成像元件、层叠型成像元件和固态成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术的成像元件包括：第一电极11；与第一电极11隔开配置的电荷累积用电极14；与第一电极11接触并经由绝缘层形成在电荷累积用电极14上方的光电转换层13；和形成在光电转换层13上的第二电极12。所述绝缘层的位于电荷累积用电极14和光电转换层13之间的部分包括第一区域82a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像元件、层叠型成像元件和固态成像装置
本公开涉及一种成像元件、层叠型成像元件和固态成像装置。
技术介绍
在光电转换层中使用有机半导体材料的成像元件能够对特定的颜色(波长带)进行光电转换，因此，在这样的成像元件用于固态成像装置中的情况下，由于这样的特性，因此成为可能使得获得其中子像素层叠的结构(层叠型成像元件)，这在其中片上滤色器(OCCF)和成像元件构成子像素并且子像素二维排列的常规固态成像装置中是不可能的(例如，参见日本特开第2011-138927号公报)。此外，由于不需要去马赛克，因此具有不出现任何伪色的优点。注意，在以下的说明中，为了方便起见，设置在半导体基板上或上方并且包括光电转换单元的成像元件可以称为“第一类型的成像元件”，为了方便起见，形成第一类型的成像元件的光电转换单元可以称为“第一类型的光电转换单元”，为了方便起见，设置在半导体基板内的成像元件可以称为“第二类型的成像元件”，为了方便起见，形成第二类型的成像元件的光电转换单元可以称为“第二类型的光电转换单元”。图95示出了在日本特开第2017-157816号公报中公开的层叠型成像元件(层叠型成像装置)的结构例。在图95所示的示例中，在半导体基板370内层叠并形成构成第三成像元件330和第二成像元件320(作为第二类型的成像元件)的第三光电转换单元331和第二光电转换单元321(作为第二类型的光电转换单元)。作为第一类型的光电转换单元的第一光电转换单元310’配置在半导体基板370的上方(具体地，在第二成像元件320的上方)。这里，第一光电转换单元310’包括第一电极311、由有机材料形成的光电转换层313和第二电极312，并且形成作为第一类型的成像元件的第一成像元件310。此外，电荷累积用电极314与第一电极311隔开设置，并且光电转换层313经由其间的绝缘层382位于电荷累积用电极314的上方。第二光电转换单元321和第三光电转换单元331例如根据吸收系数的不同分别对蓝色光和红色光进行光电转换。另一方面，第一光电转换单元310’对绿色光进行光电转换。当在第二光电转换单元321和第三光电转换单元331中临时累积之后，在第二光电转换单元321和第三光电转换单元331中通过光电转换产生的电荷分别由纵型晶体管(示为栅极部322)和传输晶体管(示为栅极部332)传输到第二浮动扩散层FD2和第三浮动扩散层FD3，并且进一步输出到外部读出电路(未示出)。这些晶体管和浮动扩散层FD2和FD3也形成在半导体基板370中。在第一光电转换单元310’中通过光电转换产生的电荷在电荷累积期间被吸引到电荷累积用电极314，并且在光电转换层313中累积。在电荷传输期间，在光电转换层313中累积的电荷经由第一电极311、接触孔部361和配线层362在形成于半导体基板370中的第一浮动扩散层FD1中累积。第一光电转换单元310’还经由接触孔部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。于是，第一浮动扩散层FD1形成复位晶体管(示为栅极部317)的一部分。注意，附图标记371表示元件分离区域，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，附图标记390表示片上微透镜。此外，附图标记63、64、65、66和81将在实施例6中说明。引用文献列表专利文献专利文献1：日本特开第2017-157816号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题尽管上述专利出版物中公开的成像元件具有优异的特性，但是在电荷传输期间需要将在光电转换层313中累积的电荷更可靠地传输到第一电极311。因此，本公开的目的是提供一种具有能够在电荷传输期间将在光电转换层中累积的电荷更可靠地传输到第一电极的构成和结构的成像元件、包括该成像元件的层叠型成像元件、包括该成像元件或层叠型成像元件的固态成像装置。问题的解决方案用于实现上述目的的根据本公开第一实施方案的成像元件包括：第一电极；与第一电极隔开配置的电荷累积用电极；与第一电极接触并形成在所述电荷累积用电极上方的光电转换层，绝缘层夹设在所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间；和形成在所述光电转换层上的第二电极，其中所述绝缘层的位于所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间的部分包括第一区域和第二区域，所述绝缘层的占据第一区域的部分由第一绝缘层形成，所述绝缘层的占据第二区域的部分由第二绝缘层形成，和形成第二绝缘层的材料的固定电荷的绝对值小于形成第一绝缘层的材料的固定电荷的绝对值。用于实现上述目的的根据本公开第二实施方案的成像元件包括：第一电极；与第一电极隔开配置的电荷累积用电极；与第一电极接触并形成在所述电荷累积用电极上方的光电转换层，绝缘层夹设在所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间；和形成在所述光电转换层上的第二电极，其中绝缘材料层设置在第一电极和所述电荷累积用电极之间，和形成所述绝缘材料层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性不同的极性。用于实现上述目的的根据本公开第三实施方案的成像元件包括：第一电极；与第一电极隔开配置的电荷累积用电极；与第一电极接触并形成在所述电荷累积用电极上方的光电转换层，绝缘层夹设在所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间；和形成在所述光电转换层上的第二电极，其中绝缘材料层形成为与所述电荷累积用电极的不面对第一电极的部分的至少一部分接触，和形成所述绝缘材料层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性相同的极性。用于实现上述目的的根据本公开的层叠型成像元件包括至少一个根据本公开第一至第三实施方案的成像元件。用于实现上述目的的根据本公开第一实施方案的固态成像装置包括多个根据本公开第一至第三实施方案的成像元件。此外，用于实现上述目的的根据本公开第二实施方案的固态成像装置包括多个本公开的层叠型成像元件。附图说明图1A和图1B是实施例1的成像元件及其变形例的示意性局部断面图。图2是示出实施例1的成像元件中的第一电极、绝缘层等之间的位置关系的示意图。图3A和图3B是实施例2的成像元件及其变形例的示意性局部断面图，图3C是实施例3的成像元件的示意性局部断面图。图4是示出实施例2的成像元件中的第一电极、绝缘层等之间的位置关系的示意图。图5是示出实施例3的成像元件中的第一电极、绝缘层等之间的位置关系的示意图。图6A和图6B是实施例4的成像元件及其变形例的示意性局部断面图。图7是示出实施例4的成像元件中的第一电极、绝缘层等之间的位置关系的示意图。图8A和图8B是实施例5的成像元件及其变形例的示意性局部断面图。图9是示出图8A所示的实施例5的成像元件中的第一电极、绝缘层等之间的位置关系的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像元件，包括：/n第一电极；/n与第一电极隔开配置的电荷累积用电极；/n与第一电极接触并形成在所述电荷累积用电极上方的光电转换层，绝缘层夹设在所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间；和/n形成在所述光电转换层上的第二电极，其中/n所述绝缘层的位于所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间的部分包括第一区域和第二区域，/n所述绝缘层的占据第一区域的部分由第一绝缘层形成，/n所述绝缘层的占据第二区域的部分由第二绝缘层形成，和/n形成第二绝缘层的材料的固定电荷的绝对值小于形成第一绝缘层的材料的固定电荷的绝对值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180608 JP 2018-1105601.一种成像元件，包括：
第一电极；
与第一电极隔开配置的电荷累积用电极；
与第一电极接触并形成在所述电荷累积用电极上方的光电转换层，绝缘层夹设在所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间；和
形成在所述光电转换层上的第二电极，其中
所述绝缘层的位于所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间的部分包括第一区域和第二区域，
所述绝缘层的占据第一区域的部分由第一绝缘层形成，
所述绝缘层的占据第二区域的部分由第二绝缘层形成，和
形成第二绝缘层的材料的固定电荷的绝对值小于形成第一绝缘层的材料的固定电荷的绝对值。


