固体摄像装置的制造方法_2

文档序号:8923946阅读:来源:国知局
内的、将红色的光受光的光电变换元件5a和将蓝色的光受光的光电变换兀件5b被配置为在俯视中成为交错排列。
[0046]具体来说,俯视为矩形状的光电变换元件5a以矩阵状隔开规定的宽度地2维排列,在由各光电变换元件5a包围四周的区域的中心,分别配置俯视为矩形状的光电变换元件5b。
[0047]此外,在图3中,在表示将红色的光受光的光电变换元件5a的矩形内附加R的字符,在表不将蓝色的光受光的光电变换兀件5b的矩形内附加B的字符,使各光电变换兀件5a、5b的配置关系变得明确。另夕卜,以下,将对红色的光进行受光的光电变换兀件5a称为红色用光电变换元件5a,将对蓝色的光进行受光的光电变换元件5b称为蓝色用光电变换元件5b。
[0048]此外,像素阵列23在Z轴正方向上与红色用光电变换元件5a相对置的位置上设有将红色光选择性地透射的滤色器,在Z轴正方向上与蓝色用的光电变换元件5b相对置的位置上设有将蓝色光选择性地透射的滤色器。为了方便说明,这些滤色器未表示在图3中而表示在后述的图4中。
[0049]此外,如图3所示,像素阵列23在光电变换元件5a、5b的受光面50侧设有相当于第二透明电极的下部透明电极4。该下部透明电极4是将由后述的选择性地吸收绿色的光的有机光电变换层变换得到的信号电荷按照每I像素加以读取的像素电极。有机光电变换层在下部透明电极4的受光面上以覆盖各光电变换元件5a、5b的受光面50的方式设置为一片薄膜。
[0050]S卩,作为绿色的像素的下部透明电极4以及有机光电变换层被层叠在交错排列的作为红色的像素的光电变换元件5a以及作为蓝色的像素的光电变换元件5b的受光面50侧。
[0051]如图3所示,下部透明电极4形成为俯视矩形状,并且,下部透明电极4在与各光电变换元件5a、5b包围四周的区域在Z轴正方向上分别相对置的位置上,俯视时被蜂巢排列。具体来说,各下部透明电极4分别排列为,下部透明电极4的与Y轴方向平行的对角线相对于光电变换元件5a,5b的与X轴方向平行的边成90度。另外,图3中,在表示下部透明电极4的矩形内附加G的字符而示出下部透明电极4的配置关系。
[0052]对于如上述那样配置的各下部透明电极4而言,下部透明电极4的中心位于由各光电变换元件5a、5b包围四周的区域的中心,下部透明电极4的各顶点位于光电变换元件5a、5b的受光面50上。即,对于下部透明电极4而言,下部透明电极4的四角的一部分与各光电变换元件5a、5b的受光面50的一部分重合。另外,光电变换元件5a、5b的受光面50称为,光电变换元件5a、5b的光入射的一侧的端面。
[0053]此外,如图3所示,对于像素阵列23而言,在有机光电变换层的受光面侧,使入射的光向各光电变换元件5a、5b聚光的微透镜3被设置在与各光电变换元件5a、5b的受光面50在Z轴正方向上分别相对置的位置。
[0054]具体来说,俯视呈圆状的微透镜3被设置为,俯视时将光电变换兀件5a、5b的受光面50包含在内(内包)。各微透镜3的光学中心分别处于各光电变换兀件5a、5b的受光面50的中心。将红色用的光电变换元件5a的受光面50内包的微透镜3的外周缘与将蓝色用的光电变换元件5b的受光面50内包的微透镜3的外周缘接触。即,微透镜3的俯视面积与光电变换元件5a、5b的受光面50的面积相比变大。
[0055]这样,在有机光电变换层的受光面侧设有用于将向红色用的光电变换元件5a入射的光聚光的微透镜3、和用于将向蓝色用的光电变换元件5b入射的光聚光的微透镜3。
[0056]该像素阵列23中,在下部透明电极4的受光面上以覆盖各光电变换元件5a、5b的受光面50的方式作为一片薄膜而设置有机光电变换层。因此,有机光电变换层能够容易地捕捉并感知向像素阵列23的受光面的整个面入射的光。即,在像素阵列23中,能够可靠地将红色、蓝色以及绿色的光中的绿色的光通过有机光电变换层来捕捉,因此不需要将绿色的光通过微透镜3来聚光。
[0057]另一方面,像素阵列23中,由于在半导体层内分布着红色用的光电变换元件5a和蓝色用的光电变换元件5b,所以为了将光向这些光电变换元件5a、5b聚光,需要红色的像素用的微透镜3和蓝色的像素用的微透镜3。因此,在像素阵列23中,在有机光电变换层的受光面侧,设置红色的像素用的微透镜3和蓝色的像素用的微透镜3。
[0058]由此,像素阵列23中,在有机光电变换层的受光面侧的微透镜3的铺设区域中,能够在红色的像素用的微透镜3以及蓝色的像素用的微透镜3的设置中充分地使用区域。由此,像素阵列23中,能够将设置在与各光电变换元件5a、5b分别相对置的位置上的微透镜3的设置面积设定得较大。
[0059]具体说明的话,在半导体层内红色、蓝色以及绿色的像素处于拜耳排列的像素阵列中,在与各像素对应的位置上设置微透镜,因此各微透镜处于与位于四周的微透镜接触的状态。即,微透镜不能增大为大于等于像素的受光面积。
[0060]另一方面,像素阵列23中,不需要绿色的像素用的微透镜,因此能够将在拜耳排列中在对角配置的2个绿色的像素的区域用于红色的像素用的微透镜3以及蓝色的像素用的微透镜3的设置。
[0061]因此,像素阵列23中,与设置在分别相对置于拜耳排列的各像素的位置上的微透镜相比,能够使用绿色2像素的占有区域,因此能够将微透镜3的设置面积设定为接近于约2倍的大小。由此,像素阵列23中,能够大幅地增加向各光电变换元件5a、5b的受光面50入射的光的量。
[0062]此外,像素阵列23中,在与各光电变换元件5a、5b包围四周的区域分别相对置的位置上,设置下部透明电极4,从而同一平面上没有光电变换元件5a、5b,因此能够将下部透明电极4的像素面积设定得较大。
[0063]具体来说,能够将下部透明电极4的四角重合到光电变换元件5a,5b的受光面50上,因此与各光电变换元件5a、5b的受光面50的面积相比,能够将下部透明电极4的像素面积设定为接近于约2倍的大小。由此,像素阵列23中,能够增加将由有机光电变换层变换后的信号电荷读取的量。
[0064]此外,像素阵列23中,下部透明电极4以及有机光电变换层为绿色的像素,因此能够将半导体层内绿色的像素的设置所需的区域作为红色用的光电变换元件5a以及蓝色用的光电变换元件5b的设置区域来有效地利用。
[0065]这样,固体摄像装置14中,即使尺寸与红色、蓝色以及绿色的像素处于拜耳排列的像素阵列相同,通过设置作为绿色的像素的下部透明电极4以及有机光电变换层,与以往的固体摄像装置相比,也能够提高受光灵敏度。
[0066]接着,参照图4来说明第一实施方式的像素阵列23的剖面构造。图4是表示图3所示的像素阵列23的P — P'线处的剖面的说明图。
[0067]如图4所示,像素阵列23具备第一导电型(这里设为P型)的半导体(这里设为S1:硅)层51。在P型的Si层51的内部设有第二导电型(这里设为N型)的Si区域52。像素阵列23中,通过P型的Si层51与N型的Si区域52的PN结而形成的光电二极管成为上述的光电变换兀件5a、5b。
[0068]在P型的Si层51的光9入射侧的表面上,依次设置绝缘膜62以及由具有透光性的绝缘材料构成的绝缘层70。在绝缘层70的内部,埋设有选择性地透射红色光的滤色器7a、选择性地透射蓝色光的滤色器7b、和遮光部件63。
[0069]另外,在图4中,示出了像素阵列23中的滤色器7a被设置在光电变换元件5a的正上的位置的剖面,没有图示滤色器7b。关于滤色器7b,以下记载表示选择性地透射蓝色光的滤色器。
[0070]该滤色器7a、7b分别设置在与绝缘层70内的各光电变换兀件5a、5b的受光面50相对置的位置。具体来说,俯视为矩形状的滤色器7a设置为在绝缘膜62的上表面覆盖光电变换元件5a的受光面50整体。此外,俯视为矩形状的滤色器7b设置为在绝缘膜62的上表面覆盖光电变换元件5b的受光面50整体。
[0071 ] 遮光部件63分别设置在绝缘层70中的与由各光电变换元件5a、5b包围四周的区域相对置的位置上。该遮光部件63抑制所谓的光学的混色,该光学的混色是由于相对微透镜3以倾斜方向穿过的光9向相邻的光电变换元件5a、5b的受光面50入射而引起的。
[0072]此外,绝缘层70的光9入射侧的表面上,依次设有下部透明电极4、有机光电变换层40以及相当于第一透明电极的上部透明电极41。另外,在下部透明电极4与下部透明电极4之间,设有用于将下部透明电极4作为I像素划分的绝缘膜45。
[0073]上述的下部透明电极(像素电极)4被设置为,在绝缘层70的、光9入射侧的表面,将下部透明电极4向P型的Si层51投影而形成的投影区域的周缘部在俯视中与光电变换元件5a、5b的受光面50的一部分重合。下部透明电极4例如至少透射红色、蓝色的波长区域的光9。
[0074]有机光电变换层40以在下部透明电极4的受光面上覆盖多个光电变换兀件5a、5b的受光面50的方式作为一片薄膜设置。有机光电变换层40例如吸收绿色的波长区域的光9,使与该光9相应的电荷发生,并至少透射红色、蓝色的波长区域的光9。
[0075]上部透明电极41以在有机光电变换层40的受光面上覆盖多个光电变换兀件5a、5b的受光面50的方式作为一片薄
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