[發明專利]固體攝像元件及其制造方法和電子裝置

無效

• 申請號: 201210015219.X
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102623463A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 太田一生
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 武玉琴;陳桂香

相關申請的交叉參考

本申請包含與2011年1月26日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP?2011-014110的公開內容相關的主題，在這里將該在先申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及具有多層結構的固體攝像元件、所述固體攝像元件的制造方法和包括所述固體攝像元件的電子裝置，該多層結構包括光電轉換單元和布線層。

背景技術

在布置有多個光電轉換單元的固體攝像元件中，已知的用于成功提高光學靈敏度及獲得更高像素密度的結構例如包括背側照射型結構。在背側照射型固體攝像元件中，光電轉換單元布置在半導體基板的后表面，該后表面與布置有電路和布線等的前表面相對，因此光電轉換單元通過后表面接收入射光。由于阻擋或反射入射光的電路和布線等沒有布置在元件的光接收側，所以在該背側照射型固體攝像元件中能夠提高靈敏度(例如，參見日本未審查專利申請公開號No.2008-182142)。

此外，在上述背側照射型固體攝像元件中，還提出了在光電轉換單元中的與光接收表面相對的表面上設置控制柵極，并向光電轉換單元施加電壓以控制電勢及有效地傳輸信號電荷(例如，參見日本未審查專利申請公開號No.2007-258684)。

然而，在背側照射型固體攝像元件中，將信號電荷從半導體基板中的光電轉換單元讀出到電荷積累單元和讀出電路，而電荷積累單元和讀出電路布置在與光電轉換單元相對一側的表面。因此，半導體基板受到薄化，來自半導體基板中的光電轉換單元的表面的入射光容易穿過光電轉換單元，并入射到電荷積累單元和讀出電路。上述入射光有時導致噪聲的產生等缺陷，從而降低了所捕獲圖像的質量。

發明內容

因此，期望提供能夠防止噪聲的產生并提高圖像質量的、具有包括光電轉換單元和布線層的多層結構的固體攝像元件、提供該固體攝像元件的制造方法、以及提供包括該固體攝像元件的電子裝置。

本發明實施例的固體攝像元件包括：布線層；電荷積累單元，其包括設置在所述布線層上的半導體層；及光電轉換膜，其設置在所述半導體層上，其中，在所述電荷積累單元中設置有具有開口的釘扎層，所述電荷積累單元的設置有所述釘扎層的區域位于所述電荷積累單元與所述光電轉換膜之間的界面處，所述釘扎層的導電類型與所述電荷積累單元的導電類型相反。

在具有上述結構的固體攝像元件中，由于光電轉換膜設置在用于構成電荷積累單元的半導體層上，所以通過使用具有高吸收率的膜作為光電轉換膜，能夠防止入射光穿過光電轉換膜透射到半導體層。由此，防止了由于光照射到由半導體層構成的電荷積累單元上而引起的噪聲的產生。此外，在電荷積累單元的位于電荷積累單元和光電轉換膜之間的界面處的區域中設置與電荷積累單元的導電型相反的釘扎層，補償了由半導體層構成的電荷積累單元的區域中的缺陷能級。由此，防止了由缺陷能級導致的噪聲的產生。在光電轉換膜中產生的信號電荷移動到并存儲在電荷積累單元中，電荷積累單元通過設置在釘扎層中的開口與光電轉換膜連接。

根據本發明的實施例，提供了一種用于制造具有上述結構的固體攝像元件的方法，所述方法包括：在半導體基板的前表面中形成電荷積累單元；在所述半導體基板的形成有所述電荷積累單元的所述前表面上形成布線層；從所述半導體基板的后表面起薄化所述半導體基板，直到暴露所述電荷積累單元，以提供具有暴露表面的半導體層；在所述半導體層的所述暴露表面上形成光電轉換膜；及在形成所述光電轉換膜之前，在所述電荷積累單元中形成具有開口的釘扎層，所述電荷積累單元的形成有所述釘扎層的區域位于所述電荷積累單元與所述光電轉換膜之間的界面處，所述釘扎層的導電類型與所述電荷積累單元的導電類型相反。

上述制造方法提供了具有上述結構的固體攝像元件。

本發明實施例的電子裝置包括：固體攝像元件；光學系統，其用于將入射光引導到所述固體攝像元件的像素區域；及信號處理電路，其用于處理由所述固體攝像元件輸出的信號。所述固體攝像元件是由前述實施例中的固體攝像元件構成。

如上所述，根據本發明的實施例，在光電轉換單元隔著電荷積累單元形成在布線層上的結構中，能夠防止由于光照射到具有半導體層的電荷積累單元上而引起的噪聲的產生，以及能夠防止由具有半導體層的電荷積累單元的界面區域中的缺陷能級導致的噪聲的產生。由此，在固體攝像元件中以及包括該固體攝像元件的電子裝置中，該固體攝像的元件的結構提高了光學靈敏度和像素密度，從而能夠提高圖像質量。

附圖說明

圖1是表示本發明實施例的固體攝像元件的結構的示意圖；