TW202327058A - 攝像元件、攝像裝置及製造方法 - Google Patents

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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本技術係關於一種攝像元件、攝像裝置及製造方法，其可實現攝像元件之微細化，可構成為製造時於像素間分離部埋入填充物時不產生埋入不良。 本發明具備：基板；光電轉換區域，其設置於基板；及像素間分離部，其於相鄰之光電轉換區域間，設置於基板；且像素間分離部之開口部具有傾斜面，傾斜面為(111)面。傾斜面係光入射面側，分別設置於像素間分離部之兩端。或傾斜面係光入射面側，設置於像素間分離部之一端。本技術例如可應用於攝像元件。

Description

攝像元件、攝像裝置及製造方法
本技術係關於一種攝像元件、攝像裝置及製造方法，例如關於一種可於製造時抑制埋入不良之產生之攝像元件、攝像裝置及製造方法。
攝像元件要求小型化且多像素化，因此像素之微細化日益進展。然而，伴隨像素之微細化，感度降低，相對於此，謀求補償由開口率之縮小引起之感度降低，提高感度。以提高攝像元件之各像素之感度為目的，提出於形成於各像素間之溝槽之側壁形成P型擴散層與N型擴散層而成為強電場區域並保持電荷之技術。
於專利文獻1中，提出防止電荷之釘札弱體化、產生白點、產生暗電流之構造。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2018-148116號公報
[發明所欲解決之問題]
藉由攝像元件之微細化日益進展，形成於各像素間之溝槽自身亦被微細化。藉由使溝槽微細化，溝槽之線寬(開口)變細，有製造時於埋入填充物時產生埋入不良之可能性。即使於已微細化之情形，亦期望避免產生埋入不良等。
本技術係鑑於此種狀況而完成者，即，係避免產生填充劑對溝槽之埋入不良者。 [解決問題之技術手段]
本技術之一態樣之攝像元件具備設置於基板之光電轉換區域、與於相鄰之上述光電轉換區域間、設置於上述基板之像素間分離部，且上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。
本技術之一態樣之攝像裝置具備：攝像元件；及處理部，其處理來自上述攝像元件之信號；且上述攝像元件具備設置於基板之光電轉換區域、與於相鄰之上述光電轉換區域間、設置於上述基板之像素間分離部，且上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。
本技術之一態樣之製造方法係製造攝像元件之製造方法，上述攝像元件具備設置於基板之光電轉換區域、與於相鄰之上述光電轉換區域間、設置於上述基板之像素間分離部，上述製造方法係於成膜於上述基板之硬罩，以較上述像素間分離部之線寬大之線寬形成孔，藉由進行使用鹼性藥液之蝕刻，於上述像素間分離部形成傾斜面。
於本技術之一態樣之攝像元件中，具備設置於基板之光電轉換區域、與於相鄰之光電轉換區域間、設置於基板之像素間分離部，像素間分離部之開口部具有傾斜面，傾斜面為(111)面。
於本技術之一態樣之攝像裝置中，構成為包含上述攝像元件。
於本技術之一態樣之製造方法中，製造攝像元件，上述攝像元件具備設置於基板之光電轉換區域、與於相鄰之光電轉換區域間、設置於基板之像素間分離部。於成膜於基板之硬罩，以較像素間分離部之線寬大之線寬形成孔，且藉由進行使用鹼性藥液之蝕刻，於像素間分離部形成傾斜面。
另，攝像裝置可為獨立之裝置，亦可為構成1個裝置之內部區塊。
以下，對用於實施本技術之形態(以下稱為實施形態)進行說明。
＜攝像裝置之概略構成例＞ 圖1顯示本揭示之攝像裝置之概略構成。
圖1之攝像裝置1係於例如使用矽(Si)作為半導體之半導體基板12，具有像素2排列成2維陣列狀之像素陣列部3、及其周邊之周邊電路部而構成。於周邊電路部包含垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6、輸出電路7、控制電路8等。
像素2係具有作為光電轉換元件之光電二極體、與複數個像素電晶體而構成。複數個像素電晶體例如可由傳送電晶體、選擇電晶體、重設電晶體、及放大電晶體之4個MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體構成。
像素2亦可設為共有像素構造。該像素共有構造由複數個光電二極體、複數個傳送電晶體、共有之1個浮動擴散區(floating diffusion)、及共有之逐個之其他像素電晶體構成。即，於共有像素中，構成複數個單位像素之光電二極體及傳送電晶體係共有其他逐個之像素電晶體而構成。
控制電路8接收輸入時脈、與指令動作模式等之資料，且輸出攝像裝置1之內部資訊等資料。即，控制電路8基於垂直同步信號、水平同步信號及主時脈，產生成為垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等之動作之基準之時脈信號或控制信號。且，控制電路8係將產生之時脈信號或控制信號輸出至垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等。
垂直驅動電路4係例如藉由移位暫存器構成，選擇像素驅動配線10，且對所選擇之像素驅動配線10供給用於驅動像素2之脈衝，並以列單位驅動像素2。即，垂直驅動電路4以列單位沿垂直方向依序選擇掃描像素陣列部3之各像素2，且將基於各像素2之光電轉換部中根據受光量產生之信號電荷之像素信號，通過垂直信號線9供給至行信號處理電路5。
行信號處理電路5配置於像素2之每一行，對自1列量之像素2輸出之信號，按每一像素行進行雜訊去除等之信號處理。例如，行信號處理電路5進行用於去除像素固有之固定圖案雜訊之CDS(Correlated Double Sampling：相關雙重取樣)及AD(Analog-to-Digital：類比-數位)轉換等信號處理。
水平驅動電路6係例如藉由移位暫存器構成，藉由依序輸出水平掃描脈衝，而依序選擇行信號處理電路5之各者，且自行信號處理電路5之各者將像素信號輸出至水平信號線11。
輸出電路7對自行信號處理電路5之各者通過水平信號線11依序供給之信號，進行信號處理並輸出。輸出電路7例如有僅進行緩衝之情形，亦有進行黑位準調整、行不均修正、各種數位信號處理等之情形。輸入輸出端子13與外部進行信號之交換。
如以上般構成之攝像裝置1係進行CDS處理與AD轉換處理之行信號處理電路5配置於各像素行之被稱為行AD方式之CMOS影像感測器。
攝像裝置1係自形成有像素電晶體之半導體基板12之正面側之相反側之背面側入射光之背面照射型之MOS型攝像裝置。
＜第1實施形態＞ 圖2係顯示第1實施形態之像素2a之剖面構成例之圖。
攝像裝置1具備半導體基板12、及形成於其表面側之多層配線層與支持基板(均未圖示)。
半導體基板12係例如由矽(Si)構成。於半導體基板12中，例如，於P型(第1導電型)半導體區域41，藉由針對每一像素2a形成N型(第2導電型)半導體區域42，而以像素單位形成光電二極體PD(光電轉換區域)。設置於半導體基板12之正背兩面之P型半導體區域41兼作用於抑制暗電流之電洞電荷蓄積區域。
如圖2所示，攝像裝置1係於構成光電二極體PD之N型半導體區域42針對每一像素2a形成之半導體基板12，積層透明絕緣膜46與晶載透鏡51而構成。
遮光膜49形成於成為電荷蓄積區域之N型半導體區域42之上側之P型半導體區域41之界面(受光面側界面)與透明絕緣膜46之間。遮光膜49使用鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鎢(W)、鋁(Al)或氮化鎢(WN)等之單層金屬膜。或，作為遮光膜49，亦可使用該等金屬之積層膜(例如鈦與鎢之積層膜、或氮化鈦與鎢之積層膜等)。
透明絕緣膜46形成於P型半導體區域41之背面側(光入射面側)之整面。透明絕緣膜46係透過光且具有絕緣性，折射率n1較半導體區域41及42之折射率n2小(n1＜n2)之材料。作為透明絕緣膜46之材料，可單獨或組合使用氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiN)、氮氧化矽(SiON)、氧化鉿(HfO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化鈦(TiO2)、氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化釹(Nd2O3)、氧化鉕(Pm2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)、氧化鋱(Tb2O3)、氧化鏑(Dy2O3)、氧化鈥(Ho2O3)、氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化鎦(Lu2O3)、氧化釔(Y2O3)、樹脂等。
亦可於包含遮光膜49之透明絕緣膜46之上側形成彩色濾光片層。例如，亦可構成為針對每一像素形成Red(紅)、Green(綠)、或Blue(藍)之彩色濾光片。
於透明絕緣膜46上，針對每一像素2a形成晶載透鏡51。晶載透鏡51例如由苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚系樹脂、或矽氧烷系樹脂等之樹脂系材料形成。於晶載透鏡51中將入射之光聚光，聚光之光高效地入射至光電二極體PD。
圖2所示之像素2a於半導體基板12形成有將像素2a彼此之間分離之像素間分離部54。像素間分離部54於構成光電二極體PD之N型半導體區域42之間，形成貫通半導體基板12之溝槽，固定電荷膜62成膜於該溝槽之內表面。固定電荷膜62係具有正或負之固定電荷之膜。
例如，於像素2a之元件構造為孔讀出方式之情形時，對固定電荷膜62賦予正之固定電荷。具體而言，作為固定電荷膜62，可使用氮化矽膜(SiN)或氮氧化矽膜(SiON)。例如，於像素2a之元件構造為電子讀出方式之情形時，對固定電荷膜62賦予負之固定電荷。具體而言，作為固定電荷膜62，可使用氧化鉿膜(HfO2)、或二氧化鋯膜(ZrO2)、氧化鋁膜(AlO3)、二氧化鈦膜(TiO2)、五氧化鉭膜(Ta2O5)等。
於像素間分離部54填充有填充物55。作為填充於像素間分離部54之填充物55，可使用多晶矽、或包含氧化鉿與氧化矽之材料。作為填充物55，可使用反射光之材料，例如亦可使用Al(鋁)、W(鎢)、Ti(鈦)、Ta(鉭)、Cu(銅)、Cr(鉻)、Ni(鎳)、Sn(錫)、Si(矽)等、或其等之化合物等中之任一者。
藉由構成此種像素間分離部54，相鄰之像素2a彼此藉由埋入溝槽之填充物55被電性完全分離。藉此，可防止於半導體基板12之內部產生之電荷洩漏至相鄰之像素2a。
像素間分離部54(構成像素間分離部54之溝槽)可設為貫通半導體基板12之構成，亦可為非貫通之構成。
