成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置。其中，成像元件可包括：光电转换单元，所述光电转换单元包括层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，其中，所述光电转换单元还包括电荷存储电极，所述电荷存储电极被布置成与所述第一电极分离并且布置成经由绝缘层面向所述光电转换层，并且位于所述第一电极与所述电荷存储电极之间的在所述光电转换层和所述绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量小于位于所述成像元件与相邻成像元件之间的在所述光电转换层和所述绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量。区域中的固定电荷量。区域中的固定电荷量。

【技术实现步骤摘要】
成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置
[0001]本申请是申请日为2018年6月21日、专利技术名称为“成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置”的申请号为201880039926.8的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置。

技术介绍

[0003]在光电转换层中包括有机半导体材料的成像元件能够对特定的颜色(波段)进行光电转换。此外，在固态成像装置中使用成像元件的情况下，这种特征允许获得在常规固态成像装置中不可能的包括层叠子像素(层叠式成像元件)的结构。在该结构中，子像素包括片上滤色器(OCCF)和成像元件的组合，并且子像素二维地排列(例如，参见日本专利特开第2011
‑
138927号)。还有一个优点是不需要去马赛克(demosaicing)，并且不会产生假色。注意，在下面的描述中，为了方便起见，可以将包括设置在半导体基板上的或半导体基板的上侧的光电转换单元的成像元件称为“第一类型的成像元件”。为了方便起见，可以将包括在第一类型的成像元件中的光电转换元件称为“第一类型的光电转换单元”。为了方便起见，可以将设置在半导体基板中的成像元件称为“第二类型的成像元件”。为了方便起见，可以将第二类型的成像元件中包括的光电转换单元称为“第二类型的光电转换单元”。
[0004]图102示出了传统的层叠式成像元件(层叠式固态成像装置)的结构的示例。在图102所示的示例中，作为包括在第三成像元件330和第二成像元件320中的第二类型的光电转换单元的第三光电转换单元331和第二光电转换单元321层叠并形成在半导体基板370中。另外，作为第一类型的光电转换单元的第一光电转换单元311布置在半导体基板370的上侧(具体来说是第二成像元件320的上侧)。这里，第一光电转换单元311包括第一电极311、包含有机材料的光电转换层313和第二电极312。第一光电转换单元311被包括在作为第一类型的成像元件的第一成像元件310中。基于吸收系数的差异，第二光电转换单元321和第三光电转换单元331分别光电转换蓝光和红光。另外，第一光电转换单元311光电转换例如绿光。
[0005]由第二光电转换单元321和第三光电转换单元331中的光电转换产生的电荷暂时性地存储在第二光电转换单元321和第三光电转换单元331中。纵向晶体管(示出了栅极部322)和传输晶体管(示出了栅极部332)将电荷分别传输到第二浮动扩散层(Floating Diffusion)FD2和第三浮动扩散层FD3。进一步将电荷输出到外部读取电路(未示出)。晶体管和浮动扩散层FD2和FD3也形成在半导体基板370上。
[0006]由第一光电转换单元311中的光电转换产生的电荷通过接触孔部361和配线层362存储在形成于半导体基板370上的第一浮动扩散层FD1中。另外，第一光电转换单元311还通过接触孔部361和配线层362连接到放大晶体管的栅极部318，放大晶体管将电荷量转换为电压。此外，第一浮动扩散层FD1包括复位晶体管的部分(示出了栅极部317)。注意，附图标记371表示元件分离区。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。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本专利特开第2011
‑
138927号

