固态图像拾取装置及其制造方法以及电子设备的制作方法

固态图像拾取装置及其制造方法以及电子设备的制作方法
【专利摘要】提供了能提高图像质量的固态图像拾取装置、其制造方法和电子设备。一种固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部，其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且光学黑色区域的有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
【专利说明】固态图像拾取装置及其制造方法以及电子设备

【技术领域】
[0001]本公开涉及包括采用有机膜作为光电转换膜的有机光电转换部的固态图像拾取装置及其制造方法以及包括该固态图像拾取装置的电子设备。

【背景技术】
[0002]采用有机膜的光电转换元件具有这样的构造，例如，其中具有光电转换功能的有机膜插设在上电极和下电极之间。上电极覆盖有密封膜，以便防止氧或水侵入有机膜中。密封膜具有很高的膜应力(内应力)，并且存在损坏有机膜的可能性，导致图像质量下降，诸如所谓白斑等。因此，例如，专利文献1描述了密封膜由多层构成，使得可以将全部密封膜的膜应力调整在规定的范围内。
[0003]引用列表
[0004]专利文件
[0005]专利文件1:JP 2011_22864從2


【发明内容】

[0006]然而，在采用有机膜的光电转换元件中，在有机膜上不仅堆叠密封膜而且堆叠其它各种膜。因此，为了提高图像质量，希望不仅考虑密封膜的膜应力而且考虑其它膜应力的构造。
[0007]因此，希望提供能够提高图像质量的固态图像拾取装置及其制造方法以及包括该固态图像拾取装置的电子设备。
[0008]根据本公开实施例的固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个均包括一个或多个有机光电转换部，其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且光学黑色区域的有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
[0009]在根据本公开实施例的固态图像拾取装置中，在光学黑色区域的有机光电转换部中，遮光膜和缓冲膜设置在光入射侧上。因此，与有效像素区域相比，限制了光学黑色区域中由于遮光膜的膜应力引起的暗电流的增加。
[0010]根据本公开实施例的固态图像拾取装置的制造方法是制造固态图像拾取装置的方法，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个均包括一个或多个有机光电转换部，该方法包括:在像素区域中设置有效像素区域和光学黑色区域；在有效像素区域的有机光电转换部中依次形成第一电极、有机半导体层和第二电极，有机半导体层具有光电转换功能；以及在光学黑色区域的有机光电转换部中依次形成第一电极、有机半导体层、第二电极和遮光膜，并且在有机半导体层的第二电极侧形成缓冲层。
[0011]根据本公开实施例的电子设备设置有固态图像拾取装置，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个均包括一个或多个有机光电转换部，其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且该光学黑色区域的有机光电转换部包括在光入射侧的遮光膜和缓冲膜。
[0012]在根据本公开实施例的电子设备中，由根据本公开上述实施例的固态图像拾取装置进行成像。
[0013]根据本公开实施例的固态图像拾取装置、本公开实施例的固态图像拾取装置的制造方法或根据本公开实施例的电子设备，在光学黑色区域的有机光电转换部中，遮光膜和缓冲膜设置在光入射侧上(在有机半导体层的第二电极侧上)。因此，能减轻有效像素区域和光学黑色区域之间由于遮光膜的膜应力引起的应力差，导致提高图像质量。

【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是根据本公开实施例的固态图像拾取装置的功能模块图。
[0015]图2是示出图1所示像素部构造的平面图。
[0016]图3是示出图2所示有效像素区域中光电转换元件的总体构造的截面图。
[0017]图4是示出图3所示无机光电转换元件的一个构造示例的截面图。
[0018]图5是在另一个切割平面中示出图4所示无机光电转换元件的一个构造示例的截面图。
[0019]图6是示出图3所示有机光电转换部中电荷(电子)累积层构造(从下侧提取电子)的截面图。
[0020]图7是示出图2所示光学黑色区域中光电转换元件的总体构造的截面图。
[0021]图8是示出不包括缓冲膜的光电转换元件的总体构造的截面图。
[0022]图9是用于说明有效像素区域和光学黑色区域之间电位差(光学黑色阶差)的示意图。
[0023]图10是用于说明光学黑色区域和有效像素区域之间的应力差与光学黑色阶差关系的不意图。
[0024]图11是按照工艺顺序示出图3和图7所示光电转换元件的制造方法的截面图。
[0025]图12是示出图11的后续工艺的截面图。
[0026]图13是示出图12的后续工艺的截面图。
[0027]图14是示出图13的后续工艺的截面图。
[0028]图15是示出图14的后续工艺的截面图。
[0029]图16是示出图15的后续工艺的截面图。
[0030]图17是示出图16的后续工艺的截面图。
[0031]图18是示出图17的后续工艺的截面图。
[0032]图19是示出图18的后续工艺的截面图。
[0033]图20是示出图19的后续工艺的截面图。
[0034]图21是示出图20的后续工艺的截面图。
[0035]图22是示出图21的后续工艺的截面图。
[0036]图23是示出在有效像素区域中图22的后续工艺的截面图。
[0037]图24是示出在光学黑色区域中图22的后续工艺的截面图。
[0038]图25是示出在有效像素区域中图23的后续工艺的截面图。
[0039]图26是示出在光学黑色区域中图24的后续工艺的截面图。
[0040]图27是示出在有效像素区域中图25的后续工艺的截面图。
[0041]图28是示出在光学黑色区域中图26的后续工艺的截面图。
[0042]图29是示出在有效像素区域中图27的后续工艺的截面图。
[0043]图30是示出在光学黑色区域图28的后续工艺的截面图。
[0044]图31是示出图3所示光电转换元件主要部分的截面图，用于说明其功能。
[0045]图32是用于说明图3所示光电转换元件功能的示意图。
[0046]图33是示出根据修改示例1的光电转换元件构造的截面图。
[0047]图34是示出根据修改示例2的光电转换元件构造的截面图。
[0048]图35是示出根据修改示例3的光电转换元件构造的截面图。
[0049]图36是示出根据修改示例4的光电转换元件(从下侧提取空穴)的截面图。
[0050]图37是示出根据修改示例5的光电转换元件(从上侧提取)的截面图。
[0051]图38是示出采用图1所示固态图像拾取装置的电子设备的总体构造的模块图。

【具体实施方式】
[0052]下面，将参考附图详细描述本公开的某些实施例。应注意，描述的顺序如下。
[0053]1.实施例(其中缓冲膜设置在光学黑色区域的有机光电转换部中的上电极和保护膜之间的示例)
[0054]2.修改示例1 (其中缓冲膜设置在保护膜和遮光膜之间的示例)
[0055]3.修改示例2 (其中缓冲膜设置在遮光膜上的示例)
[0056]4.修改示例3 (其中缓冲膜设置在有机光电转换层和上电极之间的示例)
[0057]5.修改示例4 (空穴作为信号电荷从下电极侧提取的示例)
