固态摄像器件以及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固态摄像器件以及电子装置。该固态摄像器件包括光电转换器件，所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。根据本发明专利技术，即使将具有高的光吸收系数的黄铜矿类材料用作光电转换层，能够在实现高的灵敏度的同时抑制了暗电流。

Solid-state camera devices and electronic devices

The invention relates to solid state imaging devices and electronic devices. The solid-state camera device includes a photoelectric converter. The photoelectric converter comprises at least one layer of non chalcopyrite compound semiconductor, which is a lattice bond or a pseudo lattice bond, formed on a silicon substrate, and at least a layer of chalcopyrite semiconductors, formed in the non chalcopyrite compound half. On the conductor. According to the present invention, even if the chalcopyrite material with high optical absorption coefficient is used as a photoelectric conversion layer, the dark current can be suppressed while high sensitivity is realized.

【技术实现步骤摘要】
固态摄像器件以及电子装置本申请是申请日为2014年12月10日、专利技术名称为“固态摄像器件以及电子装置”的申请号为201410758371.6的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及固态摄像器件以及电子装置，并且尤其涉及能够抑制暗电流的固态摄像器件以及电子装置。
技术介绍
作为使用半导体的固态摄像器件(图像传感器)，利用半导体的pn结合的光电二极管已为人所知。这种固态摄像器件安装在诸如数码照相机、摄像机、监视摄像机、移动终端、光传感器等之类的许多电子装置上。暗电流可以说是固态摄像器件的性能之一。固态摄像器件利用光电二极管对入射光执行从光到电的光电转换。此时，与光无关地出现的电流是暗电流。如何有效地执行光电转换以及是否能够抑制暗电流决定了灵敏度。随着灵敏度变高，使在黑暗处的摄像成为可能。此外，由于灵敏度变高，并由此通常不需要通过信号处理来加强图像，所以图像或影像几乎没有噪声。为了增加灵敏度，将作为光电转换膜的具有高的光吸收系数的CuInGaSe2膜应用到图像传感器，并由此获得高灵敏度。然而，由于光电转换膜基本上是通过晶体生长形成在电极上，因此其成为多晶的。为此，明显出现由晶体缺陷引起的暗电流。在日本未经审查的专利申请公开第2011-146635号中，提出了具有由如下黄铜矿类化合物半导体制成的光电转换膜的图像传感器，该黄铜矿类化合物半导体在硅(Si)基板上晶格匹配，且包含基于铜-铝-镓-铟-硫-硒(CuAlGaInSSe)的混合晶体(mixedcrystal)或基于铜-铝-镓-铟-锌-硫-硒(CuAlGaInZnSSe)的混合晶体。与硅(Si)晶格匹配的黄铜矿类化合物半导体包含诸如铜(Cu)、锌(Zn)、硫(S)等之类的金属。然而，在晶格匹配之初，金属一定会存在于Si界面中。由于这些金属在硅(Si)的中间能隙(mid-gap)附近生成了缺陷能级(defectlevel)，因此出现了由缺陷能级引起的暗电流。
技术实现思路
鉴于以上问题，期望抑制暗电流。根据本专利技术的实施例，提供一种固态摄像器件，该固态摄像器件包括光电转换器件，所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。在实施例中，所述光电转换器件还可包括形成在所述硅基板上的电荷积累层。在实施例中，所述固态摄像器件可为背侧照明型。在实施例中，所述固态摄像器件可具备全局快门功能。在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由不在Si的中间能隙周围具有缺陷能级的原子构成。在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由不在距Si的中间能隙的±0.1ev的范围内具有缺陷能级的原子构成。在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可由Li、Sb、N、P、As、Bi、Te、Ti、C、Mg、Se、Cr、Ta、Ag、Pt、B、Al、Ga、In、Tl、Pd、Na、Be、Ni、Mo、Hg、K、Sn、W、Pb、O、Fe、C、Cl、Ca以及F中的至少两种的组合构成。在实施例中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体可包括GaP、AlP、AgCl以及CaF2中的至少一种。在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的带隙可等于或大于Si的带隙。在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力的范围可大于比所述黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力小预定值的值且小于比Si的电子亲和力大预定值的值。在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力的范围可大于比所述黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力小0.25eV的值且小于比Si的电子亲和力大0.25eV的值。在实施例中，所述光电转换器件可在所述非黄铜矿类化合物半导体与所述黄铜矿类化合物半导体之间和/或在所述黄铜矿类化合物半导体与上部电极之间具有电荷阻挡层。在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体还可兼作所述电荷阻挡层。在实施例中，所述非黄铜矿类化合物半导体的材料组成或掺杂浓度可逐渐地改变。在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体的材料组成或掺杂浓度可逐渐地改变。在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体可是晶格匹配的或伪似晶格匹配的。在实施例中，所述硅基板可由p型硅形成，并且所述电荷积累层可由n型硅形成。根据本专利技术的另一实施例，提供一种电子装置，该电子装置包括固态摄像器件，所述固态摄像器件包括光电转换器件、光学系统、以及信号处理电路。所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。所述光学系统允许入射光入射到所述固态摄像器件上。所述信号处理电路处理从所述固态摄像器件输出的输出信号。在实施例中，所述光电转换器件还可包括形成在所述硅基板上的电荷积累层。在实施例中，所述电子装置可为背侧照明型。在实施例中，所述电子装置可具备全局快门功能。在实施例中，所述黄铜矿类化合物半导体可以是晶格匹配或拟似晶格匹配的。根据本专利技术的实施例，在所包括的光电转换器件中，在硅基板上形成至少一层晶格键合或伪晶格键合的非黄铜矿类化合物半导体，并且在所述非黄铜矿类化合物半导体上形成至少一层黄铜矿类化合物半导体。根据本专利技术的实施例，能够抑制暗电流。特别地，根据本专利技术的实施例，即使将黄铜矿类材料用作光电转换层，也能够抑制暗电流。本说明书中所描述的效果不超过范例，本专利技术的效果不限于本说明书中描述的效果，并能够具有额外的效果。附图说明图1是示出本专利技术的固态摄像器件的概略构造示例的框图；图2是示出本专利技术的第一实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图3是示出黄铜矿类材料的带隙与晶格常数的图表；图4是示出暗电流与缺陷深度之间的关系的图表；图5是示出本专利技术的第二实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图6是描述黄铜矿类材料的固体组合物与带隙之间的关系的图表；图7是示出本专利技术的第三实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图8是描述电子以及空穴的势垒的示意图；图9是示出本专利技术的第四实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图10是示出本专利技术的第五实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图11是示出本专利技术的第六实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图12是示出本专利技术的第七实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；图13是示出本专利技术的第八实施例的固态摄像器件的构造示例的剖视图；并且图14是示出本专利技术的第九实施例的电子装置的构造示例的框图。具体实施方式在下文中，将说明实施本专利技术(下文中也称实施例)的方式。将按下面的顺序进行说明。0.固态摄像器件的概略构造示例1.第一实施例(本专利技术的基本的固态摄像器件的示例)2.第二实施例(包括各种颜色的带隙的固态摄像器件的示例)3.第三实施例(包括电荷阻挡层的固态摄像器件的示例)4.第四实施例(包括多个暗电流抑制层的固态摄像器件的示例)5.第五实施例(包括特定的暗电流抑制层的固态摄像器件)6.第六实施例(包括兼作电荷阻挡层的暗电流抑制层的固态摄像器件的示例)7.第七实施例(背侧照明型固态摄像器件的示例)8.第八实施例(具有全局快门功能的固态摄像器件的示例)9.第九实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态摄像器件，其包括光电转换器件，所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。

