專利名稱：固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法和電子裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法和電子裝置。
背景技術：
如數碼攝像機和數碼相機等電子裝置包括固體攝像器件。例如，固體攝像器件包括互補金屬氧化物半導體(CM0Q型圖像傳感器和電荷耦合器件(CCD)型圖像傳感器。在固體攝像器件中，多個像素排列在半導體基板的表面上。在每個像素中，布置光電轉換部。光電轉換部例如是光電二極管，光電轉換部通過接收經外部連接的具有光接收表面的光學系統入射的光及進行光電轉換來產生信號電荷。在固體攝像器件中進行彩色圖像成像的情況下，通常，光電轉換部通過接收經具有光接收表面的濾色器入射的光并進行光電轉換來產生信號電荷。例如，三基色(紅色、綠色和藍色)的濾色器在成像表面上布置成拜耳(Bayer)圖案，通過每個像素中的光電轉換部來接收穿過每種顏色的濾色器的每種顏色的光。另外，對于固體攝像器件，總是期望小型化及增加像素數量。對于這種情形，減小了單個像素的尺寸，由此，每個像素難以接收足量的光。因此，難以改善所獲得圖像的圖像質量。因此，期望固體攝像器件具有更高的靈敏度。除上面的說明之外，對于執行高速成像以改善動態圖像特性的情況及對于期望在暗環境下成像的情況，由于降低了入射到像素上的光的光量，所以特別需要較高的靈敏度。對于固體攝像器件中的CMOS型圖像傳感器，除光電轉換部之外，像素還包括像素晶體管。像素晶體管用于讀取光電轉換部中所產生的信號電荷并將電信號輸出到信號線。通常，對于固體攝像器件，光電轉換部接收從半導體基板的表面側入射的光，所述表面設置有電路、布線等。對于這種情況，電路、布線等干涉或反射入射光，由此，難以改善靈敏度。因此，提出了“背側照射型”固體攝像器件，“背側照射型”固體攝像器件的光電轉換部接收從半導體基板的背側入射的光，該背側與半導體基板的設置有電路、布線等的表面相對(例如，參照日本未審查專利公開公報No. 2008-182142)。除此之外，提出了“層疊型(layered type) ”固體攝像器件，在“層疊型”固體攝像器件中，用于選擇性地接收各顏色的光的光電轉換部不沿著成像表面的方向布置， 各顏色的光電轉換部而是以在垂直于成像表面的深度方向上層疊的方式布置。這里，例如，多個光電轉換部是由具有相互不同的帶隙的材料形成，并在深度方向上層疊，以便分離和檢測每種顏色的光，并按照顏色輸出信號(例如，參照日本未審查專利公開公報No. 2006-245088)。而且，提出了通過由于雪崩倍增所引起的信號放大來實現靈敏度的改善(例如， 參照 IEEE Transactions Electron Devices, Vol. 44, No. 10，October，1997 (1997)，及 IEEE J.Solid-State Circuits,40,1847(2005))。而且，提出了通過在光電轉換部中使用具有高光學吸收系數的“黃銅礦 (chalcopyrite)類”化合物半導體膜(例如，Cuhfeik2膜)實現靈敏度的改善(例如，參照日本未審查專利公開公報2007-123720及2008年JSAP春季會議的擴展摘要 ^p-ZC-12(2008))。在上面的說明中，通過在電極上生長晶體來形成黃銅礦類化合物半導體膜，黃銅礦類化合物半導體膜是多晶體。因此，由于晶體缺陷所引起的暗電流的出現變得顯著。在這種情況下，難以驅散。而且，通過蝕刻處理(如，RIE方法)加工黃銅礦類化合物半導體膜，使得在各像素之間暴露化合物半導體膜的側面(例如，參照2008年JSAP春季會議的擴展摘要 29p-ZC-12(2008)中的圖 2(j))。因此，在上面的說明中，像素之間的隔離不充分，由此，像素之間可能發生混色，使得降低了所獲得圖像的圖像質量。而且，構成像素的光電轉換部的側壁暴露，由此，在那里形成界面態，出現的暗電流更大，這是因為例如捕獲的載流子釋放。特別是，在通過RIE方法進行蝕刻處理的情況下，由于離子輻射而對晶體的損害變得顯著，由此，出現的暗電流更大。在通過使用RIE方法的蝕刻處理進行像素隔離的情況下，無效區域增加，由此，光電轉換部的有效光接收表面的面積變小，使得降低了量子效率。另外，在通過晶體生長形成上述化合物半導體膜的情況下，可能發生反相疇 (antiphase domain)，由此，難以改善裝置的性能。如上所述，對于將黃銅礦類化合物半導體膜用作光電轉換部的固體攝像器件，所獲得圖像的圖像質量可能發生如劣化的問題，例如，混色。
發明內容
