TWI442559B - 固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置 - Google Patents

固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI442559B
TWI442559B TW100127454A TW100127454A TWI442559B TW I442559 B TWI442559 B TW I442559B TW 100127454 A TW100127454 A TW 100127454A TW 100127454 A TW100127454 A TW 100127454A TW I442559 B TWI442559 B TW I442559B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
oxide
solid
state imaging
light
Prior art date
Application number
TW100127454A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201214688A (en
Inventor
Yoshiyuki Ohba
Susumu Hiyama
Itaru Oshiyama
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW201214688A publication Critical patent/TW201214688A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI442559B publication Critical patent/TWI442559B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02469—Group 12/16 materials
    • H01L21/02472—Oxides
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • H01L27/14627—Microlenses
    • 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
    • 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
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
    • 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
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置
本發明係關於固態成像元件及其一種製造方法、一種固態成像裝置及一種成像裝置。具體而言，本發明係關於一種能夠抑制一暗電流之產生之固態成像元件及其一種製造方法以及一種固態成像裝置及一種使用此一固態成像元件之成像裝置。
在相關技術中，在一視訊相機、一數位相機或諸如此類中廣泛使用包含一CCD(電荷耦合式器件)或一CMOS影像感測器之一固態成像裝置。另外，在一CMOS型固態成像裝置中，使用圖20中所展示之一表面輻照型及圖21中所展示之一背面輻照型。
如圖20之一示意性組態圖中所展示，一表面輻照型固態成像裝置111經組態以具有其中複數個光電二極體PD成為光電轉換部分之一像素區域113，且包含複數個像素電晶體之複數個單位像素116係形成於一半導體基板112上。儘管未展示，但像素電晶體在圖20中展示一閘極電極114且示意性地展示該像素電晶體之存在。
每一光電二極體PD係由由一雜質擴散層形成之一元件分離區域115分開，且其上經由一層間絕緣膜117安置有複數個佈線118之一多層佈線層119係形成於形成有像素電晶體之半導體基板112之一表面側上。形成佈線118，除了對應於光電二極體PD之位置之一部分以外。
在多層佈線層119上，經由一平坦化膜120依序形成一晶片上濾色器121及一晶片上微透鏡122。舉例而言，藉由配置紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之每一濾色器來組態晶片上濾色器121。
在表面輻照型固態成像裝置111中，光L係藉由使用形成有多層佈線層119之基板表面作為一光接收表面123而自該基板表面側入射。
同時，如圖21之一示意性組態圖中所展示，背面輻照型固態成像裝置131經組態以具有其上複數個光電二極體PD成為光電轉換部分之像素區域113，且包含複數個像素電晶體之複數個單位像素116係形成於半導體基板112上。儘管未展示，但像素電晶體係形成於基板表面側上，在圖21中展示閘極電極114，且示意性地展示該像素電晶體之存在。
每一光電二極體PD係由由雜質擴散層形成之元件分離區域115分開，且其上經由一層間絕緣膜117安置有複數個佈線118之多層佈線層119係形成於半導體基板112之形成有像素電晶體之一表面側上。在背面輻照型中，可形成佈線118，而不管光電二極體PD之位置如何。
此外，在光電二極體PD面向之半導體基板112之背面上，依序形成一絕緣層128、一晶片上濾色器121及一晶片上微透鏡122。
在背面輻照型固態成像裝置131中，使用形成有多層佈線層及像素電晶體之基板表面之一相反側之一基板背面作為一光接收表面132，且光L係自該基板背面側入射。另外，在不受多層佈線層119制約之情形下，光L入射至光電二極體PD中，且因此可擴大光電二極體PD之一開口且實現高靈敏度。
附帶而言，在如上文所提及之固態成像裝置中，促進靈敏度之一改良及雜訊之一減小極其重要。特定而言，在其中並不存在一入射光之狀態中，成為具有執行光電轉換之一光接收部分之半導體基板與一上部層膜之間的一介面中之一介面狀態之一產生源之暗電流係作為固態成像裝置待減小之一雜訊。
在本文中，暗電流係其中甚至在其中光不入射至光接收部分之狀態中電子係自光電二極體PD及其周邊產生之一現象。當產生大量暗電流時，成為固態成像元件之成像能力之一標準之一暗位準劣化，藉此難以獲得一足夠灰度之解析度，且成像期間之靈敏度下降。
此外，介面狀態係其中電子可因半導體基板中之一晶體缺陷或雜質、與一氧化物膜介面之一接合缺陷而存在之一能量狀態。當該介面狀態增加時，促使暗電流之產生。
另外，介面狀態之一因素包含由於氧原子(O)自具有執行光電轉換之光接收部分之半導體基板之表面與覆蓋其之氧化物膜之間的介面移除而產生的對介面層之損壞。
在下文中，將使用圖式對此進行闡述。
圖22係展示一背面輻照型固態成像裝置之一結構之一示意圖。該裝置具有具有一光接收部分(未展示)之一半導體基板(Si基板)201及形成於該半導體基板表面上之一氧化物膜(SiO)202。此外，一防反射膜(SiON)203係提供於氧化物膜202之上部層上，一絕緣膜(SiO2 )204係提供於其上部層上，且一遮光膜(W)206係經由一黏附層(Ti)205提供於絕緣膜204之一更遠上部層上。
在本文中，形成黏附層(Ti)205以便促進遮光膜(W)206與絕緣膜(SiO2 )204之間的黏附之一改良，但Ti與氧(O)具有強接合強度。此外，氧原子(O)係藉由因Ti所致之一還原作用而自氧化物膜202與半導體基板201之間的介面移除，藉此，如上文所提及，在氧化物膜202與半導體基板201之間的介面中產生損壞，且因此，促使暗電流之產生。
附帶而言，一種用於減小暗電流之技術係一種藉由在一氫氛圍(燒結)中熱處理成為介面狀態之原因之接合缺陷來氫封端因缺陷所致之Si之一未組合邊側之方法。
然而，在覆蓋有遮光膜之一區域中，可難以獲得氫燒結處理之一效應，且難以僅藉由該技術來充分減小該介面狀態之出現。
由於彼原因，舉例而言，日本未審查專利申請公開案第2010-16128號提出一種安置用於將氫供應至每一像素之光電轉換元件之上部部分之一供氫膜並形成用於抑制該供氫膜與遮光部件之間的氫擴散之一防擴散膜之技術。
此外，舉例而言，日本未審查專利申請公開案第2003-229556號提出一種技術，其中防反射膜係由並不含有鈦之材料形成，且用於一佈線且用於一接觸插塞之一障壁層以及黏附層係由並不含有鈦之一材料形成。
另外，在日本未審查專利申請公開案第2010-16128號中所闡述之技術中，將氫充分地供應至光電轉換元件之表面、閘極絕緣膜或諸如此類，且可端接介面狀態，且因此可減小暗電流。
此外，藉由日本未審查專利申請公開案第2003-229556號中所闡述之技術可消除因鈦之一影響所致之暗電流雜訊之一增加。
然而，當形成供氫膜時，難以避免因半導體基板與氧化物膜之間的介面中之氧缺陷所致之介面損壞。
此外，當在於黏附層或障壁金屬中不使用鈦之情形下形成佈線層或遮光層時，存在佈線之可靠性或黏附性將劣化之一顧慮。
期望提供在不使可靠性或黏附性降格之情形下可避免介面損壞且可抑制暗電流之一固態成像元件及其一製造方法、一固態成像裝置及一成像裝置。
根據本發明之一實施例之固態成像元件包含：一半導體基板，其具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分；一氧化物層，其形成於該半導體基板之一表面上；一遮光層，其經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上；及一供氧層，其安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成。
在本文中，藉由安置於氧化物層與黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之供氧層，該氧化物層與該半導體基板之間的介面層(一介面氧化物)受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
亦即，即使存在與氧具有一強接合強度之一材料(此鈦或鋁)，但由於在此一材料中，鑒於化學反應及能量，移除供氧層之氧比移除半導體基板介面之氧化物層之氧原子更穩定，如上文所提及保護氧化物層與半導體基板之間的介面層(介面氧化物層)，藉此可抑制暗電流之產生。
此外，當供氧層形成於對應於形成有半導體基板之光接收部分之區域之區域之近似整個表面上方時，可進一步令人滿意地保護氧化物層與半導體基板之間的介面層(介面氧化物層)，藉此可期望關於抑制暗電流之產生之一高效應。另外，當供氧層形成於有效像素區域之上部層中時，必需致使入射光到達光接收部分，且因此由具有極佳透光度之一材料形成供氧層係必需的。
此外，當供氧層僅形成於對應於形成有遮光層之區域之區域中時，有效像素區域之上部層結構具有與共同固態成像元件(其中未形成供氧層之固態成像元件)之結構相同的結構。由於彼原因，形成供氧層之材料之透射度或折射率可係任何值。由於材料選擇或膜形成條件之自由度頗高且對整合之限制很少，因此可藉助較寬製程窗口條件來建立穩定製造製程。
另外，供氧層之一實例包含使用氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )或氧化鉬(MoO2 )組態供氧層之一情形。
此外，根據本發明之一實施例之固態成像元件包含：一半導體基板，其具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分；一氧化物層，其形成於該半導體基板之一表面上；一佈線層，其經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上；及一供氧層，其安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成。
在本文中，藉由安置於氧化物層與黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之供氧層，該氧化物層與該半導體基板之間的介面層(一介面氧化物)受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
亦即，即使存在與氧具有一強接合強度之一材料(此鈦或鋁)，但由於在此一材料中，鑒於一化學反應及能量，自供氧層移除氧比自半導體基板介面之氧化物層移除氧原子更穩定，如上文所提及保護氧化物層與半導體基板之間的介面層(介面氧化物層)，藉此可抑制暗電流之產生。
此外，當供氧層形成於對應於形成有半導體基板之光接收部分之區域之區域之近似整個表面上時，可更令人滿意地保護氧化物層(介面氧化物)，藉此可期望關於抑制暗電流之產生之一高效應。另外，當供氧層形成於有效像素區域之上部層中時，必需致使入射光到達光接收部分，且因此由具有極佳透光度之一材料形成供氧層係必需的。
此外，當供氧層僅形成於對應於形成有佈線層之區域之區域中時，有效像素區域之上部層結構具有與共同固態成像元件(其中未形成供氧層之固態成像元件)之結構相同的結構。由於彼原因，形成供氧層之材料之透射度或折射率可係任何值。由於材料選擇或膜形成條件之自由度頗高且對整合之限制很少，因此可藉助較寬製程窗口條件來建立穩定製造製程。
此外，一種製造根據本發明之另一實施例之固態成像元件之方法包含：在具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分且其表面上形成有一氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓；及經由一黏附層在遠於該供氧層之一上部層上形成一遮光層。
在本文中，藉由在具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分且其表面上形成有一氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓，且然後經由黏附層在該供氧層之上部層上形成遮光層，因此，在該氧化物層與該黏附層之間形成由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之該材料形成之該供氧層。由於彼原因，該氧化物層與該半導體基板之間的介面層(一介面氧化物)受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
此外，一種製造根據本發明之另一實施例之一固態成像元件之方法包含：在具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分且其表面上形成有一氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓；及經由一黏附層在遠於該供氧層之一上部層上形成一佈線層。
在本文中，藉由在具有執行入射光之光電轉換之一光接收部分且其表面上形成有氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓，且然後經由黏附層在該供氧層之上部層上形成佈線層，因此，在該氧化物層與該黏附層之間形成由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之該材料形成之該供氧層。由於彼原因，該氧化物層與該半導體基板之間的介面層(一介面氧化物)受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
此外，根據本發明之另一實施例之一固態成像裝置包含：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一遮光層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；及一光學系統，其將一入射光聚焦於該光接收部分上。
此外，根據本發明之另一實施例之一固態成像裝置包含：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一佈線層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；及一光學系統，其將一入射光聚焦於該光接收部分上。
此外，根據本發明之另一實施例之一成像裝置包含：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一遮光層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；一光學系統，其將一入射光聚焦於該光接收部分上；及一信號處理部分，其處理在該光接收部分中經受該光電轉換之一信號電荷。
此外，根據本發明之另一實施例之一成像裝置包含：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一佈線層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；一光學系統，其將一入射光聚焦於該光接收部分上；及一信號處理部分，其處理在該光接收部分中經受該光電轉換之一信號電荷。
在根據本發明之一實施例之固態成像元件中，藉由其製造方法獲得之固態成像元件、固態成像裝置及成像裝置，可在不使可靠性或黏附性降格之情形下避免介面損壞且抑制暗電流之產生。
在下文中，將闡述用於體現本發明之實施例(下文中稱為「實施例」)。另外，將以以下次序進行闡述：
1. CMOS型固態成像裝置之示意性組態實例 2.　第一實施例(背面輻照型固態成像裝置之情形(1)) 3.　第二實施例(背面輻照型固態成像裝置之情形(2)) 4.　第三實施例(表面輻照型固態成像裝置之情形(1)) 5.　第四實施例(表面輻照型固態成像裝置之情形(2)) 6.　第五實施例(成像裝置之情形) 7.　經修改實例 1. CMOS型固態成像裝置之示意性組態實例
圖1展示係應用於本發明之各別實施例之一CMOS型固態成像裝置之一實例之一示意性組態。如圖1中所展示，固態成像裝置1具有：一像素區域(一所謂的成像區域)3，其中包含複數個光電轉換元件之像素2係以二維方式規則地配置於一半導體基板11(舉例而言，矽基板)中；及一周邊電路部分。
舉例而言，像素2具有成為一光電轉換元件之一光電二極體及複數個像素電晶體(一所謂的MOS電晶體)。該複數個像素電晶體可由三個電晶體(舉例而言，一傳輸電晶體、一重設電晶體及一放大電晶體)形成。另外，該等像素電晶體亦可藉由添加一選擇電晶體而由四個電晶體形成。
圖19係用於闡述像素2之單位像素之一電路組態之一實例之一示意圖。舉例而言，該單位像素具有一光電二極體51作為光電轉換元件且具有四個電晶體(一傳輸電晶體52、一放大電晶體53、一位址電晶體54及一重設電晶體55)作為關於彼光電二極體51之主動元件。
光電二極體51端視光量來執行入射光成為一正電荷(本文中，電子)之光電轉換。傳輸電晶體52係連接於光電二極體51與一浮動擴散FD之間。此外，透過一驅動佈線56將一驅動信號給予至該傳輸電晶體之一閘極(一傳輸閘極)，藉此將在光電二極體51中經受光電轉換之電子傳輸至浮動擴散FD。
放大電晶體53之閘極係連接至浮動擴散FD。放大電晶體53係經由位址電晶體54連接至一垂直信號線57，藉此構成一恆定電流源I及像素部分外之一源極隨耦器。當透過驅動佈線58將位址信號給予至位址電晶體54之閘極且接通位址電晶體54時，放大電晶體53放大浮動擴散FD之電位並將相依於此電位之電壓輸出至垂直信號線57。透過垂直信號線57將自各別像素輸出之電壓輸出至一S/H‧CDS電路。
重設電晶體55係連接於電源Vdd與浮動擴散FD之間。透過驅動佈線59將重設信號給予至重設電晶體55之閘極，藉此將浮動擴散FD之電位重設為電源電位Vdd。
由於傳輸電晶體52、位址電晶體54及重設電晶體55之各別閘極係由一線連接，因此在一條線之每一像素上同時執行此一操作。
此外，像素2亦能夠採用一共用像素結構。該共用像素結構係由複數個光電二極體、複數個傳輸電晶體、一個共用浮動擴散及逐個共用之其他像素電晶體形成。
周邊電路部分具有一垂直驅動電路4、一行信號處理電路5、一水平驅動電路6、一輸出電路7、一控制電路8或諸如此類。
控制電路8接收一輸入時鐘及命令一操作模式或諸如此類之資料，並輸出諸如固態成像裝置之內部資訊之資料。亦即，在控制電路8中，基於一垂直同步化信號、一水平同步化信號及一主時鐘，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或諸如此類之操作標準之時鐘信號或控制信號。此外，將此一信號輸入至垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6或諸如此類。
舉例而言，垂直驅動電路4係由一移位暫存器形成，垂直驅動電路4選擇像素驅動佈線、供應用於將像素驅動至選定像素驅動佈線之脈衝且按列驅動像素。亦即，垂直驅動電路4沿一垂直方向按列依序選擇及掃描像素區域3之個別像素2，且基於端視光接收量產生之信號電荷來供應像素信號，舉例而言，在成為透過垂直信號線9至行信號處理電路5之每一像素2之光電轉換元件之光電二極體中。
