成像元件、电子装置和信息处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及成像元件、电子装置和信息处理装置，特别设及可W更容易提供更广 泛的多种多样的光电转换输出的成像元件、电子装置和信息处理装置。
【背景技术】
[0002] 红外线对娃（Si)的穿透长度较长。因此，在制造利用近红外光的超灵敏传感器 中，需要在娃内形成长光学长度。此外，光电转换出现在距离对应于光入射面的娃表面的纵 深位置，因此需要在纵深位置形成用于存储电子的电势。
[0003] 为了在纵深位置形成电势，按照传统方法需要超高能离子注入（离子注入）。在该 种情况下，开发成本和制造成本根据情况而显著增加。此外，还需要开发合适的抗蚀剂，因 而可能进一步增大难W开发的级别。
[0004] 为了克服该个问题，已经开发出从娃基板的前表面和背面注入离子W形成位于纵 深位置并能够存储通过红外光的光电转换获得的足够的电子的光电二极管的方法（即，不 需要超高能离子注入的方法）（例如，参见专利文献1)。
[0005] 根据该种方法，离子最初从娃基板的前表面注入W便W等同于处理可见光的图像 传感器的深度的深度在娃基板的表面上形成光电二极管。然后，将娃基板翻转W研磨娃基 板的背面。此后，从基板的背面注入离子，W便W等同于处理可见光的图像传感器的深度的 深度形成光电二极管。该种制造方法形成在深度方向上具有最大为两倍深度的光电转换区 域，而不需要超高能离子注入。
[0006] 翻转的娃基板被研磨至必要的膜厚度。在离子注入后，研磨后的娃基板与用于支 承研磨后的娃的厚度的支承基板接合。然后，通过高温激活处理激活已经从娃基板的背面 罔子注入的杂质。
[0007] 引用列表 [000引专利文献
[0009] 专利文献1 ;日本专利申请特开No. 2010-192483
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 然而，专利文献1中公开的方法仅提高长波长区域的光电转换效率。因此，该种方 法不对一像素提供多个光电转换输出，因此难W用于多种多样的应用。此外，在使用专利 文献1描述的方法的制造中，需要进行用于激活从娃基板的背面离子注入的杂质的激活处 理，从而避免娃基板和支承基板之间的接合的破损。该种激活处理需要用于进行能够在短 期间内完成热处理并对接合表面不施加热效应的激光退火等的特殊设施。因此，该种方法 的制造成本显著地增加。
[0012] 本公开已经为应对上述情况而开发。本公开的目的在于提供能够提供对一像素在 入射光的多个不同波长区域中的分量的光电转换的结果并更容易提供更广泛的多种多样 的光电转换输出的技术。
[001引解决问题的方案
[0014] 根据本公开的一个方面的成像元件，包括：光电转换元件层，其包含光电转换入射 光的光电转换元件；布线层，其形成在所述光电转换元件层上与所述入射光的光入射面相 对的侧上，并且包含用于从所述光电转换元件中读出电荷的布线；W及支承基板，其层叠在 所述光电转换元件层和所述布线层上，并包含另一个光电转换元件。
[0015] 光电转换元件层的光电转换元件和支承基板的光电转换元件可W光电转换入射 光的不同波长区域中的分量。
[0016] 光电转换元件层的光电转换元件可W光电转换可见光波长区域中的分量，而支承 基板的光电转换元件可W光电转换近红外光波长区域中的分量。
[0017] 光电转换元件层的光电转换元件的厚度可W与支承基板的光电转换元件的厚度 不同。
[001引光电转换元件层的光电转换元件和支承基板的光电转换元件可W W相同定时输 出由入射光的光电转换累积的电荷。
[0019] 光电转换元件层的光电转换元件和支承基板的光电转换元件可W W不同定时输 出由入射光的光电转换累积的电荷。
[0020] 光电转换元件层的光电转换元件和支承基板的光电转换元件可W通过输出由入 射光的光电转换累积的电荷，输出通过合成光电转换元件层中获得的图像和支承基板中获 得的图像所产生的合成图像。
[0021] 光电转换元件层的光电转换元件用于累积由入射光的光电转换产生的电荷的电 荷累积时间，可W与支承基板的光电转换元件的相应电荷累积时间不同。
[0022] 布线层的布线可W布置在用W保护入射光从布线层的一侧透射到另一侧的光程 的那种位置上。
[0023] 可W将由具有比围绕物的折射率更大的折射率的材料形成的波导配备在布线层 的光程上。
[0024] 可W将吸光材料配备在布线层的光程上。
[0025] 支承基板还可W包括形成在支承基板的光电转换元件与入射光的光入射面相对 的一侧上、用于从支承基板的光电转换元件读出电荷的布线。布线层的布线的外部端子和 支承基板的布线的外部端子通过贯通孔彼此连接。
[0026] 在从光电转换元件层的光电转换元件读出的电荷超过预定阔值时，可W从支承基 板的光电转换元件读出电荷。
[0027] 各个光电转换元件可W包括有机光电转换膜。
[002引还可W包括白色滤光器。光电转换元件层的光电转换元件可W光电转换入射光已 经通过白色滤光器的白色分量。支承基板的光电转换元件可W光电转换其他颜色分量。
[0029] 可W使用由光电转换元件光电转换后的红外光获得表示至目标的深度的深度信 息。
[0030] 可W控制单独输出由光电转换元件层的光电转换元件和支承基板的光电转换元 件光电转换的入射光的数据，还是在数据相加后输出。
[0031] 支承基板可W包括；光电转换元件层，其包含支承基板的光电转换元件；布线层， 其形成在支承基板与入射光的光入射面相对的侧上的光电转换元件层中，并包含用于从支 承基板的光电转换元件读出电荷的布线；W及支承基板，其层叠在光电转换元件层和布线 层上，并包含另一个光电转换元件。
[0032] 根据本公开的另一个方面的电子装置包括：成像元件，其成像被摄体并包括：光 电转换元件层，其包含光电转换入射光的光电转换元件；布线层，其形成在与入射光的光入 射面相对的侧上的光电转换元件层中，包含用于从光电转换元件中读出电荷的布线；W及 支承基板，其层叠在光电转换元件层和布线层上，并包含另一个光电转换元件；和图像处理 单元，其使用由成像元件的光电转换元件生成的信号执行图像处理。
[0033] 根据本公开的另一个方面的信息处理装置包括；成像元件，其包括；光电转换元 件层，其包含光电转换入射光的光电转换元件；布线层，其形成在与入射光的光入射面相对 的侧上的光电转换元件层中，包含用于从光电转换元件中读出电荷的布线；W及支承基板， 其层叠在光电转换元件层和布线层上，并包含另一个光电转换元件；和信号处理单元，其使 用由成像元件的光电转换元件生成的多个波长频带中的信号来执行分析。
[0034] 根据本公开的一个方面，提供光电转换元件层，其包含；光电转换元件，其光电转 换入射光；布线层，形成在与入射光的光入射面相对的侧上的光电转换元件层中并且包含 用于从光电转换元件读出电荷的布线；W及支承基板，层叠在光电转换元件层和布线层上， 并且包括另一个光电转换元件。
[0035] 根据本公开的另一个方面，提供成像单元，其成像被摄体并包含光电转换元件层， 该光电转换元件层包含；光电转换元件，其光电转换入射光；布线层，形成在与入射光的光 入射面相对的侧上的光电转换元件层中并且包含用于从光电转换元件读出电荷的布线；W 及支承基板，其层叠在光电转换元件层和布线层上并且包括另一个光电转换元件，并且该 成像单元还包含图像处理单元，其使用由成像元件的光电转换元件生成的信号执行图像处 理。
[0036] 根据本公开的再一个方面，信息处理装置包括：成像元件，包含光电转换元件层， 该光电转换元件层包含；光电转换元件，其光电转换入射光；布线层，形成在与入射光的光 入射面相对的侧上的光电转换元件层中并包括用于从光电转换元件读出电荷的布线；W及 支承基板，层叠在光电转换元件层和布线层上并包括另一个光电转换元件，并且该信息处 理装置还包括信号处理单元，其使用由成像元件的光电转换元件生成的多个波长带中的信 号执行分析。
[0037] 发明的效果
[003引根据本公开，光电转换入射光。特别地，更容易提供更广泛的多种多样的光电转换 输出。
【附图说明】
[0039] 图1是图解常规CMOS图像传感器的主要结构的示例的图。
[0040] 图2是图解根据本技术的CMOS图像传感器的主要结构的示例的图。
[0041] 图3是图解根据本技术的制造装置的主要结构的示例的框图。
[0042] 图4是示出制造处理的流程示例的流程图。
[0043] 图5是图解根据本技术的CMOS图像传感器的另一结构示例的图。
[0044] 图6是图解光瞳校正的示例的图。
[0045] 图7是图解根据本技术的CMOS图像传感器的再一结构示例的图。
[0046] 图8是图解根据本技术的CMOS图像传感器的又一结构示例的图。
[0047] 图9是图解根据本技术的CMOS图像传感器的又一结构示例的图。
[0048] 图10是图解根据本技术的CMOS图像传感器的又一结构示例的图。
[0049] 图11是图解成像装置的主要结构的示例的框图。
[0化0] 图12是图解根据本技术的CMOS图像传感器的又一结构示例的图。
[0051] 图13是图解根据本技术的制造装置的另一结构示例的框图。
[0化2] 图14是示出支承基板制造处理的流程示例的流程图。
[0化3] 图15是图解支承基板制造处理的条件的图。
[0化4] 图16是示出制造处理的另一个流程示例的流程图。
[0化5] 图17是图解制造处理的条件的图。
[0056] 图18是示出根据本技术的制造装置的再一结构示例的框图。
[0化7] 图19是示出制造处理的再一流程示例的流程图。
[0化引图20是图解制造处理的条件的图。
[0059] 图21是图解根据本技术的CMOS图像传感器的又一结构示例的图。
[0060] 图22是图解信号读出的示例的图。
[0061] 图23是图解像素排列的示例的图。
[0062] 图24是图解下层的结构示例的图。
[0063] 图25是图解像素排列的另一示例的图。