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题
[0011]同时，在具有该构造和结构的成像元件中，由光电转换产生的电荷可以流入到相邻成像元件中。可能会发生所谓的晕光(blooming)现象，并且拍摄的视频(图像)的质量可能会下降。
[0012]因此，本公开的目的是提供一种具有不太可能导致拍摄的视频(图像)的质量下降的构造和结构的成像元件、包括该成像元件的层叠式成像元件和包括成像元件或层叠式成像元件的固态成像装置。
[0013]技术问题的解决方案
[0014]用于实现该目的的根据本公开的第一至第九方面的每个成像元件包括光电转换单元，所述光电转换单元包括层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，其中所述光电转换单元还包括电荷存储电极，所述电荷存储电极被布置成与所述第一电极分离并且布置成经由绝缘层面向所述光电转换层。
[0015]此外，在根据第一方面的成像元件中，当光进入光电转换层之后在光电转换层中发生光电转换时，施加到光电转换层的面向电荷存储电极的部分上的电势的绝对值大于施加到光电转换层的位于成像元件和相邻成像元件之间的区域的电势的绝对值。
[0016]此外，在根据本公开的第二方面的成像元件中，光电转换层的位于第一电极和电荷存储电极之间的区域的宽度比光电转换层的位于成像元件和相邻成像元件之间的区域的宽度窄。
[0017]此外，在根据本专利技术的第三方面的成像元件中，在如下区域中形成有电荷运动控制电极：所述区域经由绝缘层面向光电转换层的位于成像元件与相邻成像元件之间的区域。
[0018]此外，在根据本公开的第四方面的成像元件中，代替第二电极，在光电转换层的位于成像元件与相邻成像元件之间的区域的范围内形成有电荷运动控制电极。
[0019]此外，在根据本公开的第五方面的成像元件中，包括在第一电极与电荷存储电极之间的区域中的绝缘材料的介电常数的值高于包括在成像元件与相邻成像元件之间的区域中的绝缘材料的介电常数的值。
[0020]此外，在根据本公开的第六方面的成像元件中，绝缘层的位于第一电极与电荷存储电极之间的区域的厚度比绝缘层的位于成像元件与相邻成像元件之间的区域的厚度薄。
[0021]此外，在根据本公开的第七方面的成像元件中，光电转换层的位于第一电极与电荷存储电极之间的区域的厚度比光电转换层的位于成像元件与相邻成像元件之间的区域的厚度厚。
[0022]此外，在根据本公开的第八方面的成像元件中，位于第一电极与电荷存储电极之间的在光电转换层和绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量小于位于成像元件与相邻
成像元件之间的在光电转换层和绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量。
[0023]此外，在根据本专利技术的第九方面的成像元件中，光电转换层的位于第一电极与电荷存储电极之间的区域中的电荷迁移率的值大于光电转换层的位于成像元件与相邻成像元件之间的区域中的电荷迁移率的值。
[0024]用于实现所述目的的本公开的层叠式成像元件包括至少一个根据本公开的第一至第九方面的成像元件。
[0025]用于实现所述目的的根据本公开的第一方面的固态成像装置包括多个根据本公开的第一至第九方面的成像元件。另外，用于实现所述目的的根据本专利技术的第二方面的固态成像装置包括多个根据本专利技术的层叠式成像元件。
[0026]本专利技术的有益效果
[0027]在根据本公开的第一至第九方面的成像元件、包括在层叠式成像元件中的根据本公开的第一至第九方面的成像元件和包括在根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像元件，其包括：光电转换单元，所述光电转换单元包括层叠的第一电极、光电转换层和第二电极，其中，所述光电转换单元还包括电荷存储电极，所述电荷存储电极被布置成与所述第一电极分离并且布置成经由绝缘层面向所述光电转换层，并且位于所述第一电极与所述电荷存储电极之间的在所述光电转换层和所述绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量小于位于所述成像元件与相邻成像元件之间的在所述光电转换层和所述绝缘层之间的界面的区域中的固定电荷量。2.根据权利要求1所述的成像元件，还包括：半导体基板，其中所述光电转换单元设置在所述半导体基板的上侧。3.根据权利要求1所述的成像元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部泰一郎，古闲史彦，伊东恭佑，富樫秀晃，杉森友策，
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：