舉例而言，行信號處理電路5被安置用於像素2之每一列且執行信號處理，諸如將針對每一像素列自一個行之像素2輸出之信號之一雜訊移除。亦即，行信號處理電路5執行諸如一CDS、一信號放大及一AD轉換之信號處理以用於移除像素2特有的固定圖案雜訊。一水平選擇開關(未展示)係連接並提供於行信號處理電路5之輸出級與水平信號線10之間。
舉例而言，水平驅動電路6係由一移位暫存器形成，水平驅動電路6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中之每一者，且將像素信號自行信號處理電路5中之每一者輸出至水平信號線10。
輸出電路7執行對將透過水平信號線10自行信號處理電路5中之每一者依序供應之信號之信號處理且輸出該信號。舉例而言，在某些情形下，僅執行緩衝，且執行黑位準調整、列不規則校正、各種數位信號處理或諸如此類。輸入及輸出端子12與外部交換信號。
2.　第一實施例 固態成像裝置之組態實例
圖2係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第一實施例之一示意圖。本實施例之固態成像裝置係一背面輻照型之一CMOS型固態成像裝置。根據第一實施例之一固態成像裝置21係藉由形成一像素區域(一所謂的成像區域)23及安置於像素區域23周圍之一周邊電路部分(未展示)來加以組態，在像素區域23中複數個像素係配置於一半導體基板22(舉例而言，由矽形成)上。
一單位像素24包含成為一光電轉換部分之一光電二極體PD及複數個像素電晶體Tr。光電二極體PD係沿半導體基板22之一厚度方向形成於整個區域上方，且藉由一n型半導體區域25及面向基板之前後兩個側之一p型半導體區域26組態為一pn接合型光電二極體。另外，面向基板之前後兩個側之p型半導體區域亦充當用於抑制暗電流之一正電洞電荷累積區域。
包含光電二極體PD及像素電晶體Tr之每一像素24係由形成於p型半導體區域中之一元件分離區域27分離。像素電晶體Tr在形成於半導體基板22之一表面22A側上之一p型半導體井區域28中形成一n型源極區域及一n型汲極區域(其兩者皆未展示)，且經由一閘極絕緣膜在兩個區域之間的基板表面上形成一閘極電極29。另外，在圖2中，複數個像素電晶體係由一個像素電晶體Tr表示及展示且由閘極電極29示意性地展示。
在半導體基板22之表面22A上，形成一所謂的多層佈線層33，多層佈線層33係藉由經由一層間絕緣膜31安置複數個佈線32而形成。由於多層佈線層33並非光學入射的，因此可自由設定佈線32之佈局。
在基板背面22B(其係光電二極體PD之一光接收表面34)上形成一氧化物膜13，且在氧化物膜13上形成由SiON形成之一防反射膜37。此外，在防反射膜37上，形成由Ta2 O5 形成之一金屬氧化物膜14及由SiO2 形成之一氧化物膜38作為一絕緣層。另外，在第一實施例中，在防反射膜37上之一近似整個表面中形成金屬氧化物膜14。
此外，在氧化物膜38上之一像素邊界中，亦即，在對應於一像素邊界之一部分中，經由由Ti形成之一黏附層15形成由鎢(W)形成之一遮光膜39。另外，遮光膜39可係遮蔽光之一材料，但較佳地係具有一強遮光性質且可按分鐘加工(舉例而言，蝕刻)被準確地加工之一材料。
此外，一平坦化膜41係形成於包含黏附層15及遮光膜39之氧化物膜38上，且晶片上濾色器42及一晶片上微透鏡43係依序形成於平坦化膜41上。另外，平坦化膜41可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成，且可使用(例如)一拜耳(Bayer)配置之一濾色器作為晶片上濾色器42。此外，晶片上微透鏡43可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成。
另外，光L係自一基板背面22B側入射，由晶片上微透鏡43聚焦且由每一光電二極體PD接收。
在根據第一實施例之背面輻照型固態成像裝置21中，由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14係安置於氧化物膜13與黏附層15之間，Ta2 O5 展示小於形成氧化物膜13之SiO2 之氧化焓的一氧化焓。此外，鑒於一化學反應及能量，與移除氧化物膜13之氧原子相比，自金屬氧化物膜14移除氧原子更穩定。由於彼原因，對於氧化物膜13，防止氧原子自形成黏附層15之Ti移除，以使得氧化物膜13與基板背面22B之間的介面層受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
另外，在第一實施例中，金屬氧化物膜14係形成於防反射膜37上之近似整個表面上方，藉此可進一步令人滿意地保護氧化物膜13，且可期望關於抑制暗電流產生之一高效應。
經修改實例
在第一實施例中，將一情形闡述為其中金屬氧化物膜14係形成於防反射膜37之上部層上之一實例。然而，金屬氧化物膜14形成於氧化物膜13與黏附層15之間則足矣，且無需金屬氧化物膜14通常直接形成於防反射膜37上方。舉例而言，如圖3A中所展示，金屬氧化物膜14可直接形成於氧化物膜13上方，且如圖3B中所展示，金屬氧化物膜14可直接形成於氧化物膜38上方。
此外，在第一實施例中，雖然將一情形闡述為其中使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層作為金屬氧化物膜14之一實例，但無需通常使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層。亦即，金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料(在本實施例之情形下，SiO2 )之氧化焓的氧化焓之一材料形成則足矣，且無需金屬氧化物膜14通常係由一氧化鉭(Ta2 O5 )層形成。舉例而言，金屬氧化物膜14可係由氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )、氧化鉬(MoO2 )或諸如此類形成。另外，若金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料之氧化焓的氧化焓之一材料形成，則無需該材料係氧化物。
另外，氧化焓之一量值相關性係如下。
Al2 O3 >HfO2 >ZrO2 >TiO2 >SiO2 >Ta2 O5 >Nb2 O5 >V2 O3 >Cr2 O3 >WO3 >MoO2
如上文所闡述，儘管無需金屬氧化物膜14通常係由一氧化鉭(Ta2 O5 )層形成，但在本實施例之情形下，必需金屬氧化物膜14係由具有極佳透光度之一材料形成。亦即，在第一實施例中，由於金屬氧化物膜14係形成於防反射膜37之上部層之近似整個表面上方，換言之，金屬氧化物膜14亦形成於有效像素區域之上部層上，因此必需金屬氧化物膜14係由具有極佳透光度之一材料形成。
本文中，表1展示「代表性氧化物材料之光傳輸區域」，且表2展示「代表性氧化物材料之能帶間隙」。然而，圖1中所展示之數值係一實例，且由於透射度端視膜形成方法或膜形成條件而不同，因此該等數值並非唯一地判定。
一物質之一光學吸收與能帶間隙相關。當光入射至一物質時，由於吸收等於或大於等效於帶隙之能量之光，因此具有約3 eV(電子伏特)或更大之帶隙之物質變得透明。如表2中所展示，一般而言，氧化物係具有一大能帶間隙之一寬帶隙材料，且如表1中所展示，由於氧化物傳輸大部分可見射線，因此該氧化物可係透明的。由於彼原因，如上文所提及，諸如氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )之材料除了氧化鉻以外皆被視為透光材料。此外，即使在其中吸收存在於如同氧化鉻之可見射線區域之一情形下，可藉由最佳化膜厚度以調整入射至光電二極體之光的量而將材料應用於一器件。
此外，自藉助防反射膜37抑制至介面之光的反射之觀點來看，金屬氧化物膜14之光學透射度係等於或大於80%，且折射率係較佳等於或小於或等效於防反射膜37之折射率(具體而言，約1.5至2.5)。
另外，如表3中展示上文所闡述之每一材料之折射率。然而，下文所闡述之數值係一實例，且折射率端視光源之波長或膜形成條件而不同，且因此如在上文所提及之傳輸區域中，該等數值並非唯一地判定。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖4A、圖4B、圖5A及圖5B展示第一實施例之固態成像裝置21之一製造方法。圖4A、圖4B、圖5A及圖5B僅展示其中省略基板表面側之一部分之主要部分之剖面結構。另外，所省略部分之元件符號參考圖2。
在第一實施例之固態成像裝置21之製造方法中，首先，在其中應形成矽之半導體基板22之一像素區域之一區域中，藉由p型半導體區域形成對應於由元件分離區域27分離之每一像素之光電二極體PD。
另外，光電二極體PD具有一pn接縫，該pn接縫包含：一n型半導體區域25，其位於基板厚度方向之整個區域上方；及一p型半導體區域26，其緊靠n型半導體區域25且面向基板之前後兩個側22A及22B。
在對應於每一像素之基板表面22A之區域中，分別形成鄰接元件分離區域27之p型半導體井區域28，且分別在p型半導體井區域28中形成複數個像素電晶體Tr。另外，分別藉由一源極區域及一汲極區域、一閘極絕緣膜及閘極電極29形成像素電晶體Tr。
此外，在基板表面22A之上部部分中，形成具有經由層間絕緣膜31安置於其上之佈線32之複數個層之一多層佈線層33。
另外，在基板背面22B上，藉由化學溶液處理形成一化學氧化物膜(氧化物膜13)。
接下來，如圖4A中所展示，在成為光接收表面之基板背面22B上，藉由一CVD方法形成SiON作為防反射膜37，且形成Ta2 O5 作為金屬氧化物膜14。
另外，在本文中，藉由使用氧氣與氬氣之一混合氣體之一反應性濺鍍方法來沈積金屬氧化物膜14，膜形成溫度係室溫至400℃，且膜厚度係約1 nm至100 nm。
接下來，在金屬氧化物膜14之上部層上，藉由CVD方法形成SiO2 作為氧化物膜38，形成一鈦/鎢層壓膜作為黏附層15及遮光膜39。另外，藉由一通用濺鍍方法沈積成為黏附層15及遮光膜39之鎢及鈦，膜形成溫度係自室溫至400℃，且鈦之膜厚度係約5 nm至50 nm，且鎢之膜厚度係約100 nm至300 nm。
在本文中，黏附層15可係氮化鈦(TiN)以及鈦。在此情形下，可在PVD膜形成期間於其中氮氣係與氬氣混合之氛圍下藉由反應性濺鍍方法形成黏附層15。
接下來，執行圖案加工以使得一可見射線感應開口部分可形成於對應於光電二極體PD之區域中(見圖4B)。該圖案加工經由一暫存器遮罩(未展示)選擇性地蝕刻及移除黏附層15及遮光膜39，且在每一像素邊界中形成黏附層15及遮光膜39。另外，該蝕刻可係一濕式蝕刻或一乾式蝕刻，且乾式蝕刻可準確地獲得遮光膜39之一個分鐘線寬度。
接下來，如圖5A中所展示，在包含遮光膜39之氧化物膜38上形成平坦化膜41。舉例而言，藉由應用諸如樹脂之一有機材料形成平坦化膜41。
接下來，如圖5B中所展示，舉例而言，在平坦化膜41上依序形成一拜耳配置之晶片上濾色器42及晶片上微透鏡43。以此方式，可獲得如圖2中所展示之第一實施例之固態成像裝置21。
3.　第二實施例 固態成像裝置之組態實例
圖6係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第二實施例之一示意圖。本實施例之固態成像裝置係一背面輻照型之一CMOS型固態成像裝置。根據第二實施例之一固態成像裝置21係藉由形成一像素區域(一所謂的成像區域)23及安置於像素區域23周圍之一周邊電路部分(未展示)來加以組態，在像素區域23中複數個像素係配置於一半導體基板22(舉例而言，由矽形成)上。
一單位像素24包含成為一光電轉換部分之一光電二極體PD及複數個像素電晶體Tr。光電二極體PD係形成於半導體基板22之一厚度方向之整個區域上方，且藉由n型半導體區域25及面向基板之前方及後方之p型半導體區域26組態為pn接合型光電二極體。另外，面向基板之前後兩個側之p型半導體區域亦充當用於抑制暗電流之一正電洞電荷累積區域。
包含光電二極體PD及像素電晶體Tr之每一像素24係由形成於p型半導體區域中之元件分離區域27分離。像素電晶體Tr在形成於半導體基板22之一表面22A側上之p型半導體井區域28中形成一n型源極區域及一汲極區域(其兩者皆未展示)，且經由一閘極絕緣膜在兩個區域之間的基板表面上形成一閘極電極29。另外，在圖6中，複數個像素電晶體係由一個像素電晶體Tr表示及展示且由閘極電極29示意性地展示。
在半導體基板22之表面22A上，形成一所謂的多層佈線層33，多層佈線層33係藉由經由層間絕緣膜31安置複數個佈線32而形成。由於多層佈線層33並非光學入射的，因此可自由設定佈線32之一佈局。
在基板背面22B(其係光電二極體PD之一光接收表面34)上形成一氧化物膜13，且在氧化物膜13上形成由SiON形成之一防反射膜37。此外，在防反射膜37上，形成由SiO2 形成之一氧化物膜38作為一絕緣層。
此外，在氧化物膜38上之一像素邊界中，亦即，在對應於一像素邊界之一部分中，經由由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14及由Ti形成之黏附層15形成由鎢(W)形成之一遮光膜39。另外，在第二實施例中，金屬氧化物膜14僅形成於對應於像素邊界之一部分中。此外，遮光膜39可係遮蔽光之一材料，但較佳地係具有一強遮光性質且可按分鐘加工(舉例而言，蝕刻)被準確地加工之一材料。
此外，一平坦化膜41係形成於包含金屬氧化物膜14、黏附層15及遮光膜39之氧化物膜38上，且一晶片上濾色器42及一晶片上微透鏡43係依序形成於平坦化膜41上。另外，平坦化膜41可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成，且可使用(例如)一拜耳配置之一濾色器作為晶片上濾色器42。此外，晶片上微透鏡43可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成。
另外，光L係自一基板背面22B側入射，由晶片上微透鏡43聚焦且由每一光電二極體PD接收。
在根據第二實施例之背面輻照型固態成像裝置21中，由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14係安置於氧化物膜13與黏附層15之間，Ta2 O5 展示小於形成氧化物膜13之SiO2 之氧化焓的一氧化焓。此外，鑒於一化學反應及能量，與移除氧化物膜13之氧原子相比，自金屬氧化物膜14移除氧原子更穩定。由於彼原因，抑制氧化物膜13與半導體基板22之間的介面層移除形成黏附層15之Ti之氧原子，以使得氧化物膜13受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
另外，在第二實施例中，金屬氧化物膜14僅形成於對應於像素邊界之部分中，且有效像素區域之結構係與共同固態成像裝置(其中未形成金屬氧化物膜14之一固態成像裝置)之結構相同。由於彼原因，形成金屬氧化物膜14之材料之透射度或折射率可係任何值，藉此材料選擇或膜形成條件之自由度頗高且對整合之限制很少。因此，可藉助較寬製程窗口條件來建立穩定製造製程。
經修改實例
在第二實施例中，雖然將一情形闡述為其中使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層作為金屬氧化物膜14之一實例，但無需通常使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層。亦即，金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料(在本實施例之情形下，SiO2 )之氧化焓的氧化焓之一材料形成則足矣，且無需金屬氧化物膜14通常係由一氧化鉭(Ta2 O5 )層形成。舉例而言，金屬氧化物膜14可係由氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )、氧化鉬(MoO2 )或諸如此類形成。另外，若金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料之氧化焓的氧化焓之一材料形成，則亦無需該材料係氧化物。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖7A、圖7B、圖8A及圖8B展示第二實施例之固態成像裝置21之一製造方法。圖7A、圖7B、圖8A及圖8B僅展示其中省略基板表面側之一部分之主要部分之剖面結構。另外，所省略部分之元件符號參考圖6。
在第二實施例之固態成像裝置21之製造方法中，首先，在其中應形成矽之半導體基板22之一像素區域之一區域中，藉由p型半導體區域形成對應於由元件分離區域27分離之每一像素之光電二極體PD。
另外，光電二極體PD具有一pn接縫，該pn接縫包含：一n型半導體區域25，其位於基板厚度方向之整個區域上方；及一p型半導體區域26，其緊靠n型半導體區域25且面向基板之前後兩個側22A及22B。
在對應於每一像素之基板表面22A之區域中，分別形成鄰接元件分離區域27之p型半導體井區域28，且分別在p型半導體井區域28中形成複數個像素電晶體Tr。另外，分別藉由一源極區域及一汲極區域、一閘極絕緣膜及閘極電極29形成像素電晶體Tr。
此外，在基板表面22A之上部部分中，形成具有經由層間絕緣膜31安置於其上之佈線32之複數個層之一多層佈線層33。
另外，在基板背面22B上，藉由化學溶液處理形成一化學氧化物膜(氧化物膜13)。
接下來，如圖7A中所展示，在成為光接收表面之基板背面22B上，藉由CVD方法形成SiON作為防反射膜37及SiO2 作為氧化物膜38，且形成Ta2 O5 作為金屬氧化物膜14。
另外，在本文中，藉由使用氧氣與氬氣之一混合氣體之一反應性濺鍍方法來沈積金屬氧化物膜14，其膜形成溫度係自室溫至400℃，且膜厚度係約1 nm至100 nm。
接下來，在金屬氧化物膜14之上部層上，形成成為黏附層15及遮光膜39之一鈦/鎢層壓膜。另外，藉由濺鍍方法沈積成為黏附層15及遮光膜39之鎢及鈦，膜形成溫度係自室溫至400℃，且鈦之膜厚度係約5 nm至50 nm，且鎢之膜厚度係約100 nm至300 nm。
在本文中，黏附層15可係氮化鈦(TiN)以及鈦。在此情形下，可在PVD膜形成期間於其中氮氣係與氬氣混合之氛圍下藉由反應性濺鍍方法形成黏附層15。
接下來，執行圖案加工以使得一可見射線感應開口部分可形成於對應於光電二極體PD之區域中(見圖7B)。該圖案加工經由一暫存器遮罩(未展示)選擇性地蝕刻及移除金屬氧化物膜14、黏附層15及遮光膜39，且在每一像素邊界中形成金屬氧化物膜14、黏附層15及遮光膜39。另外，該蝕刻可係一濕式蝕刻或一乾式蝕刻，且乾式蝕刻可準確地獲得遮光膜39之一個分鐘線寬度。
接下來，如圖8A中所展示，在包含遮光膜39之氧化物膜38上形成平坦化膜41。舉例而言，藉由應用諸如樹脂之一有機材料形成平坦化膜41。
接下來，如圖8B中所展示，在平坦化膜41上依序形成拜耳配置之晶片上濾色器42及晶片上微透鏡43。以此方式，可獲得如圖6中所展示之第二實施例之固態成像裝置21。
4.　第三實施例 固態成像裝置之組態實例
圖9係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第三實施例之一示意圖。本實施例之固態成像裝置係一表面輻照型之一CMOS型固態成像裝置。根據第三實施例之一固態成像裝置85係藉由形成一像素區域(一所謂的成像區域)及安置於該像素區域周圍之一周邊電路部分來加以組態，在該像素區域中複數個像素係配置於一半導體基板22(舉例而言，由矽形成)上。
一單位像素包含成為一光電轉換部分之一光電二極體PD及複數個像素電晶體Tr。該光電二極體PD係藉由一n型半導體區域(未展示)及一p型半導體區域(未展示)組態為一pn接合型光電二極體。
包含光電二極體PD及像素電晶體Tr之每一像素係由形成於p型半導體區域中之一元件分離區域(未展示)分離。像素電晶體Tr在形成於半導體基板22之一表面側上之一p型半導體井區域中形成一n型源極區域及一汲極區域，且經由一閘極絕緣膜在兩個區域之間的基板表面上形成一閘極電極。
在成為半導體基板22之光接收表面之表面上形成一氧化物膜13，且在氧化物膜13上形成一層間絕緣膜36。此外，在層間絕緣膜36上，經由由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14及由Ti形成之黏附層15在上部層上形成佈線32。另外，經由層間絕緣膜36安置複數個佈線32，且形成一所謂的多層佈線層。另外，在第三實施例中，金屬氧化物膜14係形成於層間絕緣膜36上之近似整個表面中。
此外，一平坦化膜41係形成於多層佈線層之上部層上，且一晶片上濾色器42及一晶片上微透鏡43係依序形成於平坦化膜41上。另外，平坦化膜41可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成，且可使用(例如)一拜耳配置之一濾色器作為晶片上濾色器42。此外，晶片上微透鏡43可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成。
在根據第三實施例之表面輻照型固態成像裝置85中，由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14係安置於氧化物膜13與黏附層15之間，Ta2 O5 展示小於形成氧化物膜13之SiO2 之氧化焓的一氧化焓。此外，鑒於一化學反應及能量，與移除氧化物膜13之氧原子相比，自金屬氧化物膜14移除氧原子更穩定。由於彼原因，抑制半導體基板22與氧化物膜13之間的介面層自形成黏附層15之Ti移除氧原子，以使得半導體基板22與氧化物膜13之間的介面層受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
另外，在第三實施例中，金屬氧化物膜14係形成於氧化物膜13之上部層之近似整個表面上方，藉此可進一步令人滿意地保護半導體基板22與氧化物膜13之間的介面層，且期望抑制暗電流產生之一高效應。
經修改實例
在第三實施例中，雖然將一情形闡述為其中使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層作為金屬氧化物膜14之一實例，但無需通常使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層。亦即，金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料(在本實施例之情形下，SiO2 )之氧化焓的氧化焓之一材料形成則足矣，且無需金屬氧化物膜14通常係由一氧化鉭(Ta2 O5 )層形成。舉例而言，金屬氧化物膜14可係由氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )、氧化鉬(MoO2 )或諸如此類形成。另外，若金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料之氧化焓的氧化焓之一材料形成，則亦無需該材料係氧化物。
此外，在第三實施例中，將一情形闡述為其中金屬氧化物膜14直接形成於第一層之佈線32下方之一實例，金屬氧化物膜14形成於氧化物膜13與黏附層15之間則足矣，且無需金屬氧化物膜14必需直接位於第一層之佈線32下方。舉例而言，如圖10A中所展示，金屬氧化物膜14可形成於電晶體之一加工阻止膜之上部層上。
此外，在第三實施例中，雖然將一情形闡述為其中金屬氧化物膜14僅直接形成於第一層之佈線32下方之一實例，但至少金屬氧化物膜14可直接形成於第一層之佈線32下方。由於彼原因，如圖10B中所展示，金屬氧化物膜14可直接形成於每一層之佈線32下方。另外，在其中金屬氧化物膜14直接形成於每一層之佈線32下方之一情形下，可進一步令人滿意地抑制暗電流之產生。
此外，在第三實施例中，將一情形闡述為其中金屬氧化物膜13未形成於一通孔區域中之一實例，但(例如)如圖10C中所展示，金屬氧化物膜14可甚至形成於通孔之側面中。另外，在其中金屬氧化物膜14形成於通孔之側壁中之一情形下，可進一步令人滿意地抑制暗電流之產生。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖11A至圖11C、圖12A及圖12B展示第三實施例之固態成像裝置85之一製造方法。
在第三實施例之固態成像裝置85之製造方法中，首先在其中應形成矽之半導體基板22之一像素區域之一區域中，藉由p型半導體區域形成對應於由元件分離區域分離之每一像素之光電二極體PD。另外，藉由CVD方法在基板之表面上形成氧化物膜13。
接下來，如圖11A中所展示，在成為光接收表面之基板表面上，形成層間絕緣膜36，且形成Ta2 O5 作為金屬絕緣膜14。
另外，在本文中，藉由使用氧氣與氬氣之一混合氣體之一反應性濺鍍方法來沈積金屬氧化物膜14，其膜形成溫度係自室溫至400℃，且膜厚度係約1 nm至100 nm。
此外，使用一通用微影技術及蝕刻技術形成用於一接觸插塞之一接觸孔。接下來，藉由PVD方法掩埋及形成一金屬氮化物膜作為一接觸障壁金屬61，且藉由CVD方法掩埋及形成鎢作為一接觸插塞金屬62(見圖11B)。
接下來，藉由PVD方法堆疊鈦/氮化鈦/鋁合金(Al-0.5%Cu)/氮化鈦，藉由使用一微影技術及一金屬乾式蝕刻處理技術來執行佈線圖案化，且形成金屬佈線層(見圖11C)。
此外，藉由CVD方法形成氧化物膜，且藉由CMP經由平坦化處理形成層間膜36(見圖12A)。接下來，重複接觸形成以及佈線32及層間絕緣膜36之形成以形成一多層佈線結構(見圖12B)。
接下來，在多層佈線層之上部層上形成平坦化膜41。舉例而言，藉由應用諸如樹脂之一有機材料形成平坦化膜41。
之後，舉例而言，在平坦化膜41上依序形成拜耳配置之晶片上濾色器42及晶片上微透鏡43。以此方式，可獲得如圖9中所展示之第三實施例之固態成像裝置85。
5.　第四實施例 固態成像裝置之組態實例
圖13係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第四實施例之一示意圖。本實施例之固態成像裝置係一表面輻照型之一CMOS型固態成像裝置。根據第四實施例之一固態成像裝置85係藉由形成一像素區域(一所謂的成像區域)及安置於該像素區域周圍之一周邊電路部分來加以組態，在該像素區域中複數個像素係配置於一半導體基板22(舉例而言，由矽形成)上。
一單位像素包含成為一光電轉換部分之一光電二極體PD及複數個像素電晶體Tr。該光電二極體PD係藉由一n型半導體區域(未展示)及一p型半導體區域(未展示)組態為一pn接合型光電二極體。另外，面向基板之前方及後方之p型半導體區域亦充當用於抑制暗電流之一正電洞電荷累積區域。
包含光電二極體PD及像素電晶體Tr之每一像素係由形成於p型半導體區域中之一元件分離區域(未展示)分離。像素電晶體Tr在形成於半導體基板22之一表面側上之一p型半導體井區域中形成一n型源極區域及一汲極區域，且經由一閘極絕緣膜在兩個區域之間的基板表面上形成一閘極電極。
在成為半導體基板22之光接收表面之表面上形成一氧化物膜13，且在氧化物膜13上形成一層間絕緣膜36。此外，在層間絕緣膜36之上部層上，經由由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14及由Ti形成之黏附層15形成佈線32。另外，經由層間絕緣膜36安置複數個佈線32，且形成一所謂的多層佈線層。另外，在第四實施例中，僅在佈線32之形成區域中形成金屬氧化物膜14。
此外，一平坦化膜41係形成於多層佈線層之上部層上，且一晶片上濾色器42及一晶片上微透鏡43係依序形成於平坦化膜41上。另外，平坦化膜41可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成，且可使用(例如)一拜耳配置之一濾色器作為晶片上濾色器42。此外，晶片上微透鏡43可係由(例如)諸如樹脂之一有機材料形成。
在根據第四實施例之表面輻照型固態成像裝置85中，由Ta2 O5 形成之金屬氧化物膜14係安置於氧化物膜13與黏附層15之間，Ta2 O5 展示小於形成氧化物膜13之SiO2 之氧化焓的一氧化焓。此外，鑒於一化學反應及能量，與移除氧化物膜13之氧原子相比，自金屬氧化物膜14移除氧原子更穩定。由於彼原因，抑制半導體基板22與氧化物膜13之間的介面層自形成黏附層15之Ti移除氧原子，以使得半導體基板22與氧化物膜13之間的介面層受到保護且不受損壞，藉此可抑制因該介面狀態之形成所致之暗電流之產生。
另外，在第四實施例中，金屬氧化物膜14僅形成於佈線32之形成區域中，且光電二極體PD之上部部分之結構係與共同固態成像裝置(其中未形成金屬氧化物膜14之一固態成像裝置)之結構相同。由於彼原因，形成金屬氧化物膜14之材料之透射度或折射率可係任何值，材料選擇或膜形成條件之自由度頗高且對整合之限制很少。因此，可藉助較寬製程窗口條件來建立穩定製造製程。
經修改實例
在第四實施例中，雖然將一情形闡述為其中使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層作為金屬氧化物膜14之一實例，但無需通常使用一氧化鉭(Ta2 O5 )層。亦即，金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料(在本實施例之情形下，SiO2 )之氧化焓的氧化焓之一材料形成則足矣，且無需金屬氧化物膜14通常係由一氧化鉭(Ta2 O5 )層形成。舉例而言，金屬氧化物膜14可係由氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )、氧化鉬(MoO2 )或諸如此類形成。另外，若金屬氧化物膜14係由展示小於形成氧化物膜13之材料之氧化焓的氧化焓之一材料形成，則亦無需該材料係氧化物。
此外，在第四實施例中，將一情形闡述為其中金屬氧化物膜14直接形成於第一層之佈線32下方之一實例，然而，若金屬氧化物膜14至少直接形成於第一層之佈線32下方則足矣。由於彼原因，舉例而言，金屬氧化物膜14可直接形成於每一層之佈線32下方。另外，在其中金屬氧化物膜14直接形成於每一層之佈線32下方之一情形下，可進一步令人滿意地抑制暗電流之產生。
固態成像裝置之製造方法之實例
圖14A至圖14C、圖15A及圖15B展示第四實施例之固態成像裝置85之一製造方法。
在第四實施例之固態成像裝置85之製造方法中，首先在其中應形成矽之半導體基板22之一像素區域之一區域中，藉由p型半導體區域形成對應於由元件分離區域分離之每一像素之光電二極體PD。另外，藉由CVD方法在基板之表面上形成氧化物膜13。
接下來，如圖14A中所展示，在成為光接收表面之基板表面上，形成層間絕緣膜36，且形成Ta2 O5 作為金屬氧化物膜14。
另外，在本文中，藉由使用氧氣與氬氣之一混合氣體之一反應性濺鍍方法來沈積金屬氧化物膜14，其膜形成溫度係自室溫至400℃，且膜厚度係約1 nm至100 nm。
此外，使用一通用微影技術及蝕刻技術形成用於一接觸插塞之一接觸孔。接下來，藉由PVD方法掩埋及形成一金屬氮化物膜作為一接觸障壁金屬61，且藉由CVD方法掩埋及形成鎢作為一接觸插塞金屬62(見圖14B)。
接下來，藉由PVD方法堆疊鈦/氮化鈦/鋁合金(Al-0.5% Cu)/氮化鈦，藉由使用微影技術及金屬乾式蝕刻處理技術來執行佈線圖案化，且形成金屬佈線層。另外，在本實施例中，藉由在金屬佈線層經受乾式蝕刻處理時執行一過蝕刻，蝕刻並移除除了佈線32之形成區域以外的金屬氧化物膜14(見圖14C)。
此外，藉由CVD方法形成氧化物膜，且藉由CMP經由平坦化處理形成層間膜36(見圖15A)。接下來，重複接觸形成以及佈線32及層間絕緣膜36之形成以形成一多層佈線結構(見圖15B)。
接下來，在多層佈線層之上部層上形成平坦化膜41。舉例而言，舉例而言，藉由應用諸如樹脂之一有機材料形成平坦化膜41。
之後，舉例而言，在平坦化膜41上依序形成拜耳配置之晶片上濾色器42及晶片上微透鏡43。以此方式，可獲得如圖13中所展示之第四實施例之固態成像裝置85。
6.　第五實施例 相機之組態
圖16係用於闡述係應用本發明之一實施例之一成像器件之一實例之一相機77之一示意圖。此外，圖16中所展示之相機77係其中使用第一至第四實施例之固態成像裝置作為一成像器件之相機。
在應用本發明之一實施例之相機77中，來自一物件(未展示)之光經由一光學系統(諸如一透鏡71及一機械快門72)入射至固態成像裝置73之一成像區。另外，機械快門72切斷至固態成像裝置73之成像區之光入射以判定一曝光週期。
在本文中，固態成像裝置73使用根據上文所提及之第一至第四實施例之固態成像裝置1且係由包含一時序產生電路、一驅動系統或諸如此類之驅動電路74驅動。
此外，固態成像裝置73之輸出信號藉由下一級之信號處理電路75經受各種單個製程，且然後導出至外部作為成像信號。經導出之成像信號係儲存於諸如記憶體之一儲存媒體中或輸出至一監視器。
另外，對機械快門72之打開及關閉控制、對驅動電路74之控制、對信號處理電路75之控制或諸如此類係由系統控制器76執行。
在應用本發明之一實施例之相機中，由於採用固態成像裝置，因此可抑制暗電流之產生，藉此可獲得高畫面品質之俘獲影像。
7.　經修改實例 濾色器
在上文所闡述之第一至第五實施例中，儘管將一情形闡述為其中使用一RGB拜耳配置之濾色器42之一實例，但為改良色彩重現性且實現一高準確固態成像裝置，可使用一有機光電轉換膜。
圖17係用於闡述第一實施例之一經修改實例之一示意圖。在圖17中所展示之固態成像裝置21中，在平坦化膜41之上部層上形成一有機光電轉換膜82且經由分離層83形成一有機濾色器層84。
有機濾色器層84係對應於光電二極體PD形成，且係(例如)藉由以一檢查圖案安置青色之一有機濾色器層84C及黃色之一有機濾色器層84Y以便除去藍色(B)及紅色(R)來形成。此外，在有機濾色器層84上，形成將入射光聚焦於每一光電二極體PD上之一晶片上微透鏡43。
有機光電轉換膜82之一以綠色(G)為基的顏料包含玫紅系列顏料、酞青素衍生物、喹吖酮、酸性曙紅-Y、部花青素系列顏料或諸如此類作為一實例。
本實施例之固態成像裝置21自有機光電轉換膜82除去一綠色(G)信號，且藉助有機濾色器層84自青色及黃色之組合除去藍色(B)及紅色(R)。
在下文中，將基於圖18A及圖18B闡述有機光電轉換膜82及有機濾色器層84之一平坦配置(編碼)之一實例。
如圖18A中所展示，在所有像素中安置由有機光電轉換膜82形成之綠色(G)。此外，如圖18B中所展示，青色及黃色係呈一所謂的檢查圖案配置。藉由如下原理達成藍色(B)及紅色(R)之光譜。
亦即，藉由在有機濾色器層84C中吸收青色來移除紅色(R)分量，且藉由由有機光電轉換膜82繼續吸收綠色(G)來移除綠色(G)分量，藉此可自剩餘藍色(B)分量除去藍色(B)。
同時，藉由在有機濾色器層84Y中吸收黃色來移除藍色(B)分量且藉由由有機光電轉換膜82繼續吸收綠色(G)來移除綠色(G)分量，藉此可自剩餘紅色(R)分量除去紅色(R)。
可藉由上文所闡述之組態輸出綠色(G)、藍色(B)及紅色(R)之經分離色彩信號。
另外，青色之有機濾色器層84C及黃色之有機濾色器層84Y經配置以便成為一所謂的檢查圖案配置，藉此色度之空間照度或解析度稍微降低。然而，可相當大地改良色彩重現性。
半導體基板
在上文所闡述之第一至第五實施例中，雖然將一情形闡述為其中半導體基板係由矽形成之一實例，但無需半導體基板必需係矽基板，且半導體基板可係由其他半導體材料形成。
本發明含有與於2010年8月31日在日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP 2010-194181中所揭示之標的物相關之標的物，該日本優先專利申請以全文引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，可端視設計要求及其他因素而想起各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍及其等效內容之範疇內即可。
1．．．固態成像裝置
2．．．像素
3．．．像素區域/成像區域
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．．．水平信號線
11．．．半導體基板
12．．．輸入及輸出端子
13．．．氧化物膜
14．．．金屬氧化物膜
15．．．黏附層
21．．．固態成像裝置
22．．．半導體基板
22A．．．基板表面
22B．．．基板背面
23．．．像素區域/成像區域
24．．．像素
25．．．n型半導體區域
26．．．p型半導體區域
27．．．元件分離區域
28．．．p型半導體井區域
29．．．閘極電極
31．．．層間絕緣膜
32．．．佈線
33．．．多層佈線層
34．．．光接收表面
36．．．層間絕緣膜
37．．．防反射膜
38．．．氧化物膜
39．．．遮光膜
41．．．平坦化膜
42．．．晶片上濾色器
43．．．晶片上微透鏡
51．．．光電二極體
52．．．傳輸電晶體
53．．．放大電晶體
54．．．位址電晶體
55．．．重設電晶體
56．．．驅動佈線
57．．．垂直信號線
58．．．驅動佈線
59．．．驅動佈線
61．．．接觸障壁金屬
62．．．接觸插塞金屬
71．．．透鏡
72．．．機械快門
73．．．固態成像裝置
74．．．驅動電路
75．．．信號處理電路
76．．．系統控制器
77．．．相機
82．．．有機光電轉換膜
83．．．分離層
84．．．有機濾色器層
84C．．．青色之有機濾色器層
84Y．．．黃色之有機濾色器層
85．．．固態成像裝置
111．．．表面輻照型成像裝置
112．．．半導體基板
113．．．像素區域
114．．．閘極電極
115．．．元件分離區域
116．．．單位像素
117．．．層間絕緣膜
118．．．佈線
119．．．多層佈線層
120．．．平坦化膜
121．．．晶片上濾色器
122．．．晶片上微透鏡
123．．．光接收表面
128．．．絕緣層
131．．．背面輻照型固態成像裝置
132．．．光接收表面
201．．．半導體基板
202．．．氧化物膜
203．．．防反射膜
204．．．絕緣膜
205．．．黏附層
206．．．遮光膜
圖1係應用於本發明之各別實施例之一CMOS型固態成像裝置之一實例之一示意性組態圖；
圖2係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第一實施例之一示意圖；
圖3A係用於闡述第一實施例之一經修改實例之一示意圖(1)；
圖3B係用於闡述第一實施例之一經修改實例之一示意圖(2)；
圖4A及圖4B係用於闡述第一實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(1)；
圖5A及圖5B係用於闡述第一實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(2)；
圖6係用於闡述根據本發明之一實施例之固態成像裝置之一第二實施例之一示意圖；
圖7A及圖7B係用於闡述第二實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(1)；
圖8A及圖8B係用於闡述第二實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(2)；
圖9係用於闡述根據本發明之一實施例之一固態成像裝置之一第三實施例之一示意圖；
圖10A係用於闡述第三實施例之一經修改實例之一示意圖(1)；
圖10B係用於闡述第三實施例之一經修改實例之一示意圖(2)；
圖10C係用於闡述第三實施例之一經修改實例之一示意圖(3)；
圖11A至圖11C係用於闡述第三實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(1)；
圖12A及圖12B係用於闡述第三實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(2)；
圖13係用於闡述根據本發明之一實施例之一固態成像裝置之一第四實施例之一示意圖；
圖14A至圖14C係用於闡述第四實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(1)；
圖15A及圖15B係用於闡述第四實施例之固態成像裝置之一製造方法之示意圖(2)；
圖16係用於闡述應用本發明之一實施例之一成像裝置之一實例之一相機之一示意圖；
圖17係用於闡述第一實施例之一經修改實例之一示意圖；
圖18A及圖18B係用於闡述一有機光電轉換膜及一有機濾色器層之一平坦配置(編碼)之一實例之示意圖；
圖19係用於闡述一單位像素之一電路組態之一實例之一示意圖；
圖20係用於闡述相關技術之一CMOS型固態成像裝置(一表面輻照型)之一示意圖；
圖21係用於闡述相關技術之一CMOS型固態成像裝置(一背面輻照型)之一示意圖；且
圖22係用於闡述相關技術之背面輻照型固態成像裝置之一結構之一示意圖。
13．．．氧化物膜
14．．．金屬氧化物膜
15．．．黏附層
21．．．固態成像裝置
22．．．半導體基板
22A．．．基板表面
22B．．．基板背面
23．．．像素區域/成像區域
24．．．像素
25．．．n型半導體區域
26．．．p型半導體區域
27．．．元件分離區域
28．．．p型半導體井區域
29．．．閘極電極
31．．．層間絕緣膜
32．．．佈線
33．．．多層佈線層
34．．．光接收表面
37．．．防反射膜
38．．．氧化物膜
39．．．遮光膜
41．．．平坦化膜
42．．．晶片上濾色器
43．．．晶片上微透鏡

Claims (19)