圖2所示之像素2a之像素間分離部54構成為製造時易於將填充物55填充至溝槽內。像素間分離部54之光入射面側之開口部(設為開口部60)較寬地形成。於將像素間分離部54之開口部60以外之部分之寬度設為寬度d1，將開口部60之最寬部分之寬度設為寬度d2之情形時，以寬度d1＜寬度d2之關係成立之方式，構成像素間分離部54。
開口部60成為寬度d2之處係與遮光膜49(透明絕緣膜46)之界面部分。藉由開口部60較寬地形成，於自開口部60埋入填充物55時，可防止如產生埋入不良等。另，埋入不良意指，例如填充物55未充分地填充至像素間分離部54之溝槽內而產生間隙，或填充物55漏出至不填充之部分。
圖2所示之像素間分離部54之開口部60於圖中左方向具有擴大開口部61-1，於圖中右方向具有擴大開口部61-2。擴大開口部61-1之寬度+擴大開口部61-2之寬度+寬度d1=寬度d2之關係成立。
圖2所示之像素間分離部54構成為於像素間分離部54之光入射面側之兩端(左右)分別具備擴大開口部61-1、61-2，但如圖3所示，亦可構成為於像素間分離部54之光入射面側之一端僅具備擴大開口部61-1。
參照圖3，像素間分離部54之開口部60構成為於圖中左側具有擴大開口部61-1、於圖中右側不具有擴大開口部61-2。於圖3中，顯示了於像素間分離部54之圖中左側具有擴大開口部61-1之開口部60，但亦可構成為於圖中右側具有擴大開口部61-2，而不具有擴大開口部61-1。
如圖3所示，於構成為僅於像素間分離部54之開口部60之一者設置擴大開口部61之情形時，亦可較寬地形成開口部60，於自開口部60埋入填充物55時，可防止如產生埋入不良等之情形。
擴大開口部61設為於相對於半導體基板12之光入射面側之面傾斜之方向被切出之形狀，該傾斜方向之面成為(111)面。藉由將擴大開口部61之傾斜面設為(111)面，可一面於形成時藉由結晶性之各向異性蝕刻抑制結晶缺陷，一面形成高精度之傾斜面。
如此，像素間分離部54之開口部60構成為(111)面露出。
圖4係包含開口部60之面之俯視下之圖。於圖4中顯示3×3之9個像素2a。圖中，粗線顯示形成有擴大開口部61之開口部60，細線顯示未形成擴大開口部61之開口部60。
如圖4A所示，可將包圍像素2a之4邊之所有邊設為具備擴大開口部61之開口部60。
如圖4B所示，可將包圍像素2a之4邊中之2邊設為具備擴大開口部61之開口部60。於圖4B所示之例中，於像素2a之圖中左側與右側分別形成有具備擴大開口部61之開口部60。於圖4B中，雖顯示了於圖中縱向之像素間分離部54形成擴大開口部61之例，但亦可於圖中橫向之像素間分離部54形成擴大開口部61。
如圖4C所示，可將包圍像素2a之4邊中之1邊設為具備擴大開口部61之開口部60。於圖4C所示之例中，於關注像素2a-1之情形時，於像素2a-1之圖中左側之1邊形成具有擴大開口部61之開口部60。於關注位於像素2a-1之圖中右側之像素2a-2之情形時，於像素2a-2之圖中右側之1邊形成具有擴大開口部61之開口部60。於如此般關注1個像素2a之情形時，亦可構成為包圍像素2a之4邊中之1邊設為具備擴大開口部61之開口部60，其他3邊設為不具備擴大開口部61之開口部60。
雖未圖示，但亦可構成為包圍像素2a之4邊中之3邊設為具備擴大開口部61之開口部60。
＜關於像素2a之製造＞ 參照圖5、圖6對像素2a之製造加以說明。圖5、圖6中，上段之圖顯示像素2a之簡易剖面構成例，中段之圖顯示自上表面之俯視下之像素間分離部54間之像素2a之構成例，下段之圖顯示像素間分離部54間之像素2a之剖面構成例。於以下之說明中，如圖2所示之像素2a般，舉出具備形成有擴大開口部61-1與擴大開口部61-2之開口部60之像素2a為例繼續說明。
於步驟S11中，對在半導體基板12形成有STI(Shallow Trench Isolation：淺溝槽隔離)101、SiN層102、多晶矽層103之基板進行表面研磨。
形成有SiN層102與多晶矽層103之部分係成為像素間分離部54之部分。參照中段所示之俯視下之圖，以包圍半導體基板12，即形成N型半導體區域42之區域之方式形成有SiN層102。形成SiN層102之部分係形成像素間分離部54之部分，以包圍形成N型半導體區域42之區域之方式形成像素間分離部54。
於步驟S12中，於經表面研磨之面(圖中上表面)形成硬罩111。硬罩111例如由SiO形成。
於步驟S13中，藉由硬罩111之乾蝕刻進行加工。於該加工時，形成亦包含欲作為開口部60開口之區域，換言之，欲作為擴大開口部61形成之區域之大小之孔113。例如，於圖2所示之像素2a之情形時，成為開口部60之孔113之大小以寬度d2形成。孔113以包圍像素2a之線狀，以較像素間分離部54之線寬即寬度d1大之寬度d2形成。
參照中段所示之俯視下觀察之情形之圖，於像素2a之中央形成硬罩111，成為於該硬罩111與SiN層102之間存在半導體基板12之形狀。參照下段所示之剖視圖，形成擴大開口部61之部分形成有孔113，半導體基板12處於裸露之狀態(無硬罩111之狀態)。
於步驟S14(圖6)中，進行鹼濕加工。當進行使用KOH等之鹼性溶液之結晶各向異性濕蝕刻時，以於開口側壁出現(111)面之方式進行蝕刻。於步驟S14中，藉由進行使用鹼性溶液之濕蝕刻，可形成半導體基板12(矽基板)之擴大開口部61，進行將其露出之斜面設為(111)面之加工。
參照下段所示之剖視圖，於傾斜方向具有傾斜之擴大開口部61形成於半導體基板12。於步驟S14中，亦去除填充於成為像素間分離部54之溝槽內之多晶矽層103。
於步驟S15中，去除硬罩111。於步驟S16中，去除保護成為像素間分離部54之溝槽之保護膜，該情形時為SiN層102。
作為後續之步驟，藉由形成固定電荷膜62，或於溝槽內填充填充物55，而形成像素2a。因形成有擴大開口部61故而開口部60變寬，可提高形成固定電荷膜62、或填充填充物55時之埋入性。
於形成擴大開口部61時，因於(111)面停止蝕刻，故可防止藥液自硬罩111界面漏出至無需加工之部分，或因漏出而產生形成異常。
＜第2實施形態＞ 圖7係顯示第2實施形態之像素2b之剖面構成例之圖。
攝像裝置1具備半導體基板212、及形成於其表面側之多層配線層與支持基板(均未圖示)。半導體層212係例如由矽(Si)構成。於半導體基板212中，例如，於P型(第2導電型)半導體區域241，藉由針對每一像素2b形成N型(第2導電型)半導體區域242，而以像素單位形成光電二極體PD(光電轉換區域)。設置於半導體基板212之正背兩面之P型半導體區域241兼作用於抑制暗電流之電洞電荷蓄積區域。
如圖7所示，攝像裝置1係於構成光電二極體PD之N型半導體區域242針對每一像素2b形成之半導體基板212，積層抗反射膜261、透明絕緣膜246、及晶載透鏡251而構成。
成為電荷蓄積區域之N型半導體區域242之上側之P型半導體區域41之界面(受光面側界面)，藉由形成微細凹凸構造之凹凸部區域248，形成有防止入射光之反射之抗反射膜261。
抗反射膜261例如設為積層有固定電荷膜及氧化膜之積層構造，例如可使用藉由ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沈積)法之高介電常數(High-k)之絕緣薄膜。具體而言，可使用氧化鉿(HfO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、STO(Strontium Titan Oxide：鍶鈦氧化物)等。於圖7之例中，抗反射膜261係積層氧化鉿膜262、氧化鋁膜263、及氧化矽膜264而構成。
進而，以積層於抗反射膜261之方式於像素2b之間形成遮光膜249。透明絕緣膜246形成於P型半導體區域241之背面側(光入射面側)之整面。亦可於包含遮光膜249之透明絕緣膜246之上側形成彩色濾光片層。例如，亦可構成為針對每一像素形成Red(紅)、Green(綠)、或Blue(藍)之彩色濾光片層。
於透明絕緣膜246上，針對每一像素2b形成晶載透鏡251。圖7所示之像素2b於半導體基板212形成有將像素2b彼此之間分離之像素間分離部254。像素間分離部254與第1實施形態之像素間分離部54相同，形成有擴大開口部281。該擴大開口部281相當於擴大開口部61(圖2)。
圖7所示之像素間分離部254之開口部280於圖中左方向具有擴大開口部281-1，於圖中右方向具有擴大開口部281-2。於將像素間分離部254之開口部280以外之部分之寬度設為寬度d3，將開口部280之最寬部分之寬度設為寬度d4之情形時，以寬度d3＜寬度d4之關係成立之方式，構成像素間分離部254。
擴大開口部281-1之寬度+擴大開口部281-2之寬度+寬度d3=寬度d4之關係成立。圖7所示之像素間分離部254係於左右分別具備擴大開口部281-1、281-2之構成，但與參照圖3說明之情形相同，亦可構成為僅具備擴大開口部281-1或擴大開口部281-2之任一者。
擴大開口部281設為於相對於半導體基板212之光入射面側之面傾斜之方向切出之形狀，該傾斜方向之面成為(111)面。藉由將擴大開口部281之傾斜面設為(111)面，可一面於形成時藉由結晶性之各向異性蝕刻抑制結晶缺陷，一面形成高精度之傾斜面。如此，像素間分離部254之開口部280構成為(111)面露出。
與參照圖4說明之情形相同，擴大開口部281亦可構成為形成於像素2b之4邊中之1邊、2邊、3邊、或4邊。
藉由構成此種像素間分離部254，相鄰之像素2b彼此藉由埋入溝槽之填充物255被電性完全分離。藉此，可防止於半導體基板212之內部產生之電荷洩漏至相鄰之像素2b。
像素間分離部254(構成像素間分離部254之溝槽)可設為貫通半導體基板212之構成，亦可為非貫通之構成。
形成於凹凸部區域248之凹部(以下，表示形成於凹凸部區域248之複數個凹部中之1個凹部之情形時，記載為凹部248)，於剖視下如圖7所示般以三角形狀形成。凹部248之深度至不到達N型半導體區域242之位置，形成於P型半導體區域241內。
凹部248係抗反射膜261與透明絕緣膜246之界面，於以形成有遮光膜249之面為基準之情形時，由於為於深度方向具有凹陷之形狀，故記載為凹部。藉由成為基準之面，例如，於將N型半導體區域242之上表面作為基準之面之情形時，亦可換言為，於凹凸部區域248形成有形成為凸形狀之凸部248。此處，將形成有遮光膜249之面作為基準面，將凹部記載為自基準面於深度方向以凹形狀形成。
藉由設置凹部248，可增加入射至像素2b之光之光路長度。入射至像素2b之光於凹部248之側面反射，於位於對向位置之凹部248之側面反射，一面重複反射，一面入射至N型半導體區域242(光電二極體)。因藉由重複反射而光路長度變長，故例如可構成為即使為近紅外光般之波長較長之光亦可高效地吸收。
＜關於像素2b之製造＞ 參照圖8、圖9對像素2b之製造加以說明。圖8、圖9中，上段之圖顯示像素2b之簡易剖面構成例，中段之圖顯示自上表面之俯視下之像素間分離部254間之像素2b之構成例，下段之圖顯示像素間分離部254間之像素2b之剖面構成例。於以下之說明中，如圖7所示之像素2b般，舉出具備形成有擴大開口部281-1與擴大開口部281-2之開口部280之像素2b為例繼續說明。
於步驟S21中，對在半導體基板212形成有STI301、SiN層302、多晶矽層303之基板進行表面研磨。於步驟S22中，於經表面研磨之面(圖中上表面)形成硬罩311。步驟S21與S22基本上為與步驟S11與步驟S12(圖5)同樣之步驟。
於步驟S23中，藉由硬罩311之乾蝕刻進行加工。於該加工時，形成亦包含欲作為開口部280開口之區域，換言之，欲作為擴大開口部281形成之區域之大小之孔313。例如，於圖7所示之像素2b之情形時，以寬度d4形成成為開口部280之孔313之大小。即，以包圍像素2b之方式，形成較成為像素間分離部254之部分之線寬d3大之寬度d4之線狀之孔313。
於步驟S23中，於欲形成凹部248之部分亦形成孔314。參照中段所示之俯視圖，於像素2b之中央形成硬罩311，於該硬罩311內形成有圓形狀之孔314。成為於硬罩311與SiN層302之間存在半導體基板212之形狀。參照下段所示之剖視圖，於形成有擴大開口部281之部分形成孔313，於形成有凹部248之部分形成孔314。
於步驟S24(圖9)中，進行鹼濕加工。藉由進行使用KOH等之鹼性溶液之結晶各向異性濕蝕刻，而以於開口側壁出現(111)面之方式進行蝕刻。於步驟S24中，藉由進行使用鹼性溶液之濕蝕刻，可形成半導體基板12(矽基板)之擴大開口部281與凹凸部區域248，並進行將其露出之面設為(111)面之加工。
參照下段所示之剖視圖，於傾斜方向具有傾斜之擴大開口部281形成於半導體基板12。另外又形成有凹部248。於步驟S24中，亦去除填充於成為像素間分離部254之溝槽內之多晶矽層303。
於步驟S25中，去除硬罩311。於步驟S26中，去除保護成為像素間分離部254之溝槽之保護膜，該情形時為SiN層302。
作為後續之步驟，藉由形成抗反射膜261，或於溝槽內填充填充物255，而形成像素2b。因形成有擴大開口部281故而開口部280變寬，可提高形成抗反射膜261、或填充填充物255時之埋入性。
於形成擴大開口部281時，因於(111)面停止蝕刻，故可防止藥液自硬罩311界面漏出至無需加工之部分，例如凹凸部區域248，或因漏出而對凹凸部區域248之形成產生異常。
＜關於像素2b之其他製造＞ 參照圖10、圖11對像素2b之其他製造加以說明。圖10、圖11中，上段之圖顯示像素2b之簡易剖面構成例，中段之圖顯示自上表面之俯視下之像素間分離部254間之像素2b之構成例，下段之圖顯示像素間分離部254間之像素2b之剖面構成例。
因步驟S31、S32與步驟S21、S22(圖8)為同樣之處理故省略說明。於步驟S33中，藉由硬罩311之乾蝕刻進行加工。於該加工時，形成亦包含欲作為開口部280而開口之區域，換言之，欲作為擴大開口部281形成之區域之大小之孔351。
於步驟S33中，於欲形成凹部248之部分亦形成孔352。參照中段所示之俯視下觀察之情形之圖，以於凹凸部區域248之成為相鄰之凹部248間之區域以外之區域，換言之，作為凹部248挖入之區域以外之區域殘留硬罩311之方式形成孔352。換言之，如步驟S33之中段所示，以硬罩311以圓形狀殘留之方式形成孔352。
參照下段所示之剖視圖，於形成有擴大開口部281之部分形成孔351，於形成有凹部248之部分形成孔352。
於步驟S34(圖11)中，進行鹼濕加工。與步驟S24(圖9)相同，藉由進行使用KOH等之鹼性溶液之結晶各向異性濕蝕刻，而於存在硬罩311之區域以外之區域進行蝕刻，以於開口側壁出現(111)面之方式進行蝕刻。於步驟S34中，藉由進行使用鹼性溶液之濕蝕刻，可形成半導體基板12(矽基板)之擴大開口部281與凹凸部區域248，並進行將其露出之面設為(111)面之加工。
因步驟S35、S36與步驟S25、S26(圖9)為同樣之處理故省略其說明。
作為後續之步驟，藉由形成抗反射膜261，或於溝槽內填充填充物255，而形成像素2b。因形成有擴大開口部281故而開口部280變寬，可提高形成抗反射膜261、或填充填充物255時之埋入性。
於形成擴大開口部281時，因於(111)面停止蝕刻，故可防止藥液自硬罩311界面漏出至無需加工之部分，例如凹凸部區域248，或因漏出而對凹凸部區域248之形成產生異常。
於上述實施形態中，例如再次參照圖2所示之像素2a，顯示擴大開口部61形成於像素間分離部54之光入射面側之例，但亦可於像素間分離部54之光入射面側之相反側形成擴大開口部61。例如，於形成像素間分離部54時，如上所述，自光入射面側加工，填充填充物55之情形時，於光入射面側形成擴大開口部61，但藉由自光入射面之相反側加工，而形成像素間分離部54，填充填充物55之情形時，於光入射面之相反側形成擴大開口部61。
根據上述實施形態，藉由較寬地形成像素間分離部54、254之開口部60、280，可提高填充物55、255或被覆膜(例如，構成固定電荷膜62或抗反射膜261之膜)之埋入性。因此，可抑制埋入不良之產生。
如第2實施形態之像素2b般，藉由設置凹凸部區域248，而於凹凸部區域248產生光之繞射，可延長矽基板內之光路長度，可提高飽和電子量Qs。
於形成像素間分離部54、254時，因藉由濕蝕刻形成，故與藉由乾蝕刻形成之情形相比，可減少像素間分離部54、254之開口部60、280之基板界面之損傷，可抑制暗電流。
