固態攝像元件、制造方法以及電子設備技術

本發明專利技術提供了一種固態攝像元件、制造方法以及電子設備。該固態攝像元件包括：半導體基板，其中多個光電二極管以平面布置；分離部，其用于分離所述光電二極管，其中，所述分離部具有通過將具有高光吸收系數和高量子效率的材料填充至形成于所述半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。本發明專利技術能夠獲取具有更好圖像質量的圖像。

【技術實現步驟摘要】
固態攝像元件、制造方法以及電子設備
本專利技術涉及一種固態攝像元件、制造方法以及電子設備，具體地，涉及一種能夠獲取具有更好圖像質量的圖像的固態攝像元件、制造方法以及電子設備。
技術介紹
在相關技術中，例如，諸如電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器之類的固態攝像元件被用于設置有諸如數字靜物相機或數碼攝像機之類的攝像功能的電子設備中。固態攝像元件包括像素，其中用于進行光電轉換的光電二極管(PD)和多個晶體管組合，并且圖像是根據從以平面布置的多個像素中輸出的像素信號構成的。這種固態攝像元件被構造成使得像素彼此物理地分離。例如，可使用如下結構對像素進行分離：在像素之間切割出溝槽，并將絕緣膜、有機材料、金屬材料等填充在溝槽中。例如，本專利技術人提出了一種攝像元件，其中像素分離區域使用如下結構形成：通過干法蝕刻在像素之間切割出溝槽，在溝槽中形成固定電荷膜和絕緣膜，并且在它們上面填充遮光膜(參考日本未審查專利申請公開第2013-128036號)。在該攝像元件中，例如，將鉿(HfO2)等用作固定電荷膜并且將金屬材料(Ti、W、Ta、Al)或黑色材料(炭黑、TiO、FeO)用作遮光膜。因此，在攝像元件中，能夠通過在像素分離區域中反射或吸收作為混合顏色分量的傾斜入射光來抑制顏色混合。另外，本專利技術人提出了一種攝像元件，其中像素分離區域使用如下結構形成，其中，將吸收光的無機材料或包括有黑色素的光敏樹脂填充在溝槽中，并且在溝槽的頂部形成金屬遮光膜(W、Ti)(參考日本未審查專利申請公開第2012-175050號)。在該攝像元件中，例如，通過采用使用無機材料的構造，能夠吸收藍色區域中的短波長的光(該光不能被使用寬帶隙的無機材料的上層的遮光膜遮擋)，并且還能夠降低顏色混合。此外，通過采用使用光敏樹脂的構造，通過改變有機膜的組份能夠有選擇地吸收包括短波長在內的直到長波長的入射光，并能夠降低顏色混合。如上所述，在日本未審查專利申請公開第2013-128036號和日本未審查專利申請公開第2012-175050號中，像素分離區域是使用如下構造形成的：在像素之間填充用于反射或吸收光的絕緣膜、金屬或有機材料。但是，在這種構造中，存在圖像質量劣化的擔憂，例如因被金屬材料反射的反射光再次入射到光學系統上的影響而促成閃爍或重影。此外，使用諸如光敏樹脂之類的有機材料，例如，在實踐中，為了通過將像素的像素分離設定為約1μm以表現出足夠的吸收性能，需要約0.5μm以上的寬溝槽寬度，并且存在不能充分面對像素的微細化的擔憂。因此，為避免因入射光的反射而造成的負面影響或為面對像素的微細化，需要具有如下構造的像素分離區域：該構造可以避免入射到像素分離區域上的光的反射，并且能夠使用更窄的寬度吸收光。因此，需要一種攝像元件，其不僅可以抑制顏色混合，還能夠通過避免因入射光的反射而造成的負面影響和面對像素的微細化而獲得具有更好圖像質量的圖像。
技術實現思路
本專利技術期望獲得具有更好圖像質量的圖像。根據本專利技術的一個實施例，提供了一種固態攝像元件，其包括：半導體基板，其中，多個光電二極管以平面布置；和分離部，其用于分離所述光電二極管，其中，所述分離部具有通過將具有高光吸收系數和高量子效率的材料填充至形成于所述半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。根據本專利技術的另一實施例，提供了一種制造固態攝像元件的方法，所述固態攝像元件設置有具有以平面布置的多個光電二極管的半導體基板和用于分離所述光電二極管的分離部，該方法包括：在形成所述分離部時，在所述半導體基板中形成溝槽；并且通過在該溝槽中填充具有高光吸收系數和高量子效率的材料而形成光電轉換部。根據本專利技術的又一實施例，還提供了一種電子設備，其包括：固態攝像元件，其設置有具有以平面布置的多個光電二極管的半導體基板和用于分離所述光電二極管的分離部，其中，所述分離部具有通過將具有高光吸收系數和高量子效率的材料填充至形成于所述半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。在實施例中，分離部包括通過將具有高光吸收系數和高量子效率的材料填充至形成于半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。根據本專利技術的實施例，能夠獲取具有更好圖像質量的圖像。附圖說明圖1是示出了應用本專利技術的固態攝像元件的第一實施例的構造示例的圖。圖2是示出了像素分離部中的光吸收能力的圖。圖3A和3B是示出了像素分離部的平面構造示例的圖。圖4是示出了用于制造固態攝像元件的方法的圖。圖5A和5B是示出了固態攝像元件的第二和第三實施例的構造示例的圖。圖6是示出了固態攝像元件的第四實施例的構造示例的圖。圖7A和7B是示出了固態攝像元件的第五和第六實施例的構造示例的圖。圖8是示出了固態攝像元件的第七實施例的構造示例的圖。圖9是示出了固態攝像元件的第八實施例的構造示例的圖。圖10是示出了用于制造固態攝像元件的方法的圖。圖11是示出了用于制造固態攝像元件的方法的圖。圖12是示出了用于制造固態攝像元件的方法的圖。圖13示出了固態攝像元件的第九實施例的構造示例的圖。圖14是示出了信號強度比和顏色混合度之間的關系的圖。圖15是示出了電子設備的第一構造示例的框圖。圖16是示出了電子設備的第二構造示例的框圖。具體實施方式下面，將參考附圖對應用本專利技術的具體實施例進行詳細說明。圖1是示出了應用本專利技術的固態攝像元件的第一實施例的構造示例的圖。固態攝像元件11由以陣列形式以平面布置的多個像素12構成，并且像素分離部14形成于半導體基板13中以便于分離各像素12。圖1示出了用于將兩個像素12-1和12-2分離的像素分離部14處的固態攝像元件11的剖面構造示例。像素12-1包括PD21-1、濾色器22-1以及微透鏡23-1，并且像素12-2包括PD21-2、濾色器22-2以及微透鏡23-2。這樣，像素12-1和12-2以相同的方式構造，并且在不需要對二者進行區分時，在下文中將適當地將它們稱為像素12，并且同樣適用于構成像素12的各個部分。此外，絕緣層24層疊在形成有像素12的PD21的半導體基板13和濾色器22之間。PD21由形成于半導體基板13內部的PN結構成，并且通過利用所接收的光進行光電轉換而根據接收的光量生成電荷。濾色器22是針對各個像素12透過具有預定顏色的光的過濾器。例如，濾色器22-1透過紅色(R)光，而濾色器22-2透過綠色(G)光。此外，例如，濾色器22形成為使得膜厚度約為800nm。這里，膜厚度不局限于此值。微透鏡23用于匯聚照射到各個像素12的PD21上的光。絕緣層24對半導體基板13的表面進行絕緣。例如，絕緣層24由氮化硅(SiN)等形成，使得膜厚度約為500nm。這里，膜厚度不局限于此值。像素分離部14包括布置在像素12-1和12-2之間的光電轉換膜32，形成于半導體基板13中以包圍光電轉換膜32的外圍的P型摻雜層31、層疊在光電轉換膜32上的緩沖層33以及透明電極34。通過相對于半導體基板13添加雜質(例如，硼)而形成P型摻雜層31，并且將P型摻雜層31設置成包圍光電轉換膜32的外圍(側面和底面)。例如，光電轉換膜32由如下步驟形成：通過干法蝕刻在像素12之間對具有約200nm窄寬度的溝槽進行處理，并接著將具有高光吸收系數(預定高光吸收系數)和高量子效率(預定高量子效率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種固態攝像元件，其包括：半導體基板，其中多個光電二極管以平面布置；和分離部，其用于分離所述光電二極管，其中，所述分離部具有通過將具有高光吸收系數和高量子效率的材料填充至形成于所述半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。

