[发明专利]固态图像器件及其制造方法和图像摄取设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态图像器件、用于制造该固态图像器件的方法以及 图像摄取设备。

背景技术

已经进行了随着像素数增加而减小像素尺寸的开发。同时，也已经进 行了通过高速成像来提高运动画面性能的开发。以这种方式，高速成像和 像素尺寸的减小减少了入射到一个像素上的光子数，从而降低了灵敏度。

对于监视相机，需要能够在黑暗处捕获图像的相机。即，需要高灵敏 度传感器。

在具有典型的Bayer格式的图像传感器中，像素被分开用于各种色 彩。因此，需要执行解马赛克处理(用于根据像素周围的像素对像素的色 彩进行内插的处理)，从而不利地导致伪色(color artifact)。

在这样的情况中，据报告用作具有高的光学吸收系数的光电转换层的 CuInGaSe₂层被应用于图像传感器，来实现较高的灵敏度(例如，参见日 本未实审专利申请公布No.2007-123720和Japan Society of Applied Physics， Spring Meeting，2008，Conference Proceedings(日本应用物理学会2008年 春季会议的会议论文集)29p-ZC-12(2008))。

然而，该电光转换层基本上在电极上生长并且是多晶的，因此导致由 于晶体缺陷引起的暗电流的显著发生。此外，在该状态中，光不被分离。

同时，据报告使用了硅的依赖于波长的吸收系数来分离光的方法。该 方法不包括解马赛克，从而消除了伪色(例如，参见美国专利No. 5,965,875)。

该方法提供了高度的色彩混合和较差的色彩再现性。即，关于美国专 利No.5,965,875中所描述的使用依赖于波长的吸收系数的机制，理论上没 有减少所检测到的光量。然而，当红光和绿光通过对蓝色分量敏感的层 时，一定量的红色分量和绿色分量在该层中被吸收，使得这些分量被检测 出作为蓝色分量。因此，即使在不存在蓝色信号的情况中，绿色和红色信 号的通过也导致蓝色信号的误检测，这引起混淆现象并且难以提供充分的 色彩再现性。

为了防止混淆现象的发生，通过利用所有三原色而进行的计算来执行 信号处理以进行校正。因此，要布置用于计算的电路，这增加了该电路的 电路结构的复杂度和规模并且导致成本增加。此外，如果三原色之一饱 和，则不能确定饱和色彩的信号的真正的值，从而导致误计算。结果，信 号作为不同的色彩被处理。此外，利用耦合器(plug)读出信号；因此， 需要设置耦合器区。这使得减小了光电二极管的面积。即，该方法不适用 于像素尺寸的减小。

同时，参考图46，大多数半导体具有对红外光的吸收灵敏度。因此， 在例如使用硅(Si)半导体材料的固态图像器件(图像传感器)中，通常 在传感器的入射光侧布置红外截止滤光片，红外截止滤光片是减色式滤色 片的一个示例。报告了一种克服了利用依赖于波长的吸收系数的机制的缺 点的传感器。该传感器利用带隙，而不使用减色式滤色片。该传感器具行 良好的光电转换效率和色彩分离能力。在一个像素位置处检测到所有三原 色(例如，参见日本未实审专利申请公布No.1-151262、3-289523和6- 209107)。这些文件中所公开的图像传感器中的每一种都具有在深度方向 上改变带隙的结构。

在日本未实审专利申请公布No.1-151262中，由具有不同带隙Eg的 材料组成的层在深度方向上被顺次堆叠在玻璃衬底上，以用于色彩分离。 然而，例如为了分离蓝(B)、绿(G)和红(R)，该文件仅描述了在假 定Eg(B)＞Eg(G)＞Eg(R)的情况下这些层被堆叠。没有提到具体的材料。

相比之下，日本未实审专利申请公布No.3-289523公开了利用SiC材 料的色彩分离。日本未实审专利申请公布No.6-209107公开了AlGaInAs 和AlGaAs材料。

然而，在日本未实审专利申请公布No.3-289523和No.6-209107中， 没有提到不同材料的异质结处的结晶性。

在具有不同晶体结构的材料彼此接合(bond)时，晶格常数的差异引 起失配位错(misfit dislocation)，因此结晶性降低。结果，在带隙中形成 的缺陷能级处被截留的电子被发射，引起暗电流的发生。