【技术特征摘要】
2013.12.18 JP 2013-2608911.一种固态摄像器件，其包括光电转换器件，所述光电转换器件包括：至少一层非黄铜矿类化合物半导体，其是晶格键合的或伪晶格键合的，并形成在硅基板上；以及至少一层黄铜矿类化合物半导体，其形成在所述非黄铜矿类化合物半导体上。2.根据权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述光电转换器件还包括形成在所述硅基板上的电荷积累层。3.根据权利要求2所述的固态摄像器件，其中，所述固态摄像器件为背侧照明型。4.根据权利要求2所述的固态摄像器件，其中，所述固态摄像器件具备全局快门功能。5.根据权利要求2所述的固态摄像器件，其中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体由不在Si的中间能隙周围具有缺陷能级的原子构成。6.根据权利要求5所述的固态摄像器件，其中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体由不在距Si的中间能隙的±0.1ev的范围内具有缺陷能级的原子构成。7.根据权利要求5所述的固态摄像器件，其中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体由Li、Sb、N、P、As、Bi、Te、Ti、C、Mg、Se、Cr、Ta、Ag、Pt、B、Al、Ga、In、Tl、Pd、Na、Be、Ni、Mo、Hg、K、Sn、W、Pb、O、Fe、C、Cl、Ca以及F中的至少两种的组合构成。8.根据权利要求7所述的固态摄像器件，其中，与所述硅基板接触的第一层所述非黄铜矿类化合物半导体包括GaP、AlP、AgCl以及CaF2中的至少一种。9.根据权利要求2所述的固态摄像器件，其中，所述非黄铜矿类化合物半导体的带隙等于或大于Si的带隙。10.根据权利要求2所述的固态摄像器件，其中，所述非黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力的范围大于比所述黄铜矿类化合物半导体的电子亲和力小预定值的值，且小于比Si的电子亲和力大预定值的值。11.根据权利要求10所述的固态摄像器件，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：永广侯治，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP