DE112019005089T5 - Festkörperbildgebungsvorrichtung und elektronische einrichtung - Google Patents

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Itaru Oshiyama
Shinichiro Noudo
Yasufumi Miyoshi
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Abstract

Ein Rillenteil ist zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt, eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche des Rillenteils sind mit einem ersten Festladungsfilm bedeckt und ein Öffnungsende des Rillenteils ist mittels eines zweiten Festladungsfilmes verschlossen, wobei ein Spalt in dem Rillenteil verbleibt.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Technologie betrifft eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • In den letzten Jahren wurde eine rückseitenbeleuchtete Festkörperbildgebungsvorrichtung vorgeschlagen, die Licht von einer Seite gegenüber einer Seite empfängt, auf der eine Verdrahtungsschicht auf einem Substrat gebildet ist (siehe zum Beispiel PTL 1). Bei der in PTL 1 beschriebenen Festkörperbildgebungsvorrichtung ist ein Rillenteil zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen des Substrats bereitgestellt, ist das Innere des Rillenteils mit einem Festladungsfilm bedeckt und ist ein Isolationsfilm ohne irgendeinen Hohlraum eingebettet, um eine optische Farbmischung zu reduzieren.
  • [Zitatliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL 1] JP 2017-191950 A
  • [Kurzdarstellung]
  • [Technisches Problem]
  • Bei einer solchen Festkörperbildgebungsvorrichtung ist eine weitere Verbesserung von Charakteristiken, wie etwa eine Reduzierung einer optischen Farbmischung, erforderlich. Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist das Bereitstellen einer Festkörperbildgebungsvorrichtung und einer elektronischen Einrichtung mit weiter verbesserten Charakteristiken, wie etwa einer Reduzierung einer optischen Farbmischung.
  • [Lösung des Problems]
  • Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: (a) ein Substrat; (b) mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind; (c) Rillenteile, die zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind; und (d) einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, wobei (e) wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
    Eine elektronische Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: (a) eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die ein Substrat, mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind, Rillenteile, die zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind, und einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, beinhaltet; (b) eine optische Linse, die ein Bild von Bildlicht von einem Motiv auf einer Bildgebungsoberfläche der Festkörperbildgebungsvorrichtung bildet; und (c) einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der eine Signalverarbeitung an einem Signal durchführt, das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung ausgegeben wird, wobei (d) wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets entlang einer Linie A-A aus 1 veranschaulicht.
    • [3] 3 ist ein Diagramm, das eine planare Struktur eines Rillenteils entlang einer Linie B-B aus 2 veranschaulicht.
    • [4] 4 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptteilen, die eine vergrößerte Querschnittsstruktur eines Elementisolationsteils veranschaulicht.
    • [5A] 5A ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [5B] 5B ist ein Diagramm, das den Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [5C] 5C ist ein Diagramm, das den Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [5D] 5D ist ein Diagramm, das den Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [5E] 5E ist ein Diagramm, das den Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, das ein planares Layout eines Substrats einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [7] 7 ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
    • [8A] 8A ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Kreuzungsteils einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [8B] 8B ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [8C] 8C ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [8D] 8D ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [8E] 8E ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [9A] 9A ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [9B] 9B ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [9C] 9C ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [9D] 9D ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [9E] 9E ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [10A] 10A ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [10B] 10B ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [10C] 10C ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [10D] 10D ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [10E] 10E ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [11A] 11A ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [11B] 11B ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [11C] 11C ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [11D] 11D ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [11E] 11E ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [12] 12 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [13] 13 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Kreuzungsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [14A] 14A ist ein Diagramm, das eine Pixelstruktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [14B] 14B ist ein Diagramm, das die Pixelstruktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [14C] 14C ist ein Diagramm, das die Pixelstruktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [14D] 14D ist ein Diagramm, das die Pixelstruktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15A] 15A ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15B] 15B ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie C-C aus 15A veranschaulicht.
    • [15C] 15C ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15D] 15D ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie D-D aus 15C veranschaulicht.
    • [15E] 15E ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15F] 15F ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie E-E aus 15E veranschaulicht.
    • [15G] 15G ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15H] 15H ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie F-F aus 15G veranschaulicht.
    • [15I] 15I ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15J] 15J ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie G-G aus 15I veranschaulicht.
    • [15K] 15K ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15L] 15L ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie H-H aus 15K veranschaulicht.
    • [15M] 15M ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [15N] 15N ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie I-I aus 15M veranschaulicht.
    • [16A] 16A ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
    • [16B] 16B ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie J-J aus 16A veranschaulicht.
    • [16C] 16C ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
    • [16D] 16D ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie K-K aus 16C veranschaulicht.
    • [16E] 16E ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
    • [16F] 16F ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie L-L aus 16E veranschaulicht.
    • [17A] 17A ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [17B] 17B ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie M-M aus 17A veranschaulicht.
    • [17C] 17C ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [17D] 17D ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie N-N aus 17C veranschaulicht.
    • [17E] 17E ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [17F] 17F ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie O-O aus 17E veranschaulicht.
    • [17G] 17G ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [17H] 17H ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie P-P aus 17G veranschaulicht.
    • [17I] 17I ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [17J] 17J ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration entlang einer Linie Q-Q aus 17I veranschaulicht.
    • [18] 18 ist ein Diagramm, das ein planares Layout eines Festladungsfilms einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [19] 19 ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Elementisolationsteils der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [20] 20 ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [21A] 21A ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [21B] 21B ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungsfluss der Herstellung der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
    • [22] 22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [23] 23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [24] 24 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [25] 25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Pixelgebiets einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
    • [26] 26 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer elektronischen Einrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Die vorliegenden Erfinder haben die folgenden Probleme in der in PTL 1 beschriebenen Festkörperbildgebungsvorrichtung entdeckt. Bei der in PTL 1 beschriebenen rückseitenbeleuchteten Festkörperbildgebungsvorrichtung gibt es, weil ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex eines Substrats (zum Beispiel 3,9 in dem Fall von Silicium (Si)) und einem Brechungsindex eines Isolationsfilms (zum Beispiel 1,4 in dem Fall, dass er Siliciumoxid (SiO2) ist) klein ist, eine Möglichkeit, dass ausreichende Reflexionscharakteristiken in einem Rillenteil zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen nicht erhalten werden, Licht durch den Rillenteil transmittiert wird und eine optische Farbmischung verursacht wird. Wenn eine Filmdicke eines Festladungsfilms zwischen dem Substrat und dem Isolationsfilm sehr klein ist, ist ein Einfluss auf die Reflexionscharakteristiken klein.
  • Nachfolgend wird ein Beispiel für die Festkörperbildgebungsvorrichtung und die elektronische Einrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 bis 26 beschrieben. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Reihenfolge beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt. Ferner sind in der vorliegenden Beschreibung beschriebene Effekte lediglich Beispiele und sind nicht beschränkt und andere Effekte können erhalten werden.
    1. 1. Erste Ausführungsform:
      • Festkörperbildgebungsvorrichtung
        • 1-1 Gesamtkonfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung
        • 1-2 Konfiguration von Hauptteilen
        • 1-3 Herstellungsverfahren der Festkörperbildgebungsvorrichtung
        • 1-4 Modifikationsbeispiel
    2. 2. Zweite Ausführungsform:
      • Festkörperbildgebungsvorrichtung
        • 2-1 Konfiguration von Hauptteilen
        • 2-2 Herstellungsverfahren der Festkörperbildgebungsvorrichtung
        • 2-3 Modifikationsbeispiel
    3. 3. Dritte Ausführungsform: Elektronische Einrichtung
  • <Erste Ausführungsform>
  • [Gesamtkonfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung]
  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine gesamte Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 in 1 ist ein rückseitenbeleuchteter Komplementärer-Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Bildsensor. Wie in 26 veranschaulicht, erfasst die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 (101) Bildlicht (Einfallslicht 106) von einem Motiv durch eine optische Linse 102, wandelt eine Menge an Einfallslicht 106, das als ein Bild auf einer Bildgebungsoberfläche gebildet wird, in ein elektrisches Signal in Einheiten von Pixeln um und gibt das elektrische Signal als ein Pixelsignal aus.
    Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform beinhaltet ein Substrat 2, ein Pixelgebiet 3, einen Vertikalansteuerungsschaltkreis 4, einen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5, einen Horizontalansteuerungsschaltkreis 6, einen Ausgabeschaltkreis 7 und einen Steuerschaltkreis 8, wie in 1 veranschaulicht ist.
  • Das Pixelgebiet 3 beinhaltet mehrere Pixel 9, die regelmäßig in einem zweidimensionalen Array auf dem Substrat 2 angeordnet sind. Das Pixel 9 beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsteil 24, der in 2 veranschaulicht ist, und mehrere (nicht veranschaulichte) Pixeltransistoren. Als die mehreren Pixeltransistoren können zum Beispiel vier Transistoren, wie etwa ein Transfertransistor, ein Rücksetztransistor, ein Auswahltransistor und ein Verstärkertransistor, angenommen werden. Ferner können zum Beispiel drei Transistoren außer dem Auswahltransistor angenommen werden.
  • Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 4 ist zum Beispiel aus einem Schieberegister konfiguriert, wählt eine gewünschte Pixelansteuerungsverdrahtung 10 aus, liefert einen Impuls zum Ansteuern des Pixels 9 an die ausgewählte Pixelansteuerungsverdrahtung 10 und steuert die jeweiligen Pixel 9 in Einheiten von Zeilen an. Das heißt, der Vertikalansteuerungsschaltkreis 4 scannt selektiv die jeweiligen Pixel 9 in dem Pixelgebiet 3 in einer vertikalen Richtung sequentiell in Einheiten von Zeilen und liefert ein Pixelsignal basierend auf einer Signalladung, die durch den fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 jedes Pixels 9 gemäß einer Menge an empfangenem Licht erzeugt wird, durch die Vertikalsignalleitung 11 an den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5.
  • Der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5 ist zum Beispiel in jeder Spalte des Pixel 9 angeordnet und führt eine Signalverarbeitung, wie etwa Rauschentfernung, für jede Pixelspalte an einem Signal durch, das von dem Pixel 9 für eine Zeile ausgegeben wird. Zum Beispiel führt der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5 eine Signalverarbeitung, wie etwa eine korrelierte Doppelabtastung (CDS - Correlated Double Sampling) zum Entfernen von Rauschen mit festem Muster, das für das Pixel einzigartig ist, und eine Analog-Digital(AD)-Umsetzung durch.
