固态成像装置、电子设备和固态成像装置的制造方法与流程

1.本技术涉及一种固态成像装置、电子设备和固态成像装置的制造方法。


背景技术：

2.已经提出了一种固态成像装置，其包括包含硅锗并形成有多个光电转换部的基板(例如，参见专利文献1)。例如，在专利文献1公开的固态成像装置中，与使用包含硅的基板的情况相比，可以增加基板(光电转换部)的红外区域中的吸收系数，并且可以增加红外区域中的量子效率qe。
3.此外，存在用于提高红外区域中的量子效率的其他技术，通过该技术，基板的光入射面具有凹凸结构，并且构成凹凸结构的凸部具有倾斜成使凸部的宽度从凸部的顶侧朝向相对侧变宽的锥形形状(例如，参见专利文献2和3)。在专利文献2和3公开的固态成像装置中，可以使用各向异性湿法蚀刻(结晶性各向异性蚀刻)形成具有锥形凸部的凹凸结构。
4.引用文献列表
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利申请公开no.2013-157367
7.专利文献2：日本专利申请公开no.2018-88532
8.专利文献3：日本专利申请公开no.2013-33864


技术实现要素：

9.发明要解决的问题
10.然而，目前的制造技术很难在没有诸如错位或马赛克结构等缺陷的情况下制造硅锗。因此，例如，在使用专利文献1公开的技术以及专利文献2和3公开的技术的组合而在包含硅锗的基板的光入射面上形成凹凸结构的情况下，例如，存在着在形成凹凸结构时蚀刻液进入硅锗的缺陷内并因而凹凸结构具有凹陷或裂纹的可能性。
11.因此，本公开的目的是提供一种固态成像装置、电子设备和固态成像装置的制造方法，其允许在包含含有锗的化合物半导体的基板的光入射面上相对容易地形成具有锥形凸部的凹凸结构。
12.问题的解决方案
13.本公开的固态成像装置包括：(a)形成有多个光电转换部的基板；和(b)布置在所述基板的光入射面上的光入射面层，其中，(c)所述基板和所述光入射面层包含含有锗的化合物半导体，和(d)在所述光入射面层内的锗的浓度朝向远离所述基板的表面增加。
14.此外，本公开的电子设备包括固态成像装置，所述固态成像装置包括：(a)形成有多个光电转换部的基板；和(b)布置在所述基板的光入射面上的光入射面层，其中，(c)所述基板和所述光入射面层包含含有锗的化合物半导体，和(d)在所述光入射面层内的锗的浓度朝向远离所述基板的表面增加。
15.此外，本公开的固态成像装置的制造方法包括：(a)在基板的光入射面上形成光入
射面层，所述基板包含含有锗的化合物半导体并且形成有多个光电转换部，所述光入射面层包含所述的化合物半导体并且具有朝向远离所述基板的特定面侧增加的锗的浓度；(b)通过从所述特定面侧对所述光入射面层执行结晶性各向异性蚀刻，在所述光入射面层中形成具有格子状的凹槽，从而形成凹凸结构；和(c)从所述特定面侧对所述光入射面层执行各向同性蚀刻，以使所述凹槽的宽度朝向所述凹槽的开口部侧更宽，从而使得在垂直于所述基板的光入射面的截面中，所述凹凸结构的凸部的截面形状具有倾斜成使所述凸部的宽度从所述凸部的顶侧朝向所述基板更宽的锥形形状。
附图说明
16.图1是示出根据第一实施方案的固态成像装置的总体构成的图。
17.图2a是示出沿着图1中的线a-a截取的像素区域的截面构成的图。
18.图2b是示出沿着图2a中的线b-b截取的像素区域的截面构成的图。
19.图2c是示出沿着图2a中的线c-c截取的像素区域的截面构成的图。
20.图3是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
21.图4a是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
22.图4b是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
23.图4c是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
24.图4d是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
25.图4e是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
26.图4f是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
27.图4g是示出在图4f的sige层中形成的凹凸结构的平面构成的图。
28.图4h是示出根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法的各步骤的图。
29.图5a是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
