TW202306141A - 光檢測裝置及電子機器 - Google Patents

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中西駿太
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本揭示係關於一種可提高性能之光檢測裝置及電子機器。 本發明提供一種光檢測裝置，其包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造，該第1層供形成光電轉換部，該第2層供形成輸出基於藉由光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷的讀出部、及保持信號電荷之電荷保持部。本揭示例如可適用於固體攝像裝置。

Description

光檢測裝置及電子機器
本揭示係關於一種光檢測裝置及電子機器，特別係關於一種可提高性能之光檢測裝置及電子機器。
近年來，為了實現固體攝像裝置等光檢測裝置之進一步之小型化及像素之高密度化，而開發三維構造之光檢測裝置。例如，於三維構造之固體攝像裝置中，積層有具有複數個像素之半導體基板、及具有對在各像素中獲得之信號進行處理之信號處理電路之半導體基板(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開第2019/131965號
[發明所欲解決之課題]
於三維構造之光檢測裝置中，追求用於提高性能之新穎之構造。本揭示係鑒於如此之狀況而完成者，可提供一種在三維構造之光檢測裝置中，用於提高性能之新穎之構造。 [解決課題之技術手段]
本揭示之一態樣之光檢測裝置包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造，該第1層形成有前述光電轉換部，該第2層形成有輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷之讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
本揭示之一態樣之電子機器搭載如下之光檢測裝置，其包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造，該第1層形成有前述光電轉換部，該第2層形成有輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷之讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
於本揭示之一態樣之光檢測裝置、及電子機器中，設置有各自具有光電轉換部之複數個像素，且形成包含第1層及第2層之構造，該第1層形成有前述光電轉換部，該第2層形成有輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷之讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
再者，本揭示之一態樣之光檢測裝置可為獨立之裝置，亦可為構成1個裝置之內部區塊。
(固體攝像裝置之構成) 圖1係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之一實施形態之構成例之圖。固體攝像裝置係檢測光並輸出供信號之光檢測裝置之一例。
固體攝像裝置1具有：第1元件層10、第2元件層20、及第3元件層30之3個元件層。第1元件層10與第2元件層20及第3元件層30依序積層，成為貼合3個元件層而構成之三維構造。
第1元件層10具有半導體基板111，形成有各自具有光電轉換部之複數個像素121。複數個像素121於像素陣列部矩陣狀地排列。
第2元件層20具有半導體基板211，形成有輸出基於自像素121輸出之電荷之電荷信號之讀出部、及保持信號電荷之電荷保持部。又，於第2元件層20，形成有沿列方向延伸之複數條像素驅動線、及沿行方向延伸之複數條垂直信號線。
第3元件層30具有半導體基板311，形成有對信號進行處理之邏輯電路。該邏輯電路例如構成為包含：垂直驅動部、行信號處理部、水平驅動部、及系統控制部。邏輯電路將各像素121之輸出電壓輸出至外部。
＜1.第1實施形態＞
