TWI569432B - 固態成像器件及其製造方法及電子裝置 - Google Patents

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Description

固態成像器件及其製造方法及電子裝置
本發明係關於一種固態成像器件、其製造方法及各自利用該固態成像器件之電子裝置。
諸如一數位相機之一電子裝置使用一固態成像器件。例如，一電子裝置使用充當該固態成像器件之一CMOS(互補金屬氧化物半導體)影像感測器。
該固態成像器件包括佈置於一半導體基板之一像素區域內之複數個像素。該等像素中之每一者具有一光電轉換區段。該光電轉換區段之一典型實例係其中入射光由一光接收表面接收且經受一光電轉換程序以便將該光轉換成信號電荷之一光電二極體。
在係一典型固態成像器件之一CMOS影像感測器中，每一像素經組態以除一光電轉換區段之外還包括一像素電晶體電路。該像素電晶體電路經組態以讀出由該光電轉換區段產生之信號電荷，並將該信號電荷作為一電信號輸出至一信號線。
在包括佈置於一半導體基板上之複數個光電轉換區段之一固態成像器件中，通常，一多層佈線層提供於該半導體基板之前表面側上且來自該前表面側之入射光由該光電轉換區段之該光接收表面接收。具有此一組態之一固態成像器件稱作前表面輻射類型之一固態成像器件。因此，在前表面輻射類型之情形中，具有一大厚度之多層佈線層存在 於一微透鏡與該光接收表面之間的一位置處。因此，線降低孔徑比。因此，在某些情形中難以提高靈敏度。
為瞭解決上文所述之問題，人們已提出一種其中來自該半導體基板之後表面側之入射光由該光電轉換區段接收之組態該半導體基板之該後表面側係與上面提供該多層佈線層之上述前表面側相對之一側。具有此一組態之一固態成像器件稱作後表面輻射類型之一固態成像器件。為獲取關於後表面輻射類型之更多資訊，建議讀者參考諸如日本公開專利第2010-109295號、第2010-186818號及第2007-258684號之文獻。
在後表面輻射類型之情形中，該半導體基板之厚度減至大約3μm之一值。因此，通過該半導體基板之入射光可由包括於該多層佈線層中之線反射且在某些情形中可傳播回至佈置於該半導體基板上之光電二極體。因此，在此等情形中，由一光電二極體產生之一信號包括降低所拍攝影像之品質之雜訊。
如上所述，難以提高藉由利用現有成像器件所拍攝之一影像之品質。
期望提供一種能夠提高所拍攝影像之品質之固態成像器件、一種用於製造該固態成像器件之一方法及一種使用該固態成像器件之一電子裝置。
一種由本發明提供之固態成像器件包括：一光電轉換區段，其提供於一半導體基板內部以接收來 自該半導體基板之一表面之入射光；一佈線層，其提供於該半導體基板之另一表面上；及一光吸收層，其提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間以吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光。
一種由本發明提供之電子裝置使用上文所述之固態成像器件。
一種用於製造由本發明提供之一固態成像器件之方法包括：在一半導體基板內部提供一光電轉換區段以充當用於接收來自該半導體基板之一表面之入射光之一區段；在該半導體基板之另一表面上提供一光吸收層以充當用於吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光之一層；及提供一佈線層以便覆蓋屬於該半導體基板之該另一表面以充當上面已提供該光吸收層之一表面。
根據本發明，提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間的該光吸收層吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光。
根據本發明，可提供一種能夠提高所拍攝影像之品質之固態成像器件、一種用於製造該固態成像器件之方法及一種使用該固態成像器件之一電子裝置。
本發明之較佳實施例藉由參考附圖說明如下。
應注意，對該等實施例之說明劃分成按以下次序配置之主題。
1：第一實施例(該光吸收層係與閘極相同之層)
2：第二實施例(該光吸收層係不同於閘極之層之一層)
3：其他
1：第一實施例 (A)裝置組態 (A-1)相機主要元件組態
圖1係展示根據一第一實施例之一相機40之組態之一圖示。
如圖1中所示，相機40具有一固態成像器件1、一光學系統42、一控制區段43及一信號處理區段44。其中每一者一個接著一個地依序說明如下。
經由光學系統42來自一成像物體之入射光H由固態成像器件1之成像表面PS接收且固態成像器件1對光H實施一光電轉換程序以便產生信號電荷。然後，固態成像器件1讀出作為該光電轉換程序之結果所獲得之信號電荷並將該信號電荷作為一電信號輸出至信號處理區段44。固態成像器件1根據自控制區段43接收之一控制信號來實施此等操作。
光學系統2包括諸如一影像形成透鏡及一光闌之光學部件。光學系統2將入射光H集中在固態成像器件1之成像表面PS上。
控制區段43將各種控制信號輸出至固態成像器件1及信 號處理區段44以便控制並驅動固態成像器件1及信號處理區段44。
信號處理區段44將自固態成像器件1接收之電信號作為原始資料處理以便產生該成像物體之一數位影像。
(A-2)固態成像器件之主要元件之組態
固態成像器件1之整個組態說明如下。
圖2係展示根據第一實施例之固態成像器件1之整個組態之一圖示。
如圖2中所示，根據本實施例之固態成像器件1包括一半導體基板101。半導體基板101通常係具有一小膜厚度之一單晶矽基板。半導體基板101之表面包括一像素區域PA及一周圍區域SA。
如圖2中所示，像素區域PA具有一矩形形狀且包括沿水平方向x及垂直方向y佈置之複數個像素P。亦即，該等像素P經佈置以形成一矩陣。
像素區域PA中之像素P中之每一者經組態以接收入射光並將該光轉換成信號電荷。然後，圖中未展示之一像素電晶體電路讀出該信號電荷並將該信號電荷作為一電信號輸出至信號處理區段44。稍後將闡述像素P之一詳細組態。
如圖2中所示，周圍區域SA置於環繞像素區域PA之位置處。在周圍區域SA中，提供周邊電路。
具體而言，如圖2中所示，該等周邊電路包括一垂直驅動電路13、一行電路14、一水平驅動電路15、一外部目的地輸出電路17、一TG(時序產生器)18及一快門驅動電路 19。
如圖2中所示，在周圍區域SA中，垂直驅動電路13提供於像素區域PA之一側上。垂直驅動電路13經組態而以列為單位選擇並驅動像素區域PA中之像素P。
如圖2中所示，在周圍區域SA中，行電路14提供於像素區域PA下方。行電路14經組態而以行為單位對接收自像素P之電信號實施信號處理。行電路14包括圖中未展示之一CDS(相關式雙重取樣)電路且亦實施該信號處理以便消除固定圖案雜訊。
如圖2中所示，水平驅動電路15電連接至行電路14。水平驅動電路15通常包括一移位暫存器且依序為外部目的地輸出電路17提供各自保持於像素P之矩陣之行中之每一者之行電路14中之信號。