[0064] 图26是图解形成的光电二极管的位置的示例的图。
[0065] 图27是图解根据本技术的成像装置的主要结构的示例的框图。
[0066] 图28是图解应用于医疗设备的示例的图。
[0067] 图29是图解应用于ToF的示例的图。
[0068] 图30是图解应用于成像模块的示例的图。
[0069] 图31是示出成像处理的流程示例的流程图。
[0070] 图32是图解像素排列的再一示例的图。
[0071] 图33是图解根据本技术的成像装置的另一结构示例的框图。
[0072] 图34是图解采样间隔的示例的图。
[0073] 图35是图解电极连接的结构示例的图。
[0074] 图36是图解像素排列的又一示例的图。
[0075] 图37是示出控制处理的流程示例的流程图。
[0076] 图38是图解应用于便携式通信终端的示例的图。
[0077] 图39是图解应用于电子装置的示例的图。
[007引图40是图解应用于成像装置的示例的图。
[0079] 图41是图解应用于电子装置的示例的图。
[0080] 图42是示出控制处理的流程示例的流程图。
[0081] 图43是图解应用于成像装置的示例的图。
[0082] 图44是图解应用于输入接口的示例的图。
[0083] 图45是图解应用于电子装置的示例的框图。
[0084] 图46是图解入射光的反射的示例的图。
【具体实施方式】
[0085] W下说明用于实施本技术的实施方式（在下文中，称为实施方式）。说明按照W下 顺序进行。
[0086] 1.第一实施方式（成像元件；背面型+前表面型）
[0087] 2.第二实施方式（制造装置和方法）
[008引 3.第S实施方式（应用示例1 ;波导）
[0089] 4.第四实施方式（应用示例2 ;光瞳校正）
[0090] 5.第五实施方式（应用示例3 ;ro节距变更）
[oow] 6.第六实施方式（应用示例4 ;可见光+可见光）
[0092] 7.第走实施方式（应用示例5 ;背面型+背面型）
[0093] 8.第八实施方式（成像装置）
[0094] 9.第九实施方式（各种应用示例）
[0095] <1.第一实施方式〉
[0096] [常规成像元件]
[0097] 首先，讨论常规成像元件的结构示例。图1是图解常规CMOS(Complementary Metal Oxide Semicon化ctor;互补金属氧化物半导体）图像传感器的主要结构的示例的图。图1 中图解的CMOS图像传感器10是包括CMOS并且对每个单位元件（unit cell)配备有放大 器的背面照射型图像传感器。
[009引图1图解CMOS图像传感器10在垂直方向（层叠方向）上的示意结构（横截面的 示意图）。如图1中所示，CMOS图像传感器10对每个像素包括聚光透镜11、滤色器12和 光电二极管（Photo Diode) 15。
[0099] 图1示出四个像素作为CMOS图像传感器10的有效像素区域。光电二极管15-1 至光电二极管15-4配备在半导体基板14中作为四个像素的组件（component)。在本说明 书中不需要在各光电二极管之间作区分时，光电二极管15-1至15-4被统称为光电二极管 15。
[0100] 为光电二极管15-1配备聚光透镜11-1和滤色器12-1。为光电二极管15-2配备 聚光透镜11-2和滤色器12-2。为光电二极管15-3配备聚光透镜11-3和滤色器12-3。为 光电二极管15-4配备聚光透镜11-4和滤色器12-4。在本说明书中不需要在各聚光透镜之 间作区分时，各聚光透镜被统称为聚光透镜11。在本说明书中不需要在各滤色器之间作区 分时，各滤色器被统称为滤色器12。
[0101] 如图1中所示，绝缘膜13形成在对应于半导体基板14的光入射面的半导体基板 14的背面侧上。滤色器12和聚光透镜11配备在绝缘膜13上。
[0102] 另一方面，布线层16、纯化膜19和支承基板20形成在半导体基板14与半导体基 板14的光入射面相对的前表面侧上。布线层16包括布线17和布线层间膜18。
[0103] 用于与CMOS图像传感器10之外的电路连接的焊盘21配备在CMOS图像传感器10 的有效像素区域之外的区域上的布线层中。
[0104] 例如，在可见光31进入该样构成的CMOS图像传感器10的聚光透镜11-2时，可见 光31穿过聚光透镜11-2、滤色器12-2和绝缘膜13,并到达光电二极管15-2, W由光电二极 管15-2高效率地光电转换。
[01化]另一方面，近红外光32有比可见光31的波长更长的波长。在该种情况下，近红外 光32对娃（半导体基板14)的穿透长度变得长于可见光31的穿透长度，因此需要收集在 比可见光31的位置更深的位置处光电转换的电子的那种电势分布。
[0106] 然而，根据诸如图1中图解的CMOS图像传感器10之类的背面照射型，为了减少混 色的产生，半导体基板14的膜厚度一般需要减少到从约2 y m至约3 y m的范围内。在该种 情况下，光电二极管15-4可能变得难W实现已经穿过聚光透镜11-4、滤色器12-4和绝缘膜