固态摄像器件以及电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固态摄像器件以及电子装置，并且尤其涉及能够抑制暗电流的固态摄 像器件以及电子装置。
【背景技术】
[0002] 作为使用半导体的固态摄像器件（图像传感器），利用半导体的pn结合的光电二 极管已为人所知。这种固态摄像器件安装在诸如数码照相机、摄像机、监视摄像机、移动终 端、光传感器等之类的许多电子装置上。
[0003] 暗电流可以说是固态摄像器件的性能之一。固态摄像器件利用光电二极管对入射 光执行从光到电的光电转换。此时，与光无关地出现的电流是暗电流。如何有效地执行光 电转换以及是否能够抑制暗电流决定了灵敏度。随着灵敏度变高，使在黑暗处的摄像成为 可能。此外，由于灵敏度变高，并由此通常不需要通过信号处理来加强图像，所以图像或影 像几乎没有噪声。
[0004] 为了增加灵敏度，将作为光电转换膜的具有高的光吸收系数的CuInGaSe2膜应用 到图像传感器，并由此获得高灵敏度。然而，由于光电转换膜基本上是通过晶体生长形成在 电极上，因此其成为多晶的。为此，明显出现由晶体缺陷引起的暗电流。
[0005] 在日本未经审查的专利申请公开第2011-146635号中，提出了具有由如下黄铜矿 类化合物半导体制成的光电转换膜的图像传感器，该黄铜矿类化合物半导体在硅（Si)基 板上晶格匹配，且包含基于铜-错-镓-铟-硫-硒（CuAlGalnSSe)的混合晶体（mixed crystal)或基于铜-错-镓-铟-锌-硫-硒（CuAlGalnZnSSe)的混合晶体。
[0006]与硅（Si)晶格匹配的黄铜矿类化合物半导体包含诸如铜（Cu)、锌（Zn)、硫（S)等 之类的金属。然而，在晶格匹配之初，金属一定会存在于Si界面中。由于这些金属在硅（Si) 的中间能隙（mid-gap)附近生成了缺陷能级（defectlevel)，因此出现了由缺陷能级引起 的暗电流。
【发明内容】
[0007] 鉴于以上问题，期望抑制暗电流。
[0008] 根据本发明的实施例，提供一种固态摄像器件，该固态摄像器件包括光电转换器 件，所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格 键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿 类化合物半导体上。
[0009] 在实施例中，所述光电转换器件还可包括形成在所述硅基板上的电荷积累层。
[0010] 在实施例中，所述固态摄像器件可为背侧照明型。
[0011] 在实施例中，所述固态摄像器件可具备全局快门功能。
[0012] 在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由不在 si的中间能隙周围具有缺陷能级的原子构成。
[0013] 在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由不在 距Si的中间能隙的±0.lev的范围内具有缺陷能级的原子构成。
[0014] 在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由Li、 Sb、N、P、As、Bi、Te、Ti、C、Mg、Se、Cr、Ta、Ag、Pt、B、Al、Ga、In、Tl、Pd、Na、Be、Ni、Mo、Hg、 K、Sn、W、Pb、0、Fe、C、Cl、Ca以及F中的至少两种的组合构成。
[0015] 在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可包括 GaP、AlP、AgCl以及CaF2* 的至少一种。
[0016] 在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的带隙可等于或大于Si的带隙。
[0017] 在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力的范围可大于比所述黄 铜矿类化合物半导体的电子亲和力小预定值的值且小于比Si的电子亲和力大预定值的 值。
[0018] 在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力的范围可大于比所述黄 铜矿类化合物半导体的电子亲和力小〇? 25eV的值且小于比Si的电子亲和力大0? 25eV的 值。
[0019] 在实施例中，所述光电转换器件可在所述非黄铜矿类化合物半导体与所述黄铜矿 类化合物半导体之间和/或在所述黄铜矿类化合物半导体与上部电极之间具有电荷阻挡 层。
[0020] 在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体还可兼作所述电荷阻挡层。
[0021] 在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的材料组成或掺杂浓度可逐渐地改 变。
[0022] 在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体的材料组成或掺杂浓度可逐渐地改变。
[0023] 在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体可是晶格匹配的或伪似晶格匹配的。
[0024] 在实施例中，所述硅基板可由p型硅形成，并且所述电荷积累层可由n型硅形成。
[0025] 根据本发明的另一实施例，提供一种电子装置，该电子装置包括固态摄像器件，所 述固态摄像器件包括光电转换器件、光学系统、以及信号处理电路。所述光电转换器件包 括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板 上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。所述 光学系统允许入射光入射到所述固态摄像器件上。所述信号处理电路处理从所述固态摄像 器件输出的输出信号。
[0026] 在实施例中，所述光电转换器件还可包括形成在所述硅基板上的电荷积累层。
[0027] 在实施例中，所述电子装置可为背侧照明型。
[0028] 在实施例中，所述电子装置可具备全局快门功能。
[0029] 在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体可以是晶格匹配或拟似晶格匹配的。
[0030] 根据本发明的实施例，在所包括的光电转换器件中，在硅基板上形成至少一层晶 格键合或伪晶格键合的非黄铜矿类化合物半导体，并且在所述非黄铜矿类化合物半导体上 形成至少一层黄铜矿类化合物半导体。
[0031] 根据本发明的实施例，能够抑制暗电流。特别地，根据本发明的实施例，即使将黄 铜矿类材料用作光电转换层，也能够抑制暗电流。
[0032] 本说明书中所描述的效果不超过范例，本发明的效果不限于本说明书中描述的效 果，并能够具有额外的效果。
【附图说明】
[0033] 图1是示出本发明的固态摄像器件的概略构造示例的框图；
[0034]图2是示出本发明的第一实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0035]图3是示出黄铜矿类材料的带隙与晶格常数的图表；
[0036] 图4是示出暗电流与缺陷深度之间的关系的图表；
[0037] 图5是示出本发明的第二实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0038] 图6是描述黄铜矿类材料的固体组合物与带隙之间的关系的图表；
[0039]图7是示出本发明的第三实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0040] 图8是描述电子以及空穴的势皇的示意图；
[0041]图9是示出本发明的第四实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0042] 图10是示出本发明的第五实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0043] 图11是示出本发明的第六实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0044]图12是示出本发明的第七实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；
[0045] 图13是示出本发明的第八实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；并且
[0046] 图14是示出本发明的第九实施例的电子装置的构造示例的框图。
【具体实施方式】
[0047] 在下文中，将说明实施本发明（下文中也称实施例）的方式。将按下面的顺序进 行说明。
[0048]0?固态摄像器件的概略构造示例
[0049]1.第一实施例（本发明的基本的固态摄像器件的示例）
[0050] 2.第二实施例（包括各种颜色的带隙的固态摄像器件的示例）
[0051]3.第三实施例（包括电荷阻挡层的固态摄像器件的示例）
[0052] 4.第四实施例（包括多个暗电流抑制层的固态摄像器件的示例）
[0053] 5.第五实施例（包括特定的暗电流抑制层的固态摄像器件）
[0054] 6.第六实施例（包括兼作电荷阻挡层的暗电流抑制层的固态摄像器件的示例）
[0055]7.第七实施例（背侧照明型固态摄像器件的示例）
[0056]8.第八实施例（具有全局快门功能的固态摄像器件的示例）
[0057] 9?第九实施例（电子装置的示例）
[0058]0.固态摄像器件的概略构造示例
[0059] 固态摄像器件的概略构造示例
[0060] 图1示出应用到本发明的各实施例的互补金属氧化物半导体（CMOS)固态摄像器 件的示例的概略构造示例。
[0061] 如图1中所示，固态摄像器件（器件芯片）1具有像素区域（所谓的摄像区域）3 以及外围电路部，在像素区域3中，包括多个光电转换器件的像素2以二维方式规则地布置 在半导体基板11 (例如硅基板）上。
[0062] 像素2具有光电转换器件（例如光电二极管）以及多个像素晶体管（所谓的M0S 晶体管）。例如，多个像素晶体管可以包括传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管这三个 晶体管，并且可以进一步添加选择晶体管，从而包括四个晶体管。各个像素2 (单位像素） 的等效电路与一般的电路相同，这里将省略详细的说明。
[0063] 此外，像素2可具有共用像素结构。像素共用结构具有多个光电二极管、多个传输 晶体管、共用的浮动扩散部以及另一共用的像素晶体管。
[0064] 外围电路部具有垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7 以及控制电路8。
[0065] 控制电路8接收用于指示输入时钟或操作模式等的指令数据，并输出诸如固态摄 像器件1的内部信息之类的数据。具体地，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号及 主时钟生成用作垂直驱动电路4