固态成像装置及其制造方法以及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了固态成像装置及其制造方法以及电子设备。固态成像装置包括：光电检测器，其形成在衬底上，并被配置为通过光电转换来产生信号电荷；浮动扩散部，其被配置为接收由光电检测器产生的信号电荷；多个ＭＯＳ晶体管，其包括将信号电荷转移到浮动扩散部的转移晶体管和输出与浮动扩散部的电位相对应的像素信号的放大晶体管；多层布线层，其形成在高于衬底的层中，并且包括经由接触部分与ＭＯＳ晶体管连接的多个布线层；以及遮光膜，其由布置在高于衬底并低于多层布线层的层中的底布线层构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态成像装置。具体而言，本专利技术涉及将信号电荷转移到浮动扩散部 的CMOS固态成像装置，以及用于制造该固态成像装置的方法。本专利技术还涉及采用该固态成 像装置的电子设备。
技术介绍
固态成像装置通常被分类为CXD (电荷耦合器件)固态成像装置和CMOS (互补金 属氧化物半导体)固态成像装置。相比CMOS固态成像装置，在C⑶固态成像装置中，需要 高驱动电压来转移信号电荷，并且需要高电源电压。因此，考虑到功耗问题，CMOS固态成像 装置优于C⑶固态成像装置。因此，优于CXD固态成像装置的CMOS固态成像装置已经被广泛地用作诸如配备有 相机的移动电话和PDA(个人数字助理)之类的移动设备所用的固态成像装置。CMOS固态成像装置包括光电二极管，并由用于在接收光时产生信号电荷的光电检 测器、接收由光电二极管产生的信号电荷的浮动扩散部、以及多个MOS晶体管构成。MOS晶 体管包括转移晶体管、重置晶体管、放大晶体管，并根据需要还包括选择晶体管。这些MOS 晶体管连接到多层布线层中的预定布线层。在CMOS固态成像装置中，光电检测器中产生并 蓄积的信号电荷基于以像素为单位来由转移晶体管转移到浮动扩散部。由浮动扩散部读取 的信号电荷由放大晶体管放大并选择性地输出到形成在多层布线层中的竖直信号线中的 一个。同时，在这样的CMOS固态成像装置中，更期望具有位于用作光电检测器的光电二 极管上方的较大开口，以有效地收集入射到光电二极管上的光。另一方面，如果浮动扩散部在读取从光电检测器转移的信号电荷的同时接收光， 则也在浮动扩散部中发生光电转换，这导致了噪声。因此，期望对浮动扩散部进行遮光。在根据现有技术的CMOS固态成像装置中，利用布置在衬底上方的多层布线层来 对浮动扩散部进行遮光。但是，与CCD固态成像装置的情况相比，因为使用如同在其他周边 电路的情况下的CMOS处理来形成像素，所以布线层可能不能布置在紧接着浮动扩散部的 上方。因此，不能减小构成遮光膜的布线层与浮动扩散部之间的距离，并且不能防止光泄漏 到浮动扩散部中。考虑到以上问题，日本未经审查的专利申请公开No. 2004-140152揭示了一种CMOS固态成像装置，其中利用多层栅极电极膜来形成遮光部。在此技术中，因为遮光板布置 在紧接着浮动扩散部的上方，所以可以抑制光泄漏到浮动扩散部中。但是，为了形成多层结 构中的栅极电极膜，栅极电极膜由硅化物制成，这导致了复杂的制造处理。此外，由于栅极 电极的不平整，难以形成用于接触区域的小开口。因此，为了形成接触区域，浮动扩散部需 要具有较大面积。此外，由于栅极电极层之间较大的寄生电容导致栅极电极层之间的干扰 也成为所关心的问题。日本未经审查的专利申请No. 2004-71931揭示了 一种技术，其中放大晶体管和浮动扩散部的栅极电极在没有布线的情况下电连接。这提高了布线层的布局方面的 自由度，从而可以增大光电检测器的开口的尺寸。但是，根据日本未经审查的专利申请 No. 2004-71931，利用布置在上层的多层布线层中配置的布线来对浮动扩散部进行遮光。这 使得光在遮光膜和浮动扩散部之间行进，导致不足的遮光效果。
技术实现思路
已经考虑到以上情况进行了本专利技术。因此，存在对于能有效地对浮动扩散部进行 遮光从而使图像具有改善的质量的固态成像装置的需求。还存在对于利用该固态成像装置 的电子设备的需求。期望根据本专利技术的固态成像装置包括光电检测器、浮动扩散部、多个MOS晶体管、 多层布线层、以及遮光膜。光电检测器形成在衬底上，并通过将入射光转换为电来产生信号电荷。浮动扩散 部被配置为接收由所述光电检测器产生的所述信号电荷。MOS晶体管包括将所述信号电荷 转移到所述浮动扩散部的转移晶体管和输出与所述浮动扩散部的电位相对应的像素信号 的放大晶体管。多层布线层形成在高于所述衬底的层中，并且包括经由接触部分与所述MOS 晶体管电连接的多个布线层。遮光膜由布置在高于所述衬底并低于所述多层布线层的层中 的底布线层构成。所述遮光膜形成在对至少所述浮动扩散部进行遮光的区域中，并且经由 接触部分电连接到所述浮动扩散部。 在根据本专利技术的实施例的固态成像装置中，通过由底布线层构成的遮光膜对浮动 扩散部进行遮光。底布线层布置在低于多层布线层并且靠近衬底的上表面的位置处。因此， 由底布线层构成的遮光膜可以防止光泄漏到浮动扩散部中。在根据本专利技术的实施例的一种固态成像装置的制造方法中，首先在衬底上形成光 电检测器和浮动扩散部。然后，在所述衬底上形成第一绝缘层。然后，在所述第一绝缘层中 形成开口，使得将所述浮动扩散部暴露。随后，通过用金属材料填充所述开口来形成接触 部分。然后，在包括所述接触部分的所述第一绝缘层上的对所述浮动扩散部进行遮光的区 域处，由底布线层形成遮光膜。此外，在包括所述遮光膜的所述第一绝缘层上形成第二绝缘 层。然后，在所述第二绝缘层上形成具有多个布线层的多层布线层。在根据本专利技术的实施例的一种固态成像装置的制造方法中，首先在衬底上形成光 电检测器、浮动扩散部和掺杂区域，所述掺杂区域构成MOS晶体管的预定源极或漏极。然 后，通过去除在所述浮动扩散部和所述掺杂区域上方的第一绝缘层的各部分，来形成用于 使所述浮动扩散部和所述掺杂区域暴露的开口。然后，通过用金属材料填充形成在所述第 一绝缘层中的所述开口来形成接触部分。随后，在包括形成在所述浮动扩散部上的所述接 触部分的所述第一绝缘层上的对所述浮动扩散部进行遮光的区域处，由底布线层形成遮光 膜。还在包括形成在所述掺杂区域上的所述接触部分的所述第一绝缘层上形成由所述底布 线层构成的中间膜。然后，在包括所述遮光膜和所述中间膜的所述第一绝缘层上形成第二 绝缘层。随后，在所述第二绝缘层中形成开口使得将所述中间膜暴露。然后，通过用金属 材料填充形成在所述第二绝缘层中的所述开口来形成接触部分。此外，形成具有多个布线 层的多层布线层，所述布线层包括与形成在所述第二绝缘层中的所述接触部分电连接的布 线。根据本专利技术的实施例的一种电子设备包括光学透镜、上述固态成像装置和信号处 理电路。根据本专利技术的实施例，提供了对由噪声引起的图像质量的劣化进行抑制的固态成 像装置，并提供了利用该固态成像装置的电子设备。附图说明图1示意性地图示了根据本专利技术的第一实施例的固态成像装置的 整体结构的剖 视图；图2是图示根据本专利技术的第一实施例的固态成像装置中的单个像素的平面视图；图3是沿着线ΙΙΙ-ΙΙΓ所取的剖视图；图4图示了根据本专利技术的第一实施例的固态成像装置中的单个像素的电路构造；图5是图示遮光膜和栅极电极之间的电连接的示例的剖视图；图6是图示遮光膜和栅极电极之间的电连接的另一个示例的剖视图；图7A至7C图示了根据本专利技术的第一实施例制造固态成像装置的处理；图8D和8E图示了根据本专利技术的第一实施例制造固态成像装置的处理；图9F至9H图示了根据本专利技术的第一实施例制造固态成像装置的处理；图10是图示根据本专利技术的第二实施例的单个像素的平面图；图11是沿着图10中的线ΧΙ-ΧΓ所取的剖视图；图12是图示根据本专利技术的第三实施例的固态成像装置的示意性剖视图；图13A至13C图示了根据本专利技术的第三实施例制造固态成像装置的处理；图14D和14E图示了根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像装置，包括：光电检测器，其形成在衬底上，并被配置为通过将入射光转换为电来产生信号电荷；浮动扩散部，其被配置为接收由所述光电检测器产生的所述信号电荷；多个ＭＯＳ（金属氧化物半导体）晶体管，其包括将所述信号电荷转移到所述浮动扩散部的转移晶体管和输出与所述浮动扩散部的电位相对应的像素信号的放大晶体管；多层布线层，其形成在高于所述衬底的层中，并且包括经由接触部分与所述ＭＯＳ晶体管电连接的多个布线层；以及遮光膜，其由布置在高于所述衬底并低于所述多层布线层的层中的底布线层构成，并且形成在对至少所述浮动扩散部进行遮光的区域中，所述遮光膜经由接触部分电连接到所述浮动扩散部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田浦忠行，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]