(第1例) 圖2係顯示固體攝像裝置1之構造之第1例之剖面圖。圖3顯示對應於圖2之剖面圖之平面圖。於圖3之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之A-A'剖面，對應於圖2之剖面圖中之以雙方向之線箭頭AA'所示之部分。
於固體攝像裝置1中，構成為積層有第1元件層10與第2元件層20，於第1元件層10之光入射面側(背面側)，形成有彩色濾光器40及晶載微透鏡50。彩色濾光器40及晶載微透鏡50就每一像素121而設置。如此般，固體攝像裝置1可設為背面照射型之固體攝像裝置。
第1元件層10具有半導體基板111與配線層131。配線層131形成於半導體基板111與半導體基板211之間。於配線層131，形成有連接於閘極電極161等之配線等。
半導體基板111例如係由矽基板構成。半導體基板111例如於表面之一部分及其附近等之區域具有P井層151，於其以外之區域，具有與P井層151不同之導電型之N型區域152。藉此，形成有作為光電二極體(PD)之光電轉換部。光電轉換部就每一像素121而形成。亦即，圖2顯示對應於相鄰之2個像素121之剖面圖，各像素121成為包含第1元件層10與第2元件層20之2階構造。
第2元件層20具有半導體基板211與配線層231。半導體基板211例如係由矽基板構成，形成於第2元件層20之第1元件層10側。於配線層231，形成有連接於閘極電極261或接點262等之配線263等。又，於第2元件層20，形成有電荷保持部281。電荷保持部281例如作為由金屬夾著絕緣層之構造即MIM(Metal-Insulator-Metal，金屬-絕緣體-金屬)之擴散層而構成。
半導體基板211包含P井層251與N型雜質層252。N型雜質層252藉由在半導體基板211注入N型雜質而形成。形成N型雜質層252之N型雜質注入至半導體基板211之整面(第1元件層10側之下表面之整面)。
於第2元件層20中，亦將形成有像素電晶體等之區域、亦即形成有讀出部與電荷保持部等之區域稱為塊體。此時，可謂N型雜質層252形成於第2元件層20之塊體深部(第2元件層20之第1元件層10側)。又，形成N型雜質層252之N型雜質亦可注入至第2元件層20之塊體整面。
N型雜質層252藉由電源接點271與電源連接。電源接點271為配置為N型雜質層252用之接點，與第2元件層20之配線層231之電源電壓線連接。藉此，N型雜質層252固定為電源電壓。藉由N型雜質層252固定為電源電壓，而經光電轉換之電子聚集於電源電壓之側，故向電源電壓之側不斷流動。再者，電源接點271對應於圖3之第2元件層20之VDDSUB。
如此般，N型雜質層252作為排出多餘之電荷的電荷排出部發揮功能，可抑制在第2元件層20中經光電轉換之電荷流入電荷保持部281。亦即，作為成為在第2元件層20之塊體中產生之電荷之溢出目的地之電荷排出部，設置有N型雜質層252。因此，於固體攝像裝置1中，於在第2元件層20中設置電荷保持部281之構造中，可無需追加屏蔽層等，而減少雜訊成分。
圖4顯示對應於圖3之平面圖之電路圖。於圖4中，第1元件層10中之元件、與第2元件層20中之元件，藉由以圖中之一點鏈線為邊界之向上之箭頭與向下之箭頭而分開。
第1元件層10除了光電二極體(PD)外，亦具有傳送電晶體TRG或重置電晶體RST等元件。第2元件層20具有構成電荷保持部281之電容器C1、C2、及構成讀出部280之選擇電晶體SEL等元件。如此般，像素121具有包含第1元件層10與第2元件層20之2階構造，於第2元件層20設置有具有電荷保持部281之讀出部280。
再者，於圖4中，讀出部280以圖中之兩點鏈線為邊界而分開，但右方向之箭頭a側之元件為由2×2像素(相鄰之4像素)共有之元件。又，構成讀出部280之元件中之一部分元件亦可設置於第1元件層10側。
(第2例) 圖5係顯示固體攝像裝置1之構造之第2例之剖面圖。圖6顯示對應於圖5之剖面圖之平面圖。於圖6之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之B-B'剖面，對應於圖5之剖面圖中之以雙方向之線箭頭BB'所示之部分。
於圖5之剖面構造中，對於對應於圖2之剖面構造之部分賦予同一符號，且適當省略其說明。於圖5之剖面構造中，與圖2之剖面構造相比，不同的是形成有作為電荷排出部發揮功能之N型雜質層252之區域。
亦即，於圖2之剖面構造中，形成N型雜質層252之N型雜質注入至半導體基板211之整面，但於圖5之剖面構造中，僅注入至半導體基板211之電荷保持部281之周邊(第2元件層20之塊體之電荷保持部281之周邊)。