＜對電子機器之應用例＞ 本技術並未限定於對攝像元件之應用。即，本技術可應用於數位靜態相機或攝錄影機等攝像裝置、具有攝像功能之可攜式終端裝置、或於圖像讀取部使用攝像元件之影印機等於圖像取得部(光電轉換部)使用攝像元件之全體電子機器。攝像元件可為形成為單晶片之形態，亦可為將攝像部與信號處理部或光學系統統一封裝之具有攝像功能之模組狀之形態。
圖12係顯示作為應用本技術之電子機器之攝像裝置之構成例之方塊圖。
圖12之攝像元件1000具備包含透鏡群等之光學部1001、採用圖1之攝像裝置1之構成之攝像元件(攝像器件)1002、及相機信號處理電路即DSP(Digital Signal Processor：數位信號處理器)電路1003。攝像元件1000亦具備訊框記憶體1004、顯示部1005、記錄部1006、操作部1007、及電源部1008。DSP電路1003、訊框記憶體1004、顯示部1005、記錄部1006、操作部1007及電源部1008經由匯流排線1009而相互連接。
光學部1001取得來自被攝體之入射光(像光)並將其成像於攝像元件1002之攝像面上。攝像元件1002將藉由光學部1001而成像於攝像面上之入射光之光量以像素單位轉換成電信號並作為像素信號輸出。作為該攝像元件1002，可使用圖1之攝像裝置1。
顯示部1005由例如LCD(Liquid Crystal Display：液晶顯示器)或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)顯示器等薄型顯示器構成，顯示由攝像元件1002拍攝之動態圖像或靜態圖像。記錄部1006將由攝像元件1002拍攝之動態圖像或靜態圖像記錄於硬碟或半導體記憶體等之記錄媒體。
操作部1007於使用者之操作下，對攝像元件1000具有之各種功能發出操作指令。電源部1008係將成為DSP電路1003、訊框記憶體1004、顯示部1005、記錄部1006及操作部1007之動作電源之各種電源適當供給至該等供給對象。
＜對移動體之應用例＞ 本揭示之技術(本技術)可應用於各種製品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、混合動力汽車、機車、自行車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置而實現。
圖13係顯示可應用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖13所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及綜合控制單元12050。又，作為綜合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(Interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等之控制裝置而發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙門禁系統、智慧型鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置而發揮功能。於該情形時，對於車體系統控制單元12020，可輸入自代替鑰匙之可攜式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030，連接攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光並輸出與該光之受光量相應之電信號之光感測器。攝像部12031可將電信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031接收之光可為可視光，亦可為紅外線等非可視光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040，例如連接檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或注意力集中程度，亦可判別駕駛者是否打盹。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含避免車輛碰撞或緩和衝擊、基於車輛間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不拘於駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外資訊，對車體系統控制單元12030輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置控制頭燈，進行以將遠光切換成近光等謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052將聲音及圖像中之至少一者之輸出信號發送至可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置。於圖13之例中，作為輸出裝置，例示有音頻揚聲器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062例如亦可包含車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖14係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖14中具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105例如設置於車輛12100之前鼻、側視鏡、後保險槓、後門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前鼻所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100之前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險槓或後門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
