固体摄像装置的制造方法_3

文档序号:9218653阅读:来源:国知局
优选为圆形。在点25a为具有对称性的小的平面形状时,透过微细结构体25的光的波长范围有可能会因光的入射方形和偏振光方向而发生变化。例如,在微细结构体25是在基板面内具有长边方向和短边方向的非对称形状时,对于在长边方向具有偏振光的光和在短边方向具有偏振光的光,透过微细结构体25的波长区域分别成为红色区域和蓝色区域,从而导致产生无法被第2无机光电转换部22吸收的光分量。
[0057]在微细结构体25中,例如将各点25a的宽度设为20?300nm的范围。例如,将各点25a的厚度设为10?300nm的范围。例如,将相邻各点25a之间的间隔设为20?250nm的范围。优选各点25a的宽度范围为60?200nm。优选各点25a的厚度范围为30?10nm0优选相邻各点25a之间的间隔范围为40?120nm。另外,对于这里所说的点25a的宽度,在点25a的平面形状为圆形时表示直径,在为正多边形时表示一条边的长度。
[0058]在将硅氧化膜24c的折射率设为n,硅氧化膜24c的厚度设为d [nm]时,优选满足下述式(3)的关系。
[0059]100 < η.d < 125...(3)
[0060]在蓝色光BL的波长范围设为例如400?500nm(本实施方式中为430nm)的情况下,通过将η.(!设定为波长的1/4(400/4 < n-d < 500/4),能够获得多层干涉的效果。但是,该多层干涉的效果也并非是必须的,只要根据需要来满足规定即可。
[0061]另外,在本实施方式中,形成厚度为5nm的硅氮化膜26,在该硅氮化膜26上,将铝的纳米点排列形成为阵列状,以作为微细结构体25的点25a。各点25a的平面形状为一边为170nm的正方形,点25a的厚度为70nm。相邻点25a之间的间隔为45nm。这种微细结构体25可通过电子束曝光来制造。
[0062]在将硅的纳米点排列形成为阵列状来作为微细结构体25的点25a的情况下,作为各点25a的最佳平面形状,可以举出例如是一边为105nm的正方形,点25a的厚度为lOOnm,相邻点25a之间的间隔为105nm这样的情况。
[0063]有机光电转换部23具有有机光电转换膜27被下部电极28与上部电极29夹持的结构。有机光电转换膜23选择性地吸收绿色光GL,透过除此以外的色光BL、RL,例如可使用喹吖啶酮等来形成。下部电极28和上部电极29作为透明电极,例如可使用ITO(IndiumTin Oxide:氧化铟锡)等来形成。
[0064]下部电极28的下层设置有绝缘层30。作为绝缘层30,为了减少有机光电转换部23的光出射侧的界面反射,优选使用透明且折射率与ITO相近的材料。具体而言,可举出铪氧化膜、硅氮化膜、硅氧氮化膜等。在本实施方式中,形成硅氮化膜作为绝缘层30。
[0065]在半导体基板部2的电路形成面2b设置有读取电路31、以及多层布线层32。第I无机光电转换部21、第2无机光电转换部22、以及有机光电转换部23分别独立地经由贯穿半导体基板部2的接触插塞33与读取电路31电连接。
[0066]接触插塞33是通过向贯穿半导体基板部2的过孔埋入钨等导电性材料来形成的。此外,接触插塞33也可以通过基于离子注入的半导体层等来形成。
[0067]在固体摄像装置IA的制造工序中,首先在半导体基板部2的成为各像素3的区域形成具有Pn结的红色用PD (第2无机光电转换部22)、以及贯穿半导体基板部2的两根接触插塞33。接着,在半导体基板部2的成为电路形成面2b的表面侧形成像素晶体管等读取电路31,然后在其上方形成多层布线层32。接着,在半导体基板部2的成为受光面2a的背面侧形成微细结构体25。接着,在层叠无色透明的绝缘层24之后,在其上方形成包含有经过薄层化的蓝色吸收层21a的蓝色用PD (第I无机光电转换部21)。接着,形成贯穿绝缘层24和蓝色吸收层21a的两根接触插塞33。这两根接触插塞33与上述贯穿半导体基板部2的两根接触插塞33相连接。接着,形成与一根接触插塞33相连接的下部电极28。接着,在下部电极28上形成有机光电转换膜27,然后在其上方形成上部电极29。由此,在俯视时与第I无机光电转换部21及第2无机光电转换部22相重叠的位置,形成有机光电转换部23。经由上述工序,可制造固体摄像装置ΙΑ。