30.图5b是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
31.图5c是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
32.图6是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
33.图7是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
34.图8是示出根据变形例的像素区域的截面构成的图。
35.图9是示出根据第二实施方案的电子设备的总体构成的图。
36.图10是示出根据第二实施方案的电子设备的总体构成的图。
具体实施方式
37.在下文中，将参照图1至图10说明根据本公开实施方案的固态成像装置和电子设备的示例。将按照以下顺序说明本公开的实施方案。注意，本公开不限于以下示例。此外，本文记载的效果仅仅是示例且不应被限制性地解释，并且可以提供其他效果。
38.1.第一实施方案：固态成像装置
39.1-1固态成像装置的总体构成
40.1-2要部的构成
41.2.第二实施方案：电子设备的应用例
42.2-1 成像装置
43.2-2 距离图像传感器
44.＜1.第一实施方案：固态成像装置＞
45.[1-1固态成像装置的总体构成]
[0046]
图1是示出根据第一实施方案的固态成像装置1的总体构成的图。图1中的固态成像装置1包括背面照射型互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。如图9所示，固态成像装置1(固态成像装置1002)经由透镜组1001接收来自被摄体的图像光(入射光)，将在成像面上作为图像形成的入射光的光量针对各像素转换为电气信号，并将电气信号作为像素信号输出。
[0047]
如图1所示，固态成像装置1在基板2上包括像素区域3和布置在像素区域3的周边的周边电路部。
[0048]
像素区域3包括以二维矩阵状布置的多个像素9。各像素9包括图2a所示的光电转换部20和多个像素晶体管(未示出)。作为像素晶体管，例如，可以采用传输晶体管、复位晶体管、选择晶体管和放大晶体管的四个晶体管。此外，作为像素9，红色像素9r、绿色像素9g、蓝色像素9b和ir像素9
ir
共存。
[0049]
周边电路部包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8。
[0050]
例如，垂直驱动电路4包括移位寄存器，并且选择期望的像素驱动线10，将用于驱动像素9的脉冲供给到这样选择的像素驱动线路10，并且逐行地驱动各像素9。即，垂直驱动电路4逐行地顺次在垂直方向上选择性地扫描像素区域3中的各像素9，并且通过垂直信号线11将基于根据各像素9的光电转换部20中的接收光量产生的信号电荷的像素信号供给到列信号处理电路5。
[0051]
例如，列信号处理电路5针对像素9的每列布置，并且逐像素列地对从一行的像素9输出的信号执行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路5执行用于去除像素固有的固定模式噪声的诸如相关双采样(cds)和模数(ad)转换等信号处理。
[0052]
例如，水平驱动电路6包括移位寄存器，并且顺次向列信号处理电路5输出水平扫描脉冲，顺次选择各列信号处理电路5，并使各列信号处理电路5将经过信号处理的像素信号输出到水平信号线12。
[0053]
输出电路7对通过水平信号线12从各列信号处理电路5顺次供给的像素信号执行信号处理，并且输出这样处理的像素信号。作为信号处理，例如，可以使用缓冲、黑电平调整、列变化校正、各种数字信号处理等。
[0054]
控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号来生成时钟信号或控制信号，垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等根据该信号进行操作。然后，控制电路8将这样生成的时钟信号或控制信号输出到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
[0055]
[1-2要部的构成]
[0056]
接下来，将说明固态成像装置1的详细结构。
[0057]
图2a是示出固态成像装置1的像素区域3的截面构成的图。
[0058]
如图2a所示，固态成像装置1包括光接收层15，其包括顺次层叠的基板2、光入射面
层13和平坦化膜14。此外，在光接收层15的平坦化膜14侧的表面(在下文中，也称为“背面s1侧”)上，形成包括顺次层叠的滤色器层16和片上透镜层17的集光层18。此外，配线层19层叠在光接收层15的基板2侧的表面(在下文中，也称为“前面s2侧”)上。
[0059]
