[发明专利]固态成像设备及电子装置

说明书

技术领域

本技术涉及固态成像设备及包括固态成像设备的电子装置。

背景技术

存在CMOS(互补金属氧化物半导体)固态成像设备作为在诸如数字静态照相机、数字视频照相机等的电子装置中使用的一种固态成像设备。

CMOS固态成像设备包括由硅等形成的半导体基板，并且包括其中在半导体基板上例如以矩阵形状安排多个像素的像素区域。通过作为具有光电转换功能的光接收元件的光电二极管和多个MOS晶体管来配置安排在像素区域中的每个像素。

在CMOS固态成像设备中，在半导体基板的一个板表面上提供配线层，其中例如多个配线是通过隔绝膜相互层压的层。此外，CMOS固态成像设备具有滤色器层和在被光照射的半导体基板侧上的多个微透镜。

滤色器层被分成多个滤色器，用于配置每个像素的每个光电二极管。每个滤色器是例如红色、绿色和蓝色中的任一色彩的过滤器部分，并且透射每个色彩分量的光。对于每个像素形成微透镜，与配置每个像素的光电二极管相对应。微透镜将来自外部的输入光聚集到相应像素的光电二极管。

对于具有上述构造的CMOS固态成像设备，存在所谓的前侧照明类型和背侧照明类型。因为关于在一个板表面上具有配线层的半导体基板，光的输入侧对于前侧照明是前侧，而对于背侧照明是后侧，所以前侧照明和背侧照明彼此不同。

具体地，在前侧照明CMOS固态成像设备中，通过关于半导体基板在半导体基板的一侧上提供的配线层来形成滤色器层和微透镜。也就是说，在前侧照明的结构中，关于半导体基板在输入光的一侧上提供配线层。

相反，在背侧照明CMOS固态成像设备中，关于半导体基板在与提供配线层的一侧相对的侧上形成滤色器层和微透镜。也就是说，在背侧照明的结构中，关于半导体基板在与输入光的一侧相对的侧上提供配线层。

由于前侧照明和背侧照明的结构中的上述差别，在两者之间存在如下的操作差别。在前侧照明的情况下，从微透镜侧输入的光透过滤色器层，穿过配线层的内部，并且然后由配置像素区域的每个像素的光电二极管接收。

与此相反，在背侧照明的情况下，从微透镜侧输入的光穿过滤色器层，并且由像素的光电二极管接收，而不穿过配线层。由于该原因，根据背侧照明的结构，因为从微透镜输入的光被像素的光电二极管接收而不被配线层阻挡，所以能够确保光电二极管的实际光接收区域较广泛，并且能够改进其敏感度。

然而，由于关于半导体基板在输入光的一侧上不存在配线层，所以在背侧照明CMOS固态成像设备中存在如下问题。首先，在背侧照明的结构中，非常难完全抑制光学色彩混合。这里，光学色彩混合是以下的现象：在彼此具有不同色彩的像素彼此靠近的像素的边境部分中，输入到与一个色彩的像素相对应的微透镜的一部分光被输入到另一个色彩的像素的光电二极管。

此外，在背侧照明CMOS固态成像设备中，例如，当拍摄诸如太阳等的高强度光源时，可能存在品红有色条纹形状的像素缺陷(下文中称为“Mg闪光”)，其被称为品红闪光等。Mg闪光如下发生。

从微透镜向像素的光电二极管侧输入的一部分光变成作为反射光或衍射光的从光电二极管通向微透镜侧的光。穿过微透镜的反射光或衍射光等被CMOS固态成像设备的包装中覆盖微透镜的密封玻璃等反射，并且再次从微透镜输入到光电二极管侧。以此方式再次输入到光电二极管侧的光导致在例如红色、绿色和蓝色的每个色彩的像素中均匀地发生光学色彩混合。

此外，在CMOS固态成像设备中，在信号处理的过程中，执行被称为白平衡处理的处理，以便协调(arrange)每个色彩分量的光的光谱特征。根据白平衡处理，例如，当将滤色器层分为红色、绿色和蓝色的三个滤色器时，红色和蓝色信号具有比绿色信号更大的增益，并且被强调。由于如上所述在均匀混合每个色彩像素的状态中执行这样的白平衡处理，所以发生Mg闪光。

为了解决上述的背侧照明结构中的问题，已提出了在日本未审专利申请公开No.2010-186818中描述的技术，并且其已进入实际使用。在日本未审专利申请公开No.2010-186818中描述的技术中，通过光电二极管的光接收表面上的像素边界中的隔绝层，也就是说，在形成光电二极管的半导体基板和滤色器层之间的相邻像素之间，形成遮光膜。