半導(dǎo)體器件和包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種固態(tài)攝像裝置,包括具有多個(gè)單元像素的像素部分,該多個(gè)單元像素二維地設(shè)置成矩陣形式,其中單元像素包括表面相鄰于多層配線層的第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域和形成在第一導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,其中電荷累積區(qū)域由分隔部分與導(dǎo)電區(qū)域相鄰于多層配線層的表面分隔,并且包括設(shè)置在導(dǎo)電區(qū)域中的接觸體,該接觸體電連接電荷累積區(qū)域和多層配線層的外部配線。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件和包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及諸如攝像器件的半導(dǎo)體器件以及包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如CXD (圖像耦合器件)圖像傳感器和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的固態(tài)攝像設(shè)備中,隨著像素尺寸的減小,減少了進(jìn)入單元像素(固態(tài)攝像器件)的光子數(shù),導(dǎo)致靈敏度的降低和飽和電荷量的降低。
[0003]因此,已經(jīng)提出了通過(guò)層疊三個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分由一個(gè)像素獲得三種顏色光電轉(zhuǎn)換信號(hào)的方法。例如,三個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分之一(例如對(duì)應(yīng)于綠色光的光電轉(zhuǎn)換部分)設(shè)置在硅基板(半導(dǎo)體基板)上,也就是在硅基板外部,而其余的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分(例如對(duì)應(yīng)于紅色光和藍(lán)色光的光電轉(zhuǎn)換部分)設(shè)置在娃基板的內(nèi)部。在這樣的攝像器件(image pickupdevice)中,所有的入射光子允許用于光電轉(zhuǎn)換,因此,圖像質(zhì)量可由此得到改善。
[0004]然而,在具有在硅基板外部的光電轉(zhuǎn)換部分的攝像器件中,電荷從硅基板外部的光電轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)移到硅基板的內(nèi)部,并且累積在其中。因此,具有前述電荷轉(zhuǎn)移時(shí)產(chǎn)生噪聲的缺點(diǎn)(例如,日本專(zhuān)利特開(kāi)2012-60076號(hào)公報(bào))。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]盡管在前述日本專(zhuān)利特開(kāi)2012-60076號(hào)公報(bào)中描述了降低這樣噪聲的方法,但是這樣的方法尚且不足。因此,希望更加有效地防止噪聲的發(fā)生。
[0006]所希望的是提供一種半導(dǎo)體器件,其中降低在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部和外部之間電荷轉(zhuǎn)移時(shí)產(chǎn)生噪聲,并且提供一種包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例,提供一種半導(dǎo)體器件,該半導(dǎo)體器件包括:第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面;第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在第一導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中電荷累積區(qū)域由分隔部分與導(dǎo)電區(qū)域相鄰于多層配線層的表面分隔;以及接觸體,設(shè)置在導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將電荷累積區(qū)域和多層配線層的外部配線電連接。
[0008]根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例,提供一種固態(tài)攝像裝置,該固態(tài)攝像裝置包括具有多個(gè)單元像素的像素部分,該多個(gè)單元像素二維地設(shè)置成矩陣形式,其中單元像素包括:第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面;第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在第一導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中電荷累積區(qū)域由分隔部分與導(dǎo)電區(qū)域相鄰于多層配線層的表面分隔;以及接觸體,設(shè)置在導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將電荷累積區(qū)域和多層配線層的外部配線電連接。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例,提供制造半導(dǎo)體器件的方法,該方法包括如下步驟:在第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,其中電荷累積區(qū)域由分隔部分與導(dǎo)電區(qū)域相鄰于多層配線層的表面分隔;在第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域的表面上形成多層配線層,其中形成多層配線層包括:形成從多層配線層延伸到電荷累積層的連接孔;在連接孔的側(cè)壁上設(shè)置絕緣膜以形成絕緣部分;在連接孔中埋設(shè)材料,從而接觸體電連接到電荷累積區(qū)域;形成多層配線層的外部配線,其中外部配線通過(guò)接觸體電連接到電荷累積區(qū)域;以及將支撐基板接合到多層配線層。
[0010]根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體裝置,減小了第一導(dǎo)電區(qū)域和第二導(dǎo)電區(qū)域之間產(chǎn)生的耗盡層與絕緣膜接觸的尺寸。因此,可抑制噪聲的產(chǎn)生。
[0011]應(yīng)理解,前述的總體描述和下面的詳細(xì)描述都是示范性的,并且旨在對(duì)如所要求的技術(shù)方案提供進(jìn)一步的說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖旨在對(duì)本公開(kāi)提供進(jìn)一步的理解,并且結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出了實(shí)施例,并且與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本技術(shù)的原理。
[0013]圖1是示出根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施例的攝像器件的主要部分構(gòu)造的截面圖。
[0014]圖2是示出圖1所示攝像器件的整體構(gòu)造的截面圖。
[0015]圖3是示出圖2所示無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分的構(gòu)造示例的截面圖。
[0016]圖4是用于說(shuō)明圖2所示綠色用電荷存儲(chǔ)層的構(gòu)造的截面圖。
[0017]圖5A是示出制造圖2所示攝像器件的步驟示例的截面圖。
[0018]圖5B是示出圖5A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0019]圖6A是示出圖5B的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0020]圖6B是示出圖6A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0021]圖7A是示出圖6B的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0022]圖7B是示出圖7A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0023]圖8A是示出圖7B的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0024]圖8B是示出圖8A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0025]圖9A是示出圖8B的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0026]圖9B是示出圖9A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0027]圖10是用于說(shuō)明圖2所示攝像器件運(yùn)行的截面圖。
[0028]圖11是用于說(shuō)明圖10所示攝像器件運(yùn)行的圖案示意圖。
[0029]圖12的部分(A)和部分(B)是用于說(shuō)明圖1所示綠色用電存儲(chǔ)層周?chē)暮谋M層的平面圖和截面圖。
[0030]圖13是用于說(shuō)明P-型半導(dǎo)體區(qū)域和η-型半導(dǎo)體區(qū)域之間產(chǎn)生的耗盡層的圖案示意圖。
[0031]圖14的部分(A)和部分(B)是根據(jù)比較示例的綠色用電存儲(chǔ)層構(gòu)造的平面圖和截面圖。
[0032]圖15是用于說(shuō)明圖14的部分(B)所示的綠色用電存儲(chǔ)層尺寸的截面圖。
[0033]圖16是示出根據(jù)變型I的攝像器件的主要部分構(gòu)造的截面圖。
[0034]圖17是示出圖16所示綠色用電存儲(chǔ)層及其附近構(gòu)造的截面圖。
[0035]圖18是示出根據(jù)變型2的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0036]圖19是用于說(shuō)明圖18所示絕緣部分功能的截面圖。
[0037]圖20Α是用于說(shuō)明其中產(chǎn)生耗盡層的位置的圖案示意圖。[0038]圖20B是示出圖20A所示耗盡層另一個(gè)示例的圖案示意圖。
[0039]圖21A是示出制造圖18所示絕緣部分的步驟示例的截面圖。
[0040]圖21B是示出圖21A的步驟的后續(xù)步驟的示意圖。
[0041]圖22是示出根據(jù)變型3的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0042]圖23是用于說(shuō)明圖22所示絕緣部分功能的截面圖。
[0043]圖24A是示出制造圖22所示絕緣部分的步驟示例的截面圖。
[0044]圖24B是示出圖24A的步驟的后續(xù)步驟的示意圖。
[0045]圖25是示出根據(jù)變型4的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0046]圖26A是示出制造根據(jù)變型5的攝像器件的步驟的截面圖。
[0047]圖26B是示出圖26A的步驟的后續(xù)步驟的示意圖。
[0048]圖27A是示出圖26B的步驟的后續(xù)步驟的示意圖。
[0049]圖27B是示出圖27A的步驟的后續(xù)步驟的示意圖。
[0050]圖28是示出根據(jù)變型6的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0051]圖29A是示出制造圖28所示攝像器件的步驟的截面圖。
[0052]圖29B是示出圖29A的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0053]圖29C是示出圖29B的步驟的后續(xù)步驟的截面圖。
[0054]圖30是示出根據(jù)本技術(shù)第二實(shí)施例的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0055]圖31是示出圖30所示電存儲(chǔ)層構(gòu)造的截面圖。
[0056]圖32是示出根據(jù)本技術(shù)第三實(shí)施例的攝像器件構(gòu)造的截面圖。
[0057]圖33是示出圖32所示浮置擴(kuò)散構(gòu)造的截面圖。
[0058]圖34是示出攝像裝置采用圖1所示攝像器件等的整體構(gòu)造的示意圖。
[0059]圖35是示出應(yīng)用圖34所示攝像裝置的電子設(shè)備的示意性構(gòu)造的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]在下文,將參考附圖詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施例。描述將以下面的順序給出。
[0061]1.第一實(shí)施例(綠色用電存儲(chǔ)層在綠色用電存儲(chǔ)層和半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面之間具有分隔部分的示例:背側(cè)照明型)
[0062]2.變型I (前側(cè)照明型)
[0063]3.變型2 (具有負(fù)固定電荷的絕緣部分)
[0064]4.變型3 (具有正固定電荷的絕緣部分)
[0065]5.變型4 (具有負(fù)固定電荷的絕緣膜)
[0066]6.變型5 (以自對(duì)準(zhǔn)方式形成的綠色用電存儲(chǔ)層)
[0067]7.變型6 (具有多種濃度的η-型半導(dǎo)體區(qū)域的綠色用電存儲(chǔ)層)
[0068]8.第二實(shí)施例(電連接到保持電容的電存儲(chǔ)層在電存儲(chǔ)層和半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面之間具有分隔部分的示例)
[0069]9.第三實(shí)施例(浮置擴(kuò)散在浮置擴(kuò)散和半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面之間具有分隔部分的示例)
[0070][第一實(shí)施例]
[0071 ][攝像器件10的構(gòu)造][0072]圖1示意性地示出了根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施例的攝像器件10 (半導(dǎo)體器件)的截面構(gòu)造。攝像器件10在諸如CXD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的攝像裝置(例如后述圖34的攝像裝置I)中構(gòu)成一個(gè)像素(例如后述圖34的像素P)。攝像器件10為背側(cè)照明型,并且在半導(dǎo)體基板11的光接收表面(表面SI)的相反側(cè)的表面(表面S2)上設(shè)置有多層配線層51。在半導(dǎo)體基板11的表面SI上,設(shè)置有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG (第二光電轉(zhuǎn)換部分)。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG通過(guò)導(dǎo)電塞120a2、120al和120a4、配線120A以及接觸體131電連接到半導(dǎo)體基板11中的綠色用電存儲(chǔ)層110G。
[0073]如圖2所不,在半導(dǎo)體基板11內(nèi),無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和I IR(第一光電轉(zhuǎn)換部分)與綠色用電存儲(chǔ)層IlOG—起設(shè)置。更具體而言,在攝像器件10中,無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR以及有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IIG在垂直方向(光路)上層疊。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG在成對(duì)電極(上電極14和下電極12)之間具有光電轉(zhuǎn)換膜13。光從一個(gè)電極(上電極14)側(cè)進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換膜13。在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG以及無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR中,光電轉(zhuǎn)換通過(guò)在彼此不同的波長(zhǎng)范圍上選擇性地檢測(cè)光而實(shí)現(xiàn)。因此,在不設(shè)置濾色器的情況下可通過(guò)一個(gè)攝像器件10獲得多種類(lèi)型的顏色信號(hào)。紅色信號(hào)可在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR中獲得,藍(lán)色信號(hào)可在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中獲得,并且綠色信號(hào)可在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG中獲得。
[0074]在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近,例如,可設(shè)置P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域(后述圖4的第一導(dǎo)電區(qū)域、P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域Pwell)。在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近,還設(shè)置分別對(duì)應(yīng)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的復(fù)位晶體管(圖1僅不出對(duì)應(yīng)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的晶體管Trl)、分別對(duì)應(yīng)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG以及無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的放大晶體管(圖1僅示出對(duì)應(yīng)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的晶體管Tr2)、以及轉(zhuǎn)移晶體管Tr4和Tr5。轉(zhuǎn)移晶體管Tr4可轉(zhuǎn)移無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的電荷到例如垂直信號(hào)線Lsig (后述圖34),并且轉(zhuǎn)移晶體管Tr5可轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)于無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR中產(chǎn)生的紅色的電荷到例如垂直信號(hào)線Lsig。復(fù)位晶體管(晶體管Trl)、放大晶體管(晶體管Tr2)和轉(zhuǎn)移晶體管Tr4和Tr5分別具有柵極電極GE1、GE2、GE4和GE5。電荷可可為由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子或者空穴。作為示例,下面將描述電子被讀取為電荷的情況(其中η-型半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換層的情況)。
[0075]前述的晶體管例如可為MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管),并且構(gòu)成用于光電轉(zhuǎn)換部分(有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和I IR)的每一個(gè)的電路。每個(gè)電路可具有三晶體管構(gòu)造,例如包括轉(zhuǎn)移晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管,或者具有四晶體管構(gòu)造,除了前述三個(gè)晶體管外包括選擇晶體管。轉(zhuǎn)移晶體管之外的晶體管可在光電轉(zhuǎn)換部分的每一個(gè)之間或者像素之間共享。
[0076]半導(dǎo)體基板11例如可由η-型硅(Si)(硅層110)制造。在半導(dǎo)體基板11內(nèi),綠色用電存儲(chǔ)層IlOG與前述無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR—起設(shè)置。
[0077]無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR是具有ρη_結(jié)的光敏二極管。例如,如圖3所示,無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR可具有η-型光電轉(zhuǎn)換層(η-型區(qū)域)Illn和η-型光電轉(zhuǎn)換層112η,以在P-型半導(dǎo)體區(qū)域(在下文簡(jiǎn)稱(chēng)為P-型區(qū)域,同樣對(duì)于η-型也是如此)111ρ中成為電子累積層。例如,無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR可以以該順序從半導(dǎo)體基板11的表面SI側(cè)開(kāi)始設(shè)置。η-型光電轉(zhuǎn)換層Illn設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面SI附近的預(yù)定區(qū)域中的表面SI的水平方向上,其部分或全部彎曲且延伸在垂直于表面SI的方向上。在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近,設(shè)置藍(lán)色用晶體管Tr4的浮置擴(kuò)散(FD113)(圖3)。η-型光電轉(zhuǎn)換層Illn連接到η-型區(qū)域中的FDl 13。
[0078]在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近,設(shè)置紅色用晶體管Tr5的浮置擴(kuò)散(FD114)。η-型光電轉(zhuǎn)換層112η連接到η-型區(qū)域中的FDl 14。保持電容(第二保持電容)可電連接到η-型光電轉(zhuǎn)換層11 In和112η作為無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IIB和I IR的電子累積層。通過(guò)在半導(dǎo)體基板11外部(例如,在多層配線層51中)設(shè)置這樣的保持電容(未示出),允許增加無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的飽和電荷量。
[0079]如圖4所示,綠色用電存儲(chǔ)層IlOG由η-型區(qū)域(第二導(dǎo)電區(qū)域)構(gòu)造以成為電子累積層。在該實(shí)施例中,綠色用電存儲(chǔ)層IIOG設(shè)置在P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域Pwell中,并且設(shè)置為與半導(dǎo)體基板11的表面S2具有分隔部分IlOE (P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域Pwell)。換言之,綠色用電存儲(chǔ)層IlOG與半導(dǎo)體基板11的表面S2分開(kāi)。盡管稍后描述細(xì)節(jié),但是前述構(gòu)造用于防止P-型區(qū)域和η-型區(qū)域之間產(chǎn)生的耗盡層暴露在表面S2上。因此,可減少耗盡層與絕緣部分(后述絕緣部分132)接觸的尺寸以抑制噪聲的產(chǎn)生。
[0080]綠色用電存儲(chǔ)層IIOG連接到導(dǎo)電接觸體131。接觸體131埋設(shè)在連接孔Hl中,連接孔Hl從多層配線層51到半導(dǎo)體基板11與絕緣部分132 —起設(shè)置。絕緣部分132設(shè)置在接觸體131周?chē)鷱木G色用電存儲(chǔ)層IlOG (η-型區(qū)域)到分隔部分IlOE (ρ_型半導(dǎo)體阱區(qū)域)的區(qū)域中。絕緣部分132防止耗盡層(后述圖12的部分(A)和部分(B)的耗盡層D)與接觸體131接觸,并且例如可由氧化硅制造。絕緣部分132可優(yōu)選設(shè)置在連接孔Hl的側(cè)壁的全部表面上,并且可優(yōu)選與接觸體131接觸。然而,絕緣部分132至少形成在形成耗盡層的區(qū)域中就足夠了。此外,接觸體131的周?chē)蓛?yōu)選由半導(dǎo)體基板11中的絕緣部分132圍繞。然而,絕緣部分132形成到可獲得前述效果的位置就足夠了。接觸體131通過(guò)多層配線層51的配線120Α (外部配線)電連接到穿透半導(dǎo)體基板11的導(dǎo)電塞120al和導(dǎo)電塞120a4。此外,導(dǎo)電塞120al電連接到有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的下電極12 (圖1)。就是所,接觸體131用作有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IIG和綠色用電存儲(chǔ)層IIOG之間信號(hào)電荷(電子)的傳輸通道。通過(guò)前述通道從下電極12傳輸?shù)碾娮永鄯e在綠色用電存儲(chǔ)層IlOG中。對(duì)于接觸體131,例如,可采用諸如鈦、氮化鈦和鎢的金屬材料。對(duì)于接觸體131,也可采用摻雜有η-型雜質(zhì)的多晶硅等。在由多晶硅等制造的接觸體131中,金屬不擴(kuò)散在半導(dǎo)體基板11 (硅層110)中,因此,可防止發(fā)生缺陷。由晶體管Trl和Tr2共享的源-漏區(qū)域141以及晶體管Tr2的源-漏區(qū)域142也設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近。
[0081]導(dǎo)電塞180bl (圖2)用作有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG中產(chǎn)生空穴的傳輸通道??昭ㄍㄟ^(guò)導(dǎo)電塞180bl從有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的上電極14逐出。導(dǎo)電塞180bl與導(dǎo)電塞120al一起埋設(shè)在半導(dǎo)體基板11中。導(dǎo)電塞120al和ISObl例如可由導(dǎo)電半導(dǎo)體層構(gòu)造,并且埋設(shè)在半導(dǎo)體基板11中。導(dǎo)電塞120al可優(yōu)選由η-型半導(dǎo)體制造,因?yàn)閷?dǎo)電塞120al成為電子傳輸通道。相反,導(dǎo)電塞180bl可優(yōu)選由p_型半導(dǎo)體制造,因?yàn)閷?dǎo)電塞180bl成為空穴傳輸通道。作為選擇,導(dǎo)電塞120al和ISObl可通過(guò)埋設(shè)諸如鎢的導(dǎo)電材料在通過(guò)孔中而形成。在導(dǎo)電塞120al和180bl中,為了抑制相對(duì)于硅的短路,通過(guò)孔的側(cè)表面覆蓋有諸如氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)的絕緣膜(圖1的絕緣部分1201)。
[0082]多層配線層51具有通過(guò)層間絕緣膜52的配線120A和多個(gè)配線51a。層間絕緣膜52與半導(dǎo)體基板11的表面S2接觸(圖2)。導(dǎo)電塞120a4、接觸體131和導(dǎo)電塞120a5 (圖1)電連接到配線120A。導(dǎo)電塞120a5通過(guò)配線120A電連接晶體管Tr2 (柵極電極GE2)到綠色用電存儲(chǔ)層110G。多層配線層51可連接到由硅制造的支撐基板53,并且多層配線層51可設(shè)置在支撐基板53和半導(dǎo)體基板11之間。
[0083]在半導(dǎo)體基板11外部設(shè)置的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG中,光電轉(zhuǎn)換膜13吸收具有選擇波長(zhǎng)的光(在該示例中的綠光)以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。光電轉(zhuǎn)換膜13中產(chǎn)生的信號(hào)電荷從上電極14和下電極12提取。下電極12通過(guò)導(dǎo)電塞120a3和120a2電連接到半導(dǎo)體基板11中的導(dǎo)電塞120al。上電極14通過(guò)接觸金屬層18、配線18A以及導(dǎo)電塞180b3和180b2電連接到半導(dǎo)體基板11中的導(dǎo)電塞180bl。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG設(shè)置在半導(dǎo)體基板11中與無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR相對(duì)的位置,就是說(shuō),設(shè)置在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的正上方。
[0084]光電轉(zhuǎn)換膜13由有機(jī)半導(dǎo)體材料制造,光電轉(zhuǎn)換綠色光,并且透射其它波長(zhǎng)區(qū)域中的光。對(duì)于光電轉(zhuǎn)換膜13,可采用有機(jī)P-型半導(dǎo)體和有機(jī)η-型半導(dǎo)體的任何一個(gè)。然而,有機(jī)P-型半導(dǎo)體和有機(jī)η-型半導(dǎo)體均可優(yōu)選地包括在其中。作為有機(jī)P-型半導(dǎo)體和有機(jī)η-型半導(dǎo)體,例如,可優(yōu)選采用喹吖啶酮衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物和熒蒽衍生物中的任何一種??刹捎弥T如苯乙炔、芴、咔唑、Π引哚、花、卩比咯、甲基吡唆、噻吩、乙炔、聯(lián)乙炔或其衍生物的聚合物??刹捎媒饘俳j(luò)合物顏料、青色素系顏料、部花青系顏料、苯基氧雜蒽系顏料、三苯甲烷系顏料、若丹菁系顏料、氧雜蒽系顏料、大環(huán)氮雜輪烯系顏料(macrocyclic azaannulene-based pigment)、甘菊環(huán)系顏料、萘醌或蒽醌系顏料。作為金屬絡(luò)合物顏料,可優(yōu)先采用硫醇金屬絡(luò)合物系顏料、金屬酞菁染料顏料、金屬卟啉顏料和釕絡(luò)合物顏料,并且釕絡(luò)合物顏料為特別優(yōu)選的。光電轉(zhuǎn)換膜13可由諸如蒽和芘的稠合多環(huán)芳烴或者通過(guò)縮合芳環(huán)或雜環(huán)化合物形成的鏈化合物構(gòu)造??刹捎猛ㄟ^(guò)利用方酸基團(tuán)和次甲基基團(tuán)作為鍵接鏈鍵接兩個(gè)或多個(gè)含氮雜環(huán)諸如羥基喹啉、苯并噻唑和苯并惡唑;通過(guò)方酸基團(tuán)和次甲基基團(tuán)等結(jié)合的類(lèi)似于青色素的顏料。多層(例如,覆蓋膜、電子阻擋層、空穴阻擋層、緩沖層和功函調(diào)整層)可設(shè)置在下電極12和上電極14之間。
[0085]下電極12提取光電轉(zhuǎn)換膜13中產(chǎn)生的信號(hào)電荷(電子),并且通過(guò)導(dǎo)電塞120al電連接到綠色用電存儲(chǔ)層110G。如上所述,下電極12設(shè)置在與無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的光接收表面相對(duì)的位置,就是說(shuō),設(shè)置在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的正上方。因此,下電極12可由諸如ITO (銦錫氧化物)的光傳輸導(dǎo)電材料制造。下電極12例如可由氧化錫(SnO2)基材料或氧化鋅(ZnO)基材料制造。氧化錫基材料通過(guò)給氧化錫增加摻雜劑而形成。氧化鋅基材料的示例可包括通過(guò)給氧化鋅增加鋁(Al)作為摻雜劑形成的鋁鋅氧化物(ΑΖ0)、通過(guò)給氧化鋅增加鎵(Ga)作為摻雜劑形成的鎵鋅氧化物(GZO)以及通過(guò)給氧化鋅增加銦(In)作為摻雜劑形成的銦鋅氧化物(ΙΖ0)。除此外,可采用IGZ0、Cu1、InSbO4,ZnMgO> CuInO2、MgIn2O4、CdO 或 ZnSnO3 等。
[0086]導(dǎo)電塞180bl電連接到上電極14。光電轉(zhuǎn)換膜13中產(chǎn)生的空穴通過(guò)其形成的通道逐出。上電極14由與下電極12類(lèi)似的光傳輸導(dǎo)電材料制造。在攝像器件10中,逐出從上電極14提取的空穴。因此,在設(shè)置多個(gè)攝像器件10 (例如,后述圖34的攝像裝置I)時(shí),上電極14可共同地設(shè)置到各攝像器件10 (圖34的像素P)。上電極14的厚度例如可為IOnm至200nm (包括端值)。
[0087]層間絕緣膜15和16設(shè)置在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG和半導(dǎo)體基板11的表面SI之間。與半導(dǎo)體基板11的表面SI接觸的層間絕緣膜15可優(yōu)選減少相對(duì)于半導(dǎo)體基板11(娃層110)的界面態(tài),并且優(yōu)選抑制來(lái)自相對(duì)于硅層110的界面的黑電流產(chǎn)生。作為層間絕緣膜15的材料,具有小界面態(tài)的材料是適當(dāng)?shù)?,并且例如氧化鉿(HfO2)和氧化硅(SiO2)的層疊膜可優(yōu)選采用。層間絕緣膜15具有在與半導(dǎo)體基板11中的導(dǎo)電塞120aI和180bI相對(duì)位置的通孔。導(dǎo)電塞120a2和180b2設(shè)置在通孔中。導(dǎo)電塞120a2和180b2可優(yōu)選也作為光屏蔽部分,并且例如可由具有光屏蔽功能的導(dǎo)電材料制作的層疊膜構(gòu)造,該導(dǎo)電材料例如為金屬材料,例如,鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)和鎢(W)。在采用前述層疊膜的情況下,即使導(dǎo)電塞120al和180bl由η-型半導(dǎo)體或ρ_型半導(dǎo)體形成,也允許保證與硅接觸。
[0088]層間絕緣膜15上層疊的層間絕緣膜16可由諸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅(SiON)等制造的單層膜或者由其兩個(gè)或多個(gè)制作的層疊膜構(gòu)造。電連接到導(dǎo)電塞120a2和180b2的導(dǎo)電塞120a3和180b3埋設(shè)在層間絕緣膜16中。
[0089]下電極12設(shè)置在層間絕緣膜16上。電連接到上電極14的配線18A與下電極12設(shè)置在相同的層中。絕緣膜17設(shè)置在下電極12和配線18A之間。例如,絕緣膜17的開(kāi)口直徑隨著其位置靠近下電極12側(cè)而變得較小(漸縮)。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG設(shè)置在絕緣膜17的開(kāi)口中。絕緣膜17可由諸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等制造的單層膜或者其兩個(gè)或更多個(gè)制造的層疊膜構(gòu)造。配線18A電連接接觸金屬層18到導(dǎo)電塞180b2和180b3。作為選擇,接觸金屬層18可直接連接到導(dǎo)電塞180b2和180b3,而不設(shè)置配線18A。
[0090]連接孔H2設(shè)置覆蓋上電極14的保護(hù)膜19中。上電極14通過(guò)連接孔H2 (圖2)電連接到接觸金屬層18。接觸金屬層18覆蓋連接孔H2,并且通過(guò)保護(hù)膜19和絕緣膜17的通過(guò)孔電連接到配線18A。保護(hù)膜19具有透光性,并且可由諸如氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等制造的單層膜或者由其制造的層疊膜構(gòu)造。保護(hù)膜19的厚度例如可為IOOnm至300nm(包括端值)。對(duì)于接觸金屬層18,例如,可采用鈦、鎢、氮化鈦和鋁等的任何一種,或者可采用其兩種或者多種。
[0091]密封膜21設(shè)置為覆蓋接觸金屬層18和保護(hù)膜19的全部表面。此外,芯片上透鏡22設(shè)置在密封膜21上。密封膜21抑制有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的特性的變化不受濕氣、氧、氫和/或類(lèi)似物的影響。例如,密封膜21可由透光氮化硅、氮氧化硅或氧化鋁等制造。作為選擇,密封膜21可通過(guò)層疊多個(gè)膜而形成。
[0092]芯片上透鏡22聚焦從上方進(jìn)入到有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG以及無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的光接收表面上的光。在背側(cè)照明型攝像器件10中,芯片上透鏡22和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的光接收表面之間的距離減小。因此,可抑制每個(gè)顏色的靈敏度根據(jù)芯片上透鏡22的F值而產(chǎn)生變化。芯片上透鏡22具有平坦化部分22k填充相對(duì)于平坦化部分22A上密封膜21和透鏡部分22B的凹凸。芯片上透鏡22例如可由芯片上透鏡22的材料折射率和密封膜21的材料折射率之差等于或小于0.1的材料制造。因此,抑制了密封膜21和芯片上透鏡22之間的界面處的反射,并且可改善聚光效率。具體而言,對(duì)于芯片上透鏡22,可采用類(lèi)似于密封膜21的材料,例如透光的氮化硅、氮氧化硅和氧化鋁。更具體而言,密封膜21的功能由芯片上透鏡22改善。此外,因?yàn)槊芊饽?1允許變薄,所以也可減小攝像器件10的厚度。[0093][制造攝像器件10的方法]
[0094]前述的攝像器件10例如可如下制造(圖5A至圖9B)。
[0095]首先,例如,半導(dǎo)體基板11可如下形成。首先,如圖5A所示,制備在硅基板1101和硅層110之間具有氧化硅膜1102的基板(所謂的SOI基板)。導(dǎo)電塞120al和180bl形成在硅層110中。在硅層110中,與氧化硅膜1102接觸的表面成為半導(dǎo)體基板11的表面SI。導(dǎo)電塞120al和ISObl例如可通過(guò)在硅層110中形成通過(guò)孔且在通過(guò)孔中填充諸如氮化娃的絕緣膜和鶴而形成。作為選擇,作為導(dǎo)電塞120al和180bl,導(dǎo)電雜質(zhì)半導(dǎo)體層可通過(guò)在硅層110中注入離子而形成。接下來(lái),無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR形成在硅層110中具有不同深度的區(qū)域中,從而無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR彼此重疊。綠色用電存儲(chǔ)層IlOG通過(guò)離子注入與無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和I IR—起形成在P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域中。在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近,設(shè)置諸如晶體管Trl、Tr2、Tr4和Tr5的晶體管以及諸如邏輯電路的周邊電路(圖5B)。因此,形成半導(dǎo)體基板11。
[0096]隨后,多層配線層51形成在半導(dǎo)體基板11的表面S2上。在多層配線層51中,多個(gè)配線51a (圖2)和配線120A (圖1)通過(guò)層間絕緣膜52而設(shè)置。此時(shí),連接到綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的接觸體131與配線51a和配線120A—起形成。具體而言,如圖6A所示,首先,在形成從多層配線層51延伸到綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的連接孔Hl后,絕緣膜132A設(shè)置為從連接孔Hl的側(cè)壁到底部表面(圖6B)。絕緣膜132A用于形成覆蓋接觸體131的周?chē)慕^緣部分132。例如,氧化硅可通過(guò)熱氧化半導(dǎo)體基板11而形成(硅層110)。在通過(guò)前述氧化形成的絕緣膜132A中,減少了硅和氧化硅之間的界面的缺陷水平。因此,即使P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域(分隔部分110E)和η-型區(qū)域(綠色用電存儲(chǔ)層110G)之間產(chǎn)生的耗盡層(后述圖12的部分(A)和部分(B)的耗盡層D)與絕緣部分132 (絕緣膜132Α)接觸,也允許防止噪聲的產(chǎn)生。絕緣膜132Α例如可通過(guò)利用等離子體CVD (化學(xué)氣相沉積)法和/或類(lèi)似方法形成膜而形成。
[0097]在設(shè)置絕緣膜132Α后,如圖7Α所示,連接孔Hl的底表面上的絕緣膜132Α例如可通過(guò)各向異性蝕刻去除以形成絕緣部分132。其后,諸如鈦、氮化鈦和鎢的金屬材料埋設(shè)在連接孔Hl中以形成接觸體131 (圖7Β)。
[0098]接下來(lái),在支撐基板53 (圖2)連接到多層配線層51后,氧化硅膜1102和硅基板1101從硅層110剝離以暴露硅層110的表面SI。其后,氧化鉿膜例如可通過(guò)原子層沉積(ALD)法形成在半導(dǎo)體基板11的表面SI上,并且通過(guò)等離子體CVD法在其上形成氧化硅膜以形成層間絕緣膜15。
[0099]隨后,連接孔設(shè)置在層間絕緣膜15中分別與導(dǎo)電塞120al和ISObl相對(duì)的位置。其后,導(dǎo)電膜形成在層間絕緣膜15上以在連接孔中填充導(dǎo)電材料。因此,形成導(dǎo)電塞120a2和180b2。此時(shí),導(dǎo)電塞120a2和180b2可形成為延伸到希望擋光的區(qū)域。作為選擇,光屏蔽層可形成在遠(yuǎn)離導(dǎo)電塞120a2和180b2的位置。
[0100]接下來(lái),層間絕緣膜16例如可通過(guò)等離子體CVD法形成在導(dǎo)電塞120a2和180b2和層間絕緣膜15上。層間絕緣膜16的表面例如可優(yōu)選通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)法平坦化。其后,接觸孔設(shè)置在層間絕緣膜16中與導(dǎo)電塞120a2和180b2相對(duì)的位置以在其中填充導(dǎo)電材料。因此,形成導(dǎo)電塞120a3和180b3。在形成導(dǎo)電塞120a3和180b3時(shí),保留在層間絕緣膜16上的導(dǎo)電材料的多余部分可優(yōu)選例如通過(guò)CMP法去除。[0101]隨后,下電極12形成在層間絕緣膜16上。下電極12例如可通過(guò)用濺射法形成ITO膜且隨后通過(guò)光刻技術(shù)圖案化ITO膜以執(zhí)行干蝕刻或濕蝕刻而形成。配線18A可與下電極12—起形成,或者可通過(guò)與下電極12不同的步驟而形成。在形成下電極12和配線18A后,形成絕緣膜17。
[0102]接下來(lái),光電轉(zhuǎn)換膜13形成在下電極12上。光電轉(zhuǎn)換膜13例如可通過(guò)利用金屬掩模的真空蒸發(fā)法進(jìn)行圖案化而形成,或者可在形成上電極14的同時(shí)圖案化。隨后,ITO例如可通過(guò)真空蒸發(fā)法形成在光電轉(zhuǎn)換膜13上以形成上電極14。光電轉(zhuǎn)換膜13的特性可因濕氣、氧、氫和/或類(lèi)似物的影響而改變。因此,上電極14可優(yōu)選在形成光電轉(zhuǎn)換膜13后連續(xù)形成,同時(shí)保持真空狀態(tài)。上電極14可通過(guò)濺射法和/或類(lèi)似的方法形成。在圖案化上電極14前,保護(hù)膜19例如可通過(guò)等離子體CVD法形成在上電極14上。隨后,在保護(hù)膜19和上電極14上執(zhí)行通過(guò)光刻技術(shù)和干蝕刻的圖案化。最后,通過(guò)諸如灰化和有機(jī)清洗的后處理去除沉積的材料和殘?jiān)?br>
[0103]在圖案化保護(hù)膜19后,連接孔H2設(shè)置在保護(hù)膜19中與上電極14相對(duì)的位置以在從連接孔H2到配線18A的區(qū)域中形成接觸金屬層18。隨后,如圖8A (圖中,沒(méi)有示出半導(dǎo)體基板11、多層配線層51和支撐基板53,對(duì)于后述圖8B、9A和9B也是如此)所示,密封膜21形成在半導(dǎo)體基板11的全部表面(表面SI)上。密封膜21例如可通過(guò)CVD法和ALD法或類(lèi)似的方法形成由氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或類(lèi)似物制造的膜而形成。
[0104]接下來(lái),如圖SB所示,透鏡材料膜22M例如可通過(guò)CVD法、ALD法或類(lèi)似的方法形成在密封膜21上。透鏡材料膜22M用于形成芯片上透鏡22,并且可優(yōu)選具有近似等于密封膜21的構(gòu)成材料的折射率(各折射率之差等于或小于0.1)。對(duì)于透鏡材料膜22M,例如,采用與密封膜21的構(gòu)成材料相同的材料。接下來(lái),用于圖案化透鏡材料膜22M的抗蝕劑23設(shè)置在透鏡材料膜22M上(圖9A)。其后,執(zhí)行蝕刻以形成平坦化部分22A和芯片上透鏡22的透鏡部分22B (圖9B)??刮g劑23例如可通過(guò)光刻技術(shù)、回流處理和/或類(lèi)似的處理而形成。通過(guò)前述步驟,完成了圖1和圖2所示的攝像器件10。
[0105][攝像器件10的運(yùn)行]
[0106]在攝像器件10中,例如,對(duì)于攝像裝置的像素,信號(hào)電荷(電子)按照如下所述獲得。當(dāng)光L (圖10)通過(guò)芯片上透鏡22 (圖2)進(jìn)入攝像器件10時(shí),光L依次通過(guò)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分11G、無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分I IR。在前述通過(guò)的過(guò)程中,對(duì)于綠、藍(lán)和紅色光的每一個(gè)執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換。更具體而言,如圖11所示,在進(jìn)入攝像器件10的光L當(dāng)中,首先,綠光Lg在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG選擇性地檢測(cè)(吸收),并且光電轉(zhuǎn)換。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG中產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)的電子Eg從下電極12提取,并且通過(guò)傳輸通道A (導(dǎo)電塞120a3、120a2、120al和120a4,配線120A,以及接觸體131)累積在綠色用電存儲(chǔ)層IlOG中。綠色用電存儲(chǔ)層IlOG例如可用作浮置擴(kuò)散(FD),并且連接到放大晶體管。相反,空穴Hg通過(guò)傳輸通道B (接觸金屬層18,配線18A,以及導(dǎo)電塞180b3、180b2和180bl)從上電極14逐出。
[0107]電勢(shì)由累積在綠色用電存儲(chǔ)層IlOG中的電子Eg改變。電勢(shì)的改變由放大晶體管Tr2放大,并且該結(jié)果讀入垂直信號(hào)線Lsig (后述圖34)中。如上所述,基于綠光Lg的光接收量的綠色信號(hào)讀入垂直信號(hào)線Lsig中。其后,復(fù)位晶體管Trl轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài),并且綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的電存儲(chǔ)區(qū)域(η-型區(qū)域)例如可復(fù)位到電源電壓VDD。[0108]在通過(guò)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG的光當(dāng)中,藍(lán)光吸收在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中,并且紅光吸收在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR中,并且吸收的光被光電轉(zhuǎn)換。在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中,對(duì)應(yīng)于入射藍(lán)光的電子Eb累積在η-型區(qū)域(η-型光電轉(zhuǎn)換層Illn沖。累積的電子Eb在讀取操作時(shí)傳輸?shù)紽D113。此時(shí),無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中產(chǎn)生的空穴逐入ρ_型區(qū)域(圖11中未示出)中。對(duì)于無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR也是如此。在無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR中,對(duì)應(yīng)于入射紅色光的電子Er累積在η-型區(qū)域(η-型光電轉(zhuǎn)換層112η)中。累積的電子Er在讀取操作時(shí)轉(zhuǎn)移到FDl 14。此時(shí),無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlR中產(chǎn)生的空穴逐入ρ_型區(qū)域(圖11中未示出)中。
[0109]無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR的讀取操作例如可如下執(zhí)行。轉(zhuǎn)移晶體管Tr4和Tr5轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài),并且η-型光電轉(zhuǎn)換層Illn和112η中累積的電子Eb和Er轉(zhuǎn)移到FD113和114(圖3Α和圖3Β)。因此,基于藍(lán)色光Lb的光接收量的藍(lán)色信號(hào)以及基于紅色光Lr的光接收量的紅色信號(hào)例如可通過(guò)放大晶體管讀入垂直信號(hào)線Lsig (后述圖34)中。其后,復(fù)位晶體管和轉(zhuǎn)移晶體管Tr4和Tr5處于導(dǎo)通狀態(tài),并且FDl 13和114作為η-型區(qū)域例如可復(fù)位到電源電壓VDD。
[0110][攝像器件10的功能和效果]
[0111]通過(guò)如上所述在垂直方向上層疊有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和11R,紅色光、綠色光和藍(lán)色光允許分開(kāi)且檢測(cè)以獲得每個(gè)顏色的信號(hào)電荷而不設(shè)置濾色器。因此,可抑制濾色器的彩色光吸收引起的光損耗(降低靈敏度)和與像素內(nèi)插處理(pixel interpolation processing)有關(guān)的偽彥頁(yè)色(false color)。
[0112]在攝像器件10中,如圖12的部分(A)和部分(B)所示,分隔部分110E設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2和綠色用電存儲(chǔ)層110G之間。因此,可抑制當(dāng)電荷在半導(dǎo)體基板11外部的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG (圖2)和半導(dǎo)體基板11內(nèi)部的綠色用電存儲(chǔ)層110G之間移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生噪聲。下面將提供用于此的機(jī)理的描述。
[0113]移動(dòng)信號(hào)電荷時(shí)產(chǎn)生于耗盡層D (圖13)的噪聲主要發(fā)生在P-型區(qū)域P和η-型區(qū)域N之間。耗盡層D中產(chǎn)生的電荷量越大,噪聲變得越大。耗盡層D的電荷量受到耗盡層D中的缺陷水平或與耗盡層D接觸的膜中的缺陷水平影響。特別是,在耗盡層D與諸如氧化硅的絕緣膜接觸的情況下,產(chǎn)生大量的缺陷水平,導(dǎo)致噪聲產(chǎn)生的主要因素。
[0114]圖14的部分(A)和部分(B)示出了根據(jù)比較示例的攝像器件的接觸體構(gòu)造(接觸體1130)。在該攝像器件中,綠色用電存儲(chǔ)層1110G與半導(dǎo)體基板1111的表面S2接觸,并且沒(méi)有分隔部分。因此,綠色用電存儲(chǔ)層1110G (η-型區(qū)域)和P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域之間的耗盡層D在半導(dǎo)體基板1111的表面S2與多層配線層151的層間絕緣膜52接觸。因此,產(chǎn)生大量噪聲。
[0115]耗盡層D的電荷量,也就是噪聲量根據(jù)耗盡層D的尺寸(面積或立方體積)變化。隨著耗盡層D的減小,噪聲可進(jìn)一步減小。更具體而言,噪聲量也根據(jù)綠色用電存儲(chǔ)層1110G(η-型區(qū)域)的外周(outer circumference) L2和耗盡層D的寬度W2而變化。因此,在減小綠色用電存儲(chǔ)層1110G (η-型區(qū)域)的外周L2的情況下,減小了耗盡層D和層間絕緣膜52之間的接觸面積,并且因此可降低噪聲。然而,如圖15所示,隨著綠色用電存儲(chǔ)層1110G的形成區(qū)域的減小(隨著P-型區(qū)域的增加),接觸體1130變得靠近耗盡層D,因此,接觸體1130的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的缺陷水平變得靠近耗盡層D,導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。此外,在接觸體1130與p-n結(jié)的耗盡層D接觸的情況下,p-n結(jié)通過(guò)接觸體1130的泄漏可能發(fā)生。因此,有必要使綠色用電存儲(chǔ)層1110G的外周L2大于接觸體1130的外周。
[0116]相反,在攝像器件10中,分隔部分IlOE設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2和綠色用電存儲(chǔ)層IlOG之間。因此,耗盡層D不與多層配線層51的層間絕緣膜52接觸(圖12的部分(A)和部分(B))。因此,耗盡層D不受層間絕緣膜52的影響,噪聲的產(chǎn)生量取決于連接孔Hl中與絕緣部分132的耗盡層D接觸的面積。更具體而言,噪聲量由絕緣部分132的外周LI和耗盡層D的寬度Wl決定。絕緣部分132與接觸體131接觸,并且絕緣部分132的外周LI基本上等于接觸體131的外周(然而,外周LI比接觸體131的外周大絕緣部分132的厚度)。絕緣部分132的外周LI小于綠色用電存儲(chǔ)層1110G的外周L2。因此,在攝像器件10中,噪聲小于其中綠色用電存儲(chǔ)層1110G與半導(dǎo)體基板1111的表面S2接觸的情況。
[0117]如上所述,在該實(shí)施例中,因?yàn)榉指舨糠諭lOE設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2和綠色用電存儲(chǔ)層IlOG之間,所以可抑制噪聲的產(chǎn)生。
[0118]下面將描述上述實(shí)施例的變型。在下面的描述中,對(duì)于與前述實(shí)施例相同的部件,給其分配相同的附圖標(biāo)記,并且適當(dāng)省略其描述。
[0119][變型I]
[0120]圖16示出了根據(jù)前述第一實(shí)施例的變型I的攝像器件(攝像器件10A)的截面構(gòu)造。攝像器件IOA為前側(cè)照明型,并且在半導(dǎo)體基板11的表面SI (光接收表面)上設(shè)置有多層配線層51。除了這一點(diǎn)外,攝像器件IOA具有與攝像器件10類(lèi)似的構(gòu)造,并且其功能和效果與攝像器件10類(lèi)似。
[0121 ] 攝像器件IOA的綠色用電存儲(chǔ)層IIOG具有在綠色用電存儲(chǔ)層IIOG和半導(dǎo)體基板
11的表面SI之間的分隔部分IlOE (圖17)。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG中產(chǎn)生且從下電極12提取的電子通過(guò)導(dǎo)電塞120a3、120a2和120al (圖2),配線120A,以及接觸體131累積在綠色用電存儲(chǔ)層IlOG中。
[0122][變型2]
[0123]圖18示出了根據(jù)前述第一實(shí)施例的變型2的攝像器件(攝像器件10B)的主要部分的截面構(gòu)造。具有負(fù)固定電荷的絕緣部分(絕緣部分133)埋設(shè)在攝像器件IOB的連接孔Hl中。除了這一點(diǎn)外,攝像器件IOB具有與攝像器件10類(lèi)似的構(gòu)造,并且其功能和效果與攝像器件10類(lèi)似。
[0124]絕緣部分133包括由具有負(fù)固定電荷的材料制造的絕緣部分133A,例如氧化鉿、氧化鋁和氧化鉭,并且包括由氧化硅制造的絕緣部分133B。對(duì)于絕緣部分133A,可采用鋯、鈦、釔或鑭的氧化物或氮氧化物等。在絕緣部分133中,例如,絕緣部分133A和絕緣部分133B可從接觸體131側(cè)開(kāi)始依次設(shè)置。作為選擇,絕緣部分133可僅由絕緣部分133A構(gòu)造。
[0125]如圖19所示,在絕緣部分133中,誘導(dǎo)硅層110的空穴以形成在絕緣部分133周?chē)腜-型區(qū)域133p。因此,耗盡層D變窄,并且減小了耗盡層D和絕緣部分133之間的接觸面積。因此,可更加有效地抑制噪聲的產(chǎn)生。下面將描述其機(jī)理。
[0126]耗盡層D的擴(kuò)散狀態(tài)根據(jù)P-型雜質(zhì)濃度和η-型雜質(zhì)濃度之間的相對(duì)關(guān)系而變化。具體而言,在η-型雜質(zhì)濃度很高的情況下,耗盡層D相對(duì)于P-型區(qū)域P和η-型區(qū)域N之間的界面Db延伸到P-型區(qū)域P大于η-型區(qū)域N(圖20Α)。相反,在ρ-型雜質(zhì)濃度很高的情況下,耗盡層D相對(duì)于界面Db延伸到η-型區(qū)域N大于ρ-型區(qū)域P (圖20Β)。
[0127]更具體而言,在綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的η-型雜質(zhì)濃度高的情況下,耗盡層D延伸到綠色用電存儲(chǔ)層IlOG周?chē)摩?型半導(dǎo)體阱區(qū)域。在攝像器件IOB中,耗盡層D由具有負(fù)固定電荷的絕緣部分133 (ρ-型區(qū)域133ρ)減小,并且可抑制噪聲的產(chǎn)生。
[0128]例如,絕緣部分133可如下形成。首先,如圖21Α所示,例如由氧化硅制造的絕緣膜133ΜΒ和由氧化鉿制造的絕緣膜133ΜΑ從連接孔Hl的側(cè)壁到底部表面依次形成。絕緣膜133ΜΒ可通過(guò)氧化硅層110而形成。接下來(lái),連接孔Hl的底表面中的絕緣膜133ΜΑ和133ΜΒ通過(guò)各向異性蝕刻去除,因此,形成絕緣部分133 (圖21Β)。接觸體131設(shè)置在連接孔Hl中,并且綠色用電存儲(chǔ)層IlOG和接觸體131電連接。
[0129][變型3]
[0130]取代前述的具有負(fù)固定電荷的絕緣部分133,可設(shè)置具有正固定電荷的絕緣部分134 (圖22)(變型3)。絕緣部分134包括由諸如氮化硅的具有正固定電荷的材料制造的絕緣部分134Α和由諸如氧化硅制造的絕緣部分134Β。在絕緣部分134中,絕緣部分134Α和絕緣部分134Β例如從接觸體131側(cè)開(kāi)始依次設(shè)置。絕緣膜134可僅由絕緣部分134Α構(gòu)造。然而,通過(guò)形成絕緣部分134Β,可減小相對(duì)于硅層110的界面的缺陷水平。
[0131]如圖23所示,在綠色用電存儲(chǔ)層IIOG的η_型雜質(zhì)濃度低(P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域中的P-型雜質(zhì)濃度高)的情況下,耗盡層D延伸到綠色用電存儲(chǔ)層110G。絕緣部分134包括硅層110的電子以在絕緣部分134周?chē)纬搔?型區(qū)域134η。因此,減小了耗盡層D,并且可抑制噪聲的產(chǎn)生。
[0132]例如,絕緣部分134可如下形成。由氧化硅制造的絕緣膜134ΜΒ和由氮化硅制造的絕緣膜134ΜΑ從連接孔Hl的側(cè)壁到底部表面依次形成(圖24Α)。隨后,去除連接孔Hl的底部表面中的絕緣膜134ΜΑ和134ΜΒ,因此,形成絕緣部分134 (圖24Β)。絕緣膜134ΜΒ通過(guò)氧化硅層110而形成。接觸體131設(shè)置在連接孔Hl中,并且綠色用電存儲(chǔ)層IlOG和接觸體131被電連接。
[0133][變型4]
[0134]圖25示出了根據(jù)前述第一實(shí)施例的變型4的攝像器件(攝像器件10C)的主要部分的截面構(gòu)造。在攝像器件IOC中,具有負(fù)固定電荷的絕緣膜54與半導(dǎo)體基板11的表面(表面S2)接觸。除了這一點(diǎn)外,攝像器件IOC具有與攝像器件10類(lèi)似的構(gòu)造,并且其功能和效果與攝像器件10類(lèi)似。
[0135]半導(dǎo)體基板11具有在表面S2附近的ρ-型半導(dǎo)體阱區(qū)域。通過(guò)設(shè)置絕緣膜54,增加了 P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域的空穴累積濃度,并且更加有效地降低了噪聲的產(chǎn)生。絕緣膜54包括例如由氧化硅制造的絕緣膜54Α和由諸如氧化鉿、氧化鋁和氧化鉭的具有負(fù)固定電荷的材料制造的絕緣膜54Β。絕緣膜54Α和絕緣膜54Β從半導(dǎo)體基板11的表面S2側(cè)開(kāi)始依次設(shè)置。對(duì)于絕緣膜54Β,可采用錯(cuò)、鈦、釔或鑭的氧化物或氮氧化物。作為選擇,絕緣膜54可僅由絕緣膜54Β構(gòu)造。在攝像器件IOC中,例如,連接孔Hl (接觸體131)可在半導(dǎo)體基板11的表面S2上層疊絕緣膜54和層間絕緣膜52后形成。
[0136][變型5]
[0137]在前述的第一實(shí)施例中,已經(jīng)描述了其中連接孔Hl在半導(dǎo)體基板11中設(shè)置綠色用電存儲(chǔ)層IlOG后形成的情況。作為選擇,綠色用電存儲(chǔ)層IIOG可在形成連接孔Hl后利用連接孔Hl形成(變型5)。
[0138]首先,如圖26A所示,連接孔Hl形成在從層間絕緣膜52到半導(dǎo)體基板11的區(qū)域中。其后,絕緣膜132M從連接孔Hl的側(cè)壁形成到底部表面(圖26B)。絕緣膜132M可通過(guò)氧化硅層110而形成。隨后,如圖27A所示,η-型雜質(zhì)的離子注入通過(guò)利用連接孔Hl的自對(duì)準(zhǔn)在半導(dǎo)體基板11上執(zhí)行。因此,形成綠色用電存儲(chǔ)層110G。其后,去除連接孔Hl的底部表面中的絕緣膜132Μ以形成接觸體131 (圖27Β)。離子注入例如可在連接孔Hl的底部表面中去除絕緣膜132Μ后執(zhí)行。作為選擇,離子注入可在形成絕緣膜132Μ前執(zhí)行。通過(guò)在離子注入前設(shè)置絕緣膜132Μ,可防止由于離子注入引起的半導(dǎo)體基板11中的雜質(zhì)混入。
[0139]在利用連接孔Hl的自對(duì)準(zhǔn)中,變得能減小綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的形成面積且獲得綠色用電存儲(chǔ)層IlOG的形成面積平面圖上看基本上與連接孔Hl具有相同的尺寸。換言之,綠色用電存儲(chǔ)層IlOG在平面圖上看僅設(shè)置在從接觸體131到其附近的區(qū)域中。因此,減小了綠色用電存儲(chǔ)層IlOG (η-型區(qū)域)和半導(dǎo)體基板11中的P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域之間的接觸面積,即Pn-結(jié)表面,因此,減小了耗盡層(耗盡層D)。因此,可進(jìn)一步減小由于耗盡層引起噪聲的產(chǎn)生。應(yīng)注意,因?yàn)榘雽?dǎo)體基板11的缺陷數(shù)比較少,所以耗盡層D之外的耗盡對(duì)噪聲的影響小于與絕緣部分132接觸的耗盡層D對(duì)噪聲的影響。
[0140][變型6]
[0141]圖28示出了根據(jù)前述第一實(shí)施例的變型6的攝像器件(攝像器件10D)的主要部分的截面構(gòu)造。攝像器件IOD的綠色用電存儲(chǔ)層IlOG由具有不同η-型雜質(zhì)濃度的多個(gè)η-型區(qū)域(η-型區(qū)域110G-1和110G-2)構(gòu)造。除這一點(diǎn)外,攝像器件IOD具有與攝像器件10類(lèi)似的構(gòu)造,并且其功能和效果與攝像器件10類(lèi)似。
[0142]綠色用電存儲(chǔ)層IlOG包括具有低η-型雜質(zhì)濃度的η_型區(qū)域110G-1和具有高η-型雜質(zhì)濃度的η-型區(qū)域110G-2。η-型區(qū)域110G-2設(shè)置在設(shè)置于較寬區(qū)域的η-型區(qū)域110G-1中。η-型區(qū)域110G-2在平面圖上看僅存在于接觸體131 (連接孔Hl)附近。
[0143]噪聲量也根據(jù)施加到耗盡層的電場(chǎng)大小變化。通過(guò)減小電場(chǎng),可抑制噪聲。在拾取裝置IOD中,η-型區(qū)域110G-1設(shè)置在η-型區(qū)域110G-2周?chē)?。具有低?型雜質(zhì)濃度的η-型區(qū)域110G-1與ρ-型半導(dǎo)體阱區(qū)域接觸。因此,改變施加到綠色用電存儲(chǔ)層IlOG和P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域之間耗盡層D的電場(chǎng),并且可更加有效地減小噪聲。
[0144]前述綠色用電存儲(chǔ)層IlOG例如可如下形成。首先,如圖29Α所示,η-型區(qū)域110G-1在前設(shè)置在半導(dǎo)體基板11中以形成到達(dá)η-型區(qū)域110G-1的連接孔Hl。接下來(lái),絕緣膜132Μ形成為從連接孔Hl的側(cè)壁到底部表面(圖29Β)。隨后,通過(guò)利用連接孔Hl的自對(duì)準(zhǔn)執(zhí)行離子注入以設(shè)置η-型區(qū)域110G-2(圖29C)。因此,形成綠色用電存儲(chǔ)層110G。其后,去除連接孔Hl的底部表面中的絕緣膜132M,并且接觸體131埋設(shè)在連接孔Hl中。與前述的變型5—樣,η-型區(qū)域110G-2可在連接孔Hl的底部表面中去除絕緣膜132Μ后設(shè)置。作為選擇,η-型區(qū)域110G-2可在形成絕緣膜132Μ前形成。
[0145]在前述第一實(shí)施例及其變型中,已經(jīng)描述了其中通過(guò)在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG和綠色用電存儲(chǔ)層IlOG之間的連接減小噪聲的情況。然而,這樣的技術(shù)也可應(yīng)用于連接半導(dǎo)體基板的內(nèi)部到其外部時(shí)的任何構(gòu)造。下面,將描述這樣的應(yīng)用。
[0146][第二實(shí)施例]
[0147]圖30示出了根據(jù)本技術(shù)第二實(shí)施例的攝像器件(攝像器件20)的主要部分的截面構(gòu)造。攝像器件20具有在半導(dǎo)體基板11中的無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB (IIR),并且例如可構(gòu)成具有全域快門(mén)功能的CMOS圖像傳感器。攝像器件20的多層配線層51設(shè)置有保持電容55 (第一保持電容)。半導(dǎo)體基板11外部的保持電容55利用接觸體131連接到半導(dǎo)體基板11中的η-型區(qū)域(電存儲(chǔ)層116)。
[0148]在攝像器件20中,除了復(fù)位晶體管Trl和放大晶體管Tr2外,轉(zhuǎn)移晶體管Tr6和選擇性讀取所用的晶體管Tr7例如可設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近。η-型區(qū)域中的前述電存儲(chǔ)層116與柵極電極GE6 —起構(gòu)成轉(zhuǎn)移晶體管Tr6,并且設(shè)置為靠近無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分11B。晶體管Tr7具有柵極電極GE7和在η-型區(qū)域中的浮置擴(kuò)散(FD117)。在攝像器件20中,例如,可為所有像素同時(shí)讀取無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB中產(chǎn)生和累積的電荷,并且讀取的電荷累積在電存儲(chǔ)層116中,并且隨后為每個(gè)像素選擇性地讀入FD117中。保持電容55由成對(duì)的電極55Α和55Β構(gòu)造。其一個(gè)電極(電極55Β)通過(guò)接觸體131電連接到電存儲(chǔ)層116。通過(guò)設(shè)置保持電容55,允許增加飽和電荷量。
[0149]如圖31所示,分隔部分IlOE (ρ_型半導(dǎo)體阱區(qū)域)設(shè)置在電存儲(chǔ)層116和半導(dǎo)體基板11的表面S2之間。因此,防止電存儲(chǔ)層116和P-型半導(dǎo)體阱區(qū)域之間的耗盡層D與層間絕緣膜52接觸。因此,可抑制半導(dǎo)體基板11外部的保持電容55和半導(dǎo)體基板11中的電存儲(chǔ)層116之間的電荷轉(zhuǎn)移時(shí)噪聲的產(chǎn)生。
[0150][第三實(shí)施例]
[0151]圖32示出了根據(jù)本技術(shù)第三實(shí)施例的攝像器件(攝像器件30)的主要部分的截面構(gòu)造。在攝像器件30中,轉(zhuǎn)移晶體管TrS與復(fù)位晶體管Trl和放大晶體管Tr2 —起設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面S2附近。晶體管TrS具有柵極電極GE8和在η-型區(qū)域中的浮置擴(kuò)散(FD118)。FD118通過(guò)接觸體131和配線120Α電連接到晶體管Tr2。
[0152]在攝像器件30中,半導(dǎo)體基板11中的無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IIB(IlR)中產(chǎn)生的信號(hào)電荷讀入FD118中且累積。讀入FD118中的信號(hào)電荷由晶體管Tr2放大,并且傳送到垂直信號(hào)線Lsig (后述圖34)。如圖33所示,分隔部分IlOE (p_型半導(dǎo)體阱區(qū)域)設(shè)置在FD118和半導(dǎo)體基板11的表面S2之間。因此,可防止FD118和ρ-型半導(dǎo)體阱區(qū)域之間的耗盡層與層間絕緣膜52接觸。因此,可抑制半導(dǎo)體基板11外部的晶體管Tr2的柵極電極GE2和半導(dǎo)體基板11中FDl 18之間信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移時(shí)噪聲的產(chǎn)生。
[0153][應(yīng)用示例]
[0154]圖34示出了對(duì)于每個(gè)像素采用前述實(shí)施例和變型中描述的攝像器件(攝像器件
10、10A、10B、10C、10D、20和30)的任何一個(gè)的固態(tài)攝像裝置(攝像裝置I)的總體構(gòu)造。攝像裝置I (半導(dǎo)體裝置)為CMOS圖像傳感器,并且在半導(dǎo)體基板11上具有像素部分Ia作為中心部分中的攝像區(qū)域。在像素部分Ia的周邊區(qū)域中,例如,設(shè)置包括行掃描部分231、系統(tǒng)控制部分232、水平選擇部分233和列掃描部分234的周邊電路部分230。
[0155]像素部分Ia例如可具有多個(gè)單元像素P (對(duì)應(yīng)于攝像器件10、10A、10B、10C、10D、20和30的任何一個(gè)),它們二維地設(shè)置成矩陣狀態(tài)。在單元像素P的每一個(gè)中,例如,為像素行的每一個(gè)設(shè)置像素驅(qū)動(dòng)線Lrad(具體而言,行選擇線和復(fù)位控制線),并且為像素列的每一個(gè)設(shè)置垂直信號(hào)線Lsig。像素驅(qū)動(dòng)線L_d傳輸用于從像素讀取信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),并且其一端連接到對(duì)應(yīng)于行掃描部分231的每一行的輸出端。
[0156]行掃描部分231可由移位晶體管或地址解碼器等構(gòu)造,并且可為像素驅(qū)動(dòng)部分,其例如驅(qū)動(dòng)行單元中像素部分Ia的每個(gè)像素P。行掃描部分231選擇的像素行的每個(gè)像素P輸出的信號(hào)通過(guò)每個(gè)垂直信號(hào)線Lsig設(shè)置到水平選擇部分233。水平選擇部分233例如可由放大器、水平選擇開(kāi)關(guān)或類(lèi)似物構(gòu)造,其為垂直信號(hào)線Lsig的每一個(gè)而設(shè)置。
[0157]列掃描部分234可由移位晶體管或地址解碼器等構(gòu)造,并且依次驅(qū)動(dòng)水平選擇部分233的每個(gè)水平選擇開(kāi)關(guān)同時(shí)對(duì)其進(jìn)行掃描。通過(guò)列掃描部分234的選擇性?huà)呙?,通過(guò)垂直信號(hào)線Lsig的每一個(gè)傳輸?shù)拿總€(gè)像素P的信號(hào)依次輸出到水平信號(hào)線235,并且輸出的信號(hào)通過(guò)水平信號(hào)線235傳輸?shù)桨雽?dǎo)體基板11外部。
[0158]行掃描部分231、水平選擇部分233、列掃描部分234和水平信號(hào)線235構(gòu)成的電路部分可直接形成在半導(dǎo)體基板11上,或者可設(shè)置在外部控制IC中。作為選擇,電路部分可設(shè)置在通過(guò)電纜等連接的另一個(gè)基板上。
[0159]系統(tǒng)控制部分232可接收從半導(dǎo)體基板11和/或類(lèi)似物外部設(shè)置的時(shí)鐘指令數(shù)據(jù)和操作模式,并且輸出攝像裝置I的內(nèi)部信息。除此以外,系統(tǒng)控制部分232例如可具有產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生器,并且根據(jù)定時(shí)發(fā)生器產(chǎn)生的各種定時(shí)信號(hào)執(zhí)行諸如行掃描部分231、水平選擇部分233和列掃描部分234的周邊電路的驅(qū)動(dòng)控制。
[0160]前述攝像裝置I可安裝在具有攝像功能的任何類(lèi)型的電子設(shè)備上,并且可應(yīng)用于例如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)和攝錄像機(jī)的相機(jī)系統(tǒng)、移動(dòng)電話(huà)或類(lèi)似物。作為示例,圖35示出了相機(jī)(電子設(shè)備2)的示意性構(gòu)造。電子設(shè)備2例如可為能攝取靜態(tài)圖像或運(yùn)動(dòng)圖像的攝錄像機(jī),并且可具有攝像裝置1、光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)310、快門(mén)裝置311、信號(hào)處理部分312和驅(qū)動(dòng)部分313。
[0161]光學(xué)系統(tǒng)310引導(dǎo)來(lái)自物體的圖像光(入射光)到攝像裝置I的像素部分la。光學(xué)系統(tǒng)310可包括多個(gè)光學(xué)透鏡。快門(mén)裝置311控制光照射到攝像裝置I的時(shí)間周期和擋光周期。驅(qū)動(dòng)部分313控制快門(mén)裝置311的快門(mén)操作以及攝像裝置I的傳輸操作。信號(hào)處理部分312在從攝像裝置I輸出的信號(hào)上執(zhí)行各種信號(hào)處理。信號(hào)處理后的圖像信號(hào)Dwt存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)中,或者輸出到監(jiān)視器等。
[0162]本技術(shù)已經(jīng)參考實(shí)施例和變型進(jìn)行了描述。然而,本技術(shù)不限于前述的實(shí)施例等,而是可進(jìn)行各種修改。例如,在前述的實(shí)施例等中,已經(jīng)描述了其中檢測(cè)綠光的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlG以及檢測(cè)紅光和藍(lán)光的無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分IlB和IlR層疊為攝像器件10、10A、10BU0C和IOD的任何一個(gè)的情況。然而,本技術(shù)不限于這樣的構(gòu)造。例如,有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分可檢測(cè)紅色光或藍(lán)色光,并且無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分可檢測(cè)綠色光。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分的數(shù)量和比例不限于上面描述的示例。例如,可設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分,或者多個(gè)顏色的彩色信號(hào)可僅由有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分獲得。除了在垂直方向?qū)盈B外,光電轉(zhuǎn)換部分(有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分和無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分)可與半導(dǎo)體基板表面平行地設(shè)置。
[0163]此外,除了在連接孔Hl中設(shè)置絕緣部分133或絕緣部分134 (圖18和圖22)外,絕緣膜53 (圖25)可設(shè)置為與半導(dǎo)體基板11的一個(gè)表面接觸。這樣的構(gòu)造可應(yīng)用于前側(cè)照明型攝像器件(圖17)。此外,根據(jù)變型I至4的攝像器件(攝像器件10AU0B和10C)的任何一個(gè)可利用根據(jù)前述變型5的制造攝像器件的方法(圖26A至圖27B)制造。除此之外,絕緣部分133、絕緣部分134或絕緣膜53可與具有不同雜質(zhì)濃度的多個(gè)η-型區(qū)域的綠色用電存儲(chǔ)層IlOG—起設(shè)置。此時(shí),可設(shè)置絕緣部分133和絕緣部分134以及絕緣膜53之一。P-型區(qū)域中的綠色用電存儲(chǔ)層IIOG可設(shè)置在η-型半導(dǎo)體區(qū)域中。
[0164]此外,根據(jù)前述第二實(shí)施例的攝像器件20或根據(jù)前述第三實(shí)施例的攝像器件30可具有在半導(dǎo)體基板11外部的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分11G。
[0165]除此之外,不必包括前述實(shí)施例等中描述的所有部件,并且可包括其它部件。
[0166]此外,在前述的實(shí)施例等中,作為示例已經(jīng)描述了具有光電轉(zhuǎn)換部分的攝像器件。然而,本發(fā)明可應(yīng)用于其它半導(dǎo)體器件。
[0167]從本公開(kāi)上述的示例性實(shí)施例可至少實(shí)現(xiàn)下面的構(gòu)造。
[0168](I) 一種半導(dǎo)體器件,包括:
[0169]半導(dǎo)體基板中的第一導(dǎo)電區(qū)域;
[0170]第二導(dǎo)電區(qū)域,設(shè)置在第一導(dǎo)電區(qū)域中,并且與半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面分隔以在其間形成分隔部分;
[0171]接觸體,構(gòu)造為將第二導(dǎo)電區(qū)域電連接到外部配線;以及
[0172]在該接觸體周?chē)鷱牡谝粚?dǎo)電區(qū)域到第二導(dǎo)電區(qū)域設(shè)置的絕緣部分。
[0173](2)根據(jù)(I)的半導(dǎo)體器件,還包括絕緣膜,絕緣膜與半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面接觸。
[0174](3)根據(jù)(I)或(2)的半導(dǎo)體器件,還包括在半導(dǎo)體基板外部的一對(duì)電極,其中該接觸體通過(guò)外部配線電連接到該一對(duì)電極之一。
[0175](4)根據(jù)(3)的半導(dǎo)體器件,還包括在半導(dǎo)體基板內(nèi)部的第一光電轉(zhuǎn)換部分。
[0176](5)根據(jù)(4)的半導(dǎo)體器件,還包括第二光電轉(zhuǎn)換部分,第二光電轉(zhuǎn)換部分包括在該一對(duì)電極之間的光電轉(zhuǎn)換膜。
[0177](6)根據(jù)(5)的半導(dǎo)體器件,其中光電轉(zhuǎn)換膜包括有機(jī)半導(dǎo)體材料。
[0178](7)根據(jù)(I)至(6)任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件,其中絕緣部分包括氧化硅。
[0179](8)根據(jù)(I)至(7)任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件,其中絕緣部分包括鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、釔和鑭的一種或多種元素的氧化物或氮氧化物。
[0180](9)根據(jù)(I)至(8)任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件,其中絕緣部分包括氮化硅。
[0181](10)根據(jù)(2)的半導(dǎo)體器件,其中絕緣膜包括鉿、鋯、鋁、鉭、鈦、釔和鑭的一種或多種元素的氧化物或氮氧化物。
[0182](11)根據(jù)(I)至(10)任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件,還包括第二導(dǎo)電區(qū)域,第二導(dǎo)電區(qū)域在平面圖中看設(shè)置為從接觸體到接觸體的周?chē)吘壐浇?br>
[0183]( 12 )根據(jù)(I)至(11)任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件,其中
[0184]第二導(dǎo)電區(qū)域包括具有不同雜質(zhì)濃度的多個(gè)區(qū)域,并且
[0185]多個(gè)區(qū)域中的高雜質(zhì)濃度的一個(gè)區(qū)域設(shè)置在多個(gè)區(qū)域中低雜質(zhì)濃度的另一個(gè)區(qū)域中。
[0186](13)根據(jù)(3)的半導(dǎo)體器件,其中該一對(duì)電極是第一保持電容。
[0187](14)根據(jù)(5)的半導(dǎo)體器件,還包括在半導(dǎo)體基板外部的第二保持電容。
[0188](15)根據(jù)(5)的半導(dǎo)體器件,還包括:
[0189]芯片上透鏡,構(gòu)造為將光聚集在第二光電轉(zhuǎn)換部分上;以及
[0190]密封膜,設(shè)置在芯片上透鏡和第二光電轉(zhuǎn)換部分之間,其中
[0191]密封膜的折射率和芯片上透鏡的折射率之差等于或小于約0.1。
[0192]( 16)根據(jù)(15)的半導(dǎo)體器件,其中密封膜的構(gòu)成材料與芯片上透鏡的構(gòu)成材料相同。
[0193](17)根據(jù)(15)的半導(dǎo)體器件,其中芯片上透鏡包括氮化硅、氮氧化硅和氧化鋁之
O
[0194](18)根據(jù)(15)的半導(dǎo)體器件,其中芯片上透鏡包括平坦化部分,平坦化部分填充芯片上透鏡和密封膜之間的凹凸。
[0195](19) 一種設(shè)置有半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置,該半導(dǎo)體器件包括:
[0196]半導(dǎo)體基板中的第一導(dǎo)電區(qū)域;
[0197]第二導(dǎo)電區(qū)域,設(shè)置在第一導(dǎo)電區(qū)域中,并且與半導(dǎo)體基板的一個(gè)表面分隔以在其間形成分隔部分;
[0198]接觸體,構(gòu)造為將第二導(dǎo)電區(qū)域電連接到外部配線;以及
[0199]在該接觸體周?chē)鷱牡谝粚?dǎo)電區(qū)域到第二導(dǎo)電區(qū)域設(shè)置的絕緣部分。
[0200][I] 一種半導(dǎo)體器件,包括:
[0201]第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面;
[0202]第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在該第一導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于該多層配線層的表面分隔;以及
[0203]接觸體,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將該電荷累積區(qū)域和該多層配線層的外部配線電連接。
[0204][2]根據(jù)[I]所述的半導(dǎo)體器件,還包括絕緣部分,該絕緣部分接觸該接觸體且設(shè)置在至少在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中。
[0205][3]根據(jù)[2]所述的半導(dǎo)體器件,其中該絕緣部分的外周小于該電荷累積區(qū)域的外周。
[0206][4]根據(jù)[2]或[3]所述的半導(dǎo)體器件,還包括耗盡層,其中該絕緣部分設(shè)置在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間形成該耗盡層的區(qū)域中。
[0207][5]根據(jù)[I]至[4]中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件,其中該多層配線層設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的光接收表面的相反側(cè)。
[0208][6]根據(jù)[I]至[5]中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件,還包括:
[0209]光電轉(zhuǎn)換部分,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的第二表面之上,該導(dǎo)電區(qū)域的該第二表面在相鄰于該多層配線層的表面的相反側(cè)。
[0210][7]根據(jù)[6]所述的半導(dǎo)體器件,還包括:
[0211]導(dǎo)電塞,穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域,其中該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該導(dǎo)電塞,并且該導(dǎo)電塞電連接到該外部配線,從而該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該電荷累積區(qū)域。
[0212][8]根據(jù)[7]所述的半導(dǎo)體器件,其中該光電轉(zhuǎn)換部分包括設(shè)置在上電極和下電極之間的光電轉(zhuǎn)換膜。
[0213][9]根據(jù)[8]所述的半導(dǎo)體器件,還包括穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域且電連接到該上電極的第二導(dǎo)電塞,其中該導(dǎo)電塞電連接到該下電極。
[0214][10]根據(jù)[9]所述的半導(dǎo)體器件,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第二光電轉(zhuǎn)換部分。
[0215][11]根據(jù)[10]所述的半導(dǎo)體器件,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第三光電轉(zhuǎn)換部分。[0216][12]根據(jù)[11]所述的半導(dǎo)體器件,其中該第一光電轉(zhuǎn)換部分是有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分,該第二光電轉(zhuǎn)換部分是無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分,并且該第三光電轉(zhuǎn)換部分是無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分。
[0217][13]根據(jù)[11]或[12]所述的半導(dǎo)體器件,其中該光電轉(zhuǎn)換部分、該第二光電轉(zhuǎn)換部分和該第三光電轉(zhuǎn)換部分在與光進(jìn)入該攝像器件的方向?qū)?yīng)的垂直方向上層疊。
[0218][14] 一種固態(tài)攝像裝置,包括具有多個(gè)單元像素的像素部分,該多個(gè)單元像素二維地設(shè)置成矩陣形式,其中單元像素包括:
[0219]第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面;
[0220]第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在該第一導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于該多層配線層的表面分隔;以及
[0221]接觸體,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將該電荷累積區(qū)域和該多層配線層的外部配線電連接。
[0222][15]根據(jù)[14]所述的固態(tài)攝像裝置,還包括絕緣部分,該絕緣部分接觸該接觸體且設(shè)置在至少在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中。
[0223][16]根據(jù)[15]所述的固態(tài)攝像裝置,還包括:
[0224]光電轉(zhuǎn)換部分,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的第二表面之上,該導(dǎo)電區(qū)域的該第二表面在相鄰于該多層配線層的表面的相反側(cè);以及
[0225]導(dǎo)電塞,穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域,其中該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該導(dǎo)電塞,并且該導(dǎo)電塞電連接到該外部配線,從而該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該電荷累積區(qū)域。
[0226][17]根據(jù)[16]所述的固態(tài)攝像裝置,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第二光電轉(zhuǎn)換部分。
[0227][18]根據(jù)[17]所述的固態(tài)攝像裝置,其中該多層配線層設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的光接收表面的相反側(cè)。
[0228][19] 一種制造半導(dǎo)體器件的方法,包括:
[0229]在第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于多層配線層的表面分隔;
[0230]在該第一導(dǎo)電類(lèi)型的該導(dǎo)電區(qū)域的表面上形成該多層配線層,其中形成該多層配線層包括:
[0231]形成從該多層配線層延伸到該電荷累積層的連接孔;
[0232]在該連接孔的側(cè)壁上設(shè)置絕緣膜以形成絕緣部分;
[0233]在該連接孔中埋設(shè)材料,從而接觸體電連接到該電荷累積區(qū)域;
[0234]形成該多層配線層的外部配線,其中該外部配線通過(guò)該接觸體電連接到該電荷累積區(qū)域;以及
[0235]將支撐基板接合到該多層配線層。
[0236][20]根據(jù)[19]所述的制造半導(dǎo)體器件的方法,其中該絕緣部分的外周小于該電荷累積區(qū)域的外周。
[0237][21]根據(jù)[20]所述的制造半導(dǎo)體器件的方法,還包括在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中設(shè)置該絕緣部分。
[0238]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是,在所附權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi),根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素,可以進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。
[0239] 本申請(qǐng)要求2013年I月28日提交的日本優(yōu)先權(quán)權(quán)利申請(qǐng)JP2013-13554的權(quán)益,其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件,包括: 第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面; 第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在該第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于該多層配線層的表面分隔;以及 接觸體,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將該電荷累積區(qū)域和該多層配線層的外部配線電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,還包括絕緣部分,該絕緣部分接觸該接觸體且設(shè)置在至少在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件,其中該絕緣部分的外周小于該電荷累積區(qū)域的外周。
4.根據(jù)權(quán)利要求 2所述的半導(dǎo)體器件,還包括耗盡層,其中該絕緣部分設(shè)置在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間形成該耗盡層的區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,其中該多層配線層設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的光接收表面的相反側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,還包括: 光電轉(zhuǎn)換部分,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的第二表面之上,該導(dǎo)電區(qū)域的該第二表面在相鄰于該多層配線層的表面的相反側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,還包括: 導(dǎo)電塞,穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域,其中該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該導(dǎo)電塞,并且該導(dǎo)電塞電連接到該外部配線,從而使該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該電荷累積區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件,其中該光電轉(zhuǎn)換部分包括設(shè)置在上電極和下電極之間的光電轉(zhuǎn)換膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件,還包括穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域且電連接到該上電極的第二導(dǎo)電塞,其中該導(dǎo)電塞電連接到該下電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第二光電轉(zhuǎn)換部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第三光電轉(zhuǎn)換部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件,其中該第一光電轉(zhuǎn)換部分是有機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分,該第二光電轉(zhuǎn)換部分是無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分,并且該第三光電轉(zhuǎn)換部分是無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件,其中該光電轉(zhuǎn)換部分、該第二光電轉(zhuǎn)換部分和該第三光電轉(zhuǎn)換部分在與光進(jìn)入該半導(dǎo)體器件的方向?qū)?yīng)的垂直方向上層疊。
14.一種固態(tài)攝像裝置,包括具有多個(gè)單元像素的像素部分,該多個(gè)單元像素二維地設(shè)置成矩陣形式,其中單元像素包括: 第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域,具有相鄰于多層配線層的表面; 第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,形成在該第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于該多層配線層的表面分隔;以及 接觸體,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域中,該接觸體將該電荷累積區(qū)域和該多層配線層的外部配線電連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固態(tài)攝像裝置,還包括絕緣部分,該絕緣部分接觸該接觸體且設(shè)置在至少在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的固態(tài)攝像裝置,還包括: 光電轉(zhuǎn)換部分,設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的第二表面之上,該導(dǎo)電區(qū)域的該第二表面在相鄰于該多層配線層的表面的相反側(cè);以及 導(dǎo)電塞,穿過(guò)該導(dǎo)電區(qū)域,其中該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該導(dǎo)電塞,并且該導(dǎo)電塞電連接到該外部配線,從而該光電轉(zhuǎn)換部分電連接到該電荷累積區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固態(tài)攝像裝置,還包括設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的第二光電轉(zhuǎn)換部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的固態(tài)攝像裝置,其中該多層配線層設(shè)置在該導(dǎo)電區(qū)域的光接收表面的相反側(cè)。
19.一種制造半導(dǎo)體器件的方法,包括: 在第一導(dǎo)電類(lèi)型的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi),形成第二導(dǎo)電類(lèi)型的電荷累積區(qū)域,其中該電荷累積區(qū)域由分隔部分與該導(dǎo)電區(qū)域的相鄰于多層配線層的表面分隔; 在該第一導(dǎo)電類(lèi)型的 該導(dǎo)電區(qū)域的表面上形成該多層配線層,其中形成該多層配線層包括: 形成從該多層配線層延伸到該電荷累積層的連接孔; 在該連接孔的側(cè)壁上設(shè)置絕緣膜以形成絕緣部分; 在該連接孔中埋設(shè)材料,從而使接觸體電連接到該電荷累積區(qū)域; 形成該多層配線層的外部配線,其中該外部配線通過(guò)該接觸體電連接到該電荷累積區(qū)域;以及 將支撐基板接合到該多層配線層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造半導(dǎo)體器件的方法,其中該絕緣部分的外周小于該電荷累積區(qū)域的外周。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造半導(dǎo)體器件的方法,還包括在該電荷累積區(qū)域的一部分和該分隔部分之間的區(qū)域中設(shè)置該絕緣部分。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103972254SQ201410027529
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】山口哲司, 長(zhǎng)畑和典, 三浦利仁, 瀧本香織 申請(qǐng)人:索尼公司