例如，基板2包括化合物半导体基板，其包含含有锗(ge)的化合物半导体。作为含有锗的化合物半导体，例如，可以采用硅锗(sige)、硅锗锡(sigesn)或锗锡(gesn)。图2a示出了硅锗被用作含有锗的化合物半导体的情况。在基板2的像素区域3中，多个光电转换部20以二维矩阵状布置。各光电转换部20具有p型半导体区域和n型半导体区域，并且利用pn结构成光电二极管。通过该构成，各光电转换部20产生并累积与入射到光电转换部20上的光量相对应的信号电荷。此外，与使用包含硅的基板2(光电转换部20)的情况相比，由于基板2(光电转换部20)包含含有锗的半导体化合物，因此可以增加基板2(光电转换部20)的红外区域中的吸收系数，并且可以增加红外区域中的量子效率qe。
[0060]
此外，元件隔离部21形成在彼此相邻的光电转换部20之间。如图2b所示，元件隔离部21在基板2中形成为围绕各光电转换部20的格子状。元件隔离部21包括从基板2的前面s2侧切入以贯通基板2并且具有光入射面层13的面向基板2的表面作为底部的沟槽部22。在图2b中，由于沟槽部22从基板2的前面s2侧切入，因此沟槽部22的在基板2的前面s2侧的沟槽宽度比在背面s3侧的沟槽宽度更宽。沟槽部22在基板2中形成为围绕各光电转换部20的周边的格子状。绝缘膜23埋入在沟槽部22内。作为绝缘膜23的材料，例如，可以采用折射率低于基板2(sige)的折射率(例如，3.9)的氧化膜等。材料的示例包括氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)和氮氧化硅(sion)。这种构成使得元件隔离部21的折射率低于基板2(sige)的折射率(3.9)。因此，元件隔离部21可以获得足够的反射特性。因此，可以使透过光电转换部20而到达元件隔离部21的入射光朝向光电转换部20反射，从而防止入射光从光电转换部20泄露出去，提高光电转换部20的光吸收率，并且提高量子效率qe。
[0061]
光入射面层13形成在基板2的背面s3(光入射面)上。作为光入射面层13的材料，例如，可以采用含有锗(ge)的化合物半导体。与基板2一样，含有锗的化合物半导体的示例包括硅锗(sige)、硅锗锡(sigesn)和锗锡(gesn)。图2a示出了硅锗(sige)被用作化合物半导体的情况。
[0062]
锗的浓度在光入射面层13内是不均匀的。具体地，锗的浓度朝向远离基板2的表面(背面s4)增加。这里，对于含有锗的化合物半导体，锗的浓度越高，蚀刻速率越高。因此，光入射面层13的背面s4(光入射面)侧的蚀刻速率变高，并且光入射面层13的前面s7侧的蚀刻速率变低。因此，在固态成像装置1的制造时，在通过结晶性各向异性蚀刻在光入射面层13中形成具有格子状的凹槽之后，执行各向同性蚀刻，使得由于起因于锗浓度导致的蚀刻速率的差异，格子状凹槽的沟槽宽度可以朝向光入射面层13的背面s4(光入射面)侧增大。因此，可以相对容易地形成具有后述的锥形凸部25的凹凸结构24。锗的浓度可以连续地或离散地变化。
[0063]
此外，光入射面层13在与背面s4侧(光入射面侧)的ir像素9
ir
相对应的区域中具有凹凸结构24。如图2c所示，凹凸结构24具有周期性地布置的凸部25。在图2c中，凸部25针对一个ir像素9
ir
以两行两列的矩阵状布置。图2c是示出沿着图2a中的线b-b截取的没有平坦化膜14的情况的图。作为凹凸结构24的各凸部25，例如，可以采用锥形突起或锥台形突起。也就是说，可以采用如下的突起：其中在垂直于基板2的背面s3(光入射面)的截面中，即，在
图2a的截面中，凸部25的截面形状具有倾斜成使凸部25的宽度从凸部25的顶侧朝向基板2变宽的锥形形状。图2a示出了具有四角锥台形状的突起用作凸部25的情况。通过该构成，光入射面层13可以使凸部25的锥形倾斜面散射入射光，以使入射光在倾斜方向上行进，从而允许光电转换部20内的光路长度的增加和红外区域中的量子效率qe的增加。
[0064]
作为凸部25的锥形形状，例如，可以采用线形的锥形形状或抛物线形的锥形形状。此外，在凸部25具有四角锥台形状或四角锥形状的情况下，从红外区域中的量子效率qe的观点来看，凸部25的底面的各边的长度优选为200nm以上和800nm以下。
[0065]
此外，带底的凹槽26在光入射面层13中形成在彼此相邻的凸部25之间。如图2c所示，凹槽26形成为围绕各凸部25的格子状。凹槽26的格子的各边是u形槽，该u形槽具有垂直于光入射面层13的背面s4(光入射面)的一对内壁面和平行于背面s4的底面。
[0066]
注意，在第一实施方案中，如图2c所示，已经给出了如下示例：其中彼此相邻的凸部25之间的凹槽26的宽度尽可能小，以允许凸部25以紧密堆积的方式布置，但是也可以采用其他构成。例如，如图3所示，可以采用凹槽26的宽度更宽的构成。
[0067]
平坦化膜14连续地覆盖包括凹凸结构24的光入射面层13的整个背面s4(整个光入射面)，使得光接收层15的背面s1变成没有凹凸的平坦面。
[0068]
滤色器层16形成在平坦化膜14的背面s1上(在光入射面上)，并且包括与像素9(红色像素9r、绿色像素9g、蓝色像素9b、ir像素9
ir
)相对应地布置的多个滤色器27(红色光滤波器、绿色光滤波器、黄色光滤波器、ir光滤波器)。通过该构成，各滤色器27透过特定波长的光(红色光、绿色光、黄色光、ir光)，并且使这样透过的光入射在相应的光电转换部20上。
[0069]
片上透镜层17形成在滤色器层16的背面s5侧(光入射面侧)，并且包括与像素9相对应地布置的多个片上透镜28。这种构成会使各片上透镜28将入射光集中到相应的光电转换部20内。
[0070]
配线层19形成在基板2的前面s2侧，并且包括层间绝缘膜29和经由层间绝缘薄膜29以多层层叠的配线30。然后，配线层19经由多层的配线30驱动构成各像素9的像素晶体管。
[0071]
[1-3固态成像装置的制造方法]
[0072]
接下来，将说明根据第一实施方案的固态成像装置的制造方法。
[0073]
首先，如图4a所示，在包含硅(si)的si基板31的一个表面s6上顺次层叠sige应变松弛缓冲(srb：strain-relaxed buffer)层32和sige层33，以形成包括si基板31、sige应变松弛缓冲层32和sige层33的层叠体34。sige应变松弛缓冲层32和sige层33(基板2)是包含sige的层。即，该层包含含有锗的半导体化合物。作为sige应变松弛缓冲层32和光入射面层13的形成方法，例如，可以采用外延生长法。sige层33是形成“基板2”的层。
[0074]
随后，如图4b所示，光电转换部20、元件隔离部21、晶体管35等从sige层33的远离si基板31的表面形成在sige层33(基板2)中。随后，如图4c所示，将配线层19接合到层叠体34的基板2的远离sige应变松弛缓冲层32的表面(前面s2)，并且将层叠体34和配线层19倒置。
[0075]
随后，如图4d所示，从si基板31侧对层叠体34进行化学机械抛光(cmp)，以去除整个si基板31、整个sige应变松弛缓冲层32和sige层33(基板2)的一部分，并且进行平坦化。
[0076]
随后，如图4e所示，在sige层33(基板2)的远离配线层19的表面(背面s3)上形成
sige层36，以使sige层36内的锗浓度朝向sige层36的远离sige层33(基板2)的表面更高。sige层36是形成“光入射面层13”的层。即，该层包含含有锗的半导体化合物。作为sige层36(光入射面层13)的形成方法，例如，可以采用外延生长法。
[0077]
随后，如图4f和图4g所示，在与sige层36(光入射面层13)的远离基板2的表面(背面s4)之中的ir像素9
ir
相对应的区域中形成格子状的凹槽(在下文中，也称为“格子状凹槽37”)，以形成凹凸结构24。图4g是图4f所示的sige层36(光入射面层13)的背面s4的平面图。格子状凹槽37的格子的各边之间的间距是均匀的。此外，格子的各边被配置为将与sige层36(光入射面层13)的背面s4的各像素9相对应的区域划分为m行和n列(m和n为2以上)的矩阵。图4g示出了m和n为“2”的情况。格子状凹槽37的格子的各边是u形槽，该u形槽具有垂直于光入射面层13的背面s4的一对内壁面和平行于背面s4的底面。此外，u形槽形成“凹槽26”，并且夹在u形槽之间的部分形成“凸部25”。
[0078]
在形成格子状凹槽37的过程中，首先，在光入射面层13的背面s4上形成抗蚀剂膜，并且通过光刻在这样形成的抗蚀剂膜上形成图案。在图案形成中，在抗蚀剂膜中沿着形成格子状凹槽37的位置来形成格子状开口部。随后，使用这样形成的具有格子状开口部的抗蚀剂膜作为蚀刻掩模，从sige层36(光入射面层13)的背面s4侧对sige层36(光入射面层13)进行结晶性各向异性蚀刻。作为结晶性各向异性蚀刻，例如，可以采用基于使用反应性离子蚀刻(rie)装置的反应性离子蚀刻的各向异性干法蚀刻。通过结晶性各向异性蚀刻在sige层36(光入射面层13)中形成具有与蚀刻掩模的开口部的形状相同的截面的格子状开口部(格子状凹槽37)。格子状凹槽37具有未到达与sige层33(基板2)的界面的深度。
[0079]
注意，在第一实施方案中，已经给出了格子状凹槽37具有未到达sige层33(基板2)的深度的示例，但是也可以采用其他构成。例如，格子状凹槽37可以具有到达sige层33(基板2)的深度。在这种情况下，考虑到后述的各向同性蚀刻的影响，sige层33(基板2)内的锗浓度优选为sige层36(光入射面层13)内的锗浓度的最小值以下。
[0080]
随后，如图4h所示，经由用于结晶性各向异性蚀刻的蚀刻掩模，从sige层36(光入射面层13)的背面s4侧对sige层36(光入射面层13)进行各向同性蚀刻。作为各向同性蚀刻，例如，可以采用各向同性湿法蚀刻或各向同性干法蚀刻。特别优选各向同性湿法蚀刻。例如，在使用各向同性干法蚀刻的情况下，由各向同性干法刻蚀(例如，使用由cf4、xef2等的分解产生的f自由基的刻蚀)引起的加工损伤可能会影响固态成像装置1的传感器特性。另一方面，在使用各向同性湿法蚀刻的情况下，与使用各向同性干法蚀刻的情况相比，可以减少加工损伤，这使得传感器特性受到较少影响。作为各向同性湿法蚀刻的蚀刻液，例如，可以采用氯化氢(hcl)。在采用氯化氢的情况下，可以用hcl h2o2对锗进行蚀刻。此外，hcl h2o2的蚀刻速率以取决于氯化氢的浓度以及hcl和h2o2之间的混合比的方式变化。例如，在hcl(浓)：h2o2＝1：100的情况下，蚀刻速率e/r为13μm/h≈216nm/min。此外，例如，在hcl：ho2：h2o＝5：1：250的情况下，蚀刻速率e/r为20nm/min。
[0081]
这里，对于含有锗的化合物半导体，锗的浓度越高，蚀刻速率越高。这使得sige层36(光入射面层13)的背面s4侧的蚀刻速率更高，并且使得sige层36(光入射面层13)的前面s7侧的蚀刻速率更低。因此，当执行各向同性蚀刻(例如，各向同性湿法蚀刻)时，格子状凹槽37的格子的各边的内壁之中，蚀刻量朝向开口部增大，并且蚀刻量朝向底面减少，使得格子状凹槽37(凹槽)的宽度朝向开口部增大。结果，格子状凹槽37的格子的各边的截面形状
具有宽度朝向开口部增加的倒梯形形状。通过该构成，在垂直于基板2的背面s3(光入射面)的截面(图4h中的截面)中，凹凸结构24的凸部25的截面形状具有倾斜成使凸部25的宽度从凸部25的顶侧朝向基板2更宽的锥形形状。
[0082]
随后，在从sige层36(光入射面层13)的背面s4去除蚀刻掩模之后，在sige层36(光入射面层13)的背面s4上形成平坦化膜14、滤色器层16和片上透镜层17，以形成图2a所示的固态成像装置1。
[0083]
如上所述，在根据第一实施方案的固态成像装置1中，基板2和配置在基板2的光入射面(背面s3)上的光入射面层13包含含有锗的化合物半导体。例如，与使用包含硅的基板2的情况相比，使用包含含有锗的半导体化合物的基板2允许增加基板2(光电转换部20)的红外区域中的吸收系数，并且增加红外区域中的量子效率qe。
[0084]
此外，已经给出了光入射面层13内的锗浓度朝向远离基板2的表面(背面s4)增加的构成。因此，利用光入射面层13中锗的浓度梯度，在通过结晶性各向异性蚀刻在光入射面层13中形成具有格子状的凹槽(格子状凹槽37)之后，执行各向同性蚀刻(例如，各向同性湿法蚀刻)，使得由于起因于锗浓度导致的蚀刻速率的差异,格子状凹槽37的沟槽宽度可以朝向远离基板2的表面(背面s4)增大。因此，可以提供如下的固态成像装置1：其允许在包含含有锗的化合物半导体的基板2的光入射面(背面s3)上相对容易地形成具有锥形凸部25的凹凸结构24。
[0085]
此外，已经给出了光入射面层13在光入射面(背面s4)侧具有凹凸结构24的构成。此外，在垂直于基板2的光入射面(背面s3)的截面中，即，在图2a的截面中，凹凸结构24的凸部25的截面形状具有倾斜成使凸部25的宽度从凸部25的顶侧朝向基板2更宽的锥形形状。通过设置在光入射面(背面s4)上的凹凸结构24，可以使构成凸部25的锥形形状的倾斜面散射入射光，以增加光电转换部20内的光路长度，并且增加红外区域中的量子效率qe。
[0086]
此外，在根据第一实施方案的固态成像装置1的制造方法中，包含含有锗的化合物半导体的光入射面层13形成在其中形成有多个光电转换部20的基板2的光入射面(背面s3)上，以使光入射面层13内的锗浓度朝向远离基板2的特定面(背面s4)更高。随后，从特定面(背面s83)侧对光入射面层13进行结晶性各向异性蚀刻，从而在光入射面层13中形成具有格子状的沟槽(格子状凹槽37)，以形成凹凸结构24。随后，从特定面(背面s4)侧执行各向同性蚀刻(例如，各向同性湿法蚀刻)，以使凹槽(格子状凹槽37)的宽度朝向开口部更宽。当凹槽(格子状凹槽37)的宽度朝向开口部增加时，在垂直于基板2的光入射面(背面s3)的截面中，凹凸结构24的凸部25的截面形状具有倾斜成使凸部25的宽度从凸部25的顶侧朝向基板2更宽的锥形形状。这种过程可以提供一种制造方法，通过该方法可以容易地制造在包含含有锗的化合物半导体的基板2的光入射面(背面s3)上包括具有锥形凸部25的凹凸结构24的固态成像装置1。
[0087]
[1-3变形例]
[0088]
(1)此外，在第一实施方案中，已经给出了沟槽部22从基板2的前面s2侧切入以贯通基板2的构成的示例，但是也可以采用其他构成。例如，如图5a所示，可以采用如下构成：沟槽部22从基板2的前面s2侧切入而未贯通基板2，并且具有在光入射面层13内的底部。此外，例如，如图5b所示，可以采用如下构成：沟槽部22从基板2的背面s3侧切入以贯通基板2，并且配线层19的面向基板2的表面用作沟槽部22的底部。在图5b中，由于沟槽部22从基板2
的背面s3侧切入，因此沟槽部22的在基板2的背面s3侧的沟槽宽度比在前面s2侧的沟槽宽度更宽。此外，例如，如图5c所示，可以采用如下构成：沟槽部22从基板2的前面s2侧切入而未贯通基板2，并且具有在光入射面层13内的底部。
[0089]
(2)此外，在第一实施方案中，已经给出了仅在基板2中形成元件隔离部21的沟槽部22的构成，但是也可以采用其他构成。例如，如图6所示，可以采用如下构成：沟槽部22贯通光入射面层13在基板2中形成。在沟槽部22贯通光入射面层13在基板2中形成的构成的情况下，在固态成像装置1的制造时，在sige层36(光入射面层13)形成在sige层33(基板2)的背面s3之后，沟槽部22可以从sige层36(光入射面层13)的背面s4侧切入以贯通基板2和光入射面层13这二者。
[0090]
(3)此外，在第一实施方案中，已经给出了在光入射面层13的背面s4(光入射面)上形成平坦化膜14的示例，但是也可以采用其他构成。例如，如图7所示，可以采用防反射膜38形成在光入射面层13和平坦化膜14之间的构成。即，可以采用平坦化膜14形成在防反射膜38上的构成。在图7中，防反射膜38在形成有凹凸结构24的区域中连续覆盖凸部25的顶部和倾斜面以及凹槽26的内部。作为防反射膜38，例如，可以采用其中高折射率膜和折射率低于高折射率膜的低折射率膜交替层叠的层叠膜。这种构成可以防止入射光从凸部25的锥形倾斜面反射，增加光入射面层13对入射光的透射率，并且增加红外区域中的量子效率qe。
[0091]
(4)此外，在第一实施方案中，已经给出了固态成像装置1包括cmos图像传感器的示例，但是也可以采用其他构成。例如，如图8所示，可以使用单光子雪崩二极管(spad)传感器，其中片上透镜层17未经由滤色器层16(多个滤色器27)层叠在基板2的背面s3侧(光入射面侧)。即使在固态成像装置1包括spad传感器的情况下，以与固态成像装置1包括cmos图像传感器的情况类似的方式，使用包含含有锗的化合物半导体的基板2也允许增加红外区域中的量子效率qe。此外，利用光入射面层13中锗的浓度梯度，在通过结晶性各向异性蚀刻在光入射面层13中形成具有格子状的沟槽(格子状凹槽37)之后，执行各向同性蚀刻(例如，各向同性湿法蚀刻)，使得由于起因于锗浓度导致的蚀刻速率的差异,格子状凹槽37的沟槽宽度可以朝向远离基板2的表面(背面s4)增大。因此，可以相对容易地形成在包含含有锗的化合物半导体的基板2的光入射面(背面s3)上具有锥形凸部25的凹凸结构24。
[0092]
(5)此外，在第一实施方案中，已经给出了形成有凹凸结构24以使凸部25的锥形倾斜面散射入射光而增加光电转换部20内的光路长度的示例，但是也可以采用其他构成。例如，可以采用如下构成：作为凹凸结构24，形成其中通过微细的凸部25使折射率的分布平滑以减少光的反射的蛾眼结构。
[0093]
《2.第二实施方案：电子设备的应用例》
[0094]
[2-1成像装置]
[0095]
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种电子设备。
[0096]
图9是示出作为本公开适用的电子设备的成像装置(摄像机、数码相机等)的示意性构成的示例的图。
[0097]
如图9所示，成像装置1000包括透镜组1001、固态成像装置1002(第一实施方案的固态成像装置1)、数字信号处理器(dsp)电路1003、帧存储器1004、监视器1005和存储器1006。dsp电路1003、帧存储器1004、监视器1005和存储器1006经由总线1007彼此连接。
[0098]
透镜组1001将来自被摄体的入射光(图像光)引导到固态成像装置1002，以在固态
成像装置1002的光接收面(像素区域)上形成图像。
[0099]
固态成像装置1002包括上述第一实施方案的cmos图像传感器。固态成像装置1002将通过透镜组1001在光接收面上形成图像的入射光量转换为各像素的电气信号，并将电气信号作为像素信号供给到dsp电路1003。
[0100]
dsp电路1003对从固态成像装置1002供给的像素信号执行预定的图像处理。然后，dsp电路1003针对每一帧将经过图像处理的图像信号供给到帧存储器1004，以将图像信号临时存储到帧存储器1004中。
[0101]
例如，监视器1005包括诸如液晶面板或有机电致发光(el)面板等面板型显示装置。监视器1005基于临时存储在帧存储器1004中的每一帧的像素信号来显示被摄体的图像(运动图像)。
[0102]
存储器1006包括dvd、闪存等。存储器1006读取并记录临时存储在帧存储器1004中的每一帧的像素信号。
[0103]
[2-2距离图像传感器]
[0104]
图10是示出作为本公开适用的电子设备的距离图像传感器(飞行时间(tof)传感器等)的示意性构成的示例的图。
[0105]
如图10所示，距离图像传感器2000包括透镜组2001、固态成像装置2002(第一实施方案的固态成像装置1)、图像处理电路2003、监视器2004和存储器2005。然后，通过接收从光源装置2006发出到被摄体而从被摄体的表面反射的光，来获取与到被摄体的距离相对应的距离图像。
[0106]
透镜组2001将来自被摄体的入射光(图像光)引导到固态成像装置2002，以在固态成像装置2002的光接收面(像素区域)上形成图像。
[0107]
固态成像装置2002包括上述变形例的spad传感器。固态成像装置2002将表示从光电转换部输出的光接收信号(spad out)获得的距离的距离信号供给到图像处理电路2003。
[0108]
图像处理电路2003对从固态成像装置2002供给的距离信号执行构造距离图像的图像处理。然后，图像处理电路2003将作为图像处理的结果获得的距离图像(图像数据)供给到监视器2004，并使监视器2004显示距离图像，或者将距离图像(图像数据)供给到存储器2005，以使存储器2005记录距离图像。
[0109]
注意，本技术可以具有以下构成。
[0110]
(1)一种固态成像装置，包括：
[0111]
形成有多个光电转换部的基板；和
[0112]
形成在所述基板的光入射面上的光入射面层，其中，
[0113]
所述基板和所述光入射面层包含含有锗的化合物半导体，和
[0114]
在所述光入射面层内的锗的浓度朝向远离所述基板的表面增加。
[0115]
(2)根据上述(1)所述的固态成像装置，其中，
[0116]
所述光入射面层在光入射面侧具有凹凸结构，和
[0117]
在垂直于所述基板的光入射面的截面中，所述凹凸结构的凸部的截面形状具有倾斜成使所述凸部的宽度从所述凸部的顶侧朝向所述基板更宽的锥形形状。
[0118]
(3)根据上述(2)所述的固态成像装置，其中，
[0119]
所述凹凸结构的所述凸部周期性地布置。
[0120]
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的固态成像装置，包括：
[0121]
cmos图像传感器，其中在所述光入射面层的光入射面侧顺次层叠具有多个滤色器的滤色器层和具有多个片上透镜的片上透镜层。
[0122]
(5)根据上述(1)～(3)中任一项所述的固态成像装置，包括：
[0123]
spad传感器，其中在所述光入射面层的光入射面侧层叠具有多个片上透镜的片上透镜层。
[0124]
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的固态成像装置，还包括：
[0125]
形成在彼此相邻的所述光电转换部之间的元件隔离部，其中，
[0126]
所述元件隔离部的折射率低于所述基板的折射率。
[0127]
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的固态成像装置，还包括：
[0128]
形成在所述光入射面层的光入射面上的防反射膜。
[0129]
(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的固态成像装置，其中，
[0130]
所述化合物半导体包括硅锗、硅锗锡或锗锡。
[0131]
(9)一种电子设备，包括：
[0132]
固态成像装置，所述固态成像装置包括：
[0133]
形成有多个光电转换部的基板；和
[0134]
形成在所述基板的光入射面上的光入射面层，其中，
[0135]
所述基板和所述光入射面层包含含有锗的化合物半导体，和
[0136]
在所述光入射面层内的锗的浓度朝向远离所述基板的表面增加。
[0137]
(10)一种固态成像装置的制造方法，包括：
[0138]
在基板的光入射面上形成光入射面层，所述基板包含含有锗的化合物半导体并且形成有多个光电转换部，所述光入射面层包含所述的化合物半导体并且具有朝向远离所述基板的特定面侧增加的锗的浓度；
[0139]
通过从所述特定面侧对所述光入射面层执行结晶性各向异性蚀刻，在所述光入射面层中形成具有格子状的凹槽，从而形成凹凸结构；和
[0140]
从所述特定面侧对所述光入射面层执行各向同性蚀刻，以使所述凹槽的宽度朝向所述凹槽的开口部侧更宽，从而使得在垂直于所述基板的光入射面的截面中，所述凹凸结构的凸部的截面形状具有倾斜成使所述凸部的宽度从所述凸部的顶侧朝向所述基板更宽的锥形形状。
[0141]
(11)根据上述(10)所述的固态成像装置的制造方法，其中，
[0142]
所述各向同性蚀刻包括各向同性湿法蚀刻。
[0143]
附图标记列表
[0144]
1固态成像装置
