固体摄像装置的制造方法_2

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)、以及信号放大、AD转换等信号处理。列信号处理电路7的输出级设置有水平选择开关(未图示),该水平选择开关连接在列信号处理电路7的输出级与水平信号线12之间。
[0030]水平驱动电路8例如由移位寄存器构成。水平驱动电路8通过依次输出水平扫描脉冲,按顺序选择各列信号处理电路7,并将来自各列信号处理电路7的像素信号输出至水平信号线12。
[0031]输出电路9对从各列信号处理电路7通过水平信号线12依次提供过来的信号进行信号处理并输出。例如,作为信号处理,存在仅进行缓冲的情况,或进行黑电平调整、列偏差校正、各种数字信号处理等的情况。
[0032]控制电路10接收输入时钟、以及指示动作模式等的数据。并且输出该固体摄像装置I的内部信息等数据。即,在控制电路10中,基于垂直同步信号、水平同步信号以及主时钟,生成时钟信号、控制信号,作为垂直驱动电路6、列信号处理电路7和水平驱动电路8等的动作的基准。接着,将这些信号输入至垂直驱动电路6、列信号处理电路7以及水平驱动电路8等。与外部之间的信号的交换通过输入输出端子13来进行。
[0033](实施方式I)
[0034]接着,对作为实施方式I的图2所示的固体摄像装置IA进行说明。
[0035]图2是表示对应于实施方式I的固体摄像装置IA所具备的一个像素3的剖面结构的剖视图。另外,在实施方式I的固体摄像装置IA中,对于与上述图1所示的固体摄像装置I同等的部位,在省略说明的同时,在附图中标注相同的标号。
[0036]实施方式I的固体摄像装置IA中,各像素3具备第I部分。第I部分包括第I无机光电转换部、半导体基板部、以及微细结构体。半导体基板部具有与第I无机光电转换部相对的光入射的受光面,以及形成有由包含读取电路的电路形成的电路形成面,在内部具有第2无机光电转换部。微细结构体配置在第I无机光电转换部与第2无机光电转换部之间。
[0037]具体而言,该固体摄像装置IA如图2所示,作为所谓的背面照射型,将半导体基板部2的背面(图2所示的半导体基板部2的上表面)作为光WL入射的受光面2a,将半导体基板部2的表面(图2所示的半导体基板部2的下表面)作为形成有包含读取电路的电路的电路形成面2b。
[0038]半导体基板部2使用可通过离子杂质的掺杂来制造pn结的娃基板来形成。作为硅基板,可以举出由结晶硅(cSi)或非晶硅(aSi)等构成的基板。
[0039]固体摄像装置IA作为所谓的层叠型CMOS图形传感器,包括:在半导体基板部2的层内从受光面2a侧沿深度方向层叠的第I无机光电转换部21和第2无机光电转换部22、以及形成在半导体基板部2的受光面2a侧的面上的有机光电转换部23。即,该固体摄像装置IA具有从受光面2a侧起按顺序层叠有机光电转换部23、第I无机光电转换部21、以及第2无机光电转换部22而得到的结构。因此,在一个像素3内,第I无机光电转换部21及第2无机光电转换部22与有机光电转换部23配置于俯视时重叠的位置。
[0040]固体摄像装置IA中,对于入射至受光面2a的光WL中各色光,有机光电转换部23对绿色光(第3波长分量的光)GL进行光电转换,第I无机光电转换部21对蓝色光(第I波长分量的光)BL进行光电转换,第2无机光电转换部22对红色光(第2波长分量的光)RL进行光电转换。
[0041]第I无机光电转换部21由蓝色用光电二极管(PD)构成,该蓝色用光电二极管由内部具有耗尽层的P型非晶硅构成。具体而言,第I无机光电转换部21形成有薄层化的P型非晶硅层,作为吸收蓝色光BL的蓝色吸收层21a。此外,为了在蓝色吸收层21a的内部形成使因蓝色光BL而激励出的电子、空穴对分离的耗尽层区域,在P型非晶硅层的受光面2a侧形成具有负的固定电荷的铪氧化膜21b。
[0042]在非晶硅这样的吸收系数较高的材料中,波长越短,光的吸收率越大。在第I无机光电转换部21中,利用这种吸收系数取决于波长的特性,对非晶硅层(蓝色吸收层21a)进行薄层化,使得其厚度减薄至可选择性地吸收蓝色光BL。
[0043]在蓝色吸收层21a的下层,作为绝缘层24,从受光面2a侧起依次形成有硅氮化膜24a、硅氧氮化膜24b、以及硅氧化膜24c。绝缘层24中,在蓝色吸收层21a与硅氧化膜24c之间,通过从受光面2a侧起形成硅氮化膜24a、硅氧氮化膜24b、以及硅氧化膜24c,以阶梯性地降低折射率,从而能够防止其之间的界面反射。
[0044]另外,在本实施方式中,形成有厚度为1nm的蓝色吸收层21a、厚度为50nm的娃氮化膜24a、厚度为50nm的硅氧氮化膜24b、以及厚度为75nm的硅氧化膜24c。
[0045]第2无机光电转换部22由具有pn结的红色用光电二极管(PD)构成。具体而言,第2无机光电转换部22在作为吸收红色光RL的红色吸收层22a的硅层内部通过离子杂质的掺杂而形成pn结。另外,在本实施方式中,使用厚度为300nm的非晶硅层作为红色吸收层 22a。
[0046]这里,在将蓝色吸收层21a的吸收系数设为a B [nm ^,将蓝色吸收层21a的厚度设SdB[nm]时,优选为满足下述式(I)的关系。
[0047]0.21 < α B.dB< 2.3...(I)
[0048]即,在蓝色光BL的波长范围设为例如400?500nm (本实施方式中为470nm)的情况下,若透过蓝色吸收层21a的蓝色光BL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10%,则a B-dB< 2.3。另一方面,若由蓝色吸收层21a吸收的红色光RL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10%,则0.21 < α B.dB。由此,包含于蓝色吸收层21a吸收的蓝色光BL中的一波长满足式(I)的关系。优选蓝色光BL的峰值波长满足式(I)的关系。更优选在包含蓝色光BL的峰值波长的波长区域中满足式(I)的关系。
[0049]此外,在将红色吸收层22a的吸收系数设为a JnnT1],将红色吸收层的厚度设为dE[nm]时,优选为满足下述式(2)的关系。
[0050]1.4 < a E.dE< 2.6...(2)
[0051]在红色光RL的波长范围设为例如600?700nm(本实施方式中为630nm),红色光RL被吸收的比例在入射至受光面2a的光WL的75%以上时,若被第I无机光电转换部21和有机光电转换部23吸收的红色光RL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10%,则α E.dE< 2.6。另一方面,若被第I无机光电转换部21和有机光电转换部23吸收的红色光RL的比例为入射至受光面2a的光WL的0%,则1.4 < α κ.dK。由此,包含于红色吸收层22a吸收的红色光RL中的一波长满足式(2)的关系。
[0052]优选红色光RL的峰值波长满足式(2)的关系。更优选在包含红色光RL的峰值波长的波长区域中满足式(2)的关系。
[0053]第I无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间配置有微细结构体25。微细结构体25反射将被第I无机光电转换部21吸收的蓝色光BL,透过将被第2无机光电转换部22吸收的红色光RL,因而具有对蓝色光BL和红色光RL进行分光的功能。
[0054]具体而言,微细结构体25中,多个微细的点25a排列成阵列状,具有所谓的纳米阵列结构。各点25a隔着硅氮化膜26形成在半导体基板部2(第2无机光电转换部22)的受光面2a侧的面上。此外,对于微细结构体25,例如可使用铝或金、银、铜等金属、硅、电介质等。
[0055]在微细结构体25中,通过采用这种纳米阵列结构,可具有反射蓝色光BL、透过红色光RL这样的波长选择性。即,在微细结构体25中,可通过层叠实际折射率不同的材料,来使其具有波长选择性。此外,在微细结构体25中,也可利用表面等离子体共振来使其具有波长选择性。
[0056]此外,各点25a优选为圆形或正多边形(正方形等)这样的具有在面内对称的平面形状的形状,更
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