【技術特征摘要】
2013.11.29 JP 2013-2475831.一種固態攝像元件，其包括：半導體基板，其中多個光電二極管以平面布置；和分離部，其用于分離所述光電二極管，其中，所述分離部具有通過將具有黃銅礦結構的化合物半導體或III-V族化合物半導體填充至形成于所述半導體基板中的溝槽中而形成的光電轉換部。2.如權利要求1所述的固態攝像元件，其中，所述分離部還包括：透明電極，其層疊在所述光電轉換部的上部；和P型摻雜層，其設置成覆蓋所述光電轉換部的側面和底面，并且所述透明電極和所述P型摻雜層均接地。3.如權利要求2所述的固態攝像元件，還包括：驅動裝置，其中，同時經由所述透明電極提取利用入射在所述分離部上的入射光進行光電轉換而在所述光電轉換部中生成的光電子和經由所述P型摻雜層提取在所述光電轉換部中生成的正空穴，并且所述驅動裝置將從所述光電轉換部中提取的光伏電力用于驅動。4.如權利要求2所述的固態攝像元件，其中，所述分離部還包括層疊在所述光電轉換部和所述透明電極之間的緩沖層。5.如權利要求1所述的固態攝像元件，其中，所述光電轉換部形成于比所述溝槽的預定深度更淺的部分中，并且在比所述溝槽的所述預定深度更深的部分中填充有絕緣膜或金屬膜。6.如權利要求5所述的固態攝像元件，其中，在比所述溝槽的所述預定深度更深的部分中填充有有機膜。7.如權利要求5所述的固態攝像元件，其中，形成有所述光電轉換部的部分的深度為400nm以上。8.如權利要求1所述的固態攝像元件，其中，所述分離部還包括金屬薄膜，所述金屬薄膜在比所述光電轉換部的預定深度更深的部分中覆蓋所述光電轉換部的側面。9.如權利要求1所述的固態攝像元件，其中，在所述半導體基板上層疊有絕緣層和濾色器，并且所述分離部形成為從所述半導體基板突出至所述濾色器沿厚度方向的中部，以便于從所述半導體基板向所述濾色器側延伸，或者所述分離部形成為從所述半導體基板突出直至所述濾色器被分離為止。10.如權利要求1所述的固態攝像元件，其中，所述分離部還包括：透明電極，其布置在所述光電轉換部上方并且施加負偏壓，電極，其布置在所述光電轉換部下方并且施加正偏壓，存儲部，其布置在所述光電轉換部和所述電極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：久保井信行，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP