CN107078136A - 背面入射型固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的背面入射型固体摄像装置(SI)包括半导体基板(1)、移位寄存器(19)、及遮光膜(57)。半导体基板(1)在背面侧具有光入射面，并且具有根据光入射而产生电荷的受光部(13)。移位寄存器(19)设置于半导体基板(1)的与光入射面相反侧的光检测面(7)侧。遮光膜(57)设置于半导体基板(1)的光检测面(7)侧。遮光膜(57)具有与光检测面(7)相对的凹凸面(57a)。

Description

背面入射型固体摄像装置
技术领域
本发明关于一种背面入射型固体摄像装置。
背景技术
已知有一种背面入射型固体摄像装置，其包括：半导体基板，其在背面侧具有光入射面，并且具有根据光入射而产生电荷的受光部；电荷传输部，其设置于半导体基板的与光入射面相反侧的光检测面侧；及遮光膜，其设置于半导体基板的光检测面侧(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，遮光膜抑制于背面入射型固体摄像装置以外的部位(例如，安装有背面入射型固体摄像装置的基板等)反射或散射的光自光检测面侧再入射至半导体基板。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-33473号公报
发明内容
发明所要解决的问题
有时会在自光入射面侧入射至背面入射型固体摄像装置(半导体基板)的光与通过半导体基板的光中在遮光膜反射后朝向光入射面侧的光之间产生干涉。若产生上述光的干涉，则分光灵敏度特性产生表面波纹，即干涉条纹(etaloning)现象，灵敏度难以稳定。
本发明的一形态的目的在于提供一种能够抑制光自光检测面侧向半导体基板的再入射，且抑制干涉条纹现象的产生的背面入射型固体摄像装置。
解决问题的技术手段
本发明的一形态为一种背面入射型固体摄像装置，其包括：半导体基板，其在背面侧具有光入射面，并且具有根据光入射而产生电荷的受光部；电荷传输部，其设置于半导体基板的与光入射面相反侧的光检测面侧；及遮光膜，其设置于半导体基板的光检测面侧。遮光膜具有与光检测面相对的凹凸面。
本形态中，由于遮光膜设置于半导体基板的光检测面侧，故而可抑制光自光检测面侧向半导体基板的再入射。由于遮光膜具有与光检测面相对的凹凸面，故而相对于自光入射面侧入射至半导体基板的光的相位而言，经凹凸面反射的光具有分散的相位差。由此，这些光彼此抵消，从而抑制干涉条纹现象。
也可进而具备位于半导体基板与遮光膜之间且设置有遮光膜的绝缘膜，在绝缘膜上形成有凹凸，遮光膜的凹凸面与形成于绝缘膜上的凹凸对应。在该情况下，可简单地实现具有凹凸面的遮光膜。
也可进而具备位于绝缘膜内且以沿着光检测面的方式排列的多个导体，绝缘膜的凹凸与多个导体对应而形成。在该情况下，可简单地实现形成有凹凸的绝缘膜。
遮光膜也可包含导电性金属材料，多个导体中除了输入有规定的信号的导体以外的导体与遮光膜电性地连接。在该情况下，不会阻碍输入有规定的信号的电极的功能，且除了输入有规定的信号的电极以外的电极的电位稳定。
多个导体也可包含以各个的端部重叠的方式交替地配置的多个第一及第二导体，绝缘膜的凹凸对应于第一导体与第二导体的阶差而形成。在该情况下，可简单地实现形成有凹凸的绝缘膜。
受光部也可包含多个像素，绝缘膜以至少按多个像素的每个像素分开的方式形成，遮光膜也设置于绝缘膜中的分开的部分之间。在该情况下，可抑制像素间的光(经凹凸面反射的光)的串扰的产生。
受光部也可具有排列于第一方向的多个光感应区域，在半导体基板的光检测面侧设置有多个电位梯度形成部，这些多个电位梯度形成部相对于各光感应区域而形成沿着与第一方向交叉的第二方向变高的电位梯度，电荷传输部将自多个光感应区域获取的电荷传输于第一方向，遮光膜以覆盖多个电位梯度形成部及电荷传输部的方式设置。在该情况下，在光感应区域产生的电荷沿着通过电位梯度形成部而形成的电位梯度的电位的倾斜而移动。因此，对于光感应区域中的电荷的移动，无须设置赋予不同的相位的电荷传输信号的传输电极组。即，在遮光膜与光检测面之间，不存在如上所述的传输电极组，故而不易显著产生干涉条纹现象。因此，作为具有凹凸面的遮光膜，在光感应区域中的电荷由通过电位梯度形成部而形成的电位梯度而移动的构成中也可发挥效果。
各光感应区域的平面形状也可为将第二方向设为长边方向的矩形形状，遮光膜的凹凸面为凹凸沿着第二方向重复且连续的面。在该情况下，可遍及光感应区域的长边方向，确实地抑制干涉条纹现象。
发明的效果
根据本发明的上述一形态，可提供一种能够抑制光自光检测面侧向半导体基板的再入射，且抑制干涉条纹现象的产生的背面入射型固体摄像装置。
附图说明
图1为一实施方式的背面入射型固体摄像装置的立体图。
图2为用以说明本实施方式的背面入射型固体摄像装置的构成的概念图。
图3为用以说明沿着图2中的III-III线的剖面构成的概念图。
图4为沿着图2中的IV-IV线的剖视图。
图5为沿着图2中的V-V线的剖视图。
图6(a)～(d)为表示本实施方式的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
图7(a)～(d)为表示本实施方式的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
图8(a)～(d)为表示本实施方式的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
图9为表示实施例1及比较例1中的、波长(nm)与输出(A)的关系的曲线图。
图10为用以说明本实施方式的变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。
图11(a)、(b)为用以说明本实施方式的变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。
图12(a)、(b)为用以说明本实施方式的又一变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。
图13为用以说明本实施方式的又一变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。
图14(a)、(b)为用以说明像素与遮光膜的位置关系的示意图。
图15(a)～(d)为表示图12中的(a)所示的变形例的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
图16(a)、(b)为表示图12中的(b)所示的变形例的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。再者，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。
参照图1～图5，说明本实施方式的背面入射型固体摄像装置SI的构成。图1为本实施方式的背面入射型固体摄像装置的立体图。图2为用以说明本实施方式的背面入射型固体摄像装置的构成的概念图。图3为用以说明沿着图2中的III-III线的剖面构成的概念图。图4为沿着图2中的IV-IV线的剖视图。图5为沿着图2中的V-V线的剖视图。
如图1所示，背面入射型固体摄像装置SI为使半导体基板1自背面侧薄化而成的BT(Back-Thinned，背面减薄)-CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)线性影像传感器。半导体基板1例如通过利用KOH水溶液等蚀刻而薄化。在半导体基板1的中央区域形成有凹部3，在凹部3的周围存在较厚的框部。凹部3的侧面相对于底面5成钝角地倾斜。
半导体基板1的已薄化的中央区域为摄像区域(受光部)，光L入射至该摄像区域。半导体基板1的凹部3的底面5构成光入射面。半导体基板1的背面、即与光入射面相反侧的面构成光检测面7(参照图2、图4及图5)。也可通过蚀刻而去除上述框部。在该情况下，背面入射型固体摄像装置SI为整个区域被薄化的背面入射型固体摄像装置。
如图2所示，背面入射型固体摄像装置SI在光检测面7侧具备受光部13、多个储存部15、多个传输部17、作为电荷传输部的移位寄存器19。
受光部13具有多个光感应区域21及多个电位梯度形成部23。光感应区域21感应光的入射，产生与入射光的强度对应的电荷。光感应区域21的平面形状呈由两条长边与两条短边而形成的矩形形状。多个光感应区域21排列于第一方向D1。在本实施方式中，第一方向D1为沿着光感应区域21的短边方向的方向。将第一方向D1设为一维方向，多个光感应区域21为阵列状地配置于该一维方向。一个光感应区域21构成受光部13中的一个像素。
各电位梯度形成部23分别与光感应区域21对应而配置。电位梯度形成部23相对于所对应的光感应区域21而形成沿着与第一方向D1交叉的第二方向D2变高的电位梯度。在本实施方式中，第一方向D1与第二方向D2正交，第二方向D2为沿着光感应区域21的长边方向的方向。通过电位梯度形成部23，而使产生于光感应区域21的电荷自光感应区域21的另一短边侧排出。即，电位梯度形成部23形成与光感应区域21的一短边侧相比光感应区域21的另一短边侧更高的电位梯度。
各储存部15分别与光感应区域21对应，且配置于光感应区域21的另一短边侧。即，多个储存部15以在第二方向D2与光感应区域21排列的方式配置于光感应区域21的另一短边侧。储存部15位于光感应区域21与传输部17之间。在本实施方式中，通过电位梯度形成部23而自光感应区域21排出的电荷储存于储存部15。储存于储存部15的电荷被传送至所对应的传输部17。
各传输部17分别与储存部15对应，且配置于所对应的储存部15与移位寄存器19之间。即，多个传输部17以在第二方向D2与储存部15排列的方式配置于光感应区域21的另一短边侧。传输部17位于储存部15与移位寄存器19之间。传输部17获取储存于储存部15的电荷，并将所获取的电荷向移位寄存器19传输。
移位寄存器19以与各储存部15夹住各传输部17的方式配置。即，移位寄存器19配置于光感应区域21的另一短边侧。移位寄存器19获取自各传输部17传输的电荷。移位寄存器19将所获取的电荷沿第一方向D1予以传输，并依序输出至输出部25。自移位寄存器19输出的电荷通过输出部25而转换为电压，作为每个光感应区域21的电压输出至背面入射型固体摄像装置SI的外部。输出部25例如由浮动扩散放大器(FDA)等而构成。
在相邻的光感应区域21之间、相邻的储存部15之间、及相邻的传输部17之间，配置有隔离区域。隔离区域实现光感应区域21之间、储存部15之间、及传输部17之间各个的电性分离。
受光部13、多个储存部15、多个传输部17、及移位寄存器19也如图3所示，形成于半导体基板1。半导体基板1包含成为半导体基板1的基体的p型半导体层31、形成于p型半导体层31的一个面侧(半导体基板1的光检测面7侧)的n型半导体层32、34、36、38、n-型半导体层33、35、37、及p+型半导体层39。在本实施方式中，使用硅基板作为半导体基板1。附加于导电型的「+」表示高杂质浓度。所谓高杂质浓度，是指杂质浓度例如为1×1017cm-3以上。附加于导电型的「－」表示低杂质浓度。所谓低杂质浓度，是指杂质浓度例如为1×1015cm-3以下。作为n型杂质，有N、P或As等。作为p型杂质，有B或Al等。
p型半导体层31与n型半导体层32形成pn结，通过n型半导体层32，而构成通过光的入射而产生电荷的光感应区域21。n型半导体层32在俯视时呈由两条长边与两条短边而形成的矩形形状。n型半导体层32沿着第一方向D1排列，且数组状地位于一维方向。即，各n型半导体层32排列于沿着n型半导体层32的短边方向的方向。多个n型半导体层32位于半导体基板1的已薄化的中央区域。上述隔离区域可通过p+型半导体层而构成。
相对于n型半导体层32而配置有电极41。电极41经由绝缘层(于图3中未图示)而形成于n型半导体层32上。通过电极41而构成电位梯度形成部23。电极41构成所谓电阻式栅极(resistive gate)电极，且以沿着第二方向D2延伸的方式形成。
电极41通过对第二方向D2的两端(REGL、REGH)赋予电位差，而形成与电极41的第二方向D2的电阻成分对应的电位梯度。即，电极41形成自光感应区域21的一短边侧向另一短边侧沿着第二方向D2变高的电位梯度。通过该电位梯度，而在n型半导体层32中的电极41的正下方的区域，形成电位的倾斜。根据光入射而在n型半导体层32产生的电荷沿着电极41的正下方的区域中的电位的倾斜而在第二方向D2移动。
相对于n型半导体层32而配置有电极42。电极42与电极41在第二方向D2相邻。电极42经由绝缘层(在图3中未图示)而形成于n型半导体层32上。
对电极42施加比施加至电极41的两端的电压更高的电压(STG)。因此，n型半导体层32中的电极42的正下方的区域的电位比n型半导体层32中的电极41的正下方的区域的电位更低。因此，沿着电极41的正下方的区域中的电位的倾斜而移动来的电荷流入至形成于电极42的正下方的区域的电位井内，并储存于该电位井。通过电极42及n型半导体层32构成储存部15。
以与电极42在第二方向D2相邻的方式配置有一对传输电极43、44。传输电极43、44经由绝缘层(在图3中未图示)而分别形成于n-型半导体层33及n型半导体层34上。n-型半导体层33及n型半导体层34以与n型半导体层32在第二方向D2相邻的方式配置。
自控制电路(未图标)对传输电极43、44赋予信号TG。n-型半导体层33及n型半导体层34的电位的深度根据赋予至传输电极43、44的信号TG而变化。由此，储存于电极42的正下方的区域的电荷被送出至移位寄存器19。通过传输电极43、44与传输电极43、44下的n-型半导体层33及n型半导体层34，构成传输部17。
以与传输电极44于第二方向D2相邻的方式配置有两对传输电极45、46、47、48。传输电极45、46、47、48经由绝缘层(在图3中未图示)而分别形成于n-型半导体层35、37及n型半导体层36、38上。n-型半导体层35、37及n型半导体层36、38以与n型半导体层34在第二方向D2相邻的方式配置。
自控制电路(未图标)对传输电极45、46赋予信号P1H，自控制电路(未图标)对传输电极47、48赋予信号P2H。信号P1H与信号P2H为相反相位。n-型半导体层35、37及n型半导体层36、38的电位的深度根据赋予至传输电极45、46、47、48的信号P1H及信号P2H而变化。由此，自传输部17获取的电荷被传输至输出部25。通过传输电极45、46、47、48与传输电极45、46、47、48下的n-型半导体层35、37及n型半导体层36、38，而构成移位寄存器19。
p+型半导体层39使n型半导体层32、34、36、38及n-型半导体层33、35、37与半导体基板1的其他部分电性分离。电极41、42及传输电极43、44、45、46、47、48由透过光的材料，例如多晶硅膜构成。上述绝缘层由例如氧化硅膜构成。使n型半导体层32除外的n型半导体层32、34、36、38及n-型半导体层33、35、37(多个储存部15、多个传输部17、及移位寄存器19)与p+型半导体层39，位于半导体基板1的框部。
如图4及图5所示，背面入射型固体摄像装置SI具备绝缘膜51、分别多个的第一导体53及第二导体55、以及遮光膜57。绝缘膜51、多个第一导体53、多个第二导体55、及遮光膜57配置于半导体基板1的光检测面7侧，绝缘膜51以覆盖电极41、42及传输电极43、44、45、46、47、48等的方式，设置于这些电极41～48上。自半导体基板1的光检测面7侧观察，绝缘膜51以覆盖光检测面7整体的方式形成。绝缘膜51包含透过光的材料，例如BPSG(BoronPhosphor Silicate Glass，硼磷硅酸盐玻璃)。
第一导体53及第二导体55位于绝缘膜51内，且以沿着光检测面7的方式排列。第一导体53及第二导体55位于电极41(n型半导体层32)上、即受光部13(多个光感应区域21)上。第一导体53及第二导体55遍及受光部13的第一方向D1的端部间而沿着第一方向D1延伸。第一导体53及第二导体55包含透过光的材料，例如多晶硅膜。
第一导体53与第二导体55以各自的第二方向D2的端部重叠的方式，沿着第二方向D2交替地配置。就重叠存在第一导体53与第二导体55的区域而言，与仅存在第一导体53或第二导体55的区域相比，对应于其中的一方的导体53、55的厚度而变厚。重叠存在第一导体53与第二导体55的区域成为凸部，仅存在第一导体53或第二导体55的区域成为凹部。即，通过重叠存在第一导体53与第二导体55的区域与仅存在第一导体53或第二导体55的区域，而于第二方向D2上形成阶差。
遮光膜57以覆盖绝缘膜51整体的方式设置于绝缘膜51上。即，自半导体基板1的光检测面7侧观察，遮光膜57也以覆盖光检测面7整体的方式形成。绝缘膜51位于半导体基板1与遮光膜57之间。遮光膜57抑制在背面入射型固体摄像装置SI以外的部位(例如，安装有背面入射型固体摄像装置SI的基板等)反射或散射的光自光检测面7侧再入射至半导体基板1。遮光膜57由例如导电性金属材料(Al或AlSiTi等)构成。在遮光膜57包含导电性金属材料的情形时，遮光膜57作为反射膜而发挥功能。
在绝缘膜51形成有凹凸。绝缘膜51的凹凸对应于通过第一导体53与第二导体55所形成的阶差而形成。绝缘膜51在与重叠存在第一导体53与第二导体55的区域对应的位置成为「山」，在与仅存在第一导体53或第二导体55的区域对应的位置成为「谷」。绝缘膜51的凹凸沿着第二方向D2重复地连续。
传输电极45、46、47、48分别以第一方向D1的端部重叠的方式，沿着第一方向D1交替地配置，故而通过传输电极45、46、47、48，而在第一方向D1上形成阶差。因此，在绝缘膜51，也形成有与通过传输电极45、46、47、48而形成的阶差对应的凹凸。
遮光膜57具有与光检测面7相对的凹凸面57a。凹凸面57a与形成于绝缘膜51的凹凸对应。因此，凹凸面57a为凹凸沿着第二方向重复且连续的面。凹凸面57a的与半导体基板1(绝缘膜51)的厚度方向平行的剖面为凹状曲线与凸状曲线交替地连续而成的波形状。在本实施方式中，在与第二方向D2平行且与上述厚度方向平行的剖面中，凹凸面57a为波形状。因此，凹凸面57a的山部及谷部沿着第一方向D1延伸。凹凸面57a的凹凸图案在各光感应区域21中相同。此处所谓相同，指实质上的相同，而并非数学上严格相同。因此，只要形状的尺寸误差或高度(深度)的误差等为±10％以内，则为图案相同。
在与光检测面7正交的方向上的自光检测面7至凹凸面57a为止的距离沿着第二方向D2而连续地且周期性地变化。即，半导体基板1的厚度方向(半导体基板1的光入射面与光检测面7相对的方向)上的、自半导体基板1的光入射面(底面5)至凹凸面57a为止的光路长与凹凸面57a(形成于绝缘膜51的凹凸)对应地成为各种值。
在绝缘膜51，在对应于第一导体53与第二导体55的所期望的位置形成有接触孔。遮光膜57通过形成于绝缘膜51的接触孔而与第一导体53与第二导体55电性地且物理地连接。对传输电极45、46、47、48输入用以传输电荷的信号P1H、P2H，故而未连接于遮光膜57。即，输入有规定的信号的导体(例如，传输电极45、46、47、48等)以外的导体(第一导体53及第二导体55)与遮光膜57电性地连接。
继而，参照图6～图8，说明上述背面入射型固体摄像装置SI的制造过程。图6～图8为表示本实施方式的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
首先，准备具备p型半导体层31、n型半导体层32、34、36、38、n-型半导体层33、35、37、及p+型半导体层39的半导体基板1。各半导体层通过将所对应的导电型的杂质添加至半导体基板1而形成。杂质的添加可使用离子注入法等。其次，在所准备的半导体基板1的光检测面7侧，经由氧化膜61而形成多晶硅膜63(参照图6中的(a))。氧化膜61可通过将半导体基板1的表面(光检测面7)热氧化而形成。在该情况下，氧化膜61为氧化硅膜。
其次，通过蚀刻而去除多晶硅膜63的与光感应区域21(受光部13)对应的部分以外的部分(参照图6中的(b))。未被去除而保留的多晶硅膜63构成电极41等。其次，在未被去除而保留的多晶硅膜63上，形成绝缘膜65(参照图6中的(c))。绝缘膜65包含例如BPSG。绝缘膜65构成上述绝缘膜51的一部分。然后，在氧化膜61中的自多晶硅膜63(绝缘膜65)露出的部分上与绝缘膜65上，形成多晶硅膜67(参照图6中的(d))。
其次，将多晶硅膜67图形化(参照图7中的(a))。图形化可通过例如蚀刻而实施。多晶硅膜67中的位于氧化膜61上的部分构成传输电极46、48。多晶硅膜67中的位于绝缘膜65上的部分构成第二导体55。然后，在经图形化的多晶硅膜67上，形成绝缘膜69(参照图7中的(b))。绝缘膜69也由例如BPSG构成，并构成上述绝缘膜51的一部分。
其次，在绝缘膜69上形成多晶硅膜71(参照图7中的(c))，将已形成的多晶硅膜71图形化(参照图7中的(d))。图形化可通过例如蚀刻而实施。多晶硅膜71中的位于氧化膜61及绝缘膜69上的部分构成传输电极45、47。多晶硅膜71中的位于绝缘膜65及绝缘膜69上的部分构成第一导体53。分别被图形化的多晶硅膜63与多晶硅膜71以各个的端部重叠的方式交替地配置。因此，通过多晶硅膜63与多晶硅膜71而形成阶差。
其次，在多晶硅膜71上及绝缘膜69(多晶硅膜63)上，形成绝缘膜73(参照图8中的(a))。绝缘膜73也由例如BPSG构成，且构成上述绝缘膜51的一部分。在绝缘膜73，形成与通过分别被图形化的多晶硅膜63与多晶硅膜71而形成的阶差对应的凹凸。然后，通过回流焊(热处理)，而使形成于绝缘膜73的凹凸的形状变化(参照图8中的(b))。通过将绝缘膜73熔融，而使绝缘膜73的凹凸的形状变得平滑。
其次，在绝缘膜73的所期望的位置，形成接触孔。由此，使规定的多晶硅膜63及多晶硅膜71的一部分露出(参照图8中的(c))。接触孔可通过例如蚀刻等而形成。然后，在绝缘膜73上，形成遮光膜57(参照图8的(d))。遮光膜57可通过例如溅镀法等而形成。
通过这些过程，获得背面入射型固体摄像装置SI。
如以上那样，在本实施方式中，遮光膜57设置于半导体基板1的光检测面7侧，故而可抑制来自背面入射型固体摄像装置SI的外部的光自光检测面7侧再入射至半导体基板1。遮光膜57具有与光检测面7相对的凹凸面57a，故而相对于自底面5(光入射面)侧入射至半导体基板1的光的相位，而由凹凸面57a反射的光具有分散的相位差。由此，这些光彼此抵消，干涉条纹(etaloning)现象得到抑制。
背面入射型固体摄像装置SI具备位于半导体基板1与遮光膜57之间且设置有遮光膜57的绝缘膜51。在绝缘膜51上形成有凹凸，遮光膜57的凹凸面57a与形成于绝缘膜51的凹凸对应。由此，可简单地实现具有凹凸面57a的遮光膜57。
背面入射型固体摄像装置SI具备位于绝缘膜51内且以沿着光检测面7的方式排列的各多个第一导体53及第二导体55。绝缘膜51的凹凸与第一导体53及第二导体55对应而形成。由此，可简单地实现形成有凹凸的绝缘膜51。
遮光膜57由导电性金属材料构成，第一导体53及第二导体55与遮光膜57电性地连接。由此，第一导体53及第二导体55的电位稳定。输入有规定的信号的电极(例如，传输电极45、46、47、48等)未与遮光膜57电性地连接。因此，不会阻碍输入有规定的信号的电极的功能。
第一导体53与第二导体55以各个的端部重叠的方式交替地配置，绝缘膜51的凹凸与第一导体53与第二导体55的阶差对应而形成。由此，可简单地实现形成有凹凸的绝缘膜51。
受光部13具有排列于第一方向D1的多个光感应区域21。在半导体基板1的光检测面7侧，设置有多个电位梯度形成部23。移位寄存器19将自多个光感应区域21获取的电荷沿第一方向D1予以传输。遮光膜57以覆盖多个电位梯度形成部23及移位寄存器19的方式设置。通过上述构成，使得在光感应区域21产生的电荷沿着由通过电位梯度形成部23而形成的电位梯度所引起的电位的倾斜而移动。因此，对于光感应区域21的电荷的移动，无须设置赋予不同相位的电荷传输信号的传输电极组。即，在遮光膜57与光检测面7之间，不存在如上所述的传输电极组，故而容易显著地产生干涉条纹现象。因此，作为具有凹凸面57a的遮光膜57，在光感应区域21的电荷由通过电位梯度形成部23而形成的电位梯度而移动的构成中也可发挥效果。
各光感应区域21的平面形状为将第二方向D2设为长边方向的矩形形状。遮光膜57的凹凸面57a为凹凸沿着第二方向D2重复且连续的面。通过上述构成，可遍及光感应区域21的长边方向(第二方向D2)，确实地抑制干涉条纹现象。
此处，基于与比较例1的比较结果，针对于背面入射型固体摄像装置SI中可抑制干涉条纹现象的效果进行说明。作为实施例1，使用上述实施方式的背面入射型固体摄像装置SI。作为比较例1，制作不具备第一导体53及第二导体55的背面入射型固体摄像装置。在比较例1的背面入射型固体摄像装置中，绝缘膜51平坦，且遮光膜57中的与光检测面7相对的面平坦。比较例1的背面入射型固体摄像装置不具备第一导体53及第二导体55的方面、绝缘膜51平坦的方面、及遮光膜57中的与光检测面7相对的面平坦的方面，除此以外，为与背面入射型固体摄像装置SI相同的构成。
在用作实施例1的背面入射型固体摄像装置SI中，在与光检测面7正交的方向上的自光检测面7至凹凸面57a的山部的顶点为止的距离设定为100nm～10000nm，在与光检测面7正交的方向上的自光检测面7至凹凸面57a的谷部的最深点为止的距离设定为100nm～10000nm。即，凹凸面57a的凹凸的高度为100nm～5000nm。凹凸面57a的山部的顶点之间隔设定为100nm～10000nm。
测定实施例1及比较例1的灵敏度特性。此处，分别测定实施例1的背面入射型固体摄像装置SI与比较例1的背面入射型固体摄像装置的输出的波长特性。将测定结果示于图9。图9为表示实施例1及比较例1中的波长(nm)与输出(A)的关系的曲线图。根据图9可理解，实施例1与比较例1相比，干涉条纹现象得到抑制。
其次，参照图10及图11，说明本实施方式的变形例的背面入射型固体摄像装置SI的构成。图10及图11为用以说明本实施方式的变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。
在图10所示的变形例中，第一导体53及第二导体55未与遮光膜57电性地连接。在图11所示的变形例中，背面入射型固体摄像装置SI具备多个导体81来代替第一导体53及第二导体55。
多个导体81位于绝缘膜51内，且以沿着半导体基板1的光检测面7的方式排列。多个导体81与第一导体53及第二导体55同样地，位于受光部13(多个光感应区域21)上。各导体81遍及受光部13的第一方向D1的端部间，沿着第一方向D1延伸。导体81也由透过光的材料，例如多晶硅膜构成。
多个导体81沿着第二方向D2而彼此分开。绝缘膜51的凹凸与导体81对应地形成。绝缘膜51在与存在导体81的区域对应的位置成为「山」，在与不存在导体81的区域对应的位置成为「谷」。因此，在本变形例中，绝缘膜51的凹凸也沿着第二方向D2重复地连续。
在图11中的(a)所示的变形例中，导体81未与遮光膜57电性地连接。在图11的(b)所示的变形例中，导体81与遮光膜57电性地连接。在导体81与遮光膜57电性地连接的情形时，各导体81的电位稳定。
其次，参照图12～图14，说明本实施方式的又一变形例的背面入射型固体摄像装置SI的构成。图12及图13为用以说明本实施方式的又一变形例的背面入射型固体摄像装置的剖面构成的图。图14为用以说明像素与遮光膜的位置关系的示意图。
在图12所示的变形例中，背面入射型固体摄像装置SI不具备位于绝缘膜51内的多个导体53、55、81。即，在绝缘膜51，不配置多个导体53、55、81，而形成有凹凸。
在图12中的(b)所示的变形例中，绝缘膜51以针对凹凸的每个山部而分开的方式形成。即，绝缘膜51包含以彼此分开的方式定位的多个膜部分52。遮光膜57不仅设置于绝缘膜51的凹凸的山部上，而且也设置于相邻的膜部分52之间。即，遮光膜57具有位于绝缘膜51上的膜部分58a及位于膜部分52之间的膜部分58b。膜部分58b沿着与光检测面7正交的方向延伸。为了防止遮光膜57与电极41的短路，而使遮光膜57经由绝缘膜83形成于电极41上。
在图13所示的变形例中，绝缘膜51以按多个像素P(光感应区域21)的每个像素分开的方式形成。因此，如图14中的(a)所示，膜部分58b位于每个像素间距。由此，可抑制光感应区域21间的光(在凹凸面57a反射的光)的串扰产生。如图14中的(b)所示，在背面入射型固体摄像装置SI为二维地配置有多个像素P的BT-CCD区域影像传感器的情形时，膜部分58b也位于每个像素间距。在俯视时，像素P由膜部分58b包围。
继而，参照图15，说明图12中的(a)所示的变形例的制造过程。图15为表示图12中的(a)所示的变形例的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
首先，与图6中的(a)～(c)所示的过程同样地，在所准备的半导体基板1的光检测面7侧形成多晶硅膜63(电极41等)之后，在多晶硅膜63上形成绝缘膜65(参照图15中的(a))。其次，将绝缘膜65图形化(参照图15中的(b))。图形化可通过蚀刻而实施。蚀刻中，例如可使用于与形成于绝缘膜51的凹凸的谷部对应的位置形成有开口的屏蔽。以保留与形成于绝缘膜51的凹凸的山部对应的位置的方式，通过蚀刻而去除绝缘膜51中的自上述开口露出的部分。
其次，在经图形化的绝缘膜65上，形成绝缘膜91(参照图15中的(c))。此时，在通过将绝缘膜65去除而露出的多晶硅膜63上，也形成绝缘膜91。因此，通过绝缘膜65与绝缘膜91而形成凹凸。在保留绝缘膜65的位置、即于与形成于绝缘膜51的凹凸的山部对应的位置，存在绝缘膜65与绝缘膜91。在去除绝缘膜65的位置、即在与形成于绝缘膜51的凹凸的谷部对应的位置，不存在绝缘膜65，而存在绝缘膜91。绝缘膜91也包含例如BPSG，构成上述绝缘膜51的一部分。
其次，通过回焊(热处理)，而使形成于绝缘膜65与绝缘膜91的凹凸的形状变化(参照图15中的(d))。通过将绝缘膜65与绝缘膜91熔融，而形成凹凸的形状平滑的绝缘膜51。然后，在绝缘膜51上，通过形成遮光膜57，而获得图12中的(a)所示的变形例的构成。
其次，参照图16，说明图12中的(b)所示的变形例的制造过程。图16为表示图12中的(b)所示的变形例的背面入射型固体摄像装置的制造过程的图。
至形成凹凸的形状平滑的绝缘膜51的过程为止，均与图15中的(a)～(d)所示的过程相同，故省略说明。在回焊之后，将绝缘膜51中的与凹凸的谷部对应的部分去除(参照图16中的(a))。由此，多晶硅膜63(电极41等)局部地露出。绝缘膜51的去除可通过蚀刻而实施。
其次，在多晶硅膜63中的露出的部分上，形成绝缘膜83(参照图16中的(b))。此时，同时也在绝缘膜51上形成绝缘膜83，但位于绝缘膜51上的绝缘膜83未必需要。绝缘膜83包含例如氧化硅膜等。然后，通过在绝缘膜83上形成遮光膜57，而获得图12中的(b)所示的变形例的构成。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明未必限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更。
遮光膜57也可包含例如光吸收材料(碳黑等)。在该情况下，遮光膜57作为光吸收膜而发挥功能。在遮光膜57作为光吸收膜而发挥功能的情形时，也有在遮光膜57与绝缘膜51的界面产生光的反射的担忧。因此，即便为作为光吸收膜而发挥功能的遮光膜57，但因具有凹凸面57a，故也可抑制干涉条纹现象。
第一导体53及第二导体55与导体81沿着第一方向D1延伸，但并不限定于此。第一导体53及第二导体55与导体81也可沿着第二方向D2延伸。在光感应区域21的平面形状为将第二方向D2设为长边方向的矩形形状的情形时，如上所述，第一导体53及第二导体55与导体81优选为沿着第一方向D1延伸。
第一导体53及第二导体55与导体81遍及受光部13的第一方向D1的端部间，沿着第一方向D1延伸，但并不限定于此。第一导体53及第二导体55与导体81也可沿着第一方向D1，由以彼此分开的方式配置的多个导体部分而构成。
[产业上的可利用性]
本发明可利用于BT-CCD线性影像传感器等背面入射型固体摄像装置。
符号说明
1 半导体基板
5 底面
7 光检测面
13 受光部
15 储存部
17 传输部
19 移位寄存器
21 光感应区域
23 电位梯度形成部
51 绝缘膜
53 第一导体
55 第二导体
57 遮光膜
57a 凹凸面
81 导体
D1 第一方向
D2 第二方向
SI 背面入射型固体摄像装置

Claims (8)

1.一种背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
包括：
半导体基板，其在背面侧具有光入射面，并且具有根据光入射而产生电荷的受光部；
电荷传输部，其设置于所述半导体基板的与所述光入射面相反侧的光检测面侧；及
遮光膜，其设置于所述半导体基板的所述光检测面侧，
所述遮光膜具有与所述光检测面相对的凹凸面。
2.如权利要求1所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
进一步具备位于所述半导体基板与所述遮光膜之间且设置有所述遮光膜的绝缘膜，
在所述绝缘膜上形成有凹凸，
所述遮光膜的所述凹凸面与形成于所述绝缘膜上的所述凹凸对应。
3.如权利要求2所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
进一步具备位于所述绝缘膜内且以沿着所述光检测面的方式排列的多个导体，
所述绝缘膜的所述凹凸与所述多个导体对应而形成。
4.如权利要求3所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
所述遮光膜由导电性金属材料构成，
所述多个导体中除了输入规定的信号的导体以外的导体与所述遮光膜电连接。
5.如权利要求3或4所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
所述多个导体包含以各自的端部重叠的方式交替地配置的多个第一及第二导体，
所述绝缘膜的所述凹凸对应于所述第一导体与所述第二导体的阶差而形成。
6.如权利要求2所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
所述受光部包含多个像素，
所述绝缘膜以至少按所述多个像素的每个像素分开的方式形成，
所述遮光膜也设置于所述绝缘膜中的分开的部分之间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
所述受光部具有排列于第一方向的多个光感应区域，
在所述半导体基板的所述光检测面侧设置有多个电位梯度形成部，这些多个电位梯度形成部相对于各所述光感应区域而形成沿着与所述第一方向交叉的第二方向变高的电位梯度，
所述电荷传输部将自所述多个光感应区域获取的电荷在所述第一方向传输，
所述遮光膜以覆盖所述多个电位梯度形成部及所述电荷传输部的方式设置。
8.如权利要求7所述的背面入射型固体摄像装置，其特征在于，
各所述光感应区域的平面形状为将所述第二方向设为长边方向的矩形形状，
所述遮光膜的所述凹凸面为凹凸沿着所述第二方向重复且连续的面。
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