專利名稱：固體攝像器件、用于制造固體攝像器件的方法及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器等包括布置有多個(gè)像素的 光 電轉(zhuǎn)換單元的固體攝像器件，更具體而言，本發(fā)明涉及一種背照射型固體攝像器件、用于制 造該固體攝像器件的方法以及使用該固體攝像器件的電子裝置，在該固體攝像器件中，信 號(hào)電路形成于基板的一個(gè)表面上并從基板的另一個(gè)表面接收光。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的CXD型或CMOS型圖像傳感器中，入射至單位像素的光子數(shù)目隨像素尺 寸的減小而減少。因此，靈敏度或信噪(S/N)比會(huì)惡化。在為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)前廣泛使用的紅 色像素、綠色像素及藍(lán)色像素被設(shè)置成平面形狀的像素陣列而采用使用原色濾色器的拜耳 (Bayer)陣列的情況下，在紅色像素中，綠光和藍(lán)光不能透過(guò)濾色器。因此，在紅色像素中， 由于綠光和藍(lán)光用于光電轉(zhuǎn)換，因而在光使用效率上會(huì)出現(xiàn)損耗。在此種像素結(jié)構(gòu)中，由于 執(zhí)行像素間內(nèi)插處理來(lái)形成顏色信號(hào)，因而會(huì)產(chǎn)生假色。為解決該問題，在日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)第2002-151673號(hào)中，提出一種如下的 固體攝像器件在該固體攝像器件中，用于對(duì)具有對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的綠光、藍(lán)光及紅光進(jìn)行光電轉(zhuǎn) 換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域在同一像素的垂直方向上層疊，并且綠色光電轉(zhuǎn)換區(qū)域由有機(jī)光電轉(zhuǎn)換 膜形成。如果使用日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)第2002-151673號(hào)的結(jié)構(gòu)，則濾色器中不會(huì)出現(xiàn) 光損耗。另外，由于未執(zhí)行內(nèi)插處理，因而不會(huì)產(chǎn)生假色。然而，在將經(jīng)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜光電轉(zhuǎn)換的電荷存儲(chǔ)于Si基板中的情況下，為了將 信號(hào)從有機(jī)膜傳輸至Si基板，需要在Si基板中進(jìn)行歐姆接觸。在使用電子作為光電轉(zhuǎn)換 的載流子(信號(hào)電荷)的情況下，需要在Si基板中離子注入高濃度N型雜質(zhì)形成N型擴(kuò)散 層。由此，在N型擴(kuò)散層與周邊P型阱之間形成具有高電場(chǎng)的PN結(jié)。因此，由具有高電場(chǎng) 的PN結(jié)而引起的暗電流會(huì)造成噪聲。另外，如果經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)電荷累積在與有機(jī)光電 轉(zhuǎn)換膜接觸的N型擴(kuò)散層中，則N型擴(kuò)散層的電位根據(jù)信號(hào)電荷的累積而變化，并且施加至 有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜的電場(chǎng)根據(jù)信號(hào)電荷的累積而變化。因此，可能無(wú)法獲得輸出相對(duì)于光量 的線性。作為解決此問題的方法，在日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)第2003-31785號(hào)中，提出一種 如下的結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，來(lái)自有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜的信號(hào)電荷被傳輸至形成于Si基板中的N 型擴(kuò)散層并接著溢出。將參照?qǐng)D17以及圖18A、圖18B和圖18C對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明。圖17 為相關(guān)技術(shù)的使用有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜的固體攝像器件的截面圖。圖18A顯示圖17的主要部分的平 面結(jié)構(gòu)，圖18B顯示對(duì)應(yīng)于圖18A的截面結(jié)構(gòu)，并且圖18C為沿圖18B的截面中的 XVIIIC-XVIIIC 的電位圖。如圖17所示，在相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件120中，夾在上部電極113與下部電極 111之間的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜112層疊在半導(dǎo)體基板100的光入射側(cè)的正上方。有機(jī)光電轉(zhuǎn) 換膜112是用于對(duì)綠光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而設(shè)置的膜。下部電極111通過(guò)接觸部110連接至η 型擴(kuò)散層(Ν+)108，η型擴(kuò)散層(N+) 108是通過(guò)將高濃度的η型雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體基板 100的阱區(qū)101的表面中而形成的。換句話說(shuō)，通過(guò)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜112獲得的信號(hào)電荷被 傳輸至η型擴(kuò)散層108。在相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，作為η型半導(dǎo)體區(qū)域的電荷累積區(qū)域107形成于與η型擴(kuò) 散層108接觸的區(qū)域中，并且ρ型高濃度雜質(zhì)區(qū)域109形成于電荷累積區(qū)域107的前面?zhèn)?上。另外，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD形成于與電荷累積區(qū)域107相鄰的區(qū)域中，并且傳輸柵極電極106 在電荷累積區(qū)域107與浮動(dòng)擴(kuò)散部FD之間形成于半導(dǎo)體基板100上，柵極絕緣膜夾在傳輸 柵極電極106與半導(dǎo)體基板100之間。浮動(dòng)擴(kuò)散部FD包括η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域。在圖17所示的相關(guān)技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜112獲得的信號(hào)電荷被傳 輸至η型擴(kuò)散層108，并且被傳輸至η型擴(kuò)散層108的信號(hào)電荷溢流至電荷累積區(qū)域107 中。實(shí)際上，為了使信號(hào)電荷在水平方向上溢流，在η型擴(kuò)散層108與電荷累積區(qū)域107之 間形成有作為低濃度P型雜質(zhì)區(qū)域的溢流阻擋，以獲得圖18C所示的電位結(jié)構(gòu)。η型擴(kuò)散層 108的電位取決于溢流阻擋，并且超出溢流阻擋的信號(hào)電荷會(huì)溢流至電荷累積區(qū)域107中。在與圖17以及圖18Α、圖18Β及圖18C所示的相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件120中相 同的信號(hào)電荷在水平方向上溢流的結(jié)構(gòu)中，由于像素中形成有兩個(gè)電容器，因而就減小像 素尺寸而言，這是不利的。由于利用水平方向的溢流，因而從η型擴(kuò)散層108至電荷累積區(qū) 域107的溢流路徑是一維的，有效的溢流需要水平方向的電位梯度，并且與電位設(shè)計(jì)相關(guān) 的難度很大。還提出一種垂直型溢流路徑，其用于使信號(hào)電荷從通過(guò)接觸部110連接至有機(jī)光 電轉(zhuǎn)換膜112的η型擴(kuò)散層108溢流至半導(dǎo)體基板100的較深區(qū)域。圖19Α顯示構(gòu)成垂直 型溢流路徑的情況下的截面結(jié)構(gòu)，并且圖19Β為其主要部分的放大圖。在圖19Α及圖19Β 中，與圖18Α、圖18Β及圖18C的部分相對(duì)應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將省略對(duì)這 些部分的說(shuō)明。在形成垂直型溢流路徑的情況下，在η型擴(kuò)散層108下方，在半導(dǎo)體基板100中形 成電荷累積層117。在形成垂直型溢流路徑的情況下，以二維方式形成溢流路徑，以增大其 面積。如此一來(lái)，從溢流的觀點(diǎn)來(lái)看，這是有利的。另外，由于深度方向上的電位設(shè)計(jì)是優(yōu) 選的，因而由離子注入能量給出電位梯度，并且因此降低處理難度。然而，實(shí)際上，如圖19Β 所示，要盡可能深地形成η型擴(kuò)散層108以覆蓋半導(dǎo)體基板100和接觸部110的損壞部分。 因此，電荷累積層117在深度方向上與半導(dǎo)體基板100的表面分離。因此，在通過(guò)傳輸柵極 將信號(hào)從電荷累積層117傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD的情況下，電荷累積層117與傳輸柵極分 離。這對(duì)傳輸是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能提高傳輸效率而不會(huì)阻礙像素微型化的固體攝像器件和用于制造該固體攝像器件的方法，在該固體攝像器件中光電轉(zhuǎn)換部形成于半導(dǎo)體基板的感光表 面?zhèn)壬?。另外，本發(fā)明提供一種使用該固體攝像器件的電子裝置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括固體攝像器件，該固體攝像器件包括半導(dǎo)體區(qū)域，它位 于多層式布線層上；電荷累積層，它位于所述半導(dǎo)體區(qū)域中；阻擋層，它位于所述電荷累積 層上；以及連接部，它位于所述阻擋層上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得所述阻擋層比 所述連接部更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為使得所述電荷 累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中所述固體攝像器件包括絕緣膜，它位于所述連接部上； 以及接觸部，它與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述接觸部使所述連接部與所述絕緣膜上的電極電連 接。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜具有負(fù)的固定電荷。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述固體攝像器件包括在所述連接部上的遮光膜。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電荷累積層的雜質(zhì)濃度在朝著所述半導(dǎo)體區(qū)域的 方向上增大。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中所述固體攝像器件包括在所述電極上的轉(zhuǎn)換膜。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜具有高的折射率。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包含氧化鉿。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉭 (Ta2O5)或氧化鈦(TiO2)、氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鋪(CeO2)、氧化釹(Nd2O3)、 氧化钷(Pm2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)、氧化鋱(Tb2O3)、氧化鏑 (Dy2O3)、氧化鈥(Ho2O3)、氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)、氧化釔(Y2O3)、氮化 鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種用于制造固體攝像器件的方法，所述方法包括以下 步驟在多層式布線層上形成半導(dǎo)體區(qū)域；在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成電荷累積層；在所述 電荷累積層上形成阻擋層；以及在所述阻擋層上形成連接部。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得阻擋層比所述 連接部更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為使得所述電荷 累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電荷累積層具有比所述連接部的雜質(zhì)濃度低的雜 質(zhì)濃度。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟在所述連接部上形成絕緣膜； 以及形成接觸部，所述接觸部與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜延伸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述接觸部使所述連接部與在所述絕緣膜上的電極電 連接。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述方法包括在所述連接部上形成遮光膜的步驟。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電荷累積層的雜質(zhì)濃度朝著所述半導(dǎo)體區(qū)域逐漸 增大。在本發(fā)明的 另一實(shí)施例中，所述方法包括在所述電極上形成轉(zhuǎn)換膜的步驟。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包含氧化鉿。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉭 (Ta2O5)或氧化鈦(TiO2)、氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鋪(CeO2)、氧化釹(Nd2O3)、 氧化钷(Pm2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)、氧化鋱(Tb2O3)、氧化鏑 (Dy2O3)、氧化鈥(Ho2O3)、氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)、氧化釔(Y2O3)、氮化 鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一種電子裝置，所述電子裝置包括固體攝像器件，所述 固體攝像器件包括i)半導(dǎo)體區(qū)域，它位于多層式布線層上；ii)電荷累積層，它位于所述 半導(dǎo)體區(qū)域中；iii)阻擋層，它位于所述電荷累積層上；以及iv)連接部，它位于所述阻擋層上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得阻擋層比所述 連接部更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為使得所述電荷 累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電子裝置包括快門裝置，所述快門裝置位于所述 固體攝像器件的一側(cè)上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電子裝置包括絕緣膜，它位于所述連接部上；以 及接觸部，它與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包含氧化鉿。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述絕緣膜包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉭 (Ta2O5)或氧化鈦(TiO2)、氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鋪(CeO2)、氧化釹(Nd2O3)、 氧化钷(Pm2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)、氧化鋱(Tb2O3)、氧化鏑 (Dy2O3)、氧化鈥(Ho2O3)、氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)、氧化釔(Y2O3)、氮化 鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜。


圖1為顯示本發(fā)明的固體攝像器件的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為本發(fā)明的固體攝像器件的單位像素的平面圖。圖3為本發(fā)明的固體攝像器件的單位像素的示意性截面圖。圖4A及圖4B分別為本發(fā)明的固體攝像器件的主要部分的截面圖及顯示沿圖4A 的線IVB-IVB的電位梯度的圖。圖5A、圖5B及圖5C為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖6A及圖6B為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖7A及圖7B為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖8A及圖8B為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖9為本發(fā)明的固體攝像器件的像素區(qū)域的平面圖。
圖IOA及圖IOB為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖IlA及圖IlB為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖12A及圖12B為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖13A及圖13B為顯示本發(fā)明的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。圖14為本發(fā)明的固體攝像器件的主要部分的示意性截面圖。圖15為本發(fā)明的固體攝像器件的主要部分的示意性截面圖。圖16為本發(fā)明的電子裝置的示意圖。圖17為相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件的示意性截面圖。圖18A、圖18B及圖18C分別為相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件的主要部分的平面圖、圖 18A的截面圖以及顯示沿圖18B的線XVIIIC-XVIIIC的電位梯度的圖。圖19A及圖19B為相關(guān)技術(shù)的固體攝像器件的示意性截面圖及主要部分的放大截 面圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例固體攝像器件首先，將參照?qǐng)D1對(duì)作為本發(fā)明第一實(shí)施例的CMOS型固體攝像器件1進(jìn)行說(shuō)明。 以下實(shí)施例的圖1的結(jié)構(gòu)常常用于固體攝像器件中。在本實(shí)施例中，對(duì)背照射型CMOS型固 體攝像器件1進(jìn)行說(shuō)明。圖1為顯示CMOS型固體攝像器件1的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。本實(shí)施例的固體攝像器件1包括像素區(qū)域3、垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5、 水平驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電路7和控制電路8等，在像素區(qū)域3中多個(gè)像素2設(shè)置在由硅形成 的基板11上。各個(gè)像素2包括作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管以及多個(gè)像素晶體管，并且多個(gè) 像素以二維陣列方式規(guī)則地設(shè)置在基板11上。構(gòu)成像素2的像素晶體管可包括傳輸晶體 管、復(fù)位晶體管、選擇晶體管以及放大晶體管這四個(gè)像素晶體管，或者包括除選擇晶體管外 的三個(gè)晶體管。像素區(qū)域3包括以二維陣列方式規(guī)則設(shè)置的多個(gè)像素2。像素區(qū)域3包括有效像 素區(qū)域以及黑基準(zhǔn)像素區(qū)域(圖未示出)，所述有效像素區(qū)域用于接收光、放大通過(guò)光電轉(zhuǎn) 換所產(chǎn)生的信號(hào)電荷并將信號(hào)讀取至列信號(hào)處理電路5，所述黑基準(zhǔn)像素區(qū)域用于輸出變 成黑電平基準(zhǔn)的光學(xué)黑。黑基準(zhǔn)像素區(qū)域通常形成于有效像素區(qū)域的外周上?？刂齐娐?根據(jù)垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)以及主時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)或控制 信號(hào)等，這些信號(hào)成為垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5和水平驅(qū)動(dòng)電路6等的操作基準(zhǔn)。 通過(guò)控制單元8產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)或控制信號(hào)等被輸入至垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號(hào)處理電路5 和水平驅(qū)動(dòng)電路6等。垂直驅(qū)動(dòng)電路4包括移位寄存器，在垂直方向上以行為單位依次選擇并掃描像素區(qū)域3的像素2。各個(gè)像素2的光電二極管基于根據(jù)感光量所產(chǎn)生的信號(hào)電荷來(lái)通過(guò)垂直 信號(hào)線9向列信號(hào)處理電路5提供像素信號(hào)。列信號(hào)處理電路5設(shè)置于像素2的各個(gè)列中，以對(duì)于從與各個(gè)像素列中的一行相 對(duì)應(yīng)的像素2所輸出的信號(hào)，通過(guò)來(lái)自黑基準(zhǔn)像素區(qū)域(盡管圖未示出，但黑基準(zhǔn)像素區(qū)域是圍繞有效像素區(qū)域形成的)的信號(hào)來(lái)執(zhí)行諸如噪聲消除或信號(hào)放大等信號(hào)處理。水平選 擇開關(guān)(圖未示出)設(shè)置在列信號(hào)處理電路5的輸出級(jí)與水平信號(hào)線10之間。水平驅(qū)動(dòng)電路6包括移位寄存器，并且依次輸出水平掃描脈沖以依次選擇各個(gè)列 信號(hào)處理電路5，使得來(lái)自各個(gè)列信號(hào)處理單元5的像素信號(hào)被輸出至水平信號(hào)線10。輸出電路7對(duì)通過(guò)水平信號(hào)線10從各個(gè)列信號(hào)處理電路5依次供給的信號(hào)執(zhí)行 信號(hào)處理，并輸出經(jīng)處理的信號(hào)。圖2為第一實(shí)施例的固體攝像器件的單位像素2的示意性平面圖。如圖2所示，單位像素2包括光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15以及電荷讀取單元，在光電轉(zhuǎn)換區(qū) 域15中，用于對(duì)具有對(duì)應(yīng)紅(R)、綠(G)及藍(lán)⑶波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的第一至第三光電 轉(zhuǎn)換部以三層的方式層疊，所述電荷讀取單元對(duì)應(yīng)于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換部。在本實(shí)施例中，電荷 讀取單元包括與第一至第三光電轉(zhuǎn)換部對(duì)應(yīng)的第一像素晶體管TrA、第二像素晶體管TrB 以及第三像素晶體管TrC。在本實(shí)施例的固體攝像器件1中，在單位像素2中實(shí)現(xiàn)垂直方向 上的分光。第一像素晶體管TrA、第二像素晶體管TrB以及第三像素晶體管TrC形成于光電轉(zhuǎn) 換區(qū)域15的周邊，并且各個(gè)像素晶體管包括四個(gè)MOS型晶體管。第一像素晶體管TrA輸出 在下述第一光電轉(zhuǎn)換部中所產(chǎn)生并累積的信號(hào)電荷作為像素信號(hào)，并包括第一傳輸晶體管 Trl、復(fù)位晶體管Tr4、放大晶體管Tr5以及選擇晶體管Tr6。第二像素晶體管TrB輸出在下 述第二光電轉(zhuǎn)換部中所產(chǎn)生并累積的信號(hào)電荷作為像素信號(hào)，并包括第二傳輸晶體管Tr2、 復(fù)位晶體管Tr7、放大晶體管TrS以及選擇晶體管Tr9。第三像素晶體管TrC輸出在下述第 三光電轉(zhuǎn)換部中所產(chǎn)生并累積的信號(hào)電荷作為像素信號(hào)，并包括第三傳輸晶體管Tr3、復(fù)位 晶體管TrlO、放大晶體管Trll以及選擇晶體管Trl2。圖3為固體攝像器件1的單位像素2的主要部分的示意性截面圖。在圖3中，僅 顯示第一像素晶體管TrA、第二像素晶體管TrB以及第三像素晶體管TrC的第一傳輸晶體管 Trl、第二傳輸晶體管Tr2以及第三傳輸晶體管Tr3，而省略其他像素晶體管。本實(shí)施例的固 體攝像器件1為背照射型固體攝像器件，其中，從與形成有像素晶體管的半導(dǎo)體基板17的 前面?zhèn)认喾吹谋趁鎮(zhèn)冉邮展狻Ｔ趫D3中，上側(cè)是感光表面?zhèn)龋聜?cè)則是形成有諸如像素晶 體管或邏輯電路等周邊電路的電路形成面。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15具有如下的結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換 部與第三光電轉(zhuǎn)換部在光入射方向上層疊，第一光電轉(zhuǎn)換部和第二光電轉(zhuǎn)換部是由形成于 半導(dǎo)體基板17中的第一光電二極管PDl和第二光電二極管PD2形成的，第三光電轉(zhuǎn)換部是 由形成于半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)壬系挠袡C(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32形成的。第一光電二極管PDl及第二光電二極管PD2形成于阱區(qū)16中，阱區(qū)16是由用硅 形成的半導(dǎo)體基板17的第一導(dǎo)電型(在本實(shí)施例中為ρ型)半導(dǎo)體區(qū)域形成的。 第一光電二極管PDl具有η型半導(dǎo)體區(qū)域19和延伸部19a，η型半導(dǎo)體區(qū)域19由 第二導(dǎo)電型(在本實(shí)施例中為η型)雜質(zhì)形成并形成于半導(dǎo)體基板17的感光表面?zhèn)壬希?伸部19a是通過(guò)將半導(dǎo)體區(qū)域的一部分延伸至半導(dǎo)體基板的前面?zhèn)榷纬傻?。延伸?9a 形成于光電轉(zhuǎn)換部以三層的形式層疊的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15的周邊，并且在延伸部19a的前表 面(半導(dǎo)體基板的前表面)中形成有變成空穴累積層的高濃度ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20。延伸部 19a被形成為提取層，用于將在第一光電二極管的η型半導(dǎo)體區(qū)域19中累積的信號(hào)電荷提取至半 導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)?。第二光電二極管PD2具有η型半導(dǎo)體區(qū)域19和高濃度ρ型半導(dǎo)體區(qū)域18，η型半 導(dǎo)體區(qū)域19形成于半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)壬?，高濃度ρ型半?dǎo)體區(qū)域18形成于η型半導(dǎo) 體區(qū)域19前面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體基板17的界面中，且變成空穴累積層。在第一光電二極管PDl及第二光電二極管PD2中，ρ型半導(dǎo)體區(qū)域20及18形成 于半導(dǎo)體基板17的界面中，以抑制在半導(dǎo)體基板17的界面中所產(chǎn)生的暗電流。將形成于距感光表面最遠(yuǎn)的區(qū)域中的第二光電二極管PD2設(shè)定為用于對(duì)具有紅 光波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部。將形成于感光表面?zhèn)戎械牡谝还怆姸O管PDl設(shè) 定為用于對(duì)具有藍(lán)光波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32被形成為與半導(dǎo)體基板17之間夾著絕緣膜28，絕緣膜28成為 形成于半導(dǎo)體基板17的背面上的防反射膜，并且有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的上表面及下表面被 夾在上部電極33與下部電極31之間。在本實(shí)施例中，有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32被設(shè)定為用于對(duì) 具有綠光波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部，并包括有機(jī)光電轉(zhuǎn)換材料，所述有機(jī)光電 轉(zhuǎn)換材料包括若丹明基顏料、部花青基顏料或喹吖啶酮等。上部電極33及下部電極31包 括透光性材料，并包括諸如銦錫氧化物(indium tin oxide，IT0)膜或氧化銦鋅膜等透明導(dǎo) 電膜。盡管在本實(shí)施例中有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的材料包括用于對(duì)綠光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的材 料，然而也可包括用于對(duì)具有藍(lán)光或紅光波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的材料，并且第一光電二 極管PDl及第二光電二極管PD2被構(gòu)造為與其他波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)。在藍(lán)光被吸收至有機(jī)光電轉(zhuǎn)換 膜32的情況下，將形成于半導(dǎo)體基板17的感光表面?zhèn)壬系牡谝还怆姸O管PDl設(shè)定為用 于轉(zhuǎn)換綠光的光電轉(zhuǎn)換部，并將第二光電二極管PD2設(shè)定為用于轉(zhuǎn)換紅光的光電轉(zhuǎn)換部。 在紅光被吸收至有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的情況下，將形成于半導(dǎo)體基板17的感光表面?zhèn)壬系?第一光電二極管PDl設(shè)定為用于轉(zhuǎn)換藍(lán)光的光電轉(zhuǎn)換部，并將第二光電二極管PD2設(shè)定為 用于轉(zhuǎn)換綠光的光電轉(zhuǎn)換部。作為用于對(duì)藍(lán)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜，可使用包 括香豆酸顏料、三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)或部花青基顏料等的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換材料。作 為用于對(duì)紅光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜，可使用包括酞菁基顏料的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換材 料。將在半導(dǎo)體基板17中被光電轉(zhuǎn)換的光設(shè)定為藍(lán)光和紅光，并將在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換 膜32中被光電轉(zhuǎn)換的光設(shè)定為綠光，因而能夠改善第一光電二極管PDl與第二光電二極管 PD2之間的光譜特性。形成于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的半導(dǎo)體基板17側(cè)的下部電極31通過(guò)貫穿絕緣膜28 的接觸插塞29連接至從半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)戎燎懊鎮(zhèn)刃纬傻拇怪毙蛡鬏斅窂?0。垂直 型傳輸路徑50是由在垂直方向上從半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)戎燎懊鎮(zhèn)刃纬傻倪B接部21、電 位阻擋層22、電荷累積層23以及ρ型半導(dǎo)體區(qū)域24的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。連接部21是形成 于半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)壬系母邼舛圈切碗s質(zhì)區(qū)域，并且被構(gòu)造成與接觸插塞29歐姆接 觸。電位阻擋層22是低濃度ρ型雜質(zhì)區(qū)域并在連接部21與電荷累積層23之間構(gòu)成電位 阻擋。電荷累積層23是累積從有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32傳輸來(lái)的信號(hào)電荷的層，并包括濃度低 于連接部21的濃度的η型雜質(zhì)區(qū)域。形成于半導(dǎo)體基板17的前表面最外側(cè)中的ρ型半導(dǎo) 體區(qū)域24包括高濃度ρ型雜質(zhì)區(qū)域，以抑制半導(dǎo)體基板17的界面中的暗電流。
圖4A為半導(dǎo)體基板17的垂直型傳輸路徑50的區(qū)域的放大圖，并且圖4B為沿圖 4A的線IVB-IVB的截面圖。在本實(shí)施例的垂直型傳輸路徑50中，形成圖4B所示的電位梯度。因此，通過(guò)接觸 插塞29從有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32傳輸?shù)竭B接部21的信號(hào)電荷‘e’超出由電位阻擋層22形成 的溢流阻擋，從而累積在電荷累積層23中。累積在電荷累積層23中的信號(hào)電荷e被讀取 至作為半導(dǎo)體基板17的電路形成面的前面?zhèn)?。如圖2所示，在作為半導(dǎo)體基板17的電路形成面的前面?zhèn)壬?，配置有與第一光電 二極管PDl、第二光電二極管PD2以及有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32對(duì)應(yīng)的第一像素晶體管TrA、第二 像素晶體管TrB以及第三像素晶體管TrC。在圖3中，為簡(jiǎn)易起見，僅顯示第一像素晶體管 TrA、第二像素晶體管TrB以及第三像素晶體管TrC的第一傳輸晶體管Trl、第二傳輸晶體管 Tr2以及第三傳輸晶體管Tr3。第一傳輸晶體管Trl包括浮動(dòng)擴(kuò)散部FDl和形成于半導(dǎo)體基板17上的傳輸柵極 電極37，浮動(dòng)擴(kuò)散部FDl形成在與第一光電二極管PDl的延伸部19a相鄰的半導(dǎo)體基板的 前面?zhèn)壬?，在半?dǎo)體基板17與傳輸柵極電極37之間夾著柵極絕緣膜。第二傳輸晶體管Tr2包括浮動(dòng)擴(kuò)散部FD2和形成于半導(dǎo)體基板17上的傳輸柵極 電極38，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD2形成在與第二光電二極管PD2相鄰的半導(dǎo)體基板的前面?zhèn)壬希诎?導(dǎo)體基板17與傳輸柵極電極38之間夾著柵極絕緣膜。第三傳輸晶體管Tr3包括浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3和形成于半導(dǎo)體基板17上的傳輸柵極 電極39，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3形成在與垂直型傳輸路徑50相鄰的半導(dǎo)體基板的前面?zhèn)壬?，在?導(dǎo)體基板17與傳輸柵極電極39之間夾著柵極絕緣膜。各個(gè)浮動(dòng)擴(kuò)散部FD1、FD2和FD3由η型高濃度雜質(zhì)區(qū)域形成，并且傳輸柵極電極 37、38和39由多晶硅形成。在半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)壬希纬捎卸鄬邮讲季€層25，該多層式布線層25具有多 個(gè)層疊的布線層26 (在本實(shí)施例中為三層)，在布線層26之間夾著層間絕緣膜27。在制造 步驟中形成的支撐基板53形成于多層式布線層25的表面上。在上部電極33的感光表面?zhèn)壬?，形成有遮光?6，用于對(duì)垂直型傳輸路徑50以及 作為第一光電二極管PDl的電荷提取部的延伸部19a進(jìn)行遮光。可使用Al、Ti或W等作為 遮光膜36。盡管在圖3中遮光膜36形成于上部電極33上并且在遮光膜36與上部電極33 之間夾著絕緣膜，然而在遮光膜36形成于上部電極33上并且在遮光膜36與上部電極33 之間夾著絕緣膜的情況下，遮光膜36的電位并不是固定的。因此，可將遮光膜36形成為與 上部電極33相接觸。在此種情況下，遮光膜36的電位等于上部電極33的電位。片上透鏡35形成于遮光膜36上，在片上透鏡35與遮光膜36之間夾著平坦化膜 34。在本實(shí)施例的固體攝像器件中，由于在單位像素2中在垂直方向上實(shí)現(xiàn)分光，因而不配 直濾色器ο 如圖2所示，實(shí)際上，復(fù)位晶體管Tr4、Tr7及TrlO、放大晶體管Tr5、Tr8及Trll 以及選擇晶體管Tr6、Tr9及Trl2形成于半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)壬?。?fù)位晶體管Tr4、Tr7 及TrlO包括源極/漏極區(qū)域43和44以及柵極電極40。放大晶體管Tr5、TrS及Trll包 括源極/漏極區(qū)域44和45以及柵極電極41。選擇晶體管Tr6、Tr9及Trl2包括源極/漏 極區(qū)域45和46以及柵極電極42。
在這些像素晶體管TrA、TrB及TrC中，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD1、FD2及FD3連接至對(duì)應(yīng)的 復(fù)位晶體管Tr4、Tr7及TrlO的一個(gè)源極/漏極區(qū)域43。另外，浮動(dòng)擴(kuò)散部FD1、FD2及FD3 連接至對(duì)應(yīng)的放大晶體管Tr5、TrS及Trll的柵極電極41。電源電壓線VDD通過(guò)復(fù)位晶體管Tr4、Tr7及TrlO以及放大晶體管Tr5、TrS及 Trll連接至共用源極/漏極區(qū)域44。選擇信號(hào)線VSL連接至選擇晶體管Tr6、Tr9及Trl2 的一個(gè)源極/漏極區(qū)域46。接著，將對(duì)制造第一實(shí)施例的固體攝像器件1的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖5A、圖5B及圖 5C至圖8A及圖8B為顯示制造本實(shí)施例的固體攝像器件1的過(guò)程的圖，更具體而言，是顯示 制造形成有垂直型傳輸路徑50的區(qū)域的制造方過(guò)程的圖。首先，如圖5A所示，準(zhǔn)備SOI基板，該SOI基板是通過(guò)在由硅形成的基板51上依 次形成埋入氧化物膜(在下文中稱為BOX層52)和由硅形成的半導(dǎo)體層17而獲得的。該 半導(dǎo)體層17對(duì)應(yīng)于圖3的半導(dǎo)體基板17。圖5A的SOI基板的半導(dǎo)體層17為ρ型半導(dǎo)體 層，并具有200nm至300nm的厚度。此時(shí)，半導(dǎo)體層17的厚度使得能夠在下一過(guò)程中對(duì)η 型擴(kuò)散層進(jìn)行離子注入。接著，如圖5Β所示，以較高濃度將η型雜質(zhì)離子注入至BOX層52界面的半導(dǎo)體層 17中，形成連接部21。由于該連接部21與用于從有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32提取信號(hào)電荷的接觸 插塞29歐姆接觸，因而連接部具有約為1 X IO1Vcm3至1 X IO2Vcm3的濃度。此時(shí)，由于可在 SOI基板的半導(dǎo)體層17的形成厚度較薄的狀態(tài)下執(zhí)行離子注入，因而高濃度離子注入是可 行的。另外，能夠以高的精度在半導(dǎo)體層17的較深位置處形成連接部21。

接著，如圖5C所示，利用外延生長(zhǎng)法在半導(dǎo)體層17上形成ρ型半導(dǎo)體區(qū)域，使得 半導(dǎo)體層17的膜厚成為所期望的厚度。在半導(dǎo)體層17中形成對(duì)應(yīng)于藍(lán)光的第一光電二極 管PDl以及對(duì)應(yīng)于紅光的第二光電二極管PD2。特別地，為了充分地確保具有紅光波長(zhǎng)的光 的靈敏度，半導(dǎo)體層17的厚度至少約為3 μ m。就產(chǎn)率而言，從一開始形成厚度約為3 μ m的半導(dǎo)體層17并在半導(dǎo)體層17的較深 區(qū)域中形成濃度為ι χ IO1Vcm3至1 X IO2Vcm3的連接部21是困難的。因此，類似于本實(shí)施 例，如下的示例是優(yōu)選的在半導(dǎo)體層17的形成厚度較薄時(shí)形成連接部21，并利用外延生 長(zhǎng)法獲得具有期望膜厚的半導(dǎo)體層17。另外，通過(guò)外延生長(zhǎng)法所形成的半導(dǎo)體層17成為其 中要形攝像素2的阱區(qū)16。接著，如圖6A所示，在垂直方向上以較低濃度將ρ型雜質(zhì)離子注入至連接部21的 上側(cè)，形成電位阻擋層22 ；隨后，在垂直方向上將η型雜質(zhì)離子注入至電位阻擋層22的上 側(cè)，形成電荷累積層23。電荷累積層23的雜質(zhì)濃度低于連接部21的雜質(zhì)濃度，并且電荷 累積層23是通過(guò)逐步的離子注入形成的，其濃度從電位阻擋層22側(cè)至半導(dǎo)體層17的前面 側(cè)逐漸地增大。另外，在垂直方向上以較高濃度將P型雜質(zhì)離子注入至電荷累積層23的上 側(cè)，即半導(dǎo)體層17的前表面最外側(cè)，形成由ρ型半導(dǎo)體區(qū)域24形成的暗電流抑制區(qū)域。因 此，在從半導(dǎo)體層17的與BOX層52相接觸的表面至前面?zhèn)鹊拇怪狈较蛏闲纬闪舜怪毙蛡?輸路徑50。之后，在半導(dǎo)體層17的前表面上形成傳輸柵極電極39，在半導(dǎo)體層17與傳輸柵 極電極39之間夾著柵極氧化物膜(圖未示出)。另外，以較高濃度將η型雜質(zhì)離子注入至 半導(dǎo)體層17的前表面的期望區(qū)域中，形成浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3。盡管在圖6Α中未示出，然而此時(shí)，在半導(dǎo)體層17的其他區(qū)域中形成第一光電二極管PDl及第二光電二極管PD2或者構(gòu)成 第一像素晶體管TrA、第二像素晶體管TrB及第三像素晶體管TrC的源極/漏極區(qū)域或柵極 電極。 接著，如圖6B所示，在半導(dǎo)體層17的前面?zhèn)壬现貜?fù)進(jìn)行沉積由氧化硅形成的層間 絕緣膜27的過(guò)程以及形成金屬觸點(diǎn)(圖未示出)和由金屬材料形成的布線26的過(guò)程。因 此，形成由層間絕緣膜27及多個(gè)布線層26(在本實(shí)施例中為三層)形成的多層式布線層 25。可使用銅或鋁作為構(gòu)成布線26的金屬材料。接著，如圖7A所示，將由硅形成的支撐基板53粘貼至多層式布線層25上。接著，如圖7B所示，將器件翻轉(zhuǎn)，移除構(gòu)成SOI基板的基板51及BOX層52，并在作 為光入射表面的半導(dǎo)體層17的背面上形成還用作防反射膜的絕緣膜28。在絕緣膜28中，為 了抑制入射光反射至形成于半導(dǎo)體層17中的第一光電二極管PDl及第二光電二極管PD2， 可使用折射率高的材料以及缺陷程度小的界面。優(yōu)選地，使用層疊膜作為具有此種特性的 絕緣膜28，該層疊膜由形成于半導(dǎo)體層17的界面上厚度為Inm至2nm的氧化硅(SiO2)膜 以及形成于氧化硅膜上的折射率η約為2的氧化鉿(HfO2)形成。形成于半導(dǎo)體層17的背面?zhèn)壬系慕^緣膜28優(yōu)選使用具有負(fù)的固定電荷的膜。由 于氧化鉿使用負(fù)的固定電荷，因而增強(qiáng)了空穴在半導(dǎo)體層17背面?zhèn)鹊慕缑嬷欣鄯e的狀態(tài)。 因此，可抑制暗電流的產(chǎn)生。除氧化鉿(HfO2)外，也可使用氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉭(Ta2O5)或氧 化鈦(TiO2)作為具有負(fù)的固定電荷的材料?？墒褂没瘜W(xué)氣相生長(zhǎng)法、濺射法或原子層沉積 法等作為形成膜的方法。如果使用原子層沉積法，則優(yōu)選將用于在膜形成期間降低界面狀 態(tài)的SiO2膜同時(shí)形成至約lnm。可使用氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化 釹(Nd2O3)或氧化钷(Pm2O3)等其他材料。另外，可使用氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧 化釓(Gd2O3)、氧化鋱(Tb2O3)、氧化鏑(Dy2O3)作為上述材料。另外，可使用氧化鈥(Ho2O3)、 氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)或氧化釔(Y2O3)等作為上述材料。另外，具 有負(fù)的固定電荷的膜可由氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜形成。在具有負(fù)的固定電荷的膜中，可在不妨礙絕緣性質(zhì)的范圍內(nèi)向該膜添加硅(Si) 或氮(N)。在不妨礙膜的絕緣性質(zhì)的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定硅(Si)或氮(N)的濃度。通過(guò)添加 硅(Si)或氮(N)，可在改善膜的耐熱性或過(guò)程中的離子注入的阻止能力。接著，如圖8A所示，形成接觸插塞29，接觸插塞29貫穿絕緣膜28并連接至半導(dǎo)體 層17的連接部21。接觸插塞29是通過(guò)如下的方式形成的在絕緣膜28的預(yù)定位置處開口， 形成連接部21所面對(duì)的接觸孔，在接觸孔的側(cè)壁和底部上形成阻擋金屬膜，并埋入金屬材 料。為了與半導(dǎo)體層17形成歐姆接觸，優(yōu)選使用鈦(Ti)及氮化鈦(TiN)的層疊膜作為阻擋 金屬膜，并且優(yōu)選使用鎢(W)作為埋入接觸孔中的金屬材料。之后，在包括接觸插塞29的 絕緣膜28上的期望區(qū)域中形成下部電極31?？墒褂美脼R射法形成的厚度約為IOOnm的 ITO膜作為透明電極，即下部電極31，或者利用干式蝕刻或濕式蝕刻以所期望的形狀將ITO 膜圖形化，從而形成下部電極31。在干式蝕刻中可使用Cl2、BCl3&Ar的蝕刻氣體混合物， 而在濕式蝕刻中則可使用諸如磷酸溶液或包括草酸和磷酸的混合溶液等蝕刻劑。接著，如圖8B所示，形成由氧化硅形成的絕緣膜30，覆蓋下部電極31，并且在下部 電極31上的絕緣膜30中形成使下部電極31露出的開口。為了抑制下部電極31的邊緣部的臺(tái)階差，開口優(yōu)選被形成為具有圖8B所示的錐形形狀。更優(yōu)選地，絕緣膜30的開口的錐 形角等于或小于30度。在由氧化硅形成的絕緣膜30上形成具有錐形形狀的抗蝕劑掩膜， 并對(duì)抗蝕劑掩膜進(jìn)行回蝕以形成所期望的錐形角。之后，在絕緣膜3 0的整個(gè)表面上形成有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32，同時(shí)覆蓋開口。在本實(shí) 施例中，利用真空沉積使用喹吖啶酮以約為IOOnm的厚度形成膜作為有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32， 喹吖啶酮是一種選擇性地吸收綠光的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換材料。之后，在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的整 個(gè)表面上形成上部電極33。即使在上部電極33中，也與下部電極31類似，使用利用濺射法 形成的厚度為IOOnm的ITO膜。之后，在上部電極33上形成遮光膜36及平坦化膜34，并在遮光膜36及平坦化膜 34上形成片上透鏡，從而完成圖3的本實(shí)施例的固體攝像器件1。在該實(shí)施例的制造固體攝像器件1的方法中，由于可借助于離子注入時(shí)的能量在 垂直方向上容易地控制垂直型傳輸路徑50的電位，因而控制和設(shè)計(jì)均很容易。接著，將對(duì)驅(qū)動(dòng)第一實(shí)施例的固體攝像器件1的方法進(jìn)行說(shuō)明。將參照?qǐng)D2及圖 3對(duì)該驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，將固定負(fù)電壓VL施加至形成于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32的感光表面?zhèn)?上的上部電極33，并且在電荷累積時(shí)，將高于電壓VL的電壓VH施加至與接觸插塞29連接 的下部電極31。電壓VH取決于溢流阻擋的電位。如果在電荷累積時(shí)將光輸入至一個(gè)像素2，則在對(duì)具有綠光波長(zhǎng)的光具有吸收特 性的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32中具有綠光波長(zhǎng)的光被轉(zhuǎn)換，并且在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32中形成電 子空穴對(duì)。在通過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子空穴對(duì)中，作為信號(hào)電荷的電子被吸引至施加有較 高電壓VH的下部電極31，并通過(guò)接觸插塞29傳輸至連接部21。超過(guò)連接部21的飽和電 荷量的信號(hào)電荷超出電位阻擋層22，溢流至電荷累積層23中，并累積在電荷累積層23中。此時(shí)，空穴被吸引至施加有負(fù)電壓VL的上部電極33，并通過(guò)所需布線(圖未示 出)釋放。在本實(shí)施例中，由于將較高電壓VH施加至下部電極31，因而較高電壓對(duì)應(yīng)于用 于在半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)鹊慕缑嬷挟a(chǎn)生暗電流的偏壓的極性。然而，在構(gòu)成防反射膜的 絕緣膜28中使用氧化鉿，使得空穴在半導(dǎo)體基板17的背面中被激發(fā)。因此，由于施加至下 部電極31的電壓VH，因而可抑制半導(dǎo)體基板17的界面中產(chǎn)生的暗電流。具有藍(lán)光波長(zhǎng)的光被吸收至在靠近感光表面的半導(dǎo)體基板17中形成的第一光電 二極管PDl中并被光電轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)應(yīng)于藍(lán)光的信號(hào)電荷累積在第一光電二極管PDl的η 型半導(dǎo)體區(qū)域19中。具有紅光波長(zhǎng)的光被吸收至在深度方向上距感光表面的較深位置處 的半導(dǎo)體基板17中形成的第二光電二極管PD2中并被光電轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)應(yīng)于紅光的信號(hào) 電荷累積在第二光電二極管PD2的η型半導(dǎo)體區(qū)域19中。在完成電荷累積之后，將所需傳輸脈沖施加至第一傳輸晶體管Trl、第二傳輸晶體 管Tr2以及第三傳輸晶體管Tr3的傳輸柵極電極37、38及39，從而開始讀取電荷。在第一 傳輸晶體管Trl中，通過(guò)延伸部19a將累積在第一光電二極管PDl的η型半導(dǎo)體區(qū)域19中 與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散部FDl。在第二傳輸晶體管Tr2中，將累積在第二光 電二極管PD2的η型半導(dǎo)體區(qū)域19中與紅光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD2。在第 三傳輸晶體管Tr3中，將累積在垂直型傳輸路徑50的電荷累積層23中與綠光對(duì)應(yīng)的信號(hào) 電荷讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3。
通過(guò)放大晶體管Tr5、TrS及Trll放大由于將對(duì)應(yīng)信號(hào)電荷讀取至對(duì)應(yīng)浮動(dòng)擴(kuò)散 部FD1、FD2及FD3而產(chǎn)生的電位變化，并將這些電位變化讀取至垂直信號(hào)線(圖未示出) 作為像素信號(hào)。通過(guò)選擇晶體管Tr6、Tr9及Trl2確定將信號(hào)電荷讀取至垂直信號(hào)線的時(shí) 刻。在讀取并傳輸信號(hào)電荷之后，通過(guò)復(fù)位晶體管Tr4、Tr7及TrlO將讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散 部FD1、FD2及FD3的信號(hào)電荷復(fù)位。根據(jù)該實(shí)施例，在形成于半導(dǎo)體基板17中的垂直型傳輸路徑50中，在有機(jī)光電轉(zhuǎn) 換膜32中產(chǎn)生的信號(hào)電荷通過(guò)垂直方向上的溢流而從連接部21傳輸至電荷累積層23，從 而累積在電荷累積層23中。由于如上所述可通過(guò)離子注入能量以高的精度控制具有垂直 方向溢流結(jié)構(gòu)的垂直型傳輸路徑50的形成，因而比水平方向溢流結(jié)構(gòu)的傳輸路徑更容易 制造，并且可以改善過(guò)程的控制性能。由于垂直型傳輸路徑50在垂直方向上從半導(dǎo)體基板 17的背面?zhèn)戎燎懊鎮(zhèn)刃纬桑蚨粫?huì)增大像素尺寸，并且可以將在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32中產(chǎn) 生的信號(hào)電荷從半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)茸x取至前面?zhèn)取Ｓ捎陔姾衫鄯e層23被形成為靠近傳輸柵極電極39，因而就從電荷累積層23向浮 動(dòng)擴(kuò)散部FD3的傳輸而言，此種結(jié)構(gòu)是有利的。在背照射型固體攝像器件中，由于多層式布 線層25不形成于半導(dǎo)體基板17的作為感光表面的背面?zhèn)壬?，因而可使有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32 與形成于半導(dǎo)體基板17中的第一光電二極管PDl和第二光電二極管PD2被形成為具有較 小的距離。因此，可減小由在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32與第一光電二極管PDl和第二光電二極管 PD2之間的距離較大時(shí)所產(chǎn)生的F值所引起的各個(gè)顏色的靈敏度變化的影響。盡管在該實(shí)施例中使用圖2所示的像素2的結(jié)構(gòu)，但也可在多個(gè)像素中共用各個(gè) 像素晶體管。圖9為 另一實(shí)施例的電路圖。在圖9中，對(duì)應(yīng)于圖2的部分用相同的附圖標(biāo) 記表示，并且將省略對(duì)這些部分進(jìn)行的說(shuō)明。在該實(shí)施例中，第一像素2a、第二像素2b及第三像素2c設(shè)置在一列中。在第一像 素2a中，用于讀取與具有紅光波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷的復(fù)位晶體管Tr7、放大晶體管TrS 及選擇晶體管Tr9設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15的周邊部分中。在第二像素2b中，用于讀取與具 有綠光波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷的復(fù)位晶體管TrlO、放大晶體管Trll及選擇晶體管Trl2 設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15的周邊部分中。在第三像素2c中，用于讀取與具有藍(lán)光波長(zhǎng)的光 對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷的復(fù)位晶體管Tr4、放大晶體管Tr5及選擇晶體管Tr6設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域 15的周邊部分中。第一像素2a、第二像素2b及第三像素2c的浮動(dòng)擴(kuò)散部FD2連接至形成于第一像 素2a的周邊區(qū)域中的復(fù)位晶體管Tr7的源極/漏極區(qū)域43和放大晶體管TrS的柵極電極 41。第一像素2a、第二像素2b及第三像素2c的浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3連接至形成于第二像素2b 的周邊區(qū)域中的復(fù)位晶體管TrlO的源極/漏極區(qū)域43和放大晶體管Trl 1的柵極電極41。 第一像素2a、第二像素2b及第三像素2c的浮動(dòng)擴(kuò)散部FDl連接至形成于第三像素2c的周 邊區(qū)域中的復(fù)位晶體管Tr4的源極/漏極區(qū)域43和放大晶體管Tr5的柵極電極41。在圖9所示的示例中，由于在第一像素2a、第二像素2b及第三像素2c的各個(gè)光電 轉(zhuǎn)換部中共用復(fù)位晶體管、傳輸晶體管及放大晶體管，因而可減少像素晶體管的數(shù)目，從而 有利地減小像素尺寸。由于可減少像素晶體管的數(shù)目，因而可在保持像素尺寸的狀態(tài)下擴(kuò) 大光電轉(zhuǎn)換區(qū)域15的感光面積。即使在該示例中，也可獲得本實(shí)施例的效果。
第二實(shí)施例制造固 體攝像器件的方法接下來(lái)，將對(duì)制造固體攝像器件的方法作為本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖IOA 及圖IOB至圖13A及圖13B為顯示該實(shí)施例的制造固體攝像器件的過(guò)程的圖。在該實(shí)施例 中制成的固體攝像器件與圖3中所示的固體攝像器件相同，且將省略對(duì)該固體攝像器件的 說(shuō)明。在圖IOA及圖IOB至圖13A及圖13B中，對(duì)應(yīng)于圖5A、圖5B及圖5C至圖8A及圖8B 的部分將以相同的附圖標(biāo)記表示，并且將省略對(duì)這些部分的說(shuō)明。首先，如圖IOA所示，準(zhǔn)備SOI基板，該SOI基板是通過(guò)在由硅形成的基板51上依 次形成BOX層52和由硅形成的半導(dǎo)體層17而獲得的。該半導(dǎo)體層17對(duì)應(yīng)于圖3的半導(dǎo) 體基板17。該SOI基板的半導(dǎo)體層17為ρ型半導(dǎo)體層并具有約3 μ m的厚度。接著，如圖IOB所示，在深度方向上以較低濃度將ρ型雜質(zhì)離子注入至要形成半導(dǎo) 體層17的垂直型傳輸路徑50的區(qū)域的較深位置中，形成電位阻擋層22。隨后，在垂直方向 上將η型雜質(zhì)離子注入到電位阻擋層22的上側(cè)，形成電荷累積層23。電荷累積層23的雜 質(zhì)濃度低于連接部21的雜質(zhì)濃度，并且電荷累積層是通過(guò)逐步的離子注入使?jié)舛葟碾娢?阻擋層22側(cè)向半導(dǎo)體層17的前面?zhèn)戎饾u增大而形成的。另外，在垂直方向上以較高濃度 將P型雜質(zhì)離子注入至電荷累積層23的上側(cè)，即半導(dǎo)體層17的前表面最外側(cè)，形成由ρ型 半導(dǎo)體區(qū)域24形成的暗電流抑制區(qū)域。在該實(shí)施例中，由于很難通過(guò)離子注入從半導(dǎo)體層 17的前表面形成在半導(dǎo)體層17的最深區(qū)域中形成的連接部21，因此，在該步驟中還沒有形 成連接部。之后，在半導(dǎo)體層17的前表面上形成傳輸柵極電極39，在半導(dǎo)體層17與傳輸柵極 電極39之間夾著柵極氧化物膜(圖未示出)。另外，以較高濃度將η型雜質(zhì)離子注入至半 導(dǎo)體層17的前表面的期望區(qū)域中，形成浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3。盡管在圖IOB中未示出，然而此 時(shí)，在半導(dǎo)體層17的其他區(qū)域中形成第一光電二極管PDl及第二光電二極管PD2或者像素
晶體管。接著，如圖IlA中所示，在作為電路形成面的半導(dǎo)體層17的前面?zhèn)壬?，重?fù)進(jìn)行沉 積由氧化硅形成的層間絕緣膜27的過(guò)程以及形成金屬觸點(diǎn)(圖未示出)和由金屬材料形 成的布線26的過(guò)程。因此，形成了由層間絕緣膜27及多個(gè)布線層26 (在本實(shí)施例中為三 層)形成的多層式布線層25?？墒褂勉~或鋁作為構(gòu)成布線26的金屬材料。接著，如圖lib中所示，將由硅形成的支撐基板53粘貼至多層式布線層25上。接著，如圖12A中所示，將器件翻轉(zhuǎn)，移除構(gòu)成SOI基板的基板51及BOX層52，并 且使作為感光表面的半導(dǎo)體層17的背面?zhèn)嚷冻觥＝又?，以較高濃度將η型雜質(zhì)離子注入到 半導(dǎo)體層17露出的前表面最外側(cè)的電位阻擋層22的上部區(qū)域中，形成連接部21。為了與 用于從有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32提取信號(hào)電荷的接觸插塞29進(jìn)行歐姆接觸，連接部21的劑量約 為lX1015/cm3。之后，對(duì)形成于半導(dǎo)體層17中的雜質(zhì)區(qū)域進(jìn)行活化。在該實(shí)施例中，由于 在該步驟中在半導(dǎo)體層17的前面?zhèn)壬舷惹耙研纬捎卸鄬邮讲季€層25，因此從布線26的耐 熱性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用激光退火方法作為瞬間活化的活化方法。圖12B至圖13B中所示的過(guò)程與第一實(shí)施例的圖7B至圖8B的過(guò)程相同，且將省 略對(duì)這些過(guò)程的說(shuō)明。如上所述，在該實(shí)施例中，能夠以高精度形成垂直型傳輸路徑50，垂直型傳輸路徑 50具有雜質(zhì)區(qū)域在垂直方向上層疊于半導(dǎo)體層17中的結(jié)構(gòu)。另外，可獲得與第一實(shí)施例相同的效果。盡管在第一實(shí)施例及第二實(shí)施例中說(shuō)明了使用垂直型分光方法的示例，在該示例中在半導(dǎo)體基板17中形成兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換部并將由有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32形成的光電轉(zhuǎn)換部層 疊在半導(dǎo)體基板17上，但本發(fā)明并不限于該結(jié)構(gòu)。