[发明专利]固体摄像器件、用于制造固体摄像器件的方法及电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2009年12月28日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-297930所公开的内容相关的主题，在此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及诸如CMOS图像传感器或CCD图像传感器等包括布置有多个像素的光电转换单元的固体摄像器件，更具体而言，本发明涉及一种背照射型固体摄像器件、用于制造该固体摄像器件的方法以及使用该固体摄像器件的电子装置，在该固体摄像器件中，信号电路形成于基板的一个表面上并从基板的另一个表面接收光。

背景技术

在当前的CCD型或CMOS型图像传感器中，入射至单位像素的光子数目随像素尺寸的减小而减少。因此，灵敏度或信噪(S/N)比会恶化。在为了实现当前广泛使用的红色像素、绿色像素及蓝色像素被设置成平面形状的像素阵列而采用使用原色滤色器的拜耳(Bayer)阵列的情况下，在红色像素中，绿光和蓝光不能透过滤色器。因此，在红色像素中，由于绿光和蓝光用于光电转换，因而在光使用效率上会出现损耗。在此种像素结构中，由于执行像素间内插处理来形成颜色信号，因而会产生假色。

为解决该问题，在日本专利申请公开公报第2002-151673号中，提出一种如下的固体摄像器件：在该固体摄像器件中，用于对具有对应波长的绿光、蓝光及红光进行光电转换的光电转换区域在同一像素的垂直方向上层叠，并且绿色光电转换区域由有机光电转换膜形成。

如果使用日本专利申请公开公报第2002-151673号的结构，则滤色器中不会出现光损耗。另外，由于未执行内插处理，因而不会产生假色。

然而，在将经有机光电转换膜光电转换的电荷存储于Si基板中的情况下，为了将信号从有机膜传输至Si基板，需要在Si基板中进行欧姆接触。在使用电子作为光电转换的载流子(信号电荷)的情况下，需要在Si基板中离子注入高浓度N型杂质形成N型扩散层。由此，在N型扩散层与周边P型阱之间形成具有高电场的PN结。因此，由具有高电场的PN结而引起的暗电流会造成噪声。另外，如果经光电转换的信号电荷累积在与有机光电转换膜接触的N型扩散层中，则N型扩散层的电位根据信号电荷的累积而变化，并且施加至有机光电转换膜的电场根据信号电荷的累积而变化。因此，可能无法获得输出相对于光量的线性。

作为解决此问题的方法，在日本专利申请公开公报第2003-31785号中，提出一种如下的结构：在该结构中，来自有机光电转换膜的信号电荷被传输至形成于Si基板中的N型扩散层并接着溢出。将参照图17以及图18A、图18B和图18C对该方法进行说明。图17为相关技术的使用有机光电转换膜的固体摄像器件的截面图。图18A显示图17的主要部分的平面结构，图18B显示对应于图18A的截面结构，并且图18C为沿图18B的截面中的XVIIIC-XVIIIC的电位图。

如图17所示，在相关技术的固体摄像器件120中，夹在上部电极113与下部电极111之间的有机光电转换膜112层叠在半导体基板100的光入射侧的正上方。有机光电转换膜112是用于对绿光进行光电转换而设置的膜。下部电极111通过接触部110连接至n型扩散层(N+)108，n型扩散层(N+)108是通过将高浓度的n型杂质离子注入到半导体基板100的阱区101的表面中而形成的。换句话说，通过有机光电转换膜112获得的信号电荷被传输至n型扩散层108。

在相关技术的结构中，作为n型半导体区域的电荷累积区域107形成于与n型扩散层108接触的区域中，并且p型高浓度杂质区域109形成于电荷累积区域107的前面侧上。另外，浮动扩散部FD形成于与电荷累积区域107相邻的区域中，并且传输栅极电极106在电荷累积区域107与浮动扩散部FD之间形成于半导体基板100上，栅极绝缘膜夹在传输栅极电极106与半导体基板100之间。浮动扩散部FD包括n型高浓度杂质区域。

在图17所示的相关技术的结构中，通过有机光电转换膜112获得的信号电荷被传输至n型扩散层108，并且被传输至n型扩散层108的信号电荷溢流至电荷累积区域107中。实际上，为了使信号电荷在水平方向上溢流，在n型扩散层108与电荷累积区域107之间形成有作为低浓度p型杂质区域的溢流阻挡，以获得图18C所示的电位结构。n型扩散层108的电位取决于溢流阻挡，并且超出溢流阻挡的信号电荷会溢流至电荷累积区域107中。