固態圖像拾取裝置和圖像拾取系統的制作方法
【專利說明】固態圖像拾取裝直和圖像拾取系統
[0001]本申請是申請號為200980163052.8、申請日為2009年12月26日、發明名稱為“固態圖像拾取裝置和圖像拾取系統”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及背面照射型固態圖像拾取裝置。
【背景技術】
[0003]近年來的較高速度的固態圖像拾取裝置已導致提出在晶體管處設置半導體化合物層的結構。
[0004]PTL I討論了如下這樣的固態圖像拾取裝置，其中不在光電轉換部的光檢測器上設置高恪點金屬半導體化合物層，并且在周邊電路部(peripheral circuit port1n)處設置高熔點金屬半導體化合物層。
[0005]PTL 2討論了背面照射型的固態圖像拾取裝置，在該背面照射型的固態圖像拾取裝置中，為了增加光電轉換元件的靈敏度，包含具有該光電轉換元件和信號讀出電路的像素部的基板和包含用于通過驅動像素部的電路來處理讀出信號的周邊電路的基板相互粘接。
[0006]引文列表
[0007]專利文獻
[0008]PTL 1:日本專利公開 N0.2001-111022
[0009]PTL 2:日本專利公開 N0.2009-170448
【發明內容】
[0010]技術問題
[0011]在PTL I中的在周邊電路部設置高熔點金屬半導體化合物層的結構中，由于高熔點金屬被設置在同一基板上，因此，高熔點金屬可擴散到光電轉換元件。即使光電轉換元件的表面被絕緣膜保護，由于例如存在在絕緣膜上形成高熔點金屬的步驟，因此，高熔點金屬也可變得在絕緣膜中擴散。另外，例如，由于作為高熔點金屬污染光電轉換元件的結果產生的泄漏電流，因此可在圖像中出現白色缺陷。并且，為了形成在PTL I中討論的結構，必須確定在同一基板上在哪里形成高熔點金屬半導體化合物層，由此使處理復雜化。
[0012]因此，本發明的一個目的是，通過使用簡單的結構，提供在抑制導致例如產生白色缺陷的光電轉換元件的特性的降低的同時在周邊電路部設置高熔點金屬化合物層的固態圖像拾取裝置。
[0013]問題的解決方案
[0014]本發明提供一種固態圖像拾取裝置，其中，設置光電轉換元件和用于傳送來自光電轉換元件的電荷的柵電極的第一基板和設置用于讀出基于在光電轉換元件處產生的電荷的信號的周邊電路部的第二基板相互層疊，其中，第二基板具有高熔點金屬化合物層，并且，第一基板不具有高熔點金屬化合物層。
[0015]本發明的有益的效果
[0016]根據本發明，能夠通過使用簡單的結構提供在抑制光電轉換元件的特性的降低的同時在周邊電路部設置高熔點金屬化合物層的固態圖像拾取裝置。
【附圖說明】
[0017]圖1是用于描述第一實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0018]圖2是用于描述第二實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0019]圖3是用于描述第三實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0020]圖4表示根據第三實施例的固態圖像拾取裝置的制造方法。
[0021]圖5表示根據第三實施例的固態圖像拾取裝置的制造方法。
[0022]圖6是用于描述第五實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0023]圖7表示根據第四實施例的固態圖像拾取裝置的制造方法。
[0024]圖8表示根據第四實施例的固態圖像拾取裝置的制造方法。
[0025]圖9表示根據第四實施例的固態圖像拾取裝置的制造方法。
[0026]圖10是用于描述第五實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0027]圖11是用于描述第六實施例的固態圖像拾取裝置的斷面圖。
[0028]圖12是根據本發明的固態圖像拾取裝置的示例性電路。
[0029]圖13是示出根據第七實施例的圖像拾取系統的框圖。
【具體實施方式】
[0030]通過相互層疊第一基板和第二基板形成根據本發明的固態圖像拾取裝置，其中第一基板具有光電轉換元件和用于傳送的柵電極并且第二基板具有周邊電路部。不在第一基板設置高熔點金屬化合物層，而在第二基板設置高熔點金屬化合物層。通過這種結構，變得更容易確定在哪里形成化合物層，并且變得能夠使周邊電路部處的晶體管以更高的速度操作，并且以高速執行信號讀出操作，同時抑制光電轉換元件的特性降低。
[0031 ] 以下，將參照附圖詳細描述本發明。
[0032]第一實施例
[0033]將參照圖1和圖12描述本發明的第一實施例。
[0034]首先，參照圖12描述根據第一實施例的固態圖像拾取裝置的示例性電路。圖12所示的固態圖像拾取裝置300包括布置多個光電轉換元件的像素部301和具有用于執行用于從像素部301讀取信號的驅動操作的控制電路并具有處理讀出信號的信號處理電路的周邊電路部302。
[0035]在像素部301中，設置多個光電轉換元件303、傳送晶體管304、放大晶體管306和復位晶體管307。包含至少一個光電轉換元件303的結構被定義為像素。實施例中的一個像素包含光電轉換元件303、傳送晶體管304、放大晶體管306和復位晶體管307。傳送晶體管304的源極與光電轉換元件303連接，并且，傳送晶體管304的漏極區域與放大晶體管306的柵電極連接。與放大晶體管306的柵電極對應的節點被定義為節點305。復位晶體管與節點305連接，并且，節點305的電勢被設為任何電勢(例如，復位電勢)。這里，放大晶體管306是源極跟隨器電路的一部分，并且，與節點305的電勢對應的信號被輸出到信號線RL0
[0036]周邊電路部302包含用于向像素部301的晶體管的柵電極供給控制信號的垂直掃描電路VSR。周邊電路部302包含保持從像素部301輸出的信號并包含用于放大、加算、AD轉換等的信號處理電路的讀出電路RC。另外，周邊電路部302包含控制依次輸出來自讀出電路RC的信號的定時的控制電路的水平掃描電路HSR。
[0037]這里，通過相互層疊兩個芯片形成根據第一實施例的固態圖像拾取裝置300。兩個芯片是包含像素部301的光電轉換元件303和傳送晶體管304的第一芯片308，和包含像素部301的放大晶體管306和復位晶體管307和周邊電路部302的第二芯片309。在這種結構中，控制信號通過連接部310從第二芯片309的周邊電路部302被供給到第一芯片308的傳送晶體管304的柵電極。在第一芯片308的光電轉換元件303處產生的信號通過與傳送晶體管304的漏極區域連接的連接部311被讀出到節點305。通過以這種方式在另一芯片上設置復位晶體管307和放大晶體管306，能夠增加光電轉換元件303的面積，并增加靈敏度。如果光電轉換元件303的面積相同，那么可以提供許多的光電轉換元件303，由此使得能夠增加像素的數量。
[0038]下面將參照圖1描述根據實施例的固態圖像拾取裝置。圖1是與圖12所示的固態圖像拾取裝置300對應的固態圖像拾取裝置100的斷面圖。圖1是與圖12所示的光電轉換元件303、傳送晶體管304和放大晶體管306對應的斷面圖。不描述其它的部分。圖1表示用于兩個像素的結構。
[0039]圖1表示第一芯片101、第二芯片102以及第一芯片和第二芯片的接合表面103。第一芯片101與圖12所示的第一芯片308對應，并且，第二芯片102與圖12所示的第二芯片309對應。
[0040]第一芯片101具有第一基板104。第一基板104的形成晶體管的表面是主面105，第一基板的與其相反的面是背面106。構成圖12所示的光電轉換元件303和傳送晶體管304的部分被設置在第一基板104。例如具有主要成分是鋁的布線(鋁線)的包含第一布線層122和第二布線層123的多層布線結構107被設置在第一芯片101的第一基板104的主面105側的上部上。這里，多層布線結構107的多個層間絕緣膜被描述為一體絕緣膜。
[0041]第二芯片102具有第二基板108。第二基板108的形成晶體管的表面是主面109，并且，該第二基板的與其相反的面是背面110。例如具有鋁線的包含第一布線層128和第二布線層129的多層布線結構111被設置在第二基板108的主面109的上部上。即使在這里，多層布線結構111的多個層間絕緣膜也被描述為一體絕緣膜。圖12所示的放大晶體管306被設置在第二基板108上。在描述中，在各芯片中，從基板的主面到背面的方向被定義為向下的方向或深的方向，并且，從背面到主面的方向被定義為向上的方向或淺的方向。
[0042]這里，在根據實施例的固態圖像拾取裝置中，第一芯片101的基板主面105和第二芯片102的基板主面109被相互層疊以相互面對。在圖1中，在第一芯片101和第二芯片102的連接部的結構中，僅表示第一芯片101的浮動擴散區域(FD區域)113與第二芯片102的放大晶體管126的柵電極之間的連接。具體而言，第一芯片101的FD區域113通過多層布線結構107、連接部311和多層布線結構111與放大晶體管的柵電極126連接。圖12所示的向傳送晶體管的柵電極114供給控制信號的連接部310在圖1沒有被示出。根據實施例的固態圖像拾取裝置是從第一基板104的背面106入射光的背面照射型的固態圖像拾取
目.0
[0043]將詳細描述各芯片。首先，阱115、構成光電轉換元件的N型電荷蓄積區域112和傳送晶體管的柵電極114被設置在第一芯片101的第一基板104。并且，構成光電轉換元件的P型表面保護層被設置在電荷蓄積區域112的上部上。并