JP6800839B2 - 撮像素子及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
1.撮像素子の構成例
2.画素の詳細構造
3.第1の製造方法
4.第2の製造方法
5.貫通電極の配置の例
6.変形例
図1は、本技術の一実施形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。
図2は、画素31を拡大して示す図である。
図5のフローチャートを参照して、以上のような構成を有する画素を備える撮像素子10の第1の製造方法について説明する。第1の製造方法は、画素分離部用の溝と貫通電極用の貫通孔とを同じ工程で形成する方法である。
貫通孔131Aと溝131Bを同じ工程で形成するのではなく、それぞれ異なる工程で形成することも可能である。
図20は、画素31の他の構成例を示す図である。図20に示す構成のうち、図2を参照して説明した構成と同じ構成には同じ符号を付してある。
・変形例1
図22は、撮像素子10の断面の変形例を示す図である。図22に示す構成のうち、図3を参照して説明した構成と同じ構成には同じ符号を付してある。
撮像素子10を構成する位相差検出用画素について説明する。画素間領域に貫通電極を有する上述した画素を位相差検出用画素として用いることも可能である。
撮像素子10は、光学レンズ系等を有するカメラモジュール、撮像機能を有する携帯端末装置(例えばスマートフォンやタブレット型端末)、又は画像読取部に撮像素子を用いる複写機など、撮像素子を有する電子機器全般に搭載可能である。
本技術は、以下のような構成をとることもできる。
半導体基板の一方の面側に設けられた光電変換膜と、
画素間領域に形成された画素分離部と、
前記光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記半導体基板の他方の面側に形成された配線層に伝送する、前記画素間領域に形成された貫通電極と
を有する画素を備える撮像素子。
(2)
前記画素分離部と前記貫通電極は、前記画素分離部の絶縁膜と前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜とが接するように形成される
前記(1)に記載の撮像素子。
(3)
前記貫通電極は、前記半導体基板に形成された素子分離部上に形成されたポリシリコン電極を介して、前記配線層の読み出し素子に接続される
前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(4)
前記ポリシリコン電極の上部にはシリサイドが設けられる
前記(3)に記載の撮像素子。
(5)
前記貫通電極と前記ポリシリコン電極の間に高誘電率ゲート絶縁膜が設けられる
前記(3)または(4)に記載の撮像素子。
(6)
前記貫通電極は、前記ポリシリコン電極の形成時に、前記ポリシリコン電極の材料となる、不純物をドープしたポリシリコンを貫通孔に埋め込むことによって形成される
前記(3)または(4)に記載の撮像素子。
(7)
前記画素分離部は、前記一方の面側の加工時に、前記画素分離部の絶縁膜と、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜が接するように形成される
前記(6)に記載の撮像素子。
(8)
不純物をドープしたポリシリコンによって形成された前記貫通電極は、電極プラグを介して、前記光電変換膜の電極に接続され、
前記貫通電極と前記電極プラグの間に高誘電率ゲート絶縁膜が設けられる
前記(6)または(7)に記載の撮像素子。
(9)
位相差検出用画素である前記画素の受光領域の一部を覆う遮光膜をさらに備え、
前記貫通電極の上端部は、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜の上を含む範囲を覆うように形成される
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の撮像素子。
(10)
前記画素分離部のうち、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜と接しない部分を構成する材料に金属を用いる
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像素子。
(11)
前記画素分離部上に形成された遮光膜をさらに備え、
前記貫通電極の上端部は、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜の上を覆い、前記遮光膜と離して形成される
前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の撮像素子。
(12)
隣接する2つの前記画素の間の前記画素間領域に複数の前記貫通電極が形成される
前記(1)乃至(11)のいずれかに記載の撮像素子。
(13)
配線層を含む構成を半導体基板上に形成する表面工程を行い、
前記半導体基板の裏面工程として、
画素分離部を画素間領域に形成するための溝と、光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記配線層に伝送する貫通電極を前記画素間領域に形成するための貫通孔とを形成し、
前記溝に前記画素分離部を形成し、
前記貫通孔に前記貫通電極を形成し、
前記光電変換膜を形成する
ステップを含む、撮像素子の製造方法。
(14)
前記溝と前記貫通孔を同じ工程で形成する
前記(13)に記載の製造方法。
(15)
前記溝と前記貫通孔を異なる工程で形成する
前記(13)に記載の製造方法。
(16)
レンズを含む光学部と、
前記光学部を介して入射された光を受光する、
半導体基板の一方の面側に設けられた光電変換膜と、
画素間領域に形成された画素分離部と、
前記光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記半導体基板の他方の面側に形成された配線層に伝送する、前記画素間領域に形成された貫通電極と
を有する画素を備える撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画素データを処理する信号処理部と
を備える電子機器。
Claims (16)
- 半導体基板の一方の面側に設けられた光電変換膜と、
