KR101396671B1 - 고체 촬상 장치 - Google Patents

고체 촬상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101396671B1
KR101396671B1 KR1020070126998A KR20070126998A KR101396671B1 KR 101396671 B1 KR101396671 B1 KR 101396671B1 KR 1020070126998 A KR1020070126998 A KR 1020070126998A KR 20070126998 A KR20070126998 A KR 20070126998A KR 101396671 B1 KR101396671 B1 KR 101396671B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
photoelectric conversion
conversion portion
light
tungsten
Prior art date
Application number
KR1020070126998A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080053228A (ko
Inventor
겐따로 아끼야마
Original Assignee
소니 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 주식회사 filed Critical 소니 주식회사
Publication of KR20080053228A publication Critical patent/KR20080053228A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101396671B1 publication Critical patent/KR101396671B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629—Reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

고체 촬상 장치는 다음 요소를 포함한다. 광전 변환부가 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사됨 - 을 갖는 반도체층 내에 형성된다. 신호 회로부가 제1 면과 반대측인 반도체층의 제2 면 내에 형성된다. 신호 회로부는 광전 변환부에 의한 광전 변환에 의해 취득한 신호 전하를 처리한다. 반사층은 제1 면과 반대측인 상기 반도체층의 제2 면 상에 형성된다. 반사층은 광전 변환부를 투과한 광을 광전 변환부로 다시 반사시킨다. 반사층은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성된다.
반도체, 광전 변환, 반사층, 고체 촬상 장치

Description

고체 촬상 장치{SOLID-STATE IMAGING DEVICE}
관련 출원의 상호 참조
본 발명은 2006년 12월 8일부로 일본 특허청에 제출된 일본 특허 출원 JP 2006-331559와 관련된 기술 내용을 포함하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 이면 조사형의 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 그 고체 촬상 장치를 포함하는 촬상 장치에 관한 것이다.
도 8을 참고하면, 이면 조사형의 고체 촬상 장치는 포토다이오드(221)가 형성되는 실리콘 기판(211)과 신호 회로부(231)를 포함한다. 광은 실리콘 기판(211)의 제1 면에 입사한다. 신호 회로부(231)는 실리콘 기판(211)의 제2 면에 배열된다. 각 포토다이오드(221)에 대응하는 부분에서의 실리콘층의 두께가 수 ㎛ 이하라고 가정하면, 장파장을 갖는 입사광 성분은 포토다이오드(221)에 충분히 흡수되지 않고, 실리콘 기판(211)의 제2 면의 신호 회로부(231)로 투과된다. 특히, 장파장(예를 들어, 적색의 파장)을 갖는 광 성분이 각각의 포토다이오드(221)에 대응하는 부분에서 투과되고, 그 투과된 광 성분이 신호 회로부(231)로 입사하게 된다. 불리하게도, 장파장 범위(이하, 장파장 광) 내에서 광을 전기 신호로 유효하게 변환하는 것이 곤란하다. 또한, 그 투과된 광이 신호 회로부(231) 내의 형성된 배선층(233)에 의해 반사되어, 반사된 광이 인접 화소의 포토다이오드에 입사하여, 혼색(crosstalk)을 초래하게 된다. 이 혼색의 발생이 문제를 야기한다. 예를 들어, 일본 미심사 특허 출원 공보 제2006-361372호는, 종래 기술로서, 포토다이오드 상에 폴리실리콘층 및 알루미늄층을 형성하는 구조를 갖는 고체 촬상 장치를 개시하고 있다. 이 구조에서는, 적외광 및 근적외광(near-infrared light)과 같은 장파장 광 성분에 대한 차폐가 불충분하다. 특히, 폴리실리콘층 내에 투과된 광의 양은 많다. 알루미늄층은 그레인 성장에 의해 형성된다. 불리하게도, 그레인 경계로부터 광이 누설되고, 이에 따라 반사율이 떨어진다.
해결하고자 하는 문제점은 각 광전 변환부(예를 들어, 각 포토다이오드)를 투과한 장파장 광을 전기 신호로 유효하게 변환하기 어렵고, 광, 특히 장파장 광의 차광성의 효과 - 상기 효과는 광이 입사하는 면의 반대측인 각 다이오드의 일면 상에 광반사용 폴리 실리콘층 및 알루미늄층을 형성함으로써 생성됨- 가 불충분하다는 점을 포함한다.
따라서, 각 포토다이오드를 투과한 장파장 광이 유효하게 전기 신호로 변환되도록 하고, 감도를 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체 촬상 장치는 다음 소자들을 포함한다. 광전 변환부는 광이 입사하는 제1 면을 갖는 반도체층에 형성된다. 신호 회로부는 반도체층의 제1 면의 반대측인 반도체층의 제2 면에 형성된다. 신호 회로부는 광전 변환부에 의한 광전 변환으로 취득되는 신호 전하(signal charge)를 처리한다. 반사층은 반도체층의 제1 면의 반대측인 반도체층의 제2 면 상에 형성된다. 반사층은 광전 변화부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시킨다. 반사층은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조(laminate)로 이루어진다.
본 실시예에 따르면, 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시키는 반사층이 반도체층의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부로 입사됨 - 의 반대측인 제2 면에 형성된다. 광전 변환부를 입사하는 광이 광전 변환부에 의해 완 전하게 흡수되지 않을 경우, 반사층은 투과된 광, 특히, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분 - 이는 광전 변환부를 투과함 - 을 광전 변환부로 다시 반사시킬 수 있다. 즉, 광전 변환부를 한번 투과한 광이 다시 광전 변환부로 입사될 수 있다. 결과적으로, 광전 변환부에 의해 입사된 광, 특히 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대될 수 있다. 유리하게, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부의 감도가 개선될 수 있다. 반사층은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성되기 때문에, 반사층의 밀도는 그레인 성장에 의해 형성되는 알루미늄층을 포함하는 반사층의 밀도보다 높다. 따라서, 이 고밀도 반사층은 장파장 광 성분, 특히, 근적외광 및 적외광을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층의 제1 면에 입사되는 광 중, 광전 변환부에 의해 흡수되지 않은 광 성분은 신호 회로부가 형성되는 제2 면의 반사층에 의해 다시 광전 변환부로 반사되고, 이에 따라 인접 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색이 방지된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고체 촬상 장치의 제조 방법은, (a) 제1 면을 갖는 반도체층에 광전 변환부를 형성하는 단계 - 제1 면을 통해 광이 광전 변화부에 입사됨 - 와, (b) 반도체층의 제1 면 반대측의 제2 면에 신호 회로부 - 신호 회로부는 광전 변환부에 의한 광전 변환에 의해 취득한 전기 신호를 추출하는 트랜지스터를 포함함 - 를 형성하는 단계를 포함한다. 단계 (b)는 신호 회로부의 각 트랜지스터에 접속되는 콘택트부를 형성하는 하위 단계를 포함한다. 하위 단계에서, 반사층은 반도체층의 제1 면의 반대측의 제2 면에 형성되며, 반사층은 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시키고, 단일 텅스텐층 또는 텅스텐 층을 포함하는 적층 구조로 형성된다.
본 실시예에서는, 신호 회로부가 트랜지스터에 접속되는 콘택트부를 형성하는 하위 단계에서, 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시키는 반사층이 반도체층의 제1 면의 반대측이 제2 면 상에 형성된다. 따라서, 광전 변환부에 입사하는 광이 광전 변환부에 의해 완전히 흡수되지 않는 경우, 특히, 광전 변환부를 용이하게 투과하는, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광과 같은 장파장 광 성분은 반사층에 의해 광전 변환부로 다시 반사될 수 있다. 즉, 광전 변환부를 한번 투과한 광이 광전 변환부에 의해 다시 수광될 수 있다. 결과적으로, 광전 변환부에 의해 수광되는 광, 특히, 장파장 광 성분의 양은 실질적으로 증가될 수 있다. 유리하게, 장파장 성분에 대한 광전 변환부의 감도가 향상된 고체 촬상 장치가 제조될 수 있다. 반사층은 단일 텅스텐 또는 텅스텐을 포함하는 적층 구조로 구성되므로, 반사층의 밀도는 그레인 성장에 의해 형성되는 알루미늄층을 포함하는 반사층의 밀도보다 높다. 따라서, 이러한 고밀도 반사층은 장파장 광 성분, 특히, 근적외광 및 적외광을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층의 제1 면 상에 입사된 광 중에서, 광전 변환부에 의해 흡수되지 않은 광 성분은 신호 회로부가 형성되는 제2 면 상의 반사층에 의해 광전 변환부로 다시 반사된다. 결과적으로, 인접 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색을 방지하는 고체 촬상 장치가 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고체 촬상 장치는 다음 요소를 포함한다. 집광부는 입사광을 집광한다. 고체 촬상 장치는 집광부에 의해 집광된 광을 수광하여, 전기 신호로 변환한다. 신호 처리부는 전기 신호를 처리한다. 고체 촬상 장치는 다음 요소를 포함한다. 광전 변환부는 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사됨 - 을 갖는 반도체 층 내에 형성된다. 신호 회로부는 반도체층의 제1 면 반대측의 제2 면에 형성된다. 신호 회로부는 광전 변환부에 의해 취득된 전기 신호를 추출한다. 반사층은 반도체층의 제1 면 반대측의 제2 면에 형성된다. 반사층은 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시킨다. 반사층은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성된다.