具體而言，於圖5之剖面構造中，圖示4個部位之電荷保持部281，但於半導體基板211中，僅對對應於該等電荷保持部281之區域注入N型雜質。於圖5之剖面構造中，於第2元件層20之半導體基板211中之中央之區域未注入N型雜質，而成為P井層251。
如此般，於在固體攝像裝置1之第2元件層20之塊體深部具有電荷排出部之構造中，因欲藉由電荷排出部抑制流入電荷保持部281之電荷，故只要僅在對應於電荷保持部281之區域形成N型雜質層252即可，無需在第2元件層20之塊體之整面形成N型雜質層252。
(第3例) 圖7係顯示固體攝像裝置1之構造之第3例之剖面圖。圖8顯示對應於圖7之剖面圖之平面圖。於圖8之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之C-C'剖面，對應於圖7之剖面圖中之以雙向之線箭頭CC'所示之部分。
於圖7之剖面構造中，對於與圖2之剖面構造對應之部分標註同一符號，且適當省略其說明。於圖7之剖面構造中，與圖2之剖面構造相比，配置連接N型雜質層252與電源之電源接點之位置不同。
亦即，於圖7之剖面構造中，配置電源接點272而取代電源接點271(圖2)。電源接點271為配置供N型雜質層252用之接點，但電源接點272為與讀出部280共有之接點。電源接點272對應於圖8之第2元件層20之VDD。
N型雜質層252藉由電源接點272與電源連接。電源接點272與第2元件層20中之配線層231之電源電壓線連接。亦即，亦將讀出部280用之電源接點(既有之電源接點)連接於N型雜質層252而共有。藉此，將N型雜質層252固定為電源電壓，作為電荷排出部發揮功能。
如此般，於在固體攝像裝置1之第2元件層20之塊體深部具有電荷排出部之構造中，藉由設為將既有之電源接點用作與電荷排出部連接電源之電源接點之構造，而無需在第2元件層20之像素區域內為了電荷排出部用而新形成電源接點之擴散層。因此，可將第2元件層20之表面有效地使用於讀出部280。
(第4例) 圖9係顯示固體攝像裝置1之構造之第4例之剖面圖。圖10顯示對應於圖9之剖面圖之平面圖。於圖10之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之A-A'剖面，對應於圖9之剖面圖中之以雙方向之線箭頭AA'所示之部分。
於圖9之剖面構造中，對於對應於圖2之剖面構造之部分賦予同一符號，且適當省略其說明。於圖9之剖面構造中，與圖2之剖面構造相比，供配置連接N型雜質層252與電源之電源接點之位置不同。亦即，於圖9之剖面構造中，配置電源接點171而取代電源接點271(圖2)。
N型雜質層252藉由電源接點171與電源連接。電源接點171為配置為N型雜質層252用之接點，與第1元件層10之配線層131之電源電壓線連接。藉此，N型雜質層252固定為電源電壓，作為電荷排出部發揮功能。
如此般，於在固體攝像裝置1之第2元件層20之塊體深部具有電荷排出部之構造中，藉由設為自第1元件層10之電源電壓線，經由通孔將接點落於第2元件層20之塊體之構造，而可無需在第2元件層20之像素區域內，為了電荷排出部用而新形成電源接點之擴散層。因此，可將第2元件層20之表面有效地使用於讀出部280。
(第5例) 圖11係顯示固體攝像裝置1之構造之第5例之剖面圖。圖12顯示對應於圖11之剖面圖之平面圖。於圖12之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之A-A'剖面，對應於圖11之剖面圖中之以雙方向之線箭頭AA'所示之部分。
於圖11之剖面構造中，對於對應於圖2之剖面構造之部分賦予同一符號，且適當省略其說明。於圖11之剖面構造中，與圖2之剖面構造相比，供配置連接N型雜質層252與電源之電源接點之位置不同。
亦即，於圖11之剖面構造中，配置電源接點273而取代電源接點271(圖2)。電源接點271配置於第2元件層20之像素區域內，但電源接點273配置於第2元件層20之像素區域外。
N型雜質層252藉由電源接點273與電源連接。電源接點273為配置為N型雜質層252用之接點，配置於第2元件層20之像素區域外，且與電源電壓線連接。於圖11之剖面構造中，N型雜質層252形成至第2元件層20之像素區域外之區域，並連接於電源接點273。
