摄像元件、层叠摄像元件和固态摄像装置制造方法及图纸

一种摄像元件至少设有光电转换部、第一晶体管(TR

Camera element, stack camera element and solid-state camera device

An imaging element is at least provided with a photoelectric conversion unit and a first transistor (TR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像元件、层叠摄像元件和固态摄像装置
本专利技术涉及摄像元件、层叠摄像元件和固态摄像装置。
技术介绍
在光电转换层中使用有机半导体材料的摄像元件能够对特定颜色(波长范围)进行光电转换。另外，由于表现出这种特征，在固态摄像装置中使用这样的摄像元件的情况下，能够实现子像素层叠结构(层叠摄像元件)，其中，片上滤色器(OCCF)和摄像元件的组合形成一个子像素并且子像素被二维布置，这是传统的固态摄像装置无法实现的(例如，参见日本专利公开第2011-138927号)。此外，由于不需要去马赛克，因此能够有助于防止伪色的出现。在下面的说明中，为了方便，通常将包括设置在半导体层(例如，半导体基板)上或上方的光电转换部的摄像元件称为“第一类型摄像元件”，为了方便，通常将构成第一类型摄像元件的光电转换部称为“第一类型光电转换部”，为了方便，通常将设置在半导体层(例如，半导体基板)内的摄像元件称为“第二类型摄像元件”，并且为了方便，通常将构成第二类型摄像元件的光电转换部称为“第二类型光电转换部”。图67示出了传统的层叠摄像元件(层叠固态摄像装置)的结构示例。在图67所示的示例中，构成第三摄像元件330和第二摄像元件320(均为第二类型摄像元件)的第三光电转换部331和第二光电转换部321(均为第二类型光电转换部)在半导体层(具体为半导体基板)370内层叠形成。此外，作为第一类型光电转换部的第一光电转换部310'设置在半导体基板370上方(具体地，设置在第二摄像元件320上方)。这里，第一光电转换部310'具有第二电极312、包括有机材料的光电转换层313和第一电极311，并且构成作为第一类型摄像元件的第一摄像元件310。由于吸收系数的差异，第二光电转换部321和第三光电转换部331分别光电转换例如蓝光和红光。另外，第一光电转换部310'光电转换例如绿光。由第二光电转换部321和第三光电转换部331通过光电转换产生的电荷临时累积在第二光电转换部321和第三光电转换部331中，然后通过垂直晶体管(表示为栅极部322)和传输晶体管(表示为栅极部332)传输到第二浮动扩散层(浮动扩散部)FD2和第三浮动扩散层FD3，并进一步输出到外部读出电路(未示出)。这些晶体管以及浮动扩散层FD2和FD3也形成在半导体基板370中。由第一光电转换部310'通过光电转换产生的电荷通过接触孔部361和配线层362累积在形成于半导体基板370中的第一浮动扩散层FD1中。此外，第一光电转换部310'还通过接触孔部361和配线层362连接到将电荷量转换成电压的放大晶体管的栅极部318。此外，第一浮动扩散层FD1形成复位晶体管(表示为栅极部317)的一部分。注意，附图标记371表示元件隔离区域，附图标记372表示形成在半导体基板370的表面上的氧化膜，附图标记376和381表示层间绝缘层，附图标记383表示保护层，并且附图标记390表示片上微透镜。此外，从日本专利公开第2011-049240号中可知一种固态摄像装置，其具有读出晶体管设置为与设于半导体基板上方的光电二极管(光电转换部)相邻的结构。该读出晶体管由栅极、形成光电二极管的n型扩散层和形成浮动扩散层的n型扩散层形成。此外，放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管设置在半导体基板中。进一步地，将构成浮动扩散层的n型扩散层设置在半导体基板上方能够抑制kTC噪声。引用列表专利文献PTL1：日本专利公开第2011-138927号PTL2：日本专利公开第2011-049240号
技术实现思路
技术问题然而，在JP-A-2011-049240中设置的固态摄像装置中，构成信号扫描电路的放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管设置在与光电转换部分开设置的半导体基板部中。这产生了一个问题，即，将读出信号连接到信号扫描电路的结构很复杂。另外，半导体基板部中的晶体管数量很大，这使得难以实现晶体管的小型化。因此，本专利技术的目的是提供一种具有简单配置和简单结构的摄像元件、由这种摄像元件构成的层叠摄像元件、以及包括这种摄像元件或层叠摄像元件的固态摄像装置。技术问题的解决方案为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的摄像元件是至少具有光电转换部、第一晶体管和第二晶体管的摄像元件，其中，所述光电转换部包括：光电转换层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且光从第一表面侧入射到光电转换层；第一电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第一表面；和第二电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第二表面，所述摄像元件还具有：第一光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；第三电极，其形成为隔着绝缘膜与所述第一光电转换层延伸部的第二表面相对，所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面侧同侧；和第四电极，其设置为邻接所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面，所述第一晶体管包括用作一个源极/漏极部的所述第二电极、用作栅极部的所述第三电极、用作另一个源极/漏极部并且连接到电源部的所述第四电极、以及用作沟道形成区域的所述第一光电转换层延伸部，所述第二晶体管的栅极部连接到第二电极，并且所述第二晶体管的所述一个源极/漏极部连接到所述电源部。注意，根据本专利技术的第一方面的所述摄像元件可以形成为使得所述摄像元件还具有：第三晶体管，其中，所述第三晶体管的一个源极/漏极部连接到所述第二晶体管的另一个源极/漏极部，所述第三晶体管的另一个源极/漏极部连接到信号线。为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面的摄像元件是这样的摄像元件，其具有：至少光电转换部；第二晶体管；和第三晶体管，其中，所述光电转换部包括：光电转换层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且光从第一表面侧入射到光电转换层；第一电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第一表面；和第二电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第二表面，所述摄像元件还具有：第一光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；第二电极延伸部，其隔着绝缘膜形成在所述第一光电转换层延伸部的第二表面上，所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面侧同侧；和第三电极和第四电极，其设置为邻接所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面，所述第二晶体管包括用作一个源极/漏极部并且连接到电源部的所述第三电极、用作栅极部的所述第二电极延伸部、用作另一个源极/漏极部的所述第四电极、和用作沟道形成区域的所述第一光电转换层延伸部，所述第三晶体管的一个源极/漏极部连接到所述第四电极，并且所述第三晶体管的另一个源极/漏极部连接到信号线。注意，根据本专利技术的第二方面的摄像元件可以形成为使得所述摄像元件还具有：第一晶体管，其中，所述第一晶体管的一个源极/漏极部连接到所述第二电极，并且所述第一晶体管的另一个源极/漏极部连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像元件，其至少包括：/n光电转换部；第一晶体管；和第二晶体管，其中，/n所述光电转换部包括：/n光电转换层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且光从第一表面侧入射到所述光电转换层；/n第一电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第一表面；和/n第二电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第二表面，所述摄像元件还具有：/n第一光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；/n第三电极，其形成为隔着绝缘膜与所述第一光电转换层延伸部的第二表面相对，所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面同侧；和/n第四电极，其设置为邻接所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面，/n所述第一晶体管包括用作一个源极/漏极部的所述第二电极、用作栅极部的所述第三电极、用作另一个源极/漏极部并且连接到电源部的所述第四电极、以及用作沟道形成区域的所述第一光电转换层延伸部，/n所述第二晶体管的栅极部连接到所述第二电极，并且/n所述第二晶体管的一个源极/漏极部连接到所述电源部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170411 JP 2017-0782361.一种摄像元件，其至少包括：
光电转换部；第一晶体管；和第二晶体管，其中，
所述光电转换部包括：
光电转换层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且光从第一表面侧入射到所述光电转换层；
第一电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第一表面；和
第二电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第二表面，所述摄像元件还具有：
第一光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；
第三电极，其形成为隔着绝缘膜与所述第一光电转换层延伸部的第二表面相对，所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面同侧；和
第四电极，其设置为邻接所述第一光电转换层延伸部的所述第二表面，
所述第一晶体管包括用作一个源极/漏极部的所述第二电极、用作栅极部的所述第三电极、用作另一个源极/漏极部并且连接到电源部的所述第四电极、以及用作沟道形成区域的所述第一光电转换层延伸部，
所述第二晶体管的栅极部连接到所述第二电极，并且
所述第二晶体管的一个源极/漏极部连接到所述电源部。