2.根据权利要求1所述的成像元件，其中
第二区域位于与第一电极相对的位置，和
第一区域位于与第二区域相邻的位置。


3.根据权利要求2所述的成像元件，其中形成第一绝缘层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性相同的极性。


4.根据权利要求3所述的成像元件，其中
将被发送到第一电极的载流子是电子，
第一绝缘层由选自氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化钽和氧化钛中的至少一种材料形成，和
第二绝缘层由氧化硅形成。


5.根据权利要求2所述的成像元件，其中从第二绝缘层延伸的第二绝缘层延伸部形成在第一绝缘层和所述光电转换层之间。


6.根据权利要求1所述的成像元件，其中
第一区域位于与第一电极相对的位置，和
第二区域位于与第一区域相邻的位置。


7.根据权利要求6所述的成像元件，其中形成第一绝缘层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性不同的极性。


8.根据权利要求7所述的成像元件，其中
将被发送到第一电极的载流子是电子，
第一绝缘层由氮氧化硅或氮化硅形成，和
第二绝缘层由氧化硅形成。


9.根据权利要求6所述的成像元件，其中从第二绝缘层延伸的第二绝缘层延伸部形成在第一绝缘层和所述光电转换层之间。


10.根据权利要求1所述的成像元件，其中
所述绝缘层的位于所述电荷累积用电极和所述光电转换层之间的部分还包括第三区域，
第一区域位于与第一电极相对的位置，
第三区域位于与第一区域相邻的位置，
第二区域位于第一区域和所述光电转换层之间以及第三区域和所述光电转换层之间，
所述绝缘层的占据第三区域的部分由第三绝缘层形成，和
形成第二绝缘层的材料的固定电荷的绝对值小于形成第三绝缘层的材料的固定电荷的绝对值。


11.根据权利要求10所述的成像元件，其中
形成第一绝缘层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性不同的极性，和
形成第三绝缘层的材料具有与将在所述光电转换层中生成并被发送到第一电极的载流子的极性相同的极性。


12.根据权利要求11所述的成像元件，其中
将被...

【专利技术属性】
技术研发人员：定荣正大，村田贤一，
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