JP6390759B2 - 固体撮像装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
これらの固体撮像装置では、画素毎にフォトダイオードからなる受光部が形成されており、受光部では、受光部に入射した光による光電変換により信号電荷が生成される。CCD型の固体撮像装置では、受光部において生成された信号電荷はCCD構造を有する電荷転送部内を転送され、出力部において画素信号に変換されて出力される。一方、CMOS型の固体撮像装置では、受光部において生成された信号電荷は画素毎に増幅され、増幅された信号が画素信号として信号線により出力される。
1.第1の実施形態:固体撮像装置
1−1 固体撮像装置全体の構成
1−2 要部の構成
1−3 固体撮像装置の製造方法
2.第2の実施形態:固体撮像装置
3.第3の実施形態:電子機器
[1−1 固体撮像装置全体の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るCMOS型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置1は、シリコンからなる基板11上に配列された複数の画素2から構成される画素部3と、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8等を有して構成される。
図2に、本実施形態例の固体撮像装置1の画素部3における断面構成図を示す。本実施形態例の固体撮像装置1は、裏面照射型のCMOS型固体撮像装置を例としたものである。
受光部PDでは、入射した光の光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。また、基板の界面で発生する暗電流の原因となる電子は暗電流抑制領域22,23の多数キャリアである正孔に吸収されることにより、暗電流が抑制される。
さらに、素子分離領域24に埋め込まれて形成された遮光部17により、光入射面側において斜めに入射してくる光が隣接する画素2に入射することを防ぐ。すなわち、遮光部17によって画素間の光学的分離がなされる。
図3〜図12に、本実施形態例の固体撮像装置1の製造工程図を示し、本実施形態例の固体撮像装置1の製造方法を説明する。
また、配線層26は、ゲート電極28形成後、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜27の形成と、アルミニウムや銅等で構成される配線25の形成を所望の回数繰り返して行うことにより形成することができる。このとき、図示しないが各配線間を接続するコンタクト部の形成も行われる。
裏面領域30は、画素形成領域12側から順に、ノンドープのシリコン層30a、p型の高濃度不純物層からなるエッチングストッパー層30b、ノンドープのシリコン層30aが積層された構造とされている。このエッチングストッパー層30bは、ノンドープのシリコン層30aの所望の領域にボロンを高濃度にイオン注入することによって形成することができる。その他、ノンドープのシリコン層30aをエピタキシャル成長法によって形成し、その形成過程で、所望の領域にp型の高濃度不純物層を形成する方法を用いてもよい。本実施形態例の裏面領域30は、基板13に接する側のシリコン層30aが、約2μm〜5μm、エッチングストッパー層30bが約1μm、エッチングストッパー層30b上に形成されるシリコン層30aが、約1μmとなるように構成されている。
次に、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置は、第1の実施形態の固体撮像装置と同様に裏面照射型の固体撮像装置であり、全体の構成は、図1と同様であるから、重複説明を省略する。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る電子機器について説明する。図14は、本発明の第3の実施形態に係る電子機器200の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器200は、上述した本発明の第1の実施形態における固体撮像装置1を、静止画撮影が可能なデジタルカメラを例としたものである。
シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路212は、固体撮像装置1の転送動作およびシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号転送を行なう。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
Claims (21)
- 複数の受光部が形成された基板であって、前記基板の裏面側が光照射面とされる基板と、
前記基板の表面側に形成された配線層と、
隣接する前記受光部間に形成された遮光部と、
を有し、
前記遮光部は、前記基板の裏面側から所望の深さに形成されたトレンチ部と、前記トレンチ部内に成膜された高誘電率材料膜とを有し、
前記高誘電率材料膜は、前記基板の前記受光部上にも形成され、
前記隣接する受光部間には、不純物領域から構成される素子分離領域が形成されており、
前記遮光部は、前記素子分離領域の前記不純物領域内に形成され、
前記高誘電率材料膜は、隣接した前記トレンチ部間を結ぶように、前記受光部上にもつながって形成された
固体撮像装置。 - 複数の画素から構成される画素部と、前記画素部の各画素を駆動する第1の駆動回路と、画素部から出力される信号の信号処理を行うカラム信号処理回路とを有する請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記画素は前記受光部と画素トランジスタを含み、
前記画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタを有する請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記画素を構成する前記画素トランジスタとして、選択トランジスタをさらに有する請求項3に記載の固体撮像装置。
- 前記画素部は、実際に光を受光し光電変換によって生成された信号電荷を前記カラム信号処理回路に読み出す有効画素領域と、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域とを有する請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記黒基準画素領域は前記有効画素領域の外周部に形成されている請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記基板の裏面側に形成された、カラーフィルタ層とオンチップレンズをさらに有する請求項1〜6の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記基板がn型の半導体基板により構成されている請求項1〜7の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記基板が3μm〜5μmの厚みを有する請求項1〜8の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記受光部において、前記基板の表面側にp型の高濃度不純物領域により構成された第1の暗電流抑制領域が形成され、前記基板の裏面側にp型の不純物領域により構成された第2の暗電流抑制領域が形成され、前記第1の暗電流抑制領域と前記第2の暗電流抑制領域の間にn型の不純物領域により構成された電荷蓄積領域が形成された、請求項1〜9の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記高誘電率材料膜は、酸化ハフニウム、五酸化タンタル、二酸化ジルコニウムのいずれかで構成されている請求項1〜10の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記配線層は、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線を有して構成されている請求項1〜11の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記カラーフィルタ層として、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ層が形成されている請求項7に記載の固体撮像装置。
- 前記オンチップレンズは、前記カラーフィルタ層の前記基板に面する側とは反対側の面に形成されている請求項7に記載の固体撮像装置。
- 前記配線層の前記配線は、アルミニウム又は銅で構成されている請求項12に記載の固体撮像装置。
- 前記トレンチ部は、前記基板の裏面から500nm〜1000nmの深さまで形成されている請求項1〜15の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記遮光部は、前記基板を貫通するように形成されている請求項1〜16の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記遮光部は、前記高誘電率材料膜を介して前記トレンチ部内に埋め込まれた遮光膜を有した請求項1〜17の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記カラム信号処理回路を駆動する第2の駆動回路と、前記カラム信号処理回路から供給される信号に対して所定の信号処理を行い出力する出力回路を有する請求項2に記載の固体撮像装置。
- 光学レンズと、
請求項1〜19の何れか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。 - 前記固体撮像装置への光照射期間及び遮光期間を制御するシャッタ装置と、前記固体撮像装置及び前記シャッタ装置の動作を制御する駆動信号を供給する駆動回路を、さらに含む請求項20に記載の電子機器。
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