專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制造方法以及成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背照明固態(tài)成像裝置及其制造方法，以及包括該固態(tài)成像裝 置的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
參照圖8，背照明固態(tài)成像裝置包括設(shè)置有光電二極管221的硅基板211 和信號電路部分231。光入射在硅基板211的第一表面上。信號電路部分231 設(shè)置在硅基板211的第二表面中。假定對應(yīng)于每個光電二極管221的部分中， 硅層的厚度為幾微米或更少，具有長波長的入射光分量沒有由光電二極管 221充分吸收，并且傳輸?shù)焦杌?11的第二表面中的信號電路部分231。 特別是，具有長波長(例如，紅光波長)的光分量傳輸在對應(yīng)于每個光電二 極管221的部分中，并且所傳輸?shù)墓夥至窟M(jìn)入信號電路部分231。不利的是， 難于有效將長波長范圍中的光(在下文簡稱長波長光)轉(zhuǎn)換成電信號。此外， 所傳輸?shù)墓庥尚盘栯奮各部分231中的互連疊層(interconnection laminate ) 233 反射，從而所反射的光入射到周圍像素中的光電二極管上，導(dǎo)致串?dāng)_ (crosstalk)。遺憾的是，串?dāng)_的發(fā)生造成了問題。例如，日本未審查專利申 請公開2006-261372號揭示了相關(guān)技術(shù)的固態(tài)成像裝置，在其結(jié)構(gòu)中，多晶 硅層和鋁層設(shè)置在光電二極管上。在該結(jié)構(gòu)中，對例如紅外光和近紅外光的 長波長光分量的屏蔽不足。特別是，在多晶硅層中所傳輸光的量很大。鋁層 由晶粒生長(grain growth )形成。不利的是，光從晶粒邊界泄漏，因此降低 了反射率。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題包括，難于有效地將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分(例如， 每個光電二極管)的長波長光轉(zhuǎn)換成電信號，以及通過在每個光電二極管相 對于光入射的表面的另一個表面上設(shè)置用于光反射的多晶硅層和鋁層，產(chǎn)生 在屏蔽光方面特別是長波長光方面的不足作用。
希望改善敏感性而有效地將傳輸通過每個光電二極管的長波長光轉(zhuǎn)換 成電信號。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，固態(tài)成像裝置包括下面的元件。光電轉(zhuǎn)換部分設(shè) 置在半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的第 一表面。
信號電路部分設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于其第一表面的第二表面中。信號電路部
分處理由光電轉(zhuǎn)換部分的光電轉(zhuǎn)換獲得的信號電荷(signal charge )。反射層 設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面上。反射層反射將傳輸通過光電 轉(zhuǎn)換部分的光反射回。反射層由單獨(dú)的鎢層或者包含鎢層的疊層組成。
根據(jù)該實(shí)施例，反射層將傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回設(shè)置在半導(dǎo) 體層相對于第一表面的第二表面上的信號電路部分，光通過該第一表面進(jìn)入 光電轉(zhuǎn)換部分。如果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的光沒有完全由光電轉(zhuǎn)換部分吸收， 則反射層可以反射所傳輸?shù)墓夥祷氐焦怆娹D(zhuǎn)換部分，特別是長波長光分量， 例如近紅外光和紅外光，這些光易于傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分。換言之，光一 旦已經(jīng)傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分，則可以由光電轉(zhuǎn)換部分再次接收。因此，由 光電轉(zhuǎn)換部分接收的光量，特別是長波長光分量，將會充分增加。有利的是， 可以改善光電轉(zhuǎn)換部分對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵佑蓡为?dú)的鴒層 或者包含鎢層的疊層組成，所以反射層的密度高于包括由晶粒生長形成的鋁 層的反射層的密度。因此，該高密度反射層可以反射長波光分量，特別是近 紅外光和紅外光。此外，在入射在半導(dǎo)體層第一表面上的光中，沒有被光電 轉(zhuǎn)換部分吸收的光分量由設(shè)置有信號電路部分的第二表面上的反射層反射 回到光電轉(zhuǎn)換部分，因此防止由光泄漏進(jìn)入周圍像素中引起的串?dāng)_。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例， 一種制造固態(tài)成像裝置的方法包括如下步 驟(a)在半導(dǎo)體層中形成光電轉(zhuǎn)換部分，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入光 電轉(zhuǎn)換部分的第一表面，和(b)在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面中 形成信號電路部分，信號電路部分包括晶體管，用于提取由光電轉(zhuǎn)換部分的 光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號。步驟(b)包括在信號電路部分中形成連接到每個 晶體管的接觸部分的子步驟。在該子步驟中，反射層形成在半導(dǎo)體層相對于 第一表面的第二表面上，反射層將傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，并且 由單獨(dú)的鴒層或者包含鴒層的疊層組成。
根據(jù)該實(shí)施例，在信號電路部分中形成連接到每個晶體管的接觸部分的 子步驟中，將傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回的反射層形成在半導(dǎo)體層相
對于第一表面的第二表面上。因此，如果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的光沒有完全由 光電轉(zhuǎn)換部分吸收，特別是長波長光分量，例如近紅外光和紅外光，這些光 易于傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分，則可以由反射層反射回到光電轉(zhuǎn)換部分。換言 之，光一旦已經(jīng)傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分，則可以由光電轉(zhuǎn)換部分再次接收。 因此，可以充分地增加由光電轉(zhuǎn)換部分接收的光量，特別是長波長光分量。
成像裝置。因?yàn)榉瓷鋵佑蓡为?dú)的鎢層或者包含鎢層的疊層組成，所以反射層 的密度高于包括由晶粒生長形成的鋁層的反射層的密度。因此，該高密度反 射層可以反射長波長分量，特別是近紅外光和紅外光。此外，在入射在半導(dǎo) 體層的第 一表面上的光中，沒有由光電轉(zhuǎn)換部分吸收的光分量由其中設(shè)置有 信號電路部分的第二表面上的反射層反射回到光電轉(zhuǎn)換部分。因此，可以制 造防止由光泄漏到周圍像素中引起串?dāng)_的固態(tài)成像裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例， 一種成像設(shè)備包括下面的元件。聚光單元
(collection optical unit)聚集入射光。固態(tài)成像裝置接收由聚光單元聚集的 光，并且將光轉(zhuǎn)換成電信號。信號處理單元處理電信號。固態(tài)成像裝置包括 下面的元件。光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn) 入光電轉(zhuǎn)換部分的第一表面。信號電路部分設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面 的第二表面中。信號電路部分提取由光電轉(zhuǎn)換部分荻得的電信號。反射層設(shè) 置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面上。反射層將傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部
分的光反射回。反射層由單獨(dú)的鎢層或者包含鎢層的疊層組成。
根據(jù)該實(shí)施例，該成像設(shè)備包括根據(jù)前述實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。如上 所述，在該成像設(shè)備中，敏感度高并且可以防止串?dāng)_。
根據(jù)上面第一個描述的實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)具有下述優(yōu)點(diǎn)的固態(tài)成像裝 置。因?yàn)榉瓷鋵訉鬏斖ㄟ^光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，且由單獨(dú)的鴒層或者 包含鴒層的疊層組成，該反射層設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面 上，光通過該第一表面進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分，所以可以改善光電轉(zhuǎn)換部分對于 長波長光分量的敏感性，以獲得高敏感性且防止串?dāng)_?？梢栽黾舆M(jìn)入光電轉(zhuǎn) 換部分的光量來提供高動態(tài)范圍。
根據(jù)上面第二個描述的實(shí)施例，可以制造具有下面優(yōu)點(diǎn)的固態(tài)成像裝 置。因?yàn)榉瓷鋵訉鬏斖ㄟ^光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，且由單獨(dú)的鎢層或者 包含鎢層的疊層組成，該反射層設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面
上，光通過該第一表面進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分，所以可以改善光電轉(zhuǎn)換部分對于 長波長光分量的敏感性，以獲得高敏感性且防止串?dāng)_?？梢栽黾舆M(jìn)入光電轉(zhuǎn) 換部分的光量來提供高動態(tài)范圍。
根據(jù)上面第三個描述的實(shí)施例，因?yàn)槌上裨O(shè)備包括根據(jù)前述實(shí)施例的固 態(tài)成像裝置，所以可以獲得上述的相同優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第一實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的示意性截面
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第二實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的示意性截面
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第三實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的示意性截面
圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第三實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的平 面布置圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第四實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的示意性截面
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第五實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置的示意性截面
圖7是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(應(yīng)用)的成像設(shè)備的框圖；和 圖8是相關(guān)技術(shù)的固態(tài)成像裝置的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為固態(tài)成像裝置1的示意性截面圖，現(xiàn)在，參照圖1描述根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例(第一實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置1。
參照圖1,用于隔離像素的像素隔離區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體層11中。半 導(dǎo)體層11包括例如硅層或者硅基板。每個像素隔離區(qū)域12包括例如p型阱 區(qū)域。在每個由像素隔離區(qū)域12分開的區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換部分21。 在光通過其進(jìn)入的每個光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面上(在圖1中光電轉(zhuǎn)換 部分21的下表面)，即在光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的半導(dǎo)體層11的第 一表面中，設(shè)置有空穴存儲層22?？昭ù鎯?2包括例如p+區(qū)域。光電轉(zhuǎn)
換部分21的相對于其第一表面的第二表面(圖1中光電轉(zhuǎn)換部分21的上表
面)，即半導(dǎo)體層11相對于其第一表面的第二表面包括空穴存儲層23。在空 穴存儲層23之下，設(shè)置有n型阱區(qū)域24?？昭ù鎯?3包括例如p+區(qū)域。 另外，柵電極(例如，傳輸柵極)32設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分21的第二表面之 上，其間具有柵極絕緣層31。在半導(dǎo)體層ll中，相鄰于柵電極32的一端設(shè) 置有n+區(qū)域25 ，其間具有柵極絕緣層31 。
接觸部分41連接到每個柵電極32。另 一個接觸部分42連接到每個像素 隔離區(qū)域12。用作類似于接觸部分41和42的接觸部分的反射層43設(shè)置在 每個光電轉(zhuǎn)換部分21之上，其間具有柵極絕緣層31。另外，設(shè)置了連接到 其它晶體管例如在信號電路部分(未示出)中的柵電極以及源極與漏極區(qū)域 的接觸部分。柵極絕緣層31和柵電極32覆蓋有絕緣層81。上述接觸部分用 例如導(dǎo)電材料通過填充設(shè)置在絕緣層81中的孔91、 92和93形成。
反射層43必須將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到部分21。因 此，反射層43包括將長波長光分量例如近紅外光和紅外光反射到光電轉(zhuǎn)換 部分21的材料。反射層43可以反射除了長波長光分量外的短波長光分量， 例如可見光、近紫外光和紫外光。具有上述特性的材料的實(shí)例包括鴒。因此， 優(yōu)選反射層43由單獨(dú)的鴒層組成。作為選擇，優(yōu)選反射層43由包含鴒層的 疊層組成。疊層的實(shí)例包括包含多晶硅層和鴒層的疊層以及包含鉤層和硅化 物層的疊層。
因?yàn)榉瓷鋵?3包括鴒層，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光可以反射 回到光電轉(zhuǎn)換部分21。鴒層不是由相關(guān)技術(shù)中使用的用于鋁層的晶粒生長形 成。因此，幾乎不產(chǎn)生晶粒邊界。因此，反射層43可以反射長波長光分量， 例如近紅外光和紅外光，而在鋁層中它們會從晶粒邊界泄漏。
此外，設(shè)置了分別連接到接觸部分41和42以及反射層43的第一互連 線51至53。優(yōu)選連接到反射層43的每個第一互連線53的外形在平面圖中 大于例如反射層43的外形。此外，優(yōu)選第一互連線51至53由例如鴒組成。 第一互連線51至53可以由另一種金屬材料例如銅或鋁組成。例如，當(dāng)?shù)谝?互連線51至53采用鴒形成時，沒有被反射層43反射的光，例如從每個對 應(yīng)于反射層43的區(qū)域的周邊泄漏的長波長光分量，可以由第一互連線51至 53反射到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換部分21。
每個第一互連線51通過通路孔(viahole) 54連接到第二互連線61。每
個第一互連線52通過通路孔55連接到第二互連線62。每個第一互連線53 通過通路孔56連接到第二互連線63。同樣，每個第二互連線61通過通路孔 64連接到第三互連線71。每個第二互連線62通過通路孔65連接到第三互 連線72。每個第二互連線63通過通路孔66連接到第三互連線73。圖l的 固態(tài)成像裝置1包括具有三個互連層的互連疊層。本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例可以 用于包括互連疊層的晶體管成像裝置，該互連疊層具有四個或者更多的互連 層。包括絕緣層81的絕緣層80設(shè)置成覆蓋上述互連層。絕緣層80包括多 個與互連設(shè)置狀態(tài)相一致的子絕緣層(insulation sublayers )。半導(dǎo)體層11的 第二表面覆蓋有信號電路部分(未示出)和互連疊層，該信號電路部分包括 晶體管，例如傳豐#晶體管(transfer transistor )、 復(fù)^(立晶體管(reset transistor) 和放大晶體管(amplifiertransistor),互連疊層包括第一互連線51至53、通 路孔54至56、第二互連線61至63、通路孔64至66和第三互連線71至73。
在根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1中，反射層43用于將傳輸通過每 個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射回到部分21,相鄰于光電轉(zhuǎn)換部分21相對其第 一表面的第二表面設(shè)置，即半導(dǎo)體層11相對于其第一表面的第二表面。如 果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的光沒有由光電轉(zhuǎn)換部分21完全吸收，特別是易于 傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的長波長光分量，例如近紅外光和紅外光， 則可以由反射層43反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21。換言之， 一旦光傳輸通過光 電轉(zhuǎn)換部分21,則可以由光電轉(zhuǎn)換部分21再次接收。因此，充分增加光電 轉(zhuǎn)換部分21接收的光量，特別是長波長光分量。因此，可以改善光電轉(zhuǎn)換 部分21對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵?3由單獨(dú)的鴒層或者包含鴒 層的疊層組成，所以反射層43的密度高于由晶粒生長形成的鋁層的密度。 因此，反射層43尤其可以反射長波長光分量，例如近紅外光和紅外光。此 外，在入射在半導(dǎo)體層11的第一表面(即光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面)上 的光中，沒有被各光電轉(zhuǎn)換部分21吸收的光分量由包括在半導(dǎo)體層11的第 二表面的信號電路部分中的反射層43反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21，因此防止 由光泄漏到周圍像素引起的串?dāng)_。
為了制造根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1,接觸部分41形成在每個柵 電極32上，并且接觸部分42形成在每個像素隔離區(qū)域12上。同時，用作 類似于接觸部分41和42作用的接觸部分的反射層43可以形成在每個光電 轉(zhuǎn)換部分21之上，其間具有柵極絕緣層31。例如，絕》彖層81中的孔91和92填充有鎢，以形成接觸部分41和42。同時，在每個光電轉(zhuǎn)換部分21之 上的絕緣層81中的孔93填充有鎢，因此形成反射層43。
圖2為固態(tài)成像裝置2的示意性截面圖，現(xiàn)在，將參照圖2描述根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例(第二實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置2。第二實(shí)施例涉及針對問題的 解決對策的實(shí)例，所要解決的問題與第一實(shí)施例相一致，當(dāng)孔93的直徑很 大時，難于用鴒填充反射層43的孔93。
參照圖2，用于隔離像素的像素隔離區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體層11中。半 導(dǎo)體層ll包括例如硅層。每個像素隔離區(qū)域12包括例如p型阱區(qū)域。在由 像素隔離區(qū)域12分成的每個區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換部分21。在光通過其 進(jìn)入的每個光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面上(在圖2中光電轉(zhuǎn)換部分21的下 表面)，即在光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的半導(dǎo)體層11的第一表面中， 設(shè)置有空穴存儲層22。空穴存儲層22包括例如p+區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換部分21 相對于其第一表面的第二表面(圖2中光電轉(zhuǎn)換部分21的上表面)，即半導(dǎo) 體層11相對于其第一表面的第二表面包括空穴存儲層23。在空穴存儲層23 之下，設(shè)置有n型阱區(qū)域24?？昭ù鎯?3包括例如p+區(qū)域。另外，柵電 極(例如，傳輸柵極)32設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分21的第二表面之上，其間具 有柵極絕緣層31。在半導(dǎo)體層ll中，相鄰于柵電極32的一端設(shè)置有n+區(qū) 域25 ，其間具有柵極絕緣層31 。
接觸部分41連接到每個柵電極32。另 一個接觸部分42連接到每個像素 隔離區(qū)域12。用作類似于接觸部分41和42的接觸部分的反射層43設(shè)置在 每個光電轉(zhuǎn)換部分21之上，其間具有柵極絕緣層31。另外，設(shè)置了連接到 其它晶體管例如在信號電路部分(未示出)中的柵電極以及源極與漏極區(qū)域 的接觸部分。柵極絕緣層31和柵電極32覆蓋有絕緣層81。上述接觸部分用 例如導(dǎo)電材料通過填充設(shè)置在絕緣層81中的孔形成。以類似于接觸部分的 方式形成反射層43,難于填充孔93，這是因?yàn)榭?3的直徑很大。因此，反 射層43設(shè)置成覆蓋孔93的內(nèi)表面。
反射層43包括將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到光電轉(zhuǎn)換部 分21的材料。例如，反射層43包括將長波長光分量例如至少為近紅外光和 紅外光反射到光電轉(zhuǎn)換部分21的材料。反射層43可以反射除了長波長光分 量外的短波長光分量，例如可見光、近紫外光和紫外光。具有上述特性的材 料的實(shí)例包括鎢。因此，優(yōu)選反射層43由單獨(dú)的鎢層組成。作為選擇，優(yōu)選反射層43由包含鵠層的疊層組成。疊層的實(shí)例包括包含多晶硅層和鴒層
的疊層以及包含鴒層和硅化物層的疊層。設(shè)置成覆蓋孔93的內(nèi)表面的反射 層43必須具有足夠的厚度，以防止長波長光分量例如近紅外光和紅外光傳 輸通過反射層43。
因?yàn)榉瓷鋵?3包括鴿層，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光可以反射 到光電轉(zhuǎn)換部分21。鎢層不是由相關(guān)技術(shù)中使用的用于鋁層的晶粒生長形 成。因此，幾乎不產(chǎn)生晶粒邊界。因此，反射層43可以反射長波長光分量， 例如近紅外光和紅外光，而在鋁層中它們會從晶粒邊界泄漏。
每個孔93填充有材料44,用作絕緣層或者導(dǎo)電層，其間具有反射層43。 因?yàn)槿缟纤隹?3填充有材料44，所以在孔93中沒有臺階。
此外，設(shè)置了分別連接到接觸部分41和42以及反射層43的第一互連 線51至53。優(yōu)選連接到反射層43的每個第一互連線53的外形在平面圖中 大于例如反射層43的外形。此外，優(yōu)選第一互連線51至53由例如鴒組成。 第一互連線51至53可以由另一種金屬材料例如銅或鋁組成。例如，當(dāng)?shù)谝?互連線51至53采用鴒形成時，反射層43沒有完全反射的光，例如從每個 對應(yīng)于反射層43區(qū)域的周邊泄漏的長波長光分量，可以由第一互連線51至 53反射到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換部分21 。
每個第一互連線51通過通路孔54連接到第二互連線61。每個第一互連 線52通過通路孔55連接到第二互連線62。每個第一互連線53通過通路孔 56連接到第二互連線63。同樣，每個第二互連線61通過通^4L 64連接到 第三互連線71。每個第二互連線62通過通路孔65連接到第三互連線72。 每個第二互連線63通過通路孔66連接到第三互連線73。圖2的固態(tài)成像裝 置2包括具有三個互連層的互連疊層。本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例可以用于包括互 連疊層的固態(tài)成像裝置，該互連疊層具有四個或者更多的互連層。包括絕緣 層81的絕緣層80設(shè)置成覆蓋上述互連層。絕緣層80包括多個與互連設(shè)置 狀態(tài)相一致的子絕緣層。半導(dǎo)體層11的第二表面覆蓋有信號電路部分(未 示出)和互連疊層，該信號電路部分包括晶體管，例如傳輸晶體管、復(fù)位晶 體管和放大晶體管，互連疊層包括第一互連線51至53、通路孔54至56、 第二互連線61至63、通路孔64至66和第三互連線71至73。
在根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置2中，反射層43用于將傳輸通過每 個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射回到部分21，相鄰于光電轉(zhuǎn)換部分21相對其第一表面的第二表面設(shè)置，即半導(dǎo)體層11相對于其第一表面的第二表面。如 果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的光沒有完全由光電轉(zhuǎn)換部分21吸收，特別是易于傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的長波長光分量，例如近紅外光和紅外光， 則可以由反射層43反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21。換言之， 一旦光傳輸通過光 電轉(zhuǎn)換部分21,則可以由光電轉(zhuǎn)換部分21再次接收。因此，充分增加光電 轉(zhuǎn)換部分21接收的光量，特別是長波長光分量。因此，可以改善光電轉(zhuǎn)換 部分21對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵?3由單獨(dú)的鎢層或者包含鎢 層的疊層組成，所以反射層43的密度高于由晶粒生長形成的鋁層的密度。 因此，反射層43尤其可以反射長波長光分量，例如近紅外光和紅外光。此 外，在入射在半導(dǎo)體層11的第一表面(即光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面)上 的光中，沒有被各光電轉(zhuǎn)換部分21吸收的光分量由包括在半導(dǎo)體層11的第 二表面的信號電路部分中的反射層43反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21，因此防止 由光泄漏到周圍像素引起的串?dāng)_。
為了制造根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置2，接觸部分41形成在每個柵 電極32上，并且接觸部分42形成在每個像素隔離區(qū)域12上。同時，用作 類似于接觸部分41和42作用的接觸部分的反射層43可以形成在每個光電 轉(zhuǎn)換部分21之上，其間具有柵極絕緣層31。因?yàn)殡y于用反射層43的材料填 充孔93，所以在孔93中的反射層43上的空間填充有材料44，用作絕緣層 或者導(dǎo)電層。例如，絕緣層81中的孔91和92填充有鎢，以形成接觸部分 41和42。同時，鴒層設(shè)置在每個光電轉(zhuǎn)換部分21之上的絕緣層81中的孔 93中，因此形成反射層43。隨后，孔93中反射層43上的空間填充有材料 44，用作絕緣層或者反射層，并且去除多余的材料44。
現(xiàn)在，將參照圖3、 4A和4B描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例(第三實(shí)施例)的 固態(tài)成像裝置3。圖3是固態(tài)成像裝置3的示意性截面圖。圖4A和4B是其 平面布置圖。
參照圖3至4B,用于隔離像素的像素隔離區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體層11 中。半導(dǎo)體層11包括例如硅層。每個像素隔離區(qū)域12包括例如p型阱區(qū)域。 在由像素隔離區(qū)域12分成的每個區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換部分21。在光通 過其進(jìn)入的每個光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面上(在圖3中光電轉(zhuǎn)換部分21 的下表面)，即在光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的半導(dǎo)體層11的第一表面 中，設(shè)置有空穴存儲層22?？昭ù鎯?2包括例如p+區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換部分
21相對于其第一表面的第二表面(圖3中光電轉(zhuǎn)換部分21的上表面)，即半 導(dǎo)體層11相對于其第一表面的第二表面包括空穴存儲層23。在空穴存儲層 23之下，設(shè)置有n型阱區(qū)域24。空穴存儲層23包括例如p+區(qū)域。另外， 柵電極(例如，傳輸柵極)32設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分21的第二表面之上，其 間具有柵極絕緣層31。在半導(dǎo)體層ll中，相鄰于柵電極32的一端設(shè)置有 n+區(qū)域25，其間具有柵極絕緣層31。
接觸部分41設(shè)置在每個柵電極32上。另 一個接觸部分42設(shè)置在每個 像素隔離區(qū)域12上。與形成接觸部分41和42同時形成的反射層43設(shè)置在 每個光電轉(zhuǎn)換部分21的周邊之上，其間具有柵極絕緣層31。另外，設(shè)置了 連接到其它晶體管例如在信號電路部分(未示出)中的柵電極以及源極與漏 極區(qū)域的接觸部分。柵極絕緣層31和柵電極32覆蓋有絕緣層81。上述接觸 部分用例如導(dǎo)電材料通過填充設(shè)置在絕緣層81中的孔形成。參照圖4A和 4B,要填充有導(dǎo)電材料以形成反射層43的凹槽94設(shè)置在每個光電轉(zhuǎn)換部分 21的周邊之上，以便具有預(yù)定的寬度。圖4A圖解了光電轉(zhuǎn)換部分21和形 成在凹槽94中的反射層43之間的位置關(guān)系。圖4B圖解了光電轉(zhuǎn)換部分21、 凹槽94中的反射層43和第一互連線53之間的位置關(guān)系。
反射層43由將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到光電轉(zhuǎn)換部分 21的材料組成。例如，反射層43包括將長波長光分量例如至少為近紅外光 和紅外光反射到光電轉(zhuǎn)換部分21的材料。反射層43可以反射除了長波長光 分量外的短波長光分量，例如可見光、近紫外光和紫外光。具有上述特性的 材料的實(shí)例包括鎢。因此，優(yōu)選反射層43由單獨(dú)的鎢層組成。作為選擇， 優(yōu)選反射層43由包含鴒層的疊層組成。疊層的實(shí)例包括包含多晶硅層和鴒 層的疊層以及包含鎮(zhèn)層和硅化物層的疊層。通過填充凹槽94形成的反射層 43必須具有足夠的厚度，以防止長波長光分量例如近紅外光和紅外光傳輸通 過反射層43。
因?yàn)榉瓷鋵?3包括鴒層，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光可以反射 到光電轉(zhuǎn)換部分21。鎢層不是由相關(guān)技術(shù)中使用的用于鋁層的晶粒生長形 成。因此，幾乎不產(chǎn)生晶粒邊界。因此，反射層43可以反射長波長光分量， 例如近紅外光和紅外光，在鋁層中它們會從晶粒邊界泄漏。
此外，設(shè)置了分別連接到接觸部分41和42以及反射層43的第一互連 線51至53。優(yōu)選連接到反射層43的每個第一互連線53的外形在平面圖中
大于例如反射層43的外形。此外，優(yōu)選第一互連線51至53由例如單獨(dú)的 鎢層或者包含鎢層的疊層組成。因?yàn)榈谝换ミB線53由單獨(dú)的鎢層或者包含 鴒層的疊層組成，所以傳輸通過反射層43圍繞區(qū)域的長波長光分量可以反 射到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換部分21。此外，因?yàn)榉瓷鋵?3設(shè)置在每個光電轉(zhuǎn)換部 分21的周邊之上且連接至第一互連線53，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21 的光分量由第一互連線53和反射層43反射到光電轉(zhuǎn)換部分21而不進(jìn)入其 它像素。因此，傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光分量可以允許再次進(jìn)入光電 轉(zhuǎn)換部分21。換言之，因?yàn)樵诘谌龑?shí)施例中傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光 分量允許再次進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21，所以第一互連線53用作反射層。
其中形成有反射層43的凹槽94設(shè)置成不覆蓋連接到光電轉(zhuǎn)換部分21 的傳輸晶體管101。例如，傳輸晶體管101、復(fù)位晶體管102和放大晶體管 103連接到每個光電轉(zhuǎn)換部分21。另外，設(shè)置了連接到傳輸晶體管101的傳 輸柵極101G的接觸部分41和連接到各晶體管的源極和漏極的接觸部分。
每個第一互連線51通過通路孔54連接到第二互連線61 。每個第 一互連 線52通過通路孔55連接到第二互連線62。每個第一互連線53通過通路孔 56連接到第二互連線63。同樣，每個第二互連線61通過通路孔64連接到 第三互連線71。每個第二互連線62通過通路孔65連接到第三互連線72。 每個第二互連線63通過通路孔66連接到第三互連線73。圖3的固態(tài)成像裝 置3包括具有三個互連層的互連疊層。本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例可以用于包括互 連疊層的固態(tài)成像裝置，該互連疊層具有四個或者更多的互連層。包括絕緣 層81的絕緣層80設(shè)置成覆蓋上述互連層。絕緣層80包括多個與互連設(shè)置 狀態(tài)相一致的子絕緣層。半導(dǎo)體層11的第二表面覆蓋有信號電路部分(未 示出)和互連疊層，該信號電路部分包括晶體管，例如傳輸晶體管IOI、復(fù) 位晶體管102和放大晶體管103，互連疊層包括第一互連線51至53、通路 孔54至56、第二互連線61至63、通^4L 64至66和第三互連線71至73。
在根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置3中，反射層43和第一互連線53用 于將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到部分21,相鄰于光電轉(zhuǎn)換部 分21相對其第一表面的第二表面設(shè)置，即半導(dǎo)體層ll相對于其第一表面的 第二表面。如果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的光沒有完全由光電轉(zhuǎn)換部分21吸收， 特別是易于傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的長波長光分量，例如近紅外光 和紅外光，則可以由反射層43和第一互連線53反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21。
換言之， 一旦光傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21，則可以由光電轉(zhuǎn)換部分21再次 接收。因此，充分增加光電轉(zhuǎn)換部分21接收的光量，特別是長波長光分量。
因此，可以改善光電轉(zhuǎn)換部分21對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵?3 和第一互連線53都由單獨(dú)的鴒層或者包含鴒層的疊層組成，所以反射層43 和第一互連線53的密度高于由晶粒生長形成的鋁層的密度。因此，反射層 43和第一互連線53尤其可以反射長波長光分量，例如近紅外光和紅外光。 此外，在入射在半導(dǎo)體層11的第一表面(即光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面) 上的光中，沒有被各光電轉(zhuǎn)換部分21吸收的光分量由包括在半導(dǎo)體層11的 第二表面中信號電路部分中的反射層43和第 一互連線53反射回到光電轉(zhuǎn)換 部分21，因此防止由光泄漏到周圍像素引起的串?dāng)_。
為了制造根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置3,接觸部分41形成在每個柵 電極32上，并且接觸部分42形成在每個像素隔離區(qū)域12上。同時，用作
轉(zhuǎn)換部分21之上，其間具有柵極絕緣層31。例如，設(shè)置在絕緣層81中的孔 91和92填充有鴒，以形成接觸部分41和42。同樣，在每個光電轉(zhuǎn)換部分 21之上絕緣層81中的凹槽94填充有鴒，因此形成反射層43。此后，于分 別形成連接到接觸部分41和42的第一互連線51和52的同時，連接到反射 層43的第一互連線53形成為覆蓋光電轉(zhuǎn)換部分21。
圖5為固態(tài)成像裝置4的示意性截面圖，現(xiàn)在，將參照圖5描述根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例(第四實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置4。
參照圖5，用于隔離像素的像素隔離區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體層11中。半 導(dǎo)體層ll包括例如硅層。每個像素隔離區(qū)域12包括例如p型阱區(qū)域。在由 像素隔離區(qū)域12分成的每個區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換部分21。在光通過其 進(jìn)入的每個光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面上(在圖5中光電轉(zhuǎn)換部分21的下 表面)，即在光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的半導(dǎo)體層11的第一表面中， 設(shè)置有空穴存儲層22。空穴存儲層22包括例如p+區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換部分21 相對于其第一表面的第二表面(圖5中光電轉(zhuǎn)換部分21的上表面)，即半導(dǎo) 體層11相對于其第一表面的第二表面包括空穴存儲層23。在空穴存儲層23 之下，設(shè)置有n型阱區(qū)域24?？昭ù鎯?3包括例如p+區(qū)域。另外，柵電 極(例如，傳輸柵極)32設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分21的第二表面之上，其間具 有柵極絕緣層31。在半導(dǎo)體層ll中，相鄰于柵電極32的一端設(shè)置有n+區(qū)域25 ,其間具有柵極絕緣層3 1 。
此外，由與柵電極32相同層形成的電極層34設(shè)置在每個光電轉(zhuǎn)換部分 21之上，其間具有柵極絕緣層31。電極層34由例如多晶硅組成。作為選擇， 電極層34還可以由多晶硅化物(polycide)形成。接觸部分41連接到每個 柵電極32，接觸部分連接到其它晶體管，例如在信號電路部分(未示出)中 的柵電極以及源極與漏極區(qū)域，并且接觸部分42連接到每個像素隔離區(qū)域 12。另夕卜，用作接觸部分的多個反射層l爻(reflective layer segment) 43設(shè)置 在電極層34上。在電極層34上盡可能多地設(shè)置反射層段43。反射層段43 都由將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到部分21的材料組成。例如， 反射層段43包括將長波長光分量例如近紅外光和紅外光反射到光電轉(zhuǎn)換部 分21的材料。反射層線段43可以反射除了長波長光分量外的短波長光分量， 例如可見光、近紫外光和紫外光。具有上述特性的材料的實(shí)例包括鴒。因此， 優(yōu)選反射層段43由單獨(dú)的鴒層組成。作為選擇，優(yōu)選反射層線段43由包含 鴒層的疊層組成。在電極層34上的反射層段43這樣設(shè)置，使得根據(jù)設(shè)計(jì)原 則最小化相鄰段之間的距離，并且根據(jù)設(shè)計(jì)原則最大化每個反射層段43的 直徑。換言之，反射層線段43設(shè)置成使得在電極層34上的反射層段43所 占據(jù)的總面積最大化。
此外，設(shè)置了分別連接到接觸部分41和42以及反射層段43的第一互 連線51至53。優(yōu)選連接到反射層段43的每個第一互連線53的外形相似于 或者大于電極層34的外形。此外，優(yōu)選第一互連線51至53由例如單獨(dú)的 鎢層或者包含鎢層的疊層組成。因?yàn)榈谝换ミB線53由單獨(dú)的鎢層或者包含 鴒層的疊層形成，所以傳輸通過反射層段43之間的每個部分的光分量可以 反射到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換部分21。此外，因?yàn)閭鬏斖ㄟ^每個光電轉(zhuǎn)換部分21 的光由第一互連線53和反射層段43反射到部分21，所以進(jìn)入其它像素的光 量可以減少，并且所反射的光可以允許再次進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21。換言之， 因?yàn)楦鶕?jù)第四實(shí)施例，傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光允許再次進(jìn)入光電轉(zhuǎn) 換部分21，所以第一互連線53也用作反射層。
每個第一互連線51通過通路孔54連接到第二互連線61 。每個第一互連 線52通過通路孔55連接到第二互連線62。每個第一互連線53通過通路孔 56連接到第二互連線63。同樣，每個第二互連線61通過通路孔64連接到 第三互連線71。每個第二互連線62通過通路孔65連接到第三互連線72。
每個第二互連線63通過通路孔66連接到第三互連線73。圖5的固態(tài)成像裝 置4包括具有三個互連層的互連疊層。本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例可以用于包括互 連疊層的固態(tài)成像裝置，該互連疊層具有四個或者更多的互連層。絕緣層81 設(shè)置成覆蓋上述互連層。絕緣層81包括多個與互連設(shè)置狀態(tài)相一致的子絕 緣層。半導(dǎo)體層11的第二表面覆蓋有信號電路部分(未示出)和互連疊層， 該信號電路部分包括晶體管，例如傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管， 該互連疊層包括第一互連線51至53、通路孔54至56、第二互連線61至63、 通^各孔64至66和第三互連線71至73。
在根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置4中，反射層段43用于將傳輸通過 每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到部分21，相鄰于光電轉(zhuǎn)換部分21相對其第 一表面的第二表面設(shè)置，即半導(dǎo)體層11相對于其第一表面的第二表面。如 果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的光沒有完全由光電轉(zhuǎn)換部分21吸收，特別是易于 傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的長波長光分量，例如近紅外光和紅外光， 則可以由反射層段43反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21。換言之， 一旦光傳輸通過 光電轉(zhuǎn)換部分21，則可以由光電轉(zhuǎn)換部分21再次接收。因此，充分增加光 電轉(zhuǎn)換部分21接收的光量，特別是長波長光分量。因此，可以改善光電轉(zhuǎn) 換部分21對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵佣?3由單獨(dú)的鎢層或者包 含鴒層的疊層組成，所以每個反射層段43的密度高于由晶粒生長形成的鋁 層的密度。因此，反射層段43尤其可以反射長波長光分量，例如近紅外光 和紅外光。此外，在入射在半導(dǎo)體層11的第一表面(即光電轉(zhuǎn)換部分21的 第一表面)上的光中，沒有被各光電轉(zhuǎn)換部分21吸收的光分量由包括在半 導(dǎo)體層11的第二表面中信號電路部分中的相鄰反射層段43反射回到光電轉(zhuǎn) 換部分21,因此防止由光泄漏到周圍像素中引起的串?dāng)_。
另夕卜，給電極層34施加偏壓能夠使光電轉(zhuǎn)換部分21中的電荷存儲部分 的電勢發(fā)生變化。在當(dāng)前的CMOS圖像傳感器中，電荷存儲部分的電勢深 度必須設(shè)計(jì)成使得信號電荷在讀取信號電荷上完全傳輸，而不留下要讀的信 號電荷，即沒有任何圖像遲延。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，當(dāng)讀出信號電荷 時，施加偏壓以使得電荷存儲部分的電勢深度變淺，因此保持電荷存儲部分 足夠的電勢深度，而保持讀出功率恒定。因此，可以增加飽和電荷量。
因?yàn)榭梢允┘悠珘旱碾姌O層34設(shè)置在每個光電轉(zhuǎn)換部分21之上，所以 該設(shè)置用作針對釘住(pinning)的對策。如果電極層34由多晶硅制造，則
電極層34不足以起到反射層的作用。然而，根據(jù)本實(shí)施例，每個反射層段
43都具有類似于接觸部分的結(jié)構(gòu)，并且由鎢制造，其設(shè)置在電極層34上。 因此，可以保證反射效率。
為了制造根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置4，在每個光電轉(zhuǎn)換部分21 之上形成柵電極32的步驟中，電極層34形成在光電轉(zhuǎn)換部分21之上的柵 極絕緣層31上。換言之，當(dāng)形成晶體管例如傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放 大晶體管的柵電極時，也形成電極層34。此外，當(dāng)接觸部分41形成在每個 柵電極32上并且接觸部分42形成在像素隔離區(qū)域12上時，包括類似于接 觸部分41和42作用的接觸部分的反射層段43可以形成在電極層34上。例 如，設(shè)置在絕緣層81中的孔91和92填充有鴒，以形成接觸部分41和42。 同樣，在每個光電轉(zhuǎn)換部分21之上絕緣層81中的多個孔93填充有鎢，因 此形成反射層線段43。此時，反射層線段43形成在電極層34上，以根據(jù)設(shè) 計(jì)規(guī)則最小化相鄰線段之間的距離，并且最大化每個線段的直徑。換言之，
圖6為固態(tài)成像裝置5的示意性截面圖，現(xiàn)在，將參照圖6描述根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例(第五實(shí)施例)的固態(tài)成像裝置5。
參照圖6，用于隔離像素的像素隔離區(qū)域12設(shè)置在半導(dǎo)體層11中。半 導(dǎo)體層11包括例如硅層。每個像素隔離區(qū)域12包括例如p型阱區(qū)域。在由 像素隔離區(qū)域12分成的每個區(qū)域中，設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換部分21。在光通過其 進(jìn)入的每個光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表面上(在圖6中光電轉(zhuǎn)換部分21的下 表面)，即在光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的半導(dǎo)體層11的第一表面中， 設(shè)置有空穴存儲層22。空穴存儲層22包括例如p+區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換部分21 相對于其第一表面的第二表面(圖6中光電轉(zhuǎn)換部分21的上表面)，即半導(dǎo) 體層11相對于其第一表面的第二表面包括空穴存儲層23。在空穴存儲層23 之下，設(shè)置有n型阱區(qū)域24。空穴存儲層23包括例如p+區(qū)域。另外，柵電 極(例如，傳輸柵極)32設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分21的第二表面之上，其間具 有柵極絕緣層31。在半導(dǎo)體層ll中，相鄰于柵電極32的一端設(shè)置有n+區(qū) 域25 ，其間具有柵極絕緣層31 。
接觸部分41設(shè)置在每個柵電極32上。通過填充設(shè)置為圍繞每個光電轉(zhuǎn) 換部分21的凹槽95所形成的反射層43設(shè)置在每個像素隔離區(qū)域12上。另 外，設(shè)置了連接到其它晶體管例如在信號電路部分(未示出)中的柵電極以
及源極與漏極區(qū)域的接觸部分。柵極絕緣層31和柵電極32覆蓋有絕緣層81。
各接觸部分和反射層43用例如導(dǎo)電材料通過填充設(shè)置在絕緣層81中的凹槽 95形成。
反射層43由將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到光電轉(zhuǎn)換部分 21的材料組成。例如，反射層43包括將長波長光分量例如至少為近紅外光 和紅外光反射到光電轉(zhuǎn)換部分21的材料。反射層43可以反射除了長波長光 分量外的短波長光分量，例如可見光、近紫外光和紫外光。具有上述特性的 材料的實(shí)例包括鵠。因此，優(yōu)選反射層43由單獨(dú)的鎢層組成。作為選4奪， 優(yōu)選反射層43由包含鴒層的疊層組成。疊層的實(shí)例包括包含多晶硅層和鎢 層的疊層以及包含鎢層和硅化物層的疊層。通過填充凹槽95形成的反射層 43必須具有足夠的厚度，以防止長波長光分量例如近紅外光和紅外光傳輸通 過反射層43。
因?yàn)榉瓷鋵?3包括鴒層，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光可以反射 到光電轉(zhuǎn)換部分21 。鴒層不是由相關(guān)技術(shù)中使用的用于鋁層的晶粒生長形 成。因此，幾乎不產(chǎn)生晶粒邊界。因此，反射層43可以反射長波長光分量， 例如近紅外光和紅外光，在鋁層中它們會從晶粒邊界泄漏。
此外，第一互連線51連接到接觸部分41,并且第一互連線53連接到反 射層43。優(yōu)選連接到反射層43的每個第一互連線53的外形相似于或者大于 圍繞光電轉(zhuǎn)換部分21的反射層43的外形。此外，優(yōu)選第一互連線51和53 由單獨(dú)的4烏層或者包含鴒層的疊層組成。因?yàn)槊總€第一互連線53采用單獨(dú) 的鴒層或者包含鴒層的疊層形成，所以傳輸通過反射層43圍繞的區(qū)域的長 波長光分量可以反射到光電轉(zhuǎn)換部分21。因?yàn)榉瓷鋵?3設(shè)置成圍繞每個光 電轉(zhuǎn)換部分21的周邊并且連接到第一互連線53，所以傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部 分21的光由第一互連線53和反射層43反射到光電轉(zhuǎn)換部分21。所反射的 光分量可以允許再次進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21而不是進(jìn)入其它像素。換言之， 因?yàn)槊總€第一互連線53都具有使得通過光電轉(zhuǎn)換部分21的光分量再次進(jìn)入 光電轉(zhuǎn)換部分21的功能，所以每個第一互連線53也用作反射層。
第一互連線51和53分別通過通路孔54和55連接到第二互連線61和 62。同樣，第二互連線61和62分別通過通路孔64和65連接到第三互連線 71和72。圖6的固態(tài)成像裝置5包括具有三個互連層的互連疊層。本發(fā)明 的當(dāng)前實(shí)施例可以用于包括互連疊層的固態(tài)成像裝置，該互連疊層具有四個
或者更多的互連層。包括絕緣層81的絕緣層80設(shè)置成覆蓋上述互連層。絕
緣層80包括多個與互連設(shè)置狀態(tài)相一致的子絕緣層。半導(dǎo)體層11的第二表
面覆蓋有信號電路部分(未示出)和互連疊層，該信號電路部分包括晶體管，
例如傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管，該互連疊層包括第一互連線51 至53、通路孔54和55、第二互連線61和62、通路孔64和65和第三互連 線71和72。
在根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置5中，反射層43和第一互連線53用 于將傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的光反射到部分21，相鄰于光電轉(zhuǎn)換部 分21相對其第一表面的第二表面設(shè)置，即半導(dǎo)體層11相對于其第一表面的 第二表面。如果進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分21的光沒有完全由光電轉(zhuǎn)換部分21吸收， 特別是易于傳輸通過每個光電轉(zhuǎn)換部分21的長波長光分量，例如近紅外光 和紅外光，則可以由反射層43和第一互連線53反射回到光電轉(zhuǎn)換部分21。 換言之， 一旦光傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分21，則可以由光電轉(zhuǎn)換部分21再次 接收。因此，充分增加光電轉(zhuǎn)換部分21接收的光量，特別是長波長光分量。 因此，可以改善光電轉(zhuǎn)換部分21對長波長光分量的敏感性。因?yàn)榉瓷鋵?3 和第一互連線53都由單獨(dú)的鴒層或者包含鴒層的疊層組成，所以每個反射 層43和第一互連線53的密度高于由晶粒生長形成的鋁層的密度。因此，反 射層43和第一互連線53尤其可以反射長波長光分量，例如近紅外光和紅外 光。此外，在入射在半導(dǎo)體層11的第一表面(即光電轉(zhuǎn)換部分21的第一表 面)上的光中，沒有被各光電轉(zhuǎn)換部分21吸收的光分量由包括在半導(dǎo)體層 11的第二表面中信號電路部分中的反射層43和第一互連線53反射回到光電 轉(zhuǎn)換部分21,因此防止由光泄漏到周圍像素中引起的串?dāng)_。
為了制造根據(jù)第五實(shí)施例的固態(tài)成像裝置5,當(dāng)接觸部分41形成在每個 柵電極32上時，用作接觸部分的反射層43可以類似于柵電極32上的接觸 部分41的方式形成在每個像素隔離區(qū)域12上。例如，絕緣層81中的孔91 填充有鴒，以形成接觸部分41。同樣，在每個像素隔離區(qū)域12上絕緣層81 中的凹槽95填充有鴒，因此形成反射層43。隨后，第一互連線53設(shè)置成連 接到光電轉(zhuǎn)換部分21之上的反射層43，同時形成第一互連線51以便連接到 4妻觸部分41。
在上述每個固態(tài)成像裝置1至5中，反射層(或者反射層段)43由鴒制 造。反射層43可以由包含鴒層下墊有硅化物層的疊層或者包含鎢層下墊有多晶硅層的疊層組成。在該疊層的使用中，硅化物或者多晶硅層可以避免在
下面的層(underlying layer )上的加工損傷，該損傷通過加工所采用的鎢而 造成。
圖7是成像設(shè)備200的框圖，現(xiàn)在，將參照圖7描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 (應(yīng)用)的成像設(shè)備200。
參照圖7，成像設(shè)備200包括成像單元201,該成像單元201包括固態(tài) 成像裝置(未示出)。成像設(shè)備200還包括用于圖像形成的成像光學(xué)系統(tǒng)202。 成像光學(xué)系統(tǒng)202設(shè)置在成像單元201上游的光聚集側(cè)上。成像單元201連 接到信號處理單元203，該信號處理單元203包括用于驅(qū)動成像單元201的 驅(qū)動電路和用于處理信號以產(chǎn)生圖像信號的信號處理電路，這些信號由固態(tài) 成像裝置的光電轉(zhuǎn)換獲得。信號處理單元203所獲得的圖像信號可以存儲在 圖像存儲單元(未示出)。成像設(shè)備200可以包括上述實(shí)施例中所描述的固 態(tài)成像裝置1至5中的任何一個。
因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施例的成像設(shè)備200包括根據(jù)上述實(shí)施例的固態(tài)成像裝置 1至5中的任何一個，所以在每個像素中的光電轉(zhuǎn)換部分可以具有如上描述 的足夠的面積。有利的是，可以改善每個像素的特性，例如敏感性。
根據(jù)本實(shí)施例的成像設(shè)備200的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的當(dāng)前實(shí) 施例可以應(yīng)用于包括固態(tài)成像裝置的成像設(shè)備。
上述固態(tài)成像裝置1至5中的每一個都可以實(shí)施為單個芯片或者模塊， 其成像功能由集成在一個封裝中的成像單元、信號處理單元和光學(xué)系統(tǒng)來獲 得。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于固態(tài)成像裝置，而且也可以應(yīng)用于成像設(shè)備。在 此情況下，可以提供具有高圖像質(zhì)量的成像設(shè)備。在這種情況下，"成像設(shè) 備"意味著一種具有例如照相機(jī)或者成像功能的便攜式裝置。術(shù)語"成像" 不僅包括典型照相機(jī)攝影模式下的圖像捕獲，而且還包括廣義下的指紋檢 測。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，可 以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和替換。
本發(fā)明包含與2006年12月8日提交日本專利局的日本專利申請 JP2006-331559相關(guān)的主題，將其全文引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1、一種固態(tài)成像裝置，包括光電轉(zhuǎn)換部分，設(shè)置在半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入該光電轉(zhuǎn)換部分的第一表面；信號電路部分，設(shè)置在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的第二表面中，該信號電路部分處理由該光電轉(zhuǎn)換部分的光電轉(zhuǎn)換獲得的信號電荷；和反射層，設(shè)置在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的該第二表面上，該反射層將傳輸通過該光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，其中該反射層由單獨(dú)的鎢層或者包含鎢層的疊層組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該反射層通過填充設(shè)置在該光電 轉(zhuǎn)換部分之上的絕緣層中的孔形成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該反射層至少設(shè)置在該光電轉(zhuǎn)換 部分之上的絕緣層中所設(shè)置的孔的內(nèi)表面上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括多晶硅電極層，在該光電轉(zhuǎn)換部分之上，在該多晶硅電極層和該光電轉(zhuǎn) 換部分之間具有絕緣層，其中該反射層設(shè)置在該多晶硅電極層上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中該多晶硅電極層上通過該反射層 施加有偏壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中 該反射層設(shè)置在該光電轉(zhuǎn)換部分的周邊之上，并且 連接到該反射層的互連層延伸在該光電轉(zhuǎn)換部分之上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中分的光反射回的功能，并且該互連層由單獨(dú)的鴒層或者包含鎢層的疊層組成。
8、 一種制造固態(tài)成像裝置的方法，包括如下步驟U)在半導(dǎo)體層中形成光電轉(zhuǎn)換部分，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入 該光電轉(zhuǎn)換部分的第一表面；以及(b)在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的第二表面中形成信號電路部分，該信號電路部分包括晶體管，用于提取由該光電轉(zhuǎn)換部分的光電轉(zhuǎn)換獲得的 電信號，其中該步驟(b)包括子步驟，來形成連接到該信號電路部分中的每個晶體 管的接觸部分，并且在該子步驟中，反射層形成在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的該第二表 面上，該反射層將傳輸通過該光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，并且由單獨(dú)的鎢層 或者包含鴒層的疊層組成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該反射層在形成連接到該信號電路部分中每個晶體管的接觸部分的該 子步驟中形成，并且該步驟(b)還包括形成連接到每個接觸部分的互連層的子步驟，從而 該互連層延伸在該光電轉(zhuǎn)換部分之上。
10、 一種成像設(shè)備，包括 聚光單元，聚集入射光；固態(tài)成像裝置，其接收由該聚光單元聚集的光，并且將該光轉(zhuǎn)換成電信號；和信號處理單元，其處理該電信號，其中 該固態(tài)成像裝置包括光電轉(zhuǎn)換部分，設(shè)置在半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入該光 電轉(zhuǎn)換部分的第一表面，信號電路部分，設(shè)置在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的第二表面中，該 信號電路部分提取由該光電轉(zhuǎn)換部分的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號；和反射層，設(shè)置在該半導(dǎo)體層相對于該第一表面的該第二表面上，該反射 層將傳輸通過該光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回，并且該反射層由單獨(dú)的鴒層或者包含鴒層的疊層組成。
全文摘要
公開了一種固態(tài)成像裝置、固態(tài)成像裝置的制造方法和固態(tài)成像設(shè)備。該固態(tài)成像裝置包括下述元件。光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體層中，該半導(dǎo)體層具有光通過其進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換部分的第一表面。信號電路部分設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面中。信號電路部分處理由光電轉(zhuǎn)換部分的光電轉(zhuǎn)換獲得的信號電荷。反射層設(shè)置在半導(dǎo)體層相對于第一表面的第二表面上。反射層將傳輸通過光電轉(zhuǎn)換部分的光反射回。反射層由單獨(dú)的鎢層或者包含鎢層的疊層組成。
文檔編號H01L27/14GK101197387SQ20071019717
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者秋山健太郎 申請人:索尼株式會社