固态摄像装置及其制造方法、以及摄像装置的制作方法

专利名称：固态摄像装置及其制造方法、以及摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态摄像装置及其制造方法、以及摄像装置。
背景技术：
随着固态摄像装置(图像传感器)的多像素化，减小像素尺寸的开发不断取得了进展。另一方面，进行高速摄像并提高了运动图像特性的开发也同时取得了进展。如果这样减小了像素或者在高速下摄像，则在一个像素上入射的光子数减少，灵 敏度下降。此外，对于监视用相机来说，要求能够在暗处进行摄像的相机。这也需要高灵敏度 传感器。作为提高灵敏度的尝试之一，提出了基于雪崩倍增的信号放大。例如，进行了施加高电压以使光电子雪崩倍增的尝试(例如参考非专利文献1)。 这里，为了产生雪崩倍增而施加40V的高电压，因此会由于交调失真等问题而导致像素难 以微小化。在该传感器的情况下，像素尺寸为ll.SiimXU.Siim。此外，公开了其他的雪崩倍增式图像传感器(例如参考非专利文献2)。在该雪崩 倍增式图像传感器中，为了实现雪崩倍增，需要施加25. 5V的电压。因此，为了避免交调失 真，需要大范围的护圈(guard-ring)层等，像素尺寸需要扩大至58 y mX 58 y m。另外，上述用于实现高灵敏度化的雪崩倍增不仅需要高驱动电压，而且由于光子 数减少，同时还会发生光散粒噪声的问题。即，由于光子为玻色粒子，因此会产生粒子的叠 加，在连续的光中形成光子集中的部分和光子稀疏的部分(光子的聚束效应)。如下式所 示，由于该变化引起的噪声Nn为光子数Ns的平方根。Nn^s/Ns因此，SN比为始/飽(=#)，随着光子数Ns减少，SN比也同时下降。这意味着光散粒噪声相对于信号的比例增大。在该情况下，通过雪崩倍增，不仅信号被放大，而且光散粒噪声也同时被放大。因 此，如果在光散粒噪声的比例大的状态下、即SN比低的状态下倍增，则噪声相对地变大，图 像质量劣化变得显著。(现有技术文献)非专利文献(非专利文献 1) IEEE Transactions Electron Devices Vol. 44, No. lOOctober 1997 年；(非专利文献 2) IEEE J. Solid-State Circuits，40，p. 1847，2005 年。

发明内容
本发明所要解决的问题是由于雪崩倍增，光散粒噪声与信号同时放大。
本发明能够在抑制了光散粒噪声的状态下通过雪崩倍增来提高灵敏度。本发明的固态摄像装置包括第一电极；第二电极，与所述第一电极相对地形成； 以及光电转换膜，形成在所述第一电极与所述第二电极之间，通过使窄带隙半导体的量子 点分散在导电膜中而形成；其中，所述第一电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成， 另一者由金属电极或透明电极形成。在本发明的固态摄像装置中，由于具有通过使窄带隙半导体的量子点分散在导电 膜中而形成的光电转换膜，因此能够通过低电压驱动来实现雪崩倍增。本发明的固态摄像装置的制造方法包括以下工序在硅衬底上形成电荷蓄积层； 在所述电荷蓄积层上形成像素电极；形成覆盖所述像素电极的绝缘膜；在所述绝缘膜上形 成与所述像素电极连接的接头；在所述绝缘膜上形成与所述接头连接的第一电极；在所述 第一电极上成膜分散有窄带隙半导体的量子点的导电膜，形成光电转换膜；以及在所述光 电转换膜上形成第二电极；其中，所述第一电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成， 另一者由金属电极或透明电极形成。在本发明的固态摄像装置的制造方法中，由于成膜分散有窄带隙半导体的量子点 的导电膜来形成光电转换膜，因此能够通过低电压驱动来实现雪崩倍增。本发明的摄像装置包括聚光光学部，汇聚入射光；摄像部，具有固态摄像装置， 所述固态摄像装置接收通过所述聚光光学部汇聚的光并进行光电转换；以及信号处理部， 处理进行了光电转换而获得的信号；其中，所述固态摄像装置包括第一电极；第二电极， 与所述第一电极相对地形成；以及光电转换膜，形成在所述第一电极与所述第二电极之间， 通过使窄带隙半导体的量子点分散在导电膜中而形成；在所述固态摄像装置中，所述第一 电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成，另一者由金属电极或透明电极形成。在本发明的摄像装置中，由于摄像部使用具有光电转换膜的固态摄像装置，因此 能够通过低电压驱动来实现雪崩倍增，其中所述光电转换膜是通过使窄带隙半导体的量子 点分散在导电膜中而形成的。发明的效果本发明的固态摄像装置具有以下优点由于能够通过低电压驱动来实现雪崩倍 增，因此即使是微小像素，也能够实现基于倍增的高灵敏度化。本发明的固态摄像装置的制造方法具有以下优点由于形成通过使窄带隙半导 体的量子点分散在导电膜中而得到的光电转换膜，因而能够通过低电压驱动来实现雪崩倍 增，从而能够制造出实现了微小像素的高灵敏度化的固态摄像装置。本发明的摄像装置具有以下优点由于使用了高灵敏度的固态摄像装置，因而能 够执行灵敏度高的摄像，因此即使是处于暗的摄像环境中、例如夜间摄像等，也能够进行高 图像质量的摄像。


图1是表示本发明的第一实施方式的固态摄像装置的构成的第一示例的简要结 构截面图；图2是说明雪崩倍增的能带图；图3是表示不形成聚光透镜的结构中的横向上的扩散电流的简要结构截面图4是表示形成有聚光透镜的结构中的横向上的扩散电流的简要结构截面图；图5是表示由是否存在聚光透镜引起的横向上的扩散电流的仿真结果的图；图6是表示读出电路的一个例子的电路图；图7是固态摄像装置1中的零偏压时的能带图；图8是固态摄像装置1中的逆偏压时的能带图；图9是固态摄像装置1中的零偏压时的能带图；图10是固态摄像装置1中的逆偏压时的能带图；图11是固态摄像装置(图像传感器)的光散粒噪声的说明图；图12是表示本发明的第二实施方式的固态摄像装置的结构的第二示例的简要结 构截面图；图13是固态摄像装置2的、时间性地表示了光子数的变化的入射电子数与时间的 关系图；图14是基于仿真的光量与时间的关系图；图15是发光强度与时间的关系图；图16是表示第二实施方式的固态摄像装置的第二示例的变形例2的简要结构截 面图；图17是表示应用了固态摄像装置的CMOS图像传感器的电路框图；图18是固态摄像装置1的能带图；图19是表示应用固态摄像装置的CCD的电路框图；图20是表示形成光电转换膜的浸渍法的一个例子的简要结构图；图21是表示本发明的摄像装置的一个实施方式的框图。