另，於圖14顯示有攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前鼻之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別顯示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險槓或後門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重疊，可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少1者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少1者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內之至各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其位於車輛12100之行進路上之最近之立體物且於與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。再者，微電腦12051可設定應與前方車之近前側預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起動控制)等。可如此般進行以不拘於駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將立體物相關之立體物資料分類成2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物並擷取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷顯示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞危險性，於碰撞危險性為設定值以上且有可能碰撞之狀況時，經由音頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用於避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少1者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之順序、與對顯示物體之輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
於本說明書中，系統意指表示藉由複數個裝置構成之裝置整體。
另，本說明書所記載之效果僅為例示，並非限定者，又，亦可有其他效果。
另，本技術之實施形態並非限定於上述之實施形態，可於不脫離本技術之主旨之範圍內進行各種變更。
另，本技術亦可採取如以下之構成。 (1) 一種攝像元件，其具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且 上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。 (2) 如上述(1)記載之攝像元件，其中 上述傾斜面係光入射面側，分別設置於上述像素間分離部之兩端。 (3) 如上述(1)記載之攝像元件，其中 上述傾斜面係光入射面側，設置於上述像素間分離部之一端。 (4) 如上述(1)至(3)中任一者記載之攝像元件，其中 上述光電轉換區域於光入射面側具有凹凸形狀之區域。 (5) 如上述(1)至(4)中任一者記載之攝像元件，其中 於包圍上述光電轉換區域之4邊中之至少1邊，設置有具有上述傾斜面之上述像素間分離部。 (6) 一種攝像裝置，其具備： 攝像元件；及 處理部，其處理來自上述攝像元件之信號；上述攝像元件具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且 上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。 (7) 一種製造方法，其係製造攝像元件之製造方法，上述攝像元件具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且上述製造方法 於成膜於上述基板之硬罩，以較上述像素間分離部之線寬大之線寬形成孔；且 藉由進行使用鹼性藥液之蝕刻，於上述像素間分離部形成傾斜面。 (8) 如上述(7)記載之製造方法，其中 上述蝕刻進行至(111)面露出為止。 (9) 如上述(7)或(8)記載之製造方法，其中 上述光電轉換區域於光入射面側具有凹凸形狀之區域；且 於形成上述孔時，於成為上述凹凸形狀之區域之區域亦形成孔； 藉由進行使用上述鹼性藥液之蝕刻，一併形成上述像素間分離部之上述傾斜面與上述凹凸形狀之區域。