    Der Horizontalansteuerungsschaltkreis 6 ist aus zum Beispiel einem Schieberegister konfiguriert, gibt sequentiell Horizontalscanimpulse an den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5 zum Auswählen der jeweiligen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 5 der Reihe nach aus und bewirkt, dass das einer Signalverarbeitung unterzogene Pixelsignal von jeweiligen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreisen 5 an eine Horizontalsignalleitung 12 ausgegeben wird.
  • Der Ausgabeschaltkreis 7 führt eine Signalverarbeitung an Pixelsignalen durch, die von den jeweiligen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreisen 5 durch die horizontale Signalleitung 12 sequenziell geliefert werden, und gibt resultierende Signale aus. Als die Signalverarbeitung können zum Beispiel Puffern, Schwarzpegelanpassung, Spaltenvariationskorrektur und verschiedene Digitalsignalverarbeitungen verwendet werden.
    Der Steuerschaltkreis 8 erzeugt ein Taktsignal oder ein Steuersignal, die als eine Referenz für einen Betrieb des Vertikalansteuerungsschaltkreises 4, des Spaltensignalverarbeitungsschaltkreises 5, des Horizontalansteuerungsschaltkreises 6 und dergleichen dienen, basierend auf einem Vertikalsynchronsignal, einem Horizontalsynchronsignal und einem Master-Taktsignal. Der Steuerschaltkreis 8 gibt das erzeugte Taktsignal oder Steuersignal an den Vertikalansteuerungsschaltkreis 4, den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 5 und den Horizontalansteuerungsschaltkreis 6 und dergleichen aus.
  • [Konfiguration von Hauptteilen]
  • Als Nächstes wird eine ausführliche Struktur der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 aus 1 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonfiguration des Pixelgebiets 3 und dergleichen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 2 wird ein rückseitenbeleuchteter CMOS-Bildsensor (CMOS-Typ-Festkörperbildgebungsvorrichtung) als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 verwendet.
  • Wie in 2 veranschaulicht beinhaltet die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform eine Lichtempfangsschicht 18, in der das Substrat 2, ein erster Festladungsfilm 13, ein zweiter Festladungsfilm 14, ein Isolationsfilm 15, ein Lichtabschirmungsfilm 16 und ein Planarisierungsfilm 17 in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Ferner ist eine Bündelungsschicht 21, in der eine Farbfilterschicht 19 und eine On-Chip-Linse 20 in dieser Reihenfolge gestapelt sind, auf einer Oberfläche der Lichtempfangsschicht 18 auf der Seite des Planarisierungsfilms 17 (nachfolgend auch als „Seite der hinteren Oberfläche S1“ bezeichnet) gebildet. Ferner sind eine Verdrahtungsschicht 22 und Stützsubstrat 23 in dieser Reihenfolge auf einer Oberfläche der Lichtempfangsschicht 18 auf der Seite des Substrats 2 (nachfolgend auch als „Seite der vorderen Oberfläche S2“ bezeichnet) gestapelt. Da die hintere Oberfläche S1 der Lichtempfangsschicht 18 und eine hintere Oberfläche des Planarisierungsfilms 17 die gleiche Oberfläche sind, wird die hintere Oberfläche des Planarisierungsfilms 17 ferner in der folgenden Beschreibung auch als „hintere Oberfläche S1“ bezeichnet. Da die vordere Oberfläche S2 der Lichtempfangsschicht 18 und die vordere Oberfläche des Substrats 2 die gleiche Oberfläche sind, wird die vordere Oberfläche des Substrats 2 ferner in der folgenden Beschreibung auch als „vordere Oberfläche S2“ bezeichnet.
  • Das Substrat 2 ist zum Beispiel ein aus Silicium (Si) gefertigtes Halbleitersubstrat und bildet das Pixelgebiet 3, wie in 1 veranschaulicht ist. In dem Pixelgebiet 3 sind mehrere Pixel 9 einschließlich mehrerer fotoelektrischer Umwandlungsteile 24, die auf dem Substrat 2 gebildet (eingebettet) sind, in einem zweidimensionalen Array angeordnet, wie in 2 veranschaulicht ist. Der fotoelektrische Umwandlungsteil 24 beinhaltet p-Typ-Halbleitergebiete 25 und 26, die auf der Seite der vorderen Oberfläche S2 bzw. der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gebildet sind, und ein n-Typ-Halbleitergebiet 27, das zwischen den p-Typ-Halbleitergebieten 25 und 26 gebildet ist. In dem fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 ist eine Fotodiode aus einem pn-Übergang zwischen den p-Typ-Halbleitergebieten 25 und 26 und den n-Typ-Halbleitergebieten 27 gebildet. In dem fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 wird eine Signalladung gemäß der Menge an einfallendem Licht erzeugt und wird die erzeugte Signalladung in den n-Typ-Halbleitergebieten 27 akkumuliert. Ferner werden Elektronen, die einen Dunkelstrom verursachen, der an einer Grenzfläche des Substrats 2 erzeugt wird, durch Löcher absorbiert, die Majoritätsladungsträger der p-Typ-Halbleitergebiete 25 und 26 sind, die auf der vorderen Oberfläche S2 und der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gebildet sind, wodurch der Dunkelstrom abgeschwächt wird.
  • Ferner ist jeder fotoelektrische Umwandlungsteil 24 elektrisch durch eine Pixelisolationsschicht 28, die aus einem p-Typ-Halbleitergebiet gebildet ist, und einen Elementisolationsteil 29, der in der Pixelisolationsschicht 28 gebildet ist, isoliert. Die Pixelisolationsschicht 28 und der Elementisolationsteil 29 sind in einem Gittermuster gebildet, so dass sie jeden fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 umgeben, wie in 3 veranschaulicht ist. Der Elementisolationsteil 29 weist einen Rillenteil 30 auf, der in einer Tiefenrichtung von der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gebildet ist, wie in 2 veranschaulicht ist. Das heißt, der Rillenteil 30 ist zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 (der Pixelisolationsschicht 28) eingeschnitten und gebildet. Der Rillenteil 30 ist in einem Gittermuster gebildet, das aus einem geraden Teil 31 und einem Kreuzungsteil 32 konfiguriert ist, so dass jeder fotoelektrische Umwandlungsteil 24 umgeben wird, wie in 3 veranschaulicht ist, wie die Pixelisolationsschicht 28 und der Elementisolationsteil 29. Der gerade Teil 31 ist ein Gebiet, das zwei angrenzende fotoelektrische Umwandlungsteile 24 isoliert, und ist ein Teil, in dem die Rillenteile 30 einander nicht kreuzen. Ferner ist der Kreuzungsteil 32 ein Teil, in dem die Rillenteile 30 einander kreuzen.
    Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Tiefe des Rillenteils 30 zum Beispiel gleich oder größer als eine Tiefe zum Erreichen einer p-Wanne-Schicht 33, auf der der Pixeltransistor gebildet ist, und kleiner als eine Tiefe zum Erreichen eines Floating-Diffusion-Teils 34 oder eines Source/Drain-Gebiets ist. Zum Beispiel wird die Tiefe auf etwa 0,25 bis 5,0 µm festgelegt, wenn eine Tiefe des Floating-Diffusion-Teils 34 oder des Source/Drain-Gebiets kleiner als 1 µm ist.
  • Hier ist eine maximale Breite eines offenen Endes des Kreuzungsteils 32 üblicherweise breiter als eine maximale Breite eines offenen Endes des geraden Teils 31. Ferner wird ein offenes Ende des Rillenteils 30 durch den zweiten Festladungsfilm 14, so dass der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 verbleibt, unter Verwendung eines PVD-Verfahrens oder eines CVD-Verfahrens verschlossen, wie nachfolgend beschrieben ist. Daher ist es vorteilhaft, dass eine Breite eines offenen Endes des Rillenteils 30 (des geraden Teils 31 und des Kreuzungsteils 32) eine solche Breite ist, dass das gesamte offene Ende des Kreuzungsteils 32 durch den zweiten Festladungsfilm 14 basierend auf einem PVD-Verfahren oder einem CVD-Verfahren verschlossen werden kann. Wenn zum Beispiel die maximale Breite des Kreuzungsteils 32, der durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen werden kann, unter Verwendung des PVD-Verfahrens oder des CVD-Verfahrens etwa 30 nm beträgt, beträgt die Breite des offenen Endes des geraden Teils 31 etwa 20 nm.
  • Der erste Festladungsfilm 13 bedeckt eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche des Rillenteils 30 und die Gesamtheit der Seite der hinteren Oberfläche S3 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des Substrats 2 kontinuierlich. Eine Filmdicke des ersten Festladungsfilm 13 ist eine einheitliche Filmdicke, bei der der Rillenteil 30 nicht vollständig gefüllt ist, so dass ein Raum in dem Rillenteil 30 gebildet wird. Zum Beispiel beträgt die Filmdicke etwa 15 nm. Entsprechend ist ein rillenförmiger Raum (der Hohlraum 35), dessen Seitenwandoberfläche und untere Oberfläche durch den ersten Festladungsfilm 13 umgeben sind, innerhalb des Rillenteils 30 gebildet. Als ein Material des ersten Festladungsfilms 13 kann zum Beispiel ein Materialfilm mit hohem Brechungsindex oder ein stark dielektrischer Film mit negativer Ladung verwendet werden, der zum Erzeugen einer festen Ladung und Verstärken des Pinnings dadurch in der Lage ist, dass er auf dem Substrat 2 abgeschieden wird. Insbesondere kann ein Oxid, ein Nitrid oder dergleichen, das wenigstens ein Element von Hafnium (Hf), Aluminium (Al), Zirconium (Zr), Tantal (Ta) und Titan (Ti) enthält, genutzt werden. Zum Beispiel ist es vorteilhaft, dass ein Material verwendet wird, das dem Schaden des Substrats 2 aufgrund des Ätzens zur Zeit des Bildens des Rillenteils 30 entspricht. Insbesondere ist Hafniumoxid (HfO2) vorteilhafter, das die Erzeugung von Blasen abschwächen kann, indem es auf dem Substrat 2 abgeschieden wird, und das mit geringerer Wahrscheinlichkeit von einem ebenen Teil des Substrats 2 abblättert.
  • Ferner kann als das Material des ersten Festladungsfilms 13 zum Beispiel auch ein Oxid oder Nitrid verwendet werden, das wenigstens ein Element von Lanthan (La), Praseodym (Pr), Cer (Ce), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Samarium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu) und Yttrium (Y) zusätzlich zu den obigen Materialien enthält.
