[发明专利]固态成像器件及其制造方法和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像器件、用于制造固态成像器件的方法和电子 设备。

背景技术

固态成像器件被广泛地分类为由CMOS(互补金属氧化物半导 体)图像传感器代表的放大固态成像器件和由CCD(电荷耦合器件) 图像传感器代表的电荷转移固态成像器件。这些类型的固态成像器件 被广泛地用在数字静态相机和数字摄像机中。近年来，从低电源电压 和功耗的角度，CMOS图像传感器经常被用作安装在移动设备上的固 态成像器件，所述移动设备例如是配备有相机的移动电话或PDA(个 人数字助理)。

所谓的背照明式CMOS图像传感器已被提出作为固态成像器件 (例如，参见日本未实审专利申请公布No.2003-31785)并且正处于 开发中，在背照明式CMOS图像传感器中，光从衬底的与设有多级 布线层的一侧相对的背侧进入。

图10图示了根据相关技术的背照明式CMOS固态成像器件的例 子。图10是成像区的主要部分的横截面图。在图10中，硅部分(对 应于半导体衬底)112的被入射光L照射的一侧的表面是背面112B， 而相对一侧的表面是正面112A。

在背照明式CMOS固态成像器件111中，在硅部分112中排列 有多个像素，这些像素包括用作光电转换元件的光电二极管PD和多 个像素晶体管。在硅部分112的正面112A一侧上，形成有像素晶体 管的栅电极121和122。另外，形成了多级布线层126和支撑基板127， 多级布线层126包括利用层间绝缘膜124分开的多个布线层125。多 级布线层126和支撑基板127通过结合层128连在一起。硅部分112 中包括的p型半导体区129被设在硅部分112和层间绝缘膜130之间 的分界面上的背面112B处。片上滤色器131和片上透镜132被形成 在层间绝缘膜130上。标号133表示单位像素。

每个光电二极管PD包括p型半导体区113、用作电荷累积区的 n型半导体区114和具有相对低的杂质浓度的n^-半导体区115。这些 区域113至115被按照113至115的顺序部署在p型硅部分112的从 正面112A一侧向背面112B一侧上。n^-半导体区115向形成有像素 晶体管的区域下方延伸(图10中的上方)。

在硅部分112中，在正面112A一侧上形成n型源极/漏极区117、 118和119，并且经由栅极绝缘膜形成栅电极121和122，从而形成了 多个像素晶体管。这多个像素晶体管可以是以下三种晶体管：转移晶 体管；复位晶体管；以及放大晶体管。或者，可以使用四种晶体管(增 加一种选择晶体管)。

在CMOS固态成像器件111中，入射光L从图10的上侧进入 (从背面112B一侧进入)，被片上透镜132弯曲以便聚焦在光电二 极管PD上，并且在颜色分量被片上滤色器131分离之后进入光电二 极管PD。在接收到入射光L后，光电二极管PD对其执行光电转换。

已进入像素133的边界附近的入射光L穿过片上透镜132之间 的边界附近，并且进入硅部分112。在片上透镜132之间的边界附近， 光在未被充分弯曲的情况下透过，并且在该状态下执行光电转换。由 于光电二极管PD在像素133之间的边界附近是分离的，因此通过光 电二极管PD之间执行的光电转换而产生的光电子依据一定的概率进 入光电二极管PD中的任一个。

例如，由透过绿色(G)片上滤色器的光产生的光电子在理想情 况下应当进入G片上滤色器下方的光电二极管PD，但是实际上以某 一概率进入相邻的红色(R)或蓝色(B)片上滤色器下方的光电二极 管PD。这种现象，即，与光已透过的片上滤色器相对应的像素不同 于检测到光电子的像素，被称为“颜色混合”，这导致颜色可再现性恶 化。

当光倾斜进入时，颜色混合很明显。取决于角度，已倾斜透过片 上滤色器的边缘的光可能进入相邻像素的光电二极管PD。