CN113224096A - 半导体装置、固态成像元件和电子设备 - Google Patents

半导体装置、固态成像元件和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113224096A
CN113224096A CN202110429058.8A CN202110429058A CN113224096A CN 113224096 A CN113224096 A CN 113224096A CN 202110429058 A CN202110429058 A CN 202110429058A CN 113224096 A CN113224096 A CN 113224096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
forming unit
solid
state imaging
structures
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.)
Pending
Application number
CN202110429058.8A
Other languages
English (en)
Inventor
小林正治
岩渊信
柴山利一
铃木守
丸山俊介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN113224096A publication Critical patent/CN113224096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L27/14625—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
    • H01L27/14603—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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • 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
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • 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
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • 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
    • H01L27/14627—Microlenses
    • 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
    • H01L27/14636—Interconnect 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体装置、固态成像元件和电子设备。其中，半导体装置可包括：在其中形成多个元件的元件形成单元；和叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，其中以下各部件配置在所述元件形成单元中被构造成受光影响的无源元件，形成配置在所述无源元件周围的周边电路的有源元件，和形成在所述无源元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上所述构造物的前端与所述元件形成单元的背面或前面之间的间隙为短波长400nm以下的规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，并且其中在平面图中，形成一个或多个所述构造物的构造物形成区域包围形成所述有源元件的区域。

Description

半导体装置、固态成像元件和电子设备
本申请是申请日为2014年10月24日、发明名称为“半导体装置、固态成像元件和电子设备”的申请号为201480048183.2的专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种半导体装置、固态成像元件和电子设备，特别是涉及一种可以抑制由于热载流子发光造成的不利影响的半导体装置、固态成像元件和电子设备。
背景技术
近年来，电子式相机日益广泛地应用，并且对于作为它们的中心部件的固态成像元件(图像传感器)的需求越来越高。实现较高图像质量和较高功能的技术发展在固态成像元件的性能方面持续。另一方面，随着普及到移动电话、PDA、笔记本型个人电脑等，更不用说视频相机和移动摄像机，对于固态成像元件及其部件必须小型化、轻量化和薄型化，以便促进便携性，并且为了扩大普及而必须降低成本。
一般地，在固态成像装置中，光电转换元件、放大器电路、用于图像处理的周边电路以及用于连接元件和电路的多层配线层形成在硅基板的第一主面(光接收面)侧。固态成像装置具有其中盖玻璃放在芯片的第一主面上的结构，微透镜、滤色片等集光结构在其上形成，并且端子形成在第一主面的外周侧或在芯片的第二主面侧。
为了实现固态成像装置的更高功能和更高速度，周边电路的规模增大，并且周边电路的处理速度提高。当试图改善作为提高图像质量的措施的灰阶表示(分辨率)时，必须提高电压。另一方面，为了实现较低的成本，期望像素单元和周边电路彼此接近地配置，以使芯片尺寸尽可能小。
然而，在这种情况下，由于光电转换元件和周边电路彼此接近地形成，所以发生图像传感器的特有问题。由于光电转换元件处理微小的载流子(电子)作为信号，所以很可能的是来自周边电路的热和电磁场的影响作为噪声混入。此外，从晶体管和二极管发出的微小的热载流子发光对于图像传感器的特性具有很大的影响。
热载流子发光是由于当在源极和漏极之间加速的载流子在漏极端发生碰撞电离时产生的电子和空穴的生成和再结合或者由于电子和空穴中的任一种的状态迁移而发生的发光。即使在特性方面没有任何问题的晶体管中也稳定地发生发光，尽管在较低的水平。发光量随着施加到晶体管上的电压升高而呈指数关系增加。
当晶体管处于高速操作中时，发光量也增加。由于发光在所有方向上扩散，所以随着距离晶体管的距离变大，影响变小；但是，当光电转换元件和电路非常彼此接近地配置时，发光不会扩散这么多，并且相当数量的光子注入到光电转换元件中。由于扩散不充分，所以由于电路中的晶体管的配置密度和有源晶体管的比例的差异而发生的热载流子发光的发生分布在作为二维信息的图像中不希望地出现。因此，为了将进入光电转换元件的注入量抑制到检测限以下而设计用于遮光的结构是需要的。
类似的影响也可能发生于高感度模拟元件，不限于光电转换元件。例如，在诸如闪存等器件中，由于朝向更高密度和多值操作的动作已被推进，所以担心当从外部混入噪声时会发生的保留值的变化。
为了解决这样的问题，在专利文献1和2中，在光电转换元件和周边电路之间设计用于抑制光传播的遮光结构。
例如，在专利文献1公开的技术中，如专利文献1的图7所示，高度大约等于或大于光电转换元件的高度的遮光结构或者折射光的结构形成在半导体基板内，从而抑制由从周边电路产生的热载流子发光引起的光的传播。此外，如专利文献1的图16所示，提供了其中形成被设计防止近红外光反射的防反射膜以防止在晶体管中产生的光到达背面侧并被反射的结构。
同样，在专利文献2公开的技术中，如专利文献2的图7所示，遮光元件形成在周边电路中产生的光的行进路径上，由此入射到光电转换元件上的光被抑制。
在专利文献1公开的技术中，如专利文献1的图7和图18所示，遮光结构的深度形成为大约等于或大于光电转换元件的深度或者形成为抑制在周边电路部中产生的空穴的传播的深度。在这种结构的情况下，尽管可以阻挡从周边电路朝向光电转换元件的直线传播的成分，但是光具有波动成分，因此通过绕过遮光结构下方而传播。即，深度大约等于光电转换元件的深度的遮光结构不能提供足够的遮光效果，并且光通过穿过遮光结构下方的空间而传播。即使空穴的传播被成功地阻挡，由于大部分空穴在周边电路的近旁再结合并变成光成分，所以也存在通过空穴传播阻挡造成的很小抑制效果。
专利文献1还提供了当由热载流子发光引起的光已经传播到基板的背面侧时抑制反射的近红外光的防反射膜。另一方面，在晶体管中产生的光在所有方向上被辐射，因此以各种角度入射到防反射膜。当角度为特定角度以下时，光在界面被全反射。因此，即使当防反射膜存在时，也极难完全抑制光的传播。
在半导体基板薄到大约几微米的结构的情况下，从晶体管到背面侧的距离显著缩短，光没有太多衰减并且传播到背面侧。因此，不仅近红外光而且蓝色光到达背面侧，并且近红外光的防反射膜不能抑制光。特别地，在近年开发出来的背面照射型固态成像装置的情况下，由于基板需要很薄以从基板的背面侧采集光，因此通过在背面侧反射而传播的成分的量显著增加，并且光噪声成分的量显著增加。
另外，在专利文献2中，遮光结构设置在周边电路和光电转换元件之间，如同专利文献1中那样；但是仅提到遮光结构设置在从晶体管发出的光的路径上；因此，极难抑制通过绕过传播的光成分。即，在专利文献2公开的技术中，光通过穿过遮光结构下方的空间来传播，如同专利文献1中那样。
尽管在专利文献2中公开的技术具有遮光膜在光电转换单元上方的特征，但是这是前面照射型固态成像装置特有的结构，所以不适用于背面照射型固态成像装置。如上所述，光噪声成分的量在背面照射型固态成像装置中显著增加；因此，专利文献2中公开的技术极难完全抑制光的传播。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2010-245499A
专利文献2：JP 2002-043566A
发明内容
技术问题
如上所述，在专利文献1和2公开的技术中，在周边电路中由热载流子发光引起的光不能被防止通过半导体基板传播并且入射在光电转换元件上，并且难以抑制由于热载流子发光造成的不利影响。特别地，在背面照射型固态成像装置中，因为光噪声成分的量由于其中半导体基板很薄的构成的原因而显著增加，所以这种不利影响很大。此外，如上所述，由热载流子发光产生的光对于光电转换元件、高感度模拟元件可能产生类似的不利影响。
本公开鉴于这样的情况进行，并且使得可以抑制由于热载流子发光造成的不利影响。
解决问题的方案
根据本公开的一个方面，提供了一种半导体装置，包括：在其中形成多个元件的元件形成单元；和叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元。以下各部件配置在所述元件形成单元中：被构造成受光影响的无源元件；形成配置在所述无源元件周围的周边电路的有源元件；和形成在所述无源元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成。
根据本公开的一个方面，提供了一种固态成像元件，包括：在其中形成多个元件的元件形成单元；和叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元。以下各部件配置在所述元件形成单元中：被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件；形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件；和形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成。所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上。被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
根据本公开的一个方面，提供了一种包括固态成像元件的电子设备，所述固态成像元件包括在其中形成多个元件的元件形成单元；和叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元。以下各部件配置在所述元件形成单元中：被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件；形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件；和形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成。所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上。被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
在本公开的一个方面中，设置了在其中形成多个元件的元件形成单元以及叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，并且以下各部件配置在所述元件形成单元中：无源元件或光接收元件；形成配置在所述无源元件或所述光接收元件周围的周边电路的有源元件；和形成在所述无源元件或所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成。
发明效果
根据本公开的一个方面，可以抑制由于热载流子发光造成的不利影响。
附图说明
图1是本技术适用的固态成像元件的第一实施方案的构成例的框图。
图2是示出固态成像元件的截面构成例的图。
图3是示出其中构造物和附近被放大的概略构成例的图。
图4是示出构造物的第一平面配置例的图。
图5是示出固态成像元件的第一实施方案中的第一变形例的图。
图6是示出固态成像元件的第一实施方案中的第二变形例的图。
图7是示出固态成像元件的第一实施方案中的第三变形例的图。
图8是示出固态成像元件的第一实施方案中的第四变形例的图。
图9是示出固态成像元件的第一实施方案中的第五变形例的图。
图10是示出构造物的第二平面配置例的图。
图11是示出构造物的第三平面配置例的图。
图12是示出构造物的第四平面配置例的图。
图13是示出本技术适用的半导体装置的实施方案的构成例的图。
图14是示出本技术适用的固态成像元件的第二实施方案的截面构成例的图。
图15是示出固态成像元件的第二实施方案中的第一变形例的图。
图16是示出固态成像元件的第二实施方案中的第二变形例的图。
图17是示出固态成像元件的第二实施方案中的第三变形例的图。
图18是示出本技术适用的固态成像元件的第三实施方案的截面构成例的图。
图19是示出模拟中使用的固态成像元件的截面构成例的图。
图20是示出各材料的折射率n和衰减系数k的图。
图21是示出模拟条件的图。
图22是示出以构造物的深度作为参数的遮光效果的模拟结果的图。
图23是示出以构造物的数量作为参数的遮光效果的模拟结果的图。
图24是示出以构造物的间距作为参数的遮光效果的模拟结果的图。
图25是示出以构造物的材料作为参数的遮光效果的模拟结果的图。
图26是示出使用吸收红外光的材料的构造物的遮光效果的模拟结果的图。
图27是示出固态成像元件的第三实施方案中的第一变形例的图。
图28是示出第一变形构成中的遮光效果的模拟结果的图。
图29是示出第二变形构成中的遮光效果的模拟结果的图。
图30是示出固态成像元件的第三实施方案中的第三变形例的图。
图31是示出第三变形构成中的遮光效果的模拟结果的图。
图32是示出第四变形构成中的遮光效果的模拟结果的图。
图33是示出固态成像元件的第三实施方案中的第五变形例的图。
图34是示出固态成像元件的第三实施方案中的构造物的第一平面配置例的图。
图35是示出固态成像元件的第三实施方案中的构造物的第二平面配置例的图。
图36是示出固态成像元件的第三实施方案中的构造物的第三平面配置例的图。
图37是示出固态成像元件的第三实施方案中的构造物的第四平面配置例的图。
图38是示出安装在电子设备中的成像装置的构成例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本技术适用的具体实施方案。
图1是本技术适用的固态成像元件的第一实施方案的构成例的框图。
在图1中，固态成像元件11被构造成包括像素区域12、垂直驱动电路13、列信号处理电路14、水平驱动电路15、输出电路16和控制电路17。
多个像素18在像素区域12中以矩阵结构排列，各像素18经由水平信号线连接到垂直驱动电路13，并且经由垂直信号线连接到列信号处理电路14。多个像素18的每个根据经由未示出的光学系统照射的光量输出像素信号，并且从像素信号生成形成在像素区域12上的被写体的图像。
垂直驱动电路13经由水平信号线以像素区域12中配置的多个像素18的每行为单位依次供给像素18用于驱动(传输、选择、复位等)各像素18的驱动信号。列信号处理电路14对于经由垂直信号线从多个像素18输出的像素信号进行相关双采样(CDS)处理，由此进行像素信号的模拟/数字转换，并且除去复位噪声。
水平驱动电路15以像素区域12中配置的多个像素18的每行为单位供给列信号处理电路14用于使像素信号从列信号处理电路14输出的驱动信号。输出电路16根据水平驱动电路15的驱动信号的时机放大从列信号处理电路14供给的像素信号，并且在稍后的阶段输出得到的信号到图像处理电路。
控制电路17控制固态成像元件11内的各方块的驱动。例如，控制电路17根据各方块的驱动周期产生时钟信号，并且供给时钟信号到各方块。
接着，参照图2说明固态成像元件11的截面构成例。
在图2中，示出了在构成固态成像元件11的像素区域12和周边电路19之间的边界部分中的截面构成例。周边电路19是垂直驱动电路13、列信号处理电路14、水平驱动电路15、输出电路16或控制电路17中的配置在像素区域12周围的那些的统称。
如图2所示，固态成像元件11由作为构成像素区域12和周边电路19的元件在其内配置的基板的第一基板21和作为支撑经由接合层23接合的第一基板21的基板的第二基板22形成。
在第一基板21中，叠置有元件形成单元24、配线单元25和集光单元26。元件形成单元24例如是高纯度硅的单晶的切成薄片的硅晶片；配线单元25叠置在元件形成单元24的一个表面(图2中的朝下表面)上；集光单元26叠置在与所述一个表面相对的表面(图2中的朝上表面)上。下面，在适宜时，配线单元25叠置在元件形成单元24上的表面被称为前面，集光单元26叠置在元件形成单元24上的表面被称为背面。即，固态成像元件11是其中光从第一基板21的背面侧照射的背面照射型固态成像元件。
在配线单元25中，连接形成在元件形成单元24中的元件的多个配线27经由层间绝缘膜配置。经由配线27，例如，供给用于控制周边电路19的驱动的驱动信号，并且输出从配置在像素区域12中的多个像素18读出的像素信号。
对于配置在固态成像元件11的像素区域12中的每个像素18，光接收元件31形成在元件形成单元24上，滤色片32和片上透镜33形成在集光单元26中。
在图2的例子中示出了两个像素18-1和18-2。.即，像素18-1被构造成包括光接收元件31-1、滤色片32-1和片上透镜33-1，像素18-2被构造成包括光接收元件31-2、滤色片32-2和片上透镜33-2。当像素18-1和18-2类似地构成时，没有必要区分它们，下面适宜地将它们称为像素18，并且构成像素18-1和18-2的各部分被类似地简称。
光接收元件31接收通过滤光片32和片上透镜33照射的光，进行光电转换，并且根据光量生成电荷。滤色片32针对各像素18传输规定颜色(例如红色、绿色和蓝色)的光，并且片上透镜33针对各像素18聚集入射到光接收元件31上的光。
固态成像元件11的周边电路19由多个有源元件34构成，并且在图2的例子中示出了两个有源元件34-1和34-2。有源元件34-1和34-2是半导体元件，如晶体管，其构成将参照图3进行说明。当没有必要区分有源元件34-1和34-2时，以下适宜地将它们称为有源元件34。
因此，在固态成像元件11的元件形成单元24中，光接收元件31配置在像素区域12中，有源元件34配置在周边电路19中。在固态成像元件11的元件形成单元24中，由抑制光传播的材料形成的构造物35配置在像素区域12和周边电路19之间。
这里，参照图3说明构造物35。图3A和图3B示出了其中固态成像元件11的构造物35及其附近被放大的概略构成例。
如图3所示，有源元件34由栅电极51、漏极区域52、源极区域53和元件隔离单元54和55构成。栅电极51经由未示出的绝缘膜形成在元件形成单元24的前面上，漏极区域52和源极区域53在元件形成单元24的前面侧中在夹持栅极电极51的位置形成。元件隔离单元54和55形成为隔离有源元件34与相邻的其他有源元件34。
在驱动如此构成的有源元件34时，如上所述，由热载流子发光产生的光可以入射在光接收元件31上，并且迄今对从光接收元件31输出的信号没有不利影响。
因此，在固态成像元件11中，为了抑制通过元件形成单元24的光的传播，由折射或吸收光的材料形成的构造物35配置在像素区域12和周边电路19之间，即，光接收元件31和有源元件34之间。
作为形成构造物35并折射光的材料，可以使用诸如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等与半导体基板(Si)具有不同介电常数的材料或者高介电常数的材料(HfO2或ZrO2)。作为形成构造物35并吸收光的材料，可以使用诸如锗(Ge)或化合物系材料(例如，黄铜矿；CuInSe2)等具有比硅更窄带隙的半导体的单膜。
因此，如图3B所示，由在有源元件34中热载流子发光产生并从有源元件34直接朝向光接收元件31行进的光或者通过传播的光在元件形成单元24的前面或背面反射产生的光当透过构造物35时由于折射率的差异而散射或被吸收。由此，由热载流子发光产生并透过构造物35的光量可以减少，并且可以避免光入射在光接收元件31上。
通过挖掘元件形成单元24的前面(图3中的朝下表面)形成构造物35，并且具有其中构造物35的前端与元件形成单元24的背面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成。通过如此形成构造物35的前端与元件形成单元24的背面之间的间隙，使得在元件形成单元24的厚度方向上的间隙具有间隔d，可以防止由热载流子产生的光穿过该间隙。由此，可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制光对从光接收元件31输出的信号的不利影响。
因此，在固态成像元件11中，由折射或吸收光的材料形成的构造物35配置在像素区域12和周边电路19之间；由此，可以抑制由于由热载流子产生的光造成的不利影响。
由此，在固态成像元件11中，即使当由周边电路19中的热载流子引起的发光的光量很大时，也不需要考虑可能会导致光接收元件31的噪声源的影响；因此，周边电路19可以在高速和高电压下操作。此外，由于在高速和高电压下工作的周边电路19可以配置在像素区域12附近，因此可以减小固态成像元件11的芯片尺寸，并且可以实现成本降低。
在图4中，示出了构造物35的第一平面配置例。
如图4所示，在固态成像元件11中，构造物35被配置成通过像素区域12和周边电路19之间，并且在平面图中包围像素区域12。通过这样配置构造物35，可以防止在周边电路19的有源元件34中产生的光从任何方向进入像素区域12。因此，可以更可靠地抑制由于由热载流子产生的光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第一实施方案中的第一变形例示于图5。
如图5所示，在固态成像元件11A中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的构造物35A具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11A的构成与图3的固态成像元件11的构成类似，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中通过挖掘元件形成单元24的前面形成构造物35，但是在固态成像元件11A中，通过挖掘元件形成单元24的背面侧形成构造物35A。构造物35A由折射或吸收光的材料形成，并且具有其中构造物35A的前端与元件形成单元24的前面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成，类似于构造物35。
因此，在固态成像元件11A中，如同在图3的固态成像元件11中那样，由热载流子发光产生的光在构造物35A处散射或被吸收，并且可以防止通过前端侧的间隙。由此，固态成像元件11A可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第一实施方案中的第二变形例示于图6。
如图6所示，在固态成像元件11B中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的构造物35B-1和35B-2具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11B的构成类似于图3的固态成像元件11的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中通过挖掘元件形成单元24的前面侧形成构造物35，但是在固态成像元件11B中，通过挖掘元件形成单元24的前面侧和背面侧形成构造物35B-1和35B-2。构造物35B-1和35B-2由折射或吸收光的材料形成，类似于构造物35。
固态成像元件11B具有其中例如在从元件形成单元24的背面侧到中央附近形成的构造物35B-1的前端与从元件形成单元24的前面侧到中央附近形成的构造物35B-2的前端之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成。在元件形成单元24的前面与构造物35B-1的前端之间的间隔以及在元件形成单元24的背面与构造物35B-2的前端之间的间隔不需要被抑制到大约短波长。例如，当由于加工处理变化等原因而难以控制到前面或背面的间隙时，有效的是使用固态成像元件11B的构成。
因此，在固态成像元件11B中，通过其中构造物35B-1和构造物35B-2组合的构成，可以避免由热载流子发光产生的光入射在光接收元件31上。
因此，在固态成像元件11B中，如同在图3的固态成像元件11中那样，由热载流子发光产生的光在构造物35B-1和35B-2处散射或被吸收。由此，固态成像元件11B可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第一实施方案中的第三变形例示于图7。
如图7所示，在固态成像元件11C中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的构造物35C具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11C的构成类似于图3的固态成像元件11的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中通过挖掘元件形成单元24的前面侧形成构造物35，但是在固态成像元件11C中，构造物35C形成为从元件形成单元24的前面侧贯通到背面侧。即，在固态成像元件11C中，构造物35C形成为在元件形成单元24的厚度方向上没有形成间隙。构造物35C由折射或吸收光的材料形成，类似于构造物35。
因此，在固态成像元件11C中，由热载流子发光产生的光在构造物35C处散射或被吸收，如同在图3的固态成像元件11中那样。由此，固态成像元件11C可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。此外，在固态成像元件11C中，不需要诸如在构造物35的形成过程中挖掘元件形成单元24时设置间隔d等控制，如同在图3的固态成像元件11中那样；因此，构造物35C可以容易地形成。
接着，固态成像元件11的第一实施方案中的第四变形例示于图8。
如图8所示，在固态成像元件11D中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的构造物35D-1和35D-2具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11D的构成类似于图3的固态成像元件11的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中一个构造物35形成在元件形成单元24中，但是在固态成像元件11D中，两个构造物35D-1和35D-2形成在元件形成单元24中。构造物35D-1和35D-2由折射或吸收光的材料形成，并且具有其中构造物35D-1和35D-2的前端与元件形成单元24的前面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成，类似于构造物35。尽管其中两个构造物35D-1和35D-2配置在有源元件34和光接收元件31之间的构成例示于图8，但是也可以是其中两个以上的构造物35D配置在从有源元件34到光接收元件31的空间中。
因此，在固态成像元件11D中，由热载流子发光产生的光在构造物35D-1和35D-2处散射或被吸收，并且可以防止通过前端侧的间隙，如同在图3的固态成像元件11中那样。特别地，在固态成像元件11D中，通过配置多个构造物35D，光每次透过构造物35D时散射或被吸收；由此，与其中配置一个构造物35的构成相比，可以更大地改善抑制透过光的效果。由此，固态成像元件11D可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第一实施方案中的第五变形例示于图9。
如图9所示，在固态成像元件11E中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的构造物35E具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11E的构成类似于图3的固态成像元件11的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中构造物35形成为具有平行于元件形成单元24的厚度方向(基本上垂直于前面和背面的方向)的侧壁，但是在固态成像元件11E中，构造物35E形成为使得朝向元件形成单元24的厚度方向的侧壁相对于厚度方向是倾斜的。例如，如图9所示，在固态成像元件11E中，构造物35E形成为具有倾斜的侧壁，使得其宽度从元件形成单元24的前面朝向背面过渡变窄。构造物35E由折射或吸收光的材料形成，并且具有其中构造物35E的前端与元件形成单元24的前面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成，类似于构造物35。
因此，在固态成像元件11E中，由热载流子发光产生的光在构造物35E中散射或被吸收，并且可以防止通过前端侧的间隙，如同在图3的固态成像元件11中那样。特别地，在固态成像元件11E中，通过形成构造物35使得侧壁是倾斜的可以改善构造物35E的折射效果。例如，当在元件形成单元24内朝向光接收元件31传播的光入射在构造物35E上时，光相对于其行进方向可以大大弯曲。因此，通过由构造物35E改善光散射效果，固态成像元件11E可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，构造物35的第二平面配置例示于图10。
如图10所示，在固态成像元件11F中，构造物35F配置成通过像素区域12和周边电路19之间并且在平面图中包围周边电路19。通过这样配置构造物35F，可以防止在周边电路19的有源元件34中产生的光从任何方向漏出，并且可以防止光进入像素区域12。因此，在固态成像元件11F中，可以可靠地抑制由于由热载流子产生的光造成的不利影响。作为构造物35F的截面构成，可以采用图3和图5～9中所示的任何构造物35的结构。
接着，构造物35的第三平面配置例示于图11。
如图11所示，在固态成像元件11G中，构造物35G配置成至少通过像素区域12和周边电路19之间并且至少遮住从周边电路19到像素区域12以直线行进的光。通过这样配置构造物35G，可以防止在周边电路19的有源元件34中产生的光以直线进入像素区域12。因此，在固态成像元件11G中，可以抑制由于由热载流子产生的光造成的不利影响。作为构造物35G的截面构成，可以采用图3和图5～9中所示的任何构造物35的结构。
接着，构造物35的第四平面配置例示于图12。
如图12所示，在固态成像元件11H中，由多个构造物的组合形成的构造物35H配置成通过像素区域12和周边电路19之间，并且在平面图中包围像素区域12。这里，在构造物35H中，构造物被配置成使得任何构造物可靠地配置在从构造物35H的外侧朝向像素区域12的直线上，即，使得光不在从构造物35H的外侧朝向像素区域12的直线滑过。
通过这样构成的构造物35H中，在固态成像元件11H中，可以防止在周边电路19的有源元件34中产生的光以直线进入像素区域12。因此，可以抑制由于由热载流子产生的光造成的不利影响。固态成像元件11H例如在其中在构造物35的形成过程中局部发生应力集中并且不能形成相对大型形状的构成中是特别有效的。作为构造物35H的截面构成，可以采用图3和图5～9中所示的任何构造物35的结构。
接着，图13是示出本技术适用的半导体装置的一个实施方案的构成例的图。