[0058]6.修改示例5(电子/空穴作为信号电荷从上电极侧提取的示例)
[0059]7.应用示例1 (电子设备(相机)的示例)
[0060]图1示出了根据本公开实施例的固态图像拾取装置的总体构造。固态图像拾取装置1例如为CMOS图像传感器，包括在半导体基板11上作为成像区域的像素部1A，并且可包括在像素部1A的周边区域的周边电路部130。周边电路部130例如可包括行扫描部131、水平选择部133、水平选择部134和系统控制部132。
[0061]像素部1A包括多个像素P(对应于光电转换元件10B和10C，将在下文描述)，例如二维地设置成阵列。对于像素P，例如，对于每个像素行可配置像素驱动线Lread (例如行选择线和复位控制线)，并且对于每个像素列可配置垂直信号线Lsig。像素驱动线Lread适合于传输驱动信号以从像素P读出信号。像素驱动线Lread的一端可连接到与行扫描部131的各行对应的输出端。
[0062]行扫描部131可由移位寄存器和地址解码器等构成，并且可为像素驱动部，适合于驱动像素部1A中例如单元行中像素P的每一个。从行扫描部131选择且扫描的像素行中的各像素P输出的信号适合于通过各垂直信号线Lsig提供到水平选择部133。水平选择部133可由放大器和水平选择开关等构成，水平选择开关可提供为用于各垂直信号线Lsig。
[0063]水平选择部134可由位移寄存器和地址解码器等构成，并且适合于依次扫描且驱动水平选择部133的各水平选择开关。通过水平选择部134的选择性扫描，通过各垂直信号线Lsig传输的各像素P的信号适合于依次输出到水平信号线135，并且适合于通过水平信号线135传输到半导体基板11的外部。
[0064]由行扫描部131、水平选择部133、水平选择部134和水平信号线135组成的电路部可直接形成在半导体基板11上，或者作为选择，可安装在外部控制1C上。而且，电路部可形成在通过电缆等连接的一个或多个其它基板上。
[0065]系统控制部132适合于接收从半导体基板11的外部给出的时钟或者指示操作模式的数据等，而且输出诸如固态图像拾取装置1的内部信息的数据。系统控制部132可进一步包括定时发生器，其适合于产生各种定时信号，并且适合于根据定时发生器中产生的各种定时信号驱动和控制诸如行扫描部131、水平选择部133和水平选择部134等的周边电路。
[0066]图2示出了图1所示的像素部1A的平面构造示例。像素部1A例如包括有效像素区域1B和光学黑色区域1C (在下文称为"0B区域〃)。有效像素区域1B是在像素部1A中设置的像素当中能输出(收集光)为图像信号的像素区域，并且可占据像素区域1A的中心部分。0B区域1C是适合于在图像信号中限定黑色基准的像素区域，并且可以以帧的形式设置在有效像素区域1B的周边区域中。
[0067]图3示出了有效像素区域1B中光电转换元件10B的截面构造。光电转换元件10B构成有效像素区域1B中的一个像素P。
[0068]光电转换元件10B可具有这样的构造，其中，例如，一个或多个有机光电转换部和一个或多个无机光电转换部垂直堆叠且适合于选择性地检测彼此不同波长范围的光以执行光电转换。因此，在固态图像拾取装置1中，能在一个像素P中获得多种颜色信号而不用滤色器。具体而言，光电转换兀件10B可具有一个有机光电转换部11G和两个无机光电转换部11B和11R的堆叠结构，使其能获得红(R)、绿(G)和蓝(B)每一个的颜色信号。有机光电转换部11G设置在半导体基板11的后表面(表面S1)上，并且后表面(表面S1)用作光接收表面。无机光电转换部11B和11R埋设在半导体基板11中。
[0069]光电转换兀件10B可包括在半导体基板11的前表面(与光接收表面相对的表面S2)侧的像素晶体管(其可包括转移晶体管Trl至Tr3，将在下文描述)，并且还可包括多层配线层(多层配线层51)。在下文中，将对每个部件的构造进行描述。
[0070]半导体基板11
[0071]半导体基板11可具有这样的构造，其中，例如，无机光电转换部11B和11R以及用于绿色的存储层110G埋设在η型硅(Si)层110的预定区域中。在半导体基板11中，也可埋设导电塞120A1和120B1，其用作来自有机光电转换部11G的电荷(电子或空穴)的传输路径。在半导体基板11的前表面(表面S2)侧，可设置与有机光电转换部11G和无机光电转换部11B和11R对应的多个像素晶体管(其可包括转移晶体管Trl至Tr3)以及如上描述的周边电路部130。
[0072]像素晶体管的示例可包括转移晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。这些像素晶体管例如可由M0S晶体管构成，并且可形成在表面S2侧的p型半导体阱区中。可为用于红、绿和蓝的每个光电转换部设置包括这样像素晶体管的电路。每个电路可具有3-晶体管构造，在诸如转移晶体管、复位晶体管和放大晶体管的这些像素晶体管当中总计包括三个晶体管，或者可具有4-晶体管构造，此外还包括选择晶体管。这里，在这些像素晶体管当中，将仅对转移晶体管Trl至Tr3给出图示和描述。而且，转移晶体管之外的像素晶体管可由光电转换部或由像素共享。而且，也可应用其中共享浮置扩散的所谓像素共享结构。
[0073]转移晶体管Trl至Tr3可构造为包括栅极电极(栅极电极TG1至TG3)和浮置扩散(FD113U14和116)。转移晶体管Trl适合于将与绿色对应的信号电荷(本实施例中的电子)传输到垂直信号线Lsig，其产生在有机光电转换部11G中且累积在用于绿色的存储层110G中。转移晶体管Tr2适合于将与蓝色对应的信号电荷(本实施例中的电子)传输到垂直信号线Lsig，其产生且累积在无机光电转换部11B中。类似地，转移晶体管Tr3适合于将与红色对应的信号电荷(本实施例中的电子)传输到垂直信号线Lsig，其产生在且累积在无机光电转换部11R中。
[0074]无机光电转换部11B和11R可由光敏二极管构成，其每一个包括p_n结，并且可以以给定的顺序从表面S1侧沿着光程形成在半导体基板11中。其中，无机光电转换部11B适合于选择性地检测蓝色光以累积与蓝色对应的信号电荷，并且例如可从选择区域沿着半导体基板11的表面S1延伸到临近多层配线层51的界面的区域。无机光电转换部11R适合于选择性地检测红色光以累积与红色对应的信号电荷，并且例如可设置在比无机光电转换部11B(在表面S2侧)低的区域中。应注意，蓝(B)和红(R)是分别与例如450nm至495nm(二者均含本位)以及例如620nm至750nm(二者均含本位)的波长范围对应的颜色。无机光电转换部11B和11R可检测各波长范围的部分或全部的光。
[0075]图4示出了无机光电转换部11B和11R的详细的构造示例。图5对应于图4中另一个剖面的构造。应注意，在本实施例中，将在电子读出为来自由光电转换所产生的电子空穴对的信号电荷的情况(η-型半导体区域用作光电转换层的情况)下进行描述。而且，在图中，〃ρ〃或〃η〃加上标〃+〃表示ρ型或η型杂质浓度很高。而且，在像素晶体管当中，还示出了转移晶体管Tr2和Tr3的栅极电极TG2和TG3。
[0076]无机光电转换部11B可构造为例如包括用作空穴累积层的ρ-型半导体区域lllp(下文中简称为P型区域，其应用于η型的情况)和用作电子累积层的η型光电转换层(η型区域)111η。ρ型区域lllp和η型光电转换层111η的每一个可设置在表面S1附近的选择区域中，并且每一个可包括弯曲的且延伸为达到与表面S2的界面的部分。ρ型区域lllp可连接到表面S1侧的未描述的ρ型半导体讲区。η型光电转换层111η可连接到用于蓝色的转移晶体管Tr2的FD113(n型区域)。应注意，在表面S2和ρ型区域lllp和η型光电转换层111η在表面S2侧的各端部之间的界面附近，可设置ρ型区域113ρ(空穴累积层)。
[0077]无机光电转换部11R可具有这样的构造，其中，例如，η型光电转换层112η(电子累积层)插设在Ρ型区域112pl和112ρ2(空穴累积层)之间(可具有ρ-η-ρ堆叠结构)。η型光电转换层112η可包括弯曲的且延伸为到达与表面S2的界面的部分。η型光电转换层112η可连接到用于红色的转移晶体管Tr3的FD114(n型区域)。应注意，在至少η型光电转换层111η在表面S2侧的端部和表面S2之间的界面附近，可设置ρ型区域113ρ (空穴累积层)。
[0078]图6示出了用于绿色的存储层110G的详细构造示例。应注意，在本文中，将在这样的情况下进行描述，从下电极15Α侧读出电子作为来自由有机光电转换部11G产生的电子和空穴对的信号电荷。而且，在图6中，在像素晶体管当中，还示出了转移晶体管Trl的栅极电极TGI。
[0079]用于绿色的存储层110G可包括用作电子累积层的η型区域115η。η型区域115η的一部分可连接到导电塞120Α1且适合于累积从下电极15Α侧通过导电塞120Α1传输的电子。η型区域115η也可连接到用于绿色的转移晶体管Trl的FD116 (η型区域)。应注意，在η型区域115η和表面S2之间的界面附近，可形成ρ型区域115ρ (空穴累积层)。
[0080]如图3所示的导电塞120Α1和120Β1与稍后描述的导电塞120Α2和120Β2 —起用作有机光电转换部11G和半导体基板11之间的连接器，并且用作有机光电转换部11G中产生的电子或空穴的转移路径。导电塞120Α1例如可导通到有机光电转换部11G的下电极15Α，并且可连接到用于绿色的存储层110G。导电塞120Β1可导通到有机光电转换部11G的上电极18，并且用作排放空穴的配线。
[0081]导电塞120Α1和120Β1的每一个例如可由导电半导体层构成，并且每一个可形成且埋设在半导体基板11中。在此情况下，优选地，导电塞120Α1可为η型(用作电子的传输路径)，而导电塞120Β1可为ρ型(用作空穴的传输路径)。作为选择,导电塞120Α1和120Β1的每一个例如可由填充在通孔中的导电膜材料构造,例如,钨等。在此情况下,例如，为了防止与硅短路，希望通孔的侧表面覆盖有绝缘膜，例如氧化硅(Si02)或氮化硅(SiN)。
[0082]多层配线层51
[0083]如图3所示的多层配线层51可设置在半导体基板11的表面S2上，并且可具有其中设置多个其间具有层间绝缘层52的配线51A的构造。因此，在光电转换元件10B中，多层配线层51设置在半导体基板11的光接收表面(表面S1)的相对侧，使可以获得所谓背照式固态图像拾取装置1。例如，由硅制造的支撑基板53可连接到多层配线层51。
[0084]有机光电转换部11G
[0085]如图3所不的有机光电转换部11G是有机光电转换兀件，其适合于米用有机半导体吸收选择波长范围的光(这里为绿色光)，并且产生电子和空穴对。有机光电转换部11G可具有其中有机光电转换层17插设在电极对(下电极15A和上电极18)之间以提取信号电荷的构造。下电极15A和上电极18可通过如下文描述的配线层或接触金属层电连接到埋设在半导体基板11中的导电塞120A1和120B1。
[0086]这里，下电极15A对应于本公开中〃第一电极〃的一个具体示例。有机光电转换层17对应于本公开中〃有机半导体层〃的一个具体示例。上电极18对应于本公开中〃第二电极〃的一个具体示例。
[0087]更具体而言，在有机光电转换部11G中，在半导体基板11的表面S1上，可依次设置层间绝缘膜12、导电塞120A2和120B2、层间绝缘膜14、配线层13A和13B、下电极15A和配线层15B、绝缘膜16、有机光电转换层17、上电极18、保护层19、以及接触金属层20。
[0088]层间绝缘膜12希望由具有小界面水平的绝缘膜构造，以便减小与半导体基板11(硅层110)的界面水平，并且抑制从与硅层110的界面产生暗电流。作为这样的绝缘膜，例如，可采用氧化铪(Hf02)膜和氧化硅(Si02)膜的堆叠膜。然而，层间绝缘膜12的构成材料没有特别限定。
[0089]导电塞120A2和120B2可分别设置在面对导电塞120A1和120B1的区域中，并且可埋设在层间绝缘膜12中的通过孔中。导电塞120A2与上文所述的导电塞120A1 —起用作连接器，并且与导电塞120A1和配线层13A—起形成电荷(电子)从下电极15A到用于绿色的存储层110G的传输路径。导电塞120B2与上文所述的导电塞120B1 —起用作连接器，并且与导电塞120B1、配线层13B、配线层15B和接触金属层20 —起形成来自上电极18的电荷(空穴)的排放路径。导电塞120A2和120B2希望具有作为屏蔽金属的钛(Ti)和氮化钛(TiN)以及诸如钨(W)的金属膜的堆叠膜的堆叠结构，以便也用作遮光膜。而且，这样堆叠结构的使用是希望的，因为能使导电塞120A2和120B2甚至在导电塞120A1和120B1形成为η型或ρ型半导体层的情况下与硅牢固地接触。
[0090]层间绝缘膜14例如可由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅(S1N)等之一制成的单层膜或者由上述材料中的两个或多个制成的堆叠膜构成。
[0091]配线层13A和13B可分别设置在面对导电塞120A2和120B2的区域中，并且可埋设在层间绝缘膜14中的通过孔中。配线层13A和13B可具有诸如TiN膜和W膜的堆叠结构。
[0092]绝缘膜16适合于电隔离下电极15A和配线层15B。而且，在光电转换元件10B用作固态图像拾取装置1的像素P的情况下，绝缘膜16还具有彼此电隔离像素P的下电极15A的功能。绝缘膜16例如可由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅(S1N)等之一制成的单层膜或者由上述材料中的两个或更多个制成的堆叠膜构成。绝缘膜16例如可具有其平坦的表面，并且可具有几乎与下电极15A和配线层15B没有高程差的形状和图案。
[0093]下电极15A可直接面对形成在半导体基板11中的无机光电转换部11B和11R的光接收表面，并且可设置在覆盖其光接收表面的区域中。下电极15A可由具有光透射性的导电膜构成，例如，ΙΤ0(铟锡氧化物)。作为下电极15A的构成材料，除了 ΙΤ0外，也可采用掺杂有掺杂剂的氧化锡(Sn02)_基材料或者掺杂有掺杂剂的氧化锌(Zn0)_基材料。氧化锌基材料的示例可包括铝锌氧化物(掺杂有铝(A1)作为掺杂剂的ZnO，例如，ΑΖ0)、镓锌氧化物(掺杂有镓(Ga)作为掺杂剂的ZnO，例如，GZ0)、铟锌氧化物(掺杂有(In)作为掺杂剂的 ZnO，例如，ΙΖ0)。而且，除了这些外，还可采用 Cul、InSb04、ZnMgO、Culn02、Mgln204、CdO和ZnSn03等。应注意，在本实施例中，信号电荷(电子)从上文所述的下电极15A提取。因此，在采用光电转换元件10B作为像素P的固态图像拾取装置1中，可形成下电极15A且对每个像素P彼此隔离。
[0094]配线层15B可设置在面对配线层13B的区域中，并且可通过绝缘膜16与下电极15A电隔离。