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2基板
[0145]
3像素区域
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4垂直驱动电路
[0146]
5列信号处理电路
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6水平驱动电路
[0147]
7输出电路
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8控制电路
[0148]
9像素
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红色像素
[0149]9g
绿色像素
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蓝色像素
[0150]9ir ir像素
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10像素驱动线
[0151]
11垂直信号线
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12水平信号线
[0152]
13光入射面层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14平坦化膜
[0153]
15光接收层
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16滤色器层
[0154]
17片上透镜层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18集光层
[0155]
19配线层
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20光电转换部
[0156]
21元件隔离部
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22沟槽部
[0157]
23绝缘膜
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24凹凸结构
[0158]
25凸部
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26凹槽
[0159]
27滤色器
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28片上透镜
[0160]
29层间绝缘膜
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30配线
[0161]
31si基板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32sige应变松弛缓冲层
[0162]
33sige层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
34层叠体
[0163]
35晶体管
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36sige层
[0164]
37格子状凹槽
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
38防反射膜
[0165]
1000成像装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1001透镜组
[0166]
1002固态成像元件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1003dsp电路
[0167]
1004帧存储器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1005监视器
[0168]
1006存储器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1007总线
[0169]
2000距离图像传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2001透镜组2001
[0170]
2002固态成像装置2002
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2003图像处理电路
[0171]
2004监视器2004
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2005存储器