如图13所示，在半导体装置中11J中，代替图4所示的固态成像元件11的像素区域12，形成高感度模拟元件区域12J。即，在半导体装置11J中，多个高感度模拟元件配置在高感度模拟元件区域12J中。在半导体装置11J中，构造物35被配置成穿过与高感度模拟元件区域12J附近配置的周边电路19之间的空间，并且在平面图中包围高感度模拟元件区域12J。
在这样构成的半导体装置11J中，可以防止在周边电路19的有源元件34中产生的光进入高感度模拟元件区域12J。因此，可以抑制由于热载流子产生的光造成的诸如由配置在高感度模拟元件区域12J中的高感度模拟元件保持的值的变化等不利影响。在半导体装置11J中，作为构造物35的截面构成，可以采用图3和图5～9中所示的任何结构，并且作为构造物35的平面配置例，可以采用图10～12所示的任何配置例。
例如，作为半导体装置11J的变形例，可以是其中多个像素形成在高感度模拟元件区域12J的一部分中并且高感度模拟元件区域12J和像素区域并列的构成。即，构造物35被配置成包围高感度模拟元件区域12J和像素区域；由此，可以抑制由于由热载流子产生的光对高感度模拟元件和像素造成的不利影响。在这种构成中，作为构造物35的截面构成，可以采用图3和图5～9中所示的任何结构，并且作为构造物35的平面配置例，可以采用图10～12所示的任何配置例。
接着，图14是示出本技术适用的固态成像元件的第二实施方案的截面构成例的图。
如图14所示，在固态成像元件11K中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的金属构造物35K和绝缘体36K具有不同于图3的固态成像元件11的构成。应当指出的是，固态成像元件11K的构成类似于图3的固态成像元件11的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图3的固态成像元件11中构造物35由折射或吸收光的材料形成，但是在固态成像元件11K中，金属构造物35K由反射光的金属形成，并且绝缘体36K形成为包围金属构造物35K的周围。通过挖掘元件形成单元24的前面(图14中的朝下表面)形成金属构造物35K，并且具有其中金属构造物35K的前端和元件形成单元24的背面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成，类似于构造物35。
作为金属构造物35K的材料，例如，可以使用在可见光区域充分反射光的的材料，如铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)或钽(Ta)。尽管未示出，但是用于提取金属构造物35K的电位的电极设置在金属构造物35K中。
因此，在固态成像元件11K中，由热载流子发光产生的光在金属构造物35K中反射并且可以防止通过前端侧的间隙，如同在图3的固态成像元件11中那样。由此，固态成像元件11K可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第二实施方案中的第一变形例示于图15。
如图15所示，在固态成像元件11L中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的金属构造物35L具有不同于图14的固态成像元件11K的构成。应当指出的是，固态成像元件11L的构成类似于图14的固态成像元件11K的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图14的固态成像元件11K中通过挖掘元件形成单元24的前面侧形成金属构造物35K，但是在固态成像元件11L中，通过挖掘元件形成单元24的背面侧形成金属构造物35L。金属构造物35L由反射光的材料形成，并且具有其中金属构造物35L的前端和元件形成单元24的前面之间的间隙的间隔d为短波长(例如，约400nm)以下的构成，类似于构造物35K。
因此，在固态成像元件11L中，由热载流子发光产生的光在构造物35L处被反射并且可以防止通过前端侧的间隙，如同在图14的固态成像元件11K中那样。由此，固态成像元件11L可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第二实施方案中的第二变形例示于图16。
如图16所示，在固态成像元件11M中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的金属构造物35M-1和35M-2具有不同于图14的固态成像元件11K的构成。应当指出的是，固态成像元件11M的构成类似于图14的固态成像元件11K的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图14的固态成像元件11K中，一个金属构造物35K形成在元件形成单元24中，但是在固态成像元件11M中，两个金属构造物35M-1和35M-2形成在元件形成单元24中。构造物35M-1从元件形成单元24的背面侧形成，并且构造物35M-2从元件形成单元24的前面侧形成。因此，当从有源元件34观察光接收元件31时，构造物35M-1和构造物35M-2重叠，由此，构造物35M-1和构造物35M-2被构造成使得光不会从各前端侧的间隙以直线滑过。
通过这样构成构造物35M-1和构造物35M-2，在元件形成单元24的背面与构造物35M-1的前端之间的间隙的间隔d以及在元件形成单元24的前面与构造物35M-2的前端之间的间隙的间隔d不需要被抑制到大约短波长。例如，当由于加工处理变化等原因而难以控制到前面或背面的间隙时，有效的是使用固态成像元件11M的构成。
因此，在固态成像元件11M中，由热载流子发光产生的光在金属构造物35M-1和35M-2处被反射并且可以防止通过前端侧的间隙，如同在图14的固态成像元件11K中那样。由此，固态成像元件11M可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。
接着，固态成像元件11的第二实施方案中的第三变形例示于图17。
如图17所示，在固态成像元件11N中，在有源元件34和光接收元件31之间形成的金属构造物35N具有不同于图14的固态成像元件11K的构成。应当指出的是，固态成像元件11N的构成类似于图14的固态成像元件11K的构成，并且省略了详细说明。
即，尽管在图14的固态成像元件11K中通过挖掘元件形成单元24的前面侧形成金属构造物35K，但是在固态成像元件11N中，金属结构物35N形成为从元件形成单元24的前面侧贯通到背面侧。即，在固态成像元件11N中，金属结构物35N形成为在元件形成单元24的厚度方向上没有形成间隙。金属构造物35N由反射光的材料形成，类似于构造物35K。
因此，在固态成像元件11N中，由热载流子发光产生的光在金属构造物35N处散射或被吸收，如同在图14的固态成像元件11K中那样。由此，固态成像元件11N可以避免由热载流子产生的光入射在光接收元件31上，并且可以抑制由于光造成的不利影响。此外，在固态成像元件11N中，不需要诸如在金属构造物35N的形成过程中挖掘元件形成单元24时设置间隔d等控制，如同在图14的固态成像元件11K中那样；因此，金属构造物35N可以容易地形成。
图4和图10～12所示的任何配置例可以用作金属构造物35K～35N的平面配置例。金属构造物35K～35N可以用于图13所示的半导体装置11J。
图18是示出本技术适用的固态成像元件的第三实施方案中的截面构成例的图。
如图18所示，在固态成像元件101中，作为配线单元的氧化硅膜103叠置在作为元件形成单元的硅基板102上。在固态成像元件101中，设置有像素区域111和设置在像素区域111周围的周边电路112，如同参照图1和图2描述的固态成像元件11那样。多个光接收元件121和片上透镜122配置在像素区域111中，周边电路112由有源元件123形成。固态成像元件101是前面照射型固态成像元件，其中光从作为有源元件123形成在硅基板102上的表面的前面侧照射到光接收元件121。
此外，在固态成像元件101中，由抑制光传播的材料形成的构造物124形成在像素区域111和周边电路112之间，如同上述的固态成像元件11那样。如图所示，多个构造物124形成在固态成像元件101中；并且其中形成构造物124的区域被称为构造物形成区域113。作为构造物124的材料，例如，可以使用相对于硅基板102利用折射率反射光的氮化硅(SiN)、空气、二氧化硅等。
因此，在固态成像元件101中，通过在像素区域111和周边电路112之间配置多个构造物124，由当有源元件123处于驱动时产生的热载流子发光引起的光到达光接收元件121的程度可以被降低。即，在有源元件123中产生的光被多个构造物124反射，由此到达光接收元件121的光学距离增大；因此，光在硅基板102中被吸收。
对于这种构成的固态成像元件101，通过用构造物124的数量、深度、间距和材料作为参数的模拟来验证构造物124的遮光效果。
首先，参照图19～图21说明在固态成像元件101中的遮光效果的模拟条件。
在图19中，示出了用于模拟的固态成像元件101的截面构成例。如图所示，采用其中硅基板102叠置在树脂层104上的构成，硅基板102的厚度设置为17μm。从作为热载流子发光的光源的有源元件123到包括多个构造物124的构造物形成区域113的端部的间距设定为20μm，并且从有源元件123到包括多个光接收元件121的像素区域111的端部的间距设定为100μm。计算从像素区域111的端部延伸160μm的区域(下面，称为评价区域)中的辐照度分布。作为理想的漫反射表面应该具有的性质的朗伯(Lambertian)被假定为热载流子发光的配光分布。
在图20中，示出了各材料的折射率n和衰减系数k。例如，氧化硅膜103(SiO2)的折射率n为1.45，其衰减系数k为0。硅基板102(Si)的折射率n为3.6，其衰减系数k为0.001；树脂层104的折射率n为1.54，其衰减系数k为0。当氮化硅(SiN)用作构造物124的材料时，折射率n为1.84，在这种情况下的衰减系数k为0；在使用钨(W)时折射率n为3.05，在这种情况下的衰减系数k为3.39；当使用空气时折射率n是1，在这种情况下的衰减系数k为0。
如图21所示，作为基准的模拟条件，构造物124的深度设定为3μm，构造物124的数量设定为30个，间距设定为1μm，氮化硅(SiN)用作材料。作为第一模拟条件，从基准的模拟条件中的构造物124的深度被取为参数，构造物124的深度被改变为6μm和10μm。作为第二模拟条件下，从基准的模拟条件中的构造物124的数量被取为参数，构造物124的数量被改变为45个和60个。
作为第三模拟条件，从基准的模拟条件中的构造物124的间距被取为参数，构造物124的间距被改变为1.5μm和2μm。作为第四模拟条件，从基准的模拟条件中的构造物124的材料被取为参数，空气、二氧化硅(SiO2)和钨(W)用作构造物124的材料。
使用模拟条件，计算图19所示的评价区域中的辐照度分布和辐照度分布的积分值。然后，为了与常规的固态成像元件比较，即，其中未设置构造物124的结构，将在各模拟条件中求得的值归一化，假设其中未设置构造物124的结构中的辐照分布和积分值为1。
参照图22～图26说明各模拟条件下的遮光效果。
图22示出了当构造物124的深度被取为参数并且深度设定为3μm、6μm和10μm时的遮光效果的模拟结果。在图22A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图22B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示各深度。
如图22所示，通过设置构造物124，与其中未设置构造物124的结构(无)相比，在评价区域中的照度可以降低。这表明，随着构造物124的深度设定为更深，遮光效果提高。
因此，为了获得更好的遮光效果，优选的是形成深度设定为更深的构造物124。即使在其中深度很浅(3μm)的构成中，与其中未设置构造物124的结构相比，通过采用其中设置多个构造物124的构成也可以获得充分的遮光效果。
如图22A所示，由于由热载流子发光产生的光在硅基板102中被吸收，随着距周边电路112的距离(随着在横轴上的位置变为较大值)变化，评价区域中的辐照度减小。换句话说，在固态成像元件101中，多个构造物124被配置以增加从周边电路112到像素区域111的光路长度以衰减光能量；因此，可以获得遮光效果。
即，如图19所示，从作为光源的有源元件123导出的光的一部分入射在第一构造物124上，即，最接近有源元件123的构造物124，经历全反射或菲涅尔反射，并被反射到周边电路112侧；因此，避免了到达像素区域111。未入射到第一构造物124上的光进入相邻构造物124之间的间隙，在硅和构造物124(例如，SiN)之间反复经历全反射，并且从构造物124之间的间隙射出，如图19所示。因此，通过增大光的光路长度，光被衰减。可选择地，从构造物124之间的间隙射出的光的大约一半射出到周边电路112侧，因此到达像素区域111的光减少。
接着，图23示出了当构造物124的数量被取为参数并且数量设定为30个、45个和60个时的遮光效果的模拟结果。在图23A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图23B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示数量。
如图23所示，通过设置多个构造物124，与其中未设置构造物124的结构(无)相比，在评价区域中的照度可以降低。这表明，随着构造物124的设置数量设定为较大，遮光效果更为改善。因此，为了获得更好的遮光效果，优选的是设置较大数量的构造物124。
接着，图24示出了当构造物124的间距被取为参数并且间距设定为1μm、1.5μm和2μm时的遮光效果的模拟结果。在图24A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图24B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示各间距。
如图24所示，通过设置具有规定间距的构造物124，与其中未设置构造物124的结构(无)相比，在评价区域中的照度可以降低。这表明，随着构造物124设置的间距设定为更宽，即，当配置相同数量的构造物124时在较大范围中进行配置，遮光效果更为改善。因此，为了获得更好的遮光效果，优选的是，设置具有更宽间距的构造物124。
接着，图25示出了当构造物124的材料被取为参数并且反射红外光的氮化硅(SiN)、空气和二氧化硅(SiO2)用作材料时的遮光效果的模拟结果。在图25A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图25B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示各材料。
如图25所示，通过设置任何材料的构造物124，与其中未设置构造物124的结构(无)相比，在评价区域中的照度可以降低。这表明，由于构造物124的材料的变化造成的差异很小，即，提供了几乎相同的遮光效果。这是因为，当设置构造物124产生大约1.8的折射率差(例如，硅和氮化硅之间的折射率差)作为随着相对于硅基板102的界面的折射率变化而改变的反射条件时，可以充分地获得遮光效果。
接着，图26示出了当氮化硅(SiN)和钨(W)用作构造物124的材料时的遮光效果的模拟结果。在图26A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图26B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示各材料。
通过使用钨作为构造物124的材料，构造物124具有吸收红外光的效果。因此，这表明，与使用不具有吸收红外光的效果的氮化硅的构成相比，遮光效果改善。即，由于不仅光在硅基板102中被吸收并且光在构造物124中也被吸收，因此可以抑制到达评价区域的光。
因此，为了获得更好的遮光效果，优选的是，加深构造物124的深度、增加构造物124的数量以及加宽构造物124的间距。此外，由于构造物124具有吸收红外光的效果，因此遮光效果可以更为改善。
接着，固态成像元件101的第一变形例示于图27。在下文中，在各变形例中，与图18的固态成像元件101共同的构成使用相同的附图标记，并且在适宜时省略了详细说明。
如图27所示，在固态成像元件101A中，使用具有其中绝缘层105配置在硅基板102-1和102-2之间的硅上绝缘体(SOI)结构的基板。作为绝缘层105，使用折射率与硅不同的材料，例如红外光折射率比硅(例如，SiO2)低。
此外，在固态成像元件101A中，形成多个构造物124的构造物形成区域113设置在像素区域111和周边电路112之间，如同图18的固态成像元件101中那样。对于构造物124，可以使用上述的反射红外光的材料，即，氮化硅(SiN)、空气和二氧化硅(SiO2)。由此，在固态成像元件101A中，到达像素区域111的由热载流子发光引起的光可以减少。这种结构的固态成像元件101A具有背侧对准(BSA)可以被转移到遮光结构的优点。
图28示出了固态成像元件101A的遮光效果的模拟结果。在以下的说明中，图18的固态成像元件101的构成称为基本构成，固态成像元件101A的构成称为第一变形构成。
图28示出了当构造物124的深度设定为3μm、构造物124的数量设定为30个、构造物124的间距设定为1μm、氮化硅(SiN)用作构造物124的材料并且硅基板102-1的厚度设定为3.1μm时的遮光效果的模拟结果。在图28A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图28B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示固态成像元件的构成。
如图28所示，使用SOI结构的固态成像元件101A(第一变形构成)可以获得比使用硅基板的固态成像元件101(基本构成)更高的遮光效果。
即，如图27所示，在规定入射角以上入射在绝缘层105上的光在绝缘层105处被全反射，因此在有源元件123中产生的大部分光在第一构造物124处被全反射。由于构造物124的前端与绝缘层105之间的间隙为约0.1μm，因此已经通过间隙的光由于多个构造物124的遮光效果的原因而衰减。因此，在固态成像元件101A中，到达像素区域111的光与固态成像元件101相比显著减少。
在固态成像元件101A的构成中，获得更有利的遮光效果的条件(构造物124的数量、深度、间距和材料)类似于上述固态成像元件101的那些。
接着，图29示出了在图27的固态成像元件101A的结构中作为其中吸收红外光的钨用作构造物124的材料的结构的第二变形例的遮光效果的模拟结果。在以下的说明中，在固态成像元件101A的构成中其中钨用作构造物124的材料的构成称为第二变形构成。
图29示出了当构造物124的深度设定为3μm、构造物124的数量设定为30个、构造物124的间距设定为1μm、钨(W)用作构造物124的材料并且硅基板102-1的厚度设定为3.1μm时的遮光效果的模拟结果。在图29A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图29B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示固态成像元件的构成。
如图29所示，在其中钨用作构造物124的材料并且使用SOI结构的构成(第二变形构成)中，可以获得比使用硅基板的固态成像元件101(基本构成)更高的遮光效果。此外，可以获得在其中氮化硅用作构造物124的材料的固态成像元件101A(第一变形构成)更高的遮光效果。
在其中钨用作构造物124的材料并且使用SOI结构的构成(第二变形构成)中，获得更有利的遮光效果的条件(构造物124的数量、深度和间距和材料)类似于上述固态成像元件101的那些。
接着，固态成像元件101的第三变形例示于图30。
如图30所示，在固态成像元件101B中，使用具有其中绝缘层105配置在硅基板102-1和102-2之间的硅上绝缘体(SOI)结构的基板，如同图27的固态成像元件101A中那样。作为绝缘层105，使用红外光折射率比硅(例如，SiO2)低的材料。
固态成像元件101B具有其中只有一个构造物124配置在设于像素区域111和周边电路112之间的构造物形成区域113中的构成。在固态成像元件101B中，上述的吸收红外光的材料(即，钨(W))可以用于构造物124。由此，在固态成像元件101B中，到达像素区域111的由热载流子发光引起的光可以减少。
图31示出了固态成像元件101B的遮光效果的模拟结果。在以下的说明中，固态成像元件101B的构成称为第三变形构成。
图31示出了当构造物124的深度设定为3μm、构造物124的数量设定为30个、构造物124的间距设定为1μm、钨(W)用作构造物124的材料并且硅基板102-1的厚度设定为3.1μm时的遮光效果的模拟结果。在图31A中，纵轴表示归一化照度，横轴表示在评价区域中的位置；在图31B中，纵轴表示照度的积分值(归一化)，横轴表示固态成像元件的构成。
如图31所示，在其中使用SOI结构并且配置吸收红外光的材料的只有一个构造物124的固态成像元件101B(第三变形构成)中，可以获得比使用硅基板的固态成像元件101(基本构成)更高的遮光效果。因此，通过构造物124的前端侧的光因使用SOI结构而减少，并且因通过使用吸收红外光的材料的构造物124而吸收光；由此，即使当只有一个构造物124时，也可以获得充分的遮光效果。
在固态成像元件101B的构成中，获得更有利的遮光效果的条件(构造物124的数量、深度和间距)类似于上述固态成像元件101的那些。
接着，图32示出了在固态成像元件101B的结构中作为其中反射红外光的材料(例如，氮化硅(SiN))用作构造物124的材料的结构的第四变形例的遮光效果的模拟结果。在以下的说明中，在固态成像元件101B的构成中其中氮化硅用作构造物124的材料的构成称为第四变形构成。
如图32所示，其中使用SOI结构并且配置反射红外光的材料的只有一个构造物124的固态成像元件101B(第四变形构成)似乎具有比使用硅基板的固态成像元件101(基本构成)更差的遮光效果。然而，第四变形构成的照度比归一化值在有限程度内更小；因此，这表明，与其中未设置构造物124的结构(即，常规的固态成像元件)相比，具有遮光效果。
接着，固态成像元件101的第五变形例示于图33。
