[发明专利]固态成像元件及其制造方法和电子设备

说明书

技术领域

本公开涉及一种固态成像元件及其制造方法和一种电子设备，更具体涉及一种提供出色灵敏度和拖尾特性之间的相容性的固态成像元件及其制造方法和一种具有该固态成像元件的电子设备。

背景技术

固态成像元件(例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD))在数码相机和数码摄像机中已经得到广泛应用。另外，近年来，MOS图像传感器由于其低电源电压和低功耗已被经常用于被结合在具有成像能力的移动手机和移动装置中的固态成像元件中。

例如，落在CMOS图像传感器上的入射光由光电二极管(PD，即每个像素的光电转换部)转换为电荷。然后，由PD生成的电荷被转移至FD(浮动扩散部)，即浮动扩散区，使得放大晶体管输出其电平与FD中积聚的电荷成比例的像素信号。

顺便提及，CMOS图像传感器执行其中电荷被像素逐行地从PD转移至FD的滚动快门图像捕捉，因而导致图像失真。为了避免这种失真，有必要执行其中电荷同时在所有像素中从PD转移至FD的全局快门图像捕捉。

例如，日本专利早期公开No.2011-29835提出了一种CMOS固态成像装置，该装置通过在每个像素中提供存储元件(电容器)而允许用于全局快门图像捕捉的图像的同时存储。

在被配置为通过在每个像素中提供存储元件而允许全局快门图像捕捉的CMOS固态成像装置中，在电荷被保持在存储元件中时，由于光渗漏到存储元件中，可发生拖尾，因而导致可归因于光渗漏到存储元件中的降低的图像质量。针对这种光渗漏到存储元件中的一种可能的对策是使用用于将光从存储元件屏蔽开的光屏蔽膜。

例如，有可能使用互连层作为光屏蔽膜。然而，优选的是应在紧邻存储元件的顶部上设置光屏蔽膜以确保较高的有效性。然而，在紧邻存储元件的顶部上设置金属光屏蔽膜导致互连层下的层间绝缘膜较厚，因而导致灵敏度下降。此外，在这种情况下，可能更加难以形成接触，因而导致成品率下降。具体而言，像素数目越大且外围电路所占的面积越大，互连层下的较厚的层间绝缘膜的影响往往越大。

响应于此，日本专利早期公开No.2010-165753(以下称为专利文献2)公开了一种用于通过使用光屏蔽金属材料作为存储器的顶部上的门电极来减小层间结构的高度的结构。然而，专利文献2中公开的结构难以充分抑制从门的侧面发生的漏光。

此外，日本专利早期公开No.2010-177418(以下称为专利文献3)公开了一种被设计为通过使用具有镶嵌(damascene)结构的光屏蔽膜来减小高度的结构。然而，如果该布局具有相当高的光屏蔽电极覆盖率，则专利文献3中公开的结构在用于形成镶嵌结构的CMP(化学机械抛光)处理期间会导致金属膜凹陷，非常不利地影响像素特性和后续处理步骤。可能的问题有：由于光屏蔽膜的厚度变化导致光屏蔽能力下降，由局部和总体平坦度恶化导致在后续处理步骤中不能断开接触，图案形成期间生成残余物，以及由于光刻期间的散焦导致不能断开接触。

如上所述，使用专利文献2和3中公开的结构来实现对策处理是明显不可行的。

发明内容

如上所述，使用专利文献2和3中公开的结构来实现对策处理是明显不可行的。因此，在被配置为允许全局快门图像捕捉的CMOS固态成像装置中，减小层间膜的高度并抑制光渗漏到存储元件中一直是困难的。因此，在相关技术的固态成像元件中，提供出色灵敏度和拖尾特性之间的相容性一直是困难的。

鉴于上述内容，希望提供出色灵敏度和拖尾特性之间的相容性。

一种根据本公开的模式的固态成像元件包括转移部和光屏蔽部。所述转移部将所有像素中由光电转换部同时生成的电荷转移至存储部，并且具有金属门。所述光屏蔽部是通过在沟槽部分中填充金属而形成的，其中所述沟槽部分是通过在所述转移部周围挖掘层间绝缘膜而形成的。

一种根据本公开的模式的制造方法包括形成转移部的金属门的步骤，所述转移部被配置为将所有像素中由光电转换部同时生成的电荷转移至存储部。所述制造方法进一步包括通过在所述转移部周围挖掘层间绝缘膜而形成沟槽部分的步骤。所述制造方法更进一步包括在所述沟槽部分中填充金属的步骤。

一种根据本公开的模式的电子设备具有固态成像元件。所述固态成像元件包括转移部和光屏蔽部。所述转移部将所有像素中中光电转换部同时生成的电荷转移至存储部，并且具有金属门。所述光屏蔽部是通过在沟槽部分中填充金属而形成的，其中所述沟槽部分是通过在所述转移部周围挖掘层间绝缘膜而形成的。