[0095]有机光电转换层17可设置在下电极15A上，并且可由有机半导体构造，该有机半导体适合于执行选择波长范围光的光电转换而允许其它波长区域光通过。有机半导体希望构造为包括有机P型半导体或有机η型半导体的一个或二者。作为这样的有机半导体，优选可采用喹吖(二)酮衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物和荧蒽衍生物的任何一个。作为选择，还可采用苯撑乙炔(phenylenevinylene)、荷、咔唑、Π引哚、花、卩比咯、甲基卩比唳、噻吩、乙炔或丁二炔等的聚合物或其衍生物。另外，下列可优选采用:链化合物，其中浓缩了浓缩多轮多环芳香化合物和芳香或杂环化合物，例如金属络合物颜料、菁基颜料、部花青基颜料、苯基咕吨基颜料(phenylxanthene based pigment)、三苯甲烧基颜料、若丹菁(rhodacyanine)基颜料、氧杂蒽基颜料、大环氮杂环轮烯基颜料(macrocyclic azaannulene based pigment)、甘菊环基颜料、蔡醒、恩醒基颜料、恩和花等；或者包含~■氣的杂环，例如，具有角藍稀鐵基团(squalirium group)和克酮酸亚甲酯基团(croconic methine group)作为连接链的喹啉、苯并噻唑或苯并唑等；或者由角鲨烯鎗基团和克酮酸亚甲酯基团连接的菁基类似颜料；或类似物。应注意，作为上述金属络合物颜料，二硫醇金属络合物基颜料(dith1l metalcomplex based pigment)、金属酞菁染料颜料(metal phthalocyanine pigment)、金属P卜啉颜料(metal porphyrin pigment)或钌络合物颜料可为优选，但是这些不是限制性的。在本实施例中，有机光电转换层17可进行对应于495nm至570nm (二者均含本位)的波长范围的部分或者全部的绿色光的光电转换。有机光电转换层17的厚度例如可为50nm至500nm(二者均含本位)。
[0096]在有机光电转换层17和下电极15A之间或在有机光电转换层17和上电极18之间，可设置未描述的一个或多个其它层。例如，从下电极15A侧可依次堆叠下列层:下敷膜、电子阻挡膜、有机光电转换层17、空穴阻挡膜、缓冲膜和功函调整膜。
[0097]上电极18可设置在有机光电转换层17的上表面和侧表面上,并且可与下电极15A类似由具有光透射性的导电膜构成。在本实施例中，如上所述，排放从上电极18提取的空穴。因此，在采用光电转换元件10作为像素的固态图像拾取装置1中，可对于每个像素P彼此隔离上电极18，或者作为选择，可形成为所有像素P的公用电极。上电极18的厚度例如可为10nm至200nm( 二者均含本位)。
[0098]保护膜19可设置在上电极18上。保护膜19可由具有光透射性的材料构造，例如，由氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)和氧氮化硅等任何一个制成的单层膜或者由上述材料中两个或更多个制成的堆叠膜。保护膜19的厚度例如可为100nm至30000nm( 二者均含本位)。
[0099]接触金属层20可填充在设置在保护膜19中的接触孔Η中，并且可延伸到配线层15Β的上表面。接触金属层20L例如可由钛、钨、氮化钛和铝等中的任何一个或者由其中两个或更多个制成的堆叠膜构成。
[0100]在保护膜19和接触金属层20上，平坦膜21可设置在整个表面上。在平坦膜21上，可设置片上透镜22 (微型透镜)。片上透镜22适合于允许从上方入射的光朝着有机光电转换部11G以及无机光电转换部11Β和11R的各光接收表面聚集。在本实施例中，多层配线层51形成在半导体基板11的表面S2侧。因此，能设置有机光电转换部11G以及无机光电转换部11Β和11R的各光接收表面彼此靠近，并且减小各颜色当中灵敏度上的差异，这取决于芯片上透镜22的F值。
[0101]应注意，在光电转换元件10Β中，信号电荷(电子)从下电极15Α提取。因此，在以此为像素的固态图像拾取装置1中，如上所述，上电极18可为公用电极。在此情况下，可在至少一个位置设置对于所有的像素Ρ的由接触孔Η、接触金属层20、配线层15Β和13Β以及导电塞120Β1和120Β2形成的传输路径。
[0102]图7示出了 0Β区域1C中光电转换元件10C的截面构造。光电转换元件10C构成0Β区域1C中的一个像素Ρ。
[0103]光电转换元件10C与光电转换元件10Β类似，可具有一个有机光电转换部11G和两个无机光电转换部11Β和11R的堆叠结构。有机光电转换部11G设置在半导体基板11的后表面(表面S1)上，并且后表面(表面S1)用作光接收表面。无机光电转换部11Β和11R埋设在半导体基板11中。而且，光电转换元件10C可包括在半导体基板11的前表面(与光接收表面相对的表面S2)侧的像素晶体管(可包括转移晶体管Trl至Tr3)，并且还可包括多层配线层(多层配线层51)和支撑基板53。
[0104]在光电转换元件10C中，无机光电转换部11B和11R、半导体基板11、多层配线层51和支撑基板53可与光电转换元件10B类似地构造。
[0105]光电转换元件10C的有机光电转换部11G包括在光入射侧的遮光膜30和缓冲膜40。因此，在固态图像拾取装置1中，可提高图像质量。
[0106]通过防止光进入有机光电转换部11G以及无机光电转换部11B和11R，遮光膜30适合于限定图像信号中的黑色基准(入射光为零)。遮光膜30可设置在有机光电转换层17的光入射侧(在上电极18侧)，具体而言在保护膜19上，可具有例如200nm的厚度，并且可由钨(W)或铝(A1)构成。遮光膜30的厚度希望为约50nm或更大以遮光，对于上限约500nm是足够的。应注意，遮光膜30可与接触金属层20结合，并且可设置为与接触金属层20连续的一个膜。
[0107]缓冲膜40具有应力反向膜的作用，以减轻有效像素区域1B和0B区域1C之间的应力差，该应力差由遮光膜30的膜应力引起。缓冲膜40可设置在有机光电转换层17的光入射侧，具体而言在上电极18和保护膜19之间。
[0108]为了更加具体，构成遮光膜30的钨膜通常具有高膜应力(例如，约+500Mpa，这里〃+〃表示拉伸应力)。假设，0B区域1C设置有如图8所示不包括缓冲膜40的光电转换元件10D，而有效像素区域1B设置有如图3所示的光电转换元件10B。在此情况下，在有效像素区域1B中，上电极18和保护膜19的膜应力总和施加到有机光电转换层17。另一方面，除此之外，在0B区域1C中施加遮光膜30的膜应力。从而，如图9所示，与有效像素区域1B相比，在0B区域1C中出现暗电流的增大。0B区域1C和有效像素区域1B之间的暗电流比称为光学黑色阶差(在下文，"0B阶差〃)。缓冲膜40适合于降低0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差，导致0B阶差的减小以及图像质量的提高。
[0109]图10示出了 0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差与0B阶差的关系。0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差是指0B区域1C中有机光电转换层17的光入射侧(上电极18侧)的膜应力之和与有效像素区域1B中有机光电转换层17的光入射侧(上电极18侧)的膜应力之和的差。由图10可见，当0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差小于-150MPa(〃-〃表示压缩应力)或者大于+200Mpa时，0B阶差增加。这是因为应力的增加使有机光电转换层17受到应变，导致暗电流的增加。因此，0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差可优选为_150MPa至200MPa ( 二者均含本位)。
[0110]这里，缓冲膜40所希望的膜应力可采用下面的示例计算。例如，假设上电极18的膜应力为+100Mpa，保护膜19的膜应力为_500Mpa，并且遮光膜30的膜应力为+500MPa。有效像素区域1B中有机光电转换层17的光入射侧的膜应力之和由上电极18的膜应力和保护膜19的膜应力之和表示。因此，获得下面的表达式1。