图33中示出的固态成像元件101C是背面照射型固态成像元件，其中光从与前面侧(其是有源元件123形成在硅基板102上的表面)相对的背面侧入射到光接收元件121上。如图33所示，在固态成像元件101C中，氧化硅膜103-1和103-2叠置在硅基板102的两个表面上。
此外，在这种构成的固态成像元件101C中，其中形成多个构造物124的构造物形成区域113设置在像素区域111和周边电路112之间，如同图18的固态成像元件101中那样。由此，在固态成像元件101C中，到达像素区域111的热载流子发光引起的光可以减少。即，本技术可以适用于背面照射型固态成像元件和前面照射型固态成像元件。
接着，参照图34～图37说明固态成像元件101中的构造物124的平面配置例。
在图34中，示出了固态成像元件101的构造物124的第一平面配置例。
如图34所示，在固态成像元件101D中，在外周方向上分成多块的构造物124双重配置在构造物形成区域113中，从而通过像素区域111和周边电路112之间并在平面图中包围像素区域111。分成多块并且双重配置的构造物124被配置成使得相邻的构造物124以半周期的移位来包围像素区域111。即，外侧构造物124对应于内侧构造物124之间的间隙配置，内侧构造物124对应于外侧构造物124之间的间隙配置。通过采用其中构造物124如此配置的结构，构造物124从周边电路112朝向像素区域111可靠地直线状配置；因此，可以避免光从周边电路112直接到达像素区域111，并且可以获得遮光效果。
在图35中，示出了固态成像元件101的构造物124的第二平面配置例。
如图35所示，在固态成像元件101E中，在像素区域111和周边电路112之间的构造物形成区域113中，多个构造物124配置成未被分割，而是连续地包围像素区域111的周围。通过采用构造物124如此配置的结构，可以获得更高的遮光特性。
在图36中，示出了固态成像元件101的构造物124的第三平面配置例。
如图36所示，在固态成像元件101F中，分成多块的构造物124双重配置在构造物形成区域113中，从而通过像素区域111和周边电路112之间并在平面图中包围像素区域111，如同图34的固态成像元件101D中那样。然而，在固态成像元件101F中，相邻的构造物124的周期一致，不像在图34的固态成像元件101D中那样。
在图37中，示出了固态成像元件101的构造物124的第四平面配置例。
如图37所示，在固态成像元件101G中，分成多块的构造物124双重配置在构造物形成区域113中，如同图36的固态成像元件101F中那样，并且进一步地，在与外周方直交的方向上伸长的构造物124配置在相邻的分割构造物124之间。
构造物124的平面配置不限于图34～37的配置例，可以使用各种配置。
本技术不仅可以适用于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，而且适用于电荷耦合器件(CCD)。此外，本技术可以适用于弯曲形状的固态成像元件101。作为构造物124的截面形状，除了矩形形状之外，例如，可以采用梯形形状、三角形形状等。此外，固态成像元件101不限于上述的各种尺寸和结构。
上述各实施方案的固态成像元件11和101例如可以用于各种电子设备，如成像系统(如数字静态相机和数字摄像机)、具有成像功能的移动电话或者具有成像功能的其他设备。
图38是示出安装在电子设备中的成像装置的构成例的框图。
如图38所示，成像装置201被构造成包括光学系统202、成像元件203、信号处理电路204、监视器205和存储器206，并且可以捕获静止图像和运动图像。
光学系统202被构造成包括一个或多个透镜，将来自被写体的像光(入射光)引导到成像元件203，并且使图像形成在成像元件203的光接收面(传感器单元)上。
作为成像元件203，使用上述各实施方案或变形例的固态成像元件11或固态成像元件101。电子被存储在成像元件203，用于根据经由光学系统202形成在光接收面上的图像，在一定时期将电子存储在成像元件203中。对应于存储在成像元件203中的电子的信号被供给到信号处理电路204。
信号处理电路204对从成像元件203输出的像素信号进行各种信号处理。由信号处理电路204进行的信号处理所获得的图像(图像数据)被供给并显示在监视器205上，或者供给并存储(记录)在存储器206中。
在这样构成的成像装置201中，通过使用上述各实施方案或变形例的固态成像元件11或固态成像元件101，例如，可以获得噪声较少的高质量图像。
此外，本技术也可以如下构成。
(1)一种半导体装置，包括：
在其中形成多个元件的元件形成单元；和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成受光影响的无源元件，
形成配置在所述无源元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述无源元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成。
(2)根据(1)所述的半导体装置，其中
所述无源元件是被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件。
(3)根据(2)所述的半导体装置，其中
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物从所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面形成，并且形成为使得所述构造物的前端和与所述前面相对的背面之间的间隙不超过规定间隔。
(5)根据(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物从与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面形成，并且形成为使得所述构造物的前端和所述前面之间的间隙不超过规定间隔。
(6)根据(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物形成为使得从所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面形成的第一构造物的前端和从与所述前面相对的背面形成的第二构造物的前端之间的间隙不超过规定间隔。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物在从所述有源元件到所述无源元件的空间中在多个地方形成。
(8)根据(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成使得从所述有源元件形成在所述元件形成单元中的那侧表面形成的第一构造物和从与所述前面相对的背面形成的第二构造物在从所述有源元件观察所述无源元件时重合。
(9)根据(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物形成为在所述元件形成单元的厚度方向上没有间隙地贯通所述元件形成单元。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物由折射或吸收光的材料形成。
(11)根据(10)所述的半导体装置，其中
所述构造物形成为使得朝向所述元件形成单元的厚度方向的侧壁相对于厚度方向是倾斜的。
(12)根据(1)～(9)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物由反射光的金属形成。
(13)根据(12)所述的半导体装置，还包括
包围所述构造物的周围的绝缘体。
(14)根据(12)或(13)所述的半导体装置，还包括
提取所述构造物的电位的电极。
(15)根据(1)～(14)中任一项所述的半导体装置，其中
所述无源元件是对于光噪声具有高感度的模拟元件。
(16)根据(1)～(15)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成通过形成所述无源元件的区域和形成所述有源元件的区域之间，并且在平面图中包围形成所述无源元件的区域。
(17)根据(1)～(15)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成通过形成所述无源元件的区域和形成所述有源元件的区域之间，并且在平面图中包围形成所述有源元件的区域。
(18)根据(1)～(15)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成在形成所述无源元件的区域和形成所述有源元件的区域之间至少在连接所述无源元件和所述有源元件的直线上存在。
(19)根据(1)所述的半导体装置，其中
形成一个或多个构造物的构造物形成区域设置在配置有多个所述无源元件的元件区域与配置在所述元件区域周围并由所述有源元件形成的周边电路之间。
(20)根据(19)所述的半导体装置，其中
所述构造物由在形成所述元件形成单元的硅层内反射或吸收红外光的材料形成。
(21)根据(19)或(20)所述的半导体装置，其中
形成所述元件形成单元的基板由硅层形成，在所述硅层之间形成由折射率不同于硅的材料形成的层。
(22)根据(21)所述的半导体装置，其中
所述构造物由在形成所述元件形成单元的硅层内反射或吸收红外光的材料形成。
(23)根据(19)～(22)中任一项所述的半导体装置，其中
所述构造物至少双重配置而在平面图中包围所述元件区域并且在外周方向上分成多块，相邻的构造物以半周期的移位配置。
(24)根据(19)～(22)中任一项所述的半导体装置，其中
所述多个构造物配置成在平面图中连续地包围所述元件区域的周围。
(25)一种固态成像元件，包括：
在其中形成多个元件的元件形成单元；和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件，
形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
(26)一种包括固态成像元件的电子设备，
所述固态成像元件包括
在其中形成多个元件的元件形成单元，和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件，
形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上的间隙不超过规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
本实施方案不限于上述的实施方案，并且可以在不脱离本公开的精神内进行各种变化。
附图标记列表
11固态成像元件 11J半导体装置
12像素区域 12J高感度模拟元件区域
13垂直驱动电路 14列信号处理电路
15水平驱动电路 16输出电路
17控制电路 18像素
19周边电路 21第一基板
22第二基板 23接合层
24元件形成单元 25配线单元
26集光单元 27配线
31光接收元件 32滤色片
33片上透镜 34有源元件
35构造物 36绝缘体
51栅电极 52漏极区域
53源极区域 54和55元件隔离单元
101固态成像元件 102硅基板