隣接する上下左右の画素との間のそれぞれの画素間領域に形成された画素分離部と、
前記光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記半導体基板の他方の面側に形成された配線層に伝送する、隣接する1つの画素との間の前記画素間領域に形成された貫通電極と
を有し、
前記画素分離部の幅が、前記貫通電極と前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜とが形成される貫通孔の直径よりも狭く、
前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜と、前記隣接する1つの画素との間の前記画素間領域の前記画素分離部とが一体的に形成され、
前記貫通孔の周側面の一部により、前記画素分離部に囲まれる画素領域が、画素の所定の層の見え方において円弧状に凹んで形成される
画素を備える撮像素子。 - 前記画素分離部と前記貫通電極は、前記画素分離部の絶縁膜と前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜とが接するように形成される
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記貫通電極は、前記半導体基板に形成された素子分離部上に形成されたポリシリコン電極を介して、前記配線層の読み出し素子に接続される
請求項1または2に記載の撮像素子。 - 前記ポリシリコン電極の上部にはシリサイドが設けられる
請求項3に記載の撮像素子。 - 前記貫通電極と前記ポリシリコン電極の間に高誘電率ゲート絶縁膜が設けられる
請求項3または4に記載の撮像素子。 - 前記貫通電極は、前記ポリシリコン電極の形成時に、前記ポリシリコン電極の材料となる、不純物をドープしたポリシリコンを前記貫通孔に埋め込むことによって形成される
請求項3または4に記載の撮像素子。 - 前記画素分離部は、前記一方の面側の加工時に、前記画素分離部の絶縁膜と、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜が接するように形成される
請求項6に記載の撮像素子。 - 不純物をドープしたポリシリコンによって形成された前記貫通電極は、電極プラグを介して、前記光電変換膜の電極に接続され、
前記貫通電極と前記電極プラグの間に高誘電率ゲート絶縁膜が設けられる
請求項6または7に記載の撮像素子。 - 位相差検出用画素である前記画素の受光領域の一部を覆う遮光膜をさらに備え、
前記貫通電極の上端部は、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜の上を含む範囲を覆うように形成される
請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記画素分離部のうち、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜と接しない部分を構成する材料に金属を用いる
請求項1乃至9のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記画素分離部上に形成された遮光膜をさらに備え、
前記貫通電極の上端部は、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜の上を覆い、前記遮光膜と離して形成される
請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像素子。 - 隣接する2つの前記画素の間の前記画素間領域に複数の前記貫通電極が形成される
請求項1乃至11のいずれかに記載の撮像素子。 - 配線層を含む構成を半導体基板上に形成する表面工程を行い、
前記半導体基板の裏面工程として、
画素分離部を隣接する上下左右の画素との間のそれぞれの画素間領域に形成するための溝と、光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記配線層に伝送する貫通電極および前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜を隣接する1つの画素との間の前記画素間領域に形成するための貫通孔とを、前記溝の幅が前記貫通孔の直径よりも狭く、前記貫通孔の周側面の一部により、前記溝に囲まれる画素領域が、画素の所定の層の見え方において円弧状に凹むように形成し、
前記溝に前記画素分離部を形成し、
前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜と、前記隣接する1つの画素との間の前記画素間領域の前記画素分離部とが一体的になるように、前記貫通孔に前記貫通電極と、前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜とを形成し、
前記光電変換膜を形成する
ステップを含む、撮像素子の製造方法。 - 前記溝と前記貫通孔を同じ工程で形成する
請求項13に記載の製造方法。 - 前記溝と前記貫通孔を異なる工程で形成する
請求項13に記載の製造方法。 - レンズを含む光学部と、
前記光学部を介して入射された光を受光する、
半導体基板の一方の面側に設けられた光電変換膜と、
隣接する上下左右の画素との間のそれぞれの画素間領域に形成された画素分離部と、
前記光電変換膜における光電変換によって得られた電荷に応じた信号を前記半導体基板の他方の面側に形成された配線層に伝送する、隣接する1つの画素との間の前記画素間領域に形成された貫通電極と
を有し、
前記画素分離部の幅が、前記貫通電極と前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜とが形成される貫通孔の直径よりも狭く、
前記貫通電極の周囲を被覆する絶縁膜と、前記隣接する1つの画素との間の前記画素間領域の前記画素分離部とが一体的に形成され、
前記貫通孔の周側面の一部により、前記画素分離部に囲まれる画素領域が、画素の所定の層の見え方において円弧状に凹んで形成される
画素を備える撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画素データを処理する信号処理部と
を備える電子機器。
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