CN114127938A - 摄像装置、制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

摄像装置(11)包括多个光电转换器、分离部(22，23)和多个元件。所述光电转换器设置至半导体基板。所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素(21Gr，21Gb，21R，21B)之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧。所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上。第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部(22)的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部(23)的深度。

Description

摄像装置、制造方法和电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月27日提交的日本优先权专利申请JP2019-154343的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种摄像装置、制造方法和电子设备，尤其涉及一种能够进一步提高图像质量的摄像装置、制造方法和电子设备。
背景技术
在过去，在背照式互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中已采用其中使用沟槽将每个像素的光电二极管彼此分离的布局和结构，该沟槽通过从光入射面一侧物理雕刻半导体基板而形成。通常，沟槽被设置为网格形式，以便在像素之间进行雕刻而不留有空间。
另一方面，如专利文献1中所公开的，已经提出了一种摄像装置，该摄像装置具有为形成在相邻像素之间的沟槽设置分离部以阻挡从倾斜方向入射的光的构造。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2013-243324号
发明内容
技术问题
在摄像装置中，当为了增加饱和信号的数量(Qs)而增大光电二极管的体积时，需要增大相邻像素之间的电荷屏蔽(抗光晕)以防止由于电荷泄漏到相邻像素而造成的图像质量下降。此外，在具有沟槽不穿过半导体基板的沟槽结构的背照式CMOS图像传感器中，沟槽从半导体基板的光入射面的一侧形成，并且用于驱动像素的晶体管被布置在与光入射面相反的表面上。在这样的结构中，因为需要形成沟槽，使得该沟槽位于远离其上布置有晶体管的表面特定距离处，所以通过注入杂质使像素彼此电分离的构造被用在没有设置沟槽的区域中。
然而，在使用杂质将像素彼此电分离的构造中，电荷屏蔽相对低于使用沟槽将像素彼此物理分离的构造的电荷屏蔽，这可能会导致对增加光电二极管的饱和信号量的限制。此外，由于在没有设置沟槽的区域中可能发生光的混色(串扰)，因此由于光的混色而可能发生图像质量的降低。
因此，期望通过增加光电二极管的饱和信号量并同时改善相邻像素之间的电荷屏蔽，以及通过防止混色的发生，来改善图像质量。
鉴于上述情况做出了本公开，本公开实现了图像质量的进一步改进。
技术问题的解决方案
根据本发明实施例的摄像装置包括：光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
根据本发明实施例的摄像装置的制造方法包括：在半导体基板上形成光电转换器，其中，多个所述光电转换器形成于所述半导体基板上；在各自包括所述光电转换器的像素之间形成分离部，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上形成元件，其中，多个所述元件形成在所述元件形成面上，其中，第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
根据本发明实施例的电子设备包括摄像装置，所述摄像装置包括：光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
根据本公开的实施例，光电转换器设置至半导体基板，其中，多个所述光电转换器设置至半导体基板；分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；并且元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，其中，多个所述元件设置在所述元件形成面上。此外，第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
附图说明
图1示出了使用本技术的摄像装置的第一实施例的构造示例。
图2示出了摄像装置的剖面结构示例。
图3示出了摄像装置的剖面结构示例。
图4为描述电荷泄漏与饱和信号的数量之间关系的图。
图5为描述光谱特性的图。
图6示出了在图像高度中心的情况下像素的构造示例。
图7示出了在图像高度-80％的情况下像素的构造示例。
图8示出了在图像高度+80％的情况下像素的构造示例。
图9A和图9B示出了使用本技术的摄像装置的第二实施例的构造示例。
图10示出了使用本技术的摄像装置的第三实施例的构造示例。
图11示出了第三实施例的第一变型例。
图12示出了第三实施例的第二变型例。
图13示出了第三实施例的第三变型例。
图14A和图14B示出了摄像装置的剖面结构的示例。
图15为描述摄像装置的制造方法的图。
图16为描述摄像装置的制造方法的图。
图17是示出了图像捕获装置的构造示例的框图。
图18示出了使用图像传感器的使用示例。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述使用本技术的具体实施例。
摄像装置的第一构造示例
参照图1至图8描述使用本技术的摄像装置的第一实施例的构造示例。
图1示出了以平面方式观察的摄像装置11的布局。
如图1所示，在摄像装置11中，多个像素21在行方向和列方向上布置为矩阵，其中设置像素分离部22和像素分离部23以分离相邻的像素21。
此外，摄像装置11被构造为使得红色像素21R、绿色像素21Gr、蓝色像素21B和绿色像素21Gb以纵向两个像素和横向两个像素的拜耳布置设置。注意，当不需要在这些像素之间进行区分时，以下将红色像素21R、绿色像素21Gr、蓝色像素21B和绿色像素21Gb均简称为像素21。
像素分离部22被设置为在行方向上延伸，使得像素分离部22针对像素21的每一行的多个像素21连续设置。例如，像素分离部22被形成为具有对应于一行像素21的长度。
像素分离部23被设置为在列方向上延伸，使得像素分离部23针对像素21的每一列以不连续的方式相对于一个像素21分别设置。例如，像素分离部23针对每个像素21形成，使得像素分离部23在列方向上的长度基本等于(或不大于)像素21的侧面的长度。
如上所述，摄像装置11采用像素分离部22与像素分离部23不彼此相交的布局，并设置有使像素分离部22与像素分离部23不连续的空间。
例如，在一般的摄像装置中，像素分离部被设置为网格形式，并设有相交部，相交部是沿行方向延伸的像素分离部和沿列方向延伸的像素分离部彼此相交的部分。为此，当进行蚀刻形成像素分离部时，由于微负载效应，相交部将被雕刻得最深。因此，在像素分离部中，不可能将除了相交部之外的区域雕刻得比相交部更深，因此在相交部以外的部分可能发生电荷泄漏和光的混色。
另一方面，在摄像装置11中，将沿行方向延伸的像素分离部22和沿列方向延伸的像素分离部23设置为像素分离部22和像素分离部23没有相交部的形式。因此，在摄像装置11中，不会出现上述相交部被雕刻最深的现象，从而可以形成分别雕刻到所需深度的像素分离部22和像素分离部23。因此，通过像素分离部22和像素分离部23的深雕刻，摄像装置11可以防止相邻像素21之间发生电荷泄漏和光的混色。
在此，由于进行蚀刻时所表现出的微负载效应，像素分离部22和像素分离部23均形成为延伸至根据以平面方式观察的长度的深度。
如图1所示，例如，像素分离部22的宽度范围为0.1-0.15μm，像素分离部23的宽度范围为0.2-0.25μm，其中像素分离部22和像素分离部23的宽度被设置为使得像素分离部23的宽度一定大于像素分离部22的宽度。也就是说，将像素分离部22的宽度设置为小于像素分离部23的宽度。这样，在共同处理像素分离部22和像素分离部23时，由于进行蚀刻时表现出的微负载效应的影响，具有较大宽度的像素分离部23形成为比具有较小宽度的像素分离部22的深度更深。
此外，如图所示，在像素21之间在行方向上交替地设置晶体管布置线和FD部布置线，晶体管布置线是布置有驱动像素21的晶体管的线，FD部布置线是布置有FD部的线，在该FD部中临时累积从像素21传输的电荷。因此，在摄像装置11中，形成为延伸至浅的深度的像素分离部22布置在晶体管布置线和FD部布置线中，并且形成为延伸至深的深度的像素分离部23设置在未设置晶体管或FD部的区域中。