  • Ferner kann als ein Verfahren zum Bilden des ersten Festladungsfilms 13 zum Beispiel ein Atomlagenabscheidungsverfahren (nachfolgend auch als „ALD-Verfahren“ bezeichnet) und ein Chemische-Gasphasenabscheidung-Verfahren (nachfolgend auch als ein „CVD-Verfahren“ bezeichnet) verwendet werden. Insbesondere ist es in Anbetracht des Bildens eines gleichmäßigen Films auf dem Rillenteil 30 mit einem hohen Aspektverhältnis vorteilhafter, das ALD-Verfahren zu nutzen.
  • Da der erste Festladungsfilm 13 mit negativer Ladung auf der Seitenwandoberfläche und der unteren Oberfläche des Rillenteils 30 gebildet ist und die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gebildet ist, wird dementsprechend bei der ersten Ausführungsform eine Inversionsschicht auf einer Oberfläche gebildet, die sich in Kontakt mit dem ersten Festladungsfilm 13 befindet. Entsprechend wird eine Siliciumgrenzfläche durch die Inversionsschicht gepinnt und dementsprechend wird ein Dunkelstrom abgeschwächt. Wenn der Rillenteil 30 auf dem Substrat 2 gebildet ist, tritt ferner eine physische Beschädigung wahrscheinlich an der Seitenwandoberfläche und der unteren Oberfläche des Rillenteils 30 auf und tritt ein Pinning-Out wahrscheinlich in einem Peripherieteil des Rillenteils 30 auf. Als Reaktion auf dieses Problem wird bei der ersten Ausführungsform der erste Festladungsfilm 13 mit einer Festladung auf der Seitenwandoberfläche und der unteren Oberfläche des Rillenteils 30 gebildet, wodurch ein Pinning-Out verhindert wird.
    Ferner werden bei der ersten Ausführungsform, da der rillenförmige Hohlraum 35, dessen Seitenwandoberfläche und untere Oberfläche durch den ersten Festladungsfilm 13 umgeben sind, in dem Rillenteil 30 gebildet ist, angrenzende fotoelektrische Umwandlungsteile 24 zuverlässiger elektrisch isoliert.
  • Der zweite Festladungsfilm 14 schließt das offene Ende des Rillenteils 30 und bedeckt die Gesamtheit der Seite der hinteren Oberfläche S4 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des ersten Festladungsfilms 13 kontinuierlich. Eine Filmdicke des zweiten Festladungsfilms 14 wird auf zum Beispiel etwa 45 nm festgelegt, um das offene Ende des Rillenteils 30 zuverlässiger zu schließen. Entsprechend wird das Innere des Rillenteils 30 verschlossen, wobei ein Hohlraum 35 (sogenannte Void) zurückgelassen wird. Das heißt, der Elementisolationsteil 29 weist eine hohle Struktur mit einem Hohlraum 35 auf. Das Innere des Hohlraums 35 kann mit Luft gefüllt sein oder kann sich in einem Vakuumzustand befinden.
    Insbesondere dringt ein Teil des zweiten Festladungsfilms 14 in den Rillenteil 30 ein, so dass die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 bedeckt ist, wie in 4 veranschaulicht ist. Die Filmdicke des zweiten Festladungsfilms 14, der die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 bedeckt, ist auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 größer als auf der Innenseite (Seite der hinteren Oberfläche). Entsprechend weist der zweite Festladungsfilm 14 eine Form auf, die von einem Zentrum in einer Breitenrichtung des offenen Endes zu einer Innenwandoberfläche des Rillenteils 30 hervorsteht, und das offene Ende des Rillenteils 30 ist durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen. Ferner ist ein vertiefter Teil 14a, der sich entlang des Rillenteils 30 erstreckt und in einer Gitterform bereitgestellt ist, auf einer Oberfläche des zweiten Festladungsfilms 14 auf der Seite der hinteren Oberfläche S5 (Lichtempfangsoberflächenseite) bereitgestellt.
  • Als ein Material des zweiten Festladungsfilms 14 kann zum Beispiel ein Materialfilm mit hohem Brechungsindex oder ein stark dielektrischer Film mit negativer Ladung verwendet werden, der zum Erzeugen einer festen Ladung und Verstärken des Pinnings dadurch in der Lage ist, dass er auf dem Substrat 2 abgeschieden wird. Insbesondere kann ein Oxid, ein Nitrid oder dergleichen, das wenigstens ein Element von Hafnium (Hf), Aluminium (Al), Zirconium (Zr), Tantal (Ta) und Titan (Ti) enthält, genutzt werden. Zum Beispiel kann ein Material verwendet werden, das einer Beschädigung des Substrats 2 entspricht. Insbesondere ist Aluminiumoxid (Al2O3), das ein Pinning des Rillenteils 30 verstärkt, vorteilhafter.
    Ferner kann als ein Verfahren zum Bilden des zweiten Festladungsfilms 14 zum Beispiel ein Physikalische-Gasphasenabscheidung-Verfahren (nachfolgend auch als „PVD-Verfahren“ bezeichnet) oder ein CVD-Verfahren verwendet werden. Insbesondere ist es unter Berücksichtigung, dass es für Hafniumoxid oder dergleichen schwierig ist, in den Rillenteil 30 einzudringen, und das offene Ende des Rillenteils 30 verschlossen ist, vorteilhaft, das PVD-Verfahren zu nutzen, bei dem eine Abdeckung der Seitenwandoberfläche und der unteren Oberfläche schlecht ist.
  • Der Isolationsfilm 15 bedeckt die Gesamtheit der Seite der hinteren Oberfläche S5 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des zweiten Festladungsfilms 14 kontinuierlich. Als ein Material des Isolationsfilms 15 kann zum Beispiel ein Oxidfilm mit einem Brechungsindex genutzt werden, der sich von jenem des zweiten Festladungsfilms 14 unterscheidet. Insbesondere können Siliciumoxid (SiO2), Siliciumnitrid (Si3N4) und/oder Siliciumoxinitrid (SiON) genutzt werden. Als das Material des Isolationsfilms 15 werden zum Beispiel ein Material ohne positive feste Ladung und ein Material mit einer weniger positiven festen Ladung bevorzugt.
  • Der Lichtabschirmungsfilm 16 ist in einem Gittermuster zu offenen Lichtempfangsoberflächen der mehreren fotoelektrischen Umwandlungsteile 24 zu einem Teil des Isolationsfilms 15 auf der Seite der hinteren Oberfläche S6 (einem Teil auf der Lichtempfangsoberflächenseite) gebildet. Das heißt, der Lichtabschirmungsteil 16 ist bei einer Position gebildet, die sich mit den Rillenteilen 30 überschneidet, die in einer Gitterform gebildet sind, wenn die Lichtempfangsschicht 18 von der Seite der hinteren Oberfläche S1 betrachtet wird. Als ein Material des Lichtabschirmungsfilms 16 kann zum Beispiel ein Material genutzt werden, das zum Abschirmen von Licht in der Lage ist. Insbesondere können Aluminium (Al), Wolfram (W), Kupfer (Cu) und dergleichen genutzt werden.
    Der Planarisierungsfilm 17 bedeckt die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S6 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des Isolationsfilms 15 einschließlich des Lichtabschirmungsfilms 16 kontinuierlich. Entsprechend ist die hintere Oberfläche S1 der Lichtempfangsschicht 18 eine flache Oberfläche ohne Unebenheit. Als ein Material des Planarisierungsfilms 17 kann zum Beispiel ein organisches Material, wie etwa ein Harz, verwendet werden.
  • Die Farbfilterschicht 19 ist auf der Seite der hinteren Oberfläche S1 (Lichtempfangsoberflächenseite) des Planarisierungsfilms 17 in Entsprechung zu einer Wellenlänge von Licht gebildet, das durch jedes Pixel 9 zu empfangen ist, wie etwa R, G und B. Die Farbfilterschicht 19 transmittiert Licht mit einer speziellen Wellenlänge und bewirkt, dass das transmittierte Licht auf den fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 in dem Substrat 2 einfällt.
    Die On-Chip-Linse 20 ist auf der Seite der hinteren Oberfläche S7 (Lichtempfangsoberflächenseite) der Farbfilterschicht 19 in Entsprechung zu jedem Pixel 9 gebildet. Die On-Chip-Linse 20 sammelt das Bestrahlungslicht und bewirkt, dass das gesammelte Licht effizient über die Farbfilterschicht 19 auf den fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 in dem Substrat 2 einfällt.
  • Die Verdrahtungsschicht 22 ist auf der Seite der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 gebildet und beinhaltet Verdrahtungen 37, die als mehrere Schichten (drei Schichten in 2) über einen Zwischenschichtisolationsfilm 36 gestapelt sind. Die Pixeltransistoren, die jedes Pixel 9 darstellen, werden über die mehreren Schichten von Verdrahtungen 37 angesteuert, die in der Verdrahtungsschicht 22 gebildet sind.
    Das Stützsubstrat 23 ist auf einer Oberfläche der Verdrahtungsschicht 22 gegenüber der Seite gebildet, die dem Substrat 2 zugewandt ist. Das Stützsubstrat 23 ist ein Substrat zum Sicherstellen der Festigkeit des Substrats 2 in einer Verarbeitung zum Herstellen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1. Als ein Material des Stützsubstrats 23 kann zum Beispiel Silicium (Si) genutzt werden.
  • Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 mit der obigen Konfiguration wird Licht von der Seite der hinteren Oberfläche des Substrats 2 (der Seite der hinteren Oberfläche S1 der Lichtempfangsschicht 18) abgestrahlt, wird das abgestrahlte Licht durch die On-Chip-Linse 20 und die Farbfilterschicht 19 transmittiert und wird das transmittierte Licht durch den fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 fotoelektrisch umgewandelt, so dass eine Signalladung erzeugt wird. Die erzeugte Signalladung wird als ein Pixelsignal auf der in 1 veranschaulichten Vertikalsignalleitung 11, die aus der Verdrahtung 37 gebildet ist, über den Pixeltransistor ausgegeben, der auf der Seite der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 gebildet ist.
  • [Herstellungsverfahren der Festkörperbildgebungsvorrichtung]
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform beschrieben. 5A, 5B, 5C, 5D und 5E sind Querschnittsansichten, die eine Verarbeitung zum Herstellen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
    Zuerst werden, wie in 5A veranschaulicht, der fotoelektrische Umwandlungsteil 24, der Pixeltransistor und die Pixelisolationsschicht 28 auf dem Substrat 2 gebildet und dann werden der Zwischenschichtisolationsfilm 36 und die Verdrahtung 37 abwechselnd auf der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 gebildet, so dass die Verdrahtungsschicht 22 gebildet wird. Ein Fremdstoffgebiet, wie etwa der fotoelektrische Umwandlungsteil 24, auf dem Substrat 2 gebildet, wird gebildet, indem Ionen eines gewünschten Fremdstoffs von der Seite der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 in das Substrat 2 implantiert werden.
  • Anschließend wird das aus Silicium gefertigte Stützsubstrat 23 (siehe 5B) an einer äußersten Oberfläche S8 der Verdrahtungsschicht 22 angehaftet und dann wird ein Stapel aus dem Substrat 2, der Verdrahtungsschicht 22 und dem Stützsubstrat 23 umgedreht. Die Herstellungsverarbeitung bis hier ist die gleiche wie für eine normale rückseitenbeleuchtete Festkörperbildgebungsvorrichtung. Anschließend wird das Substrat 2 nach dem Umdrehen des Substrats 2 von der Seite der hinteren Oberfläche S3 poliert, um auf eine gewünschte Dicke gedünnt zu werden, wie in 5B veranschaulicht ist.
  • Anschließend wird an einer Grenze jedes Pixels 9 des Substrats 2, das heißt an einem Teil, bei dem die Pixelisolationsschicht 28 gebildet ist, wie in 5C veranschaulicht, selektives Ätzen in einer Tiefenrichtung von der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 (einer Richtung von der hinteren Oberfläche S3 zu der vorderen Oberfläche S2) durchgeführt, so dass der Rillenteil 30 mit einer gewünschten Tiefe gebildet wird. Als ein Verfahren zum Bilden des Rillenteils 30 kann zum Beispiel ein Verfahren zum Bereitstellen einer Hartmaske (nicht veranschaulicht) mit einer gewünschten Öffnung auf der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 und Durchführen einer Ätzung durch die bereitgestellte Hartmaske genutzt werden.
    Ein Schritt des Bildens des Rillenteils 30 kann mit anderen Substratpenetrationsprozessen geteilt werden. Dementsprechend kann die Anzahl an Schritten reduziert werden, wenn der Schritt mit anderen Substratpenetrationsprozessen geteilt wird.
  • Anschließend wird die Hartmaske, die zur Verarbeitung des Rillenteils 30 verwendet wird, entfernt und wird der erste Festladungsfilm 13 so unter Verwendung des ALD-Verfahrens oder des CVD-Verfahrens gebildet, dass die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche des Rillenteils 30 und die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des Substrats 2 kontinuierlich bedeckt sind, wie in 5D veranschaulicht ist. Danach wird das offene Ende des Rillenteils 30 unter Verwendung des PVD-Verfahrens oder des CVD-Verfahrens verschlossen und wird der zweite Festladungsfilm 14 so gebildet, dass die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S4 (die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite) des ersten Festladungsfilms 13 bedeckt ist. Bei dem Schritt des Bildens des zweiten Festladungsfilms 14 wird eine Filmbildungsbedingung so eingestellt, dass die Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 verschlossen ist, bevor das Innere des Rillenteils 30 vollständig durch den zweiten Festladungsfilm 14 eingebettet ist. Dementsprechend werden die Filmbildungsbedingungen derart optimiert, dass der Elementisolationsteil 29 mit dem Hohlraum 35 gebildet werden kann. Entsprechend sind der gerade Teil 31 und der Kreuzungsteil 32 des in 3 veranschaulichten Rillenteils 30 durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. Ein Innenraum des Hohlraums 35 ist in einem Gittermuster gebildet, das sich entlang des geraden Teils 31 und des Kreuzungsteils 32 des Rillenteils 30 erstreckt.
  • Anschließend wird der Isolationsfilm 15 unter Verwendung eines PVD-Verfahrens oder eines CVD-Verfahrens derart gebildet, dass die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S5 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des zweiten Festladungsfilms 14 bedeckt ist. Anschließend wird eine Lichtabschirmungsmaterialschicht auf der Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S6 des Isolationsfilms 15 gebildet und wird dann zu einer gewünschten Form strukturiert. Entsprechend wird der fotoelektrische Umwandlungsteil 24 geöffnet, so dass der Lichtabschirmungsteil 16, der Licht zwischen angrenzenden Pixeln 9 abschirmt, gebildet wird, wie in 5E veranschaulicht ist. Danach werden die Farbfilterschicht 19 und die On-Chip-Linse 20 auf der Seite der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 gebildet, so dass die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 fertig ist, wie in 2 veranschaulicht ist.
  • Wie zuvor beschrieben, wird bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der Rillenteil 30, der zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 bereitgestellt ist, durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. Da ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex des Substrats 2 (zum Beispiel 3,9 im Fall von Silicium (Si)) und einem Brechungsindex des Hohlraums 35 (zum Beispiel 1,0 in dem Fall, dass er mit Luft gefüllt ist) groß ist, können ausreichende Reflexionscharakteristiken in dem Rillenteil 30 zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 erhalten werden, ist es schwierig, dass Licht durch den Rillenteil 30 transmittiert wird und kann eine optische Farbmischung abgeschwächt werden. Da eine Filmdicke des ersten Festladungsfilms 13 zwischen dem Substrat 2 und dem Hohlraum 35 sehr klein ist, ist ein Einfluss auf die Reflexionscharakteristiken klein.
    Ferner ist der fotoelektrische Umwandlungsteil 24 jedes Pixels 9 durch den Elementisolationsteil 29 isoliert, in dem der Hohlraum 35 in dem Rillenteil 30 gebildet ist. Daher ist es möglich, ein Lecken der Signalladung, die in dem fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 akkumuliert wird, zu der Seite des angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteils 24 abzuschwächen. Wenn eine Menge einer Signalladung gleich oder größer als eine Standardladungsmenge in dem fotoelektrischen Umwandlungsteil 24 erzeugt wird, ist es dementsprechend möglich, die Signalladung effizient zu der Seite des Floating-Diffusion-Teils 34 abzuleiten. Dies kann das Auftreten von Blooming abschwächen.
  • Ferner wird bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der erste Festladungsfilm 13 mit einer negativen Ladung in dem Rillenteil 30 gebildet. Daher kann eine Erzeugung eines Grenzflächenpegels und eine Erzeugung eines Dunkelstroms, der durch den Grenzflächenpegel erzeugt wird, aufgrund eines Negativ-Bias-Effekts des ersten Festladungsfilms 13 abgeschwächt werden. Ferner wird eine Inversionsschicht (p-Typ) auf einer Oberfläche gebildet, die sich in Kontakt mit dem ersten Festladungsfilm 13 befindet, und wird eine positive Ladung induziert. Daher kann, selbst wenn die p-Wanne-Schicht 33 oder die Pixelisolationsschicht 28, die aus dem p-Typ-Halbleiter-Gebiet konfiguriert ist, mit einer niedrigen p-Typ-Fremdstoffkonzentration gebildet ist, ein Effekt einer Funktion zum Isolieren der Pixel 9 oder Abschwächen eines Dunkelstroms ausreichend vorgewiesen werden.
  • [Modifikationsbeispiel]
  • (1) Ein Beispiel, bei dem eine Anordnung, eine Form und dergleichen von Eckteilen 43a, 43b, 43c und 44d, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile 30 gebildet sind, die einander bei dem Kreuzungspunkt 32 kreuzen, in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform angepasst wurden, wird beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das ein planares Layout des Substrats 2 gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht. In 6 sind Teile, die 2 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
  • Wie in 6 veranschaulicht, sind bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel eine Entfernung d1 zwischen dem Eckteil 43a und dem Eckteil 43c und eine Entfernung d2 zwischen dem Eckteil 43b und dem Eckteil 44d, die sich in Diagonalrichtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen, in denen sich die Rillenteile 30 erstrecken, unter den vier Eckteilen 43a, 43b, 43c und 44d des Kreuzungsteils 32 befinden, so festgelegt, dass sie gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert mal einer Breite d0 des Rillenteils 30 sind. Der vorbestimmte Mal-Wert beträgt zum Beispiel bevorzugt 2,5-mal,bevorzugter 1,4-mal und besonders bevorzugt 1,0-mal. Wenn ein solcher oberer Grenzwert festgelegt wird, sind untere Grenzwerte der Entfernungen d1 und d2 bevorzugt größer als 0-mal die Breite d0.
  • Ferner können die Entfernungen d1 und d2 zusätzlich zu dem Einstellen der Entfernungen d1 und d2 auf einen vorbestimmten Wert mal der Breite d0 oder anstelle des Festlegens der Entfernungen d1 und d2 auf einen vorbestimmten Wert mal der Breite d0 auf eine vorbestimmte Entfernung oder weniger festgelegt werden. Die vorbestimmte Entfernung beträgt zum Beispiel 250 nm, bevorzugter 150 nm und besonders bevorzugt 50 nm. Wenn ein solcher oberer Grenzwert festgelegt wird, sind untere Grenzwerte der Entfernungen d1 und d2 bevorzugt größer als 0 nm.
  • Wenn die Entfernungen d1 und d2 größer als 2,5-mal die Breite d0 sind oder wenn die Entfernungen d1 und d2 größer als 250 nm sind, muss das PVD-Verfahren oder das CVD-Verfahren für eine lange Zeit durchgeführt werden, wenn der zweite Festladungsfilm 14 gebildet wird, um das offene Ende des Kreuzungsteils 32 durch den zweiten Festladungsfilm 14, wie in 2 veranschaulicht, zu verschließen, was eine Filmdicke des zweiten Festladungsfilms 14 wahrscheinlich erhöht, so dass der zweite Festladungsfilm 14 höher wird, wie in 7 veranschaulicht ist. Wenn der zweite Festladungsfilm 14 höher wird, gibt es eine Möglichkeit, dass eine Entfernung zwischen dem Lichtemissionsfilm 16 und dem Rillenteil 30 zunimmt, Licht durch den ersten Festladungsfilm 13 und den zweiten Festladungsfilm 14 transmittiert wird und eine optische Farbmischung (Oberschichtfarbmischung) auftritt. Ferner gibt es eine Möglichkeit, dass eine Öffnungsfläche des Pixels 9 und ein Volumen des fotoelektrischen Umwandlungsteils 24 reduziert wird und eine Empfindlichkeit verringert wird.
    Andererseits wird bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel Einstellen der Entfernungen d1 und d2 derart, dass sie gleich oder kleiner als 2,5-mal die Breite d0 sind, und/oder Einstellen der Entfernungen d1 und d2 derart, dass sie 250 nm oder weniger betragen, durchgeführt. Daher kann der zweite Festladungsfilm 14 niedriger sein und kann eine optische Farbmischung abgeschwächt werden. Ferner ist es möglich, die Öffnungsfläche des Pixels 9 und das Volumen des fotoelektrischen Umwandlungsteils 24 zu erhöhen und die Empfindlichkeit zu verbessern.