1:攝像裝置 2:像素 2a:像素 2a-1:像素 2a-2:像素 2b:像素 3:像素陣列部 4:垂直驅動電路 5:行信號處理電路 6:水平驅動電路 7:輸出電路 8:控制電路 9:垂直信號線 10:像素驅動配線 11:水平信號線 12:半導體基板 13:輸入輸出端子 41:半導體區域 42:半導體區域 46:透明絕緣膜 48:凹部 49:遮光膜 51:晶載透鏡 54:像素間分離部 55:填充物 60:開口部 61:擴大開口部 61-1:擴大開口部 61-2:擴大開口部 62:固定電荷膜 101:STI 102:SiN膜 103:多晶矽層 111:硬罩 113:孔 202:SiN膜 212:半導體基板 241:P型半導體區域 242:N型半導體區域 246:透明絕緣膜 248:凹凸部區域 249:遮光膜 251:晶載透鏡 254:像素間分離部 255:填充物 261:抗反射膜 262:氧化鉿膜 263:氧化鋁膜 264:氧化矽膜 280:開口部 281:擴大開口部 281-1:擴大開口部 281-2:擴大開口部 301:STI 302:SiN膜 303:多晶矽層 311:硬罩 313,314:孔 351,352:孔 1000:攝像元件 1001:透鏡群 1002:攝像元件 1003:DSP電路 1004:訊框記憶體 1005:顯示部 1006:記錄部 1007:操作部 1008:電源部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:綜合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:音頻揚聲器 12062:顯示部 12063:儀表板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 d1:寬度 d2:寬度 d3:寬度 d4:寬度 S11～S16:步驟 S21～S26:步驟 S31～S36:步驟
圖1係顯示本揭示之攝像裝置之概略構成之圖。 圖2係顯示第1實施形態之像素之剖面構成例之圖。 圖3係顯示第1實施形態之像素之其他剖面構成例之圖。 圖4係用於對配置有開口部之邊進行說明之圖。 圖5係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖6係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖7係顯示第2實施形態之像素之剖面構成例之圖。 圖8係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖9係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖10係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖11係用於對像素之製造進行說明之圖。 圖12係用於對電子機器之構成進行說明之圖。 圖13係顯示車輛控制系統之概略性構成之一例之方塊圖。 圖14係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
1:攝像裝置
2a:像素
12:半導體基板
41:半導體區域
42:半導體區域
46:透明絕緣膜
49:遮光膜
51:晶載透鏡
54:像素間分離部
55:填充物
60:開口部
61-1:擴大開口部
61-2:擴大開口部
62:固定電荷膜
d1:寬度
d2:寬度

Claims (9)

  1. 一種攝像元件，其具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且 上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中 上述傾斜面係光入射面側，分別設置於上述像素間分離部之兩端。
  3. 如請求項1之攝像元件，其中 上述傾斜面係光入射面側，設置於上述像素間分離部之一端。
  4. 如請求項1之攝像元件，其中 上述光電轉換區域於光入射面側具有凹凸形狀之區域。
  5. 如請求項1之攝像元件，其中 於包圍上述光電轉換區域之4邊中之至少1邊，設置有具有上述傾斜面之上述像素間分離部。
  6. 一種攝像裝置，其具備： 攝像元件；及 處理部，其處理來自上述攝像元件之信號；上述攝像元件具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且 上述像素間分離部之開口部具有傾斜面，上述傾斜面為(111)面。
  7. 一種製造方法，其係製造攝像元件之製造方法，上述攝像元件具備： 光電轉換區域，其設置於基板；及 像素間分離部，其於相鄰之上述光電轉換區域間，設置於上述基板；且上述製造方法 於成膜於上述基板之硬罩，以較上述像素間分離部之線寬大之線寬形成孔；且 藉由進行使用鹼性藥液之蝕刻，於上述像素間分離部形成傾斜面。
  8. 如請求項7之製造方法，其中 上述蝕刻進行至(111)面露出為止。
  9. 如請求項7之製造方法，其中 上述光電轉換區域於光入射面側具有凹凸形狀之區域；且 於形成上述孔時，於成為上述凹凸形狀之區域之區域亦形成孔； 藉由進行使用上述鹼性藥液之蝕刻，一併形成上述像素間分離部之上述傾斜面與上述凹凸形狀之區域。
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