固態圖像傳感器件和包含該器件的固態攝像單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及具有光電轉換部的固態圖像傳感器件和設置有該固態圖像傳感器件的固態攝像單元，所述光電轉換部包含有機材料。
【背景技術】
[0002]在諸如CO)(Charge Coupled Device，電荷親合器件)圖像傳感器和CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器等固態攝像單元中，進入單位像素(固態圖像傳感器件)中的光子的數量隨著像素尺寸的縮小而減少，且S/N比減小。正如例如拜耳陣列等所表示的，通過使用濾色器將像素劃分為紅色、綠色和藍色，且將這些像素布置于同一平面上。在該技術中，例如，使得具有綠色波長和藍色波長的光無法通過紅色像素(濾色器)，且因此發生了光損耗且靈敏度下降。此外，因為通過在紅色像素、綠色像素與藍色像素之間進行插值處理而產生色彩信號，所以可能生成偽彩色。
[0003]因此，已經提出了通過層疊三個光電轉換部從而利用I個像素獲得三種顏色的光電轉換信號的方法。例如，這三個光電轉換部中的一個(例如，與綠光對應的光電轉換部)被設置于硅基板上，具體地，被設置于該硅基板的外部，且剩余的兩個(例如，與紅光和藍光對應的光電轉換部)被設置于該硅基板的內部。位于所述硅基板的外部的所述光電轉換部包含有機材料，且該光電轉換部被設置于一對電極之間。另一方面，在所述硅基板的內部的所述光電轉換部是由光電二極管(Photo D1de)構成的。
[0004]例如，在日本待審查的專利申請公開第2011-29337號(PTL I)的固態攝像單元中，包含有機材料的光電轉換部被設置于硅基板的一個表面上，且電路和布線的多層結構(以下，簡稱為“布線層”)被設置于所述硅基板的另一個表面上。換言之，這個固態攝像單元是所謂的背側照射型固態攝像單元，其中受光表面和電路形成表面被彼此相對地設置。當所述光電轉換部和所述布線層被如此設置時，位于所述硅基板的外部的所述光電轉換部與位于所述硅基板的內部的所述光電轉換部之間的距離變短。因為所述光電轉換部的靈敏度依賴于片上透鏡的F數，所以減小層疊的每個顏色的所述光電轉換部之間的距離使得能夠抑制相對于彼此的靈敏度的不均勻。
[0005]引用文獻列表
[0006]專利文獻
[0007]PTL I JP 2011-29337
【發明內容】
[0008]技術問題
[0009]近年來，人們一直在追求發展出具有更高光電轉換效率的攝像單元。特別地，已經預期能夠提高如上所述的包含有機材料的光電轉換部的光電轉換效率。
[0010]期望的是，提供一種具有更高光電轉換效率的固態圖像傳感器件和設置有這個固態圖像傳感器件的固態攝像單元。
[0011 ] 解決問題的技術方案
[0012]本技術的實施例提供了一種圖像傳感器。所述圖像傳感器包括第一絕緣層，所述第一絕緣層在半導體基板的上方。在所述第一絕緣層中形成有凹陷部。還設置有填充所述凹陷部的有機光電轉換部。
[0013]根據另一個實施例，所述圖像傳感器包括至少一個第一無機光電轉換部，其被形成于所述半導體基板中，其中所述有機光電轉換部與所述至少一個第一無機光電轉換部重疊。此外，所述凹陷部能夠從與所述圖像傳感器的光接收側相鄰的一側到與所述至少一個第一無機光電轉換部相鄰的一側逐漸變細。
[0014]根據又一個實施例，所述有機光電轉換部包含混合層，所述混合層包含η型半導體和P型半導體。可替代地或額外地，所述有機光電轉換部包括多層。在所述有機光電轉換部包括多層的實施例中，所述有機光電轉換部的所述多層中的第一層能夠被設置為鄰近所述半導體基板并且沿著所述凹陷部的側壁和底面。此外，所述有機光電轉換部的所述多層中的所述第一層能夠是η型半導體層，且所述有機光電轉換部的所述多層中的第二層能夠是包括η型半導體和P型半導體的混合層，同時所述有機光電轉換部的所述多層中的第三層能夠是P型半導體層。所述圖像傳感器還能夠包括第二無機光電轉換部，所述第二無機光電轉換部被形成于所述半導體基板中，且所述有機光電轉換部能夠與所述第一無機光電轉換部以及所述第二無機光電轉換部重疊。
[0015]根據另一個實施例，所述圖像傳感器能夠包括上電極和下電極，所述上電極與所述有機光電轉換部的上表面接觸，所述下電極與所述有機光電轉換部的下表面接觸，且所述下電極在所述有機光電轉換部與所述半導體基板之間。此外，所述圖像傳感器能夠包括存儲層，所述存儲層被形成于所述半導體基板中且與所述下電極是相互電連接的。根據又一個實施例，所述圖像傳感器能夠是背側照射型圖像傳感器，其中所述至少一個第一無機光電轉換部被設置于所述半導體基板的受光表面與所述布線層之間。
[0016]本發明的另一實施例提供了一種攝像裝置。所述裝置包括片上透鏡和平坦化層，且所述片上透鏡被設置于所述平坦化層上。所述裝置還包括固體攝像裝置，所述固體攝像裝置具有第一絕緣層、凹陷部和有機光電轉換部，所述第一絕緣層在半導體基板的上方，所述凹陷部被形成于所述第一絕緣層中，所述有機光電轉換部填充所述凹陷部。
[0017]根據又一個實施例，所述攝像裝置還包括至少一個第一無機光電轉換部，所述至少一個第一無機光電轉換部被形成于所述半導體基板中，且所述有機光電轉換部與所述至少一個第一無機光電轉換部重疊，且其中所述平坦化層與所述固體攝像裝置相互連接。所述凹陷部能夠從與所述圖像傳感器的光接收側相鄰的一側到與所述半導體基板相鄰的一側逐漸變細。可替代地或額外地，所述有機光電轉換部能夠包含混合層，該混合層包含η型半導體和P型半導體。
[0018]本發明的又一實施例提供了一種電子設備。所述設備包括光學系統、快門單元和攝像單元，所述快門單元接收來自所述光學系統的光，其中所述快門單元控制所述攝像單元的光照周期。所述攝像單元包括第一絕緣層、凹陷部和有機光電轉換部，所述第一絕緣層在半導體基板的上方，所述凹陷部被形成于所述絕緣層中，所述有機光電轉換部填充所述凹陷部。此外，所述設備還包括驅動部，所述驅動部能夠進行操作以控制所述快門單元的操作和所述攝像單元的傳輸操作。此外，所述電子設備能夠包括信號處理部，其中所述信號處理部能夠進行操作以對從所述攝像單元輸出的信號進行信號處理。
[0019]根據另一個實施例，電子設備能夠包括至少一個第一無機光電轉換部，所述至少一個第一無機光電轉換部被形成于所述半導體基板中，其中所述有機光電轉換部與所述至少一個第一無機光電轉換部重疊。可替代地或額外地，所述凹陷部能夠從與所述圖像傳感器的光接收側相鄰的一側到與所述半導體基板相鄰的一側逐漸變細。所述有機光電轉換部能夠包括混合層，所述混合層具有η型半導體和P型半導體。所述有機光電轉換部能夠包括多層。所述有機光電轉換部的所述多層中的第一層能夠被設置為鄰近所述半導體表面并且沿著所述凹陷部的側壁和底面。
[0020]本發明的有益效果
[0021]根據本技術的各個實施例中的固態圖像傳感器件和固態攝像單元，所述第一光電轉換部具有大的厚度，且因此能夠使其光路長度增加。因此，能夠使光電轉換效率提高。
[0022]應當理解的是，前述的一般說明和下面的詳細說明都是示例性的，且提供這些說明是為了對如要求保護的本技術提供進一步的解釋。
【附圖說明】
[0023]本發明包括附圖以提供本技術的進一步理解，且附圖被并入本說明書中且構成本說明書的一部分。這些圖圖示了實施例，且與說明書一起，用來解釋本技術的原理。
[0024]圖1是圖示了根據本技術實施例的攝像裝置的示意性構造的截面圖。
[0025]圖2Α是圖示了圖1中所示的無機光電轉換部的構造示例的截面圖。
[0026]圖2Β是圖示了與圖2Α中所示的無機光電轉換部的橫截面不同的橫截面的圖。
[0027]圖3是用來說明圖1中所示的綠色存儲層的構造的截面圖。
[0028]圖4是圖示了圖1中所示的有機光電轉換部的細節的截面圖。
[0029]圖5是圖示了圖4中所示的凹陷部的另一個示例的截面圖。
[0030]圖6是圖示了圖4中所示的有機光電轉換部的另一個示例的截面圖。
[0031]圖7是圖示了圖4中所示的有機光電轉換部的又一個示例的截面圖。
[0032]圖8Α是圖示了圖1中所示的攝像裝置的制造工藝的示例的截面圖。
[0033]圖8Β是圖示了圖8Α中的工藝之后的工藝的截面圖。
[0034]圖9是圖示了圖8Β中的工藝之后的工藝的截面圖。
[0035]圖10是圖示了在圖9中的工藝之后的工藝的截面圖。
[0036]圖11是圖示了圖10中的工藝之后的工藝的截面圖。
[0037]圖12是圖示了圖11中的工藝之后的工藝的截面圖。
[0038]圖13是用來說明圖1中所示的攝像裝置的操作的截面圖。
[0039]圖14是用來說明圖1中所示的攝像裝置的操作的示意圖。
[0040]圖15是圖示了根據比較例的攝像裝置的構造的截面圖。
[0041]圖16是圖示了根據變形例I的攝像裝置的構造的截面圖。
[0042]圖17是圖示了根據變形例2的攝像裝置的構造的截面圖。
[0043]圖18是圖示了根據變形例3的攝像裝置的構造的截面圖。
[0044]圖19是圖示了根據變形例4的攝像裝置的構造的截面圖。
[0045]圖20是圖示了使用圖1中所示的攝像裝置的攝像單元的總體構造的示意圖。
[0046]圖21是圖示了應用了圖20中所示的攝像單元的電子設備的示意構造的圖。
【具體實施方式】
[0047]將參照附圖詳細地說明本技術的實施例。需要注意的是，將按照下列順序提供說明:
[0048]1.實施例(攝像裝置:有機光電轉換部被設置于絕緣層的凹陷部中的示例);
[0049]2.變形例I (有機光電轉換部被設置于更靠近半導體基板的位置處的示例)；
[0050]3.變形例2(下電極被設置于凹陷部中的示例)；
[0051]4.變形例3 (空穴作為信號電荷從下電極側被提取出來的示例)；
[0052]5.變形例4(電子或空穴作為信號電荷從上電極側被提取出來的示例)；
[0053]6.應用示例(攝像單元)。
[0054]實施例
[0055]攝像裝置10的構造
[0056]圖1圖示了根據本技術實施例的攝像裝置(攝像裝置10)的截面構造。例如，攝像裝置10可以形成諸如CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器等攝像單元(例如，稍后說明的圖20中的攝像單元I)中的I個像素(例如，稍后說明的圖20中的像素P)。攝像裝置10是背側照射型攝像裝置，其中多層布線層51被設置于與半導體基板11的受光表面(表面SI)相反的表面(表面S2)上。