成像元件制造技术

本发明专利技术涉及成像元件。该成像元件可包括：设置在半导体基板的第一面上的一个或多个光电转换元件；设置在所述半导体基板的第一面和所述半导体基板的第二面之间的贯通电极；和设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的介电层。电层。电层。

【技术实现步骤摘要】
成像元件
[0001]本申请是申请日为2014年8月7日、专利技术名称为“固态成像元件和电子设备”的申请号为201910141497.1的专利申请(下文称“子案”)的分案申请。
[0002]本申请是在国家知识产权局认为上述子案不符合单一性要求的情况下提出的，具体涉及所述子案的第一次审查意见通知书，其发文日为2022年9月7日、发文序号为2022090202386250。
[0003]此外，上述子案是第201480042659.1号专利申请(下文称“母案”)的分案申请，该母案的申请日是2014年8月7日，专利技术名称是“固态成像元件和电子设备”。


[0004]本公开涉及一种适于所谓的纵向分光型的固态成像元件和包括固态成像元件的电子设备。

技术介绍

[0005]CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器可以举例说明安装在数码摄像机、数码相机、智能手机和移动电话等中的固态成像元件。在CMOS图像传感器中，光电荷蓄积在充当光电转换元件的光电二极管的pn结电容中；如此蓄积的光电荷通过MOS晶体管被读出。
[0006]现有的固态成像单元通常使用其中红色、绿色和蓝色像素配置在平面上的像素阵列，其通过执行像素之间的插值处理而造成与颜色信号的生成相关联的伪色。因此，对其中沿着同一像素的纵向方向层叠有红色、绿色和蓝光电转换区域的纵向分光型固态成像元件进行了研究。例如，在专利文献1中，公开了一种固态成像元件，其中在半导体基板内层叠有蓝色和红光电二极管，并且在半导体基板的光接收面侧(背面侧或第一面侧)设置有使用有机光电转换膜的绿色光电转换元件。
[0007][引用文献列表][0008][专利文献][0009]专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2011
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技术实现思路

[0010]专利文献1描述了在绿色光电转换元件中产生的电荷经由贯穿半导体基板的导电插头蓄积在半导体基板的配线层侧(正面侧或第二面侧)的n
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型半导体区域中。导电插头对将电荷从半导体基板的第一面侧的光电转换元件顺利地传输到半导体基板的第二面侧从而增强诸如转换效率等特性是必不可少的，并且对导电插头的构成的研究仍然有一定的余地。
[0011]因此，希望提供一种允许增强特性的固态成像元件和包括所述固态成像元件的电子设备。
[0012]根据本公开实施方案的第一固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的至少一个光电转换元件；与所述至少一个光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的
第一面和第二面之间的贯通电极；和设置在所述半导体基板的第二面上的放大晶体管和浮动扩散部，其中所述至少一个光电转换元件经由所述贯通电极与所述放大晶体管的栅极和所述浮动扩散部连接。
[0013]在根据本公开实施方案的第一固态成像元件中，将在半导体基板的第一面侧的光电转换元件中产生的电荷经由贯通电极传输到半导体基板的第二面侧，以蓄积在浮动扩散部中。放大晶体管将光电转换元件中产生的电荷量调制成电压。
[0014]根据本公开实施方案的第二固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；和填充所述分离槽并具有绝缘性能的介电层。
[0015]在根据本公开实施方案的第二固态成像元件中，贯通电极和半导体基板通过分离槽和介电层彼此分隔开。因此，减小了在贯通电极和半导体基板之间产生的电容，从而提高了诸如转换效率等特性。
[0016]根据本公开实施方案的第三固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；覆盖所述分离槽的外侧面的外侧介电层；覆盖所述分离槽的内侧面的内侧介电层；和设置在所述外侧介电层和所述内侧介电层之间的间隙。
[0017]在根据本公开实施方案的第三固态成像元件中，贯通电极和半导体基板通过分离槽、外侧介电层、内侧介电层和间隙彼此分隔开。因此，减小了在贯通电极和半导体基板之间产生的电容，从而提高了诸如转换效率等特性。
[0018]根据本公开实施方案的第一电子设备设置有固态成像元件，并且所述固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的至少一个光电转换元件；与所述至少一个光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；和设置在所述半导体基板的第二面上的放大晶体管和浮动扩散部，其中所述至少一个光电转换元件经由所述贯通电极与所述放大晶体管的栅极和所述浮动扩散部连接。
[0019]根据本公开实施方案的第二电子设备设置有固态成像元件，并且所述固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；和填充所述分离槽并具有绝缘性能的介电层。
[0020]根据本公开实施方案的第三电子设备设置有固态成像元件，并且所述固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；覆盖所述分离槽的外侧面的外侧介电层；覆盖所述分离槽的内侧面的内侧介电层；和设置在所述外侧介电层和所述内侧介电层之间的间隙。
[0021]在根据本公开各个实施方案的第一到第三电子设备中，通过根据本公开各个实施方案的第一到第三固态成像元件进行成像。
[0022]按照根据本公开实施方案的第一固态成像元件或根据本公开实施方案的第一电子设备，光电转换元件经由贯通电极与放大晶体管的栅极和浮动扩散部连接。这使得可以
将在半导体基板的第一面侧的光电转换元件中产生的电荷经由贯通电极顺利地传输到半导体基板的第二面侧，从而增强特性。
[0023]按照根据本公开实施方案的第二固态成像元件或根据本公开实施方案的第二电子设备，贯通电极和半导体基板通过分离槽和介电层彼此分隔开。这使得可以减小在贯通电极和半导体基板之间产生的电容，从而增强诸如转换效率等特性。
[0024]按照根据本公开实施方案的第三固态成像元件或根据本公开实施方案的第三电子设备，贯通电极和半导体基板通过分离槽、外侧介电层、内侧介电层和间隙彼此分隔开。这使得可以减小在贯通电极和半导体基板之间产生的电容，从而增强诸如转换效率等特性。
附图说明
[0025]图1是根据本公开第一实施方案的固态成像元件的构成的断面图。
[0026]图2是其中配置有四个图1所示的固态成像元件的构成的平面图。
[0027]图3是图1所示的固态成像元件的制造方法按照步骤顺序的断面图。
[0028]图4是接着图3的过程的断面图。
[0029]图5是接着图4的过程的断面图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像元件，包括：设置在半导体基板的第一面上的一个或多个光电转换元件；设置在所述半导体基板的第一面和所述半导体基板的第二面之间的贯通电极；和设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的介电层。2.根据权利要求1所述的成像元件，其中所述一个或多个光电转换元件和所述贯通电极在平面图中沿着所述半导体基板的厚度方向层叠。3.根据权利要求1所述的成像元件，其中所述贯通电极贯穿所述半导体基板。4.根据权利要求1所述的成像元件，其中所述贯通电极由金属或导电材料构成。5.根据权利要求4所述的成像元件，其中所述金属或所述导电材料选自铝、钨、钛、钴、铪和钽中的至少一种。6.根据权利要求1所述的成像元件，还包括上部触头，其中所述一个或多个光电转换元件包括上部透明电极、光电转换膜和下部透明电极，并且其中所述下部透明电极经由所述上部触头...

【专利技术属性】
技术研发人员：富樫秀晃，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：