[0111]表达式1
[0112]+100+(-500) =-400MPa...(1)
[0113]另一方面，0B区域1C中有机光电转换层17的光入射侧的膜应力之和除了缓冲膜40外由上电极18、保护膜19和遮光膜30的膜应力之和表示。因此，获得下面的表达式2。
[0114]表达式2
[0115]+100+(-500) + (+500) =+100MPa...(2)
[0116]为了使缓冲膜40可以消除0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差，希望通过采用缓冲膜40将(1)-⑵=-500Mpa施加到0B区域1C。然而，由图10可见，0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差容差为_150Mpa至+200MPa ( 二者均含本位)。因此，在该示例的情况下，缓冲膜40的膜应力可控制为_650Mpa至_300MPa ( 二者均含本位)。
[0117]此外，0B区域1C中光入射侧的膜应力可优选为_150Mpa至+200MPa (二者均含本位)。而且，有效像素区域1B中光入射侧的膜应力可优选为_150Mpa至+200MPa (二者均含本位)。这样，可以使0B区域1C和有效像素区域1B之间的应力差能够调整到_150Mpa至+200MPa ( 二者均含本位)。
[0118]缓冲膜40例如可优选由SiN (氮化硅)、Si02 (氧化硅)、S1N (氧氮化硅)、SiC (碳化硅)、SiCN(氮碳化硅)、ΙΤ0(铟锡氧化物)、A1 (铝)和A10(氧化铝)组成的组中的至少一个构造。
[0119]另外，光电转换元件10C的有机光电转换部11G与光电转换元件10B具有相同构造。
[0120]光电转换元件10B和10C例如可如下制造。
[0121]图11至30以工艺顺序示出光电转换元件10B和10C的制造方法。应注意，在图19至30中，仅示出了光电转换元件10B和10C的主要部分。
[0122]首先，形成半导体基板11。具体而言，如图11所示，制备所谓的SOI基板，其中硅层110形成在硅基底1101上，其间具有氧化硅膜1102。应注意，硅层110在氧化硅膜1102侧的表面用作半导体基板11的后表面(表面S1)。图11至14的图示是与图3或图7所示的结构相反的状态。
[0123]接下来，如图12所示，导电塞120A1和120B1形成在硅层110中。在此情况下，导电塞120A1和120B1可形成如下；例如，通过孔形成在硅层110中，然后，诸如氮化硅和钨的上述屏蔽金属填充在通过孔中。作为选择，导电杂质半导体层例如可通过离子注入硅层110中而形成。在此情况下，导电塞120A1可形成为η型半导体层，而导电塞120Β1可形成为ρ型半导体层。其后，在硅层110中的不同深度的区域(从而这些区域彼此重叠)中，通过离子注入形成无机光电转换部11Β和11R，其每一个例如包括如图4和5所示的ρ型区域和η型区域。而且，在导电塞120Α1的相邻区域中，通过离子注入形成用于绿色的存储层110G。这样，形成半导体基板11。
[0124]应注意，此后，尽管没有示出，但是在半导体基板11的表面S2侧，形成包括转移晶体管Trl至Tr3的像素晶体管和周边电路部130。
[0125]随后，如图13所示，在半导体基板11的表面S2侧，形成其间具有层间绝缘层52的多层配线51A。因此，形成多层配线层51。
[0126]然后，如图14所示，由硅制成的支撑基板53贴合到多层配线层51上。其后，从半导体基板11的表面S1侧剥离硅基底1101和氧化硅膜1102，以使得可以暴露半导体基板11的表面S1。
[0127]在将支撑基板53贴合到多层配线层51后，有机光电转换部11G形成在半导体基板11的表面S1上。具体而言，首先，如图15所示，在半导体11的表面S1上，形成层间绝缘膜12，其由如上所述的氧化铪膜和氧化硅膜的堆叠膜构造。例如，氧化铪膜通过ALD (原子层沉积)法沉积，然后，例如，氧化硅膜通过等离子体CVD (化学气相沉积)沉积。然而，层间绝缘膜12的构成材料和沉积方法没有特别限制。
[0128]在形成层间绝缘膜12后，如图16所示，在层间绝缘膜12中面对导电塞120A1和120B1的位置设置接触孔H1A和H1B。接触孔H1A和H1B填充有由上述材料构成的导电塞120A2和120B2。此时，导电塞120A2和120B2可从接触孔H1A和H1B的内部延伸到层间绝缘膜12的上表面，以覆盖层间绝缘膜12上希望遮光的区域。作为选择，在层间绝缘膜12之上与导电塞120A2和120B2分隔的区域上，可形成另外的遮光层(未示出)。
[0129]在形成导电塞120A2和120B2后，如图17所示，例如通过等离子体CVD法沉积由上述材料构造的层间绝缘膜14。应注意，在沉积后，希望层间绝缘膜14的表面例如通过CMP(化学机械抛光)法平坦化。随后，接触孔在层间绝缘膜14中位于面对导电塞120A2和120B2的位置敞开。在接触孔中，形成由上述材料构造的配线层13A和13B。配线层13A和13B可如下形成；例如，形成TiN膜和W膜的堆叠膜，然后，例如采用CMP法，去除层间绝缘膜14之上的多余配线层材料(例如TiN或W)。
[0130]在形成层间绝缘膜14以及配线层13A和13B后，如图18所示，下电极15A形成在层间绝缘膜14上。具体而言，首先，在层间绝缘膜14的整个表面上，例如通过溅射法，沉积由诸如ΙΤ0的上述材料构造的透明导电膜(未示出)。其后，采用光刻执行图案化，然后，例如采用干蚀刻或湿蚀刻处理透明导电膜。此时，下电极15A形成在面对配线层13A的区域中。而且，在处理透明导电膜时，允许透明导电膜保留在面对配线层13B的区域中。因此，构成空穴传输路径一部分的配线层15B与下电极15A同时形成。
[0131]在形成下电极15A和配线层15B后，形成绝缘膜16。此时，首先，如图19所示，在半导体基板11的整个表面上，由上述材料构造的绝缘膜16例如通过等离子体CVD法沉积，以覆盖层间绝缘膜14、下电极15A和配线层15B。接下来，如图20所示，如此沉积的绝缘膜16例如通过CMP法抛光，以允许下电极15A和配线层15B从绝缘膜16暴露。此时，退掉(retreat)绝缘膜16,从而绝缘膜16比下电极15A和配线层15B薄。
[0132]在形成绝缘膜16后，如图21所示，在下电极15A上，形成有机光电转换层17。此时，例如，通过采用金属掩模的真空蒸发法将由上述材料构成的光电转换材料形成为图案。例如，喹吖(二)酮衍生物通过真空蒸发法沉积。应注意，如上所述，在有机光电转换层17之下或之上形成其它有机层(例如电子阻挡层)时，希望该层采用同一金属掩模在真空工艺(通过真空综合工艺)中连续地形成。而且，有机光电转换层17的沉积法不限于上述采用金属掩模的方法，而是还可采用诸如印刷技术等的其它技术。
[0133]在形成有机光电转换层17后，如图22所示，形成上电极18。首先，由上述透明导电材料构造的上电极材料膜(未示出)例如通过真空蒸发法或溅射法沉积在半导体基板11的整个表面上，以覆盖有机光电转换层17的上表面和侧表面。应注意，在有机光电转换层17中，特性可能因湿气、氧或氢的影响而波动，并且希望上电极材料膜通过真空综合工艺与有机光电转换层17—起沉积。接下来，光致抗蚀剂膜沉积在上电极材料膜上，并且光致抗蚀剂膜图案化为预定形状。随后，通过采用光致抗蚀剂膜作为掩模的干蚀刻，处理上电极材料膜而形成上电极18。
[0134]在形成上电极18后，如图23和24所示，在有效像素区域1B和0B区域1C 二者中，由上述材料构成的缓冲材料膜40A形成在整个表面上。随后，还如图24所示，抗蚀剂图案41形成在0B区域1C中。此时，抗蚀剂图案41假设形成在0B区域1C中的缓冲材料膜40A上。应注意，在图23至30中，分别对有效像素区域1B和OB区域1C重复同一工艺。
[0135]在形成抗蚀剂图案41后，如图25和26所示，通过采用抗蚀剂图案41作为掩模的干蚀刻等，去除有效像素区域1B中的缓冲材料膜40A，而同时去除0B区域1C中缓冲材料膜40A的不必要部分。因此，形成缓冲膜40。其后，通过灰化和清洗，去除抗蚀剂图案41。
[0136]在形成缓冲膜40后，如图27和28所示，在缓冲膜40上，形成由上述材料构成的保护膜19。具体而言，例如由SiN构成的保护膜材料膜(未示出)形成在整个表面上，然后采用光刻和干蚀刻图案化保护膜材料膜。执行诸如灰化和有机清洗的后处理以去除沉积物和残渣。
[0137]在形成保护膜19后，如图29和30所示，例如通过利用光刻的干蚀刻，在保护膜19中设置接触孔H。随后，例如通过溅射法，接触金属层20形成在有效像素区域1B中，而同时接触金属层20和遮光膜30形成0B区域1C中。应注意，在有效像素区域1B中，接触金属层20形成在保护膜19上，以填充在接触孔Η中且延伸到配线层15b的上表面。
[0138]最后，尽管没有示出，但是在半导体基板11的整个表面上，形成平坦膜21，其后，片上透镜22形成在平坦膜21上。因此，完成如图3所示的光电转换元件10B和如图7所示的光电转换元件1C。
[0139]在固态图像拾取装置1中，例如，如图31所示，当光L通过片上透镜22 (图31中未示出)进入有效像素区域1B中的光电转换元件10B时，光L依次通过有机光电转换部11G以及无机光电转换部11B和11R。在从中通过的过程中，对于红、绿和蓝的每个颜色光，光L经受光电转换。另一方面，在0B区域1C中，由遮光膜30防止光L进入光电转换元件10C。
[0140]图32示意性地示出了根据入射光获得信号电荷(电子)的流程。下面，将对各光电转换部中获得信号的具体操作进行描述。
[0141]由有机光电转换部11G获得绿色信号
[0142]在进入光电转换元件10的光L时，首先，绿光Lg在有机光电转换部11G中选择性地检测(吸收)且经受光电转换。因此，在所产生的电子-空穴对当中，电子Eg从下电极15A提取，然后通过传输路径A(配线层13A以及导电塞120A1和120A2)在用于绿色的存储层110G中累积。如此累积的电子Eg在读出操作中传输到FD116。应注意，空穴Hg通过传输路径B (接触金属层20、配线层13B和15B以及导电塞120B1和120B2)从上电极18侧排放。
[0143]具体而言，信号电荷可如下累积。即，例如，在本实施例中，预定的负电位VL(〈0V)施加到下电极15A，而低于该电位VL(〈VL)的电位VU施加到上电极18。应注意，电位VL通过传输路径A例如从多层配线层51中的配线51A提供到下电极15A。电位VL通过传输路径B从多层配线层51中的配线51A提供到上电极18。因此，在电荷累积状态(未描述的复位晶体管和转移晶体管Trl的OFF状态)下，在有机光电转换层17中产生的电子-空穴对当中，电子引向具有相对高电位的下电极15A侧(空穴引向上电极18侦彳)。因此，电子Eg通过传输路径A从下电极15A提取且累积在用于绿色的存储层110G(具体而言，η型区域115η)中。而且，通过这样累积的电子Eg，与用于绿色的存储层110G导通的下电极15Α的电位VL也变化。电位VL的变化量对应于信号电位(这里，绿信号的电位)。
[0144]然后，在读出操作中，转移晶体管Trl导通，并且用于绿色的存储层110G中累积的电子Eg传输到FD116。因此，基于绿光Lg量的绿信号通过未描述的其它像素晶体管读出到垂直信号线Lsig。其后，未描述的复位晶体管和转移晶体管Trl导通，并且作为η型区域的FD116和用于绿色的存储层110G的累积区域(η型区域115η)例如复位到电源电压VDD。
[0145]由无机光电转换部11Β和11R获得蓝信号和红信号
[0146]随后，在已经通过有机光电转换部11G的光当中，蓝光和红光依次分别由无机光电转换部11Β和11R吸收，并且经受光电转换。在无机光电转换部11Β中，对应于入射蓝光的电子Eb累积在η型区域(η型光电转换层111η)中。所累积的电子Eb在读出操作中传输到FD113。应注意，空穴累积在未描述的ρ型区域中。类似地，在无机光电转换部11R中，对应于入射红光的电子Er累积在η型区域(η型光电转换层112η)中。所累积的电子Er在读出操作中传输到FD114。应注意，空穴累积在未描述的ρ型区域中。
[0147]在电荷累积状态下，如上所述，负电位VL施加到有机光电转换部11G的下电极15A。因此，作为无机光电转换部11B的空穴累积层的ρ型区域(图4中的ρ型区域lllp)中的空穴浓度倾向于增加。从而，能在P型区域lllp和层间绝缘层12之间的界面限制暗电流的发生。
[0148]在读出操作中，与上述有机光电转换部11G类似，转移晶体管Tr2和Tr3导通，并且分别累积在η型光电转换层111η和112η中的电子Eb和Er传输到FD113和FD114。因此，基于所接收的蓝光Lb量的蓝信号和基于所接收的红光Lr量的红信号通过未描述的其它像素晶体管读出到垂直信号线Lsig。其后，未描述的复位晶体管和转移晶体管Tr2和Tr3导通,并且作为η型区域的FD113和114复位到例如电源电压VDD。
[0149]如上所述，通过垂直堆叠有机光电转换部11G以及无机光电转换部11Β和11R，能不设置滤色器而分开且检测红、绿和蓝色光，并且获得每个颜色的信号电荷。因此，能限制由滤色器的颜色光吸收引起的光学损耗(降低灵敏度)或伴随像素插值处理的错误颜色的发生。
[0150]而且，0Β区域1C中光电转换元件10C的有机光电转换部11G在光入射侧设置有遮光膜30和缓冲膜40。从而，与有效像素区域1Β相比，限制了由于遮光膜30的膜应力引起的0Β区域1C中暗电流的增大。
[0151]如上所述，在本实施例中，0Β区域1C中光电转换元件10C的有机光电转换部11C在光入射侧设置遮光膜30和缓冲膜40。因此，能减轻由于遮光膜30的膜应力引起的有效像素区域1Β和0Β区域1C之间的应力差，使图像质量提高。
[0152]接下来，将根据上文描述的示例性实施例对光电转换元件10Β和10C的修改示例(修改示例1至5)进行描述。下文中，与上文描述的示例性实施例类似的部件由类似的附图标记表示，并且适当省略其描述。
[0153]修改示例1至3
[0154]在上文描述的示例性实施例中，已经描述了缓冲膜40设置在上电极18和保护膜19之间的情况。然而，缓冲膜40在堆叠方向上的位置没有特别限定，只要缓冲膜40设置在有机光电转换部11C中的光入射侧。例如，如图33所示，缓冲膜40可设置在保护膜19和遮光膜30之间。作为选择，如图34所示，缓冲膜40可设置在遮光膜30的光入射侧(在遮光膜30和平坦膜21之间)。在另一选择性方案中，如图35所示，缓冲膜40可设置在有机光电转换层17和上电极18之间。
[0155]修改示例4
[0156]图36示出了根据修改示例4的光电转换元件的主要部分(半导体基板11的一部分)的构造。在上文描述的示例性实施例中，已经描述了这样的情况，在有机光电转换部11G中，电子作为信号电荷从下电极15A提取。然而，其中空穴作为信号电荷从下电极15A提取的构造也是可能的。在此情况下，半导体基板11的表面S1之上的构造可与上文描述的示例性实施例类似。然而，形成在半导体基板11中的存储层(用于绿色的存储层110G1)和浮置扩散(FD116A)的构造不同。就是说，在用于绿色的存储层110G1中，作为空穴累积层的P型区域115p连接到导电塞120A1。在ρ型区域115p和表面S2之间的界面附近，形成作为电子累积层的η型区域115η。而且，FD116A形成为ρ型区域。应注意，在电荷累积状态下，低于上电极18电压的电压VL施加到下电极15Α。这样，在有机光电转换层17中产生的电子-空穴对当中，空穴引导下电极15Α侧，并且空穴从下电极15Α提取。空穴通过导电塞120Α1和120Α2等累积在用于绿色的存储层110G1的ρ型区域115ρ中。在读出操作中，如此累积的空穴传输到FD116A。
[0157]修改示例5
[0158]图37示出了根据修改示例5的光电转换元件主要部分(有机光电转换部11G和半导体基板11)的构造。在上文描述的示例性实施例和修改示例4中，已经描述了这样的情况，在有机光电转换部11G中，信号电荷(电子或空穴)从下电极15Α提取。然而，其中信号电荷从上电极18提取的构造也是可能的。在此情况下的构造可为如下；埋设在半导体基板11中的用于绿色的存储层110G2连接到导电塞120Β1，并且通过导电塞120Β2、配线层13Β和15Β以及接触金属层20与上电极18导通。应注意，通过与上文描述的示例性实施例类似地设定用于绿色的存储层110G2的构造和FD(未示出)的导电类型，并且在电荷累积时通过设定施加到上电极18的电位高于施加到下电极15A的电位，能从上电极18提取电子作为电信号且在用于绿色的存储层110G2中累积电子。在此情况下，空穴通过配线层13A以及导电塞120A1和120A2从下电极15A侧排放。作为选择，通过与上文描述的修改示例4类似地设定用于绿色的存储层110G2的构造和FD(未示出)的导电类型，并且在电荷积累时通过设定施加到上电极18的电位低于施加到下电极15A的电位，能从上电极18提取空穴作为信号电荷且在用于绿色的存储层110G2中累积空穴。在此情况下，电子通过配线层13A以及导电塞120A1和120A2从下电极15A侧排放。
[0159]应用示例1
[0160]上文描述的固态图像拾取装置1可应用于具有成像功能的各种类型的电子设备，例如，诸如数字相机或摄像机的相机系统或者具有成像功能的移动电话。作为其示例，图38示出了电子设备2 (相机)的总体构造。电子设备2例如是能摄取静态图像或运动图像的摄像机，并且可包括固态图像拾取装置1、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、构造为驱动固态图像拾取装置1和快门装置311的驱动部313、以及信号处理部312。
[0161]光学系统310适合于引导来自待拍照的物体的图像光(入射光)朝着固态图像拾取装置1的像素部1A传播。光学系统310可由多个光学透镜构成。快门装置311适合于控制固态图像拾取装置1的光照明周期和遮光周期。驱动部313适合于控制固态图像拾取装置1的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理部312适合于对从固态图像拾取装置1输出的信号执行各种信号处理。信号处理后的图像信号Dout可存储在诸如存储器的存储介质中或者输出到监视器等。
[0162]尽管如上所述地通过给出示例性实施例进行了描述，但是本公开的内容不限于上述示例性实施例等，而是可以以各种方式进行修改。
[0163]例如，缓冲膜40例如可由低于大气压的CVD沉积的Si02构造。因为低于大气压的CVD使得形成的膜可以具有低机械强度，具有低机械强度的膜用作缓冲膜40，防止上层中的膜应力传递到有机光电转换层17。因此，可望获得与上文描述的示例性实施例类似的效果。
[0164]而且，例如，上电极18或保护膜19或遮光膜30可独立地形成在有效像素区域1B和0B区域1C之间，控制有效像素区域1B和0B区域1C之间的应力差。还是以这样的方式，可望获得与上文描述的示例性实施例类似的效果。
[0165]此外，例如，上文描述的示例性实施例已经示例了其中与下电极15A电隔离的绝缘膜16平坦化为相对于下电极15A减小阶差的构造。然而，绝缘膜16可具有在下电极15A上的开口，相对于下电极15A形成阶差。然而，希望开口的侧表面具有逐渐渐缩的形状，并且有机光电转换层17形成在绝缘膜16的开口中。
[0166]另外，例如，在上文描述的示例性实施例中，光电转换元件10B和10C的每一个均具有其中堆叠检测绿光的有机光电转换部11G以及分别检测蓝光和红光的无机光电转换部11B和11R的构造。然而，本公开的内容不限于这样的构造。换言之，有机光电转换部可构造为检测红光和蓝光。作为选择，无机光电转换部可构造为检测绿光。而且，有机光电转换部的数量和无机光电转换部的数量或者其比率没有限制；可设置两个或更多个有机光电转换部；作为选择，其中多个颜色信号可仅由有机光电转换部获得的构造也是可行的。而且，有机光电转换部和无机光电转换部不限于垂直堆叠构造，而是可沿着基板的平面平行布置。
[0167]此外，上文描述的示例性实施例等已经示例了背照式固态图像拾取装置的构造。然而，本公开的内容可应用于前照式固态图像拾取装置。
[0168]另外，而且，根据本公开的固态图像拾取装置(光电转换元件)不必须包括上文描述的示例性实施例中描述的所有部件，相反，还可设置另外的层或其它层。
[0169]应注意，本公开可具有下面的构造。
[0170](1) 一种固态图像拾取装置，包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部，
[0171]其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且
[0172]该光学黑色区域的该有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
[0173](2)根据⑴所述的固态图像拾取装置，
[0174]其中该有效像素区域的该有机光电转换部包括第一电极和第二电极之间的有机半导体层，该有机半导体层具有光电转换功能，并且
[0175]该光学黑色区域的该有机光电转换部包括该第一电极和该第二电极之间的该有机半导体层且包括在该有机半导体层的该光入射侧上的该遮光膜和该缓冲膜。
[0176](3)根据(2)所述的固态图像拾取装置，包括设置在该第二电极和该遮光膜之间的保护膜，
[0177]其中该缓冲膜设置在该第二电极和该保护膜之间。
[0178](4)根据(2)所述的固态图像拾取装置，包括设置在该第二电极和该遮光膜之间的保护膜，
[0179]其中该缓冲膜设置在该保护膜和该遮光膜之间。
[0180](5)根据(2)所述的固态图像拾取装置，
[0181]其中该缓冲膜设置在该有机半导体层和该第二电极之间。
[0182](6)根据⑵所述的固态图像拾取装置，
[0183]其中该缓冲膜设置在该遮光膜的光入射侧上。
[0184](7)根据⑴至(6)任何一项所述的固态图像拾取装置，
[0185]其中该缓冲膜由SiN、Si02、S1N、SiC、SiCN、ITO、A1和A10组成的组中的至少一个构成。
[0186](8)根据⑴至(7)任何一项所述的固态图像拾取装置，
[0187]其中该光学黑色区域和该有效像素区域之间的应力差为_150MPa以上200MPa以下。
[0188](9)根据⑶所述的固态图像拾取装置，
[0189]其中该光学黑色区域中该光入射侧上的膜应力为_150MPa以上200MPa以下。
[0190](10)根据⑶或(9)所述的固态图像拾取装置，
[0191]其中该有效像素区域中该光入射侧上的膜应力为_150MPa以上200MPa以下。
[0192](11)根据⑴至(10)任何一项所述的固态图像拾取装置，
[0193]其中该像素的每一个包括一个或多个无机光电转换部，该无机光电转换部构造为在与该有机光电转换部不同的波长范围内执行光电转换，并且
[0194]在该像素的每一个中，堆叠该一个或多个有机光电转换部和该一个或多个无机光电转换部。
[0195](12)根据(11)所述的固态图像拾取装置，
[0196]其中该无机光电转换部埋设在半导体基板中，并且
[0197]该有机光电转换部形成在该半导体基板的第一表面侧上。
[0198](13)根据(12)所述的固态图像拾取装置，包括多层配线层，该多层配线层形成在该半导体基板的第二表面侧上。
[0199](14)根据(12)或(13)所述的固态图像拾取装置，
[0200]其中该有机光电转换部构造为执行绿光的光电转换，并且
[0201]在该半导体基板中，堆叠构造为执行蓝光光电转换的该无机光电转换部和构造为执行红光光电转换的该无机光电转换部。
[0202](15) 一种固态图像拾取装置的制造方法，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部，该方法包括:
[0203]在该像素区域中设置有效像素区域和光学黑色区域；
[0204]在该有效像素区域的该有机光电转换部中依次形成第一电极、有机半导体层和第二电极，该有机半导体层具有光电转换功能；以及
[0205]在该光学黑色区域的该有机光电转换部中依次形成该第一电极、该有机半导体层、该第二电极和遮光膜，并且在该有机半导体层的该第二电极侧形成缓冲层。
[0206](16)根据(15)所述的固态图像拾取装置的制造方法，包括在该第二电极和该遮光膜之间设置保护膜，
[0207]其中该缓冲膜设置在该第二电极和该保护膜之间。
[0208](17)根据(15)所述的固态图像拾取装置的制造方法，包括在该第二电极和该遮光膜之间设置保护膜，
[0209]其中该缓冲膜设置在该保护膜和该遮光膜之间。
[0210](18)根据(15)所述的固态图像拾取装置的制造方法，
[0211]其中该缓冲膜设置在该有机半导体层和该第二电极之间。
[0212](19)根据(15)所述的固态图像拾取装置的制造方法，
[0213]其中该缓冲膜设置在该遮光膜上。
[0214](20) 一种具有固态图像拾取装置的电子设备，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部，
[0215]其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且
[0216]该光学黑色区域的该有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
[0217]本申请要求2012年7月5日提交的日本优先权专利申请JP 2012-151006的权益，通过引用将其全部内容结合于此。
[0218]本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
【权利要求】
1.一种固态图像拾取装置，包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部， 其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且 该光学黑色区域的该有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置， 其中该有效像素区域的该有机光电转换部包括第一电极和第二电极之间的有机半导体层，该有机半导体层具有光电转换功能，并且 该光学黑色区域的该有机光电转换部包括该第一电极和该第二电极之间的该有机半导体层且包括在该有机半导体层的该光入射侧上的该遮光膜和该缓冲膜。
3.根据权利要求2所述的固态图像拾取装置，包括设置在该第二电极和该遮光膜之间的保护膜， 其中该缓冲膜设置在该第二电极和该保护膜之间。
4.根据权利要求2所述的固态图像拾取装置，包括设置在该第二电极和该遮光膜之间的保护膜， 其中该缓冲膜设置在该保护膜和该遮光膜之间。
5.根据权利要求2所述的固态图像拾取装置， 其中该缓冲膜设置在该有机半导体层和该第二电极之间。
6.根据权利要求2所述的固态图像拾取装置， 其中该缓冲膜设置在该遮光膜的光入射侧上。
7.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置， 其中该缓冲膜由SiN、S12, S1N, SiC、SiCN、ITO、Al和AlO组成的组中的至少一个构成。
8.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置， 其中该光学黑色区域和该有效像素区域之间的应力差为_150MPa以上200MPa以下。
9.根据权利要求8所述的固态图像拾取装置， 其中该光学黑色区域中该光入射侧上的膜应力为_150MPa以上200MPa以下。
10.根据权利要求8所述的固态图像拾取装置， 其中该有效像素区域中该光入射侧上的膜应力为_150MPa以上200MPa以下。
11.根据权利要求1所述的固态图像拾取装置， 其中该像素的每一个包括一个或多个无机光电转换部，该无机光电转换部构造为在与该有机光电转换部不同的波长范围内执行光电转换，并且 在该像素的每一个中，堆叠该一个或多个有机光电转换部和该一个或多个无机光电转换部。
12.根据权利要求11所述的固态图像拾取装置， 其中该无机光电转换部埋设在半导体基板中，并且 该有机光电转换部形成在该半导体基板的第一表面侧上。
13.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置，包括多层配线层，该多层配线层形成在该半导体基板的第二表面侧上。
14.根据权利要求12所述的固态图像拾取装置， 其中该有机光电转换部构造为执行绿光的光电转换，并且 在该半导体基板中，堆叠构造为执行蓝光光电转换的该无机光电转换部和构造为执行红光光电转换的该无机光电转换部。
15.一种固态图像拾取装置的制造方法，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部，该方法包括: 在该像素区域中设置有效像素区域和光学黑色区域； 在该有效像素区域的该有机光电转换部中依次形成第一电极、有机半导体层和第二电极，该有机半导体层具有光电转换功能；以及 在该光学黑色区域的该有机光电转换部中依次形成该第一电极、该有机半导体层、该第二电极和遮光膜，并且在该有机半导体层的该第二电极侧形成缓冲层。
16.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置的制造方法，包括在该第二电极和该遮光膜之间设置保护膜， 其中该缓冲膜设置在该第二电极和该保护膜之间。
17.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置的制造方法，包括在该第二电极和该遮光膜之间设置保护膜， 其中该缓冲膜设置在该保护膜和该遮光膜之间。
18.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置的制造方法， 其中该缓冲膜设置在该有机半导体层和该第二电极之间。
19.根据权利要求15所述的固态图像拾取装置的制造方法， 其中该缓冲膜设置在该遮光膜上。
20.一种具有固态图像拾取装置的电子设备，该固态图像拾取装置包括像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素的每一个包括一个或多个有机光电转换部， 其中该像素部包括有效像素区域和光学黑色区域，并且 该光学黑色区域的该有机光电转换部包括在光入射侧上的遮光膜和缓冲膜。
【文档编号】H01L27/146GK104396018SQ201380034772
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】定荣正大 申请人:索尼公司