如下的任何結(jié)構(gòu)均適用光電轉(zhuǎn)換部被 構(gòu)造在半導(dǎo)體基板上，并且在該光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的信號(hào)電荷被傳輸并累積在形成于該半 導(dǎo)體基板中的垂直型傳輸路徑中以被讀取。第三實(shí)施例固體攝像器件接下來(lái)，將對(duì)本發(fā)明第三實(shí)施例的固體攝像器件進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)施例的固體攝像 器件是將第一實(shí)施例的固體攝像器件的所需傳輸晶體管設(shè)定為垂直型晶體管的示例。圖14是該實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意性截面圖。在圖14中，對(duì)應(yīng) 于圖3的部分用相同的附圖標(biāo)記表示且將省略對(duì)這些部分的說(shuō)明。在該實(shí)施例中，形成于半導(dǎo)體基板17的感光表面?zhèn)壬系牡谝还怆姸O管PDl包括 形成于半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)壬系摩切桶雽?dǎo)體區(qū)域60以及形成于半導(dǎo)體基板17的前面 側(cè)上的與η型半導(dǎo)體區(qū)域60相接觸的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域61。即，在該實(shí)施例的第一光電二極 管PDl中，未形成圖3中所示的延伸部19a。半導(dǎo)體基板17中用于傳輸在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換膜32中產(chǎn)生的信號(hào)電荷的垂直型傳輸 路徑50包括在垂直方向上從半導(dǎo)體基板17的背面?zhèn)纫来螌盈B的連接部21、電位阻擋層22 及電荷累積層23。在該實(shí)施例中，第一傳輸晶體管Trl及第三傳輸晶體管Tr3包括具有垂直型柵極 電極62及63的垂直型傳輸晶體管。即，構(gòu)成第一傳輸晶體管Trl的垂直型柵極電極62從 半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)嚷袢氩⑿纬捎诎雽?dǎo)體基板17中，到達(dá)第一光電二極管PDl的η型 半導(dǎo)體區(qū)域60。構(gòu)成第三傳輸晶體管Tr3的垂直型柵極電極63從半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)?埋入并形成于半導(dǎo)體基板17中，到達(dá)垂直型傳輸路徑50的電荷累積層23。這樣的垂直型柵極電極62及63通過(guò)以下步驟形成從半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)纫?所需深度在半導(dǎo)體基板17的期望區(qū)域中形成開口，在開口的側(cè)面及底部形成柵極氧化物 膜64，并埋入由多晶硅形成的電極材料。在垂直型柵極電極62及63中，沿柱狀柵極電極形 成傳輸通道，從而傳輸在第一光電二極管PDl的η型半導(dǎo)體區(qū)域60中累積的信號(hào)電荷。因 此，構(gòu)成第一光電二極管PDl的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域61被形成為與垂直型柵極電極62分開預(yù) 定距離，以便不會(huì)妨礙傳輸通道的形成。在該實(shí)施例中，累積于垂直型傳輸路徑50的電荷累積層23中的信號(hào)電荷通過(guò)沿 垂直型柵極電極63形成的傳輸通道被讀取至浮動(dòng)擴(kuò)散部FD3。在形成有垂直型柵極電極 63的情況下，所形成的電荷累積層23可不一直到達(dá)半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)?。因此，這有利 于垂直型傳輸路徑50中電位的設(shè)計(jì)。第四實(shí)施例固體攝像器件接下來(lái)，將對(duì)本發(fā)明第四實(shí)施例的固體攝像器件進(jìn)行說(shuō)明。該實(shí)施例的固體攝像 器件為形成于半導(dǎo)體基板上的光電轉(zhuǎn)換膜由無(wú)機(jī)材料形成的示例且為不使用垂直型分光 術(shù)的示例。圖15是該實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分的示意性截面圖。在圖15中，對(duì) 應(yīng)于圖3的部分用相同的附圖標(biāo)記表示且將省略對(duì)這些部分的說(shuō)明。在圖15中，顯示三個(gè)像素的截面結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例的固體攝像器件的單位像素具有由作為無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換材料的非晶硅形成的光電轉(zhuǎn)換部72。還包括用于將在光電轉(zhuǎn)換部72 中產(chǎn)生的信號(hào)電荷讀取、累積并傳輸至半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)鹊拇怪毙蛡鬏斅窂?0。垂直 型傳輸路徑50及用于將在垂直型傳輸路徑50的電荷累積層23中累積的信號(hào)電荷讀取至 半導(dǎo)體基板17的前面?zhèn)鹊膫鬏斁w管Tr的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部72的非晶硅形成于半導(dǎo)體基板17的背面上，在光電轉(zhuǎn)換部72與 半導(dǎo)體基板17之間夾著絕緣膜74，并且光電轉(zhuǎn)換部72夾在分別在光入射方向的上側(cè)及下 側(cè)上形成的上部電極70與下部電極71之間。上部電極70由ITO膜形成且為透明電極。在 下部電極71中，為了防止光透射至Si，優(yōu)選使用諸如Al、Ti或W等具有遮光性質(zhì) 的電極。 下部電極71通過(guò)形成于絕緣膜74中的接觸插塞75電連接至垂直型傳輸路徑50的連接部 21。由非晶硅形成的光電轉(zhuǎn)換部72被平坦化膜73覆蓋著，且不同的濾色器78形成于 每個(gè)像素的平坦化膜73上。在該實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于紅色(R)、綠色(G)及藍(lán)色(B)的濾色器 78構(gòu)造于各個(gè)像素中，變成拜耳陣列。片上透鏡35形成于每個(gè)像素的濾色器78上。該實(shí)施例是因每單位像素的一種顏色的光的光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生信號(hào)電荷的示例。在該實(shí)施例中，通過(guò)片上透鏡35及濾色器78入射的光被吸收到由非晶硅形成的 光電轉(zhuǎn)換部72中并在光電轉(zhuǎn)換部72中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換部72中，對(duì) 應(yīng)于R、G及B的信號(hào)電荷通過(guò)與濾色器78對(duì)應(yīng)的光的光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生。通過(guò)將預(yù)定電壓 施加至上部電極70及下部電極71，所產(chǎn)生的信號(hào)電荷通過(guò)接觸插塞75傳輸至各個(gè)垂直型 傳輸路徑50的連接部21，并且超出電位阻擋層22的信號(hào)電荷累積在電荷累積層23中。之后，類似于第一實(shí)施例，信號(hào)電荷被像素晶體管讀取并作為像素信號(hào)輸出。類似于該實(shí)施例，即使在光電轉(zhuǎn)換部72由例如非晶硅等無(wú)機(jī)材料而非由有機(jī)光 電轉(zhuǎn)換膜形成的情況下，也可以在垂直方向上容易地將信號(hào)電荷傳輸至并累積于從半導(dǎo)體 基板17的背面?zhèn)戎燎懊鎮(zhèn)鹊拇怪毙蛡鬏斅窂?0中。即使在此情況下，由于讀取至連接部 21的信號(hào)電荷在垂直方向上溢流，所以在像素的微型化方面是有利的。盡管在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型為ρ型而第二導(dǎo)電型為η型時(shí) 將電子設(shè)定為信號(hào)電荷，但本發(fā)明也適用于將空穴設(shè)定為信號(hào)電荷的固體攝像器件。在這 種情況下，可通過(guò)將第一導(dǎo)電型設(shè)定為η型及將第二導(dǎo)電型設(shè)定為ρ型而將上述各個(gè)半導(dǎo) 體區(qū)域構(gòu)造在相反的導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中。在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中，作為示例，說(shuō)明了將本發(fā)明應(yīng)用于CMOS型固體攝 像器件的情況，在CMOS型固體攝像器件中，用于響應(yīng)于入射光量來(lái)檢測(cè)信號(hào)電荷作為物理 量的單位像素呈矩陣狀布置。然而，本發(fā)明并不限于CMOS型固體攝像器件。本發(fā)明并不限 于列型固體攝像器件中的任何一種，在這些列型固體攝像器件中，列電路設(shè)置在像素呈兩 維矩陣狀布置的像素單元的各個(gè)像素列中。盡管在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中像素由包括 傳輸晶體管、復(fù)位晶體管及放大晶體管的三個(gè)像素晶體管構(gòu)造而成，但像素還可由除上述 晶體管外還包括選擇晶體管的四個(gè)像素晶體管構(gòu)造而成。即使在各個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換元件 或各個(gè)MOS晶體管的布局中，也可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種修改。盡管在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中對(duì)將本發(fā)明應(yīng)用于CMOS型固體攝像器件的情 況進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也適用于CCD型固體攝像器件。在這種情況下，通過(guò)本發(fā)明的垂直 型傳輸路徑由讀取部讀取的信號(hào)電荷，通過(guò)CCD型結(jié)構(gòu)的垂直傳輸寄存器在垂直方向上傳輸，并且通過(guò)水平傳輸寄存器在水平方向上傳輸，從而被放大，由此輸出視頻信號(hào)。 本發(fā)明并不限于用于檢測(cè)并拾取可見光的入射光量的分布作為圖像的固體攝像 器件，并且適用于拾取紅外射線、X射線或粒子的入射量的分布作為圖像的固體攝像器件。 