JPWO2018180575A1 - 固体撮像素子、電子機器、並びに製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.装置の説明
1.実施の形態
2.イメージセンサの使用例
3.電子機器の例
4.体内情報取得システムへの応用例
5.内視鏡手術システムへの応用例
6.移動体への応用例
7.積層型固体撮像素子の構成例
<固体撮像素子の概略構成例>
図1は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)固体撮像素子の一例の概略構成例を示している。
<固体撮像素子の第1の実施の形態の画素構造例>
図2は、本技術を適用した固体撮像素子の第1の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。
図11は、本技術を適用した固体撮像素子の第2の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。
図12は、本技術を適用した固体撮像素子の第3の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。
図13は、本技術を適用した固体撮像素子の第3の実施の形態の画素構造例を示す上面図である。また、図14は、図13の画素構造の断面図である。
図15は、本技術を適用した固体撮像素子の第5の実施の形態の画素構造例を示す断面図である。
図16は、上述の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
<電子機器の構成例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
<本開示に係る技術を適用し得る、光電変換部が積層された画素を有する固体撮像装置の断面構成例>
(1) 半導体基板の第1面側に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に設けられた貫通電極と、
前記第2面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
前記第2面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
を備える固体撮像素子。
(2) 前記第2面側からみて、前記誘電体層の内側にシールド電極を
さらに備える前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3) 前記シールド電極の材料は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである
前記(2)に記載の固体撮像素子。
(4) 前記シールド電極は、前記シールド電極と電気的に接続されたコンタクトと、前記コンタクトに電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている
前記(2)または(3)に記載の固体撮像素子。
(5) 前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間に設けられている
前記(4)に記載の固体撮像素子。
(6) 前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間にライン状に設けられている
前記(4)または(5)に記載の固体撮像素子。
(7) 前記誘電体層は、前記貫通電極の周囲に設けられている
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(8) 前記貫通電極は、前記半導体基板を貫通すると共に、分離溝により前記半導体基板と分離されていて、前記誘電体層と前記分離溝が接している
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(9) 前記半導体基板内に設けられた1または複数のフォトダイオードを
さらに備える前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(10) 半導体基板の第1面側に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に設けられた貫通電極と、
前記第2面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
前記第2面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
を有する電子機器。
(11) 製造装置が、
半導体基板の第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に貫通孔を形成し、
前記第2面における貫通孔の間に、前記第2面に形成されるトランジスタのゲート絶縁膜より厚い誘電体層を形成し、
前記第2面に前記トランジスタを含むゲート配線を形成し、
前記貫通孔に金属材料膜を埋め込んで貫通電極を形成し、
前記第1面に、前記貫通電極を介して前記トランジスタおよびフローティングディフュージョンと接続する前記光電変換素子を形成する
製造方法。
Claims (11)
- 半導体基板の第1面側に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に設けられた貫通電極と、
前記第2面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
前記第2面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
を備える固体撮像素子。 - 前記第2面側からみて、前記誘電体層の内側にシールド電極を
さらに備える請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記シールド電極の材料は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記シールド電極は、前記シールド電極と電気的に接続されたコンタクトと、前記コンタクトに電気的に接続された配線から所定の電圧に制御されている
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間に設けられている
請求項4に記載の固体撮像素子。 - 前記シールド電極に電気的に接続されたコンタクトは、前記貫通電極の間にライン状に設けられている
請求項5に記載の固体撮像素子。 - 前記誘電体層は、前記貫通電極の周囲に設けられている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記貫通電極は、前記半導体基板を貫通すると共に、分離溝により前記半導体基板と分離されていて、前記誘電体層と前記分離溝が接している
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記半導体基板内に設けられた1または複数のフォトダイオードを
さらに備える請求項1に記載の固体撮像素子。 - 半導体基板の第1面側に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子に接続され、前記半導体基板の前記第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に設けられた貫通電極と、
前記第2面に設けられ、前記貫通電極を介して光電変換素子と接続されるトランジスタおよびフローティングディフュージョンと、
前記第2面における前記貫通電極の間に形成される、前記トランジスタのゲート絶縁膜よりも厚い誘電体層と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
を有する電子機器。 - 製造装置が、
半導体基板の第1面と、前記第1面とは異なる面である第2面との間に貫通孔を形成し、
前記第2面における貫通孔の間に、前記第2面に形成されるトランジスタのゲート絶縁膜より厚い誘電体層を形成し、
前記第2面に前記トランジスタを含むゲート配線を形成し、
前記貫通孔に金属材料膜を埋め込んで貫通電極を形成し、
前記第1面に、前記貫通電極を介して前記トランジスタおよびフローティングディフュージョンと接続する前記光電変換素子を形成する
製造方法。
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