[0068]在具有上述结构的固体摄像装置IA中,在一个像素3内,从受光面2a侧入射的光WL中的绿色光GL被有机光电转换部23吸收,并进行光电转换。透过有机光电转换部23的洋红色光(蓝色光BL及红色光RL)中,蓝色光BL和红色光RL的一部分被第I无机光电转换部21吸收,并进行光电转换。
[0069]此时,在第I无机光电转换部21中,蓝色吸收层21a被薄层化,其厚度减薄至使得蓝色光BL的受光灵敏度成为例如50%。因此,在第I无机光电转换部21中,50%的蓝色光BL被吸收,并进行光电转换。剩余50%的蓝色光BL透过第I无机光电转换部21,而不被吸收。
[0070]另一方面,在第I无机光电转换部21中,虽然红色光RL的一部分被吸收从而产生红混色,但与蓝色光BL的受光灵敏度为100%的情况相比,产生红混色的比例减小至50%左右。而且,剩余的红色光RL透过第I无机光电转换部21。
[0071]透过第I无机光电转换部21的蓝色光BL被微细结构体25反射,从电路形成面2b侧再次入射到第I无机光电转换部21。由此,剩余50%的蓝色光BL被第I无机光电转换部21吸收,并进行光电转换。
[0072]因此,由无机光电转换部21进行光电转换的蓝色光BL是从受光面2a侧入射的蓝色光BL的光电荷、与从电路形成面2b侧再次入射的蓝色光BL的光电荷的总和。因此,在无机光电转换部21中,即使在对蓝色吸收层21a进行薄层化,将其厚度减薄至使得蓝色光BL的受光灵敏度成为50%的情况下,对于蓝色光BL也能确保足够的受光灵敏度。
[0073]另一方面,透过第I无机光电转换部21的红色光RL透过微细结构体25入射到第2无机光电转换部22。由此,红色光RL被第2无机光电转换部22吸收,并进行光电转换。第2无机光电转换部22中,利用微细结构体25能够将吸收蓝色光BL而产生蓝混色的比例抑制在足够小的值。
[0074]如上所述,在本实施方式的固体摄像装置IA中,能够对在像素3内层叠的第I无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间产生混色的情况进行抑制,并且能够实现各光电转换部21、22中的受光灵敏度的进一步提高。
[0075]这里,通过RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis:严格親合波分析)来计算在本实施方式的固体摄像装置IA中产生红混色和蓝混色的比例。其结果在图3的图表中示出。
[0076]一方面,作为比较对象,利用RCWA来计算在图4所示的现有的固体摄像装置中产生红混色与蓝混色的比例。其结果在图5中示出。图4所示的现有的固体摄像装置100是从上述图1所示的固体摄像装置I中省略微细结构体25而得到的结构,在由结晶硅形成的半导体基板部101的层内,具有从受光面侧沿深度方向层叠蓝色roi02和红色roi03而得到的结构。
[0077]根据图3和图5所示的结果,本实施方式的固体摄像装置IA中产生红混色和蓝混色的比例分别为0.05和0.07。另一方面,在现有的固体摄像装置100中,产生红混色和蓝混色的比例分别为0.13和0.30。因此,本实施方式的固体摄像装置IA相对于现有的固体摄像装置100,其产生红混色的比例减少了 62%,产生蓝混色的比例减少了 77%。此外,还可知在本实施方式的固体摄像装置IA中,蓝色光BL的吸收率和红色光RL的吸收率的峰值分别为66%和55%,能够充分地确保所需的受光灵敏度。
[0078](实施方式2)
[0079]接着,对作为实施方式2的图6所示的固体摄像装置IB进行说明。
[0080]图6是表示对应于实施方式2的固体摄像装置IB所具备的一个像素3
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