如此般，於在固體攝像裝置1之第2元件層20之塊體深部具有電荷排出部之構造中，藉由設為不是將電源接點落入第2元件層20之像素區域內，而是將電源接點落入像素區域外(像素陣列部外)之構造，而無需在第2元件層20之像素區域內，為了電荷排出部用而新形成電源接點之擴散層。因此，可將第2元件層20之表面有效地使用於讀出部280。
(本揭示之要點) 接著，一面參照圖13，一面說明第1實施形態之要點。第1實施形態對應於固體攝像裝置1之構造之第1例至第5例。
如圖13所示般，於固體攝像裝置1中，具有光電轉換部181之像素121具有含有第1元件層10與第2元件層20之2階構造，第2元件層20具有讀出部280與電荷保持部281。如此般，於三維構造之固體攝像裝置1中，藉由在第2元件層20，除了設置輸出基於自像素121輸出之電荷之電荷信號之讀出部280外，亦設置保持信號電荷之電荷保持部281，而提供用於提高性能之新穎之構造。
又，於固體攝像裝置1中，藉由在第2元件層20形成包含N型雜質層252之電荷排出部291，而可抑制在第2元件層20中光電轉換之電荷流入電荷保持部281。作為其結果，可抑制元件特性之惡化。
於上述之專利文獻1中揭示：在三維構造之固體攝像裝置中，藉由利用貫通電極電性連接第1元件層與第2元件層，與墊電極彼此之連接或藉由使基板貫通之配線而實現之連接相比，可實現晶片尺寸之小型化或像素之細微化、讀出電路之面積之擴大等。於此種固體攝像裝置中，於適用在第2元件層具有MIM擴散層等之電荷保持部之像素構造時，有在第2元件層之塊體中光電轉換之電荷因入射至第2元件層之長波長光而流入MIM擴散層等之電荷保持部，而雜訊成分惡化之虞。
亦即，於在第2元件層具有電荷保持部之像素中，在長波長光入射至第2元件層時，有在第2元件層之半導體基板之塊體區域中光電轉換之電荷流入電荷保持部，於信號中重疊有寄生光之雜訊而引起特性之惡化之虞。
相對於此，於適用本揭示之固體攝像裝置1中，藉由在第2元件層20之塊體深部形成N型雜質層252且固定為電源電壓，而實現電荷排出部291。藉此，抑制在第2元件層20中光電轉換之電荷流入電荷保持部281，而抑制元件特性之惡化。
又，因電荷排出部291藉由注入N型雜質而實現，故無需追加屏蔽層等，而可減少雜訊成分。進而，具有電荷排出部291之構造，藉由注入N型雜質之步驟、及形成用於固定為電源電壓之擴散層之步驟而實現，故在製造時不需要增加大幅之步驟數。又，具有電荷排出部291之構造，與為了抑制雜訊成分而在第1元件層與第2元件層之間追加遮光層之構造相比，無FD(Floating Diffusion，浮動擴散)配線之寄生電容之增加，故亦有無轉換效率之變動之優點。
＜2.第2實施形態＞
(第6例) 圖14係顯示固體攝像裝置1之構造之第6例之剖面圖。圖15顯示對應於圖14之剖面圖之平面圖。於圖15之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之A-A'剖面，對應於圖14之剖面圖中之以雙方向之線箭頭AA'所示之部分。
於圖14之剖面構造中，對於對應於圖2之剖面構造之部分賦予同一符號，且適當省略其說明。於圖14之剖面構造中，與圖2之剖面構造相比，形成具有長方體之形狀之氧化膜253取代作為電荷排出部發揮功能之N型雜質層252。
亦即，於圖14之剖面構造中，在半導體基板211之電荷保持部281之周邊，形成作為非光電轉換部發揮功能之氧化膜253。換言之，在圖14之剖面構造中，第2元件層20之塊體之電荷保持部281之周邊，係由最小限度之半導體層(矽膜)及形成於其下層之氧化膜253構成。
如此般，因氧化膜253作為不進行光電轉換之非光電轉換部發揮功能，故可抑制光入射至第2元件層20之塊體而被光電轉換。作為其結果，可抑制在第2元件層20中光電轉換之電荷流入電荷保持部281。
接著，一面參照圖16，一面對於包含形成圖14之剖面構造之步驟之製造方法進行說明。
於圖16之A所示之步驟中，準備具有半導體基板211之第2元件層20。於圖16之B所示之步驟中，在第2元件層20之半導體基板211，形成用於埋入氧化膜253之溝渠411。於圖16之C所示之步驟中，於溝渠411埋入氧化膜253。於圖16之D所示之步驟中，第2元件層20之埋入有氧化膜253之側之面之表面被氧化，而形成氧化膜256。
於圖16之E所示之步驟中，經由圖16之A至D所示之步驟之第2元件層20，與第1元件層10貼合。再者，此處省略與第1元件層10相關之步驟。藉由經由如此之步驟，而可形成圖14所示之構造。
(第7例) 圖17係顯示固體攝像裝置1之構造之第7例之剖面圖。圖18顯示對應於圖17之剖面圖之平面圖。於圖18之平面圖中，第1元件層10與第2元件層20之A-A'剖面，對應於圖17之剖面圖中之以雙方向之線箭頭AA'所示之部分。
於圖17之剖面構造中，對於對應於圖14之剖面構造之部分賦予同一符號，且適當省略其說明。於圖17之剖面構造中，與圖14之剖面構造相比，形成具有透鏡狀之形狀之矽氮化膜254取代具有長方體之形狀之氧化膜253。該透鏡狀之形狀之第2元件層20之表面側凸出。
亦即，於圖17之剖面構造中，在半導體基板211之電荷保持部281之周邊，形成作為非光電轉換部發揮功能之矽氮化膜254。換言之，於圖17之剖面構造中，第2元件層20之塊體之電荷保持部281之周邊，係由最小限度之半導體層(矽膜)及形成於其下層之矽氮化膜254構成。
如此般，因矽氮化膜254作為不進行光電轉換之非光電轉換部發揮功能，故可抑制光入射至第2元件層20之塊體而被光電轉換。作為其結果，可抑制在第2元件層20中光電轉換之電荷流入電荷保持部281。特別是，藉由將矽氮化膜254之形狀設為透鏡狀，而入射至非光電轉換部之光擴散，故可抑制光直接進入電荷保持部281。
接著，一面參照圖19，一面對於包含形成圖17之剖面構造之步驟之製造方法進行說明。
於圖19之A所示之步驟中，準備具有半導體基板211之第2元件層20。於圖19之B所示之步驟中，在第2元件層20之半導體基板211，形成用於埋入矽氮化膜254之溝渠412。溝渠412成為對應於透鏡狀之形狀。於圖19之C所示之步驟中，於溝渠412埋入矽氮化膜254。於圖19之D所示之步驟中，第2元件層20之埋入有矽氮化膜254之側之面之表面被氧化，而形成氧化膜257。
於圖19之E所示之步驟中，經由圖19之A至D所示之步驟之第2元件層20，與第1元件層10貼合。再者，此處亦省略與第1元件層10相關之步驟。藉由經由如此之步驟，而可形成圖17所示之構造。
(本揭示之要點) 接著，一面參照圖20，一面說明第2實施形態之要點。第2實施形態對應於固體攝像裝置1之構造之第6例與第7例。
如圖20所示般，於固體攝像裝置1中，具有光電轉換部181之像素121具有含有第1元件層10與第2元件層20之2階構造，第2元件層20具有讀出部280與電荷保持部281。又，於固體攝像裝置1中，藉由在第2元件層20形成包含具有長方體之形狀之氧化膜253或具有透鏡狀之形狀之矽氮化膜254等之非光電轉換部292，而可抑制光入射至第2元件層20之塊體而被光電轉換。作為其結果，可抑制在第2元件層20中光電轉換之電荷流入電荷保持部281，而可抑制元件特性之惡化。
又，非光電轉換部292藉由將氧化膜253或矽氮化膜254追加於構造中而實現，故無需屏蔽層等，可減少雜訊成分。進而，具有非光電轉換部292之構造因藉由在第2元件層20之塊體深部形成氧化膜253或矽氮化膜254之步驟而實現，故在製造時不需要增加大量之步驟數。又，具有非光電轉換部292之構造，與為了抑制雜訊成分而在第1元件層與第2元件層之間追加遮光層之構造相比，因不會增加FD配線之寄生電容，故亦有無轉換效率變動之優點。
再者，非光電轉換部292並不限於氧化膜或矽氮化膜(SiN膜)，只要為非導電材料即可，亦可由包含其他材料之膜形成。又，非光電轉換部292之形狀並不限於長方體或透鏡狀，亦可為其他形狀。
＜3.變化例＞
(構造之其他例) 上述之固體攝像裝置1之構造為一例，亦可將構造之第1例至第7例中任一者之構造與其他任一者之構造組合。例如，於固體攝像裝置1之構造之第2例(圖5)中，將N型雜質層252連接於電源之電源接點，與構造之第1例(圖1)同樣地，為配置供N型雜質層252用之電源接點，可使用與第2元件層20之配線層231之電源電壓線連接者。
又，於固體攝像裝置1之構造之第2例(圖5)中，與構造之第3例(圖7)同樣地，可使用與讀出部280共有之電源接點、且為與第2元件層20之配線層231之電源電壓線連接者。固體攝像裝置1之構造之第2例(圖5)中，與構造之第4例(圖9)同樣地，亦可使用與第1元件層10之配線層131之電源電壓線連接之電源接點。又，於固體攝像裝置1之構造之第2例(圖5)中，與構造之第5例(圖11)同樣地，亦可使用配置於第2元件層20之像素區域外且與電源電壓線連接之電源接點。
(固體攝像裝置之構成) 固體攝像裝置1可設為CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)型之固體攝像裝置。該CMOS型之固體攝像裝置可設為如上述般，使光從自形成有光電轉換部之半導體基板觀察與形成於下層之配線層側(表面側)為相反側之上層(背面側)入射之背面照射型構造。
再者，適用本揭示之構造並不限於CMOS型之固體攝像裝置，亦可適用於CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)型之固體攝像裝置。又，於固體攝像裝置1之第2元件層20中，N型雜質層252藉由注入N型雜質而形成，但N型雜質為與第1導電型不同之第2導電型之雜質之一例。例如，第1導電型為P型，第2導電型為N型。
(電子機器之構成) 適用本揭示之光檢測裝置可搭載於智慧型手機、平板型終端、行動電話機、數位靜態相機、數位視訊攝影機等電子機器。圖21顯示搭載有適用本揭示之光檢測裝置之電子機器之構成例之方塊圖。
於圖21中，電子機器1000具有：光學系統1011，其包含透鏡群；光檢測元件1012，其具有對應於圖1之固體攝像裝置1之構造；及攝像系統，其包含相機信號處理部即DSP(Digital Signal Processor，數位信號處理器)1013。於電子機器1000中，成為如下之構成：除了攝像系統外，CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)1010、訊框記憶體1014、顯示器1015、操作系統1016、輔助記憶體1017、通訊I/F 1018、及電源系統1019經由匯流排1020相互連接。
CPU 1010控制電子機器1000之各部分之動作。
光學系統1011擷取來自被攝體之入射光(像光)，且在光檢測元件1012之光檢測面成像。光檢測元件1012將藉由光學系統1011在光檢測面上成像之入射光之光量以像素單位轉換成電信號並作為信號而輸出。DSP 1013對於自光檢測元件1012輸出之信號進行特定之信號處理。
訊框記憶體1014暫時地記錄由攝像系統拍攝之靜畫或動畫之圖像資料。顯示器1015為液晶顯示器或有機EL顯示器，顯示由攝像系統拍攝之靜畫或動畫。操作系統1016相應於使用者之操作，發出關於電子機器1000具有之各種功能的操作指令。
輔助記憶體1017為快閃記憶體等包含半導體記憶體之記憶媒體，記錄由攝像系統拍攝之靜畫或動畫之圖像資料。通訊I/F 1018具有對應於特定之通訊方式之通訊模組，將由攝像系統拍攝之靜畫或動畫之圖像資料經由網路發送至其他機器。
電源系統1019以CPU 1010、DSP 1013、訊框記憶體1014、顯示器1015、操作系統1016、輔助記憶體1017、及通訊I/F 1018為供給對象，適當供給成為動作電源之各種電源。
再者，本揭示之實施形態並不限定於上述之實施形態，可在不脫離本揭示之要旨之範圍內進行各種變更。本說明書記載之效果僅為例示而非限定性者，亦可為其他效果。
又，本揭示可採用如以下之構成。
(1) 一種光檢測裝置，其包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造， 該第1層形成有前述光電轉換部， 該第2層形成有輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷之讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。 (2) 如前述(1)之光檢測裝置，其中在前述第2層之前述第1層之側，形成有供排出多餘之電荷的電荷排出部。 (3) 如前述(2)之光檢測裝置，其中前述電荷排出部係藉由對形成於前述第2層之前述第1層之側之半導體基板，注入與第1導電型不同之第2導電型之雜質而形成， 含有前述第2導電型之雜質之雜質層，固定為電源電壓。 (4) 如前述(3)之光檢測裝置，其中前述第1導電型為P型， 前述第2導電型為N型。 (5) 如前述(3)或(4)之光檢測裝置，其中前述第2導電型之雜質注入至前述半導體基板之整面。 (6) 如前述(5)之光檢測裝置，其中用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第2層之配線層之電源電壓線連接。 (7) 如前述(6)之光檢測裝置，其中前述接點係為了前述電荷排出部而配置之接點。 (8) 如前述(6)之光檢測裝置，其中前述接點為與前述讀出部共有之接點。 (9) 如前述(5)之光檢測裝置，其中用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第1層之配線層之電源電壓線連接。 (10) 如前述(3)或(4)之光檢測裝置，其中前述第2導電型之雜質注入至前述半導體基板之前述電荷保持部之周邊。 (11) 如前述(10)之光檢測裝置，其中用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第2層之配線層之電源電壓線連接。 (12) 如前述(11)之光檢測裝置，其中前述接點係為了前述電荷排出部而配置之接點。 (13) 如前述(11)之光檢測裝置，其中前述接點為與前述讀出部共有之接點。 (14) 如前述(10)之光檢測裝置，其中用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第1層之配線層之電源電壓線連接。 (15) 如前述(1)之光檢測裝置，其中在前述第2層之前述第1層之側，形成有不進行光電轉換之非光電轉換部。 (16) 如前述(15)之光檢測裝置，其中形成於前述第2層之前述第1層之側之半導體基板之前述電荷保持部之周邊，係由半導體層與前述非光電轉換部構成。 (17) 如前述(15)或(16)之光檢測裝置，其中前述非光電轉換部係由非導電材料形成。 (18) 如前述(17)之光檢測裝置，其中前述非光電轉換部之形狀為長方體。 (19) 如前述(17)之光檢測裝置，其中前述非光電轉換部之形狀為透鏡狀。 (20) 一種電子機器，其搭載有光檢測裝置，該光檢測裝置包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造， 該第1層形成有前述光電轉換部， 該第2層形成有輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷之讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
1:固體攝像裝置 10:第1元件層 20:第2元件層 30:第3元件層 40:彩色濾光器 50:晶載微透鏡 111:半導體基板 121:像素 131:配線層 151:P井層 152:N型區域 161:閘極電極 171:電源接點 181:光電轉換部 211:半導體基板 231:配線層 251:P井層 252:N型雜質層 253:氧化膜 254:矽氮化膜 256:氧化膜 257:氧化膜 261:閘極電極 262:接點 263:配線 271:電源接點 272:電源接點 273:電源接點 280:讀出部 281:電荷保持部 291:電荷排出部 292:非光電轉換部 311:半導體基板 411:溝渠 412:溝渠 1000:電子機器 1010:CPU 1011:光學系統 1012:光檢測元件 1013:DSP 1014:訊框記憶體 1015:顯示器 1016:操作系統 1017:輔助記憶體 1018:通訊I/F 1019:電源系統 1020:匯流排 a:側 A-A',B-B' ,C-C':剖面 C1, C2:電容器 FD:浮動擴散 PD:光電二極體 RST:重置電晶體 SEL:選擇電晶體 TRG:傳送電晶體
圖1係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之一實施形態之構成例之圖。 圖2係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第1例之剖面圖。 圖3係對應於圖2之剖面圖之平面圖。 圖4係對應於圖3之平面圖之電路圖。 圖5係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第2例之剖面圖。 圖6係對應於圖5之剖面圖之平面圖。 圖7係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第3例之剖面圖。 圖8係對應於圖7之剖面圖之平面圖。 圖9係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第4例之剖面圖。 圖10係對應於圖9之剖面圖之平面圖。 圖11係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第5例之剖面圖。 圖12係對應於圖11之剖面圖之平面圖。 圖13係說明第1實施形態之要點之圖。 圖14係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第6例之剖面圖。 圖15係對應於圖14之剖面圖之平面圖。 圖16A～E係包含形成圖14之構造之步驟之製造方法之例之圖。 圖17係顯示適用本揭示之固體攝像裝置之構造之第7例之剖面圖。 圖18係對應於圖17之剖面圖之平面圖。 圖19A～E係顯示包含形成圖17之構造之步驟之製造方法之例之圖。 圖20係說明第2實施形態之要點之圖。 圖21係顯示搭載有適用本揭示之光檢測裝置之電子機器之構成例之方塊圖。
10:第1元件層
20:第2元件層
40:彩色濾光器
50:晶載微透鏡
111:半導體基板
131:配線層
151:P井層
152:N型區域
161:閘極電極
211:半導體基板
231:配線層
251:P井層
252:N型雜質層
261:閘極電極
262:接點
263:配線
271:電源接點
281:電荷保持部
A-A':剖面

Claims (20)

  1. 一種光檢測裝置，其包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造， 該第1層供形成前述光電轉換部， 該第2層供形成輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷的讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
  2. 如請求項1光檢測裝置，其中在前述第2層之前述第1層之側，形成排出多餘之電荷的電荷排出部。
  3. 如請求項2之光檢測裝置，其中 前述電荷排出部係藉由對形成於前述第2層之前述第1層之側之半導體基板，注入與第1導電型不同之第2導電型之雜質而形成， 將含有前述第2導電型之雜質的雜質層固定為電源電壓。
  4. 如請求項3之光檢測裝置，其中 前述第1導電型為P型， 前述第2導電型為N型。
  5. 如請求項3之光檢測裝置，其中 將前述第2導電型之雜質注入至前述半導體基板之整面。
  6. 如請求項5之光檢測裝置，其中 用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第2層之配線層之電源電壓線連接。
  7. 如請求項6之光檢測裝置，其中 前述接點係為了前述電荷排出部而配置之接點。
  8. 如請求項6之光檢測裝置，其中 前述接點為與前述讀出部共有之接點。
  9. 如請求項5之光檢測裝置，其中 用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第1層之配線層之電源電壓線連接。
  10. 如請求項3之光檢測裝置，其中 將前述第2導電型之雜質注入至前述半導體基板之前述電荷保持部之周邊。
  11. 如請求項10之光檢測裝置，其中 用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第2層之配線層之電源電壓線連接。
  12. 如請求項11之光檢測裝置，其中 前述接點係為了前述電荷排出部而配置之接點。
  13. 如請求項11之光檢測裝置，其中 前述接點為與前述讀出部共有之接點。
  14. 如請求項10之光檢測裝置，其中 用於連接於前述電源電壓之接點，與前述第1層之配線層之電源電壓線連接。
  15. 如請求項1之光檢測裝置，其中 於前述第2層之前述第1層之側，形成不進行光電轉換之非光電轉換部。
  16. 如請求項15之光檢測裝置，其中 形成於前述第2層之前述第1層之側之半導體基板之前述電荷保持部之周邊，係包含半導體層與前述非光電轉換部而構成。
  17. 如請求項16之光檢測裝置，其中 前述非光電轉換部以非導電材料形成。
  18. 如請求項17之光檢測裝置，其中 前述非光電轉換部之形狀為長方體。
  19. 如請求項17之光檢測裝置，其中 前述非光電轉換部之形狀為透鏡狀。
  20. 一種電子機器，其搭載有光檢測裝置，該光檢測裝置包含各自具有光電轉換部之複數個像素，且具有包含第1層及第2層之構造， 該第1層供形成前述光電轉換部， 該第2層供形成輸出基於藉由前述光電轉換部之光電轉換而獲得之電荷之信號電荷的讀出部、及保持前述信號電荷之電荷保持部。
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