[发明专利]固态成像装置及其制造方法以及成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置及其制造方法以及成像设备，并且特别涉及后表面照射式固态成像装置及其制造方法以及采用这种固态成像装置的成像设备。

背景技术

在现有技术中，包括CCD(电荷耦合器件)或CMOS图像传感器的固态成像装置广泛地用于摄影机或数字照相机等中。在这些固态成像装置中，为每个像素提供包括光电二极管的光接收部分，并且在光接收部分中对入射光进行光电转换，从而产生信号电荷。

在CCD型固态成像装置中，光接收部分中产生的信号电荷被转移到具有CCD结构的电荷转移部分，并且在输出部分中传换成像素信号，然后输出。另一方面，在CMOS型固态成像装置中，为每个像素放大光接收部分中产生的信号电荷，并且通过信号线将放大的信号作为像素信号输出。

在这种固态成像装置中，由于倾斜的入射光或者在光接收部分的上部漫反射的入射光，存在半导体衬底内发生混淆的问题，从而出现诸如模糊和闪烁的光学噪声。

因此，关于CCD型固态成像装置，JP-A-2004-140152中公开了一项通过形成遮光膜抑制模糊出现的技术，其中以在光接收部分和读出栅极部分的界面上形成的凹槽部分中埋设的方式在电荷转移部分的上部提供上述遮光膜。然而，在JP-A-2004-140152中公开的技术中，因为遮光膜形成在采用LOCOS氧化膜形成的凹槽部分中，所以难于在衬底的深部形成遮光膜，从而难于可靠地防止导致模糊的倾斜入射光入射。另外，因为像素面积关于遮光膜的埋设深度成比例地减小，所以基本上很难深埋遮光膜。

然而，近年来，随着摄影机或数字照相机以及带照相机的移动电话的小型化和功耗降低，频繁地采用CMOS型固态成像装置。另外，作为CMOS型固态成像装置，已知图24所示的前表面照射式和图25所示的后表面照射式。

如图24的示意性构造图所示，前表面照射式固态成像装置111构造为具有像素区域113，其中包括用作光电转换部分的光电二极管PD的多个单位像素116和多个像素晶体管形成在半导体衬底112中。尽管没有示出像素晶体管，但是图24中示出了栅极电极114，并且这示意性地表示像素晶体管的存在。

每个光电二极管PD都由杂质扩散层组成的装置分隔区域115分隔，并且在半导体衬底112的形成有像素晶体管的前表面侧上形成多层互连层119，在多层互连层119处经由层间绝缘膜117设置多个互连118。在与光电二极管PD的位置对应的部分之外形成互连118。

芯片上滤色镜121和芯片上微透镜122经由平坦化膜120依次形成在多层互连层119上。芯片上滤色镜121通过排列例如红(R)、绿(G)和蓝(B)每种滤色镜而构成。

在前表面照射式固态成像装置111中，将衬底的形成有多层互连层119的前表面设定为光接收面123，并且光L从衬底的前表面侧入射。

另一方面，如图25的示意性构造图所示，后表面照射式固态成像装置131构造为具有像素区域113，其中包括用作光电转换部分的光电二极管PD的多个单位像素116和多个像素晶体管形成在半导体衬底112中。尽管没有示出，但是像素晶体管形成在衬底的前表面侧中，并且图25示出了栅极电极114，这示意性地表示像素晶体管的存在。

每个光电二极管PD都由杂质扩散层组成的装置分隔区域115分隔，并且在半导体衬底112的形成有像素晶体管的前表面侧上形成多层互连层119，在多层互连层119处经由层间绝缘膜117设置多个互连118。在后表面照射式中，与光电二极管PD的位置无关，形成互连118。

另外，在半导体衬底112的光电二极管PD面对的后表面上，依次形成绝缘层128、芯片上滤色镜121和芯片上微透镜122。

在后表面照射式固态成像装置131中，与形成有多层互连层和像素晶体管的衬底前表面侧相反的衬底后表面设定为光接收面132，并且光L可从衬底的后表面侧入射。

通过小型化像素而提高装置的集成度是目前所需的。然而，前表面照射式固态成像装置111的构造为光L通过多层互连层119由光电二极管PD接收。因此，随着集成度提高和像素小型化的发展，存在由于诸如互连的障碍物难于充分保证光接收部分区域的问题，从而降低了灵敏度或增加暗影。

另一方面，在后表面照射式固态成像装置131中，光L可入射到光电二极管PD而不受多层互连层119的限制，从而能够扩大光电二极管PD的开口，因此能够实现提高灵敏度。

发明内容