[發(fā)明專利]攝像元件和攝像裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410360049.8
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104377215B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設計）人: 高橋裕嗣
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;曹正建

本發(fā)明提供了一種攝像元件和設置有這種攝像元件的攝像裝置。所述攝像元件包括：光電轉(zhuǎn)換膜，其被設置于半導體基板上且含有黃銅礦系化合物；絕緣膜，其被設置于所述光電轉(zhuǎn)換膜的光入射面?zhèn)龋灰约皩щ娔ぃ浔辉O置于所述絕緣膜上。本發(fā)明能抑制熱噪聲和暗電流且不會降低靈敏度。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及攝像元件，該攝像元件具有含有黃銅礦系化合物的光電轉(zhuǎn)換部。本發(fā)明還涉及包括所述攝像元件的攝像裝置。

背景技術(shù)

對于諸如電荷耦合器件(CCD：charge coupled device)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS：complementary metal oxide semiconductor)圖像傳感器等固體攝像裝置，隨著像素數(shù)量的增加，期望能夠?qū)⑾袼爻叽缧⌒突Ｍ瑫r，需要通過高速攝像來改善移動圖像性能。在這樣的像素尺寸小型化和高速攝像中，進入單位像素(固體攝像元件)中的光子的數(shù)量減少，這降低了靈敏度(信噪比(S/N比))。而且，例如，監(jiān)控照相機可能需要在黑暗場所中的拍攝功能。因此，所期望的是除了能夠?qū)崿F(xiàn)像素數(shù)量的增加和像素尺寸的小型化之外，還能實現(xiàn)高靈敏度的攝像裝置。

例如，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開第2007-123721號以及國際公開第WO2008/093834號和第WO 2009/078299號的光電轉(zhuǎn)換裝置(固體攝像裝置)中，關于光電轉(zhuǎn)換膜，通過使用具有高的光吸收系數(shù)的黃銅礦系化合物半導體來增強靈敏度。這些光電轉(zhuǎn)換裝置具有如下的構(gòu)造：其中，光電轉(zhuǎn)換膜被夾在設置于入射光側(cè)的n型半導體與設置于與該入射光側(cè)相反的一側(cè)的下部電極之間。這些光電轉(zhuǎn)換裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)：在通過光電轉(zhuǎn)換而生成的電子空穴對之中，電子被排放到所述n型半導體，而空穴被所述下部電極傳送且然后在硅電路中被讀出。

在具有這樣的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置中，在曝光時間內(nèi)通過光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷(空穴)經(jīng)由所述下部電極而被蓄積于電容器中。因此，很難去除復位操作中的kTC噪聲(熱噪聲)，這可能會降低圖像質(zhì)量。為了解決這種情形，例如，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開第2012-4443號(JP2012-4443A)的固體攝像裝置中，由黃銅礦系化合物半導體制成的光電轉(zhuǎn)換膜被設置于形成有n型半導體區(qū)域的Si基板上。而且，上部電極被設置于該光電轉(zhuǎn)換膜的入射表面?zhèn)取Ｔ谠摴腆w攝像裝置中，在通過光電轉(zhuǎn)換而生成的電子空穴對之中，空穴被排放到所述上部電極，而電子經(jīng)由耗盡的n型半導體被蓄積于結(jié)電容器(junctioncapacitor)中。結(jié)果，去除了kTC噪聲。

然而，在如JP2012-4443A中討論的固體攝像裝置所采用的將黃銅礦系化合物半導體用于光電轉(zhuǎn)換膜的構(gòu)造中，存在這樣的缺點：難以控制耗盡層的厚度。這是因為，對于黃銅礦系化合物半導體，難以利用諸如離子注入等方法來控制受主濃度和施主濃度。當光電轉(zhuǎn)換膜被過度耗盡時，耗盡層就會與上部電極的界面接觸，這樣會導致暗電流的生成。然而，當耗盡不延伸到發(fā)生光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域時，通過光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的漂移分量(drift component)減小，這降低了靈敏度。特別地，因為黃銅礦系化合物半導體具有高的光吸收系數(shù)，所以光電轉(zhuǎn)換所必需的區(qū)域很小，且因此，對耗盡層進行控制是相當重要的。

發(fā)明內(nèi)容

期望提供一種能夠抑制熱噪聲和暗電流且不會降低靈敏度的攝像元件，并且還期望提供一種包括所述攝像元件的攝像裝置。

本發(fā)明的一個實施例提供了一種攝像元件，它包括：光電轉(zhuǎn)換膜，其被設置于半導體基板上且含有黃銅礦系化合物；絕緣膜，其被設置于所述光電轉(zhuǎn)換膜的光入射面?zhèn)龋灰约皩щ娔ぃ浔辉O置于所述絕緣膜上。

在本發(fā)明的上述實施例的攝像元件中，所述絕緣膜和所述導電膜按此順序被形成于含有所述黃銅礦系化合物的所述光電轉(zhuǎn)換膜上。因此，就允許能夠任意地控制上部電極(此處，所述導電膜)的電壓，這使得能夠控制被形成于所述光電轉(zhuǎn)換膜中的耗盡層的寬度和厚度。