[发明专利]固态成像装置及其制造方法以及电子设备

说明书

分案申请说明

本申请是申请号为201010124361.9、申请日为2010年02月26日、发明名称为“固态成像装置及其制造方法以及电子设备”、并要求于2009年03月05日递交的日本在先专利申请JP2009-052324的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固态成像装置。具体而言，本发明涉及将信号电荷转移到浮动扩散部的CMOS固态成像装置，以及用于制造该固态成像装置的方法。本发明还涉及采用该固态成像装置的电子设备。

背景技术

固态成像装置通常被分类为CCD(电荷耦合器件)固态成像装置和CMOS(互补金属氧化物半导体)固态成像装置。相比CMOS固态成像装置，在CCD固态成像装置中，需要高驱动电压来转移信号电荷，并且需要高电源电压。因此，考虑到功耗问题，CMOS固态成像装置优于CCD固态成像装置。

因此，优于CCD固态成像装置的CMOS固态成像装置已经被广泛地用作诸如配备有相机的移动电话和PDA(个人数字助理)之类的移动设备所用的固态成像装置。

CMOS固态成像装置包括光电二极管，并由用于在接收光时产生信号电荷的光电检测器、接收由光电二极管产生的信号电荷的浮动扩散部、以及多个MOS晶体管构成。MOS晶体管包括转移晶体管、重置晶体管、放大晶体管，并根据需要还包括选择晶体管。这些MOS晶体管连接到多层布线层中的预定布线层。在CMOS固态成像装置中，光电检测器中产生并蓄积的信号电荷基于以像素为单位来由转移晶体管转移到浮动扩散部。由浮动扩散部读取的信号电荷由放大晶体管放大并选择性地输出到形成在多层布线层中的竖直信号线中的一个。

同时，在这样的CMOS固态成像装置中，更期望具有位于用作光电检测器的光电二极管上方的较大开口，以有效地收集入射到光电二极管上的光。

另一方面，如果浮动扩散部在读取从光电检测器转移的信号电荷的同时接收光，则也在浮动扩散部中发生光电转换，这导致了噪声。因此，期望对浮动扩散部进行遮光。

在根据现有技术的CMOS固态成像装置中，利用布置在衬底上方的多层布线层来对浮动扩散部进行遮光。但是，与CCD固态成像装置的情况相比，因为使用如同在其他周边电路的情况下的CMOS处理来形成像素，所以布线层可能不能布置在紧接着浮动扩散部的上方。因此，不能减小构成遮光膜的布线层与浮动扩散部之间的距离，并且不能防止光泄漏到浮动扩散部中。

考虑到以上问题，日本未经审查的专利申请公开No.2004-140152揭示了一种CMOS固态成像装置，其中利用多层栅极电极膜来形成遮光部。在此技术中，因为遮光板布置在紧接着浮动扩散部的上方，所以可以抑制光泄漏到浮动扩散部中。但是，为了形成多层结构中的栅极电极膜，栅极电极膜由硅化物制成，这导致了复杂的制造处理。此外，由于栅极电极的不平整，难以形成用于接触区域的小开口。因此，为了形成接触区域，浮动扩散部需要具有较大面积。此外，由于栅极电极层之间较大的寄生电容导致栅极电极层之间的干扰也成为所关心的问题。

日本未经审查的专利申请No.2004-71931揭示了一种技术，其中放大晶体管和浮动扩散部的栅极电极在没有布线的情况下电连接。这提高了布线层的布局方面的自由度，从而可以增大光电检测器的开口的尺寸。但是，根据日本未经审查的专利申请No.2004-71931，利用布置在上层的多层布线层中配置的布线来对浮动扩散部进行遮光。这使得光在遮光膜和浮动扩散部之间行进，导致不足的遮光效果。

发明内容

已经考虑到以上情况进行了本发明。因此，存在对于能有效地对浮动扩散部进行遮光从而使图像具有改善的质量的固态成像装置的需求。还存在对于利用该固态成像装置的电子设备的需求。

期望根据本发明的固态成像装置包括光电检测器、浮动扩散部、多个MOS晶体管、多层布线层、以及遮光膜。

光电检测器形成在衬底上，并通过将入射光转换为电来产生信号电荷。浮动扩散部被配置为接收由所述光电检测器产生的所述信号电荷。MOS晶体管包括将所述信号电荷转移到所述浮动扩散部的转移晶体管和输出与所述浮动扩散部的电位相对应的像素信号的放大晶体管。多层布线层形成在高于所述衬底的层中，并且包括经由接触部分与所述MOS晶体管电连接的多个布线层。遮光膜由布置在高于所述衬底并低于所述多层布线层的层中的底布线层构成。所述遮光膜形成在对至少所述浮动扩散部进行遮光的区域中，并且经由接触部分电连接到所述浮动扩散部。