  • Andererseits kommen die Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d miteinander in Kontakt, wenn die Entfernungen d1 und d2 0 nm betragen. Andererseits werden die Entfernungen d1 und d2 bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel größer als 0 nm gemacht. Daher kommen die Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d nicht in Kontakt miteinander.
  • Ferner kann bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel wenigstens einer der vier Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d des Kreuzungspunkts 32 bei Betrachtung von der Einfallsseite des Lichts in einer Bogenform abgerundet sein und ein Krümmungsradius R des Bogens kann auf einen vorbestimmte Wert oder weniger eingestellt werden. Als der vorbestimmte Wert wird zum Beispiel 20 nm bevorzugt, wird 10 nm oder weniger mehr bevorzugt und wird 5 nm oder weniger besonders bevorzugt. Als ein Verfahren zum Messen des Krümmungsradius R ist es zum Beispiel möglich, ein Verfahren zum Fitten approximierter Kurven von Bogen mit verschiedenen Radien an gemessene Werte der Formen der Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate zu verwenden. Wenn ein solcher oberer Grenzwert festgelegt wird, beträgt ein unterer Grenzwert des Krümmungsradius R zum Beispiel bevorzugt 1 nm oder mehr, bevorzugter 2 nm oder mehr und besonders bevorzugt 3 nm oder mehr.
  • Wenn der Krümmungsradius R größer als 20 nm ist, ist das Einstellen der Entfernungen d1 und d2 derart, dass sie gleich oder kleiner als 2,5-mal die Breite d0 sind, oder Einstellen der Entfernungen d1 und d2 auf 250 nm oder weniger wahrscheinlich schwierig. Ferner gibt es eine Möglichkeit, dass die Öffnungsfläche des Pixels 9 und das Volumen des fotoelektrischen Umwandlungsteils 24 reduziert wird und die Empfindlichkeit verringert wird. Andererseits ist bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der Krümmungsradius R der Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d auf 20 nm oder weniger festgelegt. Daher ist es möglich, die Schwierigkeit des Einstellens der Entfernungen d1 und d2 derart, dass sie gleich oder kleiner als 2,5-mal die Breite d0 sind, oder Einstellens der Entfernungen d1 und d2 auf 250 nm oder weniger zu reduzieren. Ferner ist es möglich, die Öffnungsfläche des Pixels 9 und das Volumen des fotoelektrischen Umwandlungsteils 24 zu erhöhen und die Empfindlichkeit der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 zu verbessern.
  • Wenn andererseits der Krümmungsradius R kleiner als 1 nm ist, wird es schwierig, die Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d zu bilden, nimmt die Anzahl an Schritten zum Bilden des Kreuzungsteils 32 zu und dementsprechend nehmen Herstellungskosten wahrscheinlich zu. Andererseits ist bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der Krümmungsradius R auf 1 nm oder weniger festgelegt. Da die Schwierigkeit der Bildung der Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d reduziert werden kann und die Anzahl an Schritten zum Bilden des Kreuzungsteils 32 reduziert werden kann, kann daher eine Zunahme der Herstellungskosten abgeschwächt werden.
  • Ferner kann bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel ein konvexer Teil 44, der zu der inneren Seite des Kreuzungsteils 32 hervorsteht, in wenigstens einer der vier Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d des Kreuzungsteils 32 gebildet werden, wie in 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 12 und 13 veranschaulicht ist. Als eine Form des konvexen Teils 44 kann zum Beispiel eine elliptische Form, eine perfekt kreisförmige Form und/oder eine Polygonform in einer Draufsicht angenommen werden. 8A bis 8E veranschaulichten ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 ein Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit hervorstehenden Eckpunkten aufweist. Ferner veranschaulichen 9A bis 9E ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 eine elliptische Form aufweist, bei der ein Ende einer langen Achse hervorragt. Ferner veranschaulichen 10A bis 10E ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 eine perfekt kreisförmige Form aufweist. Ferner veranschaulichen 11A bis 11E ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 eine viereckige Form aufweist, bei der einer der Eckteile hervorragt. Ferner veranschaulichen 8A, 9A, 10A und 11A ein Beispiel, bei dem konvexe Teile 44 an allen der vier Eckteile 43a, 43b, 43c und 44d bereitgestellt sind.
  • Ferner veranschaulichen 8B, 9B, 10B und 11B ein Beispiel, bei dem die konvexen Teile 44 nur an den drei Eckteilen 43a, 43c und 44d bereitgestellt sind. Ferner veranschaulichen 8C, 8D, 9C, 9D, 10C, 10D, 11C und 11D ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 nur in zwei Eckteilen 43a und 43c oder zwei Eckteilen 43a und 43d unter den vier Eckteilen 43a, 43b, 43c und 44d bereitgestellt ist. Ferner veranschaulichen 8E, 9E, 10E und 11E ein Beispiel, bei dem der konvexe Teil 44 nur an einem Eckteil 43a bereitgestellt ist. Ferner veranschaulichen 12 und 13 ein Beispiel, bei dem die Anordnung der konvexen Teile 44 der vier Eckteile 43a, 43b, 43c und 43d asymmetrisch ist.
  • Wenn die konvexen Teile 44 nicht an den Eckteilen 43a, 43b, 43c und 44d des Kreuzungsteils 32 bereitgestellt sind, können die Entfernungen d1 und d2 nicht 1,4-mal oder weniger der Breite d0 betragen. Andererseits können die Entfernungen d1 und d2 bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel verkürzt werden, weil die konvexen Teile 44 an den Eckteilen 43a, 43b, 43c und 44d gebildet sind, und können die Entfernungen d1 und d2 1,4-mal oder weniger der Breite d0 betragen.
    Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel kann zum Beispiel für das Pixel 9 mit einer quadratischen Pixelstruktur, einer Doppelpixelstruktur, einer Vierfachpixelstruktur und einer rechteckigen Pixelstruktur verwendet werden, wie in 14A, 14B, 14C und 14D veranschaulicht ist. Wenn die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 für das Pixel 9 mit der Vierfachpixelstruktur verwendet wird, kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 auch für den Kreuzungsteil 32 in einem Zentrum der Vierfachpixelstruktur verwendet werden.
  • Als Nächstes wird eine Prozedur zum Bilden der Eckteile 43a, 43b, 43c und 43d ohne konvexen Teil 44 an dem Kreuzungspunkt 32 zur Zeit des Herstellens der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel beschrieben.
    Nachdem ein Stapel aus dem Substrat 2, der Verdrahtungsschicht 22 und dem Stützsubstrat 23 gebildet wurde, wie in 5B veranschaulicht ist, werden eine TEOS-Schicht 45, eine BARC-Schicht 46 und eine Fotolackschicht 47 in dieser Reihenfolge auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gestapelt, wie in 15A und 15B veranschaulicht ist. Anschließend werden eine Belichtung und Entwicklung an der Fotolackschicht 47 durch eine Maske mit einer Öffnung bei einem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, in Ausdehnungsrichtungen der Rillenteile 30 durchgeführt, wobei sie gerade zueinander verlaufen (nachfolgend auch als eine „X-Richtung“ und eine „Y-Richtung“ bezeichnet). Entsprechend wird eine Fotolackstruktur 48 mit einer Öffnung, die dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, mit Bezug auf die Fotolackschicht 47 gebildet, wie in 15C und 15D veranschaulicht ist. Anschließend werden die BARC-Schicht 46 und die TEOS-Schicht 45 über die Fotolackstruktur 48 geätzt und dann werden die Fotolackschicht 47 und die BARC-Schicht 46 entfernt, so dass die Hartmaske 49 mit einer Öffnung bei dem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, gebildet wird, wie in 15E und 15F veranschaulicht ist.
  • Anschließend werden die BARC-Schicht 50 und die Fotolackschicht 51 in dieser Reihenfolge auf der Hartmaske 49 gestapelt, wie in 15G und 15H veranschaulicht ist. In diesem Fall wird ein V-förmiger Rillenteil 52 in der BARC-Schicht 50 gebildet. Anschließend werden eine Belichtung und Entwicklung an der Fotolackschicht 51 durch die Maske mit der Öffnung bei dem Teil durchgeführt, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt. Entsprechend wird eine Fotolackstruktur 53 mit Öffnungen, die dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt, mit Bezug auf die Fotolackschicht 51 gebildet, wie in 15I und 15J veranschaulicht ist. Anschließend wird eine Ätzung an der BARC-Schicht 50 und der TEOS-Schicht 45 über die Fotolackstruktur 53 durchgeführt und dann werden die Fotolackschicht 51 und die BARC-Schicht 50 entfernt, so dass die Hartmaske 54 mit Öffnungen bei dem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt, zusätzlich zu dem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, gebildet wird, wie in 15K und 15L veranschaulicht ist. Das heißt, als die Hartmaske 54 wird eine Maske mit Öffnungen bei Teilen gebildet, die sämtlichen Rillenteilen 30 entsprechen, die sich sowohl in der X- als auch Y-Richtung erstrecken, wobei sie gerade zueinander verlaufen.
    Anschließend wird das Substrat 2 durch die gebildete Hartmaske 54 geätzt, so dass der Rillenteil 30, der sich sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung erstreckt, auf dem Substrat 2 gebildet wird, wie in 15M und 15N veranschaulicht ist. Entsprechend wird der Kreuzungsteil 32 gebildet, bei dem die Eckteile 43a, 43b, 43c und 43d nicht abgerundet sind.
  • Übrigens sind bei dem Verfahren zum Bilden der Hartmaske 57 mit nur einer Fotolackstruktur 55 die Eckteile 56a, 56b, 56c und 56d der Fotolackstruktur 55, die den Eckteilen 43a, 43b, 43c und 43d des Kreuzungsteils 32 entsprechend, abgerundet, wie in 16A und 16B veranschaulicht ist. Wenn daher die Eckteile 56a, 56b, 56c und 56d abgerundet sind, sind die Eckteile 58a, 58b, 58c und 58d der Hartmaske 57 auch abgerundet, wie in 16C und 16D veranschaulicht ist, und sind die Eckteile 43a, 43b, 43c und 43d des Kreuzungsteils 32 auch abgerundet, wie in 16E und 16F veranschaulicht ist.
  • Als Nächstes wird eine Prozedur zum Bilden der Eckteile 43a, 43b, 43c und 43d mit den konvexen Teilen 44 an dem Kreuzungspunkt 32 zur Zeit des Herstellens der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel beschrieben.
    Die TEOS-Schicht 45, die BARC-Schicht 46 und die Fotolackschicht 47 sind in dieser Reihenfolge auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 gestapelt und dann werden eine Belichtung und Entwicklung an der Fotolackschicht 47 durch die Maske mit der Öffnung bei dem Teil durchgeführt, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, wie in 15A veranschaulicht ist. Eine Maske mit Öffnungen mit einer verschmälerten Breite bei einem Teil, der einer zentralen Position des Kreuzungspunkts 32 entspricht, wird als die Maske verwendet. Entsprechend wird die Fotolackstruktur 48, die bei dem Teil bereitgestellt ist, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, und eine Öffnung mit einer verschmälerten Breite bei dem Teil aufweist, der der zentralen Position des Kreuzungsteils 32 entspricht, mit Bezug auf die Fotolackschicht 47 gebildet, wie in 17A und 17B veranschaulicht ist. Anschließend werden die BARC-Schicht 46 und die TEOS-Schicht 45 über die Fotolackstruktur 48 geätzt und dann werden die Fotolackschicht 47 und die BARC-Schicht 46 entfernt, so dass die Hartmaske 49 gebildet wird, in der eine Öffnung bei dem Teil bereitgestellt ist, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, und eine Breite bei dem Teil, der der zentralen Position des Kreuzungsteils 32 in der Öffnung entspricht, schmal ist, wie in 17C und 17D veranschaulicht ist.
  • Anschließend werden die BARC-Schicht 50 und die Fotolackschicht 51 in dieser Reihenfolge auf der Hartmaske 49 gestapelt, wie in 15D veranschaulicht ist. In diesem Fall wird der V-förmige Rillenteil 52 in der BARC-Schicht 50 gebildet. Anschließend werden eine Belichtung und Entwicklung an der Fotolackschicht 51 durch die Maske mit der Öffnung bei dem Teil durchgeführt, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt. Als die Maske wird eine Maske mit Öffnungen mit einer verschmälerten Breite bei einem Teil verwendet, der der zentralen Position des Kreuzungspunkts 32 entspricht. Entsprechend wird die Fotolackstruktur 53, die bei dem Teil bereitgestellt ist, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt, und eine Öffnung mit einer verschmälerten Breite bei dem Teil aufweist, der der zentralen Position des Kreuzungsteils 32 entspricht, mit Bezug auf die Fotolackschicht 51 gebildet, wie in 17E und 17F veranschaulicht ist. Anschließend wird eine Ätzung an der BARC-Schicht 50 und der TEOS-Schicht 45 über die Fotolackstruktur 53 durchgeführt und dann werden die Fotolackschicht 51 und die BARC-Schicht 50 entfernt, so dass die Hartmaske 54 mit Öffnungen bei dem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der X-Richtung erstreckt, zusätzlich zu dem Teil, der dem Rillenteil 30 entspricht, der sich in der Y-Richtung erstreckt, gebildet wird, wie in 17G und 17H veranschaulicht ist. Das heißt, als die Hartmaske 54 wird eine Maske mit Öffnungen gebildet, die sämtlichen Rillenteilen 30 entsprechen, die sich sowohl in der X-als auch Y-Richtung erstrecken, wobei sie gerade zueinander verlaufen.
    Anschließend wird das Substrat 2 durch die gebildete Hartmaske 54 geätzt, um den Rillenteil 30, der sich sowohl in der X- als auch Y-Richtung erstreckt, auf dem Substrat 2 zu bilden, wie in 17I und 17J veranschaulicht ist. Entsprechend wird der Kreuzungspunkt 32 mit dem konvexen Teil 44 bei den Eckteilen 43a, 43b, 43c und 43d gebildet. In 17I und 17J ist ein konvexer Teil 44 in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem hervorragenden Eckpunkt als ein Beispiel gezeigt.
  • (2) Ein Beispiel wird beschrieben, bei dem nicht alle, sondern nur manche der offenen Enden des Rillenteils 30 durch den zweiten Festladungsfilm 14 in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform verschlossen sind, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. 18 ist ein Diagramm, das ein planares Layout des zweiten Festladungsfilms 14 gemäß dem Modifikationsbeispiel veranschaulicht. In 18 sind Teile, die 3 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
  • Wie in 18 veranschaulicht, sind bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel wenigstens manche der offenen Enden der mehreren Kreuzungsteile 32, in denen die Rillenteile 30 einander kreuzen, nicht durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen. Das heißt, offene Enden 38 der Rillenteile 30 (offene Enden des geraden Teils 31) außer den Kreuzungsteilen 32 sind alle durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des geraden Teils 31 belassen wird. Jedoch wird das Verschließen offener Enden 39 des Kreuzungsteils 32 durch den zweiten Festladungsfilm 14 nur an manchen der offenen Enden durchgeführt oder wird nicht an allen der offenen Enden durchgeführt.
    Bei den offenen Enden 39, die nicht durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen sind, dringt ein Teil des zweiten Festladungsfilms 14 in den Rillenteil 30 ein, so dass eine Seitenwandoberfläche 40 auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 bedeckt ist, wie in 19 veranschaulicht ist. Eine Filmdicke des zweiten Festladungsfilms 14, der die Seitenwandoberfläche 40 auf der Seite des offenen Endes 39 des Rillenteils 30 bedeckt, ist auch auf der Seite des offenen Endes 39 des Rillenteils 30 größer als auf der Innenseite (Seite der hinteren Oberfläche). Entsprechend weist der zweite Festladungsfilm 14 eine Form auf, die von der Öffnung in einem Zentrum in einer Breitenrichtung des offenen Endes 39 zu einer Innenwandoberfläche des Rillenteils 30 hervorsteht, und das offene Ende 39 des Rillenteils 30 ist durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschmälert. Das durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschmälerte offene Ende 39 wird durch den Isolationsfilm 15 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird.
  • Hier ist eine maximale Breite des offenen Endes 39 des Kreuzungsteils 32 größer als eine maximale Breite des offenen Endes des geraden Teils 31. Daher ist es notwendig, alle Rillenteilbreiten des Rillenteils 30 zu reduzieren, um sämtliche offenen Enden 39 des Kreuzungsteils 32 mit dem zweiten Festladungsfilm 14 zu verschließen. Wenn jedoch sämtliche Rillenteilbreiten der Rillenteile 30 reduziert werden, kann die Anzahl an Schritten zum Bilden der Rillenteile 30 zunehmen und können die Herstellungskosten zunehmen.
  • Andererseits sind bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel wenigstens manche der offenen Enden 39 der mehreren Kreuzungsteile 32, in denen die Rillenteile 30 einander kreuzen, nicht durch den zweiten Festladungsfilm 14 verschlossen. Daher ist es nicht notwendig, sämtliche Rillenteilbreiten der Rillenteile 30 zu reduzieren, und ist es möglich, eine Zunahme der Anzahl an Schritten zum Bilden der Rillenteile 30 zu vermindern und die Zunahme der Herstellungskosten zu vermindern.
  • <Zweite Ausführungsform: Festkörperbildgebungsvorrichtung>
  • [Konfiguration von Hauptteilen]
  • Als Nächstes wird eine Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Da eine Gesamtkonfiguration der Festkörperbildgebungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform die gleiche wie jene in 1 ist, ist die Veranschaulichung weggelassen. 20, 21A und 21B sind Querschnittskonfigurationsansichten von Hauptteilen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der Ausführungsform. In 20, 21A und 21B sind Teile, die 2 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
  • Bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich eine Konfiguration des Elementisolationsteils 29 von jener der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform weist das offene Ende 41 des Rillenteils 30 eine Überhangform auf, bei der das offene Ende 41 des Rillenteils 30 wenigstens auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils 30 schmaler als das Innere des Rillenteils 30 ist, wie in 20 veranschaulicht ist. Eine Querschnittsform des Rillenteils 30, wenn der Rillenteil 30 in einer Tiefenrichtung geschnitten wird, kann zum Beispiel eine elliptische Form sein, bei der eine Öffnungsseite und eine Innenseite schmal sind und eine Seite eines zentralen Teils breit ist, und kann eine Form mit einer konstanten Breite sein, bei der nur eine Öffnungsseite schmal ist und ein zentraler Teil und eine Innenseite breit sind (eine Form, bei der ein Dreieck und ein Quadrat kombiniert sind).
    Der erste Festladungsfilm 13 verschließt das offene Ende 41 mit der Überhangform des Rillenteils 30, so dass der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird.
    Die Dicke des ersten Festladungsfilms 13 ist auf zum Beispiel eine Dicke von etwa der Hälfte der Rillenteilbreite des offenen Endes 41 eingestellt, so dass das gesamte Innere des Rillenteils 30 nicht vollständig mit dem ersten Festladungsfilm 13 gefüllt ist und das offene Ende 41 des Rillenteils 30 verschlossen ist. Wenn zum Beispiel die Rillenteilbreite des offenen Endes 41 etwa 30 nm beträgt, beträgt die Dicke des ersten Festladungsfilms 13 etwa 15 nm.
    Ferner ist bei dem zweiten Festladungsfilm 14 nur die Seite der hinteren Oberfläche S4 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des ersten Festladungsfilms 13 bedeckt, weil das offene Ende 41 des Rillenteils 30 durch den ersten Festladungsfilm 13 verschlossen ist. Ferner können der erste Festladungsfilm 13 und der zweite Festladungsfilm 14 aus den gleichen Materialien wie die Materialien des ersten Festladungsfilms 13 und des zweiten Festladungsfilms 14 gebildet werden, die bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.
  • [Herstellungsverfahren der Festkörperbildgebungsvorrichtung]
  • 21A und 21B veranschaulichen eine Verarbeitung zum Herstellen der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform. Da die Schritte bis zu dem Schritt des Anhaftens des Stützsubstrats 23 die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform sind, wird eine doppelte Beschreibung ausgelassen. Nachdem das Stützsubstrats 23 angehaftet wurde, wird eine selektive Ätzung in der Tiefenrichtung von der Seite der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 (einer Richtung von der hinteren Oberfläche S3 zu der vorderen Oberfläche S2) bei der Grenze jedes Pixels 9 des Substrats 2 durchgeführt, so dass der Rillenteil 30 mit einer gewünschten Tiefe gebildet wird, wie in 21A veranschaulicht ist. Als ein Verfahren zum Bilden des Rillenteils 30 kann zum Beispiel ein Verfahren zum Bereitstellen einer Hartmaske (nicht veranschaulicht) mit einer gewünschten Öffnung auf der hinteren Oberfläche S3 des Substrats 2 und Durchführen einer Ätzung durch diese Hartmaske genutzt werden. Bei dem Ätzschritt des Rillenteils 30 wird eine Ätzbedingung so eingestellt, dass eine Krümmung auftritt und das offene Ende 41 des Rillenteils 30 die Überhangform aufweist. Dementsprechend wird die Ätzbedingung derart optimiert, dass das offene Ende 41 des Rillenteils 30, das schmaler als das Innere des Rillenteils 30 ist, gebildet werden kann. Entsprechend wird der in 20 veranschaulichte Rillenteil 30 nur durch den ersten Festladungsfilm 13 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. Der Innenraum des Hohlraums 35 ist in einem Gittermuster gebildet, das sich entlang des Rillenteils 30, wie in 3, erstreckt.
  • Anschließend wird die Hartmaske entfernt, die für die Verarbeitung des Rillenteils 30 verwendet wird. Die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche des Rillenteils 30 und die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S3 (die Gesamtheit der Lichtempfangsoberflächenseite) des Substrats 2 werden kontinuierlich unter Verwendung des ALD-Verfahrens oder des CVD-Verfahrens bedeckt und der erste Festladungsfilm 13 wird so gebildet, dass das offene Ende 41 des Rillenteils 30 verschlossen ist, wie in 21B veranschaulicht ist. Bei dem Schritt des Bildens des ersten Festladungsfilms 13 wird eine Filmbildungsbedingung so eingestellt, dass die Seite des offenen Endes 41 des Rillenteils 30 verschlossen ist, bevor das Innere des Rillenteils 30 vollständig durch den ersten Festladungsfilm 13 eingebettet ist. Dementsprechend wird die Filmbildungsbedingung derart optimiert, dass der Elementisolationsteil 29 mit dem Hohlraum 35 gebildet werden kann. Entsprechend wird das offene Ende 41 des in 20 veranschaulichten Rillenteils 30 durch den ersten Festladungsfilm 13 verschlossen, wobei der Hohlraum 35 innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. Der Innenraum des Hohlraums 35 ist in einem Gittermuster gebildet, das sich entlang des Rillenteils 30 erstreckt.
  • Anschließend wird ein PVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren verwendet, um den zweiten Festladungsfilm 14 so zu bilden, dass die Gesamtheit auf der Seite der hinteren Oberfläche S4 (die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite) des ersten Festladungsfilms 13 bedeckt ist. Danach wird die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform, die in 20 veranschaulicht ist, durch die gleichen Schritte wie jene bei der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie oben beschrieben, weist bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform das offene Ende 41 des Rillenteils 30 die Überhangform auf, bei der das offene Ende 41 schmaler als das Innere des Rillenteils 30 ist. Daher kann der Rillenteil 30, der zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 bereitgestellt wird, durch den ersten Festladungsfilm 13 verschlossen werden, wobei der Hohlraum 35 zuverlässiger innerhalb des Rillenteils 30 belassen wird. Daher ist es möglich, einen Unterschied zwischen dem Brechungsindex des Substrats 2 (zum Beispiel 3,9 im Fall von Silicium (Si)) und dem Brechungsindex des Hohlraums 35 (zum Beispiel 1,0 in dem Fall, dass er mit Luft gefüllt ist) zu erhöhen, ist es möglich, ausreichende Reflexionscharakteristiken in dem Rillenteil 30 zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 zu erhalten, ist es schwierig, dass Licht durch den Rillenteil 30 transmittiert wird, und ist es möglich, dass eine optische Farbmischung abgeschwächt wird, wie bei der ersten Ausführungsform.
  • [Modifikationsbeispiel]
  • 22 ist ein Querschnittskonfigurationsdiagramm einer Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß einem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform. In 22 sind Teile, die 20 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel unterscheidet sich von jener der zweiten Ausführungsform darin, dass der zweite Festladungsfilm 14 weggelassen ist. Dies kann die Anzahl an Schritten zum Bilden des zweiten Festladungsfilms 14 und Herstellungskosten reduzieren. Obwohl die rückseitenbeleuchte Festkörperbildgebungsvorrichtung vom CMOS-Typ als ein Beispiel bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, kann ferner die vorliegende Offenbarung auch auf eine rückseitenbeleuchtete Festkörperbildgebungsvorrichtung vom CCD-Typ angewandt werden. In diesem Fall ist der Elementisolationsteil 29 zwischen den fotoelektrischen Umwandlungsteilen 24 mit dem Hohlraum 35 in dem Rillenteil 30 belassen gebildet, so dass die gleichen Effekte wie jene bei der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten werden können.
  • Obwohl ein Fall, in dem eine negative Ladung (Elektronen) als die Signalladung verwendet wird, als ein Beispiel bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, kann die vorliegende Offenbarung ferner auch auf einen Fall angewandt werden, in dem eine positive Ladung (Loch) als die Signalladungen verwendet wird. Wenn Löcher als die Signalladung verwendet werden, kann ein Material mit einer positiven festen Ladung als der erste Festladungsfilm 13 und der zweite Festladungsfilm 14 verwendet werden und können ein p-Typ-Gebiet und ein n-Typ-Gebiet in dem Substrat 2 umgekehrt konfiguriert werden. Das heißt, ein Material mit der gleichen Ladung wie die Signalladungen wie die feste Ladung kann für den ersten Festladungsfilm 13 und den zweiten Festladungsfilm 14 verwendet werden.
  • Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, die eine Verteilung einer Menge an einfallendem Licht von sichtbarem Licht detektiert und ein Bild erfasst, wie die Festkörperbildgebungsvorrichtungen 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auch auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung angewandt werden, die eine Verteilung der Einfallsmenge von Infrarotstrahlen, Röntgenstrahlen, Teilchen oder dergleichen als ein Bild erfasst. Ferner kann die vorliegende Offenbarung auf alle Festkörperbildgebungsvorrichtungen (physikalische Quantitätsverteilungsdetektionsvorrichtungen), wie etwa Fingerabdruckdetektionssensoren, angewandt werden, die eine Verteilung anderer physikalischer Quantitäten, wie etwa Druck oder Kapazität, detektieren und ein Bild erfassen.
  • Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, die jedes Pixel 9 des Pixelgebiets 3 der Reihe nach in Einheiten von Zeilen scannt und ein Pixelsignal von jedem Pixel 9 liest, wie die Festkörperbildgebungsvorrichtungen 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auch auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung vom XY-Adresse-Typ angewandt werden, die ein beliebiges Pixel 9 in Einheiten von Pixeln auswählt und ein Signal von dem ausgewählten Pixel 9 in Einheiten von Pixeln liest.
  • Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, bei der eine Grenzfläche (Lichtempfangsoberflächenseitengrenzfläche) des p-Typ-Halbleitergebiets 25 oberhalb der n-Typ-Halbleitergebiete 27 flach ist, wie bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auch auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung mit einem Reflexionsverhinderungsteil 42 mit einer sogenannten Moth-Eye(Mottenauge)-Struktur angewandt werden, bei der ein umgekehrter pyramidenförmiger vertiefter Teil derart gebildet ist, dass eine Grenzfläche (eine Grenzfläche auf der Lichtempfangsoberflächenseite) des p-Typ-Halbleitergebiets 25 eine Reflexion von einfallendem Licht verhindert, wie in 23 veranschaulicht ist.
    Ferner kann zum Beispiel ein rechteckiger vertiefter Teil anstelle des umgekehrten pyramidenförmigen vertieften Teils aus 23 bereitgestellt werden und das Innere des vertieften Teils kann mit dem ersten Festladungsfilm 13 gefüllt sein, wie in 25 veranschaulicht ist. In diesem Fall kann der zweite Festladungsfilm 14 weggelassen werden und kann das offene Ende des Rillenteils 30 durch den Isolationsfilm 15 verschlossen werden.
  • Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Festkörperbildgebungsvorrichtung beschränkt, bei der eine Grenzfläche (Lichtempfangsoberflächenseitengrenzfläche) des p-Typ-Halbleitergebiets 25 oberhalb des n-Typ-Halbleitergebietes 27 flach ist, wie bei der Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auch auf eine Festkörperbildgebungsvorrichtung angewandt werden, die den Elementisolationsteil 29, der das Substrat 2 durchdringt, in einem Teil (zum Beispiel Rand) des Pixelgebiets und den Lichtabschirmungsfilm 16, der auf der Seite der vorderen Oberfläche S2 des Substrats 2 freigelegt ist, in dem Elementisolationsteil 29 beinhaltet, wie in 25 veranschaulicht ist.
  • <Dritte Ausführungsform: Elektronische Einrichtung>
  • Als Nächstes wird eine elektronische Einrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegende Offenbarung beschrieben. 26 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der elektronischen Einrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Die elektronische Einrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet eine Festkörperbildgebungsvorrichtung 101, eine optische Linse 102, eine Verschlussvorrichtung 103, einen Ansteuerungsschaltkreis 104 und einen Signalverarbeitungsschaltkreis 105. Die elektronische Einrichtung 100 der dritten Ausführungsform zeigt eine Ausführungsform, bei der die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung für elektronische Einrichtungen (zum Beispiel eine Kamera) als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 verwendet wird.
  • Die optische Linse 102 bildet ein Bild von Bildlicht (das eintretende Licht 106) von dem Motiv auf der Bildgebungsoberfläche der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101. Entsprechend wird die Signalladung für eine gewisse Zeitdauer in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 akkumuliert. Die Verschlussvorrichtung 103 steuert eine Lichtabstrahlungsperiode und eine Lichtabschirmungsperiode der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101. Der Ansteuerungsschaltkreis 104 liefert ein Ansteuerungssignal zum Steuern eines Transfervorgangs der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 und eines Verschlussvorgangs der Verschlussvorrichtung 103. Ein Signaltransfer der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 wird durch das Ansteuerungssignal (Timingsignal) durchgeführt, das von dem Ansteuerungsschaltkreis 104 bereitgestellt wird. Der Signalverarbeitungsschaltkreis 105 führt verschiedene Signalverarbeitungen an einem Signal (Pixelsignal) durch, das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 ausgegeben wird. Ein Videosignal, das einer Signalverarbeitung unterzogen wurde, wird in einem Speicherungsmedium, wie etwa einem Speicher, gespeichert oder an einen Monitor ausgegeben.
    Mit einer solchen Konfiguration ist es bei der elektronischen Einrichtung 100 der dritten Ausführungsform möglich, die Bildqualität des Videosignals zu verbessern, weil eine optische Farbmischung in der Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 abgeschwächt wird.