본 실시예에 따르면, 촬상 장치는 전술한 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 포함한다. 전술한 바와 같이, 촬상 장치는 감도가 높고 혼색이 방지된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 다음과 같은 이점을 갖는 고체 촬상 장치가 실현될 수 있다. 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시키며, 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 이루어지는 반사층이, 반도체층의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사됨 - 반대측의 제2 면 상에 형성되기 때문에, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부의 감도는 고감도를 얻고 혼색을 방지할 수 있을 정도로 향상될 수 있다. 광전 변환부에 입사하는 광의 양은 높은 다이나믹 범위를 제공할 정도로 증대될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 다음과 같은 이점을 갖는 고체 촬상 장치가 제조될 수 있다. 광전 변환부를 투과한 광을 다시 광전 변환부에 반사시키며, 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 이루어지는 반사층이 반도체층의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사함 - 반대측의 제2 면 상에 형성되기 때문에, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부의 감도는 고감도를 취득하고 혼색을 막을 정도로 향상될 수 있다. 광전 변환부에 입사하는 광의 양은 높은 다이나믹 범위를 제공할 정도로 증대될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 촬상 장치는 전술한 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 포함하므로, 전술한 이점과 같은 이점을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예(제1 실시예)에 따른 고체 촬상 장치(1)를, 그 구성 단면도를 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 반도체층(11)에는 화소를 분리하는 화소 분리 영역(12)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(11)에는, 예를 들어, 실리콘층 혹은 실리콘 기판이 이용된다. 또한, 화소 분리 영역(12)은, 예를 들어, p형 웰 영역을 포함한다. 상기 화소 분리 영역(12)에 의해 구분되는 각 영역에는, 각각의 광전 변환부(21)가 형성되어 있다. 광이 입사하는 광전 변환부(21)의 제1 면(도 1의 광전 변환부(21)의 하면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사됨 - 에서는, 홀 축적층(22)이 형성되어 있다. 홀 축적층(22)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제1 면 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면(도 1의 광전 변환부(21)의 상면)에는, 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에는 홀 축적층(23)이 형성된다. 홀 축적층(23)의 아래에는, n형 웰 영역(24)이 형성되어 있다. 이 홀 축적층(23)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제2 면 위에는 게이트 절연층(31)을 개재하여 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)이 형성되어 있다. 또한, 반도체층(11)에서는, 게이트 절연층(31)을 개재하여 형성되는 게이트 전극(32)의 일단에 인접하여 n+ 영역(25)이 형성되어 있다.
각 게이트 전극(32) 상에는 콘택트부(41)가 접속된다. 각 화소 분리 영역(12)에는 다른 콘택트부(42)가 접속된다. 각 광전 변환부(21) 상에는 게이트 절연층(31)을 개재하여 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부로 이루어지는 반사층(43)이 형성되어 있다. 또한, 신호 회로부(미도시)의 다른 트랜지스터, 예를 들어, 게이트 전극과, 소스 및 드레인 영역에 접속하는 콘택트부도 형성되어 있다. 게이트 절연층(31)과 게이트 전극(32) 상에는 절연층(81)이 형성된다. 전술한 콘택트부는, 절연층(81)에 형성된 홀(91, 92, 93)에, 예를 들어, 도전체를 매립하는 것에 의해 형성된다.
반사층(43)은 각 광전 변환부(21)를 투과한 광을 상기 광전 변환부(21)에 반사해야 한다. 따라서, 반사층(43)은 적어도 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)로 반사시키는 물질을 포함한다. 반사층(43)은, 장파장 광 성분 외에도, 그것보다도 짧은 파장의 광 성분, 예를 들어, 가시광, 근자외광 및 자외광을 반사할 수도 있다. 이러한 특성을 갖는 재료의 일례로서, 텅스텐이 있다. 따라서, 반사층(43)은 단일 텅스텐층으로 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되어도 좋다. 이러한 적층 구조로서, 폴리실리콘층 및 텅스텐층의 적층 구조와, 텅스텐층 및 실리사이드층의 적층 구조를 예로 들 수 있다.
반사층(43)이 텅스텐층으로 형성되어 있으므로, 광전 변환부(21)를 투과한 광이 광전 변환부(21)로 반사될 수 있다. 텅스텐층은, 종래의 알루미늄층과 같이 그레인 성장으로 성막되는 것이 아니다. 따라서, 그레인 경계가 생성되기 어렵다. 결과적으로, 알루미늄층 내의 그레인 경계로부터 누설되는, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분이 반사될 수 있다.
또한, 콘택트부(41, 42) 및 반사층(43)에 각각 접속되는 제1 배선(51~53)이 형성되어 있다. 반사층(43)에 접속되는 각각의 제1 배선(53)은, 예를 들어, 평면도에서의 반사층(43)의 형상과 유사하거나 큰 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배선(51~52)은, 예를 들어, 텅스텐으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 배선(51~53)은 그 밖의 금속 재료, 예를 들어, 구리, 알루미늄으로 구성되어도 좋다. 예를 들어, 제1 배선(51~53)을 텅스텐으로 형성했을 경우에는, 반사층(43)에 대응하는 각 영역의 주변으로부터 누설되는, 반사층(43)에 의해 반사되지 않은 광, 가령, 장파장 광 성분이 제1 배선(51~53)에 의해 대응하는 광전 변환부(21)로 반사될 수 있다.
각각의 제1 배선(51)은 비아 홀(54)을 통해서 제2 배선(61)에 접속된다. 각각의 제1 배선(52)은 비아 홀(55)를 통해서 제2 배선(62)에 접속된다. 각각의 제1 배선(53)은 비아 홀(56)을 통해서 제2 배선(63)에 접속된다. 유사하게, 각각의 제2 배선(61)은 비아 홀(64)을 통해 제3 배선(71)에 접속된다. 각각의 제2 배선(62)은 비아 홀(65)을 통해 제3 배선(72)에 접속된다. 각각의 제2 배선(63)은 비아 홀(66)을 통해 제3 배선(73)에 접속된다. 도 1에는 3층 구조의 배선층을 갖는 고체 촬상 장치(1)를 나타냈다. 배선층이 4층 이상인 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 각 배선층을 피복하도록, 절연층(81)을 포함하는 절연층(80)이 형성되어 있다. 이 절연층(80)은, 배선 형성 상태에 따라서, 복수층의 서브층(sublayer)을 포함한다. 또한, 반도체층(11)의 제2 면은 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터와 같은 트랜지스터들과, 제1 배선(51~53), 비아 홀(54~56), 제2 배선(61~63), 비아 홀(64~66) 및 제3 배선(71~73)을 포함하는 배선 적층 구조를 포함하는 신호 회로부(미도시)가 형성되어 있다.
제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(1)에서는, 각 광전 변환부(21)를 투과한 광을 다시 광전 변환부로 반사시키는 반사층(43)이, 광전 변환부(21)의 제1 면 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면, 즉, 반도체층(11)의 제1 면 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에 인접하여 형성되어 있다. 광전 변환부(21)를 입사하는 광이 광전 변환부(21)에 의해 완전하게 흡수되지 않은 경우에는, 특히, 각 광전 변환부(21)를 용이하게 투과한 장파장 광 성분, 가령, 근적외광 및 적외광이 반사층(43)에 의해 다시 광전 변환부(21)로 반사될 수 있다. 즉, 일단 광전 변환부(21)를 투과한 광이 또 한번 광전 변환부(21)에 의해 수광될 수 있다. 결과적으로, 광전 변환부(21)에 의해 수광되는 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대될 수 있다. 따라서, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부의 감도가 개선될 수 있다. 또한, 반사층(43)은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성되기 때문에, 반사층(43)의 밀도는 그레인 성장에 의해 형성되는 알루미늄층의 밀도보다 높다. 따라서, 반사층(43)은, 특히, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층(11)의 제1 면(광전 변환부(21)의 제1 면) 상의 입사광 중, 광전 변환부(21)에 의해 흡수되지 않은 광 성분은, 반도체층(11)의 제2 면의 신호 회로부 내에 포함되는 반사층(43)에 의해 광전 변환부(21)로 다시 반사되고, 이에 따라, 인접 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색이 방지된다.
제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(1)를 제조하기 위해서는, 각각의 게이트 전극(32) 상에 콘택트부(41)를 형성하고, 각각의 화소 분리 영역(12) 상에 콘택트부(42)를 형성한다. 동시에, 각각의 광전 변환부(21) 상에 게이트 절연층(31)을 개재하여 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부 역할을 하는 반사층(43)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(81) 내의 홀(91, 92)에 텅스텐을 매립해서, 콘택트부(41, 42)를 형성한다. 동시에, 각각의 광전 변환부(21) 상의 절연층(81) 내에 형성한 홀(93)에 텅스텐을 매립하여, 반사층(43)을 형성한다.
본 발명의 일 실시예(제2 실시예)에 따른 고체 촬상 장치를, 도 2의 구성 단면도를 참조하여 설명한다. 제2 실시예는 제1 실시예에서 반사층(43)이 형성되는 홀(93)의 지름이 클 경우, 홀(93)을 텅스텐으로 매립하는 것이 곤란해질 경우의 대응책의 일례다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반도체층(11)에는 화소를 분리하는 화소 분리 영역(12)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 예를 들어, 실리콘층이 이용된다. 또한, 각 화소 분리 영역(12)은, 예를 들어, p형 웰 영역을 포함한다. 화소 분리 영역(12)에 의해 구분되는 각 영역에는, 광전 변환부(21)가 형성되어 있다. 광이 입사하는 각 광전 변환부(21)의 제1 면(도 2의 광전 변환부(21)의 하면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부(21)에 입사함 - 상에는, 홀 축적층(22)이 형성되어 있다. 홀 축적층(22)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제1 면과 반대측인 광전 변환부(11)의 제2 면(도 2의 광전 변환부(21)의 상면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면과 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에는 홀 축적층(23)이 형성된다. 홀 축적층(23)의 하층에는 n형 웰 영역(24)이 형성되어 있다. 홀 축적층(23)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제2 면 위에는 게이트 절연층(31)을 개재하여 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)이 형성되어 있다. 또한, 반도체층(11)에서는, 게이트 절연층(31)을 개재해서 게이트 전극(32) 일단에 인접하여 n+ 영역(25)이 형성되어 있다.
각 게이트 전극(32) 위에는 콘택트부(41)가 접속되어 있다. 각 화소 분리 영역(12) 위에는 다른 콘택트부(42)가 접속된다. 각 광전 변환부(21) 위에는 상기 게이트 절연층(31)을 개재하여, 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부로 이루어지는 반사층(43)이 형성되어 있다. 또한, 신호 회로 내에서 다른 트랜지스터에 접속된 콘택트부, 예를 들어, 게이트 전극과, 소스 및 드레인 영역에 접속되는 콘택트부도 형성되어 있다. 게이트 절연층(31) 및 게이트 전극(32) 위에는 절연층(81)이 형성되어 있다. 전술한 콘택트부는 절연층(81)에 형성된 홀에, 예를 들어, 도전층을 매립함으로써 형성된다. 이 콘택트부와 유사한 방식으로 반사층(43)을 형성하는 방법이 채용되지만, 홀(93)의 지름이 크기 때문에, 홀(93)을 매립하도록 반사층(43)을 형성하는 것이 곤란하다. 따라서, 상기 반사층(43)은 홀(93)의 내면을 피복하도록 형성되어 있다.
반사층(43)은 광전 변환부(21)를 투과한 광을 광전 변환부(21)로 반사하는 재료를 포함한다. 예를 들어, 적어도 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)에 반사하는 재료를 포함한다. 반사층(43)은 장파장 광 성분 외에, 그것보다도 짧은 파장의 광 성분, 예를 들어, 가시광, 근자외광 및 자외광도 반사할 수 있다. 이러한 특성을 갖는 재료의 일례로서 텅스텐이 있다. 따라서, 반사층(43)은 단일 텅스텐층으로 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되어도 좋다. 이러한 적층 구조로서, 폴리실리콘층과 텅스텐층의 적층 구조와, 텅스텐층과 실리사이드층의 적층 구조가 있다. 또한, 홀(93)의 내면을 피복하도록 형성한 반사층(43)은 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분이 투과하는 것을 막을 정도로 충분한 두께로 형성되어야 한다.
반사층(43)이 텅스텐층을 포함하기 때문에, 광전 변환부(21)를 투과한 광을 상기 광전 변환부(21)에 반사할 수 있다. 텅스텐층은, 종래의 알루미늄층과 같이, 그레인 성장으로 성막되는 것이 아니다. 따라서, 그레인 경계가 생성되기 어렵다. 결과적으로, 반사층(43)은 알루미늄층에서의 그레인 경계로부터 누설되는 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분도 반사할 수 있다.
각 홀(93)의 내부에는, 반사층(43)을 개재하여 절연층 혹은 도전층으로 구성되는 매립 재료(44)가 매립되어 있다. 매립 재료(44)로 홀(93)을 매립함으로써, 홀(93)에는 단차가 존재하지 않는다.
또한, 콘택트부(41, 42) 및 반사층(43)에 각각 접속되는 제1 배선(51~53)이 형성되어 있다. 반사층(43)에 접속하는 각각의 제1 배선(53)은, 예를 들어, 평면도에서 반사층(43)의 형상과 유사하거나 큰 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배선(51~53)은, 예를 들어, 텅스텐으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 배선(51~53)은 다른 금속 재료, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄이어도 좋다. 예를 들어, 제1 배선(51~53)을 텅스텐으로 형성한 경우, 반사층(43)에 의해 완전하게 반사되지 않은 광, 예를 들어, 반사층(43)에 대응하는 각 영역의 주변으로부터 누설되는 장파장 광 성분을 제1 배선(51~53)에 의해 대응하는 광전 변환부(21)로 반사시킬 수 있다.
각각의 제1 배선(51)은 비아 홀(54)을 통해서 제2 배선(61)에 접속된다. 각각의 제1 배선(52)은 비아 홀(55)을 통해서 제2 배선(62)에 접속된다. 각각의 제1 배선(53)은 비아 홀(56)을 통해서 제2 배선(63)에 접속된다. 유사하게, 각각의 제2 배선(61)은 비아 홀(64)을 통해 제3 배선(71)에 접속된다. 각각의 제2 배선(62)은 비아 홀(65)을 통해 제3 배선(72)에 접속된다. 각각의 제2 배선(63)은 비아 홀(66)을 통해 제3 배선(73)에 접속된다. 도 2에서는, 3층 구조의 배선층을 갖는 고체 촬상 장치(2)를 도시한다. 배선층이 4층 이상이여도, 본 발명은 적용할 수 있다. 전술한 배선층을 피복하도록, 절연층(81)을 포함하는 절연층(80)이 형성되어 있다. 절연층(80)은, 배선층의 형성 상태에 따라서, 복수층의 절연 서브층을 포함한다. 반도체층(11)의 제2 면에는, 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터와 같은 트랜지스터와, 제1 배선(51~53), 비아 홀(54~56), 제2 배선(61~63), 비아 홀(64~66) 및 제3 배선(71~73)을 포함하는 배선 적층 구조로 형성 되는 신호 회로부가 형성되어 있다.
제2 실시예의 고체 촬상 장치(2)에서는, 각각의 광전 변환부(21)를 투과한 광을 광전 변환부(21)에 반사하는 반사층(43)이 광전 변환부(21)의 제1 면과 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면, 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에 인접하여 형성된다. 광전 변환부(21)에 입사한 광이 광전 변환부(21)로 전부 흡수하지 못한 경우, 특히, 광전 변환부(21)를 투과하기 쉬운 장파장 광 성분, 예를 들어, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사층(43)에 의해 다시 광전 변환부(21)로 반사시킬 수 있다. 즉, 일단 광전 변환부(21)를 투과한 광이 한번 더 광전 변환부(21)에 수광될 수 있다. 결과적으로, 특히 광전 변환부(21)에 의해 수광되는 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대된다. 따라서, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부(21)의 감도가 향상될 수 있다. 반사층(43)은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성되기 때문에, 반사층(43)의 밀도는 그레인 성장에 의해 형성되는 알루미늄층의 밀도보다 더 높다. 따라서, 반사층(43)은, 특히, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층(11)의 제1 면(즉, 광전 변환부(21)의 제1 면)에 입사되는 광 중, 각 광전 변환부(21)에 의해 흡수되지 아니한 광 성분이 반도체층(11)의 제2 면의 신호 회로부에 포함되는 반사층(43)에 의해 다시 광전 변환부(43)로 반사되고, 이에 따라 주변 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색이 방지된다.
제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(2)를 제조하기 위해서는, 각각의 게이트 전극(32) 위에 콘택트부(41)을 형성하고, 각각의 화소 분리 영역(12) 위엔 콘택트부(42)를 형성한다. 동시에, 광전 변환부(21) 위에 게이트 절연층(31)을 개재하여 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부로서 역할을 하는 반사층(43)이 형성될 수 있다. 홀(93)을 매립하도록 반사층(43)을 형성할 수 없으므로, 홀(93) 내의 반사층(43) 상의 공간이 절연층 또는 도전층으로서 역할을 하는 재료(44)로 매립된다. 예를 들어, 절연층(81)에 형성된 홀(91, 92)에 텅스텐이 매립되어, 콘택트부(41, 42)를 형성한다. 이와 동시에, 각 광전 변환부(21) 위의 절연층(81)에 형성한 홀(93) 내에 텅스텐층을 형성함으로써, 반사층(43)을 형성한다. 다음으로, 홀(93)의 반사층(43) 상의 공간이 절연층 또는 도전층으로서 역할을 하는 재료(44)로 매립되고, 잉여 재료가 제거된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예(제3 실시예)에 따른 고체 촬상 장치(3)를 도 3의 구성 단면도 및 도 4a 및 도 4b의 레이아웃 평면도에 의해 설명한다. 도 3은 고체 촬상 장치(3)의 구성 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 레이아웃 평면도이다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 반도체층(11)에는 화소를 분리하는 화소 분리 영역(12)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 예를 들어, 실리콘층이 이용된다. 각각의 화소 분리 영역(12)은, 예를 들어, p형 웰 영역을 포함한다. 화소 분리 영역(12)에 의해 구분되는 각각의 영역에는, 광전 변환부(21)가 형성되어 있다. 광이 입사하는 각 광전 변환부(21)의 제1 면(도 3의 광전 변환부(21)의 하면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부(21)에 입사됨 - 상에는, 홀 축적층(22)이 형성된다. 홀 축적층(22)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 광전 변환부(21)의 제1 면 반대측의 광전 변환부(21)의 제2 면(도 3의 광전 변환부의 상면)은, 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측의 반도체층(11)의 제2 면에는 홀 축적층(23)이 형성되어 있다. 홀 축적층(23)의 하층에는 n형 웰 영역(24)이 형성되어 있다. 홀 축적층(23)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21) 제2 면 위에는, 게이트 절연층(31)을 개재하여 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 게이트 절연층(31)을 개재해서 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)의 일단에 인접하여 이 n+ 영역(25)이 형성되어 있다.
게이트 전극(32) 상에는 콘택트부(41)가 형성된다. 각각의 화소 분리 영역(12) 위에는 다른 콘택트부(42)가 형성된다. 이와 동시에, 각각의 광전 변환부(21)의 주변 위에는 게이트 절연층(31)을 개재하여 콘택트부(41, 42)의 형성과 동시에 반사층(43)이 형성된다. 또한, 신호 회로부(미도시)의 다른 트랜지스터, 예를 들어, 게이트 전극과 소스 및 드레인 영역에 접속되는 콘택트부도 형성되어 있다. 게이트 절연층(31)과 게이트 전극(32) 위에는 절연층(81)이 형성되어 있다. 전술한 콘택트부는 절연층(81)에 형성된 홀에, 예를 들어, 도전 재료를 매립하여 형성된다. 따라서, 도 4a 및 도b에 도시한 바와 같이, 도전 재료가 매립되어 반사층(43)을 형성하는 그루브는 소정의 폭을 갖도록 각 광전 변환부(21)의 주변 위에 형성된다. 도 4a는 광전 변환부(21)와, 그루브(94) 내에 형성된 반사층(43)의 위치 관계를 나타낸다. 도 4b는 광전 변환부(21), 그루브(94) 내의 반사층(43) 및 제1 배선(53) 사이의 위치 관계를 나타낸다.
반사층(43)은 각 광전 변환부(21)를 투과한 광을 상기 광전 변환부(21)에 반 사하는 재료로 이루어진다. 반사층(43)은, 예를 들어, 적어도 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)에 반사하는 재료를 포함한다. 반사층(43)은 장파장 광 성분 외에도, 그것보다도 짧은 파장의 광 성분, 예를 들어, 가시광, 근자외광 및 자외광도 반사할 수 있다. 이러한 특성을 갖는 재료의 일례로서, 텅스텐이 있다. 따라서, 반사층(43)은 단일 텅스텐층으로 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 적층 구조로서, 폴리실리콘층 및 텅스텐층의 적층 구조와, 텅스텐층 및 실리사이드층의 적층 구조가 있다. 그루브(94)를 매립함으로써 형성되는 반사층(43)은, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 막기에 충분한 두께를 가져야 한다.
반사층(43)이 텅스텐층으로 형성되어 있기 때문에, 상기 광전 변환부(21)를 투과한 광이 광전 변환부(21)로 반사될 수 있다. 텅스텐층은, 종래의 알루미늄층과 같이 그레인 성장없이 형성된다. 따라서, 그레인 경계가 거의 생성되지 않는다. 결과적으로, 반사층(43)은 알루미늄층의 그레인 경계로부터 누설되는 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다.
또한, 콘택트부(41, 42) 및 반사층(43)에 각각 접속되는 제1 배선(51~53)이 형성되어 있다. 반사층(43)에 접속하는 각각의 제1 배선(53)은, 예를 들어, 평면도에서의 전극층(34)의 형상과 유사하거나 큰 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배선(51, 52)은, 예를 들어, 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 배선(53)이 단일 텅스텐층 또는 텅스 텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되어 있기 때문에, 반사층(43)으로 둘러싸인 영역을 투과하는 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)로 반사시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 반사층(43)이 광전 변환부(21)의 주변 위에 형성되고, 제1 배선(53)에 접속되어 있기 때문에, 광전 변환부(21)를 투과한 광은 제1 배선(53) 및 반사층(43)에 의해 다른 화소에 입사함이 없이 광전 변환부(21)에 반사된다. 결과적으로, 광전 변환부(21)를 투과한 광 성분은 제3 실시예의 광전 변환부(21)에 다시 입사하도록 허용되기 때문에, 제1 배선(53)이 반사층으로서 역할을 한다.
반사층(43)이 형성되는 그루브(94)는, 광전 변환부(21)에 접속해서 형성되는 전송 트랜지스터(101)에 중첩되지 않도록 형성되어 있다. 또한, 일례로서, 각각의 광전 변환부(21)에는, 전송 트랜지스터(101), 리세트 트랜지스터(102) 및 증폭 트랜지스터(103)가 접속되어 있다. 또한, 전송 트랜지스터(101)의 전송 게이트(101G)에 접속하는 콘택트부(41)와, 각 트랜지스터의 소스 및 드레인에 접속하는 콘택트부가 형성되어 있다.
각각의 제1 배선(51)에는, 비아 홀(54)을 통해서 제2 배선(61)이 접속되어 있다. 각각의 제1 배선(52)에는, 비아 홀(55)을 통해서 제2 배선(62)이 접속되어 있다. 각각의 제1 배선(53)에는, 비아 홀(56)을 통해서 제2 배선(63)이 접속되어 있다. 유사하게, 각각의 제2 배선(61)에는, 비아홀(64)을 통해 제3 배선(71)이 접속되어 있다. 각각의 제2 배선(62)에는, 비아홀(65)을 통해 제3 배선(72)이 접속되어 있다. 각각의 제2 배선(63)에는, 비아홀(66)을 통해 제3 배선(73)이 접속되어 있다. 도 3에서는, 3층 구조의 배선층을 가지는 고체 촬상 장치(3)를 나타냈 다. 배선층이 4층 이상이여도, 본 발명을 적용할 수 있다. 각 배선층을 피복하도록, 절연층(81)을 포함하는 절연층(80)이 형성되어 있다. 절연층(80)은 배선 형성 상태에 따라서, 복수의 서브층을 포함한다. 반도체층(11)의 제2 면에는, 전송 트랜지스터(101), 리세트 트랜지스터(102) 및 증폭 트랜지스터(103)와 같은 트랜지스터들과, 제1 배선(51~53), 비아 홀(54~56), 제2 배선(61~63), 비아 홀(64~66) 및 제3 배선(71~73)을 포함하는 배선 적층 구조로 형성되는 신호 회로부가 형성되어 있다.
제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치(3)에서는, 각 광전 변환부(21)를 투과한 광 성분을 광전 변환부(21)로 반사하는 반사층(43) 및 제1 배선(53)이, 광전 변환부(21)의 제1 면 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면, 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에 인접하여 형성되어 있다. 광전 변환부(21)에 입사한 광이 광전 변환부(21)에 의해 완전하게 흡수되지 못한 경우, 특히, 각각의 광전 변환부(21)를 용이하게 투과하는 장파장 광 성분, 예를 들어, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사층(43) 및 제1 배선(53)에 의해 다시 광전 변환부(21)로 반사시킬 수 있다. 즉, 일단 광전 변환부(21)를 투과한 광이 광전 변환부(21)에 다시 반사될 수 있다. 결과적으로, 특히, 광전 변환부(21)에 수광되는 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대된다. 따라서, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부(21)의 감도도 향상될 수 있다. 반사층(43) 및 제1 배선(53)은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성되기 때문에, 반사층(43) 및 제1 배선(53) 각각의 밀도는, 그레인 성장에 의에 형성된 알루미늄층의 밀도보다 더 높다. 따라서, 반사층(43) 및 제1 배선(53)은, 특히, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층(11)의 제1 면(즉, 광전 변환부(21)의 제1 면) 상에 입사하는 광 중, 광전 변환부(21)에 의해 완전히 흡수되지 못한 광 성분이, 반도체층(11)의 제2 면 내의 신호 회로부에 포함되는 반사층(43) 및 제1 배선(53)에 의해 광전 변환부(21)에 다시 반사되고, 이에 따라, 화소 주변으로의 광 누설에 의한 혼색이 방지된다.
제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치(3)를 제조하기 위해서는, 게이트 전극(32) 위에 콘택트부(41)를 형성하고, 화소 분리 영역(12) 위에 콘택트부(42)를 형성한다. 이와 동시에, 각각의 광전 변환부(21) 위에는 게이트 절연층(31)을 통해서 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부로 형성되는 반사층(43)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 절연층(81)에 형성된 홀(91, 92)에 텅스텐을 매립해서 콘택트부(41, 42)를 형성한다. 동시에, 각각의 광전 변환부(21) 위의 절연층(81)에 형성한 그루브(94)에 텅스텐을 매립하여, 반사층(43)을 형성한다. 반사층(43)에 의해 접속되는 제1 배선(53)은, 콘택트부(41, 42)에 각각 접속되는 제1 배선(51, 52)의 형성과 동시에, 광전 변환부(21)를 피복하도록 형성된다.
본 발명의 실시예(제4 실시예)에 따른 고체 촬상 장치(4)를 도 5의 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 반도체층(11)에는 화소를 분리하는 화소 분리 영역(12)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 예를 들어, 실리콘층이 이용된다. 또한, 각 화소 분리 영역(12)은, 예를 들어, p형 웰 영역을 포함한다. 화소 분리 영역(12)에 의해 구분되는 각 영역에는, 광전 변환부(21)가 형성되어 있다. 광이 입사하는 각 광전 변환부(21)의 제1 면(도 5의 광전 변환부(21)의 하면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부(21)에 입사됨 - 상에는, 홀 축적층(22)이 형성되어 있다. 홀 축적층(22)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제1 면과 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면(도 5의 광전 변환부의 상면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체층(11)의 제2 면은 홀 축적층(23)을 포함한다. 홀 축적층(23) 아래에는 n형 웰 영역이 형성되어 있다. 홀 축적층(23)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제2 면 위에는, 게이트 절연층(31)을 개재하여, 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 게이트 절연층(31)을 개재하여, 게이트 전극(32)의 일단 주변에 n+ 영역(25)이 형성되어 있다.
또한, 각각의 광전 변환부(21) 위에는, 상기 게이트 절연층(31)을 개재하여, 게이트 전극(32)과 동일층에서 형성되는 전극층(34)이 형성되어 있다. 이 전극층(34)은, 예를 들어, 폴리실리콘으로 형성되어 있다. 대안적으로, 폴리사이드로 형성되는 것도 가능하다. 전극층(34)에는, 게이트 전극(32)에 접속하는 콘택트부(41), 신호 회로부(미도시)의 다른 트랜지스터, 예를 들어, 게이트 전극, 소스 및 드레인 영역에 접속하는 콘택트부, 화소 분리 영역(12)에 접속하는 콘택트부(42)가 형성되어 있다. 또한, 전극층(34) 상에는 콘택트부로서 역할을 하는 복수의 반사층 세그먼트(43)가 형성되어 있다. 반사층 세그먼트(43)는 전극층(34) 상에 가급적 많은 개수가 형성되어 있다. 반사층 세그먼트(43)는 각각의 광전 변환부(21)를 투과하는 광을 광전 변환부(21)로 반사시키는 재료로 각각 형성된다. 예를 들어, 반사층 세그먼트(43)는 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)로 반사할 수 있다. 반사층 세그먼트(43)는 장파장 광 성분 외에도, 장파장 광 성분 보다도 짧은 파장의 광 성분, 예를 들어, 가시광, 근자외광, 및 자외광을 반사할 수도 있다. 이러한 특성을 가지는 재료의 일례로서, 텅스텐이 있다. 따라서, 반사층 세그먼트(43)는 단일의 텅스텐층으로 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 반사층 세그먼트(43)가 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 전극층(34) 위에 형성되는 반사층 세그먼트(43)는, 그 간격이 설계 룰에 따라 최소 치수로 되며, 개개의 반사층 세그먼트(43)의 지름이 최대 치수로 이루어지도록 형성되어 있다. 즉, 전극층(34) 위에 형성되는 반사층 세그먼트(43)가 차지하는 면적이 최대가 되도록 형성되어 있다.
또한, 각 콘택트부(41, 42) 및 반사층(43)에 각각 접속되는 제1 배선(51~53)이 형성되어 있다. 반사층 세그먼트(43)에 접속되는 각각의 제1 배선(53)은 전극층(34)의 형상보다 유사하거나 큰 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배선(51~53)은, 예를 들어, 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성된다. 제1 배선(53)이 단일의 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되기 때문에, 반사층 세그먼트(43) 간의 각 부분을 투과하는 장파장 광 성분은 대응하는 광전 변환부(21)로 반사될 수 있다. 또한, 각 광전 변환부(21)를 투과한 광은, 제1 배선(53) 및 반사층 세그먼트(43)에 의해 광전 변환부(21)로 반사되므로, 다른 화소에 입사되는 광의 양이 저감되고, 반사된 광은 광전 변환부(21)에 다시 입사되는 것이 허용된다. 즉, 제4 실시예에서는, 광전 변환부(21)를 투과한 광을 다시 광전 변환부(21)에 입사시키는 것이 가능하므로, 제1 배선(53)도 반사층으로서 역할을 할 수 있다.
각각의 제1 배선(51)은 비아 홀(54)을 통해 제2 배선(61)에 접속된다. 각각의 제1 배선(52)은 비아 홀(55)을 통해 제2 배선(62)에 접속된다. 각각의 제1 배선(53)은 비아 홀(56)을 통해 제2 배선(63)에 접속된다. 유사하게, 각각의 제2 배선(61)은 비아 홀(64)을 통해 제3 배선(71)에 접속된다. 각각의 제2 배선(62)은 비아 홀(65)을 통해 제3 배선(72)에 접속된다. 각각의 제2 배선(63)은 비아 홀(66)을 통해 제3 배선(73)에 접속된다. 도 5에서는 3층 구조의 배선층을 가지는 고체 촬상 장치(4)를 나타냈다. 배선층이 4층이상이여도, 본 발명은 적용할 수 있다. 전술한 배선층을 피복하도록, 절연층(81)이 형성되어 있다. 절연층(81)은, 배선 형성 상태에 따라서, 복수의 절연 서브층을 포함한다. 반도체층(11)의 제2 면에는, 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터와 같은 트랜지스터들과, 제1 배선(51~53), 비아 홀(54~56), 제2 배선(61~63), 비아 홀(64~66) 및 제3 배선(71~73)을 포함하는 배선 적층 구조로 구성되는 신호 회로부(미도시)가 형성되어 있다.
제4 실시예의 고체 촬상 장치(4)에서는, 각 광전 변환부(21)를 투과한 광을 광전 변환부에 반사시키는 반사층 세그먼트(43)는 광전 변환부(21)의 제1 면의 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면, 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체 층(11)의 제2 면에 인접하여 형성된다. 광전 변환부(21)에 입사한 광이 광전 변환부(21)에 의해 완전히 흡수되지 않은 경우, 특히 각 광전 변환부(21)를 용이하게 투과하는 장파장 광 성분, 예를 들어, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분이 반사층 세그먼트(43)에 의해 광전 변환부(21)로 다시 반사될 수 있다. 즉, 일단 광전 변환부(21)를 투과한 광이 다시 광전 변환부(21)에 의해 수광될 수 있다. 결과적으로, 특히, 광전 변환부(21)에 의해 수광되는 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대되게 된다. 따라서, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부(21)의 감도가 향상될 수 있다. 또한, 반사층 세그먼트(43)는 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되기 때문에, 각 반사층 세그먼트(43)의 밀도는 그레인 성장에 의해 형성되는 알루미늄층의 밀도보다 더 크다. 따라서, 반사층 세그먼트(43)는, 특히, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층(11)의 제1 면(즉, 광전 변환부(21)의 제1 면) 상에 입사하는 광 중, 각 광전 변환부(21)에 의해 흡수되지 않은 광 성분은, 반도체층(11)의 제2 면 내의 신호 회로부에 포함되는 반사층 세그먼트(43)에 의해 광전 변환부(21)로 다시 반사되고, 이에 따라, 주면 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색이 방지된다.
또한, 전극층(34)에 바이어스를 인가하는 것에 의해, 광전 변환부(21)의 전하 축적 부분의 포텐셜을 변화시키는 것이 가능하게 된다. 현재의 CMOS 이미지 센서에서는, 전하 축적 부분의 포텐셜 깊이는, 신호 전하를 판독할 때, 판독될 신호 전하를 남김없이, 즉, 잔상이 없이, 신호 전하가 완전히 전송될 수 있게 설계되어야 한다. 따라서, 본 발명과 같이, 신호 전하가 판독될 때, 바이어스 전압이 인가되어, 전하 축적 부분의 포텐셜을 더 얕게 형성하고, 판독의 효율을 일정하게 유지한 채, 전하 축적 부분의 포텐셜 깊게를 충분히 깊게 유지한다. 그 결과, 포화 전하의 양이 증대될 수 있다.
또한, 각각의 광전 변환부(21) 위에, 바이어스 전압이 인가될 수 있는 전극층(34)이 형성되어 있으므로, 이는 피닝(pinning)의 대책이 된다. 또한, 전극층 세그먼트(34)가 폴리실리콘으로 형성되어 있을 경우, 전극층 세그먼트(34)는 반사층으로서 불충분한 기능을 갖는다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 전극층(34) 상에 각각이 콘택트부와 유사한 구조를 갖는 텅스텐으로 구성되는 반사층(43)을 형성하고 있다. 그러므로, 반사 효율도 보장될 수 있다.
제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치(4)를 제조하기 위해서는, 각각의 광전 변환부(21) 위에 게이트 전극(32)을 형성하는 공정에서, 전극층(34)이 광전 변환부(21) 위에 게이트 절연층(31) 상에 형성된다. 즉, 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터와 같은 트랜지스터들의 게이트 전극이 형성될 때, 전극층(34)도 형성된다. 또한, 게이트 전극(32) 위에 콘택트부(41)가 형성되고, 화소 분리 영역(12) 위에 콘택트부(42)가 형성될 때에, 전극층(34) 상에 콘택트부(41, 42)와 유사한 콘택트부로 이루어지는 반사층 세그먼트(43)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(81)에 형성된 홀(91, 92)에 텅스텐이 매립되어, 콘택트부(41, 42)가 형성된다. 이와 동시에, 각각의 광전 변환부(21) 위의 절연층(81)에 형성한 복수의 홀(93)에 텅스텐을 매립하여, 반사층(43)이 형성된다. 이때, 전극층(34) 위에 형성되는 반사층 세그먼트(43)는, 그 간격이 설계 룰에 따라 최소 치 수가 되고, 각 세그먼트의 지름이 최대 치수가 되도록 형성된다. 즉, 전극층(34) 위에 형성되는 반사층 세그먼트(43)가 차지하는 면적이 최대가 되도록 형성한다.
다음으로, 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제5 실시예)를 도 6의 구성 단면도에 의해 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 반도체층(11)에는 화소를 분리하는 화소 분리 영역(12)이 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 예를 들어, 실리콘층이 이용된다. 또한, 각각의 화소 분리 영역(12)은, 예를 들어, p형 웰 영역을 포함한다. 화소 분리 영역(12)에 의해 구분되는 각각의 영역에는, 광전 변환부(21)가 형성되어 있다. 광이 입사하는 각 광전 변환부(21)의 제1 면(도 6의 광전 변환부(21)의 하면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면 - 이를 통해 광이 광전 변환부에 입사함 - 에는, 홀 축적층(22)이 형성되어 있다. 홀 축적층(22)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제1 면과 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면(도 6의 광전 변환부(21)의 상면), 즉, 반도체층(11)의 제1 면의 반대측인 반도체층(11)의 제2 면은, 홀 축적층(23)을 포함한다. 홀 축적층(23) 아래에는 n형 웰 영역(24)이 형성되어 있다. 홀 축적층(23)은, 예를 들어, p+ 영역을 포함한다. 또한, 광전 변환부(21)의 제2 면 위에는 게이트 절연층(31)을 통해서 게이트 전극(32)(예를 들어, 전송 게이트)가 형성되어 있다. 반도체층(11)에는, 게이트 절연층(31)을 통해, 각 게이트 전극(32)의 일단에 인접하여 n+ 영역(25)이 형성되어 있다.
각각의 게이트 전극(32) 위에는 콘택트부(41)가 형성되어 있다. 각각의 화 소 분리 영역(12) 위에는 각 광전 변환부(21)의 주변을 에워싸도록 형성한 그루브(95)를 매립하여 형성된 반사층(43)이 형성되어 있다. 또한, 신호 회로부의 다른 트랜지스터, 예를 들어, 게이트 전극과, 소스 및 드레인 영역에 접속하는 콘택트부도 형성되어 있다. 게이트 절연층(31) 및 게이트 전극(32) 위에는 절연층(81)이 형성되어 있다. 각 콘택트부 및 반사층(43)은 절연층(81)에 형성된 홀 및 그루브(95)에, 예를 들어, 도전층을 매립함으로써 형성된다.
반사층(43)은 광전 변환부(21)를 투과한 광을 상기 광전 변환부(21)에 반사하는 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)에 반사하는 재료로 형성된다. 반사층(43)은 장파장 광 성분 외에도, 그것보다도 짧은 파장의 광 성분, 예를 들어, 가시광, 근자외광 및 자외광을 반사할 수도 있다. 이러한 특성을 갖는 재료의 일례로서, 도전성을 가지는 텅스텐이 있다. 따라서, 반사층(43)은 단일 텅스텐층으로 형성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 반사층(43)이 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 적층 구조로서, 폴리실리콘층 및 텅스텐층의 적층 구조와, 텅스텐층 및 실리사이드층의 적층 구조가 있다. 또한, 그루브(95)를 매립하여 형성한 반사층(43)은, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분이 반사층(43)을 투과하는 것을 방지할 정도로 충분히 두꺼워야 한다.
반사층(43)이 텅스텐층을 포함하고 있기 때문에, 광전 변환부(21)를 투과한 광을 광전 변환부(21)로 반사할 수 있다. 텅스텐층은 종래의 알루미늄층과 같이 그레인 성장으로 성막되지 않는다. 따라서 그레인 경계가 거의 생성되지 않는다. 결과적으로, 알루미늄층 내의 그레인 경계로부터 누설되는 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분도 반사될 수 있다.
제1 배선(51)은 콘택트부(41)에 접속되고, 제1 배선(53)은 반사층(43)에 접속되어 있다. 반사층(43)에 접속하는 각각의 제1 배선(53)은, 예를 들어, 광전 변환부(21)를 둘러싸는 반사층(43)의 형상보다 유사하거나 큰 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 배선(51, 53)은 단일 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성된다. 각각의 제1 배선(53)이 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 형성되기 때문에, 반사층(43)으로 둘러싸인 영역을 투과하는 장파장 광 성분을 광전 변환부(21)에 반사시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 반사층(43)이 각 광전 변환부(21)의 주변을 둘러싸도록 형성되고, 제1 배선(53)에 접속되어 있기 때문에, 광전 변환부(21)를 투과한 광은 제1 배선(53) 및 반사층(43)에 의해 광전 변환부(21)에 반사된다. 반사된 광 성분은 다른 화소에 입사함이 없이 광전 변환부(21)에 다시 입사될 수 있다. 즉, 제1 배선(53)은 각각 광전 변환부(21)를 투과한 광이 광전 변환부(21)에 다시 입사하도록 하는 기능을 가지기 때문에, 각각의 제1 배선(53)은 반사층으로서의 역할을 한다.
제1 배선(51, 53)에는, 예를 들어, 비아 홀(54, 56)을 통해서 제2 배선(61, 63)이 접속되어 있다. 마찬가지로, 제2 배선(61, 63)에는, 예를 들어, 비아 홀(64, 66)을 통해서 제3 배선(71, 73)이 각각 접속되어 있다. 도 6에는 3층 구조의 배선층을 가지는 고체 촬상 장치(5)를 도시하고 있다. 배선층이 4층 이상이여도, 본 발명은 적용할 수 있다. 각 배선층을 피복하도록, 절연층(81)을 포함하는 절연층(80)이 형성되어 있다. 절연층(80)은, 배선 형성에 따라서, 복수의 절연 서브층으로 형성되어 있는 것이다. 반도체층(11)의 제2 면에는, 전송 트랜지스터, 리세트 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터와 같은 트랜지스터들과, 제1 배선(51~53), 비아 홀(54~56), 제2 배선(61~63), 비아 홀(64~66) 및 제3 배선(71~73)를 포함하는 배선 적층 구조로 구성되는 신호 회로부(미도시)가 형성되어 있다.
제5 실시예의 고체 촬상 장치(5)에서는, 각각의 광전 변환부(21)를 투과한 광을 광전 변환부(21)로 반사하는 반사층(43) 및 제1 배선(53)이, 광전 변환부(21) 제1 면 반대측인 광전 변환부(21)의 제2 면, 즉, 반도체층(11)의 제1 면 반대측인 반도체층(11)의 제2 면에 인접하여 형성된다. 광전 변환부(21)에 입사한 광이 광전 변환부(21)에 의해 완전히 흡수되지 않은 경우, 특히, 광전 변환부(21)를 용이하게 투과한 장파장 광 성분, 예를 들어, 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사층(43) 및 제1 배선(53)에 의해 광전 변환부로 다시 반사할 수 있다. 즉, 일단 광전 변환부(21)를 투과한 광이 또 한번 광전 변환부(21)에 의해 수광될 수 있다. 결과적으로, 특히, 광전 변환부(21)에 의해 수광될 수 있는 장파장 광 성분의 양이 실질적으로 증대되게 된다. 따라서, 장파장 광 성분에 대한 광전 변환부(21)의 감도가 향상될 수 있다. 또한, 반사층(43) 및 제1 배선(53)은 텅스텐층 또는 텅스텐층을 포함하는 적층 구조로 구성되기 때문에, 반사층(43) 및 제1 배선(53) 각각의 밀도는 그레인 성장에 의해 얻어지는 알루미늄층의 밀도보다 높다. 따라서, 반사층(43) 및 제1 배선(53)은 특히 근적외광 및 적외광과 같은 장파장 광 성분을 반사할 수 있다. 또한, 반도체층(11)의 제1 면(즉, 광전 변환부(21)의 제1 면)에 입사한 광 중, 광전 변환부(21)에 의해 완전히 흡수되지 못한 광 성분이, 반도체층(11)의 제2 면의 신호 회로부 내에 포함되는 반사층(43) 및 제1 배선(53)에 의해 광전 변환부(21)에 다시 반사되고, 이에 따라, 인접 화소로의 광 누설에 의해 야기되는 혼색을 방지한다.
제5 실시예의 구성의 고체 촬상 장치(5)을 제조하기 위해서는, 각각의 게이트 전극(32) 위에 콘택트부(41)를 형성할 때에, 콘택트부로서 역할을 하는 반사층(43)이 게이트 전극(32) 위의 콘택트부(41)와 마찬가지로, 각 화소 분리 영역(12) 위에 형성된다. 예를 들어, 절연층(81)에 형성된 홀(91)에 텅스텐을 매립해서 상기 콘택트부(41)을 형성한다. 이와 동시에, 각각의 화소 분리 영역(12) 상의 절연층(81) 내의 그루브(95)에 텅스텐을 매립하여, 반사층(43)을 형성한다. 그리고, 제1 배선(53)이 광전 변환부(21) 위의 반사층(43)에 접속되도록 형성되고, 동시에 제1 배선(51)이 콘택트부(41)에 접속되도록 형성된다.
각 고체 촬상 장치(1~5)에서는, 반사층(43)으로 텅스텐을 이용했다. 대안적으로, 반사층(43)은 하층에 실리사이드가 형성된 텅스텐과의 적층 구조, 하층에 폴리실리콘이 형성된 텅스텐과의 적층 구조로 하여도 된다. 이러한 구조를 채용 하는 것에 의해, 텅스텐을 가공하는 처리시에, 실리사이드 혹은 폴리실리콘에 의해, 기저층에 대한 처리 손상을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 촬상 장치에 따른 일 실시예(어플리케이션)을, 도 7의 블록도에 의해 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(200)는 촬상부(201)에 고체 촬상 장치(도시 생략)를 구비하고 있다. 촬상부(201)의 집광측에는 상을 결상 시키는 결상 광학계(202)을 구비할 수 있다. 촬상부(201)에는, 촬상부(201)를 구동하는 구동 회로, 고체 촬상 장치로 광전 변환된 신호를 화상 신호로 처리하는 신호 처리 회로를 포함하는 신호 처리부(203)가 접속되어 있다. 또 상기 신호 처리부에 의해 처리된 화상 신호는 화상 기억부(도시 생략)에 의해 기억시킬 수 있다. 이러한 촬상 장치(200)에서, 고체 촬상 장치에는, 전술한 실시예에서 설명한 고체 촬상 장치(1~5)를 이용할 수 있다.
본 발명의 촬상 장치(200)에서는, 본원 발명의 고체 촬상 장치(1~5)을 이용하기 때문에, 상술한 바와 같이, 각 화소의 광전 변환부의 면적이 충분히 확보된다. 따라서, 화소 특성, 예를 들어, 고감도화가 가능하게 되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 촬상 장치(200)는, 상기 구성에 한정되는 것은 아니며, 고체 촬상 장치를 이용하는 촬상 장치이면 어떠한 구성의 것에도 적용할 수 있다.
상기 고체 촬상 장치(1~5)는 단일 칩으로서 형성된 형태이여도 좋고, 촬상부와, 신호 처리부 또는 광학계와가 통합해서 패키징된 촬상 기능을 가지는 모듈 형상의 형태 이어도 된다. 또한, 본 발명은, 고체 촬상 장치뿐만 아니라, 촬상 장치에도 적용가능하다. 이 경우, 촬상 장치로서, 고화질화의 효과를 얻을 수 있다. 여기에서, 촬상 장치는, 예를 들어, 카메라나 촬상 기능을 가지는 휴대 기기를 나타낸다. 또, "촬상"은, 통상의 카메라 촬영 시에 있어서의 상의 캡쳐뿐만 아니라, 광의의 의미로서, 지문 검출도 포함하는 것이다.
디자인 요구 및 다른 요소에 따라, 특허청구범위 및 그 균등물의 범주를 벗 어나지 않는 다양한 변경, 조합, 및 서브조합이 이루어질 수 있음을 당업자라면 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제1 실시예)를 나타낸 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제2 실시예)를 나타낸 구성 단면도다.
도 3은 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제3 실시예)를 나타낸 구성 단면도다.
도 4는 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제3 실시예)를 나타낸 평면 레이아웃 도면이다.
도 5는 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제4 실시예)를 나타낸 구성 단면도다.
도 6은 본 발명의 고체 촬상 장치에 따른 일 실시예(제5 실시예)를 나타낸 구성 단면도다.
7은 본 발명의 촬상 장치에 따른 일 실시예(어플리케이션)를 도시한 블록도다.
도 8은 종래의 고체 촬상 장치의 일 예를 나타낸 구성 단면도다.
<도면의 주요부분에 대한 간략한 설명>
1: 고체 촬상 장치
11: 반도체층
21: 광전 변환부
43: 반사층

Claims (10)

  1. 반도체층 내에 형성된 광전 변환부와,
    상기 광전 변환부에서 광전 변환된 신호 전하를 처리하며, 상기 광전 변환부에 입사하는 광의 입사측과는 반대측의 상기 반도체층에 형성된 신호 회로부와,
    상기 반도체층의 상기 광의 입사측과는 반대측인 면에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 광전 변환부에 인접하는 상기 반도체층 상에 상기 게이트 절연막을 개재하여 형성된 전송 게이트의 게이트 전극과,
    상기 광전 변환부 상에 상기 게이트 절연막을 개재하여 형성되어 있으며 상기 광전 변환부를 투과한 광을 상기 광전 변환부측에 반사하는 반사층을 구비하고,
    상기 반사층은 텅스텐층 또는 적어도 텅스텐층을 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 광전 변환부 상의 상기 게이트 절연막과 상기 반사층 사이에 폴리실리콘 전극층이 형성되고,
    상기 폴리실리콘 전극층은 상기 반사층을 통해 바이어스 전압이 인가되는, 고체 촬상 장치.
  2. 반도체층 내에 형성된 광전 변환부와,
    상기 광전 변환부에서 광전 변환된 신호 전하를 처리하며, 상기 광전 변환부에 입사하는 광의 입사측과는 반대측의 상기 반도체층에 형성된 신호 회로부와,
    상기 반도체층의 상기 광의 입사측과는 반대측인 면에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 광전 변환부에 인접하는 상기 반도체층 상에 상기 게이트 절연막을 개재하여 형성된 전송 게이트의 게이트 전극과,
    상기 광전 변환부 상에 상기 게이트 절연막을 개재하여 형성되어 있으며 상기 광전 변환부를 투과한 광을 상기 광전 변환부측에 반사하는 반사층을 구비하고,
    상기 반사층은 텅스텐층 또는 적어도 텅스텐층을 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 광전 변환부의 주변부 위로 형성되고,
    상기 반사층 상에 인접하는 배선층이 상기 광전 변환부 상에 연장 형성되어 있고,
    상기 배선층은 텅스텐층 또는 적어도 텅스텐을 포함하는 층으로 형성되어 있는, 고체 촬상 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020070126998A 2006-12-08 2007-12-07 고체 촬상 장치 KR101396671B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006331559A JP4525671B2 (ja) 2006-12-08 2006-12-08 固体撮像装置
JPJP-P-2006-00331559 2006-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080053228A KR20080053228A (ko) 2008-06-12
KR101396671B1 true KR101396671B1 (ko) 2014-05-16

Family

ID=39496978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070126998A KR101396671B1 (ko) 2006-12-08 2007-12-07 고체 촬상 장치

Country Status (5)

Country Link
US (3) US8039914B2 (ko)
JP (1) JP4525671B2 (ko)
KR (1) KR101396671B1 (ko)
CN (2) CN101197387B (ko)
TW (1) TWI371854B (ko)

Families Citing this family (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4525671B2 (ja) 2006-12-08 2010-08-18 ソニー株式会社 固体撮像装置
KR100870821B1 (ko) * 2007-06-29 2008-11-27 매그나칩 반도체 유한회사 후면 조사 이미지 센서
US7871167B2 (en) 2007-08-07 2011-01-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Projection image display apparatus
KR20100012677A (ko) * 2008-07-29 2010-02-08 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 이의 제조 방법
JP2010040733A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Toshiba Corp 半導体装置
JP5444899B2 (ja) 2008-09-10 2014-03-19 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法、および固体撮像装置の製造基板
KR101024815B1 (ko) * 2008-09-30 2011-03-24 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
US7838956B2 (en) * 2008-12-17 2010-11-23 Eastman Kodak Company Back illuminated sensor with low crosstalk
JP2010192705A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Sony Corp 固体撮像装置、電子機器、および、その製造方法
US20100327391A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Mccarten John P Back-illuminated image sensor with electrically biased frontside and backside
US20100327390A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Mccarten John P Back-illuminated image sensor with electrically biased conductive material and backside well
US8227884B2 (en) * 2009-11-04 2012-07-24 Omnivision Technologies, Inc. Photodetector array having array of discrete electron repulsive elements
US20110101201A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 Vincent Venezia Photodetector Array Having Electron Lens
JP5531580B2 (ja) * 2009-11-25 2014-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP2011204797A (ja) 2010-03-24 2011-10-13 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5263219B2 (ja) * 2010-04-16 2013-08-14 ソニー株式会社 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置
JP5263220B2 (ja) * 2010-04-16 2013-08-14 ソニー株式会社 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置
US20110260248A1 (en) * 2010-04-27 2011-10-27 Peter Smeys SOI Wafer and Method of Forming the SOI Wafer with Through the Wafer Contacts and Trench Based Interconnect Structures that Electrically Connect the Through the Wafer Contacts
JP2012015274A (ja) 2010-06-30 2012-01-19 Canon Inc 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法。
US8692304B2 (en) * 2010-08-03 2014-04-08 Himax Imaging, Inc. Image sensor
JP6081694B2 (ja) * 2010-10-07 2017-02-15 株式会社半導体エネルギー研究所 光検出装置
JP2012094719A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012156310A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Sony Corp 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
KR101845257B1 (ko) 2011-02-07 2018-04-04 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP5810575B2 (ja) * 2011-03-25 2015-11-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP5909051B2 (ja) * 2011-04-26 2016-04-26 キヤノン株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
US8729655B2 (en) 2011-06-20 2014-05-20 Omnivision Technologies, Inc. Etching narrow, tall dielectric isolation structures from a dielectric layer
US8338263B1 (en) 2011-06-20 2012-12-25 Omnivision Technologies, Inc. Etching narrow, tall dielectric isolation structures from a dielectric layer
JP6004615B2 (ja) * 2011-08-05 2016-10-12 東芝情報システム株式会社 裏面照射型固体撮像素子
JP6587581B2 (ja) * 2011-09-01 2019-10-09 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP2013084785A (ja) * 2011-10-11 2013-05-09 Sony Corp 固体撮像装置、撮像装置
CN104160295B (zh) * 2012-03-09 2017-09-15 株式会社半导体能源研究所 半导体装置的驱动方法
US9541386B2 (en) * 2012-03-21 2017-01-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Distance measurement device and distance measurement system
KR101389790B1 (ko) 2012-05-24 2014-04-29 한양대학교 산학협력단 이미지 센서 및 그 구동 방법
CN102820312B (zh) * 2012-07-30 2015-08-26 中国科学院上海高等研究院 图像传感器感光单元及其制造方法
CN102842590B (zh) * 2012-07-30 2015-01-28 中国科学院上海高等研究院 图像传感器及其制造方法
JP2014086514A (ja) * 2012-10-22 2014-05-12 Canon Inc 撮像装置、その製造方法及びカメラ
US9659991B2 (en) 2012-10-22 2017-05-23 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing apparatus, manufacturing method thereof, and camera
JP2014086515A (ja) * 2012-10-22 2014-05-12 Canon Inc 撮像装置、その製造方法及びカメラ
JP2014086551A (ja) 2012-10-23 2014-05-12 Canon Inc 撮像装置及びカメラ
JP6086715B2 (ja) * 2012-12-17 2017-03-01 オリンパス株式会社 固体撮像素子
JP6037878B2 (ja) * 2013-02-13 2016-12-07 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2014199898A (ja) * 2013-03-11 2014-10-23 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器
JP2014203961A (ja) 2013-04-04 2014-10-27 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、ならびに電子機器
JP2015026708A (ja) 2013-07-26 2015-02-05 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
JP2015056417A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 ソニー株式会社 撮像装置、製造装置、製造方法、並びに電子機器
EP3140776A4 (en) * 2014-02-28 2018-05-02 Electro Scientific Industries, Inc. Optical mark reader
JP2016062996A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 株式会社東芝 光検出器
JP2016082133A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 ソニー株式会社 固体撮像素子及び電子機器
US9431452B1 (en) * 2015-05-13 2016-08-30 Omnivision Technologies, Inc. Back side illuminated image sensor pixel with dielectric layer reflecting ring
JP6738129B2 (ja) * 2015-07-28 2020-08-12 株式会社東芝 光検出器およびこれを用いたライダー装置
US9620548B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor with wide contact
JP2017152511A (ja) 2016-02-24 2017-08-31 ソニー株式会社 撮像装置
JP7490543B2 (ja) * 2016-04-28 2024-05-27 キヤノン株式会社 光電変換装置およびカメラ
CN107958912B (zh) * 2016-10-17 2020-11-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体装置及其制造方法
WO2018079296A1 (ja) * 2016-10-27 2018-05-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子及び電子機器
US10051218B1 (en) * 2017-02-03 2018-08-14 SmartSens Technology (U.S.), Inc. Stacked image sensor pixel cell with in-pixel vertical channel transfer transistor and reflective structure
CN110447104B (zh) * 2017-03-24 2024-02-13 索尼半导体解决方案公司 传感器芯片和电子设备
JPWO2018181585A1 (ja) * 2017-03-28 2020-05-14 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP2018186211A (ja) * 2017-04-27 2018-11-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN107239752B (zh) * 2017-05-22 2020-11-06 信利（惠州）智能显示有限公司 显示屏
CN107680980A (zh) * 2017-09-29 2018-02-09 德淮半导体有限公司 图像传感器
US10510794B2 (en) * 2017-10-31 2019-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor image sensor
CN107833900A (zh) 2017-11-07 2018-03-23 德淮半导体有限公司 背照式互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法
JP2019091745A (ja) 2017-11-13 2019-06-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
JP2018078304A (ja) * 2017-12-07 2018-05-17 株式会社東芝 光検出器
CN107919374A (zh) * 2017-12-15 2018-04-17 德淮半导体有限公司 一种图像传感器及其形成方法
WO2019130820A1 (ja) * 2017-12-26 2019-07-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
CN108258000A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 德淮半导体有限公司 一种图像传感器及其形成方法
CN110120396B (zh) * 2018-02-05 2021-06-15 联华电子股份有限公司 影像传感器
KR102632442B1 (ko) * 2018-05-09 2024-01-31 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
CN108847418A (zh) * 2018-06-15 2018-11-20 上海微阱电子科技有限公司 一种增强近红外量子效率的图像传感器结构和形成方法
JP7175655B2 (ja) * 2018-07-18 2022-11-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール
JP2020068289A (ja) * 2018-10-24 2020-04-30 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、移動体、および積層用の半導体チップ
JP2020113573A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 キヤノン株式会社 光電変換装置
KR20220087436A (ko) * 2019-10-30 2022-06-24 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 수광 소자, 거리 측정 모듈, 및, 전자 기기
IT201900024180A1 (it) 2019-12-16 2021-06-16 Agricooltur S R L Dispositivo per la coltivazione aeroponica di prodotti vegetali
US12119421B2 (en) * 2019-12-25 2024-10-15 Sony Semiconductor Solutions Corporation Photodetector
WO2021215337A1 (ja) * 2020-04-20 2021-10-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
CN116636018A (zh) 2021-01-13 2023-08-22 索尼半导体解决方案公司 固态成像装置
JP2022144050A (ja) * 2021-03-18 2022-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353874A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2006120805A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sony Corp 固体撮像素子
JP2006261372A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Sony Corp 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置
JP2006310650A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Canon Inc 撮像装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02264473A (ja) * 1989-04-04 1990-10-29 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子
JPH03153075A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Mitsubishi Electric Corp ショットキー型撮像素子
JPH03257868A (ja) * 1990-03-07 1991-11-18 Mitsubishi Electric Corp 赤外線イメージセンサ
JPH06104414A (ja) 1992-09-18 1994-04-15 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2790096B2 (ja) 1995-10-25 1998-08-27 日本電気株式会社 赤外線固体撮像素子の駆動方法及びその装置
JPH1168074A (ja) * 1997-08-13 1999-03-09 Sony Corp 固体撮像素子
JP4718700B2 (ja) * 2001-03-16 2011-07-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP4117672B2 (ja) * 2002-05-01 2008-07-16 ソニー株式会社 固体撮像素子及び固体撮像装置、並びにこれらの製造方法
JP4298964B2 (ja) * 2002-05-16 2009-07-22 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及びその製造方法
JP2005197379A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Sony Corp 固体撮像装置および信号処理回路
JP4211696B2 (ja) * 2004-06-30 2009-01-21 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP2006108497A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
KR100698104B1 (ko) * 2005-10-13 2007-03-23 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법
US7655909B2 (en) * 2006-01-26 2010-02-02 L-3 Communications Corporation Infrared detector elements and methods of forming same
JP4525671B2 (ja) 2006-12-08 2010-08-18 ソニー株式会社 固体撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353874A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2006120805A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sony Corp 固体撮像素子
JP2006261372A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Sony Corp 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置
JP2006310650A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Canon Inc 撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101789438B (zh) 2012-05-30
US20080135963A1 (en) 2008-06-12
US8039914B2 (en) 2011-10-18
TW200836336A (en) 2008-09-01
JP4525671B2 (ja) 2010-08-18
JP2008147333A (ja) 2008-06-26
US7960197B2 (en) 2011-06-14
CN101197387B (zh) 2010-06-02
US20100112747A1 (en) 2010-05-06
US8405180B2 (en) 2013-03-26
TWI371854B (en) 2012-09-01
CN101197387A (zh) 2008-06-11
US20120008026A1 (en) 2012-01-12
CN101789438A (zh) 2010-07-28
KR20080053228A (ko) 2008-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101396671B1 (ko) 고체 촬상 장치
JP5131309B2 (ja) 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置
US9437635B2 (en) Solid-state image sensor, method of manufacturing the same and camera
US20220415956A1 (en) Solid-state image sensor, method for producing solid-state image sensor, and electronic device
KR101411800B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 촬상 시스템
CN110233157B (zh) 光检测装置和电子设备
KR101422995B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 카메라
KR101732740B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
US9991305B2 (en) Stacked type solid state imaging apparatus and imaging system
JP2004104203A (ja) 固体撮像装置
KR100562293B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 이의 제조 방법
JP5263219B2 (ja) 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置
JP2022167804A (ja) イメージセンサ
JP2005353626A (ja) 光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法
US20220375983A1 (en) Image sensor
JP5263220B2 (ja) 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置
JP2008112795A (ja) 固体撮像素子
US20220013562A1 (en) Image sensing device
US20220139993A1 (en) Image sensor and image processing device including the same
US20240162263A1 (en) Imaging device
WO2023188891A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
KR20060077110A (ko) 시모스 이미지센서 및 그의 제조방법
JP2022036438A (ja) 固体撮像装置
JP2008181973A (ja) 固体撮像装置
KR20100060612A (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 센싱 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee