專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置。具體而言，本發(fā)明涉及將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部 的CMOS固態(tài)成像裝置，以及用于制造該固態(tài)成像裝置的方法。本發(fā)明還涉及采用該固態(tài)成 像裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像裝置通常被分類為CXD (電荷耦合器件)固態(tài)成像裝置和CMOS (互補(bǔ)金 屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)成像裝置。相比CMOS固態(tài)成像裝置，在C⑶固態(tài)成像裝置中，需要 高驅(qū)動(dòng)電壓來轉(zhuǎn)移信號(hào)電荷，并且需要高電源電壓。因此，考慮到功耗問題，CMOS固態(tài)成像 裝置優(yōu)于C⑶固態(tài)成像裝置。因此，優(yōu)于CXD固態(tài)成像裝置的CMOS固態(tài)成像裝置已經(jīng)被廣泛地用作諸如配備有 相機(jī)的移動(dòng)電話和PDA(個(gè)人數(shù)字助理)之類的移動(dòng)設(shè)備所用的固態(tài)成像裝置。CMOS固態(tài)成像裝置包括光電二極管，并由用于在接收光時(shí)產(chǎn)生信號(hào)電荷的光電檢 測(cè)器、接收由光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)電荷的浮動(dòng)擴(kuò)散部、以及多個(gè)MOS晶體管構(gòu)成。MOS晶 體管包括轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管、放大晶體管，并根據(jù)需要還包括選擇晶體管。這些MOS 晶體管連接到多層布線層中的預(yù)定布線層。在CMOS固態(tài)成像裝置中，光電檢測(cè)器中產(chǎn)生并 蓄積的信號(hào)電荷基于以像素為單位來由轉(zhuǎn)移晶體管轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部。由浮動(dòng)擴(kuò)散部讀取 的信號(hào)電荷由放大晶體管放大并選擇性地輸出到形成在多層布線層中的豎直信號(hào)線中的 一個(gè)。同時(shí)，在這樣的CMOS固態(tài)成像裝置中，更期望具有位于用作光電檢測(cè)器的光電二 極管上方的較大開口，以有效地收集入射到光電二極管上的光。另一方面，如果浮動(dòng)擴(kuò)散部在讀取從光電檢測(cè)器轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷的同時(shí)接收光， 則也在浮動(dòng)擴(kuò)散部中發(fā)生光電轉(zhuǎn)換，這導(dǎo)致了噪聲。因此，期望對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的CMOS固態(tài)成像裝置中，利用布置在襯底上方的多層布線層來 對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。但是，與CCD固態(tài)成像裝置的情況相比，因?yàn)槭褂萌缤谄渌苓?電路的情況下的CMOS處理來形成像素，所以布線層可能不能布置在緊接著浮動(dòng)擴(kuò)散部的 上方。因此，不能減小構(gòu)成遮光膜的布線層與浮動(dòng)擴(kuò)散部之間的距離，并且不能防止光泄漏 到浮動(dòng)擴(kuò)散部中。考慮到以上問題，日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No. 2004-140152揭示了一種CMOS固態(tài)成像裝置，其中利用多層?xùn)艠O電極膜來形成遮光部。在此技術(shù)中，因?yàn)檎诠獍宀贾?在緊接著浮動(dòng)擴(kuò)散部的上方，所以可以抑制光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中。但是，為了形成多層結(jié) 構(gòu)中的柵極電極膜，柵極電極膜由硅化物制成，這導(dǎo)致了復(fù)雜的制造處理。此外，由于柵極 電極的不平整，難以形成用于接觸區(qū)域的小開口。因此，為了形成接觸區(qū)域，浮動(dòng)擴(kuò)散部需 要具有較大面積。此外，由于柵極電極層之間較大的寄生電容導(dǎo)致柵極電極層之間的干擾 也成為所關(guān)心的問題。日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)No. 2004-71931揭示了 一種技術(shù)，其中放大晶體管和浮動(dòng)擴(kuò)散部的柵極電極在沒有布線的情況下電連接。這提高了布線層的布局方面的 自由度，從而可以增大光電檢測(cè)器的開口的尺寸。但是，根據(jù)日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng) No. 2004-71931，利用布置在上層的多層布線層中配置的布線來對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。這 使得光在遮光膜和浮動(dòng)擴(kuò)散部之間行進(jìn)，導(dǎo)致不足的遮光效果。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮到以上情況進(jìn)行了本發(fā)明。因此，存在對(duì)于能有效地對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行 遮光從而使圖像具有改善的質(zhì)量的固態(tài)成像裝置的需求。還存在對(duì)于利用該固態(tài)成像裝置 的電子設(shè)備的需求。期望根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置包括光電檢測(cè)器、浮動(dòng)擴(kuò)散部、多個(gè)MOS晶體管、 多層布線層、以及遮光膜。光電檢測(cè)器形成在襯底上，并通過將入射光轉(zhuǎn)換為電來產(chǎn)生信號(hào)電荷。浮動(dòng)擴(kuò)散 部被配置為接收由所述光電檢測(cè)器產(chǎn)生的所述信號(hào)電荷。MOS晶體管包括將所述信號(hào)電荷 轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的轉(zhuǎn)移晶體管和輸出與所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的電位相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào) 的放大晶體管。多層布線層形成在高于所述襯底的層中，并且包括經(jīng)由接觸部分與所述MOS 晶體管電連接的多個(gè)布線層。遮光膜由布置在高于所述襯底并低于所述多層布線層的層中 的底布線層構(gòu)成。所述遮光膜形成在對(duì)至少所述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域中，并且經(jīng)由 接觸部分電連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中，通過由底布線層構(gòu)成的遮光膜對(duì)浮動(dòng) 擴(kuò)散部進(jìn)行遮光。底布線層布置在低于多層布線層并且靠近襯底的上表面的位置處。因此， 由底布線層構(gòu)成的遮光膜可以防止光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種固態(tài)成像裝置的制造方法中，首先在襯底上形成光 電檢測(cè)器和浮動(dòng)擴(kuò)散部。然后，在所述襯底上形成第一絕緣層。然后，在所述第一絕緣層中 形成開口，使得將所述浮動(dòng)擴(kuò)散部暴露。隨后，通過用金屬材料填充所述開口來形成接觸 部分。然后，在包括所述接觸部分的所述第一絕緣層上的對(duì)所述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū) 域處，由底布線層形成遮光膜。此外，在包括所述遮光膜的所述第一絕緣層上形成第二絕緣 層。然后，在所述第二絕緣層上形成具有多個(gè)布線層的多層布線層。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種固態(tài)成像裝置的制造方法中，首先在襯底上形成光 電檢測(cè)器、浮動(dòng)擴(kuò)散部和摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域構(gòu)成MOS晶體管的預(yù)定源極或漏極。然 后，通過去除在所述浮動(dòng)擴(kuò)散部和所述摻雜區(qū)域上方的第一絕緣層的各部分，來形成用于 使所述浮動(dòng)擴(kuò)散部和所述摻雜區(qū)域暴露的開口。然后，通過用金屬材料填充形成在所述第 一絕緣層中的所述開口來形成接觸部分。隨后，在包括形成在所述浮動(dòng)擴(kuò)散部上的所述接 觸部分的所述第一絕緣層上的對(duì)所述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域處，由底布線層形成遮光 膜。還在包括形成在所述摻雜區(qū)域上的所述接觸部分的所述第一絕緣層上形成由所述底布 線層構(gòu)成的中間膜。然后，在包括所述遮光膜和所述中間膜的所述第一絕緣層上形成第二 絕緣層。隨后，在所述第二絕緣層中形成開口使得將所述中間膜暴露。然后，通過用金屬 材料填充形成在所述第二絕緣層中的所述開口來形成接觸部分。此外，形成具有多個(gè)布線 層的多層布線層，所述布線層包括與形成在所述第二絕緣層中的所述接觸部分電連接的布 線。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種電子設(shè)備包括光學(xué)透鏡、上述固態(tài)成像裝置和信號(hào)處 理電路。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了對(duì)由噪聲引起的圖像質(zhì)量的劣化進(jìn)行抑制的固態(tài)成 像裝置，并提供了利用該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。


圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的 整體結(jié)構(gòu)的剖 視圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中的單個(gè)像素的平面視圖；圖3是沿著線ΙΙΙ-ΙΙΓ所取的剖視圖；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中的單個(gè)像素的電路構(gòu)造；圖5是圖示遮光膜和柵極電極之間的電連接的示例的剖視圖；圖6是圖示遮光膜和柵極電極之間的電連接的另一個(gè)示例的剖視圖；圖7A至7C圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的處理；圖8D和8E圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的處理；圖9F至9H圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的處理；圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的單個(gè)像素的平面圖；圖11是沿著圖10中的線ΧΙ-ΧΓ所取的剖視圖；圖12是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性剖視圖；圖13A至13C圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的處理；圖14D和14E圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的處理；圖15A和15B是分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例制造固態(tài)成像裝置的構(gòu)造的 示意性橫截面圖；并且圖16示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式以下，將參照?qǐng)D1至圖16詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像裝置、固態(tài)成 像裝置的制造方法以及電子設(shè)備。將以下述順序來對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。注意， 本發(fā)明不限于下述示例1.第一實(shí)施例固態(tài)成像裝置1. 1固態(tài)成像裝置的總體構(gòu)造1. 2主要部件的構(gòu)造1. 3固態(tài)成像裝置的制造方法2.第二實(shí)施例固態(tài)成像裝置3.第三實(shí)施例固態(tài)成像裝置3.1主要部件的構(gòu)造3. 2固態(tài)成像裝置的制造方法4.第四實(shí)施例固態(tài)成像裝置5.第五實(shí)施例電子設(shè)備
1.第一實(shí)施例固態(tài)成像裝置[1. 1固態(tài)成像裝置的總體構(gòu)造]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的總體構(gòu)造的框圖。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1包括由布置在由硅形成的襯底11上的多個(gè)像素2形成的像素部分3、豎直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5、水平驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電路7和控 制電路8。每個(gè)像素2都包括光電檢測(cè)器，光電檢測(cè)器包括光電二極管和多個(gè)MOS (金屬氧 化物半導(dǎo)體)晶體管，并且像素2以規(guī)則的二維陣列排列在襯底11上。構(gòu)成像素2的MOS 晶體管可以由四個(gè)MOS晶體管組成，包括轉(zhuǎn)移晶體管、重置晶體管、選擇晶體管和放大晶體 管。MOS晶體管還可以由四個(gè)晶體管的樹(tree)構(gòu)成(不包括選擇晶體管)。像素部分3由排列為規(guī)則二維陣列的像素2構(gòu)成。像素部分3包括有效像素區(qū)域 和黑基準(zhǔn)像素區(qū)域(未示出)。有效像素區(qū)域用于接收光、將通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷 放大、并將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到列信號(hào)處理電路5。黑基準(zhǔn)像素區(qū)域用于輸出作為基準(zhǔn)黑電平的 光學(xué)黑電平。通常，這樣的黑基準(zhǔn)像素區(qū)域圍繞有效像素區(qū)域的外周部設(shè)置?？刂齐娐?產(chǎn)生諸如時(shí)鐘信號(hào)和控制信號(hào)之類的信號(hào)，以基于豎直同步信號(hào)、水 平同步信號(hào)和主時(shí)鐘信號(hào)來控制豎直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5和水平驅(qū)動(dòng)電路6的操 作。由控制電路8產(chǎn)生的信號(hào)被輸入到豎直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5、和水平驅(qū)動(dòng)電 路6等。豎直驅(qū)動(dòng)電路4由例如移位寄存器構(gòu)成，并選擇性地以行為單位相繼地沿著豎直 方向掃描像素部分3中的像素2。然后，豎直驅(qū)動(dòng)電路4將像素信號(hào)通過豎直信號(hào)線供應(yīng) 到列信號(hào)處理電路5?；谠谙袼?的各個(gè)光電二極管中根據(jù)接收光的量而產(chǎn)生的信號(hào)電 荷，來產(chǎn)生像素信號(hào)。列信號(hào)處理電路5為像素2的各列設(shè)置。每個(gè)列信號(hào)處理電路5利用來自黑基準(zhǔn) 像素區(qū)域(其圍繞有效像素區(qū)域(未示出)的外周部設(shè)置)的信號(hào)，以列為單位對(duì)從像素 2輸出的與單行對(duì)應(yīng)的信號(hào)執(zhí)行諸如降噪和信號(hào)放大之類的信號(hào)處理。水平選擇開關(guān)(未 示出)設(shè)置在列信號(hào)處理電路5的輸出段和水平信號(hào)線10之間。水平驅(qū)動(dòng)電路6由例如移位寄存器構(gòu)成。水平驅(qū)動(dòng)電路6相繼地選擇列信號(hào)處理 電路5以使各列信號(hào)處理電路5將像素信號(hào)輸出到水平信號(hào)線10。輸出電路7對(duì)從各列信號(hào)處理電路5通過水平信號(hào)線10相繼地供應(yīng)的信號(hào)執(zhí)行 信號(hào)處理，并輸出處理后的信號(hào)。[1. 2主要部件的構(gòu)造]以下，將參照?qǐng)D2至圖4對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的主要部件的示意性構(gòu) 造進(jìn)行說明。圖2是圖示根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1中的單個(gè)像素的平面視圖。圖3 是沿著圖2中的線III-III'所取的剖視圖。圖4圖示了在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置 1中與單個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的電路構(gòu)造。參照?qǐng)D2，根據(jù)本實(shí)施例的每個(gè)像素2具有光電檢測(cè)器14、浮動(dòng)擴(kuò)散部15、以及多 個(gè)MOS晶體管。在本實(shí)施例中，MOS晶體管包括轉(zhuǎn)移晶體管Trl、重置晶體管Tr2、放大晶體 管Tr3、以及選擇晶體管Tr4。在本實(shí)施例中，用于覆蓋浮動(dòng)擴(kuò)散部15的遮光膜24設(shè)置在 浮動(dòng)擴(kuò)散部15上方。
如圖3所示，光電檢測(cè)器14由布置在由硅制成的襯底13的上表面上的預(yù)定位置 處的光電二極管形成。光電檢測(cè)器14產(chǎn)生與入射光的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷，并蓄積信號(hào)電 荷。浮動(dòng)擴(kuò)散部15布置在襯底13的表面上與光電檢測(cè)器14相鄰的位置處。光電檢 測(cè)器14和浮動(dòng)擴(kuò)散部15之間的區(qū)域用作轉(zhuǎn)移晶體管Trl的溝道區(qū)。光電檢測(cè)器14還包括位于襯底13的用作光入射表面的上表面上的預(yù)定位置處的 摻雜區(qū)域17、18和19，摻雜區(qū)域17、18和19形成MOS晶體管的源極/漏極區(qū)，其將在下文 進(jìn)行說明。柵極電極20、21、22和23也隔著絕緣膜16布置在襯底13上。轉(zhuǎn)移晶體管Trl包括由光電檢測(cè)器14構(gòu)成的源極、由浮動(dòng)擴(kuò)散部15構(gòu)成的漏極、 以及形成在源極和漏極之間的柵極電極20。如圖4所示，轉(zhuǎn)移脈沖CtTRG被供應(yīng)到轉(zhuǎn)移晶 體管Trl的柵極電極20。結(jié)果，光電檢測(cè)器14中蓄積的信號(hào)電荷被轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部15。重置晶體管Tr2具有由浮動(dòng)擴(kuò)散部15構(gòu)成的源極、由被供應(yīng)有電源電壓VDD的摻 雜區(qū)域17構(gòu)成的漏極、以及形成在源極和漏極之間的柵極電極21。如圖4所示，重置脈沖 ΦRST被供應(yīng)到重置晶體管Tr2的柵極電極21。這使得浮動(dòng)擴(kuò)散部15的電位被重置為大 約是電源電壓VDD的電位。
放大晶體管Tr3包括由被供應(yīng)有電源電壓VDD的摻雜區(qū)域17構(gòu)成的源極、由摻雜 區(qū)域18構(gòu)成的漏極、以及形成在源極和漏極之間的柵極電極22。如圖4所示，浮動(dòng)擴(kuò)散部 15的電位被供應(yīng)到放大晶體管Tr3的柵極電極22。這使得與該電位相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)被 輸出到用作漏極的摻雜區(qū)域18。選擇晶體管Tr4包括由摻雜區(qū)域18構(gòu)成的源極、由連接到豎直信號(hào)線VSL的摻雜 區(qū)域19構(gòu)成的漏極、以及形成在源極和漏極之間的柵極電極23。用作選擇晶體管Tr4的源 極的摻雜區(qū)域18也用作放大晶體管Tr3的漏極。如圖4所示，選擇脈沖CtSEL被供應(yīng)到選 擇晶體管Tr4的柵極電極23。結(jié)果，像素信號(hào)被輸出到豎直信號(hào)線VSL。如圖3所示，第一絕緣層27形成在包括柵極電極21至23的柵極絕緣膜16上。由 底布線層MO構(gòu)成的遮光膜24在浮動(dòng)擴(kuò)散部15上方的區(qū)域中布置在第一絕緣層27上。此 遮光膜24 (底布線層M0)由金屬制成，并通過形成在浮動(dòng)擴(kuò)散部15中的接觸部分25電連 接到浮動(dòng)擴(kuò)散部15。在本實(shí)施例中，用于形成接觸部分25和遮光膜24的金屬可以是例如 鎢。對(duì)于底布線層M0，可以使用諸如鎢、鋁和銅之類的金屬。具體而言，將作為與通常用于 接觸部分相同的材料的鎢用于底布線層MO提高了制造處理的可靠性。此外，第二絕緣層28形成在包括遮光膜24的第一絕緣層27上。多層布線層29 形成在第二絕緣層28上。在多層布線層29中，形成多個(gè)布線層，并且布線層之間形成有中 間絕緣膜。在本實(shí)施例中，設(shè)置了三個(gè)布線層M1、M2和M3。三個(gè)布線層Ml到M3中位于最 下層位置的布線層Ml構(gòu)成豎直信號(hào)線VSL。該豎直信號(hào)線VSL經(jīng)由接觸部分26 (其形成為 穿過第二絕緣層28、第一絕緣層27和柵極絕緣膜16)電連接到構(gòu)成選擇晶體管Tr4的摻雜 區(qū)域19。多層布線層29中的各布線層Ml、M2和M3經(jīng)由接觸部分(未示出)連接到柵極 電極20、21、22和23等，以用作根據(jù)需要供應(yīng)脈沖信號(hào)的布線。布線層M1、M2和M3優(yōu)選地 由諸如鋁和銅之類的低阻抗金屬形成。接觸部分26可以由鎢形成。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1中，對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部15進(jìn)行遮光的遮 光膜24由形成在高于襯底13且低于多層布線層29的層中的金屬制成。
而且，需要使浮動(dòng)擴(kuò)散部15和柵極電極22彼此電連接。圖5是圖示遮光膜24和柵極電極22之間的電連接的示例的剖視圖。在此示例中，利用多層布線層29中的布線層Ml、M2和M3中布置在最下層位置的 布線層Ml使浮動(dòng)擴(kuò)散部15連接到放大晶體管Tr3的柵極電極22。在此情況下，如圖5所 示，遮光膜24經(jīng)由接觸部分32電連接到布線層Ml，并且柵極電極22經(jīng)由接觸部分33由電 連接到布線層M1，由此浮動(dòng)擴(kuò)散部15和柵極電極22彼此電連接。在圖6中圖示了遮光膜24和柵極電極22之間的電連接的另一個(gè)示例。在此示例中，遮光膜24用作用于將浮動(dòng)擴(kuò)散部15和柵極電極22連接的布線。在 此示例中，如圖6所示，遮光膜24在放大晶體管Tr3的柵極電極22的上方延伸，并經(jīng)由接 觸部分36連接到柵極電極22。利用此配置，浮動(dòng)擴(kuò)散部15和柵極電極22彼此電連接。在 本實(shí)施例中，遮光膜24由金屬形成，以還用作將浮動(dòng)擴(kuò)散部15和柵極電極22連接的布線。 這與圖5圖示的情況相比，可以增大由布線層Ml占用的區(qū)域的尺寸，并從而可以增大光電 檢測(cè)器14的開口的尺寸。在具有以上構(gòu)造的固態(tài)成像裝置1中，光電檢測(cè)器14中的信號(hào)電荷通過轉(zhuǎn)移晶體 管Trl轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部15。由浮動(dòng)擴(kuò)散部15讀取的信號(hào)電荷通過放大晶體管Tr3放大 并通過選擇晶體管Tr4選擇性地轉(zhuǎn)移到豎直信號(hào)線VSL。由浮動(dòng)擴(kuò)散部15讀取的信號(hào)電荷 通過重置晶體管Tr2重置為與大約是電源電壓VDD的電位。[1. 3固態(tài)成像裝置的制造方法]以下，將參照?qǐng)D7A至圖9H對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造方法進(jìn)行說明。 圖7A至圖9H圖示了根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1的制造方法中的處理。首先，通過離子注入工藝用預(yù)定導(dǎo)電類型的雜質(zhì)對(duì)襯底13的上表面(即光入射表 面)進(jìn)行摻雜。結(jié)果，如圖7A所示，在襯底13上形成柵極絕緣膜16，并在柵極絕緣膜16上 的預(yù)定位置處形成柵極電極20、21、22和23。通過對(duì)沉積在柵極絕緣膜16上的多晶硅膜進(jìn) 行圖案化來形成這些柵極電極20、21、22和23。然后，如圖7B所示，將柵極電極20至23用作掩模，形成光電檢測(cè)器14、浮動(dòng)擴(kuò)散 部15以及用作各MOS晶體管的源極和漏極的摻雜區(qū)域17、18和19。然后，如圖7C所示，在包括柵極電極20至23的柵極絕緣膜16的上表面上形成第 一絕緣層27。隨后，如圖8D所示，形成穿過柵極絕緣膜16和第一絕緣層27的開口 25a，使得將 浮動(dòng)擴(kuò)散部15暴露。然后，如圖8E所示，用鎢填充開口 25a，以形成接觸部分25。然后，將由鎢制成的 底布線層MO布置在第一絕緣層27上，以位于浮動(dòng)擴(kuò)散部15的上方。此底布線層MO構(gòu)成 遮光膜24。由鎢成的金屬膜形成在第一絕緣層27的整個(gè)上表面上，然后通過對(duì)鎢金屬膜進(jìn) 行圖案化來形成遮光膜24。期望的是，由遮光膜24在第一絕緣層27上占用的區(qū)域大于浮 動(dòng)擴(kuò)散部15的上表面。此配置提高了對(duì)于從各種角度入射的光的遮光效果。隨后，如圖9F所示，在包括遮光膜24的第一絕緣層27上形成第二絕緣層28。然后，如圖9G所示，在第二絕緣層28的預(yù)定位置處形成用于提供接觸部分26的 開口 26a。在本實(shí)施例中，開口 26a穿透第二絕緣層28、第一絕緣層27和柵極絕緣膜16，使 得將用作選擇晶體管Tr4的漏極的摻雜區(qū)域19暴露。
然后，如圖9H所示，用鎢填充開口 26a，以形成接觸部分26。雖然在圖中未示出，將由鋁或銅形成的布線層Ml布置在第二絕緣層28上包括接 觸部分26的區(qū)域。此處理之后跟著如下處理形成布線層M2和M3并且兩者之間具有中間 絕緣膜30，以形成具有三個(gè)布線層Ml、M2和M3的多層布線層29。期望的是，布線層Ml至 M3具有低阻抗并且由鋁或銅制成。隨后，利用固態(tài)成像裝置的通用制造方法，來形成平坦化層、顏色過濾層、片上微 透鏡等，從而完成固態(tài)成像裝置1的制造。在上述制造方法中，當(dāng)期望如圖5所示的情況那樣利用布線層Ml將浮動(dòng)擴(kuò)散部15 連接到放大晶體管Tr3的柵極電極22時(shí)，在如圖9G和9H所示的處理中形成接觸部分32 和33。然后，通過經(jīng)由布線層Ml將接觸部分32連接到接觸部分33，使浮動(dòng)擴(kuò)散部15電連 接到放大晶體管Tr3的柵極電極22。在上述制造方法中，當(dāng)期望如圖6所示的情況那樣利用遮光膜24將浮動(dòng)擴(kuò)散部15 連接到放大晶體管Tr3的柵極電極22時(shí)，在如圖8D所示的處理中在柵極電極22上方形成 開口。然后，用鎢填充設(shè)置在柵極電極22上方的開口，從而形成接觸部分36。在此情況下， 在如圖8E所示的處理中將遮光膜24形成為在接觸部分36上方延伸。因此，浮動(dòng)擴(kuò)散部15 和放大晶體管Tr3的柵極電極22彼此電連接。在本實(shí)施例中，在形成柵極電極20至23之后執(zhí)行形成光電檢測(cè)器14、浮動(dòng)擴(kuò)散 部15和摻雜區(qū)域17至19的處理。但是，可以以各種方式修改處理的順序，并且可以在形 成柵極電極20至23之前形成光電檢測(cè)器14、浮動(dòng)擴(kuò)散部15和摻雜區(qū)域17至19。此外， 在上述實(shí)施例中，形成在多層布線層29中的豎直信號(hào)線VSL通過接觸部分26連接到選擇 晶體管Tr4的摻雜區(qū)域19?？梢允共季€層(即，M1、M2和M3)中的其他布線通過由與上述 那些處理相似的處理形成的接觸部分來連接到期望的區(qū)域。通過以上處理制造固態(tài)成像裝置1。 根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1，用于對(duì)浮動(dòng)擴(kuò)散部15進(jìn)行遮光的遮光膜24形成 在低于多層布線層29的層中。結(jié)果，襯底13的上表面和遮光膜24之間的距離減小。這使 得可以抑制光從諸如形成在浮動(dòng)擴(kuò)散部和液晶面板42之間的絕緣層之類的層間膜泄漏到 浮動(dòng)擴(kuò)散部15中。因此，在將信號(hào)電荷從光電檢測(cè)器14轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部15期間由于入 射到浮動(dòng)擴(kuò)散部15上的光引起的噪聲可以得到抑制，這提高了圖像質(zhì)量。此外，根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1，在浮動(dòng)擴(kuò)散部15和遮光膜24之間產(chǎn)生寄 生電容。這表示遮光膜24的使用可以增大浮動(dòng)擴(kuò)散部15中的飽和電荷。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)多層布線層29的布線層(例如，布線層Ml)被用于形成遮 光膜時(shí)，用于遮光的布線區(qū)域和用于其他布線的布線區(qū)域兩者都是需要的。即，根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)，需要在相同層中設(shè)置大量布線區(qū)域。但是，根據(jù)本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置1，由設(shè)置在 低于多層布線層29的層中的底布線層MO來構(gòu)成遮光膜24。因此，不需要在多層布線層29 的布線層Ml至M3中制造用于遮光的布線。結(jié)果，由多層布線層29中布線層Ml至M3占用 的區(qū)域的尺寸減小，允許光電檢測(cè)器14的開口的尺寸的增大。因此，在每個(gè)像素2中入射 到光電檢測(cè)器14上的光量可以得到增大。根據(jù)近年來研發(fā)的技術(shù)，具有全局快門功能(同時(shí)快門功能)的CMOS固態(tài)成像裝 置可以采用其中將信號(hào)電荷較長(zhǎng)時(shí)間段地存儲(chǔ)在浮動(dòng)擴(kuò)散部中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在這種CMOS固態(tài)成像裝置中，通過全部像素的同時(shí)曝光產(chǎn)生的信號(hào)電荷被同時(shí)轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部，并 接著線順次地(line-sequentially)輸出到豎直信號(hào)線VSL。在此情況下，存儲(chǔ)在浮動(dòng)擴(kuò)散 部中的信號(hào)電荷并不立即轉(zhuǎn)移到豎直信號(hào)線，泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中的光引起圖像質(zhì)量的顯 著劣化。即使在信號(hào)電荷短時(shí)間段地存儲(chǔ)在浮動(dòng)擴(kuò)散部中，高亮度光入射在浮動(dòng)擴(kuò)散部中 也將導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置相比，根據(jù)本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置1，可以通 過遮光膜24的效果來對(duì)光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部15中進(jìn)行抑制。因此，本實(shí)施例可以有利地應(yīng) 用于具有全局快門功能的固態(tài)成像裝置的制造，在具有全局快門功能的固態(tài)成像裝置中， 由于信號(hào)電荷在浮動(dòng)擴(kuò)散部中較長(zhǎng)的存儲(chǔ)時(shí)間段，光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中將顯著影響圖像 質(zhì)量。此外，固態(tài)成像裝置1能夠抑制由于高亮度的光入射到浮動(dòng)擴(kuò)散部15中引起的圖像 質(zhì)量的劣化。在以上實(shí)施例中，布置在低于多層布線層29的層中的底布線層MO被用作像素部 分3中的遮光膜24。底布線層MO可以用于像素部分3以及用于像素部分3和周邊電路區(qū) 域12兩者。
當(dāng)構(gòu)成遮光膜24的底布線層MO僅用于形成像素部分3時(shí)，可以使用具有通用構(gòu) 造的周邊電路區(qū)域12。通常，在周邊電路區(qū)域12中，對(duì)于逆變器、NAND和NOR之類的每個(gè) 基本部件準(zhǔn)備基本布局，并且在多層布線層29中制造這些部件。因此，當(dāng)?shù)撞季€層MO僅構(gòu) 成像素部分3時(shí)，可以通過采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的處理來制造周邊電路區(qū)域12。具體而言，當(dāng) 底布線層MO構(gòu)成周邊電路區(qū)域12時(shí)，可能由于與其他布線層相關(guān)的寄生電容導(dǎo)致信號(hào)延 遲等的發(fā)生。如果擔(dān)心這樣的延遲，則底布線層MO可以僅用于制造像素部分3。此外，CMOS固態(tài)成像裝置可以設(shè)置有安裝在相同芯片上的各種模擬電路和A/ D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器。這樣的電路包括諸如與浮動(dòng)擴(kuò)散部相似地電浮動(dòng)的S/H(采樣保 持)電容器之類的節(jié)點(diǎn)和元件。理想地，對(duì)這些節(jié)點(diǎn)和元件進(jìn)行充分的遮光。根據(jù)本實(shí)施 例中的固態(tài)成像裝置1，可以通過將底布線層MO用作由底布線層MO構(gòu)成的遮光膜，來對(duì)在 周邊電路區(qū)域12中的節(jié)點(diǎn)和元件進(jìn)行遮光。因此，即使在底布線層MO還用作用于周邊電 路區(qū)域12的遮光膜時(shí)，固態(tài)成像裝置1也可以提高遮光性。此外，構(gòu)成遮光膜24的底布線層MO也可以用作周邊電路區(qū)域12中的布線。在此 情況下，底布線層MO用作各模塊中的布線，其能夠提高各模塊的集成程度。因此，每個(gè)模塊 的尺寸可以得到減小，并且可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)成像裝置1的尺寸減小。2.第二實(shí)施例固態(tài)成像裝置以下，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置進(jìn)行說明。圖10是圖示在 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置35中的單個(gè)像素的平面視圖。圖11是沿著線 XI-XI'所取的剖視圖。在本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置35的總體構(gòu)造與如圖1所示的固態(tài) 成像裝置1的總體構(gòu)造相似，并且將省略其說明。本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置35具有與如 圖4所示的第一實(shí)施例中的像素2相似地構(gòu)造的像素2，因此將省略其說明。在圖10和圖 11中，相同的附圖標(biāo)記用于表示分別與圖2和圖3中所示的那些部件相同或相應(yīng)的部件。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置35包括遮光膜34，遮光膜34是根據(jù)第一實(shí)施例的 固態(tài)成像裝置1中遮光膜24的修改方案的示例。如圖10所示，在本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置35中，遮光膜34從覆蓋浮動(dòng)擴(kuò)散部15的區(qū)域延伸到圍繞光電檢測(cè)器14的區(qū)域，但光電檢測(cè)器14的開口正上方的區(qū)域除外。在 本實(shí)施例中，遮光膜34的覆蓋浮動(dòng)擴(kuò)散部15的部分電連接到遮光膜34的圍繞光電檢測(cè)器 14的部分。但是，這些部分可以彼此分離。在本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置35中，浮動(dòng)擴(kuò)散部15和放大晶體管Tr3的柵極電 極22以與如圖5或圖6所示的示例相同的方式彼此電連接。為了制造根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置35，在如第一實(shí)施例的圖8E所示的處理 中，對(duì)底布線層MO進(jìn)行圖案化，使得遮光膜34在光電檢測(cè)器14周圍延伸。在固態(tài)成像裝置35中，遮光膜34形成在低于多層布線層29的層中，使得形成在 光電檢測(cè)器14周圍的遮光膜34更靠近襯底13。此配置防止了入射在相鄰像素上的光的混 合。例如，可以防止已經(jīng)經(jīng)過像素2中的一個(gè)像素的紅色過濾器的光進(jìn)行到構(gòu)成像素2中 具有綠色過濾器的相鄰的一個(gè)像素的光電檢測(cè)器14中。因此，可以避免顏色的混合，從而 可以提高圖像質(zhì)量。在本實(shí)施例中，除了以上效果之外，可以獲得與第一實(shí)施例中相似的效果和優(yōu)點(diǎn)。3.第三實(shí)施例固態(tài)成像裝置以下，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置進(jìn)行說明。圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的固態(tài)成像裝置45的示意性剖視圖。固態(tài)成像 裝置45的總體構(gòu)造與如圖1所示的第一實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置1的總體構(gòu)造相似，因而 將省略其說明。此外，在固態(tài)成像裝置45中，單個(gè)像素的平面布局電路構(gòu)造與如圖2和圖4 所示的第一實(shí)施例中的那些相似，并將省略其說明。在圖12中，相同的附圖標(biāo)記用于表示 與圖3中所示的那些部件相同或相應(yīng)的部件。[3.1主要部件的構(gòu)造]在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置45中，構(gòu)成選擇晶體管Tr4的漏極的摻雜區(qū)域19 經(jīng)由由底布線層MO構(gòu)成的中間膜44a連接到豎直信號(hào)線VSL。即，豎直信號(hào)線VSL和摻雜 區(qū)域19經(jīng)由形成在第一絕緣層27中的接觸部分47、中間膜44a和形成在第二絕緣層28中 的接觸部分46而電連接。[3. 2固態(tài)成像裝置的制造方法]參照?qǐng)D13A和圖14E，將對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置45的制造方法進(jìn)行說明。 圖13A至圖14E圖示了固態(tài)成像裝置45的制造方法中的各處理。在圖13A所示的處理之前執(zhí)行的處理與如圖7A至7C所示的第一實(shí)施例中的處理 相似，因此將省略其說明。在如圖7C所示形成第一絕緣層27之后，如圖13A所示，開口 25a形成為穿過柵極 絕緣膜16和第一絕緣層27，從而暴露浮動(dòng)擴(kuò)散部15。同時(shí)，開口 47a形成為穿過柵極絕緣 膜16和第一絕緣層27，從而暴露構(gòu)成選擇晶體管Tr4的摻雜區(qū)域19。然后，如圖13B所示，用鎢填充形成在浮動(dòng)擴(kuò)散部15上方的開口 25a，使得形成接觸部分25。同時(shí)，用鎢填充形成在摻雜區(qū)域19上方的開口 47a，使得形成第一接觸部分47。 然后，在第一絕緣層27上覆蓋浮動(dòng)擴(kuò)散部15的區(qū)域和包括第一接觸部分47的區(qū)域處形成 由鎢制成的底布線層M0。形成在覆蓋浮動(dòng)擴(kuò)散部15的區(qū)域處的底布線層MO被用作遮光膜 44，并且形成在第一絕緣層27上包括第一接觸部分47的區(qū)域處的底布線層MO被用作中間 膜44a。通過對(duì)形成在第一絕緣層27的整個(gè)上表面上的鎢金屬膜進(jìn)行圖案化，來形成遮光膜44和中間膜44a。理想地，在第一絕緣層27上由遮光膜44占用的區(qū)域大于浮動(dòng)擴(kuò)散部 15的上表面。此配置提高了對(duì)于從各種角度入射的光的遮光效果。隨后，如圖13C所示，在包括遮光膜44和中間膜44a的第一絕緣層27上進(jìn)一步形 成第二絕緣層28。然后，如圖14D所示，在第二絕緣層28中形成開口 46a，使得將中間膜44a暴露。此外，如圖14B所示，用鎢填充開口 46a，使得形成第二接觸部分46。同時(shí)，在包括 第二接觸部分46的第二絕緣層28上的預(yù)定位置處，形成由鋁或銅制成的布線層Ml。在如 圖14E所示的示例中，經(jīng)由第一接觸部分47、中間膜44a和第二接觸部分46連接到摻雜區(qū) 域19的布線層Ml構(gòu)成豎直信號(hào)線VSL。然后，交替地形成中間絕緣膜30和布線層，使得形成具有多個(gè)布線層的多層布線 層29 (在本實(shí)施例中為三個(gè)布線層Ml、M2和M3)。隨后，雖然附圖中未圖示，但是利用通用的固態(tài)成像裝置的制造方法，來形成平坦 化層、顏色過濾器層、片上微透鏡等，從而完成固態(tài)成像裝置45的制造。在根據(jù)第一實(shí)施例中的制造方法的處理(如圖9G所示)中，在形成深度等于第一 絕緣層27和第二絕緣層28的合計(jì)厚度的開口時(shí)，存在開口的直徑隨著開口深度的增大而 增大的問題。根據(jù)本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置的制造方法，將多層布線層29中的布線層Ml (本 實(shí)施例中的豎直信號(hào)線VSL)連接到形成在襯底13上的期望區(qū)域(本實(shí)施例中的摻雜區(qū) 域19)的接觸部分以兩個(gè)步驟來形成。結(jié)果，均在單個(gè)步驟中形成的開口 47a和46a每個(gè) 可以具有減小的深度。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以在每個(gè)均具有較小厚度的絕緣層中形成開 口 47a和46a，從而可以減小開口 47a和46a每個(gè)的高寬比。因此，與根據(jù)第一實(shí)施例的制 造方法相比，第一接觸部分47和第二接觸部分46可以形成為非常小，這允許像素尺寸的減 小。當(dāng)在不試圖減小像素尺寸的情況下采用根據(jù)本實(shí)施例的制造方法時(shí)，可以提高每個(gè)元 件的集成程度，這允許光電檢測(cè)器14的開口的尺寸的增大。在本實(shí)施例中，連接到襯底13的布線層Ml構(gòu)成豎直信號(hào)線VSL。通過例如以與以 上示例相似的方式形成將柵極電極連接到多層布線層中的布線的接觸部分，每個(gè)接觸部分 的尺寸可以得到進(jìn)一步減小。在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置45中，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例中相似的效果。根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的制造方法可以應(yīng)用于根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成
像裝置。4.第四實(shí)施例固態(tài)成像裝置以下，將描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。圖15A是示意性地圖示 根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置57的構(gòu)造的剖視圖。本實(shí)施例中的57的總體構(gòu)造類似于 如圖1所示的固態(tài)成像裝置1的總體構(gòu)造，并將省略其說明。在圖15A中，相同的附圖標(biāo)記 用于表示與圖3中所示的那些部件相同或相應(yīng)的部件，并將省略其說明。固態(tài)成像裝置57 具有其中全部像素被同時(shí)曝光(信號(hào)電荷被同時(shí)存儲(chǔ))的全局快門功能，并包括兩個(gè)浮動(dòng) 擴(kuò)散部。固態(tài)成像裝置57包括形成在襯底13的上側(cè)的光電檢測(cè)器14、第一浮動(dòng)擴(kuò)散部 15a和第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b。
構(gòu)成第一轉(zhuǎn)移晶體管Trla的柵極電極50在光電檢測(cè)器14和第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a之間被布置在形成在襯底13的上表面上的柵極絕緣膜16上。構(gòu)成第二轉(zhuǎn)移晶體管Trlb 的柵極電極51在第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a和第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b之間被布置在位于襯底13上 的柵極絕緣膜16上。雖然圖15A中未圖示，但是同樣在本實(shí)施例中，如同第一至第三實(shí)施例那樣，設(shè)置 重置晶體管、放大晶體管、選擇晶體管等。第一絕緣層27形成在包括柵極電極50和51的柵極絕緣膜16上。由底布線層 MO構(gòu)成的遮光膜54在包括第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a正上方區(qū)域的區(qū)域處形成在第一絕緣層27 上。相似地，由底布線層MO構(gòu)成的遮光膜55在包括第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b正上方區(qū)域的區(qū) 域處形成在第一絕緣層27上。遮光膜54經(jīng)由形成在第一絕緣層27中的接觸部分52電連 接到第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a。遮光膜55經(jīng)由形成在第一絕緣層27中的接觸部分53電連接到 第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b。在本實(shí)施例中，遮光膜54和55以及接觸部分52和53由鎢制成。第二絕緣層28形成在包括遮光膜54和55的第一絕緣層27上。此外，包括多個(gè) 布線層(在本實(shí)施例中為三個(gè)布線層M1、M2和M3)的多層布線層29形成在第二絕緣層28 上。在多層布線層29中的布線層中位于最下層位置的布線層Ml通過形成在第二絕緣層28 中的接觸部分56電連接到遮光膜55。雖然圖中未示出，但是電連接到第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b 的布線層Ml連接到放大晶體管的柵極電極。在具有以上構(gòu)造的固態(tài)成像裝置57中，通過同時(shí)曝光在每一個(gè)像素2的光電檢測(cè) 器14中產(chǎn)生的信號(hào)電荷同時(shí)通過第一轉(zhuǎn)移晶體管Trla轉(zhuǎn)移到第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a。然后， 在保存在第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a中達(dá)預(yù)定時(shí)間段之后，由第二轉(zhuǎn)移晶體管Trlb以像素為單位 將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b。由轉(zhuǎn)移到第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b的信號(hào)電荷引起的 電壓波動(dòng)通過放大晶體管(未示出)放大，并且放大后的像素信號(hào)被輸出到豎直信號(hào)線。在本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置57中，通過由布置為靠近襯底13的光接收表面的底 布線層MO構(gòu)成的遮光膜54來對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間地保存信號(hào)電荷的第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a進(jìn)行遮 光。即使當(dāng)信號(hào)電荷保存在第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a中時(shí)，此配置也可以防止入射光泄漏到第 一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a中，這可以抑制噪聲和圖像質(zhì)量的劣化。此外，布置在第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a上方的遮光膜54電連接到第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a。 因此，通過增大遮光膜54的尺寸，可以利用遮光膜54的寄生電容來增大第一浮動(dòng)擴(kuò)散部 15a中的飽和電荷。另一方面，在根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置57中，布置在第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b上 方的遮光膜55連接到多層布線層29中的布線層Ml。因此，期望遮光膜55和布線層Ml之 間的寄生電容較小。因此，期望遮光膜55具有僅足以對(duì)第二浮動(dòng)擴(kuò)散部15b進(jìn)行遮光的尺 寸。同時(shí)，在本實(shí)施例中，不需要將布置在第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a上方的遮光膜54連接 到第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a。在此情況下，如圖15B所示，用于對(duì)第一浮動(dòng)擴(kuò)散部15a和第二浮 動(dòng)擴(kuò)散部15b進(jìn)行遮光的遮光膜58由位于浮動(dòng)擴(kuò)散部15a和15b上方的底布線層MO形 成。因此，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部時(shí)，僅在要連接到放大晶體管的柵極電極的位置處形成接 觸部分。這樣，根據(jù)本實(shí)施例，即使在具有全局快門功能的固態(tài)成像裝置(其中浮動(dòng)擴(kuò)散部較長(zhǎng)時(shí)間段地保存信號(hào)電荷)中，也可以防止光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中。此外，在本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相似的效果。此外，在本實(shí)施例中的 構(gòu)造可以與第二和第三實(shí)施例中的那些構(gòu)造進(jìn)行組合。在前文中，將包括以矩陣進(jìn)行排列以用于檢測(cè)與入射光的量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷的 像素單元的CMOS固態(tài)成像裝置作為第一至第四實(shí)施例的示例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的 應(yīng)用即不限于CMOS固態(tài)成像裝置，也不限于通常包括用于以二維矩陣形成的像素部分中 的各像素列的列電路的固態(tài)成像裝置。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于被配置通過檢測(cè)入射可見光的量的分布來拍攝圖像的 固態(tài)成像裝置。本發(fā)明還可以以用于被配置為檢測(cè)紅外輻射、X射線、或粒子的分布的固態(tài) 成像裝置。更寬泛而言，本發(fā)明還可以一般地應(yīng)用于如 下配置的固態(tài)成像裝置(物理量分 布檢測(cè)器)檢測(cè)諸如壓力和電容之類的物理量的分布以拍攝圖像。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于被配置為以行為單位相繼地掃描像素部分中的像素單 元來從像素單元讀取像素信號(hào)的固態(tài)成像裝置。本發(fā)明還可以以用于被配置為選擇任意像 素并基于以像素為單位從所選擇的像素讀取信號(hào)的X-Y地址固態(tài)成像裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固態(tài)成像裝置可以形成為一個(gè)芯片或其中封裝有信號(hào)處 理單元和光學(xué)系統(tǒng)的具有圖像拍攝功能的模組的形式。此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于固態(tài)成像裝置，并且本發(fā)明可以以用于成像設(shè)備。這樣 的成像設(shè)備包括相機(jī)系統(tǒng)(例如數(shù)字靜態(tài)相機(jī))和具有成像功能的電子設(shè)備(例如移動(dòng)電 話)。安裝在電子設(shè)備內(nèi)的模組，即相機(jī)模具，也可以用作成像設(shè)備。5.第五實(shí)施例電子設(shè)備以下，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電子設(shè)備進(jìn)行說明。圖16示意性地圖示了 根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的電子設(shè)備200的構(gòu)造。電子設(shè)備200是上述根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1所應(yīng)用的電子設(shè)備(相 機(jī))的示例。圖16示意性地圖示了根據(jù)本實(shí)施例的電子設(shè)備200的剖視結(jié)構(gòu)。電子設(shè)備200 可以是能夠拍攝靜態(tài)圖像的數(shù)字相機(jī)。電子設(shè)備200包括固態(tài)成像裝置1、光學(xué)透鏡210、快門211、驅(qū)動(dòng)電路212、以及信 號(hào)處理電路213。光學(xué)透鏡210在固態(tài)成像裝置1的成像平面上形成了與來自成像對(duì)象的入射光相 對(duì)應(yīng)的圖像。結(jié)果，信號(hào)電荷被存儲(chǔ)在固態(tài)成像裝置1中達(dá)預(yù)定的時(shí)間段?？扉T211控制固態(tài)成像裝置1的曝光時(shí)間和遮光時(shí)間。驅(qū)動(dòng)電路212供應(yīng)用于控制固態(tài)成像裝置1的轉(zhuǎn)移操作和快門211的快門操作的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)。固態(tài)成像裝置1根據(jù)從驅(qū)動(dòng)電路212供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(定時(shí)信號(hào))來轉(zhuǎn)移信號(hào)。 信號(hào)處理電路213執(zhí)行各種信號(hào)處理。處理后的圖像信號(hào)被存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)器之類的存儲(chǔ) 介質(zhì)中或被輸出到監(jiān)視器。在本實(shí)施例的電子設(shè)備200中，通過由底布線層構(gòu)成的遮光膜對(duì)固態(tài)成像裝置1 的浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行有利的遮光，由此抑制了光泄漏到浮動(dòng)擴(kuò)散部中。因此，電子設(shè)備200可 以抑制由于噪聲引起圖像質(zhì)量的劣化?？梢詰?yīng)用固態(tài)成像裝置1的電子設(shè)備200不限于相機(jī)。電子設(shè)備200也可以是諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)之類的成像設(shè)備，和用于諸如移動(dòng)電話之類的移動(dòng)設(shè)備的相機(jī)模組。雖然在本實(shí)施例中，將固態(tài)成像裝置1應(yīng)用于電子設(shè)備200，但是根據(jù)上述第二至 第四實(shí)施例的固態(tài)成像裝置也可以應(yīng)用于電子設(shè)備200。本申請(qǐng)包含與2009年3月5日遞交給日本專利局的日本在先專利申請(qǐng)JP 2009-052324中揭示的主題相關(guān)的主題，其全文通過引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要各種修改、組合、子組合和替換落在所附權(quán)利要求或其等同方案內(nèi)，就可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素進(jìn)行這些修改、組合、子組合和替換。
權(quán)利要求
一種固態(tài)成像裝置，包括光電檢測(cè)器，其形成在襯底上，并被配置為通過將入射光轉(zhuǎn)換為電來產(chǎn)生信號(hào)電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散部，其被配置為接收由所述光電檢測(cè)器產(chǎn)生的所述信號(hào)電荷；多個(gè)MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管，其包括將所述信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的轉(zhuǎn)移晶體管和輸出與所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的電位相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的放大晶體管；多層布線層，其形成在高于所述襯底的層中，并且包括經(jīng)由接觸部分與所述MOS晶體管電連接的多個(gè)布線層；以及遮光膜，其由布置在高于所述襯底并低于所述多層布線層的層中的底布線層構(gòu)成，并且形成在對(duì)至少所述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域中，所述遮光膜經(jīng)由接觸部分電連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中，所述遮光膜經(jīng)由接觸部分電連接到所述放大晶體管的柵極電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)成像裝置，其中，所述遮光膜被形成為圍繞所述光電檢測(cè)器，但所述光電檢測(cè)器的開口正上方的 區(qū)域除外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像裝置，其中，所述MOS晶體管通過經(jīng)由由所述底布線層構(gòu)成的中間膜的接觸部分電連接到所 述多層布線層中的所述布線層。
5.一種固態(tài)成像裝置的制造方法，所述方法包括以下步驟 在襯底上形成光電檢測(cè)器和浮動(dòng)擴(kuò)散部；在所述襯底上形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層中形成開口，使得將所述浮動(dòng)擴(kuò)散部暴露； 通過用金屬材料填充所述開口來形成接觸部分；在包括所述接觸部分的所述第一絕緣層上對(duì)所述浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域處，由底 布線層形成遮光膜；在包括所述遮光膜的所述第一絕緣層上形成第二絕緣層；以及 在所述第二絕緣層上形成具有多個(gè)布線層的多層布線層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，還包括如下步驟將所述遮光膜形成為圍繞所述 光電檢測(cè)器，但所述光電檢測(cè)器的開口正上方的區(qū)域除外。
7.一種固態(tài)成像裝置的制造方法，所述方法包括以下步驟在襯底上形成光電檢測(cè)器、浮動(dòng)擴(kuò)散部和摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域構(gòu)成MOS晶體管的 預(yù)定源極或漏極；通過去除在所述浮動(dòng)擴(kuò)散部和所述摻雜區(qū)域上方的第一絕緣層的各部分，來形成用于 使所述浮動(dòng)擴(kuò)散部和所述摻雜區(qū)域暴露的開口；通過用金屬材料填充形成在所述第一絕緣層中的所述開口來形成接觸部分； 在包括形成在所述浮動(dòng)擴(kuò)散部上的所述接觸部分的所述第一絕緣層上對(duì)所述浮動(dòng)擴(kuò) 散部進(jìn)行遮光的區(qū)域處由底布線層形成遮光膜，并且在包括形成在所述摻雜區(qū)域上的所述 接觸部分的所述第一絕緣層上形成由所述底布線層構(gòu)成的中間膜；在包括所述遮光膜和所述中間膜的所述第一絕緣層上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層中形成開口使得將所述中間膜暴露；通過用金屬材料填充形成在所述第二絕緣層中的所述開口來形成接觸部分；以及形成具有多個(gè)布線層的多層布線層，所述布線層包括與形成在所述第二絕緣層中的所 述接觸部分連接的布線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，還包括以下步驟將所述遮光膜形成為圍繞所述 光電檢測(cè)器，但所述光電檢測(cè)器的開口正上方的區(qū)域除外。
9.一種電子設(shè)備，包括光學(xué)透鏡；固態(tài)成像裝置，其被配置為接收由所述光學(xué)透鏡收集的光，所述固態(tài)成像裝置包括光 電檢測(cè)器，其形成在襯底上，并被配置為通過將入射光轉(zhuǎn)換為電來產(chǎn)生信號(hào)電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散 部，其被配置為接收由所述光電檢測(cè)器產(chǎn)生的所述信號(hào)電荷；多個(gè)MOS(金屬氧化物半導(dǎo) 體)晶體管，其包括將所述信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的轉(zhuǎn)移晶體管和輸出與所述浮 動(dòng)擴(kuò)散部的電位相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的放大晶體管；多層布線層，其形成在高于所述襯底的 層中，并且包括經(jīng)由接觸部分與所述MOS晶體管電連接的多個(gè)布線層；以及遮光膜，其由布 置在高于所述襯底并低于所述多層布線層的層中的底布線層構(gòu)成，并且形成在對(duì)至少所述 浮動(dòng)擴(kuò)散部進(jìn)行遮光的區(qū)域中，所述遮光膜經(jīng)由接觸部分電連接到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部；以及信號(hào)處理電路，其被配置為對(duì)從所述固態(tài)成像裝置輸出的信號(hào)進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了固態(tài)成像裝置及其制造方法以及電子設(shè)備。固態(tài)成像裝置包括光電檢測(cè)器，其形成在襯底上，并被配置為通過光電轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生信號(hào)電荷；浮動(dòng)擴(kuò)散部，其被配置為接收由光電檢測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)電荷；多個(gè)MOS晶體管，其包括將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部的轉(zhuǎn)移晶體管和輸出與浮動(dòng)擴(kuò)散部的電位相對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)的放大晶體管；多層布線層，其形成在高于襯底的層中，并且包括經(jīng)由接觸部分與MOS晶體管連接的多個(gè)布線層；以及遮光膜，其由布置在高于襯底并低于多層布線層的層中的底布線層構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L27/14GK101826537SQ20101012436
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者田浦忠行 申請(qǐng)人:索尼公司