另外，廣義上，本發(fā)明適用于所有的固體攝像器件(物理量分布檢測(cè)器件)，例如用于檢測(cè) 并拾取例如壓力或靜電容量等另一物理量的分布作為圖像的指紋檢測(cè)傳感器。另外，本發(fā)明并不限于用于以行為單位依次掃描像素單元的各個(gè)單位像素并從各 個(gè)單位像素讀取像素信號(hào)的固體攝像器件。本發(fā)明適用于用于選擇像素單元中的某一像素 并從像素單元中的所選像素中讀取信號(hào)的X-Y地址型固體攝像器件。另外，可將固體攝像 器件形成為一個(gè)芯片，或者通過(guò)封裝像素單元、信號(hào)處理單元或光系統(tǒng)而獲得的具有攝像 功能的模塊。本發(fā)明并不限于固體攝像器件，而是適用于攝像器件。攝像器件指諸如數(shù)碼相機(jī) 或攝像機(jī)等照相系統(tǒng)或例如移動(dòng)電話等具有攝像功能的電子裝置。安裝在電子裝置中的模 塊，即照相模塊可以是攝像器件。第五實(shí)施例電子裝置接下來(lái)，將對(duì)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖16是顯示本發(fā)明第五實(shí)施例的電子裝置200的結(jié)構(gòu)的示意圖。該實(shí)施例的電子裝置200示出了將本發(fā)明第一實(shí)施例的固體攝像器件1用于電子 裝置(照相機(jī))中。該實(shí)施例的電子裝置200具有固體攝像器件1、光學(xué)透鏡210、快門裝置211、驅(qū)動(dòng) 電路212及信號(hào)處理電路213。光學(xué)透鏡210在固體攝像器件1的攝像表面上形成來(lái)自物體的圖像光束(入射 光)。因此，在預(yù)定期間內(nèi)信號(hào)電荷在固體攝像器件1中累積。快門裝置211控制固體攝像器件1的光照射期間及遮光期間。驅(qū)動(dòng)電路212供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于控制固體攝像器件1的傳輸操作及快門裝置211 的快門操作。固體攝像器件1的信號(hào)傳輸通過(guò)由驅(qū)動(dòng)電路212提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)序信 號(hào))執(zhí)行。信號(hào)處理電路213執(zhí)行各種信號(hào)處理程序。經(jīng)過(guò)信號(hào)處理的視頻信號(hào)存儲(chǔ)在例 如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中或輸出至監(jiān)示器。在該實(shí)施例的電子裝置200中，由于固體攝像器件1中的像素尺寸的微型化及傳 輸效率均得到改善，所以可獲得具有像素特性得到提高的電子裝置200?？蓱?yīng)用固體攝像器件1的電子裝置200并不限于照相機(jī)，而是適用于攝像器件，諸 如數(shù)碼相機(jī)或用于例如移動(dòng)電話等移動(dòng)裝置的照相機(jī)模塊。盡管在該實(shí)施例的電子裝置中使用固體攝像器件1，但也可使用在上述第二實(shí)施 例至第四實(shí)施例中制造的固體攝像器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán) 利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及改變。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括 半導(dǎo)體區(qū)域，它位于多層式布線層上；電荷累積層，它位于所述半導(dǎo)體區(qū)域中； 阻擋層，它位于所述電荷累積層上；以及 連接部，它位于所述阻擋層上。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得 所述阻擋層比所述連接部更靠近所述多層式布線層。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為 使得所述電荷累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，所述固體攝像器件包括 絕緣膜，它位于所述連接部上；以及接觸部，它與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜。
5.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述接觸部使所述連接部與所述絕緣膜 上的電極電連接。
6.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述絕緣膜具有負(fù)的固定電荷。
7.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，所述固體攝像器件包括在所述連接部上的遮光膜。
8.如權(quán)利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述電荷累積層的雜質(zhì)濃度在朝著所述 半導(dǎo)體區(qū)域的方向上增大。
9.如權(quán)利要求5所述的固體攝像器件，所述固體攝像器件包括在所述電極上的轉(zhuǎn)換膜。
10.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述絕緣膜具有高的折射率。
11.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述絕緣膜包含氧化鉿。
12.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述絕緣膜包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鉭 或氧化鈦、氧化鑭、氧化鐠、氧化鈰、氧化釹、氧化钷、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化 鏑、氧化鈥、氧化銩、氧化鐿、氧化镥、氧化釔、氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁 膜。
13.一種用于制造固體攝像器件的方法，所述方法包括以下步驟 在多層式布線層上形成半導(dǎo)體區(qū)域；在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成電荷累積層； 在所述電荷累積層上形成阻擋層；以及 在所述阻擋層上形成連接部。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得所述阻 擋層比所述連接部更靠近所述多層式布線層。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為使得所 述電荷累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電荷累積層具有比所述連接部的雜質(zhì)濃度 低的雜質(zhì)濃度。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法包括以下步驟在所述連接部上形成絕緣膜；以及形成接觸部，所述接觸部與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜延伸。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述接觸部使所述連接部與在所述絕緣膜上的 電極電連接。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法包括在所述連接部上形成遮光膜的步驟。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電荷累積層的雜質(zhì)濃度朝著所述半導(dǎo)體區(qū) 域逐漸增大。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，所述方法包括在所述電極上形成轉(zhuǎn)換膜的步驟。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述絕緣膜包含氧化鉿。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述絕緣膜包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鉭或氧化 鈦、氧化鑭、氧化鐠、氧化鈰、氧化釹、氧化钷、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化 鈥、氧化銩、氧化鐿、氧化镥、氧化釔、氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜。
24.一種電子裝置，所述電子裝置包括固體攝像器件，所述固體攝像器件包括i)半導(dǎo)體區(qū)域，它位于多層式布線層上； )電荷累積層，它位于所述半導(dǎo)體區(qū)域中；iii)阻擋層，它位于所述電荷累積層上；以及iv)連接部，它位于所述阻擋層上。
25.如權(quán)利要求24所述的電子裝置，其中，所述阻擋層和所述連接部被堆疊為使得所 述阻擋層比所述連接部更靠近所述多層式布線層。
26.如權(quán)利要求24所述的電子裝置，其中，所述阻擋層和所述電荷累積層被堆疊為使 得所述電荷累積層比所述阻擋層更靠近所述多層式布線層。
27.如權(quán)利要求24所述的電子裝置，所述電子裝置包括快門裝置，所述快門裝置位于 所述固體攝像器件的一側(cè)上。
28.如權(quán)利要求24所述的電子裝置，所述電子裝置包括絕緣膜，它位于所述連接部上；以及接觸部，它與所述連接部接觸并延伸穿過(guò)所述絕緣膜。
29.如權(quán)利要求28所述的電子裝置，其中，所述絕緣膜包含氧化鉿。
30.如權(quán)利要求28所述的電子裝置，其中，所述絕緣膜包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鉭或 氧化鈦、氧化鑭、氧化鐠、氧化鈰、氧化釹、氧化钷、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、 氧化鈥、氧化銩、氧化鐿、氧化镥、氧化釔、氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像器件、用于制造固體攝像器件的方法及電子裝置，所述固體攝像器件包括半導(dǎo)體區(qū)域，它位于多層式布線層上；電荷累積層，它位于所述半導(dǎo)體區(qū)域中；阻擋層，它位于所述電荷累積層上；以及連接部，它位于所述阻擋層上。因此，能提高傳輸效率而不會(huì)阻礙像素微型化。
文檔編號(hào)H04N5/335GK102110702SQ20101059823
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者山口哲司 申請(qǐng)人:索尼公司