层上以矩阵状二维排列有多个光电转换元件。元件分离部以围绕各所述光电转换元件的受光区域的方式埋设,并且,将该受光区域围绕的开口区域的中心位置,与所对应的所述受光区域的中心位置相比,位于所述摄像区域的中心一侧。

Description

固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法
相关申请的参照
本申请要求2013年11月19日提出的日本专利申请2013-239328的优先权,在本申请中引用该日本专利申请的全部内容。
技术领域
本实施方式一般而言涉及一种固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法。
背景技术
以前,数字摄像机或带摄像机功能的便携式终端等电子设备具备具有固体摄像装置的摄像机模块。固体摄像装置具备在半导体层上以矩阵状二维排列了多个光电转换元件的摄像区域,对由摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像。各光电转换元件与各像素相对应,将入射的光光电转换成与受光量相应的量的电荷,并作为表示各像素亮度的信号电荷进行积蓄。
另外,在固体摄像装置中,有时以例如围绕各光电转换元件的受光区域的方式,在半导体层上层叠设置遮光膜。例如,为了规定各光电转换元件的受光区域而设置遮光膜。
在这样的固体摄像装置中,经由摄像光学系统入射到摄像区域中央部的光,相对于遮光膜的开口垂直地入射。另一方面,经由摄像光学系统入射到摄像区域周缘部的光,相对于遮光膜的开口倾斜地入射。
从而,在摄像区域的周缘部,光的一部分被遮光膜遮挡而未到达光电转换元件的受光区域。其结果,在固体摄像装置中,设置于摄像区域周缘部上的光电转换元件的受光量,就会比设置于摄像区域中央部上的光电转换元件的受光量减少,因此产生受光灵敏度低下(灵敏度阴影)这样的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于,提供一种能提高受光灵敏度的固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法。
一个实施方式的固体摄像装置具备:摄像区域,在半导体层上以矩阵状二维排列多个光电转换元件;以及元件分离部,以围绕各所述光电转换元件的受光区域的方式埋设元件分离部,并且,将该受光区域围绕的开口区域的中心位置,与所对应的所述受光区域的中心位置相比,位于所述摄像区域的中心一侧,并且所述元件分离部具有遮光性。
另外的实施方式的固体摄像装置的制造方法包括:通过在半导体层上以矩阵状形成多个光电转换元件,来形成二维地排列有所述光电转换元件的摄像区域;
在所述半导体层上形成将所述光电转换元件的受光区域围绕的槽部,并且,将该受光区域围绕的区域的中心位置,相对于该受光区域的中心,向所述摄像区域的中心一侧偏移;
通过在所述槽部中填充遮光部件,形成将所述光电转换元件彼此之间元件分离的元件分离部。
根据上述结构的固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法,能提高受光灵敏度。
附图说明
图1是示出实施方式涉及的数字摄像机的概略结构的框图。
图2是示出实施方式涉及的固体摄像装置的概略结构的框图。
图3A是示出实施方式涉及的像素阵列的中央部的示意结构的说明图。
图3B是示出实施方式涉及的像素阵列的周缘部的示意结构的说明图。
图4是示出实施方式涉及的像素阵列的元件分离部的开口区域与光电转换元件的受光区域之间的位置关系的说明图。
图5是示出实施方式涉及的元件分离部的开口区域与光电转换元件的受光区域之间的位置关系的状态的一部分的说明图。
图6A~图6C是示出实施方式涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面示意图。
图7A和图7B是示出实施方式涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面示意图。
图8A和图8B是示出实施方式涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面示意图。
图9A和图9B是示出实施方式涉及的固体摄像装置的制造工序的剖面示意图。
图10是示出其他实施方式涉及的图像传感器的一部分的剖视说明图。
具体实施方式