具体实施例方式以下，说明用于实施发明的优选方式(以下称为实施方式)。(1.第一实施方式)(固态摄像装置的第一示例的结构)通过图1的简要结构截面图来说明本发明的第一实施方式的固态摄像装置的结 构的第一示例。如图1所示，硅衬底11例如使用p型硅衬底。在所述硅衬底11上形成多个像素。 在图中，作为代表，表示了两个像素的部分。在所述硅衬底11上，针对每一个像素形成了电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例 如通过n型杂质扩散层形成。例如，将磷(P)、砷(As)等n型杂质掺杂在硅衬底11中而形 成。在所述电荷蓄积层12上形成有像素电极13。另外，在所述硅衬底11上针对每一 个像素形成有栅极M0S 14，该栅极M0S 14将信号从电荷蓄积层12读出到读出电路(未图 示)。在该栅极M0S 14中，栅电极14-2经由栅极绝缘膜14-1形成在硅衬底11上。在所述硅衬底11上形成有覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。该 绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。当然，也可以通过氧化硅膜以外的无机绝缘膜或有机绝 缘膜形成。
在所述绝缘膜15上形成有连接至所述像素电极13的接头(plug) 16。该接头16 例如由钨形成。当然，可以使用钨以外的导电材料。在所述绝缘膜15上形成有与所述接头16连接的第一电极21。该第一电极21分 离地形成在每一个像素上。其电极材料例如通过氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等透明 电极形成。或者，通过氟化锂(LiF)、钙等金属电极形成。即，优选的是第一电极21的金 属电极具有比导电膜22的功函小的功函值，第一电极21的金属电极的费米能级比导电膜 22的HOMO能级(或价电子带的能级)高。在所述第一电极21上形成有光电转换膜24。该光电转换膜24是通过使窄带隙半 导体的量子点23分散在导电膜22中而形成的。所述窄带隙半导体的量子点23的带隙小于等于leV，例如形成为粒径小于等于 lOnm。关于其材料，可以例举出铅硒化合物(PbSe)、铅硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、 镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物(InSb)、铟砷化合物(InAs)。另外，所述导电膜22使用聚(2-甲氧基_5_(2’ -乙基己氧基)-1，4_亚苯基亚乙 烯基)(poly (2-methoxy-5- (2' -ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene))(以下简记为 MEH-PPV)。在所述光电转换膜24上形成有第二电极25。由于该第二电极25为光入射侧的电 极，因此通过具有透光性的、例如氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等的透明电极形成。此外，在所述第二电极25上形成有彩色滤光层31。也可以在与该彩色滤光层31 之间的基底上形成透明的绝缘膜(未图示)。此外，在所述彩色滤光层31上针对每一个像素形成有聚光透镜33。如上构成了固态摄像装置1。(关于固态摄像装置的雪崩倍增的说明)以下，说明雪崩倍增的原理。雪崩倍增是指电子或空穴被加速，在向结晶原子冲击时将动能赋予结晶，通过该 赋予的能量，位于价电子带的电子被激励至传导带，由此生成新的电子-空穴对。通过重复 该过程来产生大的倍增。在所述固态摄像装置1中，由于具有通过使窄带隙半导体的量子点23分散在导电 膜22中而形成的光电转换膜24，因此通过光电转换产生的载流子在导电性的光电转换膜 24中被输送。因此，具有倍增功能，因而能够通过低电压驱动来实现雪崩倍增。因此，具有 即使是微小像素也能够实现基于倍增的高灵敏度化的优点。雪崩倍增型的固态摄像装置(图像传感器)的驱动电压升高的原因是为了使通 过光电转换产生的电子或空穴加速而需要高电场，为此需要施加高电压。因此，为了降低驱动电压，不是通过电场、而是通过其他的方式赋予通过光电转换 产生的电子或空穴动能。这里，根据文献“PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 92，Num. 18，186601 (2004)，，，如
果向窄带隙半导体的量子点照射光，则如图2所示通过光电转换产生电子-空穴对。在图 中，hv为光能，e_为电子，h+为空穴，Egap表示带隙能量。此时，在(入射光的光子能)> (量子点的带隙)的条件下，电子_空穴具有剩余 的动能。该剩余的动能为(剩余的动能)=(入射光的光子能)_(量子点的带隙)。
如果该剩余的动能大于量子点的带隙，则再次通过碰撞过程，位于价电子带的电 子被激励至传导带，由此生成新的电子_空穴对。如果剩余的动能为量子点的带隙的m倍 以上(m为自然数)，即如果在(剩余的动能)量子点的带隙)的条件下，则仅通过 光子能就会产生至少m次的倍增。在可见光的波长400nm 650nm的范围内，作为光子能，处于1. 9eV 3. leV的范 围内。这里，例如如果使用PbSe (带隙能量Eg = 0.3eV)的窄带隙半导体的量子点来进行 光电转换，则能够倍增6倍 10倍。在该倍增的情况下，意味着不需要电场。另外，除了所述PbSe以外，如上述说明的那样，如果带隙小于等于leV，则PbS、 PbTe、CdSe、CdTe、InSb、InAs等会有效地产生与PbSe同样的倍增。S卩，所述固态摄像装置1通过应用上述说明的雪崩倍增原理，可以实现一种能够 通过低电压驱动的雪崩倍增来应对微小像素的高灵敏度传感器。(关于固态摄像装置的电流的扩散的说明)如通过上述图1说明的那样，在构成光电转换膜24的导电膜22中分散有粒径小 于等于lOnm的窄带隙半导体的量子点23。所述导电膜22既可以是有机的导电性高分子材料，也可以是有机的导电性低分 子材料。或者，还可以使用具有导电性的无机材料。此外，分散有该窄带隙半导体的量子点23的导电膜22夹持在第二电极25与第一 电极21 (金属电极或透明电极)之间，所述第二电极25为形成在光入射侧的透明电极，所 述第一电极21形成在与光入射侧相反的一侧并分离地形成在每一个像素上。为了提高光的入射效率、增大开口，如图示那样设置接头16，由此所述第一电极 21形成为从栅极M0S等的信号读出电路部分离并位于上层的状态，将光电转换膜24配置在 衬底上方的整个表面上。光入射侧的第二电极25用于避免空穴的充电，因此不需要特别地针对每一个像 素而分离开，但也可以分离开。在所述第二电极25的上方，将用于分光的彩色滤光层31配置在各个像素上。这里，为了抑制横向上的电流的扩散，也可以通过蚀刻等对导电膜22实施像素分 离。另外，可以通过如上述图1所示那样在各个像素的最上部形成聚光透镜33而在像素的 中心附近汇聚光，主要使其在此进行光电转换，由此抑制了横向上的扩散电流。S卩，如图3所示，在不形成聚光透镜的结构中，光向光电转换膜24均勻地入射并被 进行光电转换，光电子由于扩散而在横向上蔓延。与此相对，如图4所示，在形成有聚光透镜33的结构中，由于在光电转换膜24的 像素的中心处聚光，因此横向上的扩散电流减少。对该状况进行仿真而得到的结果如图5所示。如图5所示，这里假定处于连续照射光的状态，并且在一个像素的光电转换膜24 中光电子均勻地产生。并且，假定光电转换膜24(导电膜2)的厚度为0.5 ym、像素尺寸为 1. 5i!m、光电转换膜24的电阻率为0. 2 Qm、读出电压为5V。将电流分布假定为紧挨着第一 电极21的上方的分布。此外，聚光透镜33的NA为0. 6，通过Airy disk的贝赛尔函数的式子求出在像素 的中心产生强光电转换的状态(聚光状态)。