2.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括：
第三晶体管，其中，
所述第三晶体管的一个源极/漏极部连接到所述第二晶体管的另一个源极/漏极部，并且
所述第三晶体管的另一个源极/漏极部连接到信号线。


3.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
至少所述第一光电转换层延伸部具有从第二表面侧起下半导体层和上光电转换层的层叠结构。


4.根据权利要求3所述的摄像元件，其中，
所述光电转换部和所述第一光电转换层延伸部具有从所述第二表面侧起所述下半导体层和所述上光电转换层的所述层叠结构。


5.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第一光电转换层延伸部的一部分的厚度小于所述光电转换层的厚度。


6.根据权利要求2所述的摄像元件，还包括：
半导体层，其中，
所述第二晶体管和所述第三晶体管形成在所述半导体层中，
所述光电转换部和所述第一晶体管形成在所述半导体层上方，并且
所述第二晶体管的所述栅极部通过第一接触孔部连接到所述第二电极。


7.根据权利要求6所述的摄像元件，还包括：
第二光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；
第二电极延伸部，其隔着所述绝缘膜形成在所述第二光电转换层延伸部的第二表面上，所述第二光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面同侧；和
第五电极和第六电极，所述第五电极和所述第六电极设置为邻接所述第二光电转换层延伸部的所述第二表面，其中，
所述第二晶体管形成在所述半导体层上方，而不是形成在所述半导体层中，
所述第二晶体管的所述栅极部由所述第二电极延伸部构成，而不是连接到所述第二电极，
所述第二晶体管的所述一个源极/漏极部由所述第五电极构成，并且
所述第二晶体管的所述另一个源极/漏极部由所述第六电极构成，并通过第二接触孔部连接到所述第三晶体管的所述一个源极/漏极部。


8.根据权利要求7所述的摄像元件，其中，
所述第二光电转换层延伸部具有从第二表面侧起下半导体层和上光电转换层的层叠结构。


9.根据权利要求7所述的摄像元件，还包括：
第三光电转换层延伸部，其从所述光电转换层延伸；
第七电极，其形成为隔着所述绝缘膜与所述第三光电转换层延伸部的第二表面相对，所述第三光电转换层延伸部的所述第二表面与所述光电转换层的所述第二表面同侧；和
第八电极，其设置为邻接所述第三光电转换层延伸部的所述第二表面，其中，
所述第三晶体管形成在所述半导体层上方，而不是形成在所述半导体层中，
所述第三晶体管的所述一个源极/漏极部由所述第六电极共同地构成，而不是通过所述第二接触孔部连接到所述第六电极，
所述第三晶体管的栅极部由所述第七电极构成，并且
所述第三晶体管的所述另一个源极/漏极部由所述第八电极构成，并通过第三接触孔部连接到所述信号线。


10.根据权利要求9所述的摄像元件，其中，
所述第三光电转换层延伸部具有从第二表面侧起下半导体层和上光电转换层的层叠结构。


11.一种摄像元件，其至少包括：
光电转换部；第二晶体管；和第三晶体管，其中，
所述光电转换部包括：
光电转换层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且光从第一表面侧入射到所述光电转换层；
第一电极，其设置为邻接所述光电转换层的所述第一表面；和
第二电极，其设置为邻接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：古闲史彦，
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