如圖2中所示，外部目的地輸出電路17亦電連接至行電路14。外部目的地輸出電路17對接收自行電路14之電信號實施信號處理且將作為該信號處理之結果所獲得之數位信號輸出至固態成像器件1外部之信號處理區段44。外部目的地輸出電路17包括一AGC(自動增益控制)電路17a及一ADC(類比轉數位轉換)電路17b。在外部目的地輸出電路17中，AGC電路17a施加一增益至一類比電信號且然後，ADC電路17b將該類比電信號轉換成該數位信號，以將該數位信號輸出至固態成像器件1外部之信號處理區段44。
如圖2中所示，時序產生器18電連接至垂直驅動電路13、行電路14、水平驅動電路15、外部目的地輸出電路17 及快門驅動電路19。時序產生器18產生各種時序信號，且將該等時序信號供應至垂直驅動電路13、行電路14、水平驅動電路15、外部目的地輸出電路17及快門驅動電路19以便驅動並控制每一電路。
快門驅動電路19經組態而以列為單位選擇像素P並調整所選定像素P之曝光時間。
(A-3)固態成像器件之詳細組態
根據本實施例之固態成像器件之一詳細組態說明如下。
圖3至圖6各自係展示用於根據第一實施例之固態成像器件1中之主要元件之一圖示。
更確切地說，圖3係展示包括一半導體基板101之固態成像器件1之一截面之一圖示。圖4及圖5各自係展示圖3中所示之半導體基板101之表面(亦即，展示圖3中所示之一下表面)之一圖示。圖6係展示像素P之電路組態之一圖示。
詳細而言，圖3係展示表示圖4及圖5中所示之一部分X1至X2之一截面之一模型之一圖示。圖4係展示除一支撐基板SS、一佈線層111、一光反射防止膜301及一光吸收層401以外之圖3中展示為半導體基板101之前表面之下表面之一圖示。另一方面，圖5係展示具有如由一帶陰影部分所示提供於其上之光吸收層401之圖3中展示為半導體基板101之前表面之下表面之一圖示。應注意，為了繪圖方便起見，在圖中，每一部分之形狀(包括寬度)可在各圖示間適當改變。
如圖3中所示，固態成像器件1包括提供於半導體基板 101內部之一光電二極體21、半導體基板101係由具有一小膜厚度之一單晶矽製成之一基板。
如圖3中所示，在圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面上，提供有一遮光層122、一濾色器CF及一微透鏡ML。
另一方面，在圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上，提供一傳送電晶體22。如圖4及圖5中所示，除傳送電晶體22之外，還提供有一放大電晶體23、一選擇電晶體24及一重設電晶體25。傳送電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25構成一像素電晶體電路Tr。然而，放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25未展示於圖3中。
另外，如圖3中所示，包括光吸收層401之部件亦提供於圖3中展示為半導體基板101之前表面一下表面上。此外，在圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上，亦提供佈線層111。此外，在佈線層111之一特定側上，提供支撐基板SS。佈線層111之該特定側係與靠近於半導體基板101之另一側相對之一側。
亦即，根據該實施例之固態成像器件1經組態以用作後表面輻射類型之一CMOS影像感測器。在後表面輻射類型之情形中，來自係圖3中所示之一上表面之後表面之入射光H在用以拍攝一彩色影像之一操作中由光電二極體21接收且由此轉換成信號電荷。
用於固態成像器件1中之每一區段之細節說明如下。
(a)光電二極體21
在固態成像器件1中，複數個光電二極體21佈置於像素區域PA中以使得光電二極體21中之每一者與圖2中所示之複數個像素P中之每一者相關聯。亦即，光電二極體21佈置於係沿水平方向x及垂直於水平方向x垂直方向y之一xy平面之成像平面上。
如上所述，光電二極體21經組態以接收入射光H、實施一光電轉換程序以將入射光H轉換成信號電荷並然後儲存該電荷。
在此情形中，如圖3中所示，光電二極體21接收來自接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側之入射光H。如圖3中所示，濾色器CF及微透鏡ML提供於光電二極體21上方。因此，入射光H藉由依序通過微透鏡ML及濾色器CF傳播至光電二極體21，從而由光電二極體21之一光接收表面JS接收。然後，光電二極體21對入射光H實施一光電轉換程序以便如上文所述將入射光H轉換成信號電荷。
如圖3中所示，光電二極體21提供於半導體基板101內部。
通常，一n型半導體區域101n形成為用於累積充當電荷之電子之一電荷累積區域。在光電二極體21中，n型半導體區域101n由提供於接近於圖3中展示為n型半導體區域101n之後表面之一上表面之一側上之一p型半導體區域101pa與提供於接近於圖3中展示為n型半導體區域101n之 前表面之一下表面之一側上之一p型半導體區域101pc夾持。亦即，光電二極體21具有其中形成p型半導體區域101pa及101pc以便防止暗電流產生於n型半導體區域101n之上表面側及下表面側上之邊界面上之一HAD(電洞累積二極體)結構。由光電二極體21產生之信號電荷在n型半導體區域101n內部漂移且在提供於接近於圖3中展示為n型半導體區域101n之前表面之一下表面之一側上之p型半導體區域101pc附近累積。
如圖3及圖4中所示，一像素分離區段PB提供於像素P之間。光電二極體21提供於作為像素P內部之一區域佈置於像素分離區段PB之間的一區域內。具體而言，如圖3中所示，在像素分離區段PB上，一p型半導體區域101pb經提供，從而自圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面至圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面延伸穿過半導體基板101之內部。以此方式，像素P彼此電分離。如圖4中所示，像素分離區段PB經提供以形成存在於像素P之間的一柵格。光電二極體21提供於作為像素P內部之一區域佈置於形成該柵格之像素分離區段PB之間的一區域內。
如圖6中所示，光電二極體21之陽極連接至接地。電子作為由像素電晶體電路Tr讀出之信號電荷累積於光電二極體21中。像素電晶體電路Tr將該信號電荷作為一電信號輸出至一垂直信號線27。
(b)遮光層122
在固態成像器件1中，如圖3中所示，遮光層122提供於接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側上。
在此組態中，如圖3中所示，一絕緣層121經提供以便覆蓋圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面而遮光層122提供於絕緣層121之上表面上。在圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面上，遮光層122具有對應於像素分離區段PB之部分。然而，遮光層122不具有對應於像素P之部分。亦即，在光電二極體21之光接收表面JS上，存在一孔徑。
應注意，雖然圖4中未展示，但遮光層122之平面形狀係類似於由像素分離區段PB所形成之形狀之形狀。
在本實施例中，圖3中所示之絕緣層121係由通常SiO2(氧化矽)製成。另一方面，遮光層122係由通常諸如W(鎢)之一金屬材料製成。遮光層122亦可適當地由Al(鋁)而不是W(鎢)製成。
然後，在絕緣層121之上表面上，提供一平坦膜123以便覆蓋遮光層122。平坦膜123係由一光學透明材料製成。
(c)濾色器CF
在固態成像器件1中，如圖3中所示，濾色器CF提供於接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側上之平坦膜123之上表面上。
圖7係展示用於第一實施例中之一濾色器CF之一圖示。更確切地說，圖7展示濾色器CF之一俯視圖。
如圖7中所示，濾色器CF包括通常一紅色濾光器層CFR、一綠色濾光器層CFG及一藍色濾光器層CFB。紅色濾光器層CFR、綠色濾光器層CFG及藍色濾光器層CFB置於彼此毗鄰之位置處。紅色濾光器層CFR、綠色濾光器層CFG及藍色濾光器層CFB中之每一者與像素P中之一者相關聯。
在此情形中，如圖7中所示，紅色濾光器層CFR、綠色濾光器層CFG及藍色濾光器層CFB經佈置以形成通常一拜耳陣列。亦即，複數個上述綠色濾光器層CFG沿一對角方向佈置以形成一棋盤設計。然後，使一紅色濾光器層CFR與一藍色濾光器層CFB沿另一對角方向彼此分離開以結合彼此毗鄰之兩個綠色光波片層CFG形成一方形區塊。
濾色器CF之紅色濾光器層CFR經形成以具有對具有處於紅色之通常625 nm至740 nm之一波長頻帶中之一波長之光之一高光透射比。亦即，紅色濾光器層CFR經形成以便允許入射光H通過紅色濾光器層CFR並作為紅色光傳播至光接收表面JS。
出於同樣原因，濾色器CF之綠色濾光器層CFG經形成以具有對具有處於綠色之通常500 nm至565 nm之一波長頻帶中之一波長之光之一高光透射比。因此，綠色濾光器層CFG具有對具有短於通過紅色濾光器層CFR之光之波長頻帶之一波長之光之一高光透射比。亦即，綠色濾光器層CFG經形成以便允許入射光H通過綠色濾光器層CFG並作為綠色光傳播至光接收表面JS。
同樣地，濾色器CF之藍色濾光器層CFB經形成以具有對具有處於藍色之通常450 nm至485 nm之一波長頻帶中之一波長之光之一高光透射比。因此，藍色濾光器層CFB具有對具有短於通過綠色濾光器層CFG之光之波長頻帶之一波長之光之一高光透射比。亦即，藍色濾光器層CFB經形成以便允許入射光H通過藍色濾光器層CFB並作為藍色光傳播至光接收表面JS。
如上所述，構成濾色器CF之紅色濾光器層CFR、綠色濾光器層CFG及藍色濾光器層CFB具有對具有處於彼此不同之波長頻帶中之波長之光線之高光透射比。紅色濾光器層CFR、綠色濾光器層CFG及藍色濾光器層CFB各自與像素P中之一者相關聯且佈置於彼此毗鄰之位置處。
(d)微透鏡ML
如圖3中所示，在固態成像器件1中，微透鏡ML提供於接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側上之濾色器CF之上表面上。
固態成像器件1具有佈置於各自對應於像素P中之一者之位置處之複數個此類微透鏡ML。提供於接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側上，微透鏡ML係具有沿向上方向突出之一形狀之一凸面透鏡。微透鏡ML經組態以將入射光H集中於每一像素P之光電二極體21上。通常，微透鏡ML係由諸如苯乙烯樹脂、壓克力樹脂或酚醛清漆樹脂之透明樹脂製成。
(e)像素電晶體電路Tr
在固態成像器件1中，複數個像素電晶體電路Tr經提供以使得像素電晶體電路Tr中之每一者與圖2中所示之像素P中之每一者相關聯。
如圖4至圖6中所示，像素電晶體電路Tr包括傳送電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25。像素電晶體電路Tr經組態以自光電二極體21讀出信號電荷並將該電荷作為一電信號輸出。
圖3展示像素電晶體Tr之傳送電晶體22。然而，與傳送電晶體22同樣地，放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25提供於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上。用於像素電晶體電路Tr中之傳送電晶體22之一閘極電極22G係經由通常係氧化矽膜之一閘極絕緣膜110由典型矽形成。出於同樣原因，雖然圖3中未展示，但放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25之閘極電極各自由係經由通常係氧化矽膜之閘極絕緣膜110由典型矽形成。電晶體22至25各自係一N溝渠MOS電晶體。另外，在圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上，電晶體22至25由佈線層111覆蓋。
如圖4及圖5中所示，在像素電晶體電路Tr中，傳送電晶體22提供於接近於光電二極體21之一位置處。在此組態中，如圖6中所示，傳送電晶體22提供於光電二極體21與一浮動擴散部FD之間的一位置處以使得傳送電晶體22能夠將信號電荷自光電二極體21傳送至浮動擴散部FD。具體而言，傳送電晶體22之閘極電極電連接至一傳送線26。根據 自傳送線26供應至傳送電晶體22之閘極電極之一傳送信號TG，傳送電晶體22將光電二極體21中所累積之信號電荷傳送至浮動擴散部FD。
如圖4及圖5中所示，用於像素電晶體電路Tr中之放大電晶體23提供於夾於像素分離區段PB中之選擇電晶體24與重設電晶體25之間的一位置處。如圖6中所示，放大電晶體23經組態以放大出現在浮動擴散部FD處之一輸入電信號並輸出該經放大信號。該輸入電信號係作為對該信號電荷實施以將該電荷轉換成電壓之一轉換程序之結果所獲得之一電壓。具體而言，放大電晶體23之閘極電極電連接至浮動擴散部FD。另外，放大電晶體23之汲極電極電連接至一電源供應線Vdd而放大電晶體23之源極電極電連接至選擇電晶體24。當選擇電晶體24由供應至選擇電晶體24之閘極電極之一選擇信號SEL選擇且處於一導通狀態下時，一恆定電流源I經由選擇電晶體24供應一恆定電流至放大電晶體23以使得放大電晶體23作為一源極跟隨器操作。因此，藉由供應選定信號SEL至選擇電晶體24之閘極電極，放大電晶體23放大係作為在浮動擴散部FD中對該信號電荷實施以將該電荷轉換成電壓之一轉換程序之結果所獲得之一電壓之電信號。
如圖4及圖5中所示，用於像素電晶體電路Tr中之選擇電晶體24經提供以與一像素分離區段PB中之放大電晶體23及重設電晶體25排成一行。在此組態中，隨著選擇電晶體24由選擇信號SEL選擇，如圖6中所示，選擇電晶體24將由放 大電晶體23輸出之電信號傳遞至垂直信號線27。具體而言，選擇電晶體24之閘極電極電連接至輸送選擇信號SEL之一位址線28。當選擇信號SEL供應至選擇電晶體24之閘極電極時，選擇電晶體24處於一導通狀態下，從而將作為放大之結果由放大電晶體23輸出之電信號傳遞至垂直信號線27。
如圖4及圖5中所示，用於像素電晶體電路Tr中之重設電晶體25經提供以在一像素分離區段PB中與放大電晶體23及選擇電晶體24排成一行。如圖6中所示，重設電晶體25經組態以重設出現在放大電晶體23之閘極電極上之一電位。具體而言，重設電晶體25之閘極電極電連接至輸送一重設信號RST之一重設線29。另外，重設電晶體25之汲極電極電連接至電源供應線Vdd而重設電晶體25之源極電極電連接至浮動擴散部FD。根據自重設線29供應至重設電晶體25之重設信號RST，重設電晶體25將出現在電連接至放大電晶體23之閘極電極之浮動擴散部FD上之電位重設至一電源之電壓。
圖8A至圖8C係在第一實施例中之用以拍攝一影像之一操作中供應至一像素P之像素電晶體電路Tr之控制信號之時序圖。
更確切地說，圖8A展示供應至選擇電晶體24之閘極電極之選擇信號SEL之時序圖而圖8B展示供應至重設電晶體25之閘極電極之重設信號RST之時序圖。另一方面，圖8C展示供應至傳送電晶體22之閘極電極之傳送信號TG之時序 圖(參考圖6)。
如圖8A至圖8C中所示，當實施用以拍攝一影像之一操作時，在一第一時間點t1處，使選擇信號SEL升高至一高位準以便使選擇電晶體24處於一導通狀態下。然後，在一第二時間點t2處，使重設信號RST升高至一高位準以便使重設電晶體25處於一導通狀態下。因此，重設出現在放大電晶體23之閘極電極上之電位(參考圖6)。
隨後，如圖8A至圖8C中所示，在一第三時間點t3處，將重設信號RST下拉至一低位準以便使重設電晶體25處於一關斷狀態下。然後，過些時間，讀出表示一重設位準之一電壓並將其作為一輸出信號供應至行電路14(參考圖2及圖6)。
隨後，如圖8A至圖8C中所示，在一第四時間點t4處，使傳送信號TG升高至一高位準以便使傳送電晶體22處於一導通狀態下。例如，已施加一負電壓至傳送電晶體22之閘極電極以便使傳送電晶體22在一電荷累積週期期間處於一關斷狀態理。隨著傳送電晶體22處於一關斷狀態下，將升高至一高位準以變為一正電壓之傳送信號TG施加至傳送電晶體22之閘極電極以便使傳送電晶體22處於一導通狀態下。因此，將在電荷累積週期期間累積於光電二極體21中之信號電荷傳送至浮動擴散部FD(參考圖6)。
然後，如圖8A至圖8C中所示，在一第五時間點t5處，將傳送信號TG下拉至一低位準以便使傳送電晶體22處於一關斷狀態下。此後，將表示根據累積於光電二極體21中之 信號電荷之一信號位準之電壓作為一輸出信號供應至行電路14(參考圖2及圖6)。隨後，將選擇信號SEL下拉至一低位準以便使選擇電晶體24處於一關斷狀態下。
行電路14根據累積於光電二極體21中之信號電荷對先前供應至其以表示重設位準之信號及稍後供應至其以表示信號位準之信號實施差動處理。然後，行電路14儲存作為該差動處理之結果所獲得之一信號(參考圖2)。因此，可消除由尤其提供於各像素P間之每一像素P中之電晶體之臨限電壓Vth之變化所產生之固定圖案雜訊。
如上所述，驅動像素P之操作係以包括沿水平方向x佈置之複數個像素P列為單位實施。各自用於提供於一列上之像素P中之一者中之傳送電晶體22之閘極電極藉由針對該列提供之一傳送線26彼此連接。出於同樣原因，各自用於提供於一列上之像素P中之一者中之選擇電晶體24之閘極電極藉由針對該列提供之一位址線28彼此連接。同樣地，各自用於提供於一列上之像素P中之一者中之重設電晶體25之閘極電極藉由針對該列提供之一重設線29彼此連接。因此，驅動提供於一列上之像素P之一操作可針對該列上之像素P同時實施。
具體而言，由先前所述之垂直驅動電路13供應之選擇信號SEL沿垂直方向y一列接著一列地依序自該矩陣中之像素列選擇稱作一像素列之一水平線。然後，由時序產生器18產生之各種時序信號控制用於像素P中之每一者中之電晶體。因此，針對每一行像素P，產生於像素P中之每一者中 之一電信號經由針對該行提供之一垂直信號線27供應至行電路14以儲存於其中。隨後，水平驅動電路15選擇儲存於行電路14中之一信號並依序將該等選定信號輸出至外部目的地輸出電路17(參考圖2及圖6)。
然後，信號處理區段44藉由將自用以拍攝一影像之操作獲得之信號作為原始資料處理來對該等信號實施信號處理以便產生一數位影像(參考圖1)。
(f)光反射防止膜301及光吸收層401
如圖3中所示，在固態成像器件1中，光反射防止膜301及光吸收層401中之每一者提供於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上。
在此組態中，如圖3中所示，閘極絕緣膜110經提供以便覆蓋圖中展示為半導體基板101之前表面之整個下表面。然後，光反射防止膜301提供於閘極絕緣膜110上以結合閘極絕緣膜110形成一堆疊。光反射防止膜301提供於與閘極電極22G相同之層上而不覆蓋閘極電極22G。
來自一成像物體之入射光H包括能夠通過光電二極體21之光。光反射防止膜301經組態以防止通過光電二極體21之光在閘極絕緣膜110與光吸收層401之間的邊界面上被反射。
具體而言，光反射防止膜301係藉由將其膜厚度設定處於來自一適當選定材料之一適當值下形成以便允許根據一光干涉效應來實施一光反射防止功能。用於製作光反射防止膜301之適當選定材料係具有介於用於製作閘極絕緣膜 110之一材料之折射率與用於製作光吸收層401之一材料之折射率之間的一折射率之一絕緣材料。
如圖3中所示，光吸收層401提供於形成於提供於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上之閘極絕緣膜110上之光反射防止膜301上。光吸收層401提供於與傳送電晶體22之閘極電極22G相同之層上而不覆蓋閘極電極22G。
如圖5中所示，光吸收層401形成於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面下方以便覆蓋在此提供光電二極體21之一部分。然而，提供於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面下方之光吸收層401不覆蓋在此提供包括傳送電晶體22之像素電晶體電路Tr之一部分。光吸收層401提供為沿垂直方向y排成一行之像素P之間一單一接面。
另外，如圖5中所示，光吸收層401經形成以使得光吸收層401與提供於同一層上之電晶體22至25之閘極電極之間的一間隙之寬度D等於或大於0.1 μm。因此，可防止一不良電效應產生於光吸收層401與電晶體22至25之閘極電極之間的間隙中。此等閘極電極包括圖3中展示為傳送電晶體22之閘極電極之閘極電極22G。
如上所述，來自一成像物體之入射光H包括能夠通過光電二極體21之光。光吸收層401經組態以吸收能夠通過光電二極體21之光。詳細而言，來自接近於圖3中展示為半導體基板101之後表面之一上表面之一側之入射光H包括能 夠作為除由光電二極體21吸收之光之外的光通過光電二極體21之光。光吸收層401經組態以吸收能夠通過光電二極體21之光以便在此光到達佈線層111之前阻斷此光。
具體而言，光吸收層401係藉由利用具有大於充當用於製作半導體基板101之一材料之單晶矽之一光吸收係數之材料形成。例如，光吸收層401係藉由利用非晶矽形成。即使圖5未展示光反射防止膜301，光反射防止膜301亦具有與光吸收層401相同之平面形狀。
(g)佈線層111
在固態成像器件1中，如圖3中所示，佈線層111提供於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上。
如圖3中所示，佈線層111包括線111h及係一層間絕緣膜之一絕緣層111z。佈線層111係所謂多層佈線層，其係藉由複數次交替形成充當絕緣層111z及線111h之層間絕緣膜構造而成之一堆疊。通常，線111h係由諸如鋁之一金屬材料形成。另一方面，絕緣層111z通常係由諸如氧化矽之一絕緣材料形成。
在佈線層111中，線111h形成於上述絕緣層111z之間以將元件彼此電連接。在佈線層111中，每一佈線例如電連接像素電晶體電路Tr。線111h經由觸點CON將傳送電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25彼此電連接。亦即，佈線層111係藉由複數次交替形成絕緣層111z及線111h以使得線111h用作諸如展示於圖6中之傳送線26、垂直信號線27、位址線28及重設線29之各種線而構造 為一堆疊。
另外，線111h經形成以使得線111h與光吸收層401之間的間隙之寬度等於或大於0.1 μm。因此，可防止一不良電效應產生於光吸收層401與線111h之間的間隙中。
然後，在佈線層111之一特定側上之一表面上，提供一支撐基板SS。此特定側與上面提供半導體基板101之一側相對。支撐基板SS係由一矽半導體製成且具有幾百μm之一典型厚度。
(B)製造方法
接下來，製造固態成像器件1之一方法之主要元件說明如下。
圖9A至圖9D係展示用於製造根據第一實施例之固態成像器件1之方法之複數個圖示。
圖9A至圖9D中之每一者係如同圖3之一截面圖。
參考圖9A至圖9D來說明經實施以製造諸如圖3之圖示中展示為根據該實施例之一器件之固態成像器件1之程序(a)至(d)。
圖9A至圖9D中所示之程序依序詳細說明如下。
(a)包括光電二極體21之元件之形成(圖9A)
首先，如圖9A中所示形成包括光電二極體21之部件。
在此程序中，自圖9A中展示為由一單晶矽半導體製成之半導體基板101之前表面之一上表面，注入各自充當一雜質之離子以便形成包括光電二極體21之部件。具體而言，在半導體基板101中形成p型半導體區域101pa、101pb及 101pc以及n型半導體區域101n。
(b)包括傳送電晶體22之元件之形成(圖9B)
然後，如圖9B中所示形成包括傳送電晶體22之部件
在此程序中，通常，採用熱氧化方法以便在圖9B中展示為半導體基板101之前表面之一整個上表面上形成一氧化矽膜以便提供閘極絕緣膜110。
然後，在圖9B中展示為閘極絕緣膜110之前表面之一上表面上形成閘極電極22G。在形成閘極電極22G之程序中，通常在下文所述之條件下由一導電材料形成一膜以便提供圖中未展示之一導電層。隨後，對圖中未展示之導電層實施一圖案形成工作以便形成閘極電極22G。
條件
材料：多晶矽
厚度：100 nm至300 nm
膜形成方法：CVD方法
亦與傳送電晶體22之閘極電極22G同樣地形成除傳送電晶體22之外的電晶體23至25之閘極電極。然後，形成電晶體22至25之源極電極及汲極電極。以此方式，在圖9A至圖9D中展示為半導體基板101之前表面之一上表面上形成像素電晶體電路Tr。
(c)光反射防止膜301及光吸收膜401之形成(圖9C)
接下來，如圖9C中所示形成光反射防止膜301及光吸收層401。
在此程序中，在圖9C中展示為閘極絕緣膜110之前表面 之一上表面上形成光反射防止膜301。然後，在圖9C中展示為光反射防止膜301之前表面之一上表面上形成光吸收層401。
光反射防止膜301係藉由將其膜厚度設定處於來自一適當選定材料之一適當值下形成以便允許根據一光干涉效應來實施一光反射防止功能。用於製作光反射防止膜301之適當選定材料係具有介於用於製作閘極絕緣膜110之一材料之折射率與用於製作光吸收層401之一材料之折射率之間的一折射率之一絕緣材料。
例如，較佳由其折射率n0滿足下文所述之一方程式之一材料形成光反射防止膜301。因此，由於可藉由干涉來消除具有一波長λ之入射光，因而可充分實施光反射防止功能。在以下方程式中，符號n1表示定位於光反射防止膜301上方之光吸收層401之折射率而符號n2表示定位於光反射防止膜301下方之矽半導體基板101(Si)之折射率。矽半導體基板101之折射率n2為4.2(亦即，n2=4.2)。
(n2-n0)2/(n2+n0)2=(n0-n1)2/(n0+n1)2
亦即，假定光吸收層401係由非晶矽製成且假定光吸收層401之折射率n1具有處於1.4至3.5之一範圍內之一值(亦即，1.4n13.5)。換言之，假定光吸收層401之折射率n1具有3.0之一典型值。另外，假定閘極絕緣膜110係由氧化矽製成且閘極絕緣膜110之折射率n2具有1.4之一值(亦即，n2=1.4)。在此情形中，光反射防止膜301係由其折射率n0為大約2.0之一材料形成。
另外，若光反射防止膜301係由具有一折射率n0之一材料製成，則較佳形成其厚度d滿足以下方程式之光反射防止膜301：d=λ/(2×n0)×(m+1/2)，其中m=0、1、2等等。
亦即，假定用於製作光吸收層401之一材料之折射率n1具有2.0之一值。在此情形中，為防止具有800 nm之一典型波長λ之光(例如)被反射，根據以上方程式，光反射防止膜301係如此形成以致光反射防止膜301之厚度d等於100 nm(當m=0時)。作為一替代形式，光反射防止膜301經如此形成以致光反射防止膜301之厚度d等於300 nm(當m=1時)或500 nm(當m=2時)。
然後，在下文所述之典型條件下實施光吸收層401之一膜形成程序之後，執行一圖案形成工作以便形成光吸收層401。
條件
材料：非晶矽
厚度：50 nm至1,000 nm
膜形成方法：CVD方法
(d)佈線層111之形成(圖9D)
然後，如圖9D中所示形成佈線層111。
在此程序中，佈線層111經形成以便覆蓋其中已提供包括光吸收層401之部件之圖9D中展示為半導體基板101之前表面之一上表面。
(e)其他部件之形成
然後，在圖3中所示之一下表面上但在圖9D中展示為佈線層111之前表面之一上表面上，如圖3中所示適當黏貼支撐基板SS。隨後，對半導體基板101實施一膜薄化程序。例如，對半導體基板101之後表面執行一CMP(化學機械拋光)程序以便使半導體基板101之厚度(例如)自2.0 μm減至1.0 μm。在圖3中，半導體基板101之後表面係一上表面。
應注意，亦在該等圖中皆未展示之一SOI(絕緣體上矽)基板之一半導體層上形成諸如光電二極體21及像素電晶體電路Tr之部件，且以與上文所述相同之方式，可在提供佈線層111及支撐基板SS之後實施一膜薄化程序。
然後，如圖3中所示，形成遮光層122、濾色器CF及微透鏡ML。
藉由依序實施到現在為止所說明之以上程序，完成後表面輻射類型之一CMOS影像感測器。應注意，可顛倒形成包括傳送電晶體22之像素電晶體電路Tr之程序及形成光反射防止膜301以及光吸收層401之程序之執行次序。
(C)結論
如上所述，在此實施例中，用於接收入射光H並自入射光H產生信號電荷之光電二極體21提供於半導體基板101中。入射光H包括處於可見光域內之光。光電二極體21經組態以接收處於可見光域內之光並自該光產生該信號電荷。另外，像素電晶體電路Tr提供於接近於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面之一側上。圖3中展示為半導體基板101之前表面之下表面係與圖3中展示為半導 體基板101之後表面之一上表面相對之一側上之一表面。圖3中展示為半導體基板101之後表面之上表面係入射光H到達之一表面。像素電晶體電路Tr經組態以將已由光電二極體21產生之信號電荷作為一電信號輸出。然後，如圖3中所示，包括連接至像素電晶體電路Tr之線111h之佈線層111經提供以便覆蓋接近於半導體基板101之前表面之側上之像素電晶體電路Tr。
在具有後表面輻射類型之固態成像器件1中，來自提供於固態成像器件1上方之一光源之入射光H在某些情形中可通過半導體基板101。然後，通過半導體基板101之入射光H可由佈線層111之線111h反射且在某些情形中可再次到達半導體基板101之光電二極體21。由於再次到達光電二極體21之光在某些情形中可致使光電二極體21產生信號電荷，因而表示該信號電荷之一信號可含有雜訊以致所拍攝影像之品質在某些情形中可劣化。
然而，在此實施例之情形中，如圖3中所示，在接近於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面之一側上，提供光吸收層401。在圖3中所示之此組態中，光吸收層401作為在此形成光電二極體21之一部分提供於佈線層111與包括於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面中之一部分之間以使得作為入射光H之一部分通過半導體基板101之光由光吸收層401吸收。
在此實施例之情形中，光吸收層401係由非晶矽製成。非晶矽具有大於半導體基板101由其製成之單晶矽之光吸 收係數至少一個位數之一光吸收係數。
具體而言，以下說明比較非晶矽之光吸收係數與單晶矽之光吸收係數。另外，以下說明亦比較非晶矽之基本吸收邊緣與單晶矽之基本吸收邊緣。
非晶矽之光吸收係數表示如下：
800 nm之一入射光波長λ之200 cm-1
650 nm之一入射光波長λ之8,000 cm-1
540 nm之一入射光波長λ之60,000 cm-1
單晶矽之光吸收係數表示如下：
800 nm之一入射光波長λ之1,300 cm-1
650 nm之一入射光波長λ之4,500 cm-1
540 nm之一入射光波長λ之10,000 cm-1
非晶矽之基本吸收邊緣：
690 nm(1.8 eV之一能帶間隙)
單晶矽之基本吸收邊緣：
1,100 nm(1.12 eV之一能帶間隙)
因此，針對例如600 nm之一膜厚度，對自佈線層111至光接收區段之紅色光之反射量與不具有光吸收層401之一組態相比減至等於或小於1/10之一分數。
光吸收層401經形成以便與半導體基板101相比較吸收更多處於可見光域內之光。因此，光吸收層401在經由半導體基板101傳播至佈線層111之光到達佈線層111之前吸收該光。
因此，由於該實施例能夠防止光由包括於佈線層111中 之線111h反射，因而可提高所拍攝影像之品質。
另外，該實施例亦包括提供於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面與光吸收層401之間的光反射防止膜301。因此，該實施例能夠防止通過半導體基板101之入射光H由圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面與光吸收層401之間的邊界面反射。因此，由於光吸收層401能夠以一高效率度吸收光，因而可進一步提高所拍攝影像之品質。
(D)經修改版本 (D-1)第一經修改版本
在上文所述之第一實施例之情形中，光吸收層401係由未經摻雜非晶矽製成。然而，用於製作光吸收層401之材料決不僅限於未經摻雜非晶矽。亦即，光吸收層401亦可由除未經摻雜非晶矽之外的一材料製成。
在純非晶矽之情形中，能帶間隙具有大致處於1.4 eV至1.8 eV之一範圍內之一值。針對1.8 eV之一能帶間隙，基本吸收邊緣具有大約690 nm之一值。因此，若光吸收層401係由非晶矽製成，則具有一大波長之光不被吸收那麼多。具有一大波長之光之一典型實例係處於紅外光域內之光。另外，單晶矽自由該光擊中之一表面具有一小波長之入射光吸收達到一小深度。然而，單晶矽自由該光擊中之一表面深深地吸收具有一大波長之入射光。因此，具有一大波長之光在通過由單晶矽製成之半導體基板101之後傳播至佈線層111。該光然後由佈線層111之線111h反射以致 所拍攝影像之品質劣化。
然而，光吸收層401係由以通常Ge或類似物摻雜之非晶矽製成以便使其可將能帶間隙設定處於接近於係單晶矽之能帶間隙之1.1 eV之一值之一值下並將基本吸收邊緣設定處於對應於一大波長之一值下。
在此情形中，較佳在下文所述之典型條件下形成光吸收層401。
用作一摻雜劑之Ge
非晶矽中之Ge之濃度處於10至30原子%之一典型範圍內。
在此情形中，基本吸收邊緣之值為1.4 eV之一能帶間隙之890 nm而光吸收係數之值為800 nm之一波長之10,000 cm-1或650 nm之一波長之60,000 cm-1。
另外，即使光吸收層401係由微晶矽製成，如同上文所述，可將基本吸收邊緣設定處於對應於一大波長之一值下。
在此情形中，較佳在下文所述之典型條件下形成光吸收層401。
由小晶矽製成之光吸收層401
晶粒半徑：4 nm至100 nm
厚度：50 nm至1,000 nm
微晶矽之光吸收係數：
800 nm之一入射光波長λ之1,300 cm-1
650 nm之一入射光波長λ之6,000 cm-1
540 nm之一入射光波長λ之20,000 cm-1
微晶矽之基本吸收邊緣：1,100 nm(1.12 eV之一能帶間隙)
因此，此經修改版本能夠進一步提高所拍攝影像之品質。應注意，由於可容易藉由利用半導體器件製造設備來製造對此經修改版本之說明中所列舉之材料，因而該等材料之使用對資本投資及製造成本之影響較小。
(D-2)第二經修改版本
圖10係展示根據第一實施例之一第二經修改版本之一固態成像器件之主要元件之一圖示。
與圖5同樣地，圖10係展示作為接近於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面之一側上之元件包括於該固態成像器件中之主要元件之一圖示。
如圖10中所示，一觸點401C可提供於光吸收層401上。亦即，可提供一組態，使如圖3中所示之光吸收層401及包括於佈線層111中之線111h經由觸點401C彼此電連接。
在此一組態之情形中，較佳由通常以B摻雜之微晶矽形成光吸收層401以便使光吸收層401導電。
然後，經由連接至光吸收層401之線111h施加一電壓至光吸收層401以便防止一暗電流產生於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上。
在此經修改版本之情形中，施加處於-2.7 V至-1.0 V之一範圍內之一典型負電壓至光吸收層401。詳細而言，在圖8A至圖8C中展示為介於時間t1與t5之間的一時間週期之 一整個時間週期期間施加該負電壓至光吸收層401。在此時間週期期間，依序實施所有操作。該等操作包括一信號電荷累積週期、一信號電荷讀取週期及一重設週期。因此，電洞累積於圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面附近。因此，可防止一暗電流因圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上之一邊界面上之一懸浮鍵效應而產生。
應注意，在介於圖8A至圖8C中所示之時間t4與t5之間的一時間週期中實施之信號電荷讀取操作期間，可暫時施加一正電壓至光吸收層401。在此情形中，施加至光吸收層401之正電壓低於在該電荷讀取週期間施加至傳送電晶體22之閘極電極22G之一正電壓。例如，施加至傳送電晶體22之閘極電極22G之正電壓為+3.3 V或+2.7 V而施加至光吸收層401之正電壓為1.0 V。因此，光吸收層401致使所累積之信號電荷進行接近圖3中展示為半導體基板101之前表面之一下表面之一移動。因此，可有效地實施讀出信號電荷之信號電荷讀取操作(例如，參考日本公開專利第2007-258684號)。
因此，此經修改版本能夠進一步提高所拍攝影像之品質。
2：第二實施例 (A)器件組態
圖11及圖12各自係展示根據一第二實施例之一固態成像器件之主要元件之一圖示。
就像圖3，圖11係展示一截面之一圖示。另一方面，就像圖5，圖12展示接近於圖11中展示為該固態成像器件之半導體基板101之前表面之一下表面之一側。
詳細而言，圖11展示表示圖12中所示之一部分X1至X2之一截面之一模型。圖12展示除一支撐基板SS及一佈線層111以外之圖11中展示為半導體基板101之前表面之一下表面。應注意，為了繪圖方便起見，在圖中，每一部分之形狀(包括寬度)可在各圖示間適當改變。
如圖11及圖12中所示，用於第二實施例中之一光反射防止膜301b及一光吸收層401b不同於用於第一實施例中之其各別配對物。除了此等差異及與此等差異相關之材料，第二實施例等同於第一實施例。因此，自下文說明適當省略對為第一及第二實施例所共有之部分之說明。
如圖11中所示，光反射防止膜301b提供於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上，以便將一閘極絕緣膜110夾於光反射防止膜301b與半導體基板101之間。
然而，第二實施例不同於包括圖3之某些圖示中所示之第一實施例，因為，在第二實施例之情形中，光反射防止膜301b經提供以便如圖11中所示覆蓋傳送電晶體22之閘極電極22G。另外，光反射防止膜301b經提供以便使其中已形成傳送電晶體22之閘極電極22G之圖11中展示為半導體基板101之前表面之一下表面平坦。
亦即，如圖11中所示，光反射防止膜301b經形成以具有大於傳送電晶體22之閘極電極22G之一厚度。例如，根據 先前所述之一方程式，光反射防止膜301b經形成以使得光吸收層401b之厚度d為300 nm(當m=1時)或500 nm(當m=2時)。
如圖11中所示，光吸收層401b形成於圖中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上以便將閘極絕緣膜110及光反射防止膜301b夾於光吸收層401b與半導體基板101之間。
然而，在此實施例之情形中，如圖11中所示，光吸收層401b形成於圖中展示為光反射防止膜301b之前表面之一下表面上以便亦覆蓋傳送電晶體22之閘極電極22G。亦即，光吸收層401b不提供於與閘極電極22G相同之層上。
如圖12中所示，光吸收層401b形成於圖11中展示為半導體基板101之前表面之一整個下表面上以便覆蓋除其中已提供觸點CON之一部分之外的一特定部分。亦即，光吸收層401b經形成以便覆蓋圖11中展示為半導體基板101之前表面之一下表面，但在其中已提供觸點CON之部分上提供一孔徑。光吸收層401b提供為沿水平方向x及垂直方向y排成一行之像素P之間的一單一接面。
(B)結論
如上所述，與第一實施例同樣地，在第二實施例之情形中，光吸收層401b提供於圖11中展示為半導體基板101之前表面之一下表面上。因此，經由半導體基板101傳播至佈線層111之光在該光到達佈線層111之前由光吸收層401b吸收。
因此，第二實施例能夠防止經由半導體基板101傳播至佈線層111之光由佈線層111之線111h反射。因此，可提高所拍攝影像之品質。
應注意，第一實施例之第一及第二經修改版本中所採用之概念可適用於第二實施例。
3：其他
本發明之實施方案決不僅限於到現在為止所述之第一及第二實施例及第一實施例之第一及第二經修改版本。亦即，可以各種方式進一步修改第一及第二實施例以及第一實施例之第一及第二經修改版本以便實施本發明。
除此之外，在上文所述之實施例中，本發明適用於相機。然而，本發明之應用決不僅限於相機。亦即，本發明亦可適用於各自使用根據該等實施例中之每一者之固態成像器件之其他電子裝置。其他電子裝置之典型實例包括一掃描機及一影印機。
另外，在上文所述之實施例中，像素電晶體電路Tr包括四個不同電晶體，即，傳送電晶體22、放大電晶體23、選擇電晶體24及重設電晶體25。然而，像素電晶體電路Tr決不僅限於此一組態。例如，亦可提供其中像素電晶體電路Tr包括三個不同電晶體(即，傳送電晶體22、放大電晶體23及重設電晶體25)之一組態。
除此之外，在上文所述之實施例中，針對每一光電二極體21提供一傳送電晶體22、一放大電晶體23、一選擇電晶體24及一重設電晶體25。然而，本發明之實施方案決不僅 限於此一組態。例如，亦可採用其中針對每一複數個光電二極體21提供一放大電晶體23、一選擇電晶體24及一重設電晶體25之一組態。
另外，本發明可不僅適用於一CMOS影像感測器，而且適用於一CCD(電荷耦合器件)影像感測器。
除此之外，在上文所述之實施例中，提供一光反射防止膜301或301b。然而，本發明之實施方案決不僅限於此一組態。例如，亦可採用其中去除光反射防止膜301或301b之一組態。
另外，可適當地組合上文所闡述之實施例。
亦即，本發明可實現成以下實施方案。
1：一種固態成像器件，其包括：一光電轉換區段，其提供於一半導體基板內部以接收來自該半導體基板之一表面之入射光；一佈線層，其提供於該半導體基板之另一表面上；及一光吸收層，其提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間以吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光。
2：如實施方案1之固態成像器件，其中一光反射防止層提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間。
3：如實施方案1或2之固態成像器件，其中該光吸收層係由具有大於該半導體基板之光吸收係數之一光吸收係數之一材料形成。
4：如實施方案1或2之固態成像器件，其中： 該半導體基板係由單晶矽形成；且該光吸收層係由非晶矽形成。
5：如實施方案1或2之固態成像器件，其中：該半導體基板係由單晶矽形成；且該光吸收層係由以鍺摻雜之非晶矽形成。
6：如實施方案1或2之固態成像器件，其中：該半導體基板係由單晶矽形成；且該光吸收層係由微晶矽形成。
7：如實施方案1或2之固態成像器件，其中一電壓施加至該光吸收層以便防止一暗電流產生於該半導體基板之該另一表面上。
8：如實施方案1至6中任一方案之固態成像器件，該固態成像器件進一步具有提供於該半導體基板之該另一表面上以將由該光電轉換區段產生之信號電荷作為一電信號輸出之一像素電晶體電路，其中該佈線層提供於該半導體基板之該另一表面上以將該像素電晶體電路夾於該佈線層與該半導體基板之該另一表面之間。
9：一種用於製造一固態成像器件之方法，其包括：在一半導體基板內部提供一光電轉換區段以充當用於接收來自該半導體基板之一表面之入射光之一區段；在該半導體基板之另一表面上提供一光吸收層以充當用於吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光之一層；及提供一佈線層以便覆蓋屬於該半導體基板之該另一表面 以充當上面已提供該光吸收層之一表面。
10：一種電子裝置，其包括：一光電轉換區段，其提供於一半導體基板內部以接收來自該半導體基板之一表面之入射光；一佈線層，其提供於該半導體基板之另一表面上；及一光吸收層，其提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間以吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光。
應注意，在上文所述之實施例中，光電二極體21係一典型光電轉換區段而相機40係一典型電子裝置。
本申請案含有與2011年3月25日在日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP 2011-067076中所揭示之標的物相關之標的物，該日本優先專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
1‧‧‧固態成像器件
13‧‧‧垂直驅動電路
14‧‧‧行電路
15‧‧‧水平驅動電路
17‧‧‧外部目的地輸出電路
17a‧‧‧自動增益控制電路
17b‧‧‧類比轉數位轉換電路
18‧‧‧時序產生器
19‧‧‧快門驅動電路
21‧‧‧光電二極體
22‧‧‧傳送電晶體
22G‧‧‧閘極電極
23‧‧‧放大電晶體
24‧‧‧選擇電晶體
25‧‧‧重設電晶體
26‧‧‧傳送線
27‧‧‧垂直信號線
28‧‧‧位址線
29‧‧‧重設線
40‧‧‧相機
42‧‧‧光學系統
43‧‧‧控制區段
44‧‧‧信號處理區段
101‧‧‧半導體基板
101n‧‧‧n型半導體區域
101pa‧‧‧p型半導體區域
101pb‧‧‧p型半導體區域
101pc‧‧‧p型半導體區域
110‧‧‧閘極絕緣膜
111‧‧‧佈線層
111h‧‧‧線
111z‧‧‧絕緣層
121‧‧‧絕緣層
122‧‧‧遮光層
123‧‧‧平坦膜
301‧‧‧光反射防止膜
301b‧‧‧光反射防止膜
401‧‧‧光吸收層
401b‧‧‧光吸收層
401C‧‧‧觸點
CF‧‧‧濾色器
CFB‧‧‧藍色濾光器層
CFG‧‧‧綠色濾光器層
CFR‧‧‧紅色濾光器層
CON‧‧‧觸點
FD‧‧‧浮動擴散部
H‧‧‧入射光
I‧‧‧恆定電流源
JS‧‧‧光接收表面
ML‧‧‧微透鏡
P‧‧‧像素
PA‧‧‧像素區域
PB‧‧‧像素分離區段
PS‧‧‧成像表面
RST‧‧‧重設信號
SA‧‧‧周圍區域
SEL‧‧‧選定信號
SS‧‧‧支撐基板
TG‧‧‧傳送信號
Tr‧‧‧像素電晶體電路
Vdd‧‧‧電源供應線
X1‧‧‧部分
X2‧‧‧部分
圖1係展示根據一第一實施例之一相機之組態之一圖示；圖2係展示根據第一實施例之一固態成像器件之整個組態之一圖示；圖3係展示根據第一實施例之固態成像器件之主要元件之一圖示；圖4係展示根據第一實施例之固態成像器件之主要元件之一圖示；圖5係展示根據第一實施例之固態成像器件之主要元件 之一圖示；圖6係展示根據第一實施例之固態成像器件之主要元件之一圖示；圖7係展示用於第一實施例中之一濾色器之一圖示；圖8A至圖8C係在第一實施例中之用以拍攝一影像之一操作中施加至一像素之一像素電晶體電路之控制信號之時序圖；圖9A至圖9D係展示用於製造根據第一實施例之固態成像器件之一方法之複數個圖示；圖10係展示根據第一實施例之一經修改版本之一固態成像器件之主要元件之一圖示；圖11係展示根據一第二實施例之一固態成像器件之主要元件之一圖示；及圖12係展示根據第二實施例之固態成像器件之主要元件之一圖示。
1‧‧‧固態成像器件
13‧‧‧垂直驅動電路
14‧‧‧行電路
15‧‧‧水平驅動電路
17‧‧‧外部目的地輸出電路
17a‧‧‧自動增益控制電路
17b‧‧‧類比轉數位轉換電路
18‧‧‧時序產生器
19‧‧‧快門驅動電路
101‧‧‧半導體基板
P‧‧‧像素
PA‧‧‧像素區域
SA‧‧‧周圍區域

Claims (10)

  1. 一種固態成像器件，其包含：一光電轉換區段，其提供於一半導體基板內部以接收來自該半導體基板之一表面之入射光；一佈線層，其提供於該半導體基板之另一表面上；及一光吸收層，其提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間以吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光，其中該半導體基板係由單晶矽形成，且其中該光吸收層係由非晶矽、微晶矽及以鍺摻雜之非晶矽所構成的群組中之至少一材料形成。
  2. 如請求項1之固態成像器件，其中一光反射防止層提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間。
  3. 如請求項1之固態成像器件，其中該光吸收層係由具有大於該半導體基板之光吸收係數之一光吸收係數之一材料形成。
  4. 如請求項1之固態成像器件，其中：該光吸收層係由非晶矽形成。
  5. 如請求項1之固態成像器件，其中：該光吸收層係由以鍺摻雜之非晶矽形成。
  6. 如請求項1之固態成像器件，其中：該光吸收層係由微晶矽形成。
  7. 如請求項1之固態成像器件，其中一電壓施加至該光吸收層以便防止一暗電流產生於該半導體基板之該另一表面上。
  8. 如請求項1之固態成像器件，該固態成像器件進一步包含提供於該半導體基板之該另一表面上以將由該光電轉換區段產生之信號電荷作為一電信號輸出之一像素電晶體電路，其中該佈線層提供於該半導體基板之該另一表面上以將該像素電晶體電路夾於該佈線層與該半導體基板之該另一表面之間。
  9. 一種用於製造一固態成像器件之方法，其包含：在一半導體基板內部提供一光電轉換區段以充當用於接收來自該半導體基板之一表面之入射光之一區段；在該半導體基板之另一表面上提供一光吸收層以充當用於吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光之一層；及一佈線層以便覆蓋屬於該半導體基板之該另一表面以充當上面已提供該光吸收層之一表面，其中該半導體基板係由單晶矽形成，且其中該光吸收層係由非晶矽、微晶矽及以鍺摻雜之非晶矽所構成的群組中之至少一材料形成。
  10. 一種電子裝置，其包含：一光電轉換區段，其提供於一半導體基板內部以接收來自該半導體基板之一表面之入射光；一佈線層，其提供於該半導體基板之另一表面上；及一光吸收層，其提供於該半導體基板之該另一表面與該佈線層之間以吸收作為該入射光之一部分通過該光電轉換區段之透射光，其中該半導體基板係由單晶矽形 成，且其中該光吸收層係由非晶矽、微晶矽及以鍺摻雜之非晶矽所構成的群組中之至少一材料形成。
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