103氧化硅膜 111像素区域
112周边电路 113构造物形成区域
121光接收元件 122片上透镜
123有源元件 124构造物

Claims (22)

1.一种半导体装置，包括：
在其中形成多个元件的元件形成单元；和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成受光影响的无源元件，
形成配置在所述无源元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述无源元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上所述构造物的前端与所述元件形成单元的背面或前面之间的间隙为短波长400nm以下的规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，并且
其中在平面图中，形成一个或多个所述构造物的构造物形成区域包围形成所述有源元件的区域。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述无源元件是被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物从所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面形成。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物从与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面形成。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物在从所述有源元件到所述无源元件的空间中在多个地方形成。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成使得从所述有源元件形成在所述元件形成单元中的那侧表面形成的第一构造物和从与所述前面相对的背面形成的第二构造物在从所述有源元件观察所述无源元件时重合。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物由折射或吸收光的材料形成。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中
所述构造物形成为使得朝向所述元件形成单元的厚度方向的侧壁相对于厚度方向是倾斜的。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物由反射光的金属形成。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括
包围所述构造物的周围的绝缘体。
12.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括
提取所述构造物的电位的电极。
13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述无源元件是对于光噪声具有高感度的模拟元件。
14.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物配置成至少在形成所述无源元件的所述区域和形成所述有源元件的区域之间在连接所述无源元件和所述有源元件的直线上存在。
15.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物由在形成所述元件形成单元的硅层内反射或吸收红外光的材料形成。
16.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
形成所述元件形成单元的基板由硅层形成，在所述硅层之间形成由折射率不同于硅的材料形成的层。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中
所述构造物由在形成所述元件形成单元的硅层内反射或吸收红外光的材料形成。
18.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述构造物至少双重配置并且在外周方向上分成多块，相邻的构造物以半周期的移位配置。
19.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述多个构造物配置成在平面图中连续地包围所述元件区域的周围。
20.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述无源元件是光电二极管。
21.一种固态成像元件，包括：
在其中形成多个元件的元件形成单元；和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件，
形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上所述构造物的前端与所述元件形成单元的背面或前面之间的间隙为短波长400nm以下的规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧，并且
其中在平面图中，形成一个或多个所述构造物的构造物形成区域包围形成所述有源元件的区域。
22.一种包括固态成像元件的电子设备，
所述固态成像元件包括
在其中形成多个元件的元件形成单元，和
叠置在所述元件形成单元上并且形成有连接所述元件的配线的配线单元，
其中以下各部件配置在所述元件形成单元中
被构造成接收光并进行光电转换的光接收元件，
形成配置在所述光接收元件周围的周边电路的有源元件，和
形成在所述光接收元件和所述有源元件之间的构造物，使得在所述元件形成单元的厚度方向上所述构造物的前端与所述元件形成单元的背面或前面之间的间隙为短波长400nm以下的规定间隔，并且由抑制光传播的材料形成，
所述光接收元件接收的光入射到与所述配线单元叠置在所述元件形成单元上的前面相对的背面上，和
被构造成支撑所述元件形成单元和所述配线单元在其内叠置的基板的支撑基板接合到所述基板的前面侧，并且
其中在平面图中，形成一个或多个所述构造物的构造物形成区域包围形成所述有源元件的区域。
CN202110429058.8A 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备 Pending CN113224096A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013230218 2013-11-06
JP2013-230218 2013-11-06
JP2014056607 2014-03-19
JP2014-056607 2014-03-19
CN201480048183.2A CN105531822A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480048183.2A Division CN105531822A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113224096A true CN113224096A (zh) 2021-08-06

Family

ID=53041371

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110498741.7A Pending CN113192995A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置和成像元件
CN202110429058.8A Pending CN113224096A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备
CN201480048183.2A Pending CN105531822A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110498741.7A Pending CN113192995A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置和成像元件

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480048183.2A Pending CN105531822A (zh) 2013-11-06 2014-10-24 半导体装置、固态成像元件和电子设备

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10529764B2 (zh)
JP (2) JP6642002B2 (zh)
KR (1) KR102318461B1 (zh)
CN (3) CN113192995A (zh)
WO (1) WO2015068589A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201101476A (en) 2005-06-02 2011-01-01 Sony Corp Semiconductor image sensor module and method of manufacturing the same
WO2015068589A1 (ja) * 2013-11-06 2015-05-14 ソニー株式会社 半導体装置、固体撮像素子、および電子機器
CN115166888A (zh) * 2017-09-29 2022-10-11 富士胶片株式会社 滤光器的制造方法
EP3614433B1 (en) 2018-08-21 2022-04-06 ams International AG Image sensor, image sensor arrangement and computed tomography apparatus including the same
JP2020031136A (ja) * 2018-08-22 2020-02-27 キヤノン株式会社 撮像装置およびカメラ
KR102658570B1 (ko) * 2018-12-12 2024-04-19 에스케이하이닉스 주식회사 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치
EP3711097A4 (en) * 2019-01-22 2020-12-09 SZ DJI Technology Co., Ltd. IMAGE SENSOR AND ITS MANUFACTURING PROCESS
JP2020120071A (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP2021019059A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 キヤノン株式会社 固体撮像素子
