JP2020174188A - 固体撮像素子、および電子装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の一側面である電子装置においては、前記固体撮像素子が含まれる構成とされている。
はじめに、本開示の概要について図1および図2を参照して説明する。
該第1の構成例の場合、素子面積に余裕がない図面上側の貫通電極14が占める面積を小さくすることができる。また、素子面積に余裕がある図面下側の絶縁膜16の膜厚が厚く形成されていることにより、静電容量の低減が実現される。
次に、図1または図2に示された貫通電極が形成されている、本開示を適用した裏面照射型固体撮像素子の構成例について説明する。
第2の構成例は、図示は省略するが、図3に示された第1の構成例とは反対に、半導体基板10の表面側の素子面積に余裕があり、裏面側の素子面積に余裕がない場合であり、この場合、貫通電極14の外径を表面側で広く、裏面側で狭く形成する。
図4は、本開示を適用した裏面照射型固体撮像素子の1画素分の第3の構成例を示している。
第4の構成例は、図示は省略するが、図4に示された第3の構成例とは反対に、半導体基板10の表面側の素子面積に余裕があり、裏面側の素子面積に余裕がない場合であり、この場合、貫通電極14の外径を表面側で広く、裏面側で狭く形成する。
図5は、図2に示された貫通電極の構造を採用した、本開示を適用した裏面照射型固体撮像素子の1画素分の第5の構成例を示している。
第6の構成例は、図示は省略するが、図5に示された第5の構成例とは反対に、半導体基板10の表面側の素子面積に余裕があり、裏面側の素子面積に余裕がない場合であり、この場合、貫通電極14の外径を表面側で広く、裏面側で狭く形成する。
図6は、本開示を適用した裏面照射型固体撮像素子の1画素分の第7の構成例を示している。
第8の構成例は、図示は省略するが、図6に示された第7の構成例とは反対に、半導体基板10の表面側の素子面積に余裕があり、裏面側の素子面積に余裕がない場合であり、この場合、貫通電極14の外径を表面側で広く、裏面側で狭く形成する。
次に、図7は、貫通電極14を形成するに際して開口される貫通孔の形状の変形を示している。
半導体基板10に複数の貫通電極14を設ける場合にはテーパ形状の向きを揃える必要はない。例えば、図8に示されるように、半導体基板10に貫通電極14を設ける位置の素子面積の余裕の有無に応じ、テーパ形状を互い違いに変化させてもよい。また、テーパ形状とされる貫通電極14の外径やその中心部分に形成される導電体17の径を統一しなくてもよい。
図9は、貫通電極14の水平方向の断面形状の例を示している。
次に、図3に示された裏面照射型固体撮像素子の第1の構成例の製造工程を説明する。
図16は、上述した裏面照射型固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
(1)
半導体基板の表裏面のうちの一方の面側に形成されている光電変換素子と、
前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に転送するための前記半導体基板を貫く貫通電極とを備え、
前記貫通電極は、前記電荷を転送する中心部分と前記中心部分を囲む絶縁膜から形成され、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、半導体基板の一方の面と他方の裏面における厚みが異なる
固体撮像素子。
(2)
前記貫通電極は、前記半導体基板を貫き、前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を、半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に形成されているアンプトランジスタまたはフローティングデュフージョンの少なくとも一方に転送する
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて徐々に変化する
前記(1)または(2)に記載の固体撮像素子。
(4)
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて90度から70度の範囲の傾きで徐々に変化する
前記(1)から(3)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(5)
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて段階的に変化する
前記(1)または(2)に記載の固体撮像素子。
(6)
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、絶縁性を有する誘電体から成る
前記(1)から(5)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(7)
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の両端部は、前記両端部以外の直線部分と異なる傾きで形成されている
前記(1)から(6)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(8)
前記貫通電極の前記中心部分は、金属または導電性材料から成る
前記(1)から(7)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(9)
前記貫通電極は、画素毎に形成されている
前記(1)から(8)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(10)
前記絶縁膜の厚みが半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて厚くなる第1の貫通電極と、前記絶縁膜の厚みが半導体基板の他方の面から一方の裏面にかけて厚くなる第2の貫通電極とが前記半導体基板内に混在する
前記(1)から(9)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(11)
径の異なる複数の前記貫通電極が前記半導体基板内に混在する
前記(1)から(10)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(12)
前記貫通電極の水平方向の断面形状は、円、または矩形である
前記(1)から(11)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(13)
半導体基板内に形成され、前記光電変換素子とは異なる波長の光に対して感度を有する第1の光電変換層と、
半導体基板内に形成され、前記光電変換素子および前記第1の光電変換層とは異なる波長の光に対して感度を有する第2の光電変換層と
をさらに備える前記(1)から(12)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(14)
固体撮像素子が搭載された電子装置において、
前記固体撮像素子は、
半導体基板の表裏面のうちの一方の面側に形成されている光電変換素子と、
前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に転送するための前記半導体基板を貫く貫通電極とを備え、
前記貫通電極は、前記電荷を転送する中心部分と前記中心部分を囲む絶縁膜から形成され、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、半導体基板の一方の面と他方の裏面における厚みが異なる
電子装置。
Claims (13)
- 半導体基板の表裏面のうちの一方の面側に形成されている光電変換素子と、
前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に転送するための前記半導体基板を貫く貫通電極とを備え、
前記貫通電極は、前記電荷を転送する中心部分と前記中心部分を囲む絶縁膜から形成され、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、半導体基板の一方の面と他方の裏面における厚みが異なり、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の両端部は、前記両端部以外の直線部分と異なる傾きで形成されている
固体撮像素子。 - 前記貫通電極は、前記半導体基板を貫き、前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を、半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に形成されているアンプトランジスタまたはフローティングデュフージョンの少なくとも一方に転送する
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて徐々に変化する
請求項1または2に記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて90度から70度の範囲の傾きで徐々に変化する
請求項3に記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の厚みは、半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて段階的に変化する
請求項1または2に記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、絶縁性を有する誘電体から成る
請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極の前記中心部分は、金属または導電性材料から成る
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極は、画素毎に形成されている
請求項1乃至7のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記絶縁膜の厚みが半導体基板の一方の面から他方の裏面にかけて厚くなる第1の貫通電極と、前記絶縁膜の厚みが半導体基板の他方の面から一方の裏面にかけて厚くなる第2の貫通電極とが前記半導体基板内に混在する
請求項1乃至8のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 径の異なる複数の前記貫通電極が前記半導体基板内に混在する
請求項1乃至9のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極の水平方向の断面形状は、円、または矩形である
請求項1乃至10のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 半導体基板内に形成され、前記光電変換素子とは異なる波長の光に対して感度を有する第1の光電変換層と、
半導体基板内に形成され、前記光電変換素子および前記第1の光電変換層とは異なる波長の光に対して感度を有する第2の光電変換層と
をさらに備える請求項1乃至11のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 固体撮像素子が搭載された電子装置において、
前記固体撮像素子は、
半導体基板の表裏面のうちの一方の面側に形成されている光電変換素子と、
前記光電変換素子の光電変換によって変換された電荷を半導体基板の表裏面のうちの他方の面側に転送するための前記半導体基板を貫く貫通電極とを備え、
前記貫通電極は、前記電荷を転送する中心部分と前記中心部分を囲む絶縁膜から形成され、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜は、半導体基板の一方の面と他方の裏面における厚みが異なり、
前記貫通電極を形成する前記絶縁膜の両端部は、前記両端部以外の直線部分と異なる傾きで形成されている
電子装置。
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