参考图2和图3说明摄像装置11的剖面结构。
图2示出了沿着图1中点划线A1-A1的剖面的摄像装置11的构造示例，图3示出了沿着图1中点划线A2-A2的剖面的摄像装置11的构造示例。
例如，在摄像装置11中，半导体基板31的光入射面上层叠有绝缘层32，绝缘层32由绝缘氧化膜形成，半导体基板31由单晶硅制成，并且布线层(未示出)层叠在半导体基板31的面向光入射面的相反方向的表面(以下称为元件形成面)上。
此外，在摄像装置11中，作为光电转换器的光电二极管41针对每个像素21形成在半导体基板31上，并且将光会聚到光电二极管41上的片上透镜43层叠在绝缘层32上。进一步地，透红光的滤色片42R布置在红色像素21R的绝缘层32上，透绿光的滤色片42Gr和滤色片42Gb分别布置在绿色像素21G的绝缘层32以及绿色像素21Gb的绝缘层32上，并且透蓝光的滤色片42B布置在蓝色像素21B的绝缘层32上。此外，由遮光金属制成的像素间遮光膜44被设置到以阵列布置的多个像素21之间的绝缘层32上，使得多个像素21以网格形式设置。
进一步地，如图2所示，驱动像素21的晶体管45(例如用于传输像素21中累积的电荷的传输晶体管)被布置为通过绝缘膜(未示出)层叠在半导体基板31的元件形成面上。此外，如图3所示，临时累积从像素21传输来的电荷的FD部46形成为暴露于半导体基板31的元件形成面。
此处，如参考图1所述，晶体管45沿着晶体管布置线布置，而FD部46沿FD部布置线布置。
因此，通过从半导体基板31的光入射面侧进行雕刻直至未到达形成在半导体基板31的元件形成面上的例如晶体管45和FD部46等元件的深度，来形成在行方向布置的像素分离部22。另一方面，可以通过执行比像素分离部22更深的雕刻来形成在列方向布置的像素分离部23，而不管晶体管45和FD部46。
例如，如图3所示，像素分离部22的形成深度使像素分离部22的尖端与半导体基板31的元件形成面之间的空间(剩余硅量)在0.1至1.0μm范围内。同样地，像素分离部23的形成深度使像素分离部23的尖端与半导体基板31的元件形成面之间的空间在0.0至0.7μm的范围内，并且可以形成为穿过半导体基板31。然后，形成像素分离部22和像素分离部23，使得像素分离部23的深度一定比像素分离部22深。
与例如通过注入杂质使像素彼此电隔离的构造相比，具有使用像素分离部22和像素分离部23来使像素21彼此物理分离的这种构造的摄像装置11可以改善相邻像素21之间的电荷屏蔽。因此，在摄像装置11中，例如可以增大光电二极管41的体积，这导致能够增加饱和信号的数量并增大动态范围。
例如，如图4所示，当增加饱和信号的数量(Qs)时，电荷泄漏增加，并且在现有技术中，当电荷屏蔽低时，电荷可能泄漏直到导致图像质量下降。另一方面，采用本技术的摄像装置11可以增加电荷屏蔽。即使如在现有技术中增加饱和信号的数量直至引起图像质量的降低，本技术也使得能够防止电荷泄漏的发生，而不会引起图像质量的降低。
此外，通过像素分离部22和像素分离部23均形成为延伸至深的深度，摄像装置11使得可以防止在相邻像素21之间出现光的混色。因此，如图5所示，采用本技术的摄像装置11可以获得比现有技术更优异的光谱特性。
因此，摄像装置11可以利用像素分离部22和像素分离部23提高进行像素分离的性能。这导致能够以增大的动态范围和更优异的光谱特性进行成像，并提高通过成像获得的图像的质量。
此外，在摄像装置11中，可以根据图像高度调整像素分离部23的布置位置来执行瞳孔校正。因此，这使得例如可以防止在视角一端出现光的混色。参照图6至图8描述根据图像高度调整用于布置像素分离部23的位置。
图6示出了图像高度中心情况下的平面布局和剖面构造，图7示出了图像高度-80％情况下的平面布局和剖面构造，图8示出了图像高度+80％的情况下的平面布局和剖面构造。
如图6所示，在图像高度中心的情况下，光沿垂直于光入射面的方向进入，并且像素分离部23相对于点划线表示的像素21的中心相等的间隔开。此外，片上透镜43被布置成使得片上透镜43的中心与像素21的中心重合。
如图7所示，在图像高度-80％的情况下，光在倾斜于光入射面的方向从摄像装置11的中心向外进入。然后，调整像素分离部23的布置位置，使得像素分离部23在摄像装置11中心侧靠近像素21的中心，并且像素分离部23在摄像装置11外侧远离像素21的中心(移至图中左边)。进一步地，调整片上透镜43的布置位置，使得片上透镜43的中心被布置在比像素21的中心更接近摄像装置11中心侧的位置(移至图中右边)。
如图8所示，在图像高度+80％的情况下，光在倾斜于光入射面的方向从摄像装置11的中心向外进入。然后，调整像素分离部23的布置位置，使得像素分离部23在摄像装置11中心侧靠近像素21的中心，并且像素分离部23在摄像装置11外侧远离像素21的中心(移至图中右边)。进一步地，调整片上透镜43的布置位置，使得片上透镜43的中心被布置在比像素21的中心更接近摄像装置11中心侧的位置(移至图中左边)。
需要说明的是，在摄像装置11中，光电二极管41的形状也可以根据图像高度进行调整。例如，如图6所示，在图像高度中心的情况下，光电二极管41形成为与垂直于半导体基板31的方向平行的形状。另一方面，在图7中图像高度-80％和图8中图像高度+80％的情况下，光电二极管41'形成为从光入射面向深度方向靠近摄像装置11的外部的形状，使得光电二极管41'具有相对于垂直于半导体基板31的方向倾斜的形状。例如，通过根据注入杂质的深度方向将形成光电二极管41'时注入杂质的位置移动到外部，可以形成具有倾斜形状的光电二极管41'。
如上所述，在摄像装置11中，可以通过根据图像高度调整像素分离部23的布置位置来执行瞳孔校正，并且，例如，可以适当地防止在图像高度高的一侧出现光的混色。进一步地，在摄像装置11中，也可以根据图像高度调整片上透镜43的布置位置，以改变光电二极管41的形状，从而执行瞳孔校正。
如上所述，通过使用像素分离部22和像素分离部23，摄像装置11可以提高在像素21之间进行的像素分离的性能。因此，通过同时增加光电二极管41的饱和信号的数量和增加相邻像素21之间的电荷屏蔽，以及通过防止混色的发生，可以进一步提高图像质量。
注意，除了图1所示的晶体管和FD部沿行方向布置的构造之外，还可以针对摄像装置11采用晶体管和FD部沿列方向布置的构造。在这种情况下，摄像装置11可以采用像素分离部22沿列方向布置且像素分离部23沿行方向布置的构造，即通过将图1所示的构造旋转90度而获得的构造。
进一步地，摄像装置11可以具有像素分离部22和像素分离部23的宽度基本相同的构造。在这种情况下，通过以不同的方式处理用于像素分离部22和像素分离部23的沟槽，可以形成像素分离部22和像素分离部23，使得像素分离部22和像素分离部23分别延伸直至不同深度，即使得像素分离部23的深度比像素分离部22的深度深。
摄像装置的第二构造示例
参照图9A和图9B描述使用本技术的摄像装置的第二实施例的构造示例。
图9A示出了根据第二实施例的摄像装置11-2的平面布局。
摄像装置11-2与图1所示的摄像装置11的类似之处在于多个像素21在行方向和列方向上呈阵列排列。
另一方面，摄像装置11-2与图1所示的摄像装置11的不同之处在于，在每个像素21中，将相邻像素21隔开的像素分离部24被形成为在光电二极管41周围围绕光电二极管41。进一步地，如上所述，如同图1所示的摄像装置11的像素分离部22和像素分离部23的情况，摄像装置11-2的像素分离部24以像素分离部没有相交部的形式设置。
因此，与像素分离部设置有相交部的构造相比，在摄像装置11-2中，像素分离部24能够形成为延伸到更深的深度。因此，摄像装置11-2可以使用像素分离部24提高在像素21之间进行像素分离的性能。
图9B示出了根据第二实施例的变形例的摄像装置11-2a的平面布局。
在摄像装置11-2a中，在每个像素21中，设有被形成为在光电二极管41的周围围绕光电二极管41的像素分离部24'。进一步地，像素分离部24'被有意地形成为使得所需部分的宽度更大。在图示的示例中，宽部25、26形成在像素分离部24'的沿列方向延伸的两侧。
为此，在摄像装置11-2a中，位于像素分离部24'的两侧并且其中形成有宽部25和26的区域均形成为延伸至比其他区域更深的深度。例如，在摄像装置11-2a中，像素分离部24'被设置成使得宽部25和26对应于其中未形成有诸如晶体管45(图2)或FD部46(图3)等元件的部分而形成。为此，在其中形成有诸如晶体管45(图2)或FD部46(图3)等元件的部分中，像素分离部24'形成为延伸至未到达元件的深度，在其中未形成有元件的部分中，像素分离部24'形成为延伸至更深的深度。
因此，摄像装置11-2a可以使用像素分离部24'进一步提高进行像素分离的性能，并且例如可以获得防止出现光混色的更优异的效果。
如上所述，如同图1所示的摄像装置11的情况，通过分别使用像素分离部24和24'，摄像装置11-2和11-2a可以提高像素21之间进行像素分离的性能，并可以进一步提高图像质量。
摄像装置的第三构造示例
参照图10至图14描述使用本技术的摄像装置的第三实施例的构造示例。
图10示出了根据第三实施例的摄像装置11-3的平面布局。
摄像装置11-3与图1所示的摄像装置11的相似之处在于多个像素21在行方向和列方向上呈阵列排列，其中像素分离部22和像素分离部23被设置为分隔相邻的像素21。
另一方面，摄像装置11-3与图1所示的摄像装置11的不同之处在于一个像素21包括两个光电二极管41a和41b。例如，由一个片上透镜43收集的光被分束到两个光电二极管41a和41b接收，摄像装置11-3的像素21可用于检测用于自动对焦的图像平面相位差。
如上所述，如同图1所示的摄像装置11的情况，通过使用像素分离部22和像素分离部23，摄像装置11-3可以提高在均包括两个光电二极管41a和41b的像素21之间的像素分离的性能，并可以进一步提高图像质量。
注意，摄像装置11-3可以包括一个以上的指定数量的光电二极管41。
图11示出了根据第三实施例的第一变形例的摄像装置11-3a的平面布局。
除了与摄像装置11-3的情况一样一个像素21包括两个光电二极管41a和41b之外，摄像装置11-3a包括在光电二极管41a和41b之间的像素分离部27。例如，像素分离部27被形成为延伸至与像素分离部23大致相同的深度。
换言之，通过使用像素分离部27将光电二极管41a和光电二极管41b分开，摄像装置11-3a可以防止在光电二极管41a和41b之间发生电荷泄漏。因此，摄像装置11-3a可以例如提高检测相位差的性能。
进一步地，如图所示，在摄像装置11-3a中，像素分离部27被形成在像素21的中心部以外的区域，使得像素分离部27跨中心部彼此间隔开。因此，虽然降低了像素分离性能，但是摄像装置11-3a可以防止由片上透镜43收集的光从像素分离部27漫反射。
图12示出了根据第三实施例的第二变形例的摄像装置11-3b的平面布局。
除了与摄像装置11-3的情况一样一个像素21包括两个光电二极管41a和41b之外，摄像装置11-3b包括在光电二极管41a和41b之间的像素分离部28。进一步地，摄像装置11-3b的像素分离部28被形成为连续地分离光电二极管41a和41b，而摄像装置11-3a的像素分离部27被形成为使得像素分离部27跨像素21的中心部彼此间隔开。例如，像素分离部28延伸至与像素分离部23大致相同的深度。
与摄像装置11-3a相比，具有这种构造的摄像装置11-3b可以进一步防止光电二极管41a和41b之间发生电荷泄漏，并可以例如进一步提高像素分离性能。
图13示出了根据第三实施例的第三变形例的摄像装置11-3c的平面布局。
在摄像装置11-3c中，与摄像装置11-3的情况一样，一个像素21包括两个光电二极管41a和41b。进一步地，在摄像装置11-3c中，绿色像素21Gr和21Gb以及蓝色像素21B均包括像素分离部28，并且红色像素21R包括跨红色像素21R的中心部彼此间隔开的像素分离部27。具有这种构造的摄像装置11-3c可以防止在彼此具有波长依赖性的相邻像素之间出现光的混色，具体而言，可以防止由于光被红色像素21R漫反射而导致对于绿色像素21Gr和21Gb以及蓝色像素21B的光出现混色，并且可以提高像素分离的性能。
注意，所设置的像素分离部27和像素分离部28的组合不限于图13所示的布局，每个像素21可以采用任意组合。此外，如图10所示，可以组合指定的像素21不包括像素分离部27或像素分离部28的构造。
此外，与摄像装置11-3至11-3c的情况一样，当一个像素21包括两个光电二极管41a和41b时，光电二极管41的体积减小了一半。这也可能导致饱和信号的数量减少一半。因此，可以通过例如形成固定电荷膜或注入杂质以增加P/N边界的面积(p型区域和n型区域之间的边界的面积)来防止饱和信号的数量的减少。
例如，图14A和图14B示出了设置固定电荷膜33的构造示例。
如同图10所示的摄像装置11-3的情况一样，图14A示出了一个像素21R包括两个光电二极管41a和41b的构造。如图所示，固定电荷膜33形成在像素分离部23的侧面上。此外，尽管未图示，但是固定电荷膜33也形成在像素分离部22的侧面上。
此外，图14B示出了其中一个像素21R包括两个光电二极管41a和41b并且两个光电二极管41a和41b通过像素分离部27彼此分开的构造。如图所示，固定电荷膜33形成在像素分离部23和像素分离部27的侧面。此外，尽管未图示，但是固定电荷膜33还形成在像素分离部22的侧面。需要说明的是，对于图12所示的摄像装置11-3b和图13所示的摄像装置11-3c，也可以采用类似的构造。
如上所述，固定电荷膜33的设置使得摄像装置11-3至11-3c能够增加P/N边界的面积，从而防止光电二极管41a和41b的饱和信号的数量减少。因此，摄像装置11-3至11-3c可以例如提高检测相位差的性能。
摄像装置的制造方法
参照图15、图16说明摄像装置11的制造方法。图15、图16分别在左侧示出了沿图1的点划线A1-A1截取的剖面，并且在右侧示出了沿图1的点划线A2-A2截取的剖面。
首先，如图15的上部所示，在第一工序中，通过向半导体基板31中注入杂质形成光电二极管41和FD部46。进一步地，在作为半导体基板31的前表面的元件形成面上形成晶体管45，在元件形成面上堆叠布线层(未图示)，然后在半导体基板31的相反表面上设置薄膜以形成光入射面。之后，在半导体基板31的光入射面涂覆抗蚀剂51并曝光，且去除不需要的部分，从而形成覆盖除了形成有像素分离部22和像素分离部23的部分以外的部分的抗蚀剂51。
然后，如图15的下部所示，在第二工序中，在半导体基板31上进行干蚀刻，以在半导体基板31中雕刻未被抗蚀剂51覆盖的部分，从而形成沟槽52和53。这里，抗蚀剂51形成为使得对应于像素分离部23的部分中沟槽的宽度大于对应于像素分离部22的部分中沟槽的宽度。因此，由于微负载效应，对应于像素分离部22的部分中的沟槽52和对应于像素分离部23的部分中的沟槽53被加工成使得沟槽53的深度比沟槽52深。之后，去除抗蚀剂51。
接下来，如图16的上部所示，在第三工序中，例如，将氧化膜嵌入沟槽52和53中以形成像素分离部22和像素分离部23。注意，可以在沟槽52和53中形成如图14所示的固定电荷膜33之后形成像素分离部22和像素分离部23。
然后，在第四工序中，布置滤色片42和像素间遮光膜44以形成绝缘层32，并进一步对片上透镜43进行图案化和加工。因此，如图16的下部所示，制造出利用像素分离部22和像素分离部23使相邻的像素21相互分离的摄像装置11。
在上述制造方法中，通过使沟槽52的宽度和沟槽53的宽度彼此不同，可以同时雕刻延伸到不同深度的沟槽52和53。这使得可以在更短的时间内以更高的加工精度制造摄像装置11。
注意，例如，沟槽52和53可以分开雕刻，使得沟槽52和53具有相同的宽度并且沟槽52和53的蚀刻时间不同。例如，通过使像素分离部23的蚀刻时间长于像素分离部22的蚀刻时间，可以使像素分离部23延伸至比像素分离部22更深的深度。
这里，当沟槽52和53被分开雕刻时，可能具有不利影响，例如由于在第一工序中引起的水平差而导致在后续工序中的处理精度降低。另一方面，如参考图15和图16所描述的，可以防止由于同时雕刻沟槽52和53而引起诸如高度差等不良影响。
如上所述，通过上述工序制造的摄像装置11可以提高像素21之间进行的像素分离的性能，并可以进一步提高图像质量。
电子设备的构造示例
上述摄像装置11适用于各种电子设备，例如数码相机和数码摄像机等图像捕获***、具备图像捕获功能的手机、以及其他具备图像捕获功能的设备。
图17是示出安装在电子设备上的图像捕获装置的构造示例的框图。
如图17所示，图像捕获装置101包括光学***102、摄像装置103、信号处理电路104、监视器105和存储器106，并且能够捕获静止图像和运动图像。
光学***102包括至少一个透镜，并将来自被摄体的图像光(入射光)引导至摄像装置103以在摄像装置103的受光面(传感器部)上形成图像。
上述摄像装置11用作摄像装置103。根据通过光学***102在受光面上形成的图像，电子在摄像装置103中累积特定时间。然后，取决于在摄像装置103中累积的电子的信号被提供给信号处理电路104。
信号处理电路104对从摄像装置103输出的像素信号进行各种信号处理。将信号处理电路104进行信号处理后得到的图像(图像数据)提供给监视器105以显示在监视器105上，并提供给存储器106以存储(记录)在存储器106中。
例如，具有这种构造的图像捕获装置101可以通过使用上述摄像装置11来获得更高质量的图像。
图像传感器的使用示例
图18示出了使用图像传感器(摄像装置)的使用示例。
例如，如下所述，图像传感器可用于感测例如可见光、红外光、紫外光和X射线等光的各种情况。
-捕获要观看的图像的装置，例如数码相机和配备相机的移动设备。
-用于交通目的的装置，例如为了确保包括自动停止和识别驾驶员状态的安全驾驶：例如捕获汽车的前/后/周边/内部图像的车载传感器，监控行驶车辆和道路的监控相机，以及测量车辆之间距离的距离传感器。
-用于家电的装置，以便捕获用户手势的图像并根据该手势执行装置操作：比如电视、冰箱、空调。
-用于医疗和保健目的的装置，例如内窥镜和通过接收红外光捕获血管图像的装置。
-用于安全目的的装置，例如用于预防犯罪目的的监控相机和用于个人身份验证目的的相机。
-用于美容目的的装置，例如捕获皮肤图像的皮肤测量装置和捕获头皮图像的显微镜。
-用于运动目的的装置，例如运动相机和用于运动目的的可穿戴相机。
-用于农业目的的装置，例如用于监控田地和农作物状态的相机。
构造组合的示例
注意，本技术还可以采用以下所示的构造。
(1)
一种摄像装置，所述摄像装置包括：
光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；
分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及
元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
(2)
根据(1)所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第二深度的所述分离部的宽度被设置为小于延伸至所述第一深度的所述分离部的宽度。
(3)
根据(1)或(2)所述的摄像装置，其中，
当以平面方式观察所述半导体基板时，
延伸至所述第二深度的所述分离部相对于多个所述光电转换器在特定方向上连续设置，
延伸至所述第一深度的所述分离部在与所述特定方向垂直的方向上针对每个光电转换器设置，并且
设置空间，使得延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部不连续。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部是通过以延伸至所述第二深度的所述分离部的宽度小于延伸至所述第一深度的所述分离部的宽度的状态同时雕刻各所述分离部进行设置。
(5)
根据(3)所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部是通过分别雕刻各所述分离部进行设置。
(6)
根据(3)所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部布置在根据所述光电转换器所在位置的图像高度调整的位置处。
(7)
根据(1)所述的摄像装置，其中，
当以平面方式观察所述半导体基板时，所述分离部被形成为围绕多个所述光电转换器中的每一个。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的摄像装置，其中，
针对单个像素设置有特定数量的所述光电转换器。
(9)
根据(8)所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部设置在所述单个像素中的所述光电转换器之间。
(10)
根据(8)或(9)所述的摄像装置，其中，
所述分离部设置在所述像素中除中心部以外的区域中。
(11)
根据(8)至(10)中任一项所述的摄像装置，其中，
p型区域和n型区域之间的边界设置在所述分离部的侧壁上。
(12)
一种摄像装置的制造方法，所述方法包括：
在半导体基板上形成光电转换器，其中，多个所述光电转换器形成于所述半导体基板上；
在各自包括所述光电转换器的像素之间形成分离部，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；
在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上形成元件，其中，多个所述元件形成在所述元件形成面上，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
(13)
一种电子设备，其包括摄像装置，所述摄像装置包括：
光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；
分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及
元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
注意，本实施例不限于上述示例，并且在不脱离本公开的精神的情况下可以对其进行各种修改。此外，这里描述的效果不是限制性的而仅仅是说明性的，并且可以提供其他效果。
附图标记列表
11摄像装置
21像素
22至24像素分离部
25,26宽部
27,28像素分离部
31半导体基板
32绝缘层
33固定电荷膜
41光电二极管
42滤色片
43片上透镜
44像素间遮光膜
45晶体管
46FD部
51抗蚀剂
52,53沟槽

Claims (13)

1.一种摄像装置，所述摄像装置包括：
光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；
分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及
元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第二深度的所述分离部的宽度被设置为小于延伸至所述第一深度的所述分离部的宽度。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
当以平面方式观察所述半导体基板时，
延伸至所述第二深度的所述分离部相对于多个所述光电转换器在特定方向上连续设置，
延伸至所述第一深度的所述分离部在与所述特定方向垂直的方向上针对每个光电转换器设置，并且
设置空间，使得延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部不连续。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部是通过以延伸至所述第二深度的所述分离部的宽度小于延伸至所述第一深度的所述分离部的宽度的状态同时雕刻各所述分离部进行设置。
5.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部和延伸至所述第二深度的所述分离部是通过分别雕刻各所述分离部进行设置。
6.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部布置在根据所述光电转换器所在位置的图像高度调整的位置处。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
当以平面方式观察所述半导体基板时，所述分离部被形成为围绕多个所述光电转换器中的每一个。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
针对单个像素设置有特定数量的所述光电转换器。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，
延伸至所述第一深度的所述分离部设置在所述单个像素中的所述光电转换器之间。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，
所述分离部设置在所述像素中除中心部以外的区域中。
11.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，
p型区域和n型区域之间的边界设置在所述分离部的侧壁上。
12.一种摄像装置的制造方法，所述方法包括：
在半导体基板上形成光电转换器，其中，多个所述光电转换器形成于所述半导体基板上；
在各自包括所述光电转换器的像素之间形成分离部，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；
在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上形成元件，其中，多个所述元件形成在所述元件形成面上，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
13.一种电子设备，其包括摄像装置，所述摄像装置包括：
光电转换器，所述光电转换器设置至半导体基板，所述摄像装置包括多个所述光电转换器；
分离部，所述分离部设置在均包括所述光电转换器的像素之间，所述分离部从所述半导体基板的光入射面延伸至特定深度，所述光入射面在光进入所述半导体基板的那一侧；以及
元件，所述元件设置在与所述光入射面侧相反的一侧的元件形成面上，所述摄像装置包括多个所述元件，其中，
第一深度比第二深度深，所述第一深度是设置在设有所述元件的区域中的所述分离部的深度，所述第二深度是设置在未设有所述元件的区域中的所述分离部的深度。
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