  1. 一種固態成像元件，其包括：一半導體基板，其具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分；一氧化物層，其形成於該半導體基板之一表面上；一遮光層，其經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上；及一供氧層，其安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成。
  2. 如請求項1之固態成像元件，其中該供氧層係由一透光材料形成且係形成於對應於其中形成該半導體基板之該光接收部分之該區域之一區域之近似一整個表面上方。
  3. 如請求項1之固態成像元件，其中該供氧層僅形成於對應於其中形成該遮光層之該區域之一區域中。
  4. 如請求項1之固態成像元件，其中形成該黏附層及該遮光層之該材料之一氧化焓係大於形成該氧化物層之該材料之氧化焓。
  5. 如請求項1之固態成像元件，其中該黏附層及該遮光層含有鋁、鈦、鋁合金或氮化鈦中之至少一種材料。
  6. 如請求項1之固態成像元件，其中該供氧層係藉由使用氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )或氧化鉬(MoO2 )來加以組態。
  7. 如請求項1之固態成像元件，其中該固態成像元件係一背面輻照型固態成像元件，其包含具有將該入射光轉換成一電信號之該光接收部分之複數個像素部分及形成有該等像素部分之該半導體基板之一表面側中之一佈線層，且藉由該光接收部分接收自與形成有該佈線層之該表面相反之一側入射之光。
  8. 一種固態成像元件，其包括：一半導體基板，其具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分；一氧化物層，其形成於該半導體基板之一表面上；一佈線層，其經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上；及一供氧層，其安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成。
  9. 如請求項8之固態成像元件，其中該供氧層係由一透光材料形成且係形成於對應於其中形成該半導體基板之該光接收部分之該區域之一區域之一近似整個表面上方。
  10. 如請求項8之固態成像元件，其中該供氧層僅形成於對應於其中形成該佈線層之該區域之一區域中。
  11. 如請求項8之固態成像元件，其中形成該黏附層及該遮光層之該材料之一氧化焓係大於形成該氧化物層之該材料之氧化焓。
  12. 如請求項8之固態成像元件，其中該黏附層及該遮光層含有鋁、鈦、鋁合金或氮化鈦中之至少一種材料。
  13. 如請求項8之固態成像元件，其中該供氧層係藉由使用氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化釩(V2 O3 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、氧化鎢(WO2 )或氧化鉬(MoO2 )來加以組態。
  14. 一種製造一固態成像元件之方法，其包括：在具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分且其一表面上形成有一氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓；及經由一黏附層在遠於該供氧層之一上部層上形成一遮光層。
  15. 一種製造一固態成像元件之方法，其包括：在具有執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分且其一表面上形成有一氧化物層之一半導體基板之一上部層上形成由一材料形成之一供氧層，該材料展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓；及經由一黏附層在遠於該供氧層之一上部層上形成一佈線層。
  16. 一種固態成像裝置，其包括：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一遮光層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；及一光學系統，其將該入射光聚焦於該光接收部分上。
  17. 一種固態成像裝置，其包括：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一佈線層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；及一光學系統，其將該入射光聚焦於該光接收部分上。
  18. 一種成像裝置，其包括：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一遮光層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；一光學系統，其將該入射光聚焦於該光接收部分上；及一信號處理部分，其處理在該光接收部分中經受該光電轉換之一信號電荷。
  19. 一種成像裝置，其包括：一固態成像元件，其具有包含執行一入射光之一光電轉換之一光接收部分之一半導體基板、形成於該半導體基板之一表面上之一氧化物層、經由一黏附層形成於遠於該氧化物層之一上部層上之一佈線層及安置於該氧化物層與該黏附層之間且係由展示小於形成該氧化物層之一材料之氧化焓的一氧化焓之一材料形成之一供氧層；一光學系統，其將該入射光聚焦於該光接收部分上；及一信號處理部分，其處理在該光接收部分中經受該光電轉換之一信號電荷。
TW100127454A 2010-08-31 2011-08-02 固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置 TWI442559B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010194181A JP2012054321A (ja) 2010-08-31 2010-08-31 固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置及び撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201214688A TW201214688A (en) 2012-04-01
TWI442559B true TWI442559B (zh) 2014-06-21

Family

ID=45696005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100127454A TWI442559B (zh) 2010-08-31 2011-08-02 固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8471348B2 (zh)
JP (1) JP2012054321A (zh)
KR (3) KR20120021197A (zh)
CN (2) CN105355639B (zh)
TW (1) TWI442559B (zh)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442629B2 (en) 2004-09-24 2008-10-28 President & Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
US7057256B2 (en) 2001-05-25 2006-06-06 President & Fellows Of Harvard College Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices
US8692198B2 (en) 2010-04-21 2014-04-08 Sionyx, Inc. Photosensitive imaging devices and associated methods
EP2583312A2 (en) 2010-06-18 2013-04-24 Sionyx, Inc. High speed photosensitive devices and associated methods
JP2012191136A (ja) * 2011-03-14 2012-10-04 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
US9496308B2 (en) 2011-06-09 2016-11-15 Sionyx, Llc Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods
JP2014525091A (ja) 2011-07-13 2014-09-25 サイオニクス、インク． 生体撮像装置および関連方法
US9219092B2 (en) * 2012-02-14 2015-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grids in backside illumination image sensor chips and methods for forming the same
US9064764B2 (en) 2012-03-22 2015-06-23 Sionyx, Inc. Pixel isolation elements, devices, and associated methods
JP5801245B2 (ja) * 2012-04-09 2015-10-28 株式会社東芝 固体撮像装置
US10079257B2 (en) 2012-04-13 2018-09-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Anti-reflective layer for backside illuminated CMOS image sensors
US10007039B2 (en) 2012-09-26 2018-06-26 8797625 Canada Inc. Multilayer optical interference filter
JP6041607B2 (ja) 2012-09-28 2016-12-14 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
