光检测器件的制作方法

本发明涉及固态成像元件和电子设备，特别地，涉及能够从一个像素区域产生红(r)、绿(g)和蓝(b)各颜色信号的垂直光谱型(vertical spectral type)固态成像元件以及电子设备。相关申请的交叉参考本申请主张享有于2016年3月31日提交的jp 2016-070060号日本专利申请的优先权权益，并将该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术：

1、能够通过在基板的深度方向上层叠多个光电转换部(光电二极管(pd)等)而从一个像素区域产生多个颜色信号的垂直光谱型固态成像元件已经被提出。

2、因为不需要去马赛克处理，所以垂直光谱型固态成像元件具有例如不容易产生伪色等优点，且光利用效率高于相关领域中的从一个像素区域产生r、g和b中的一种颜色信号的固态成像元件。

3、截至目前，已经存在固态成像元件中的多个像素共享用于实现像素的精细处理的浮动扩散(fd)的技术，也提出将用于使多个像素共享fd的构造应用于垂直光谱型固态成像元件(例如，参见专利文献1)。

4、图1示出了由多个像素共享fd的垂直光谱型固态成像元件的构造例。

5、固态成像元件10是背面照射型的，即光从背面侧(图中的下侧)入射。根据入射光的g分量的波长进行光电转换的光电转换膜(g)12-1形成在固态成像元件10的像素1中并且位于si基板11的背面的外部。根据入射光的b分量的波长进行光电转换的pd(b)13-1和根据入射光的r分量的波长进行光电转换的pd(r)14-1从固态成像元件的si基板11的背面侧依次层叠在si基板11中。

6、垂直晶体管(tr)16-1连接至pd(b)13-1。平面tr 17-1形成在pd(r)14-1的正面侧(图中的顶侧)。

7、同样，在像素2中，光电转换膜(g)12-2形成在si基板11的背面的外部。pd(b)13-2和pd(r)14-2从si基板11的背面侧依次层叠在si基板11中。

8、垂直tr 16-2连接至pd 13-2。平面tr 17-2形成在pd(r)14-2的正面侧。

9、此外，fd 15形成在像素之间。例如，fd 15-2形成在像素1与像素2之间。

10、在固态成像元件10的像素1中，如实线箭头所示，pd(b)13-1进行光电转换而获得的电荷经由垂直tr 16-1而被传输至fd 15-2且被存储在其中。此外，pd(r)14-1进行光电转换而获得的电荷经由平面tr 17-1被传输且被存储在fd 15-1中。

11、此外，在像素2中，pd(b)13-2进行光电转换而获得的电荷经由垂直tr 16-2被传输且被存储在fd 15-3中。此外，pd(r)14-2进行光电转换而获得的电荷经由平面tr 17-2被传输且被存储在fd 15-2中。

12、即，在固态成像元件10中，在相邻的像素1和2中形成在si基板11的不同深度且分别使用不同波长的光进行光电转换的pd(b)13-1和pd(r)14-2被构造为共享fd 15-2。

13、引用列表

14、专利文献

15、专利文献1：jp 2010-114323a

技术实现思路

1、技术问题

2、在图1所示的固态成像元件10的构造中，垂直tr 16的传输区域相邻于平面tr 17的传输区域。因此，同时的单独优化是困难的，且不利于精细加工。此外，当如图中的虚线箭头所示，在电荷被存储在pd(r)14-2中的状态下导通垂直tr 16-1时，可能产生电荷的短路，这表明垂直tr 16-1错误地读取pd(r)14-2中的电荷，且因此可能发生混色。

3、此外，使用不同波长的光进行光电转换的pd(b)13和pd(r)14共享fd 15。因此，不能优化每个颜色的转换效率。因为使用不同波长的光进行光电转换的pd(b)13和pd(r)14共享fd 15，所以对于pd(b)13和pd(r)14，不能单独地优化位于fd 15后级的放大tr(未示出)。

4、考虑到上述以及其它问题，构思出本发明，且能够实现像素的精细加工以及转换效率和放大tr的优化。

5、技术问题的解决方案

6、根据本发明的实施例，提出一种成像器件，其包括基板和布置在基板上的光电转换膜。第一像素包括：第一光电转换膜区域；形成在基板中的第一和第二光电转换区域；和用于第一光电转换区域的垂直晶体管。第二像素包括：第二光电转换膜区域；形成在基板中的第一和第二光电转换区域；和用于第一光电转换区域的垂直晶体管。成像器件还包括第一浮动扩散部。第一浮动扩散部由第一像素的第一光电转换区域和第二像素的第一光电转换区域共享。各像素的第一光电转换区域的一部分位于基板的光入射面与相应像素的垂直晶体管之间。

7、根据本发明的进一步的实施例，提出一种电子装置，其包括成像器件和控制器，该控制器控制成像器件的操作。成像器件包括基板和布置在基板上的光电转换膜。第一像素包括：第一光电转换膜区域；形成在基板中的第一和第二光电转换区域；和用于第一光电转换区域的垂直晶体管。第二像素包括：第二光电转换膜区域；形成在基板中的第一和第二光电转换区域；和用于第一光电转换区域的垂直晶体管。成像器件也包括第一浮动扩散部。第一浮动扩散部由第一像素的第一光电转换区域和第二像素的第一光电转换区域共享。各像素的第一光电转换区域的一部分位于基板的光入射面与相应像素的垂直晶体管之间。

8、本发明的有益效果

9、根据本发明的实施例，能够实现像素的精细加工以及转换效率和放大tr的优化。

技术特征：

1.一种光检测器件，其包括：

2.如权利要求1所述的光检测器件，其中，所述第一像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的光入射面与用于所述第一像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，其中，所述第二像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第二像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间。

3.如权利要求1所述的光检测器件，其中，在横截面图中，所述第一浮动扩散部位于所述第一像素的所述垂直晶体管和所述第二像素的所述垂直晶体管之间。

4.如权利要求1所述的光检测器件，其中，所述第一像素的所述第二光电转换区域布置在所述第一像素的所述第一光电转换区域下方，且所述第二像素的所述第二光电转换区域布置在所述第二像素的所述第一光电转换区域下方。

5.如权利要求1所述的光检测器件，其中，所述第三像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的光入射面与用于所述第三像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间。

6.如权利要求1所述的光检测器件，还包括：

7.如权利要求6所述的光检测器件，其中，所述第三像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第三像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，其中，所述第四像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第四像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，且其中，所述第五像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第五像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间。

8.如权利要求6所述的光检测器件，还包括：

9.如权利要求8所述的光检测器件，其中，所述第三像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第三像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，其中，所述第四像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第四像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，其中，所述第五像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第五像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间，其中，所述第六像素的所述第一光电转换区域的一部分形成在所述基板的所述光入射面与用于所述第六像素的所述第一光电转换区域的所述垂直晶体管之间。

10.如权利要求8所述的光检测器件，其中，在平面图中，所述第一浮动扩散部位于所述第一像素的所述垂直晶体管、所述第二像素的所述垂直晶体管、所述第四像素的所述垂直晶体管和所述第五像素的所述垂直晶体管之间的区域中。

11.如权利要求10所述的光检测器件，其中，在平面图中，所述第二浮动扩散部位于所述第二像素的所述第二光电转换区域、所述第三像素的所述第二光电转换区域、所述第五像素的所述第二光电转换区域和所述第六像素的所述第二光电转换区域之间的区域中。

12.如权利要求11所述的光检测器件，其中，所述第一浮动扩散部和所述第二浮动扩散部沿着在所述第二像素与所述第五像素之间延伸的线来布置。

13.如权利要求12所述的光检测器件，还包括多个晶体管，其中，所述第一像素、所述第二像素、所述第三像素、所述第四像素、所述第五像素和所述第六像素分别包括用于对应的一个所述第二光电转换区域的的至少一个晶体管。

14.如权利要求13所述的光检测器件，其中，所述晶体管至少部分地形成在所述基板的与所述基板的所述光入射面相反的表面上。

15.如权利要求8所述的光检测器件，其中，所述第一浮动扩散部通过配线接合至所述第二浮动扩散部。

16.如权利要求15所述的光检测器件，其中，在平面图中，所述配线布置在所述第二像素与所述第五像素之间。

17.如权利要求1所述的光检测器件，还包括：

18.如权利要求17所述的光检测器件，其中，所述第一贯通电极连接至布置在所述基板上的光电转换膜的一侧的底部电极。

技术总结
本发明涉及光检测器件。该光检测器件包括：第一像素、第二像素和第三像素，每个像素包括：位于基板中的第一光电转换区域、位于基板中的第二光电转换区域，以及用于第一光电转换区域的垂直晶体管；第一浮动扩散部，位于第一像素和第二像素的第一光电转换区域之间；以及第二浮动扩散部，位于第二像素和第三像素的第二光电转换区域之间，其中，由第一像素的第一光电转换区域光电转换的电荷以及由第二像素的第一光电转换区域光电转换的电荷经配置被传输到第一浮动扩散部，由第二像素的第二光电转换区域光电转换的电荷以及由第三像素的第二光电转换区域光电转换的电荷经配置被传输到第二浮动扩散部。

技术研发人员：伊东恭佑
受保护的技术使用者：索尼公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15