根据该结果，在没有聚光透镜33的状态下，电流蔓延至像素的外侧，但是通过使 用聚光透镜33，电流被汇聚在中心附近，结果漏向像素外侧的电流减少。这意味着混色减少，色彩再现性提高。特别是在有机导电膜的情况下，难以通过光 刻和RIE加工等技术对像素的边界区域进行蚀刻。因此，通过该方法，不需要执行像素之间的分离处理，在成本方面也非常优异。(关于固态摄像装置的读出电路的说明)这里，图6表示了信号的读出电路51。在所述读出电路51中，在与光电转换部52连接的浮动扩散部FD上连接有复位晶 体管Ml的扩散层和放大晶体管M2的栅极电极。此外，连接有将放大晶体管M2的扩散层共 用的选择晶体管M3。在该选择晶体管M3的扩散层上连接有输出线。所述光电转换部51如 通过上述图1说明的那样，通过所述光电转换部膜24、第一电极21、接头16、像素电极13、 电荷蓄积层12等构成。这样，在硅衬底11 (参考上述图1)上制成预读出电路51的各晶体管、电荷蓄积层 12、像素电极13等，在其上层制成上述构造，由此工序变得容易。(关于固态摄像装置的能带图的说明)这里，图7 图10表示了所述固态摄像装置1的能带图。图7和图9表示零偏压时的情况，图8和图10表示施加了逆偏压时的情况。在图7、图8中，作为金属电极的第一电极21的功函大，导电膜22的HOMO能级 (或价电子带的能级)与金属的费米能级接近。例如，导电膜22使用MEH-PPV(聚(2-甲氧 基_5_(2’ -乙基己氧基)-1，4_亚苯基亚乙烯基))、金属电极的第一电极21使用铝(A1) 的情况与此相对应。在图9、图10中，作为金属电极的第一电极21的功函小，金属的费米能级比导电膜 22的HOMO能级(或者价电子带的能级)高。例如，导电膜22使用MEH-PPV、金属电极的第 一电极21使用锂(Li)系材料(例如LiF)或钙(Ca)的情况与此相对应。如上述图8所示，通过施加逆偏压+V，电子从导电膜22流向第一电极21侧，但是 存在于第一电极21侧的空穴的势垒小，因此空穴同时会由于隧道效应而从第一电极21向 导电膜22移动。结果，成为峰值电流。与此相对，如图10所示，即使施加逆偏压+V，由于存在于第一电极21侧的空穴的 势垒大，因此峰值电流小。因此，优选的是比光电转换膜24靠下侧(相对于光电转换膜24而与光入射侧相 反的一侧)的金属电极的第一电极21由功函比导电膜22功函小的材料形成。通过这样考虑物理性质来选择材料，能够抑制峰值电流，仅高效地读出信号强度， 从而能够获得S/N比高的图像。(2 第二实施方式)(固态摄像装置的第二示例)以下说明本发明的第二实施方式的固态摄像装置的结构的第二示例。该固态摄像装置2通过向以上说明了的固态摄像装置1的光电转换膜24 (导电膜 22)中作为发光材料而分散、导入无机荧光体、发光性荧光体、有机荧光体中的至少一种来 降低光散粒噪声。
(关于光散粒噪声的说明)首先，对光散粒噪声进行说明。由于光子为玻色粒子，因此会产生粒子的叠加，在连续的光中形成光子集中的部 分和光子稀疏的部分(光子的聚束效应)。由此，入射光子数在时间和空间上产生了变化。 这是光散粒噪声的起源。在将每单位时间的入射光子数设为Ns的情况下，该光散粒噪声Nn在统计学上遵 从泊松分布，Nn = y[Ns o此时，SN比为iVs/iVn = AVV^ = V^。因此，当入射光子数NS减少了时，理论上 SN比会降低。另一方面，固态摄像装置(图像传感器)的光散粒噪声由空间上的变化来决定，如 果使各个像素的时间上的变化的振幅减小，则能够同时使空间上的变化减小。S卩，如图11所示，在时刻、和时刻t2的各时刻，在像素41和像素42的每单位时 间的入射电子数上产生了差。在时刻、，(像素41的每单位时间的入射电子数)> (像素 42的每单位时间的入射电子数)。在时刻t2，(像素42的每单位时间的入射电子数)> (像素41的每单位时间的入射电子数)。这意味着在时刻、和时刻t2，在图像中像素41 和像素42的明暗逆转。在各时刻，这样的差对应于空间上的变化，成为传感器噪声。这里，假设如图中虚 线所示的曲线那样，如果时间上的变化的振幅变小，则该差变小，空间上的变化、即传感器 的噪声减小。(固态摄像装置的第二示例的结构)通过图12的简要结构截面图来说明本发明的第二实施方式的固态摄像装置的结 构的第二示例。如图12所示，硅衬底11例如使用p型硅衬底。在所述硅衬底11上形成多个像素。 在图中，作为代表，表示了两个像素的部分。在所述硅衬底11上，针对每一个像素形成了电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例 如通过n型杂质扩散层形成。例如，将磷(P)、砷(As)等n型杂质掺杂在硅衬底11中而形 成。在所述电荷蓄积层12上形成有像素电极13。另外，在所述硅衬底11上针对每一 个像素形成有栅极M0S 14，该栅极M0S 14将信号从电荷蓄积层12读出到读出电路(未图 示)。在该栅极M0S 14中，栅电极14-2经由栅极绝缘膜14-1形成在硅衬底11上。在所述硅衬底11上形成有覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。该 绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。当然，也可以通过氧化硅膜以外的无机绝缘膜或有机绝 缘膜形成。在所述绝缘膜15上形成有连接至所述像素电极13的接头16。该接头16例如由 钨形成。当然，可以使用钨以外的导电材料。在所述绝缘膜15上形成有与所述接头16连接的第一电极21。该第一电极21分 离地形成在每一个像素上。其电极材料例如通过氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等透明 电极形成。或者，通过氟化锂(LiF)、钙等金属电极形成。即，优选的是第一电极21的金属电极具有比导电膜22的功函小的功函值，第一电极21的金属电极的费米能级比导电膜 22的HOMO能级(或价电子带的能级)高。在所述第一电极21上形成有光电转换膜24。该光电转换膜24是通过使窄带隙半 导体的量子点23和发光体26分散在导电膜22中而形成的。所述窄带隙半导体的量子点23的带隙小于等于leV，例如形成为粒径小于等于 lOnm。关于其材料，可以例举出铅硒化合物(PbSe)、铅硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、 镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物(InSb)、铟砷化合物(InAs)。所述发光体26使用了无机荧光体、发光性色素、有机荧光体中的至少一种。例 如，所述无机荧光体包括掺杂了锰的氟化物无机荧光体(manganese-doped fluoride inorganic phosphor)。另外，所述导电膜22使用MEH-PPV。在所述光电转换膜24上形成有第二电极25。