由此，期望提供一種固體攝像器件、一種用于制造所述固體攝像器件的方法和一種電子裝置，其中，在將黃銅礦類化合物半導體膜用作光電轉換部的情況下，能夠防止混色等的發生，能夠抑制如所獲得圖像的圖像質量劣化等問題的發生。根據本發明的實施例的固體攝像器件設有像素區域，所述像素區域中布置有多個包括像素轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，其中，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并以與硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，所述像素隔離部是由經受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。根據本發明的實施例的固體攝像器件的制造方法包括以下步驟生產設有像素區域的固體攝像器件，所述像素區域中排列有多個包括光電轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，固體攝像器件的所述生產包括以下步驟形成所述光電轉換膜，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并以與硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，及由經受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成所述像素隔離部，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。根據本發明的實施例的電子裝置設有像素區域，所述像素區域中布置有多個包括像素轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，其中，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并以與硅基板晶格匹配的方式布置在所述硅基板上，所述像素隔離部是由經受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。在根據本發明的實施例中，所述像素隔離部是由經受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。對于上面的說明，術語“晶格匹配”的定義包括在所述光電轉換膜的厚度處于臨界膜厚度范圍內的條件下接近晶格匹配的狀態。S卩，如果所述厚度處于所述臨界膜厚度內，即使未達到理想的晶格匹配(Aa/a = 0)的情況下仍能夠實現不包括失配位錯(misfit dislocation)的良好結晶度。在這方面，術語“臨界膜厚度”是由下述“Matthews and Blakeslee公式”(例如參照 J. W. Matthews and Α. Ε. Blakeslee, J. Cryst. Growth 27(1974) 118-125)或 “People and Bean 公式”(例如參照 R. People and J. C. Bean, App 1. Phys. Lett. 47 (1985) 322-324) 規定。在下面的公式中，a代表晶格常數，b代表位錯的柏氏矢量(Burgers vector), ν代表泊松比(Poisson' s ratio)，f代表晶格失配| Δ a/a | 0
權利要求
1.一種固體攝像器件，其包括像素區域，在所述像素區域中排列有多個包括光電轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，其中，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并在硅基板上布置成為與所述硅基板晶格匹配，所述像素隔離部是由受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。
2.如權利要求1所述的固體攝像器件，還包括高濃度雜質擴散層，其布置在所述光電轉換膜的處于入射光的入射側的表面上。
3.如權利要求2所述的固體攝像器件，其中，所述高濃度雜質擴散層布置成在所述多個像素之間互相連接。
4.如權利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是偏離基板。
5.如權利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是在<011>方向上偏離{100} 基板的偏離基板。
6.如權利要求5所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是還在<0-11>方向上偏離所述{100}基板的偏離基板。
7.如權利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是在<011>方向上以等于或大于2°的傾斜角偏離{100}基板的偏離基板。
8.如權利要求7所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是還在<0-11>方向上以等于或大于2°的傾斜角偏離所述{100}基板的偏離基板。
9.如權利要求6所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是在<0((l-k)/2)1〉方向上以等于或大于2°的合成傾斜角偏離的偏離基板，其中，使用所述<011>方向上的傾斜角Q1 和所述<0-11>方向上的傾斜角θ 2通過公式(1)來定義k k = Tan ( θ 2)/Tan( θ》⑴。
10.如權利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板是在
士5°方向上以等于或大于3°的偏離角偏離{100}基板的偏離基板。
