[发明专利]固体摄像器件及其制造方法和摄像装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2009年8月10日向日本专利局提交的日本在先专利申请2009-185533的公开内容相关的主题，将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像器件及其制造方法和电子装置。

背景技术

半导体图像传感器具有用作光电转换部的多个像素。此半导体图像传感器例如可以是互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)传感器和电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)，在CMOS传感器中，金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)晶体管用作选择性读出多个像素的元件，在CCD中，电荷在硅基板中传输并被读出，这两种图像传感器都是读出像素信号的半导体器件。近几年，由于CMOS传感器的诸如低电压、低功耗和多功能等特性，在将其用作诸如移动电话照相机、数码相机和数码摄像机等摄像元件方面吸引了更多注意力，从而扩大了CMOS传感器的使用范围。

此外，在彩色图像传感器中通常使用下述技术：在各像素中形成具有例如三种颜色RGB的滤色器(通常使用RGB拜耳(Bayer)排列)，并进行空间颜色分离。根据此技术，当适当调整滤色器的光谱特性时，可获得较好的颜色再现。但是，由于滤色器本身的光吸收并不算小，因而存在不能充分有效地利用入射到图像传感器上的光的基本问题。

此外，由于进行了空间颜色分离，不能有效地利用图像传感器的像素。例如，当绿色(G)像素的数量较少时，亮度信号的分辨率变低，当红色(R)和/或蓝色(B)像素的数量较少时，颜色信号的分辨率变低，也就是说，不利地产生了错误颜色信号。

此外，近些年，随着图像传感器尺寸的减小和图像传感器中像素数量的增加，一个像素的单元尺寸减小到2.0μm见方以下。因此，每个像素的面积和体积自然都减小，结果，饱和信号量和灵敏度降低，因而使图像质量降低。因此，当通过一个像素或两个至三个像素获得R/G/B信号而不减少单元尺寸，同时将灵敏度和饱和信号量分别维持在预定水平时，则可以维持空间亮度和色度分辨率。

近些年中，作为解决上述问题的方法，提出了使用多层有机光电转换膜的图像传感器(例如，见未经审查的日本专利申请公开公报No.2003-234460)。如图9所示，对蓝色(B)具有灵敏度的有机光电转换膜126、对绿色(G)具有灵敏度的有机光电转换膜128和对红色(R)具有灵敏度的有机光电转换膜130依次层叠。根据上述图像传感器，以此结构，可从一个像素分别获得B/G/R信号，并提高灵敏度。

另一方面，已经实现了在器件中仅形成一层有机光电转换膜以从中提取一种颜色信号，并通过硅(Si)批量分光(bulk spectroscopy)来提取另外两种颜色信号(例如，见未经审查的日本专利申请公开公报No.2005-303266)。此外，本发明的发明人还提出了通过使用全区域开口型的CMOS图像传感器(或者也称为“背照射型CMOS图像传感器”)结构来改善灵敏度和颜色再现的结构(例如，见未经审查的日本专利申请公开公报No.2008-258474)。

上述相关技术的结构的一个示例如图10A～图11B所示。

如图10A和图10B所示，例如，尽管下部电极141针对各像素121独立形成，但有机光电转换层144以及用于减小暗电流的阻挡膜146等并不针对各像素121而分离。

因此，各像素121之间的光学因素和电学因素使空间分辨能力降低，并成为颜色混合的部分原因。上述光学因素例如可能是入射到一个像素上的光直接泄露到相邻像素的现象，上述电学因素例如可能是入射到一个像素上的光的光电转换产生的载流子泄露到相邻像素的现象。

当有机光电转换膜144厚度较小时，由于电压施加在透明电极之间，上述光学因素和电学因素的影响相对较小。但是，为了改进光谱特性，今后有机光电转换膜144的厚度趋于增加。在此情况下，很难忽略诸如颜色混合的出现和空间分辨能力下降等问题，因此强烈地需要改进上述方案。