  • Die elektronische Einrichtung 100, auf die die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 angewandt werden kann, ist nicht auf eine Kamera beschränkt, sondern kann auch auf eine andere elektronische Einrichtung angewandt werden. Zum Beispiel kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 auf eine Bildgebungsvorrichtung, wie etwa ein Kameramodul für Mobilvorrichtungen, wie etwa Mobiltelefone, angewandt werden.
    Obwohl die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform für die elektronische Einrichtung als die Festkörperbildgebungsvorrichtung 101 bei der dritten Ausführungsform verwendet wird, können ferner andere Konfigurationen genutzt werden. Zum Beispiel kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform oder die Festkörperbildgebungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel für elektronische Einrichtungen verwendet werden.
  • Die vorliegende Technologie kann die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    1. (1) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • ein Substrat;
      • mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind;
      • Rillenteile, die zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind; und
      • einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und
      • der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, wobei
      • wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
    2. (2) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1), wobei der Festladungsfilm einen ersten Festladungsfilm und einen zweiten Festladungsfilm beinhaltet, der erste Festladungsfilm die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche des Rillenteils und die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats kontinuierlich bedeckt, so dass die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche innerhalb des Rillenteils einen rillenförmigen Raum bilden, der von dem ersten Festladungsfilm umgeben ist, und der zweite Festladungsfilm das offene Ende des Rillenteils einschließt, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird, und die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite des ersten Festladungsfilms kontinuierlich bedeckt.
    3. (3) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (2), die ferner Folgendes beinhaltet:
      • einen vertieften Teil, der sich entlang des Rillenteils auf einer Oberfläche des zweiten Festladungsfilms auf der Lichtempfangsoberflächenseite erstreckt.
    4. (4) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (2) oder (3), wobei der zweite Festladungsfilm auch die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils bedeckt, und eine Dicke des zweiten Festladungsfilms, der die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils bedeckt, auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils größer als auf der Innenseite ist.
    5. (5) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1), wobei wenigstens manche offene Enden mehrerer Kreuzungsteile, in denen die Rillenteile einander kreuzen, nicht durch den Festladungsfilm verschlossen sind.
    6. (6) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (5), wobei das offene Ende des Rillenteils eine Überhangform aufweist, bei der das offene Ende schmaler als das Innere des Rillenteils ist.
    7. (7) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (6), die ferner Folgendes beinhaltet:
      • einen Isolationsfilm, der die Gesamtheit des Festladungsfilms auf der Lichtempfangsoberflächenseite kontinuierlich bedeckt und der Siliciumoxid, Siliciumnitrid und/oder Siliciumoxinitrid enthält.
    8. (8) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (7), wobei eine Entfernung zwischen Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, gleich oder kleiner als 2,5-mal eine Breite des Rillenteils ist.
    9. (9) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (8), wobei die Entfernung zwischen den Eckteilen größer als 0-mal und gleich oder kleiner als 2,5-mal die Breite des Rillenteils ist.
    10. (10) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (9), wobei eine Entfernung zwischen Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, gleich oder kleiner als 250 nm ist.
    11. (11) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (10), wobei die Entfernung zwischen den Eckteilen größer als 0 nm und gleich oder kleiner als 250 nm ist.
    12. (12) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (11), wobei wenigstens einer von Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, in einer Bogenform abgerundet ist, und ein Krümmungsradius des Bogens gleich oder kleiner als 20 nm ist.
    13. (13) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (12), wobei wenigstens einer der vier Eckteile in einer Bogenform abgerundet ist und der Krümmungsradius des Bogens gleich oder größer als 1 nm und gleich oder kleiner als 20 nm ist.
    14. (14) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (13), wobei wenigstens einer von Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, bei dem die Rillenteile einander kreuzen, einen konvexen Teil bildet, der nach Innen in den Kreuzungsteil hinein hervorragt.
    15. (15) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (14), wobei die Form des konvexen Teils eine elliptische Form, eine perfekt kreisförmige Form und/oder eine Polygonform in einer Draufsicht ist.
    16. (16) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die ein Substrat, mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind, Rillenteile, die zwischen den angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind, und einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, beinhaltet;
      • eine optische Linse, die ein Bild von Bildlicht von einem Motiv auf einer Bildgebungsoberfläche der Festkörperbildgebungsvorrichtung bildet; und
      • einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der eine Signalverarbeitung an einem Signal durchführt, das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung ausgegeben wird,
      • wobei
      • wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Festkörperbildgebungsvorrichtung
    2
    Substrat
    3
    Pixelgebiet
    4
    Vertikalansteuerungsschaltkreis
    5
    Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis
    6
    Horizontalansteuerungsschaltkreis
    7
    Ausgabeschaltkreis
    8
    Steuerschaltkreis
    9
    Pixel
    10
    Pixelansteuerungsverdrahtung
    11
    Vertikalsignalleitung
    12
    Horizontalsignalleitung
    13
    Erster Festladungsfilm
    14
    Zweiter Festladungsfilm
    15
    Isolationsfilm
    16
    Lichtabschirmungsfilm
    17
    Planarisierungsfilm
    18
    Lichtempfangsschicht
    19
    Farbfilterschicht
    20
    On-Chip-Linse
    21
    Bündelungsschicht
    22
    Verdrahtungsschicht
    23
    Stützsubstrat
    24
    Fotoelektrischer Umwandlungsteil
    25, 26
    p-Typ-Halbleitergebiet
    27
    n-Typ-Halbleitergebiet
    28
    Pixelisolationsschicht
    29
    Elementisolationsteil
    30
    Rillenteil
    31
    Gerader Teil
    32
    Kreuzungsteil
    33
    Wannenschicht
    34
    Floating-Diffusion-Teil
    35
    Hohlraum
    36
    Zwischenschichtisolationsfilm
    37
    Verdrahtung
    38, 39
    Offenes Ende
    40
    Seitenwand
    41
    Offenes Ende
    42
    Reflexionsverhinderungsteil
    100
    Elektronische Einrichtung
    101
    Festkörperbildgebungsvorrichtung
    102
    Optische Linse
    103
    Verschlussvorrichtung
    104
    Ansteuerungsschaltkreis
    105
    Signalverarbeitungsschaltkreis
    106
    Einfallslicht
    S1
    Hintere Oberfläche
    S2
    Vordere Oberfläche
    S4
    Hintere Oberfläche
    S5
    Hintere Oberfläche
    S6
    Hintere Oberfläche
    S7
    Hintere Oberfläche
    S8
    Äußerste Oberfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017191950 A [0003]

Claims (16)

  1. Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat; mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind; Rillenteile, die zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind; und einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, wobei wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
  2. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Festladungsfilm einen ersten Festladungsfilm und einen zweiten Festladungsfilm beinhaltet, der erste Festladungsfilm die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche des Rillenteils und die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats kontinuierlich bedeckt, so dass die Seitenwandoberfläche und die untere Oberfläche innerhalb des Rillenteils einen rillenförmigen Raum bilden, der von dem ersten Festladungsfilm umgeben ist, und der zweite Festladungsfilm das offene Ende des Rillenteils einschließt, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird, und die Gesamtheit auf der Lichtempfangsoberflächenseite des ersten Festladungsfilms kontinuierlich bedeckt.
  3. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, die ferner Folgendes umfasst: einen vertieften Teil, der sich entlang des Rillenteils auf einer Oberfläche des zweiten Festladungsfilms auf der Lichtempfangsoberflächenseite erstreckt.
  4. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der zweite Festladungsfilm auch die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils bedeckt, und eine Dicke des zweiten Festladungsfilms, der die Seitenwandoberfläche auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils bedeckt, auf der Seite des offenen Endes des Rillenteils größer als auf der Innenseite ist.
  5. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens manche offene Enden mehrerer Kreuzungsteile, in denen die Rillenteile einander kreuzen, nicht durch den Festladungsfilm verschlossen sind.
  6. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das offene Ende des Rillenteils eine Überhangform aufweist, bei der das offene Ende schmaler als das Innere des Rillenteils ist.
  7. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen Isolationsfilm, der die Gesamtheit des Festladungsfilms auf der Lichtempfangsoberflächenseite kontinuierlich bedeckt und der Siliciumoxid, Siliciumnitrid und/oder Siliciumoxinitrid enthält.
  8. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Entfernung zwischen Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, gleich oder kleiner als 2,5-mal eine Breite des Rillenteils ist.
  9. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Entfernung zwischen den Eckteilen größer als 0-mal und gleich oder kleiner als 2,5-mal die Breite des Rillenteils ist.
  10. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Entfernung zwischen Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, gleich oder kleiner als 250 nm ist.
  11. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Entfernung zwischen den Eckteilen größer als 0 nm und gleich oder kleiner als 250 nm ist.
  12. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, in einer Bogenform abgerundet ist, und ein Krümmungsradius des Bogens gleich oder kleiner als 20 nm ist.
  13. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei wenigstens einer der vier Eckteile in einer Bogenform abgerundet ist und der Krümmungsradius des Bogens gleich oder größer als 1 nm und gleich oder kleiner als 20 nm ist.
  14. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von Eckteilen, die sich in diagonalen Richtungen mit Bezug auf jeweilige Richtungen befinden, in denen sich die Rillenteile erstrecken, unter vier Eckteilen, die auf Seitenwandoberflächen der Rillenteile gebildet sind, die einander bei einem Kreuzungsteil kreuzen, in dem die Rillenteile einander kreuzen, einen konvexen Teil bildet, der nach Innen in den Kreuzungsteil hinein hervorragt.
  15. Festkörperabbildungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Form des konvexen Teils eine elliptische Form, eine perfekt kreisförmige Form und/oder eine Polygonform in einer Draufsicht ist.
  16. Elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst: eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die ein Substrat, mehrere fotoelektrische Umwandlungsteile, die auf dem Substrat gebildet sind, Rillenteile, die zwischen angrenzenden fotoelektrischen Umwandlungsteilen bereitgestellt sind, und einen Festladungsfilm, der eine Seitenwandoberfläche und eine untere Oberfläche der Rillenteile und eine Lichtempfangsoberflächenseite des Substrats bedeckt und der Hafnium, Aluminium, Zirconium, Tantal und/oder Titan enthält, beinhaltet; eine optische Linse, die ein Bild von Bildlicht von einem Motiv auf einer Bildgebungsoberfläche der Festkörperbildgebungsvorrichtung bildet; und einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der eine Signalverarbeitung an einem Signal durchführt, das von der Festkörperbildgebungsvorrichtung ausgegeben wird, wobei wenigstens manche von offenen Enden der Rillenteile durch den Festladungsfilm verschlossen sind, wobei ein Hohlraum innerhalb des Rillenteils belassen wird.
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