JP2021035015A (ja) 2019-08-29 2021-03-01 株式会社東芝 固体撮像装置
CN110767667B (zh) * 2019-11-26 2022-07-08 上海微阱电子科技有限公司 一种图像传感器结构和形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009252963A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Fujifilm Corp 裏面照射型撮像素子及びその製造方法
JP2010245499A (ja) * 2009-03-16 2010-10-28 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
US20110089517A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 Omnivision Technologies, Inc. Cmos image sensor with heat management structures
US20120062777A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-15 Sony Corporation Solid state imaging device and electronic apparatus

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043566A (ja) 2000-07-27 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
US7154136B2 (en) * 2004-02-20 2006-12-26 Micron Technology, Inc. Isolation structures for preventing photons and carriers from reaching active areas and methods of formation
JP4501633B2 (ja) * 2004-10-28 2010-07-14 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法
JP2007165696A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2007207828A (ja) 2006-01-31 2007-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置の製造方法
JP2008130795A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Fujifilm Corp 半導体装置
US7800192B2 (en) * 2008-02-08 2010-09-21 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated image sensor having deep light reflective trenches
US8487351B2 (en) * 2008-11-28 2013-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and image sensing system including the same
JP5985136B2 (ja) * 2009-03-19 2016-09-06 ソニー株式会社 半導体装置とその製造方法、及び電子機器
US8674469B2 (en) * 2009-04-23 2014-03-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Isolation structure for backside illuminated image sensor
JP2010258157A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Panasonic Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP2010283271A (ja) * 2009-06-08 2010-12-16 Panasonic Corp 固体撮像素子及び撮像装置
JP2011221253A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Sony Corp 撮像装置、固体撮像素子、撮像方法およびプログラム
JP5696513B2 (ja) 2011-02-08 2015-04-08 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2012169530A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
FR2974238A1 (fr) * 2011-04-12 2012-10-19 St Microelectronics Crolles 2 Procede de realisation d'un capteur d'images a eclairement par la face arriere
JP5287923B2 (ja) * 2011-04-25 2013-09-11 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及び画像撮影装置
JP5246304B2 (ja) * 2011-07-11 2013-07-24 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP2013058661A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Sony Corp 固体撮像素子および電子機器
JP6044847B2 (ja) * 2012-02-03 2016-12-14 ソニー株式会社 半導体装置及び電子機器
KR101934864B1 (ko) * 2012-05-30 2019-03-18 삼성전자주식회사 관통 실리콘 비아 구조물 및 그 제조 방법, 이를 포함하는 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2014022448A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Toshiba Corp 固体撮像装置
US9006080B2 (en) * 2013-03-12 2015-04-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Varied STI liners for isolation structures in image sensing devices
WO2015068589A1 (ja) * 2013-11-06 2015-05-14 ソニー株式会社 半導体装置、固体撮像素子、および電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009252963A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Fujifilm Corp 裏面照射型撮像素子及びその製造方法
JP2010245499A (ja) * 2009-03-16 2010-10-28 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
US20110089517A1 (en) * 2009-10-20 2011-04-21 Omnivision Technologies, Inc. Cmos image sensor with heat management structures
US20120062777A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-15 Sony Corporation Solid state imaging device and electronic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR102318461B1 (ko) 2021-10-28
JP2018201054A (ja) 2018-12-20
US20200111830A1 (en) 2020-04-09
WO2015068589A1 (ja) 2015-05-14
KR20160082502A (ko) 2016-07-08
JP6642002B2 (ja) 2020-02-05
JP6729654B2 (ja) 2020-07-22
CN113192995A (zh) 2021-07-30
CN105531822A (zh) 2016-04-27
JPWO2015068589A1 (ja) 2017-03-09
US10529764B2 (en) 2020-01-07
US20160211296A1 (en) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102115649B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP6729654B2 (ja) 半導体装置、固体撮像素子、および電子機器
JP6044847B2 (ja) 半導体装置及び電子機器
KR102425588B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법, 및 전자 기기
CN101800233B (zh) 固态成像装置及其制造方法以及电子设备
US9232162B2 (en) Optical isolation of optically black pixels in image sensors
JP2012104753A (ja) 固体撮像装置及び電子機器
JP6079807B2 (ja) 固体撮像装置及び電子機器
US9515110B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2013187360A (ja) 固体撮像装置、及び、電子機器
JP2013084786A (ja) 固体撮像素子、及び、電子機器
JP2012099743A (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP2020065040A (ja) 光電変換装置および機器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination