专利名称：固体摄像器件、该固体摄像器件的制造方法和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像器件、该固体摄像器件的制造方法和电子装置。
背景技术：
如数码摄像机和数码相机等电子装置包括固体摄像器件。例如，固体摄像器件包括互补金属氧化物半导体(CM0Q型图像传感器和电荷耦合器件(CCD)型图像传感器。在固体摄像器件中，多个像素排列在半导体基板的表面上。在每个像素中，布置光电转换部。光电转换部例如是光电二极管，光电转换部通过接收经外部连接的具有光接收表面的光学系统入射的光及进行光电转换来产生信号电荷。在固体摄像器件中进行彩色图像成像的情况下，通常，光电转换部通过接收经具有光接收表面的滤色器入射的光并进行光电转换来产生信号电荷。例如，三基色(红色、绿色和蓝色)的滤色器在成像表面上布置成拜耳(Bayer)图案，通过每个像素中的光电转换部来接收穿过每种颜色的滤色器的每种颜色的光。另外，对于固体摄像器件，总是期望小型化及增加像素数量。对于这种情形，减小了单个像素的尺寸，由此，每个像素难以接收足量的光。因此，难以改善所获得图像的图像质量。因此，期望固体摄像器件具有更高的灵敏度。除上面的说明之外，对于执行高速成像以改善动态图像特性的情况及对于期望在暗环境下成像的情况，由于降低了入射到像素上的光的光量，所以特别需要较高的灵敏度。对于固体摄像器件中的CMOS型图像传感器，除光电转换部之外，像素还包括像素晶体管。像素晶体管用于读取光电转换部中所产生的信号电荷并将电信号输出到信号线。通常，对于固体摄像器件，光电转换部接收从半导体基板的表面侧入射的光，所述表面设置有电路、布线等。对于这种情况，电路、布线等干涉或反射入射光，由此，难以改善灵敏度。因此，提出了“背侧照射型”固体摄像器件，“背侧照射型”固体摄像器件的光电转换部接收从半导体基板的背侧入射的光，该背侧与半导体基板的设置有电路、布线等的表面相对(例如，参照日本未审查专利公开公报No. 2008-182142)。除此之外，提出了“层叠型(layered type) ”固体摄像器件，在“层叠型”固体摄像器件中，用于选择性地接收各颜色的光的光电转换部不沿着成像表面的方向布置， 各颜色的光电转换部而是以在垂直于成像表面的深度方向上层叠的方式布置。这里，例如，多个光电转换部是由具有相互不同的带隙的材料形成，并在深度方向上层叠，以便分离和检测每种颜色的光，并按照颜色输出信号(例如，参照日本未审查专利公开公报No. 2006-245088)。而且，提出了通过由于雪崩倍增所引起的信号放大来实现灵敏度的改善(例如， 参照 IEEE Transactions Electron Devices, Vol. 44, No. 10，October，1997 (1997)，及 IEEE J.Solid-State Circuits,40,1847(2005))。而且，提出了通过在光电转换部中使用具有高光学吸收系数的“黄铜矿 (chalcopyrite)类”化合物半导体膜(例如，Cuhfeik2膜)实现灵敏度的改善(例如，参照日本未审查专利公开公报2007-123720及2008年JSAP春季会议的扩展摘要 ^p-ZC-12(2008))。在上面的说明中，通过在电极上生长晶体来形成黄铜矿类化合物半导体膜，黄铜矿类化合物半导体膜是多晶体。因此，由于晶体缺陷所引起的暗电流的出现变得显著。在这种情况下，难以驱散。而且，通过蚀刻处理(如，RIE方法)加工黄铜矿类化合物半导体膜，使得在各像素之间暴露化合物半导体膜的侧面(例如，参照2008年JSAP春季会议的扩展摘要 29p-ZC-12(2008)中的图 2(j))。因此，在上面的说明中，像素之间的隔离不充分，由此，像素之间可能发生混色，使得降低了所获得图像的图像质量。而且，构成像素的光电转换部的侧壁暴露，由此，在那里形成界面态，出现的暗电流更大，这是因为例如捕获的载流子释放。特别是，在通过RIE方法进行蚀刻处理的情况下，由于离子辐射而对晶体的损害变得显著，由此，出现的暗电流更大。在通过使用RIE方法的蚀刻处理进行像素隔离的情况下，无效区域增加，由此，光电转换部的有效光接收表面的面积变小，使得降低了量子效率。另外，在通过晶体生长形成上述化合物半导体膜的情况下，可能发生反相畴 (antiphase domain)，由此，难以改善装置的性能。如上所述，对于将黄铜矿类化合物半导体膜用作光电转换部的固体摄像器件，所获得图像的图像质量可能发生如劣化的问题，例如，混色。
发明内容
由此，期望提供一种固体摄像器件、一种用于制造所述固体摄像器件的方法和一种电子装置，其中，在将黄铜矿类化合物半导体膜用作光电转换部的情况下，能够防止混色等的发生，能够抑制如所获得图像的图像质量劣化等问题的发生。根据本发明的实施例的固体摄像器件设有像素区域，所述像素区域中布置有多个包括像素转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，其中，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并以与硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，所述像素隔离部是由经受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。根据本发明的实施例的固体摄像器件的制造方法包括以下步骤生产设有像素区域的固体摄像器件，所述像素区域中排列有多个包括光电转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，固体摄像器件的所述生产包括以下步骤形成所述光电转换膜，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并以与硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，及由经受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成所述像素隔离部，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素布置的所述光电转换膜之间成为势垒。根据本发明的实施例的电子装置设有像素区域，所述像素区域中布置有多个包括像素转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，其中，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并以与硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，所述像素隔离部是由经受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。在根据本发明的实施例中，所述像素隔离部是由经受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。对于上面的说明，术语“晶格匹配”的定义包括在所述光电转换膜的厚度处于临界膜厚度范围内的条件下接近晶格匹配的状态。S卩，如果所述厚度处于所述临界膜厚度内，即使未达到理想的晶格匹配(Aa/a = 0)的情况下仍能够实现不包括失配位错(misfit dislocation)的良好结晶度。在这方面，术语“临界膜厚度”是由下述“Matthews and Blakeslee公式”(例如参照 J. W. Matthews and Α. Ε. Blakeslee, J. Cryst. Growth 27(1974) 118-125)或 “People and Bean 公式”(例如参照 R. People and J. C. Bean, App 1. Phys. Lett. 47 (1985) 322-324) 规定。在下面的公式中，a代表晶格常数，b代表位错的柏氏矢量(Burgers vector), ν代表泊松比(Poisson' s ratio)，f代表晶格失配| Δ a/a | 0
权利要求
1.一种固体摄像器件，其包括像素区域，在所述像素区域中排列有多个包括光电转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，其中，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并在硅基板上布置成为与所述硅基板晶格匹配，所述像素隔离部是由受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。
2.如权利要求1所述的固体摄像器件，还包括高浓度杂质扩散层，其布置在所述光电转换膜的处于入射光的入射侧的表面上。
3.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述高浓度杂质扩散层布置成在所述多个像素之间互相连接。
4.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是偏离基板。
5.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是在<011>方向上偏离{100} 基板的偏离基板。
6.如权利要求5所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是还在<0-11>方向上偏离所述{100}基板的偏离基板。
7.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是在<011>方向上以等于或大于2°的倾斜角偏离{100}基板的偏离基板。
8.如权利要求7所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是还在<0-11>方向上以等于或大于2°的倾斜角偏离所述{100}基板的偏离基板。
9.如权利要求6所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是在<0((l-k)/2)1〉方向上以等于或大于2°的合成倾斜角偏离的偏离基板，其中，使用所述<011>方向上的倾斜角Q1 和所述<0-11>方向上的倾斜角θ 2通过公式(1)来定义k k = Tan ( θ 2)/Tan( θ》⑴。
10.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板是在
士5°方向上以等于或大于3°的偏离角偏离{100}基板的偏离基板。
11.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述光电转换膜包括第一光电转换膜，其具有2. OOeV士0. IeV的带隙，且选择性地对入射光中的红色成分光进行光电转换；第二光电转换膜，其具有2. 20eV士0. 15eV的带隙，且选择性地对入射光中的绿色成分光进行光电转换；及第三光电转换膜，其具有2. 51eV士0. 2eV的带隙，且选择性地对入射光中的蓝色成分光进行光电转换。
12.如权利要求11所述的固体摄像器件，其中，所述第一光电转换膜布置在所述硅基板上，所述第二光电转换膜隔着所述第一光电转换膜布置在所述硅基板上，所述第三光电转换膜隔着所述第一光电转换膜和所述第二光电转换膜布置在所述硅基板上。
13.如权利要求12所述的固体摄像器件，其中，所述第一光电转换膜和所述第二光电转换膜之间的界面部分以及所述第二光电转换膜和所述第三光电转换膜之间的界面部分布置成使得这两个界面部分的能带结构比这两个界面部分之外的部分具有更宽的带隙。
14.如权利要求13所述的固体摄像器件，其中，所述第一光电转换膜、所述第二光电转换膜和所述第三光电转换膜布置成使得P型杂质区域和η型杂质区域在所述硅基板的表面方向上并排排列。
15.如权利要求1所述的固体摄像器件，还包括中间层，其设置在所述黄铜矿光电转换膜和所述硅基板之间，其中，所述黄铜矿光电转换膜的电子亲和性大于所述硅基板的电子亲和性，并且所述中间层布置成使其电子亲和性处于所述硅基板的电子亲和性和所述黄铜矿光电转换膜的电子亲和性之间。
16.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述硅基板在与设有所述光电转换膜的一个表面相对的另一表面上设有布线层，所述光电转换膜布置成用于接收从所述一个表面侧入射到所述硅基板的光并对该光进行光电转换。
17.—种固体摄像器件的制造方法，所述方法包括以下步骤制造固体摄像器件，所述固体摄像器件设有像素区域，所述像素区域中排列有多个包括光电转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，所述制造固体摄像器件的步骤包括以下步骤按照与硅基板晶格匹配的方式在所述硅基板上形成所述光电转换膜，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体；及形成所述像素隔离部，所述像素隔离部由受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素布置的所述光电转换膜之间成为势垒。
18.如权利要求17所述的固体摄像器件的制造方法，其中，所述形成所述光电转换膜的步骤和所述形成所述像素隔离部的步骤包括以下步骤通过在所述硅基板上外延生长由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的所述黄铜矿结构化合物半导体，使得覆盖用于形成所述光电转换膜的部分和用于形成所述像素隔离部的部分，由此形成化合物半导体膜；通过对所述化合物半导体膜中的用于形成所述像素隔离部的部分进行选择性掺杂形成所述像素隔离部。
19.如权利要求17所述的固体摄像器件的制造方法，其中，在所述形成所述光电转换膜的步骤中，通过在所述硅基板上外延生长由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的所述黄铜矿结构化合物半导体，以选择性地覆盖用于形成所述光电转换膜的部分，由此形成所述光电转换膜，在所述形成所述像素隔离部的步骤中，通过在所述硅基板上外延生长所述化合物半导体，以至少覆盖用于形成所述像素隔离部的部分，由此形成所述像素隔离部。
20. 一种电子装置，其包括像素区域，在所述像素区域中排列有多个包括光电转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，其中，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并在硅基板上布置成为与所述硅基板晶格匹配，所述像素隔离部是由受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。
全文摘要
本发明涉及固体摄像器件、该固体摄像器件的制造方法和电子装置。所述固体摄像器件包括像素区域，在所述像素区域中排列有多个包括光电转换膜的像素，在所述多个像素之间设置有像素隔离部，其中，所述光电转换膜是由铜-铝-镓-铟-硫-硒类混合晶体或铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒类混合晶体组成的黄铜矿结构化合物半导体，并在硅基板上布置成为与所述硅基板晶格匹配，所述像素隔离部是由受掺杂浓度控制或组分控制的化合物半导体形成，使得所述像素隔离部在根据所述多个像素所布置的所述光电转换膜之间成为势垒。根据本发明的固体摄像器件能够防止混色等的发生，能够抑制如所获得图像的图像质量劣化等问题的发生。
文档编号H01L27/146GK102194843SQ201110057850
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月10日 优先权日2010年3月19日
发明者户田淳 申请人:索尼公司