根据本实施方式,提供一种固体摄像装置。固体摄像装置具备摄像区域和具有遮光性的元件分离部。摄像区域在半导体层上以矩阵状二维排列有多个光电转换元件。元件分离部以围绕各光电转换元件的受光区域的方式埋设,并且,将受光区域围绕的开口区域的中心位置,与所对应的受光区域的中心位置相比,位于摄像区域的中心一侧。
以下,参照附图,详细地说明实施方式涉及的固体摄像装置以及固体摄像装置的制造方法。再有,本发明并不限定于该实施方式。
图1是示出具备实施方式涉及的固体摄像装置14的数字摄像机1的概略结构的框图。如图1所示,数字摄像机1具备摄像机模块11和后段处理部12。
摄像机模块11具备摄像光学系统13和固体摄像装置14。摄像光学系统13取入来自被摄体的光,并使被摄体像成像。固体摄像装置14对由摄像光学系统13成像的被摄体像进行摄像,并向后段处理部12输出摄像所得的图像信号。除了数字摄像机1以外,这样的摄像机模块11还适用于例如带摄像机的便携式终端等电子设备。
后段处理部12具备ISP(Image Signal Processor:图像信号处理器)15、存储部16和显示部17。ISP 15进行从固体摄像装置14输入的图像信号的信号处理。这样的ISP 15进行例如噪声去除处理、缺陷像素修正处理、分辨率转换处理等高画质化处理。
然后,ISP 15将信号处理后的图像信号输出到存储部16、显示部17以及摄像机模块11内的固体摄像装置14所具备的后述的信号处理电路21(参照图2)。从ISP 15向摄像机模块11反馈的图像信号,被用于固体摄像装置14的调整或控制。
存储部16将从ISP 15输入的图像信号作为图像进行存储。另外,存储部16按照用户的操作等,向显示部17输出所存储的图像的图像信号。显示部17按照从ISP 15或者存储部16输入的图像信号来显示图像。这样的显示部17例如是液晶显示器等。
下面,参照图2,对摄像机模块11具备的固体摄像装置14进行说明。图2是示出实施方式涉及的固体摄像装置14的概略结构的框图。如图2所示,固体摄像装置14具备图像传感器20和信号处理电路21。
在此,对图像传感器20是所谓的背面照射型CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器,即、在对入射光进行光电转换的光电转换元件的与入射光入射的面相反的面侧形成布线层的背面照射型CMOS图像传感器的情况进行说明。
再有,本实施方式涉及的图像传感器20并不限定于背面照射型CMOS图像传感器,也可以是表面照射型CMOS图像传感器或CCD(chargecoupled device:电荷耦合器件)图像传感器等这样的任意的图像传感器。
图像传感器20具备外围电路22和像素阵列23。另外,外围电路22具备垂直移位寄存器24、定时控制部25、CDS(相关双重采样部)26、ADC(模拟数字转换部)27和线存储器28。
像素阵列23设置在图像传感器20的来自摄像光学系统13的光进行入射的区域中。在这样的像素阵列23中,在水平方向(行方向)和垂直方向(列方向),以二维阵列状(矩阵状)配置有与摄像图像的各像素相对应的多个光电转换元件。在固体摄像装置14中,像素阵列23成为摄像区域。并且,像素阵列23使与各像素相对应的各光电转换元件产生与入射光量相应的信号电荷(例如,电子)并进行积蓄。
定时控制部25是对垂直移位寄存器24输出成为动作定时的基准的脉冲信号的处理部。垂直移位寄存器24是向像素阵列23输出选择信号的处理部,所述选择信号用于以行为单位依次选择从阵列(矩阵)状二维排列的多个光电转换元件中读取信号电荷的光电转换元件。
像素阵列23将根据从垂直移位寄存器24输入的选择信号以行为单位所选择的各光电转换元件中积蓄的信号电荷,作为表示各像素的亮度的像素信号,从光电转换元件向CDS 26输出。
CDS 26是利用相关双重采样,从由像素阵列23输入的像素信号中去除噪声,并向ADC 27进行输出的处理部。ADC 27是将从CDS 26输入的模拟像素信号转换为数字像素信号,并按照线存储器28进行输出的处理部。线存储器28是暂时保持从ADC 27输入的像素信号,并以像素阵列23中的光电转换元件的每一行,将该像素信号向信号处理电路21进行输出的处理部。
信号处理电路21是对从线存储器28输入的像素信号进行规定的信号处理,并向后段处理部12进行输出的处理部。信号处理电路21对像素信号进行例如镜头阴影修正、缺陷修正、减噪处理等信号处理。
像这样地,在图像传感器20中,通过由配置在像素阵列23中的多个光电转换元件,将入射光光电转换成与受光量相应的量的信号电荷进行积蓄,并由外围电路22读取各光电转换元件中积蓄的信号电荷作为像素信号,来进行摄像。
