CN112119500B 固态摄像元件及其制造方法 （索尼公司）

2020.11.10PCT/JP2019/0168892019.04.19WO2019/225250JA2019.11.28[问题]提供了一种具有像素晶体管和配线2JP2018060910A,2018.04.123控制单元，其设置成与所述第一光电转换单元层所述多个像素晶体管包括放大晶体管，所述放大晶体管对所述电所述放大晶体管的沟道形成区由能够透射光的氧化物半导体其中，所述半导体基板包括第二光电转换单控制单元，其设置成与所述第一光电转换单元层所述多个像素晶体管包括放大晶体管，所述放大晶体管对所述电所述放大晶体管的沟道形成区由氧化物半导体其中，所述半导体基板包括第二光电转换单所述传输晶体管的沟道形成区由氧化物半导体4所述复位晶体管和所述选择晶体管中的至少一个的沟道形成区由氧化物半导体层形所述放大晶体管的沟道形成区由与所述多个像素晶体管中除所述放大晶体管之外的至少一个所述像素晶体管的沟道形成区共同的氧化6.根据权利要求1或2所述的固态摄像元件，其中，7.根据权利要求1或2所述的固态摄像元件，其所述驱动布线层、所述电源信号布线层和所述栅电极层分别被布置成5在所述栅电极层上方，形成电源信号布线层，压施加到所述多个像素晶体管的多个电源线和用于传输像在所述电源信号布线层上方，形成驱动布线层，所述驱动布线将具有第二光电转换单元和设置于所述第二光电转换单元上的第二密封膜的另一半6拜耳阵列)上布置使用原色滤光片分别检测红光、绿光和蓝光的像素。在上述构造的情况光电转换膜，该光电转换膜设置在上述硅基板的上方，并且能够对绿光进行光电转换(例感器具有其上层叠有两个PD的硅基板和设置于该硅基板上方的光电转换膜(这在下面说明电荷的半导体层和面对该半导体层的存储电极，在半导体层与存储电极之间设置有绝缘7复位晶体管等)和用于连接这些像素晶体管的配线。为了改善图像传感器的特性并抑制制8[0039]图17是示出根据本公开的实施例的包括具有固态摄像装置1的摄像装置的电子设[0044]图22示出了根据本公开的第四实施例的第一变形例的像素100的截面图的一部[0045]图23示出了根据本公开的第四实施例的第二变形例的像素100的截面图的一部9[0087]首先，将参考图1说明根据本公开的第一实施例的固态摄像装置1的示意性构种颜色输出一个结果的一个单元。每个像素100具有多个光电转换元件和多个像素晶体管稍后将说明使用这些像素晶体管的电路(连接构造列信号处理电路单元34执行诸如相关双采样(CDS)和模数(AD)转换等信号处理，以去除像[0097]输出电路单元38能够对通过水平信号线46从每个上述的列信号处理电路单元34100中的层叠结构中的位置来定义PD1和PD2的上侧电极(第一电极)110和210以及下侧电极例中的下侧电极116和216相同功能的电极称为下侧电极将固态摄像装置1以横跨像素阵列单元10和像素晶体管区域70的方式切割时的截面图。另的说明中，将按照从图3和图4的下侧所示的半导体基板300到上侧所示的PD2和PD1的顺序[0113]在绝缘膜218的上方设置有光电转换膜(第三光电转换膜)212，该光电转换膜212495nm～570nm的光)并且产生电荷(光电转换)的光2O322O443等半导体层(未示出)与光电转换膜212接触，绝缘膜218或绝缘膜218和半导体层(未示出)介换膜212产生的电荷存储在光电转换膜212中，或者能够将这些电荷提取到浮动扩散单元化物等掺杂剂的氧化锡来举例说明，并且在氧化锌系材料中，能够以铝锌氧化物(例如，于该电极与氧化物半导体层240之间的绝缘膜与氧化物半导体层240(参考图7)接触，并且够包括能够透射光的Al2O3等。作为密封膜204的材料，除了Al2O3之外，还能够使用SiO2、[0123]此外，与上述的PD2类似，在多层布线层120的上方设置有PD1(第一光电转换单光)并产生电荷(光电转换)的光电转换元件。由于PD1的层叠结构与上述PD2的层叠结构相一光电转换膜)112和上侧电极110作为PD1顺序地层叠在密封膜2[0124]上述的光电转换膜112和212能够由有机材料(有机光电转换膜)或无机材料(无机3×10-7m-8m2Se32S32Se32S3材料构成的量子点能够用作光电转换膜112和[0128]此外，光电转换膜112和212可以由诸如亚苯基亚乙烯基(phenylenevinylene)、dyes)；三苯甲烷染料；罗丹花青染料；咕吨染料；大环氮杂蒽染料(macrocyclic其具有方酸菁基(squaryliumgroup)和克酮酸次甲酯基(croconitcoumethinegroup)作光谱型的固态摄像元件，其通过形成在半导体基板300上方的光电转换膜112(PD1)对蓝光设置在半导体基板300中的PD3对红光进行光的光电转换膜212(PD2)可以对蓝光进行光电转换。像素100可以进一步具有用于检测红外层叠有设置于半导体基板300上方的具有光电转换膜112的PD1以及设置于半导体基板300100的层叠结构中所包括的多层布线层120的详细构造之前，为了便于理解多层布线层120(210)、下侧电极116(216)和夹持在上侧电极110(210)与下侧电极116(216)之存储电极114a和114b(214a和214b)，该绝缘膜118(218)介于存储电极114a和114b(214a和储电极114a和114b(214a和214b)被布置成相对于介于其间的下侧电极116线对称。稍后将[0137]如图5所示，下侧电极116经由配线与设置于稍后所述的多层布线层120和氧化物半导体层142(参考图7)中的像素晶体管(放大晶体管Tramp、选择晶体管TRsel和复位晶体管一个(不与下侧电极116连接的那侧)电连接至电源电[0138]此外，下侧电极116经由配线电连接至放大晶体管TRamp的栅极，所述放大晶体管经由配线电连接至选择晶体管TRsel的源极/漏极中的一个，所述选择晶体管TRsel根据选择[0139]此外，选择晶体管TRsel的源极/漏极的另一个(不与放大晶体管Tramp连接的那侧)管TRsel的栅极电连接至选择线(未示出)，并且进一步电连接至上述的垂直驱动电路单元中的另一个(不与PD3连接的那侧)经由配线电连接至复位晶体管TRrst的源极/漏极中的一号。此外，放大晶体管Tramp的源极/漏极中的一个经由配线电连接至选择晶体管TRsel的源放大晶体管Tramp的源极/漏极中的另一个(不与选择晶体管TRsel连接的那侧)电连接至电源电路VDD。此外，选择晶体管TRsel的源极/漏极中的另一个(不与放大晶体管Tramp连接的那和添加了诸如锌锡氧化物等掺杂剂的锡氧化物；以及作为锌氧化物系材料的铝锌氧化物导体层142构成与PD1连接的像素晶体管的沟道形成区等，PD1的像素晶体管能够与PD1层可以抑制来自未被同一屏蔽电极108围绕的另一像素100的像素晶122r与存储电极114a和114b以及下侧电极116之间。在下面的说明中，将设置有驱动线是设置于驱动线122f下方的放大晶体管T[0155]另外，驱动线122s经由接触件128电连接至设置于驱动线122s下方的驱动线124s[0156]此外，驱动线122r经由接触件128电连接至设置于驱动线122r下方的驱动线124r晶体管TRrst等)以及存储电极114a和114b的驱动速度和由光电转换膜112产生的电荷的传以及用于驱动复位晶体管TRrst等的驱动线122r和122s设置在同一层中，能够减少像素100电路VDD，该电源电路VDD将电源电压施加到像素晶体管(放大晶体管TRamp和复位晶体管TRrst动线122f，该接触件128设置在沿"T"字形的纵向方向延伸的部分的右端(在图中的水平方[0164]如图10所示，驱动线124f经由接触件128电连接至设置于驱动线124f下方的氧化例如，能够缩短通过作为信号线VSL的一部分的信号线124vs传输的信号稳定之前的时间124vd和信号线124vs的形状不限于图[0172]此外，如图11所示，条状的屏蔽电极134被设置成包围多个像素晶体管的栅电极TRsel)共用的沟道形成区(面对每个栅电极126的部分)或源极/漏极区(连接到每个配线1242或MoSi2等高熔点金属或金属硅化物或者诸如由这些材料制成的层的层栅电极层的膜厚度例如优选为约50nm～1膜和通过等离子CVD法形成的SiO2膜的层叠结[0184]然后，通过使用光刻或蚀刻等在绝缘膜218上形成具有期望形状的下侧电极216、它们之间的绝缘膜218的顶表面优选通过化学机械抛光(CMP)进度变化。因此，优选在与光电转换膜212一致的真空中形成光电转换膜212上的上侧电极130上形成具有期望形状的驱动线122，并且以与上述相同的方式形成用于连接配线124和[0190]用于形成上述各层的方法的实例能够包括PVD法和CVD法等。PVD法的示例能够包通过光电转换膜112中产生的电荷有效地输出和传输电极114a和114b的驱动线122a和122b以及用于驱动复位晶体管TRrst等的驱动线122r和以及存储电极114a和114b的驱动速度和光电转换膜112中产生的电荷的传通过作为信号线VSL的一部分的信号线124vs传输的信号稳定之前的时间(稳定时段)，并且变形例中，PD2的像素晶体管由设置于PD2的下侧电极216下方的多层布线层和设置于多层[0199]如上所述，在第二实施例中，PD1和PD2的上侧电极110和210以及下侧电极116和下侧电极116和216相同功能的电极称为对应于图11的根据第一实施例的像素100的上方。由于沿着图15的线a-a'截取的截面与如上所述的图8所示的动线122之间。由于沿着图15的线c-c'截取的截面与如上所述的图10所示的根据第一实施d-d'截取的截面与如上所述的图11所示的根据第一实施例的像素100的截面图相同，因此择晶体管TRsel)共用的沟道形成区(面对每个栅电极126的部分)或源极/漏极区(连接到每驱动存储电极114a和114b的驱动线122a和122b以及用于驱动复位晶体管TRrst等的驱动线像素晶体管的情况相比，PD1的光电转换膜112和PD1的像素晶体管能够被设置成彼此更靠晶体管以及存储电极114a和114b的驱动速度和在光电转换膜112中产生的电荷的传输速[0213]接下来，将参考图16说明图15所示的根据本公开的第二实施例的像素100的制造通过使用两个半导体基板300a和300b之间的接合，能够进一步减少层叠在光电转换膜112[0219]上述根据本公开的实施例的固态摄像装置1通常适用于将固态摄像元件用于图像有根据本实施例的固态摄像装置1的摄像装置702的电子设备700的示例作为本公开的第三实施例进行说明。图17是示出根据本公开的实施例的包括具有固态摄像装置1的摄像装置路单元714和信号处理电路单元716。光学透镜710将来自被摄体的图像光(入射光)聚焦到摄像装置702的成像表面上。这能够使信号电荷在摄像装置702的固态摄像装置1中存储一电路单元714提供用于控制摄像装置702的信号传输操作或快门机构712的快门操作等的驱上方的绝缘膜504和密封膜204中设置用于会聚3N4[0229]由于根据本实施例的像素100的制造方法与根据本公开的第一实施例的像素100于倾斜的入射光而引起的与相邻像素100的串扰发生。本实施例不限于设置所有波导400、变形例的相应变形例。图23示出了根据本实施例的第二变形例的像素100的截面图的一部2O3(折射率约为1.6)用作密封膜204或绝缘膜504的材料802和804的材料的折射率与密封膜204或绝缘膜504的材料的折射率之间的差约为0.2以[0240]图24是示出能够应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构[0241]图24示出了操作者(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者诸如气腹管(pneumoperitoneumtube)11111和能量处置工具11112等其他手术工具11110；支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车[0243]在镜筒11101的顶端处，设置有安装物镜的开口。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内延伸的光导被引导到该镜筒的窥镜(direct-viewendoscope)、透视内窥镜(perspective-viewendoscope)或侧视内窥[0245]CCU11201包括中央处理单元(CPU：centralprocessingunit)、理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像[0246]在CCU11201的控制下，显示装置11202显示基于图像信号(由CCU11201进行了图并且在对手术部位等进行摄像时将照射光提供给内[0248]输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置[0249]处置工具控制装置11205控制能量处置工具11112的驱动，用于烧灼和切割组织、divisionmanner)将来自RGB激光光源各者的激光照射观察对象，并与照射时序同步地控通过与改变光强度的时刻同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动来以时分方式(time-divisionmanner)获取图像，并且合成这些图像，从而可以产生没有所谓的曝光不足(underexposure)和曝光过度(overexposure)的高[0252]此外，光源装置11203可以被配置成能够提供与特殊光观察相对应的预定波长带组织，并且可以观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者可以将诸如吲哚菁绿波长对应的激发光照射人体组织来获得荧光图像。光源装置11203能够被构造成能够提供[0254]摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元[0255]透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接的部分处的光学系统。从镜筒11101的适当地调整通过摄像单元11402拍摄的图[0259]通信单元11404由用于向CCU11201发送各种信息和从CCU11201接收各种信息的通信装置构成。通信单元11404通过传输线缆11400将从摄像单元11402获得的图像信号作可以由CCU11201的控制单元11413基于所获取的图像信号来自动地设置。在后一种情况下，内窥镜11100具有所谓的自动曝光(AE：autoexposure)功能、自动聚焦(AF：auto[0262]摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号[0263]通信单元11411由用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置构成。通信单元11411通过传输线缆11400接收从摄像头11102发送的图像信[0264]此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头[0265]图像处理单元11412对与从摄像头11102发送来的原始数据对应的图像信号进行[0266]控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等进行摄像以及显示通过对元11413可以利用识别结果以叠加的方式在手术部位的图像上显示各种类型的手术辅助信[0268]将摄像头11102和CCU11201彼此连接的传输线缆11400是与电信号通信对应的电[0274]图26是示出作为能够应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控[0276]驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操于调节车辆的转向角的转向机构；以及诸如用于产生车辆的制动力的制动设备的控制装[0277]车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。在这种情况下，车身系统控制单元12020能够接收从代替钥匙的便携式设备发送的无线电[0278]车外信息检测单元12030检测其上安装有车辆控制系统12000的车辆的外部信[0279]摄像单元12031是用于接收光并且输出与所接收的光量对应的电信号的光学传感括用于拍摄驾驶员的相机，并且车内信息检测单元12040可以根据从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判定驾驶员是否在[0281]微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040用于实现不依赖驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶[0284]声音图像输出单元12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设示单元12062可以包括车载显示器(on-boarddisplay)和平视显示器(head-updisplay)摄像单元12101和设置于车内的挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获取车辆12100前方设置于前鼻的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置于后视镜的摄像单元12102和12103的摄像范围，摄像范围12114表示设置于后保险杠或后门的摄像[0290]例如，微型计算机12051使用从摄像单元12101～12104获得的距离信息来确定与摄像范围12111～12114内的三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100最靠近车辆12100，并且在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可以看见的障碍物和视觉上难以识器12061或显示单元12062向驾驶员输出警告，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制计算机12051能够通过判定摄像单元12101～12104的拍摄图像中是否存在行人，来识别出拍摄图像中提取特征点。当微型计算机12051判定摄像单元12101～12104的拍摄图像中存在行人并识别出该行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062，使得显示单元12062以叠加的方式显示用于强调识别出的行人的矩形轮廓线。此外，声音图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使显示单元12062在所期望的位置处显示用于表示行人的择晶体管TRsel和复位晶体管TRrst)和配线的像素100，该像素100在抑制制造成本增加的同[0300]此外，根据本公开的实施例的固态摄像装置1不限于检测可见光的入射光量的分[0326]所述复位晶体管和所述选择晶体管中的至少一个沟道形成区由氧化物半导体层[0329]所述放大晶体管的所述沟道形成区由与所述多个像素晶体管中除所述放大晶体管之外的至少一个所述像素晶体管的沟道形成区共同的氧[0368]在所述氧化物半导体层上方，形成包括多个像素晶体管的多个栅电极的栅电极源电压施加到所述多个像素晶体管的多个电源线和用于传[0377]将具有第二光电转换单元和设置于所述第二光电转换单元上的第二密封膜的另