11.如權利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述光電轉換膜包括第一光電轉換膜，其具有2. OOeV士0. IeV的帶隙，且選擇性地對入射光中的紅色成分光進行光電轉換；第二光電轉換膜，其具有2. 20eV士0. 15eV的帶隙，且選擇性地對入射光中的綠色成分光進行光電轉換；及第三光電轉換膜，其具有2. 51eV士0. 2eV的帶隙，且選擇性地對入射光中的藍色成分光進行光電轉換。
12.如權利要求11所述的固體攝像器件，其中，所述第一光電轉換膜布置在所述硅基板上，所述第二光電轉換膜隔著所述第一光電轉換膜布置在所述硅基板上，所述第三光電轉換膜隔著所述第一光電轉換膜和所述第二光電轉換膜布置在所述硅基板上。
13.如權利要求12所述的固體攝像器件，其中，所述第一光電轉換膜和所述第二光電轉換膜之間的界面部分以及所述第二光電轉換膜和所述第三光電轉換膜之間的界面部分布置成使得這兩個界面部分的能帶結構比這兩個界面部分之外的部分具有更寬的帶隙。
14.如權利要求13所述的固體攝像器件，其中，所述第一光電轉換膜、所述第二光電轉換膜和所述第三光電轉換膜布置成使得P型雜質區域和η型雜質區域在所述硅基板的表面方向上并排排列。
15.如權利要求1所述的固體攝像器件，還包括中間層，其設置在所述黃銅礦光電轉換膜和所述硅基板之間，其中，所述黃銅礦光電轉換膜的電子親和性大于所述硅基板的電子親和性，并且所述中間層布置成使其電子親和性處于所述硅基板的電子親和性和所述黃銅礦光電轉換膜的電子親和性之間。
16.如權利要求1所述的固體攝像器件，其中，所述硅基板在與設有所述光電轉換膜的一個表面相對的另一表面上設有布線層，所述光電轉換膜布置成用于接收從所述一個表面側入射到所述硅基板的光并對該光進行光電轉換。
17.—種固體攝像器件的制造方法，所述方法包括以下步驟制造固體攝像器件，所述固體攝像器件設有像素區域，所述像素區域中排列有多個包括光電轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，所述制造固體攝像器件的步驟包括以下步驟按照與硅基板晶格匹配的方式在所述硅基板上形成所述光電轉換膜，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體；及形成所述像素隔離部，所述像素隔離部由受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。
18.如權利要求17所述的固體攝像器件的制造方法，其中，所述形成所述光電轉換膜的步驟和所述形成所述像素隔離部的步驟包括以下步驟通過在所述硅基板上外延生長由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的所述黃銅礦結構化合物半導體，使得覆蓋用于形成所述光電轉換膜的部分和用于形成所述像素隔離部的部分，由此形成化合物半導體膜；通過對所述化合物半導體膜中的用于形成所述像素隔離部的部分進行選擇性摻雜形成所述像素隔離部。
19.如權利要求17所述的固體攝像器件的制造方法，其中，在所述形成所述光電轉換膜的步驟中，通過在所述硅基板上外延生長由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的所述黃銅礦結構化合物半導體，以選擇性地覆蓋用于形成所述光電轉換膜的部分，由此形成所述光電轉換膜，在所述形成所述像素隔離部的步驟中，通過在所述硅基板上外延生長所述化合物半導體，以至少覆蓋用于形成所述像素隔離部的部分，由此形成所述像素隔離部。
20. 一種電子裝置，其包括像素區域，在所述像素區域中排列有多個包括光電轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，其中，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并在硅基板上布置成為與所述硅基板晶格匹配，所述像素隔離部是由受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。
全文摘要
本發明涉及固體攝像器件、該固體攝像器件的制造方法和電子裝置。所述固體攝像器件包括像素區域，在所述像素區域中排列有多個包括光電轉換膜的像素，在所述多個像素之間設置有像素隔離部，其中，所述光電轉換膜是由銅-鋁-鎵-銦-硫-硒類混合晶體或銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒類混合晶體組成的黃銅礦結構化合物半導體，并在硅基板上布置成為與所述硅基板晶格匹配，所述像素隔離部是由受摻雜濃度控制或組分控制的化合物半導體形成，使得所述像素隔離部在根據所述多個像素所布置的所述光電轉換膜之間成為勢壘。根據本發明的固體攝像器件能夠防止混色等的發生，能夠抑制如所獲得圖像的圖像質量劣化等問題的發生。
文檔編號H01L27/146GK102194843SQ201110057850
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月10日 優先權日2010年3月19日
發明者戶田淳 申請人:索尼公司