另外,图像传感器20中,在像素阵列23上,以包围各光电转换元件的受光区域的方式,埋设用于将光电转换元件彼此之间电气性和光学性地元件分离的元件分离部。
在这样的图像传感器20中,来自摄像光学系统13的光从像素阵列23的中心上方朝向像素阵列23的受光面的整个面放射状入射。从而,在像素阵列23的中央部的光电转换元件中,相对于光电转换元件的受光面铅直向下的光被取入。另一方面,在像素阵列23的周缘部的光电转换元件中,相对于光电转换元件的受光面倾斜的光被取入。
因此,在像素阵列23的周缘部的光电转换元件中,倾斜入射的光的一部分被包围光电转换元件的受光区域的元件分离部遮挡而未到达受光区域。
其结果,在固体摄像装置14中,由于像素阵列23的周缘部的光电转换元件的受光量与像素阵列23的中央部的光电转换元件的受光量相比减少,因此受光灵敏度降低。
因此,在本实施方式涉及的固体摄像装置14中,在元件分离部的配设位置上做研究,通过高效地接受向位于像素阵列23的周缘部上的光电转换元件倾斜入射的光,来提高受光灵敏度。下面,参照图3A和图3B,对本实施方式涉及的像素阵列23进行说明。
图3A是示意地示出本实施方式涉及的像素阵列23的中央部(M)的剖面的说明图。图3B是示意地示出本实施方式涉及的像素阵列23的周缘部(R)的剖面的说明图。再有,图3A和图3B中仅示出了本实施方式的像素阵列23的说明所需的结构要素,对于像素阵列23的详细构造,用后述的包括像素阵列23的形成方法在内的固体摄像装置14的制造方法进行说明。
如图3A和图3B所示,像素阵列23具备第一导电型(P型)的半导体(在此设为Si:硅)层34。在P型Si层34内部的光电转换元件40的形成位置上设置第二导电型(N型)的Si区域39。像素阵列23中,由P型Si层34与N型Si区域39之间的PN结形成的光电二极管成为光电转换元件40。
另外,在相邻的各光电转换元件40之间设置具有遮光性的元件分离部43。元件分离部43以围绕各光电转换元件40的方式,从P型Si层34的表面向深度方向埋设。即,元件分离部43通过以围绕各光电转换元件40的方式埋设在P型Si层34中,来规定P型Si层34内的受光区域。
在本实施方式,通过由元件分离部43以俯视矩形状围绕各光电转换元件40,在与各光电转换元件40的上端面的受光区域41相对的位置上形成矩形状的开口区域50。在此,所述光电转换元件40的上端面,是指在光电转换元件40上,光向像素阵列23入射的一侧的端面。
再有,如图3A和图3B所示,在各元件分离部43的开口区域50上以覆盖开口区域50的方式设置有滤色器32。在各滤色器32的光入射一侧的上表面上设置微型透镜31。
另外,如图3A所示,在本实施方式的像素阵列23的中央部(M),元件分离部43的开口区域50的中心位置P与光电转换元件40的受光区域41的中心位置Q大致一致。具体而言,元件分离部43的开口区域50的中心位置P,位于光电转换元件40的上端面的受光区域41的中心位置Q的正上方。因此,在像素阵列23的中央部(M),相对于光电转换元件40的上端面的受光区域41铅直向下的光80被取入。
另一方面,如图3B所示,在本实施方式的像素阵列23的周缘部(R),元件分离部43的配设位置向像素阵列23的中央部(M)一侧偏移。具体而言,元件分离部43的开口区域50的中心位置P,相对于光电转换元件40的上端面的受光区域41的中心位置Q,向像素阵列23的中心一侧偏移。
如图3B所示,在移动元件分离部43的配设位置以前,元件分离部43在P型Si层34内处于点划线所示的位置上。在该位置,相对于光电转换元件40的受光区域41倾斜入射的光90(以下称作“倾斜光”)被遮挡住。
因此,如图3B所示,通过将点划线所示的元件分离部43的配设位置,移动到用实线所示的元件分离部43的配设位置上,被用点划线所示的元件分离部43遮挡住的倾斜光90就会到达光电转换元件40。
因此,在本实施方式的像素阵列23的周缘部(R),使元件分离部43的开口区域50向像素阵列23的中心一侧偏移。其结果,被用点划线所示的元件分离部43遮挡住的倾斜光90就到达了光电转换元件40,光电转换元件40的受光量增加。
另外,在本实施方式的像素阵列23中,随着元件分离部43的开口区域50从像素阵列23的周缘部(R)朝向中央部(M),而开口区域50的中心位置P与受光区域41的中心位置Q之间的偏移量d阶段性地变小。参照图4和图5,对该情况进行说明。
图4是示出本实施方式的像素阵列23中的元件分离部43的开口区域50的中心位置P与相对应的光电转换元件40的受光区域41的中心位置Q之间的位置关系的说明图。另外,图5是示出在图4所示的像素阵列23中,偏移量d随着从像素阵列23的周缘部向中央部阶段性地变小的状态的一部分的说明图。
如图4所示,在像素阵列23的周缘部,元件分离部43的开口区域50的中心位置P相对于光电转换元件40的受光区域41的中心位置Q,各自向像素阵列23的中心一侧偏移。即,光电转换元件40的受光区域41在元件分离部43的开口区域50内从外观上看,各自向与元件分离部43的开口区域50所偏移的方向相反的方向偏移。
另外,在这样的像素阵列23中,来自摄像光学系统13的光从像素阵列23的中心上方朝向像素阵列23的受光面的整个面放射状入射。因此,相对于光电转换元件40的上端面的受光区域41的光的入射角度,在像素阵列23中的光的受光位置上分别不同。具体而言,光电转换元件40的上端面的受光区域41和入射到受光区域41上的光所构成的角(以下称作“入射角度”)随着从像素阵列23的周缘部(R)向中央部(M)而变小。
因此,如图5所示,偏移量d配合着相对于各光电转换元件40的受光区域41的光的入射角度,随着从像素阵列23的周缘部(R)向中央部(M)而变小。
通过这样地使偏移量d配合着相对于各光电转换元件40的受光区域41的光的入射角度,随着从像素阵列23的周缘部(R)向中央部(M)而变小,由此,配设在像素阵列23中的各光电转换元件40的受光量增加。
在本实施方式的像素阵列23中,考虑了相对于光电转换元件40的受光区域41的光的入射角度,来使周缘部的开口区域50的配设位置向像素阵列23的中心一侧偏移。这样,在元件分离部43没有偏移时被遮挡住的倾斜光90,就会到达光电转换元件40,周缘部的光电转换元件40的受光量增加。
从而,固体摄像装置14中,由于像素阵列23的周缘部的光电转换元件40中受光量增加,并且中央部与周缘部的光电转换元件40的受光量大致均等,因此,受光灵敏度提高。
下面,参照图6~图9,对包括这样的像素阵列23的形成方法在内的固体摄像装置14的制造方法进行说明。再有,固体摄像装置14中的除像素阵列23以外的部分的制造方法与一般的CMOS图像传感器相同。因此,以下对固体摄像装置14中的像素阵列23部分的制造方法进行说明。另外,为了容易理解本实施方式的说明,将像素阵列23分为中央部和左右周缘部。
图6~图9是示出实施方式涉及的固体摄像装置14的制造工序的剖面示意图。再有,在图6~图9中选择性地示出了像素阵列23的制造工序,并且还示出了在图3A和图3B中所省略的结构要素。
如图6A所示,在制造像素阵列23时,在Si晶片等半导体基板4上形成P型Si层34。这时,例如通过在半导体基板4上使掺杂有硼等P型杂质的Si层进行外延生长而形成P型Si层34。再有,这样的P型Si层34也可以通过向Si晶片的内部离子注入P型杂质并进行退火处理来形成。
接着,通过向P型Si层34中的光电转换元件40的形成位置上离子注入例如磷等N型杂质并进行退火处理,在P型Si层34上以矩阵状二维排列N型Si区域39。这样,就在像素阵列23上,利用P型Si层34与N型Si区域39之间的PN结形成了光电二极管即光电转换元件40。
之后,如图6B所示,在P型Si层34上,与读取栅极44或多层布线45等一起形成绝缘层35。在这样的工序中,反复进行下述工序:在P型Si层34的上表面形成读取栅极44等之后形成氧化硅层的工序;在氧化硅层上形成规定的布线图案的工序;以及在布线图案内填充Cu等形成多层布线45的工序。这样就形成了在内部设置有读取栅极44或多层布线45等的绝缘层35。
接着,如图6C所示,在绝缘层35的上表面涂覆粘接剂设置粘接层36,在粘接层36的上表面贴上例如Si晶片等支撑基板37。之后,使图6C所示的构造体上下翻转后,利用例如研磨机等研磨装置,从背面一侧(在此是上表面一侧)对半导体基板4进行研磨,将半导体基板4薄化到规定的厚度。
然后,利用例如CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学机械抛光),对半导体基板4的背面一侧进一步进行研磨,如图7A所示地使P型Si层34的成为受光面的背面(在此是上表面)露出。
这之后,如图7B所示,从P型Si层34的上表面朝向P型Si层34内,在各光电转换元件40之间反复多次进行例如硼或氟化硼等P型杂质D的离子注入,直到规定的深度位置。
这时,一边阶段性地减弱离子注入能量,一边依次反复进行P型杂质D的离子注入。这样,就在P型Si层34内,在规定的深度位置上形成由多段构成的P型掺杂区域,在该例子中由4段构成。
之后,通过进行退火处理,P型掺杂区域内部的P型杂质D离子被活化。这样就形成了掺杂有P型杂质D的元件分离区域46。这样的元件分离区域46将在P型Si层34的比较深的位置上相邻的光电转换元件40之间电气性分离。
接着,如图8A所示,在P型Si层34的上表面涂覆例如抗蚀剂60,利用光刻法留下与元件分离部43的开口区域50的形成位置相对应的部分(参照图4)的抗蚀剂60,去除它以外的抗蚀剂60。
具体说明,在抗蚀剂60的周缘部,形成在与元件分离部43的开口区域50相对应的位置上的抗蚀剂60的中心位置,相对于光电转换元件40的上端面的受光区域41的中心位置Q,向像素阵列23的中心一侧偏移。
然后,使用这样的抗蚀剂60作为掩模来进行RIE(Reactive Ion Etching:刻蚀),如图8B所示地去除将各光电转换元件40元件分离的元件分离部43的形成位置(参照图3A、图3B)上的P型Si层34,直到元件分离区域46的上端为止,从而形成槽70。这时,形成在像素阵列23的周缘部的P型Si层34内的槽70向像素阵列23的中心一侧偏移。
接着,在槽70的内周面上使用例如CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)或溅射等形成氧化硅等绝缘膜。之后,如图9A所示,在被绝缘膜覆盖了内周面的槽70的内部,使用例如CVD填充铝等遮光部件42,形成元件分离部43。这样,光电转换元件40彼此之间就被电气性和光学性地元件分离。
这样,在像素阵列23的周缘部,在P型Si层34上形成了元件分离部43,元件分离部43的开口区域50的中心位置P相对于所对应的光电转换元件40的受光区域41的中心位置P向像素阵列23的中心一侧偏移。
然后,如图9B所示,在P型Si层34的上表面的与开口区域50相对应的位置上形成使红、绿、蓝或者白的某一种颜色光选择性地透过的滤色器32。之后,通过在各滤色器32的上表面形成对经由摄像光学系统13入射的光进行会聚的微型透镜31,而形成像素阵列23。
在经过了上述工序所制造的固体摄像装置14中,考虑了相对于光电转换元件40的受光区域41的光的入射角度,像素阵列23中的周缘部的开口区域50的配设位置向像素阵列23的中心一侧偏移。这样,在元件分离部43没有偏移时被遮挡住的倾斜光90到达光电转换元件40,周缘部的光电转换元件40的受光量增加。
从而,固体摄像装置14中,由于像素阵列23的周缘部的光电转换元件40中受光量增加,并且中央部与周缘部的光电转换元件40的受光量大致均等,因此,受光灵敏度提高了。
另外,在本实施方式中,通过移动设置在P型Si层34中的作为DTI(Deep Trench Isolation:深槽隔离)的元件分离部43的配设位置,来规定各光电转换元件40的受光区域41,即进行所谓的定标(scaling)。
即,在本实施方式中,在以围绕各光电转换元件40的方式从P型Si层34的表面朝向深度方向埋设的位置上,使遮光性的元件分离部43偏移。从而,例如与使用设置在P型Si层34上的遮光膜进行定标的情况相比,能够将开口区域50的中心位置P与所对应的受光区域41的中心位置Q之间的偏移量d抑制到较小。
另外,在经过上述工序所制造的像素阵列23中,在P型Si层34内,在元件分离部43的下端一侧形成有元件分离区域46。在本实施方式中,利用元件分离部43和元件分离区域46,防止了来自相邻的光电转换元件40的电子的流入。在此,所述元件分离部43的下端,是指在元件分离部43中,与光向像素阵列23入射的一侧相反的一侧的端部。
在本实施方式中,在P型Si层34内形成了元件分离区域46之后,形成元件分离部43。从而,元件分离部43从P型Si层34的上表面一直形成到元件分离区域46的上端为止。即,在P型Si层34的深部形成电气性地进行元件分离的元件分离区域46,在P型Si层34的表面部形成电气性和光学性地进行元件分离的元件分离部43。
形成在P型Si层34的表面部的元件分离部43,为了规定各光电转换元件40而需要光学特性。另一方面,形成在P型Si层34深部的元件分离区域46不需要光学特性。即,为了防止来自相邻的光电转换元件40的电子的流入,而形成本实施方式的元件分离区域46。
通过这样地在P型Si层34的规定的深度位置上形成元件分离区域46,能够抑制形成在P型Si层34中的槽70的深度,因此,能够抑制RIE所引起的对P型Si层34的坏影响。
再有,在上述的实施方式中,在P型Si层34内形成了元件分离区域46之后,形成元件分离部43,但也可以在P型Si层34中形成了槽70之后,在槽70所在位置的下侧的P型Si层34内形成元件分离区域46。
该情况下,由于从槽70的底面向P型Si层34的深度方向进行P型杂质D的离子注入,因此,可以使用比上述实施方式弱的离子注入能量来形成P型掺杂区域。
另外,到此为止,对实施方式涉及的图像传感器20是背面照射型图像传感器的情况进行了说明,但上述的元件分离部43和元件分离区域46的结构可以在表面照射型的图像传感器中采用。
图10是在表面照射型图像传感器中采用了实施方式涉及的元件分离部43和元件分离区域46的结构的情况下的说明图。图10中示出了表面照射型图像传感器中的像素阵列23a的示意剖面的一部分。再有,对于图10所示的结构要素中的与图9B所示的结构要素具有同样功能的结构要素,通过标注与图9B所示的附图标记相同的附图标记而省略其说明。
如图10所示,像素阵列23a除了P型Si层34设置在半导体基板4上这点,以及设置有读取栅极44或多层布线45的绝缘层35被配置在P型Si层34的受光面(上表面)一侧这点以外,是与图9B所示的像素阵列23同样的结构。
从而,在图10所示的像素阵列23a中,也是在像素阵列23a的周缘部,元件分离部43的配设位置向像素阵列23a的中心一侧偏移的结构。
因为是这种结构,所以在像素阵列23a的周缘部的光电转换元件40中受光量增加了并且中央部与周缘部的光电转换元件40的受光量大致均等,因此,受光灵敏度提高。
再有,在上述实施方式中,将Si层34和元件分离区域46设为P型,将Si区域39设为N型,但也可以将Si层34和元件分离区域46设为N型,将Si区域39设为P型来构成像素阵列23。
另外,在上述实施方式中,偏移量d随着从像素阵列23的周缘部(R)朝向中央部(M)而阶段性地变小,但元件分离部43的开口区域50的配设位置不限于该结构。
例如,也可以将像素阵列23分为包含多个开口区域50的块,按照每个块,偏移量d随着从像素阵列23的周缘部(R)朝向中央部(M)而阶段性地变小。
根据这种结构,也与上述的结构同样,倾斜光90能相对光电转换元件40的受光区域41高效地到达,中央部与周缘部的光电转换元件40的受光量大致均等,固体摄像装置14的受光灵敏度提高。
已经说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子而提出的,并不是想限定发明范围。这些新的实施方式可以以其他各种各样的方式实施,可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种各样的省略、置换和变更。这些实施方式或其变形包含在发明范围或主旨内,并且也包含在权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。

Claims (15)

1.一种固体摄像装置,具备:
摄像区域,在半导体层上以矩阵状二维排列有多个光电转换元件;以及
元件分离部,以围绕各所述光电转换元件的受光区域的方式埋设该元件分离部,并且,将该受光区域围绕的开口区域的中心位置,与所对应的所述受光区域的中心位置相比,位于所述摄像区域的中心一侧,并且所述元件分离部具有遮光性。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置,
具备元件分离区域,该元件分离区域从所述半导体层中的所述元件分离部的下端向深度方向延伸,并且包含与所述半导体层中所含的杂质相同导电型的杂质。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置,
所述开口区域的配设位置越接近于所述摄像区域的中心位置,该开口区域的中心位置与所述受光区域的中心位置之间的偏移量越小。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置,
相邻的所述开口区域的间隔一定。
5.根据权利要求1所述的固体摄像装置,
所述元件分离部以俯视矩形状围绕所述各光电转换元件的受光区域。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置,
所述元件分离部是通过在对所述半导体层进行刻蚀而形成的槽部中填充遮光部件而形成的。
7.根据权利要求2所述的固体摄像装置,
所述元件分离区域是通过对所述半导体层离子注入所述杂质而形成。
8.一种固体摄像装置的制造方法,包括:
通过在半导体层上以矩阵状形成多个光电转换元件,来形成二维地排列有所述光电转换元件的摄像区域;
在所述半导体层上形成将所述光电转换元件的受光区域围绕的槽部,并且,将该受光区域围绕的区域的中心位置,相对于该受光区域的中心,向所述摄像区域的中心一侧偏移;
通过在所述槽部中填充遮光部件,形成将所述光电转换元件彼此之间元件分离的元件分离部。
9.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
通过从所述槽部的形成区域的下端向深度方向扩散与所述半导体层中所含的杂质相同导电型的杂质,来形成将所述光电转换元件彼此之间元件分离的元件分离区域。
10.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
在形成所述槽部时,该槽部的形成位置越接近于所述摄像区域的中心位置,被该槽部围绕的区域的中心位置与被该槽部围绕的所述受光区域的中心位置之间的偏移量越小。
11.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
在形成所述槽部时,相邻的所述槽部的间隔一定。
12.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
以俯视矩形状围绕所述光电转换元件的受光区域的方式形成所述槽部。
13.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
在形成所述元件分离部时,在所述槽部的内周面形成绝缘膜,并在形成有该绝缘膜的所述槽部中填充金属。
14.根据权利要求9所述的固体摄像装置的制造方法,
在形成所述元件分离区域时,向所述半导体层离子注入所述杂质并使所述杂质热扩散。
15.根据权利要求8所述的固体摄像装置的制造方法,
利用所述元件分离部的形成位置来规定所述光电转换元件的受光区域。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110520996A (zh) * 2017-04-06 2019-11-29 松下知识产权经营株式会社 摄像装置、以及在其中使用的固体摄像装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012126A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
US10777609B1 (en) * 2019-04-01 2020-09-15 Visera Technologies Company Limited Optical devices with light collection elements formed in pixels
JP2021197401A (ja) * 2020-06-10 2021-12-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置及び電子機器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344666B1 (en) * 1998-11-11 2002-02-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Amplifier-type solid-state image sensor device
US20100207231A1 (en) * 2009-02-16 2010-08-19 Panasonic Corporation Solid-state image device and method of manufacturing the same
CN101847643A (zh) * 2009-03-23 2010-09-29 株式会社东芝 固态成像器件及其制造方法
US20110019050A1 (en) * 2008-02-28 2011-01-27 Hirofumi Yamashita Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
CN102194846A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 株式会社东芝 固体摄像装置及其制造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2917920B2 (ja) * 1996-06-27 1999-07-12 日本電気株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP2003197897A (ja) * 2001-12-28 2003-07-11 Fuji Film Microdevices Co Ltd 半導体光電変換装置
US7443005B2 (en) * 2004-06-10 2008-10-28 Tiawan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Lens structures suitable for use in image sensors and method for making the same
KR100640972B1 (ko) * 2004-07-15 2006-11-02 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조 방법
US7968888B2 (en) * 2005-06-08 2011-06-28 Panasonic Corporation Solid-state image sensor and manufacturing method thereof
JP4677311B2 (ja) * 2005-09-14 2011-04-27 富士フイルム株式会社 Mos型固体撮像装置及びその製造方法
JP2010282992A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP5537905B2 (ja) * 2009-11-10 2014-07-02 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置
WO2013031537A1 (ja) * 2011-08-30 2013-03-07 富士フイルム株式会社 固体撮像装置及びデジタルカメラ
JP5710510B2 (ja) * 2012-01-12 2015-04-30 株式会社東芝 固体撮像装置
JP5774501B2 (ja) * 2012-01-12 2015-09-09 株式会社東芝 固体撮像装置
JP5556823B2 (ja) * 2012-01-13 2014-07-23 株式会社ニコン 固体撮像装置および電子カメラ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344666B1 (en) * 1998-11-11 2002-02-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Amplifier-type solid-state image sensor device
US20110019050A1 (en) * 2008-02-28 2011-01-27 Hirofumi Yamashita Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US20100207231A1 (en) * 2009-02-16 2010-08-19 Panasonic Corporation Solid-state image device and method of manufacturing the same
CN101847643A (zh) * 2009-03-23 2010-09-29 株式会社东芝 固态成像器件及其制造方法
CN102194846A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 株式会社东芝 固体摄像装置及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110520996A (zh) * 2017-04-06 2019-11-29 松下知识产权经营株式会社 摄像装置、以及在其中使用的固体摄像装置
CN110520996B (zh) * 2017-04-06 2023-08-08 新唐科技日本株式会社 摄像装置、以及在其中使用的固体摄像装置

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JP2015099862A (ja) 2015-05-28

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