由于该第二电极25为光入射侧的电 极，因此通过具有透光性的、例如氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等的透明电极形成。此外，在所述第二电极25上形成有彩色滤光层31。也可以在与该彩色滤光层31 之间的基底上形成透明的绝缘膜(未图示)。此外，在所述彩色滤光层31上针对每一个像素形成有聚光透镜33。如上构成了固态摄像装置2。在所述固态摄像装置2中，为了使光子数的变化在时间上平均化，在光电转换膜 24中导入了发光体26。由此，如图13所示，在光子数增加了时吸收变大，另外在光子数减少了时通过发 光体26的发光来发挥补充光子数的减少的作用，如虚线所示那样使光子数的变化平均化。在所述固态摄像装置2中，例如混合、导入窄带隙半导体的量子点23和发光体26 的荧光体。由此，由于能够高效率地对通过发光和吸收而使数量平均化了的光子进行光电 转换，因此能够获得高的量子效率。具体来说，对1. 1 P m像素尺寸的Green像素估计了能够在何种程度上改善SN比。 这里的SN比以20 X log (信号/噪声)的dB换算来定义。在荧光体的条件中，在以吸收率0.5、量子效率0.3来发光的情况下，将发光的时 间常数设为l/30seco在该情况下，SN比从32. 9dB变为36. 3dB，改善了 3. 4dB。另外，在以 吸收率0. 5、量子效率0. 5来发光的情况下，将发光的时间常数设为l/30seC。在该情况下， SN 比从 32. 9dB 变为 38. 6dB,改善了 5. 7dB。此外，在以吸收率0.6、量子效率1.0发光的情况下，将发光的时间常数设为 l/30sec。在该情况下，SN比从32. 9dB变为64. 4dB,改善了 31. 5dB。在上述假定中，以光子变化的频率为15Hz的Sin波为前提。另外，在其他的条件中，在光源侧，色温度为3200K，亮度为706nit。在摄像侧，像 面照度为11. 01x，曝光时间为l/30seC，F值为5. 6。此外，设置有红外线截止滤光镜和彩色 滤光fe o另外，作为一个例子，对荧光体的吸收率为0.6、量子效率为1.0、发光定时数为 l/30sec时的时间变化进行了仿真，其结果如图14所示。如图14所示，变化的振幅减小了。因此，在所述固态摄像装置2中，由于具有通过使窄带隙半导体的量子点23分散在导电膜22中而形成的光电转换膜24，因此能够通过低压驱动来实现雪崩倍增。因此，具 有即使是微小像素、也能够实现基于倍增的高灵敏度化的优点。此外，在导电膜22中分散 有无机荧光体、发光性色素、有机荧光体中的至少一种，由此光散粒噪声下降。(固态摄像装置的第二示例的变形例1)通过如上述固态摄像装置2那样向光电转换膜24中加入荧光体等发光体26，产生 了残像，结果在是运动被摄像对象的情况下或者在手振动了的情况下，图像有可能晃动。以 下，说明使用荧光体来作为发光体26的情况。在该情况下，如图15所示，优选的是能够通过将荧光体的发光时间常数t设定为 曝光时间、以内而使该现象减少至不会产生问题的程度。这里，发光时间常数t是指从在时间0处进入了短脉冲波的激励光时开始到发光 强度I的衰减如图所示那样变为1/e为止的时间。这里，e是纳皮尔(Napier)数或者自然 对数的底。荧光体的发光时间常数T优选为曝光时间、以内。另一方面，如果过短，则降低 光散粒噪声的效果也会下降。因此，最好设定为小于等于一般的相机的曝光时间l/15sec l/60sec的、尽可能 长的发光时间常数。例如，在掺杂了锰(Mn)的氟化物系荧光体中，也存在发光时间常数长、处于10毫 秒(msec)的程度的材料。例如，在将Ca5(P04)3F:Mn用作荧光体的情况下，当发光时间常数 t = 14毫秒(msec)时接近最佳的时间。以上，主要说明了使用荧光体来作为发光体26的情况，但只要是发光体就能够获 得同样的效果。例如，也可以同样地导入发光性色素或有机荧光体。如上所述，将无机荧光体、发光性色素、以及有机荧光体等发光体26的各个时间 常数设定为比所述光电转换膜26的曝光时间短，由此抑制了残像。(固态摄像装置的第二示例的变形例2)此外，如图16所示，固态摄像装置3中的所述发光体26优选如下地分散。例如， 在所述导电膜22的厚度方向的中心，比所述窄带隙半导体的量子点23更多地分散有包括 所述无机荧光体、所述发光性色素、或者所述有机荧光体的发光体26。另外，在所述导电膜 22的所述第一电极21侧和所述第二电极25侧，比所述发光体26更多地分散有所述窄带隙 半导体的量子点23。其他的结构与通过上述图1说明的固态摄像装置1相同。S卩，硅衬底11例如使用p型硅衬底。在所述硅衬底11上形成多个像素。在图中， 作为代表，表示了两个像素的部分。在所述硅衬底11上，针对每一个像素形成了电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例 如通过n型杂质扩散层形成。例如，将磷(P)、砷(As)等n型杂质掺杂在硅衬底11中而形 成。在所述电荷蓄积层12上形成有像素电极13。另外，在所述硅衬底11上针对每一个 像素形成有栅极M0S14，该栅极M0S14将信号从电荷蓄积层12读出到读出电路(未图示)。 在该栅极M0S 14中，栅电极14-2经由栅极绝缘膜14-1形成在硅衬底11上。在所述硅衬底11上形成有覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。该绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。当然，也可以通过氧化硅膜以外的无机绝缘膜或有机绝 缘膜形成。在所述绝缘膜15上形成有连接至所述像素电极13的接头16。该接头16例如由 钨形成。当然，可以使用钨以外的导电材料。在所述绝缘膜15上形成有与所述接头16连接的第一电极21。该第一电极21分 离地形成在每一个像素上。其电极材料例如通过氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等透明 电极形成。或者，通过氟化锂(LiF)、钙等金属电极形成。即，优选的是第一电极21的金 属电极具有比导电膜22的功函小的功函值，第一电极21的金属电极的费米能级比导电膜 22的HOMO能级(或价电子带的能级)高。在所述第一电极21上形成有上述结构的光电转换膜24。该光电转换膜24是通过 使窄带隙半导体的量子点23和发光体26分散在导电膜22中而形成的。分散的结构如上 所述。所述窄带隙半导体的量子点23的带隙小于等于leV，例如形成为粒径小于等于 lOnm。关于其材料，可以例举出铅硒化合物(PbSe)、铅硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、 镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物(InSb)、铟砷化合物(InAs)。所述发光体26使用无机荧光体、发光性色素、有机荧光体中的至少一种。例如，所 述无机荧光体包括掺杂了锰的氟化物无机荧光体。另外，所述导电膜22使用MEH-PPV。在所述光电转换膜24上形成有第二电极25。由于该第二电极25为光入射侧的电 极，因此通过具有透光性的、例如氧化铟锡(IT0)、氧化铟锌、氧化锌等的透明电极形成。此外，在所述第二电极25上形成有彩色滤光层31。也可以在与该彩色滤光层31 之间的基底上形成透明的绝缘膜(未图示)。此外，在所述彩色滤光层31上针对每一个像素形成有聚光透镜33。如上构成了固态摄像装置3。在固态摄像装置3中，通过如上地构成发光体26，从发光体26发射的光会被窄带 隙半导体的量子点23高效率地吸收并被进行光电转换，产生雪崩倍增。另外，还能够获得 与上述固态摄像装置1相同的作用效果。在所述固态摄像装置3中，通过将发光体26导入到导电膜22中，还能够降低由于 像素的微小化、低照度条件或高速摄像条件等下的每单位时间入射的光子数的减少而显著 地产生的光散粒噪声。因此，能够同时实现高SN比的图像质量和基于倍增的高灵敏度这二
者o另外，即使在由于像素尺寸小、高速摄像、或者在暗处摄像等原因而导致入射到一 个像素的光子数少、光散粒噪声的比例大的状态下，也能够以高S/N比提供良好的图像质量。(3 第三实施方式)(固态摄像装置的制造方法的第一示例)以下，说明本发明的第三实施方式的固态摄像装置的制造方法的第一示例。例如，上述图1所示的固态摄像装置1能够应用于图17所示的CMOS图像传感器 的光电二极管。另外，所述固态摄像装置1的能带图如图18所示。
所述固态摄像装置1例如可以通过通常的CMOS处理(process)工序形成在硅衬 底11上。以下，参考上述图1来进行说明。所述硅衬底11使用p型(100)硅衬底。首先，在所述硅衬底11上制成像素晶体 管、在栅极绝缘膜14-1上形成了栅极电极14-2的读出用的栅极M0S14、外围电路的晶体管、 电极等电路(未图示)。然后，在所述硅衬底11上形成电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例如利用离子注 入通过n型硅层形成。在所述离子注入中，使用抗蚀剂掩膜划定了离子注入区域。该抗蚀 剂掩膜在离子注入后被除去。然后，在所述电荷蓄积层12上形成像素电极13。例如，在所述电荷蓄积层12上蒸镀形成A1电极。在该处理中，通过通常的Si-LSI 处理来制成。当然，也可以通过铝以外的半导体装置所使用的金属配线材料、金属化合物配 线材料等来形成。然后，在所述硅衬底11上形成覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。 该绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述像素电极13连接的接头16。在所述绝缘膜 15上形成了到达所述像素电极13的接触孔之后，将导电体埋入在该接触孔中，由此来形成 该接头16。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述接头16连接的第一电极21。例如，在与所述接头16连接的所述绝缘膜15上蒸镀形成A1电极。在该处理中， 可以通过通常的Si-LSI处理来制成。然后，在所述A1电极的表面上蒸镀氟化锂(LiF)，抑 制了由于空穴引起的漏泄电流。然后，在所述第一电极21上成膜分散了窄带隙半导体的量子点23的导电膜22，形 成光电转换膜24。例如，如下地形成所述光电转换膜24。首先，预先通过化学的合成法使铅硒化合物 (PbSe)的量子点分散在MEH-PPV的导电性高分子材料中。通过旋压覆盖法使其成膜，形成 所述光电转换膜24。作为所述窄带隙半导体的量子点23，除了铅硒化合物(PbSe)以外，还可以使用铅 硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物 (InSb)、铟砷化合物(InAs)等窄带隙半导体的量子点。然后，在所述光电转换膜24上形成第二电极25。例如，在所述光电转换膜24上的整个表面上，作为透明电极膜，形成氧化铟锡 (IT0)的膜。该成膜例如使用溅射法。另外，对连接在所述第二电极25上的金属配线进行 布线并使其接地，防止由于空穴蓄积而引起的充电。另外，在形成所述第二电极25之前，为了顺利地产生空穴向第二电极25侧的 移动，例如也可以在IT0透明电极的第二电极25与MEH-PPV的光电转换膜24之间形成 PED0T/PPS的中间层(未图示)。该成膜可以与上述同样地通过旋压覆盖法来成膜。所 述PED0T/PPS是聚(2，3-二氢噻吩并(3，4-b)-l，4-二恶英)/聚(磺苯乙烯)(poly (2， 3-dihydrothieno (3,4_b) 4-dioxin) /poly (styrenesulfonate))的简禾尔。另外，在各像素的所述第二电极25上形成 色滤光镜31。然后，在该器件的最上层，为了提高聚光效率并减少混色，针对每一个像素在所述彩色滤光镜31上形成聚光透镜 33。如上地形成固态摄像装置1。在所述固态摄像装置1中，通过向所述光电转换膜24施加逆偏压来读出信号。在 图18中表示了例如施加了直至3V的逆偏压时的能带图。如图18所示，能够从3V附近的电压读出信号，通过施加直至8V的逆偏压，能够读 出发生了雪崩倍增的、充足的信号。这样，能够通过低电压来驱动。(固态摄像装置的制造方法的第二示例)以下，说明本发明的第三实施方式的固态摄像装置的制造方法的第二示例。例如，上述图1所示的固态摄像装置1能够应用于图19所示的(XD图像传感器的 光电二极管。所述固态摄像装置1例如可以通过通常的(XD处理工序形成在硅衬底11上。以 下，参考上述图1来进行说明。所述硅衬底11使用p型(100)硅衬底。首先，在所述硅衬底11上制成转移栅极 (对应于栅极M0S14)、垂直转移(XD等电路。然后，在所述硅衬底11上形成电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例如利用离子注 入通过n型硅层形成。在该离子注入中，使用抗蚀剂掩膜划定了离子注入区域。该抗蚀剂 掩膜在离子注入后被除去。然后，在所述电荷蓄积层12上形成像素电极13。例如，在所述电荷蓄积层12上蒸镀形成A1电极。在该处理中，通过通常的Si-LSI 处理来制成。当然，也可以通过铝以外的半导体装置所使用的金属配线材料、金属化合物配 线材料等来形成。然后，在所述硅衬底11上形成覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。 该绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述像素电极13连接的接头16。在所述绝缘膜 15上形成到达所述像素电极13的接触孔之后，将导电体埋入在该接触孔中，由此来形成该 接头16。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述接头16连接的第一电极21。例如，在与所述接头16连接的所述绝缘膜15上蒸镀形成A1电极。在该处理中， 可以通过通常的Si-LSI处理来制成。然后，在所述A1电极的表面上蒸镀氟化锂(LiF)，抑 制了由于空穴引起的漏泄电流。然后，在所述第一电极21上成膜分散了窄带隙半导体的量子点23的导电膜22，形 成光电转换膜24。例如，如下地形成所述光电转换膜24。首先，预先通过化学的合成法使铅硒化合物 (PbSe)的量子点分散在MEH-PPV的导电性高分子材料中。通过旋压覆盖法使其成膜，形成 所述光电转换膜24。作为所述窄带隙半导体的量子点23，除了铅硒化合物(PbSe)以外，还可以使用铅 硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物 (InSb)、铟砷化合物(InAs)等窄带隙半导体的量子点。
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然后，在所述光电转换膜24上形成第二电极25。例如，在所述光电转换膜24上的整个表面上，作为透明电极膜，形成氧化铟锡 (IT0)的膜。该成膜例如使用溅射法。另外，对连接在所述第二电极25上的金属配线进行 布线并使其接地，防止由于空穴蓄积而引起的充电。另外，在形成所述第二电极25之前，为了顺利地产生空穴向第二电极25侧的移 动，例如也可以在IT0透明电极的第二电极25与MEH-PPV的光电转换膜24之间形成PED0T/ PPS的中间层(未图示)。该成膜可以与上述同样地通过旋压覆盖法来成膜。所述PED0T/ PPS是聚(2，3-二氢噻吩并(3，4-b)-l，4-二恶英)/聚(磺苯乙烯)的简称。如上地形成光电转换部。另外，在各像素的所述第二电极25上形成彩色滤光镜31。然后，在该器件的最上 层，为了提高聚光效率并减少混色，针对每一个像素在所述彩色滤光镜31上形成聚光透镜 33。如上地形成固态摄像装置1。在所述固态摄像装置1中，通过向所述光电转换膜24施加逆偏压来读出信号。在 上述图18中表示了例如施加了直至3V的逆偏压时的能带图。如上述图18所示，能够从3V附近的电压读出信号，通过施加直至8V的逆偏压，能 够读出发生了雪崩倍增的、充足的信号。这样，能够通过低电压来驱动。(固态摄像装置的制造方法的第三示例)以下，说明本发明的第三实施方式的固态摄像装置的制造方法的第三示例。例如，上述图12所示的固态摄像装置2能够应用于图17所示的CMOS图像传感器 的光电二极管。另外，所述固态摄像装置2的能带图与上述图18所示的相同。所述固态摄像装置2例如可以通过通常的CMOS处理工序形成在硅衬底11上。以 下，参考上述图12来进行说明。所述硅衬底11使用p型(100)硅衬底。首先，在所述硅衬底11上制成像素晶体 管、在栅极绝缘膜14-1上形成了栅极电极14-2的读出用的栅极M0S14、外围电路的晶体管、 电极等的电路。然后，在所述硅衬底11上形成电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例如利用离子注 入通过n型硅层形成。在该离子注入中，使用抗蚀剂掩膜划定了离子注入区域。该抗蚀剂 掩膜在离子注入后被除去。然后，在所述电荷蓄积层12上形成像素电极13。例如，在所述电荷蓄积层12上蒸镀形成A1电极。在该处理中，通过通常的Si-LSI 处理来制成。当然，也可以通过铝以外的半导体装置所使用的金属配线材料、金属化合物配 线材料等来形成。然后，在所述硅衬底11上形成覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。 该绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述像素电极13连接的接头16。在所述绝缘膜 15上形成到达所述像素电极13的接触孔之后，将导电体埋入在该接触孔中，由此来形成该 接头16。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述接头16连接的第一电极21。
例如，在与所述接头16连接的所述绝缘膜15上蒸镀形成A1电极。在该处理中， 可以通过通常的Si-LSI处理来制成。然后，在所述A1电极的表面上蒸镀氟化锂(LiF)，抑 制了由于空穴引起的漏泄电流。然后，在所述第一电极21上成膜分散了窄带隙半导体的量子点23和发光体26的 导电膜22，形成光电转换膜24。例如，如下地形成所述光电转换膜24。首先，预先通过化学的合成法使铅硒化合物 (PbSe)的量子点和荧光体的Ca5 (P04) 3F:Mn分散在MEH-PPV的导电性高分子材料中。通过 旋压覆盖法使其成膜，形成所述光电转换膜24。MEH-PPV是聚(2-甲氧基_5_(2’ -乙基己 氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基)的简称。作为所述窄带隙半导体的量子点23，除了铅硒化合物(PbSe)以外，还可以使用铅 硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物 (InSb)、铟砷化合物(InAs)等窄带隙半导体的量子点。所述发光体26使用无机荧光体、发光性色素、有机荧光体中的至少一种。例如，所 述无机荧光体使用掺杂了锰的氟化物无机荧光体。然后，在所述光电转换膜24上形成第二电极25。例如，在所述光电转换膜24上的整个表面上，作为透明电极膜，形成氧化铟锡 (IT0)的膜。该成膜例如使用溅射法。另外，对连接在所述第二电极25上的金属配线进行 布线并使其接地，防止由于空穴蓄积而引起的充电。另外，在形成所述第二电极25之前，为了顺利地产生空穴向第二电极25侧的移 动，例如也可以在IT0透明电极的第二电极25与MEH-PPV的光电转换膜24之间形成PED0T/ PPS的中间层(未图示)。该成膜可以与上述同样地通过旋压覆盖法来成膜。所述PED0T/ PPS是聚(2，3-二氢噻吩并(3，4-b)-l，4-二恶英)/聚(磺苯乙烯)的简称。另外，在各像素的所述第二电极25上形成彩色滤光镜31。然后，在该器件的最上 层，为了提高聚光效率并减少混色，针对每一个像素在所述彩色滤光镜31上形成聚光透镜 33。如上地形成固态摄像装置2。在所述固态摄像装置2中，通过向所述光电转换膜24施加逆偏压来读出信号。于 是，呈现出与上述图18所示的能带图相同的能带图。因此，如上述图18所示，能够从3V附近的电压读出信号，通过施加直至8V的逆偏 压，能够读出发生了雪崩倍增的、充足的信号。这样，能够通过低电压来驱动。关于该固态 摄像装置2的图像质量，光散粒噪声被抑制，结果获得了 SN比高的高图像质量，并且获得了 高灵敏度。(固态摄像装置的制造方法的第四示例)以下，说明本发明的第三实施方式的固态摄像装置的制造方法的第四示例。例如，上述图16所示的固态摄像装置3能够应用于上述图17所示的CMOS图像传 感器的光电二极管。所述固态摄像装置3例如可以通过通常的CMOS处理工序形成在硅衬底11上。以 下，参考上述图1来进行说明。所述硅衬底11使用p型(100)硅衬底。首先，在所述硅衬底11上制成像素晶体管、在栅极绝缘膜14-1上形成了栅极电极14-2的读出用的栅极M0S14、外围电路的晶体管、 电极等的电路(未图示)。然后，在所述硅衬底11上形成电荷蓄积层12。该电荷蓄积层12例如利用离子注 入通过n型硅层形成。在该离子注入中，使用抗蚀剂掩膜划定了离子注入区域。该抗蚀剂 掩膜在离子注入后被除去。然后，在所述电荷蓄积层12上形成像素电极13。例如，在所述电荷蓄积层12上蒸镀形成A1电极。在该处理中，通过通常的Si-LSI 处理来制成。当然，也可以通过铝以外的半导体装置所使用的金属配线材料、金属化合物配 线材料等来形成。然后，在所述硅衬底11上形成覆盖所述像素电极13、栅极M0S14等的绝缘膜15。 该绝缘膜15例如通过氧化硅膜形成。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述像素电极13连接的接头16。在所述绝缘膜 15上形成到达所述像素电极13的接触孔之后，将导电体埋入在该接触孔中，由此来形成该 接头16。然后，在所述绝缘膜15上形成与所述接头16连接的第一电极21。例如，在与所述接头16连接的所述绝缘膜15上蒸镀形成A1电极。在该处理中， 可以通过通常的Si-LSI处理来制成。然后，在所述A1电极的表面上蒸镀氟化锂(LiF)，抑 制了由于空穴引起的漏泄电流。然后，在所述第一电极21上成膜分散了窄带隙半导体的量子点23的导电膜22，形 成光电转换膜24。例如，如下地形成所述光电转换膜24。首先，预先通过化学的合成法使铅硒化合物 (PbSe)的量子点分散在MEH-PPV的导电性高分子材料中。通过旋压覆盖法使其成膜。然 后，通过旋压覆盖法，将发光体26、例如萤光体的Ca5 (P04) 3F:Mn分散在MEH-PPV的导电性高 分子材料中而形成的材料成膜在其上。然后，通过旋压覆盖法将预先通过化学的合成法使 铅硒化合物(PbSe)的量子点分散在MEH-PPV的导电性高分子材料中而得到的材料成膜在 其上。通过这样进行三次旋压覆盖法来成膜，形成三层构造的光电转换膜24。在该光电 转换膜24中，在导电膜22的厚度方向的中心附近大量分布有发光体26，并且在其上下大量 分布有窄带隙半导体的量子点23。作为所述窄带隙半导体的量子点23，除了铅硒化合物(PbSe)以外，还可以使用铅 硫化合物(PbS)、铅碲化合物(PbTe)、镉硒化合物(CdSe)、镉碲化合物(CdTe)、铟锑化合物 (InSb)、铟砷化合物(InAs)等窄带隙半导体的量子点。然后，在所述光电转换膜24上形成第二电极25。例如，在所述光电转换膜24上的整个表面上，作为透明电极膜，形成氧化铟锡 (IT0)的膜。该成膜例如使用溅射法。另外，对连接在所述第二电极25上的金属配线进行 布线并使其接地，防止由于空穴蓄积而引起的充电。另外，在形成所述第二电极25之前，为了顺利地产生空穴向第二电极25侧的移 动，例如也可以在IT0透明电极的第二电极25与MEH-PPV的光电转换膜24之间形成PED0T/ PPS的中间层(未图示)。该成膜可以与上述同样地通过旋压覆盖法来成膜。所述PED0T/PPS是聚(2，3-二氢噻吩并(3，4-b)_l，4-二恶英)/聚(磺苯乙烯)的简称。另外，在各像素的所述第二电极25上形成彩色滤光镜31。然后，在该器件的最上 层，为了提高聚光效率并减少混色，针对每一个像素在所述彩色滤光镜31上形成聚光透镜 33。如上地形成固态摄像装置3。在所述固态摄像装置3中，通过向所述光电转换膜24施加逆偏压来读出信号。于 是，呈现出与上述图18所示的相同的能带图。因此，如上述图18所示，能够从3V附近的电压读出信号，通过施加直至8V的逆偏 压，能够读出发生了雪崩倍增的、充足的信号。这样，能够通过低电压来驱动。关于该固态 摄像装置3的图像质量，光散粒噪声被抑制，结果获得了 SN比高的高图像质量，并且获得了 高灵敏度。作为所述导电膜22，对MEH-PPV(聚(2-甲氧基-5_(2，_乙基己氧基)_1，4_亚苯 基亚乙烯基))进行了说明。对于获得同样效果的所述导电膜22来说，作为导电性无机材料，例如有锡-锑系 氧化物水系涂料(例如JEMC0公司制)或导电性氧化锌的水系分散体(例如HAKUSUI TEC 公司制)。除此以外，作为导电性有机材料，有聚噻吩系的有机导电聚合物。在使所述窄带隙半导体的量子点23分散在上述说明的导电性有机材料或导电性 无机材料中之后，涂覆该溶液，由此可以形成光电转换膜24。该溶液的涂覆不限于所述旋压 覆盖法，可以使用辊涂和浸渍等涂层法、以及网板印刷和喷墨等印刷方法。通过图20的简要结构图来说明所述浸渍法的一个例子。如图20所示，将预先完成了直至第一电极21 (未图示)的工序的硅衬底11浸入 到所述溶液71中之后，将硅衬底11向上方提起，由此在硅衬底11表面上涂布溶液。此时， 通过预先对硅衬底11表面实施氮化或氧化的等离子处理或亲水性的化学处理来调整表面 的润湿性，或者调整硅衬底11的提起速度，由此能够控制涂布膜81 (光电转换膜24)的厚 度。由于该光电转换膜24的窄带隙半导体的吸收系数一般比硅的吸收系数高两位，因此只 要为大于等于50nm的厚度就具有光吸收的效果。如果为更优选的大于等于500nm并小于 等于1 P m，则具有充足的光吸收的效果。另外，如通过上述图16说明的那样，也可以分为包含窄带隙半导体的量子点23的 导电膜22和包含发光体26的导电膜22来形成光电转换膜24。另外，在各膜的形成中，也 可以重复进行多次的涂布工序而形成为希望的厚度。接下来，说明导电膜22中的窄带隙半导体的量子点23、发光体26的加入比例(重 量％或体积比)、以及发光体26的种类。窄带隙半导体的量子点23被加入到MEH-PPV的导电膜22中的比例与APPLIED PHYSICS LETTERS 86,093103(2005)中记载的太阳电池的效率相同。因此，如果MEH-PPV的 重量％为大于等于50%，则具有倍增的效果。更加优选的是作为获得最大效率的比例而 采用97士2%。其他种类的导电膜也相同。关于发光体26被加入到MEH-PPV的导电膜22中的比例，作为光电转换膜24的整 体的体积比，如果大于等于1%，则具有效果。此外，为了充分地发挥出发光体26的吸收和 发光的效果，优选为大于等于10%。
这里，发光体26的尺寸优选小于等于光电转换膜24的厚度，即小于等于1 y m。此 外，为了提高对导电膜22的分散特性，优选小于等于50nm的纳米粒子。发光体26的材料除了掺杂了锰的氟化物系无机荧光体以外，还有以下材料。例如，在ZnS的母材中掺杂了 Ag、Al、Cu等的发光中心的荧光体，在Y202S的母材中 掺杂了 Eu等的发光中心的荧光体。另外，还有在(SrCaBaMg)5(P04)3Cl的母材、(Y，Gd)B03 的母材、或者BaMgAl1(l017的母材中掺杂了 Eu等的发光中心的荧光体。另外，还有在LaP04母材中掺杂了 Ce、Tb等的发光中心的荧光体。另外，还有在Ca1Q(P04)6FCl母材中掺杂了 Sb、Mn等的发光中心的荧光体。另外，还有在Zn2Si04的母材中掺杂了 Mn等的发光中心的荧光体。此外，还有在Sr4Al14025的母材中掺杂了 Eu、Dy等的发光中心的荧光体。以下，说明窄带隙半导体的量子点23、发光体26的微粒子或纳米粒子的制成方 法。以上记载了化学的合成法，但是也可以使用其他方法。例如，在真空中或者在Ar 等非活性气体中通过电阻加热或者电子线照射加热等方法使多种或单一的化合物原料或 单元素原料气化并蒸镀在衬底上，由此形成微粒子。当然，上述多种或单一的化合物原料或 单元素原料包含构成所述窄带隙半导体的量子点23或所述发光体26的元素。可以聚集该 微粒子来作为窄带隙半导体的量子点23或发光体26的原料。或者，通过激光烧蚀等来升华窄带隙半导体的量子点23、发光体26的材料靶材并 同样地蒸镀在衬底上，由此形成微粒子并聚集该微粒子。此外，也可以不聚集而直接蒸镀在导电膜22上来形成窄带隙半导体的量子点23、 发光体26的纳米粒子或微粒子。此外，在其上再次形成导电膜22而构成为夹层(sandwich)构造。在该情况下，不 需要预先将窄带隙半导体的量子点23、发光体26分散在形成导电膜22的导电性材料中。此外，也可以通过粉碎来制成纳米粒子或微粒子。在该情况下，将预先准备的原料 的毛坯通过球磨机或珠磨机等粉碎并加工为希望的尺寸。(4 第四实施方式)(摄像装置的结构的一个例子)接下来，通过图21的框图来说明本发明的摄像装置的一个实施方式。该摄像装置 使用了本发明的固态摄像装置。如图21所示，在摄像装置200中，摄像部201具有固态摄像装置(未图示)。在该 摄像部201的聚光侧具有使像成像的成像光学部202。另外，在该摄像部201上连接有信号 处理部203，该信号处理部203包括驱动摄像部201的驱动电路、以及将通过固态摄像装置 进行了光电转换而获得的信号处理成图像的信号处理电路等。另外，可以通过图像存储部 (未图示)来存储由所述信号处理部203处理后的图像信号。在该摄像装置200中，可以将 在上述各个实施方式中说明的固态摄像装置1 3用于所述摄像部201的固态摄像装置。在本发明的摄像装置200中，由于使用本发明的固态摄像装置1 3，因此灵敏度 提高，从而能够执行高灵敏度的摄像。因此，能够抑制图像质量的劣化并能够执行灵敏度高 的摄像，因而具有即使在暗的摄像环境下、例如即使是夜间摄像等也能够执行高图像质量 的摄像的优点。
本发明的摄像装置200不限于上述结构，可以应用于任何使用固态摄像装置的摄
像装置。所述固态摄像装置1 3可以是形成为单芯片的形式，也可以是具有将摄像部、信 号处理部或光学系统集中封装而形成的具有摄像功能的模块状的形式。这里，摄像装置例 如表示具有相机或摄像功能的便携设备。另外，“摄像”不仅是通常的相机摄像时的影像的 摄取，其广义的含义还包括指纹检测等。
权利要求
一种固态摄像装置，包括第一电极；第二电极，与所述第一电极相对地形成；以及光电转换膜，形成在所述第一电极与所述第二电极之间，通过使窄带隙半导体的量子点分散在导电膜中而形成；其中，所述第一电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成，另一者由金属电极或透明电极形成。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中， 所述窄带隙半导体的量子点的带隙小于等于leV。
3.根据权利要求1或2所述的固态摄像装置，其中，所述窄带隙半导体的量子点为铅硒化合物、铅硫化合物、铅碲化合物、镉硒化合物、镉 碲化合物、铟锑化合物、铟砷化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固态摄像装置，其中，所述导电膜包括聚(2-甲氧基_5_(2’ -乙基己氧基)-1，4_亚苯基亚乙烯基)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像装置，其中， 所述第一电极由金属电极构成，所述金属电极具有比所述导电膜的功函小的功函值，与所述导电膜的HOMO能级或价 电子带的能级相比，所述金属电极的费米能级更高。
6.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中， 所述金属电极由氟化锂或钙形成，所述透明电极由氧化铟锡形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的固态摄像装置，其中，在包括所述第一电极、所述光电转换膜、以及所述第二电极的像素的光入射侧具有聚 光透镜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的固态摄像装置，其中，在所述导电膜中分散有无机荧光体、发光性色素、以及有机荧光体中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其中， 所述无机荧光体包括掺杂了锰的氟化物无机荧光体。
10.根据权利要求8或9所述的固态摄像装置，其中，所述无机荧光体、所述发光性色素、以及所述有机荧光体的各自的时间常数比所述光 电转换膜的曝光时间短。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的固态摄像装置，其中，在所述导电膜的厚度方向的中心，所述无机荧光体、所述发光性色素、或者所述有机荧 光体比所述窄带隙半导体的量子点更多地分散，在所述导电膜的所述第一电极侧和所述第二电极侧，所述窄带隙半导体的量子点比所 述无机荧光体、所述发光性色素、或者所述有机荧光体更多地分散。
12.一种固态摄像装置的制造方法，包括以下工序 在硅衬底上形成电荷蓄积层；在所述电荷蓄积层上形成像素电极； 形成覆盖所述像素电极的绝缘膜； 在所述绝缘膜上形成与所述像素电极连接的接头； 在所述绝缘膜上形成与所述接头连接的第一电极；在所述第一电极上成膜分散有窄带隙半导体的量子点的导电膜，形成光电转换膜；以及在所述光电转换膜上形成第二电极； 其中，所述第一电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成，另一者由金属电极或透明电 极形成。
13. 一种摄像装置，包括 聚光光学部，汇聚入射光；摄像部，具有固态摄像装置，所述固态摄像装置接收通过所述聚光光学部汇聚的光并 进行光电转换；以及信号处理部，处理进行了光电转换而获得的信号； 其中，所述固态摄像装置包括 第一电极；第二电极，与所述第一电极相对地形成；以及光电转换膜，形成在所述第一电极与所述第二电极之间，通过使窄带隙半导体的量子 点分散在导电膜中而形成； 在所述固态摄像装置中，所述第一电极和所述第二电极中的一者由透明电极形成，另一者由金属电极或透明电 极形成。
全文摘要
本发明提供一种固态摄像装置及其制造方法、以及摄像装置，能够在抑制了光散粒噪声的状态下通过雪崩倍增来提高灵敏度。所述固态摄像装置包括第一电极(21)；第二电极(25)，与所述第一电极(21)相对地形成；以及光电转换电极(24)，形成在所述第一电极(21)与所述第二电极(25)之间，通过使窄带隙半导体的量子点(23)分散在导电膜(22)中而形成；所述第一电极(21)和所述第二电极(25)中的一者由透明电极形成，另一者由金属电极或透明电极形成。
文档编号H01L27/146GK101853865SQ201010107209
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月29日 优先权日2009年1月29日
发明者户田淳 申请人:索尼公司