JP6074985B2 (ja) * 2012-09-28 2017-02-08 ソニー株式会社 半導体装置、固体撮像装置、および半導体装置の製造方法
JP6128787B2 (ja) * 2012-09-28 2017-05-17 キヤノン株式会社 半導体装置
CN103066091A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 陆伟 一种降低影像传感器小丘的方法
WO2014209421A1 (en) 2013-06-29 2014-12-31 Sionyx, Inc. Shallow trench textured regions and associated methods
JP6465545B2 (ja) 2013-09-27 2019-02-06 ソニー株式会社 撮像素子およびその製造方法ならびに電子機器
JP6124809B2 (ja) * 2014-01-15 2017-05-10 三菱電機株式会社 画像読取装置
KR20150092581A (ko) * 2014-02-05 2015-08-13 삼성전자주식회사 배선 구조물 및 그 형성 방법
JP2015185699A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 株式会社東芝 固体撮像装置及びその製造方法
US9281338B2 (en) 2014-04-25 2016-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor image sensor device having back side illuminated image sensors with embedded color filters
US9553118B2 (en) * 2014-06-18 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Formation of buried color filters in a back side illuminated image sensor using an etching-stop layer
KR102328769B1 (ko) * 2014-06-20 2021-11-18 삼성전자주식회사 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
US10739882B2 (en) * 2014-08-06 2020-08-11 Apple Inc. Electronic device display with array of discrete light-emitting diodes
CN107039468B (zh) 2015-08-06 2020-10-23 联华电子股份有限公司 影像感测器及其制作方法
CN110676271B (zh) * 2016-01-21 2022-11-18 索尼公司 光探测器件
JP2017175047A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 ソニー株式会社 半導体装置、固体撮像素子、撮像装置、および電子機器
JP2018006696A (ja) 2016-07-08 2018-01-11 東芝メモリ株式会社 記憶装置
KR102547313B1 (ko) * 2018-04-26 2023-06-23 삼성디스플레이 주식회사 배선 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 배선 기판의 제조 방법
KR102593949B1 (ko) * 2018-07-25 2023-10-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
JPWO2020058919A1 (ja) * 2018-09-21 2021-10-07 株式会社半導体エネルギー研究所 撮像装置、その作製方法および電子機器
US11532658B2 (en) 2020-01-17 2022-12-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor grid and method of fabrication of same
US20220320173A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Reduced cross-talk in color and infrared image sensor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229556A (ja) 2002-02-04 2003-08-15 Sony Corp 固体撮像素子およびその製造方法
JP2005018964A (ja) * 2003-06-06 2005-01-20 Sharp Corp 光情報記録媒体、及びそれを用いた再生方法、光情報処理装置
JP2007059834A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器
JP4992446B2 (ja) * 2006-02-24 2012-08-08 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ
JP2008135636A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Fujifilm Corp 固体撮像素子およびその製造方法
TWI413240B (zh) * 2007-05-07 2013-10-21 Sony Corp A solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and an image pickup device
JP2009130112A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Sony Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP5136081B2 (ja) * 2008-01-24 2013-02-06 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP5365033B2 (ja) * 2008-03-12 2013-12-11 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP2010016128A (ja) 2008-07-02 2010-01-21 Canon Inc 固体撮像装置及びその製造方法
TWI413267B (zh) * 2009-01-30 2013-10-21 Ulvac Inc 光電轉換裝置之製造方法、光電轉換裝置、光電轉換裝置之製造系統、及光電轉換裝置製造系統之使用方法
KR101776955B1 (ko) * 2009-02-10 2017-09-08 소니 주식회사 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
JP4798232B2 (ja) * 2009-02-10 2011-10-19 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5365345B2 (ja) * 2009-05-28 2013-12-11 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180108525A (ko) 2018-10-04
CN105355639B (zh) 2019-06-07
KR20200014872A (ko) 2020-02-11
JP2012054321A (ja) 2012-03-15
CN102386194A (zh) 2012-03-21
KR102076422B1 (ko) 2020-02-11
US8471348B2 (en) 2013-06-25
KR20120021197A (ko) 2012-03-08
US8928103B2 (en) 2015-01-06
CN102386194B (zh) 2015-11-25
KR102181689B1 (ko) 2020-11-23
CN105355639A (zh) 2016-02-24
US20120049306A1 (en) 2012-03-01
US20130256821A1 (en) 2013-10-03
TW201214688A (en) 2012-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI442559B (zh) 固態成像元件及其製造方法，固態成像裝置及成像裝置
US11832463B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
US11024660B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
US11282881B2 (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same, and imaging apparatus
US8450728B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP5564847B2 (ja) 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
TWI505452B (zh) 固態成像裝置，固態成像裝置之製造方法，及電子裝備
US20070210395A1 (en) Solid-state imaging device, method for producing same, and camera
JP2012018951A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像装置及び撮像装置