[发明专利]固态成像装置及其制造方法以及电子设备

说明书

技术领域

本技术涉及固态成像装置及其制造方法以及具有固态成像装置的电子设备。

背景技术

近年来，在CCD成像传感器和CMOS成像传感器中，随着像素尺寸的减小，入射在单元像素上的光子数减少且灵敏度下降，导致S/N的下降。

在被广泛使用的、且将红像素、绿像素和蓝像素设置在平面上的像素设置中，绿光和蓝光不通过红像素中的彩色滤光片，并且不用于光电转换，导致灵敏度的损失。

此外，当颜色信号通过像素插补（interpolation）产生时，会发生伪色。

为了解决这些问题，已经知晓这样的成像传感器，其中三个光电转换层在竖直方向上堆叠以用一个像素获得三个颜色的光电转换信号。

已经提出了这样的在一个像素中堆叠三个光电转换层的结构，例如，构造为检测绿光的光电转换部分提供在硅基板之上，并且构造为检测蓝光和红光的两个PD堆叠在硅基板内（参见日本专利提前公开特开2003-332551号公报）。

再者，已经提出了背面照射型结构，其中电路形成表面设置在光接收表面的相对侧，该背面照射型结构所具有的结构是，其中一层光电转换膜设置在硅基板之上且两种颜色的两个光电转换部分设置在硅基板中。

另外，特别是已经提出了一种背面照射型结构，其中包括有机光电转换层的有机光电转换部分形成在硅基板之上（参见日本专利提前公开特开2011-29337号公报）。

在该结构中，因为无机光电转换部分和有机光电转换部分之间不形成电路或配线，所以可减小相同的像素中无机光电转换部分和有机光电转换部分之间的距离。结果，可抑制每个颜色的F值依赖性，并且可抑制不同颜色当中灵敏度的变化。

另外，已经提出了具有有机光电转换部分形成在半导体基板之上的结构，其中进一步形成竖直转移通道，该竖直转移通道包括在半导体基板中在竖直方向上堆叠的连接部分、电势势垒层和电荷累积层（参见日本专利提前公开特开2011-138927号公报）。该结构的目的在于通过在半导体基体中形成竖直转移通道改善转移效率而不影响像素的小型化。

根据日本专利提前公开特开2011-138927号公报，竖直转移通道形成如下。

首先，光电转换部分的半导体区域以及竖直转移通道的电荷累积层和电势势垒层通过离子注入形成在SOI基板的半导体层上。

随后，该装置上下翻转以去除构成SOI基板的基板和BOX层，从而暴露后表面，该后表面要成为半导体层的光入射表面。

接下来，以高浓度将n型杂质离子注入到半导体层被暴露的最外前表面的电势势垒层的上部区域中以形成连接部分（在下文，称为接触部分）,并且通过激光退火进行活化。

发明内容

在通过激光退火处理来实现离子注入区域活化的情况下，可采用熔化激光退火来熔化硅。

然而，由于激光斑点尺寸和接触部分的尺寸之间的关系，熔化了包括除接触部分之外区域的很大部分。出于这个原因，杂质从离子注入区域横向扩散，所以使耗尽层扩展，并且在制造上可能损坏接触插塞部分而使结漏电流变坏。

再者，杂质横向扩散可能会消除硅表面上的负的固定电荷，因此可能导致暗电流的变坏。

因此，希望提供一种固态成像装置，其中防止杂质扩散，并且与有机光电转换层连接的接触部分可通过激光退火形成，还希望提供该固态成像装置的制造方法和具有该固态成像装置的电子设备。

根据本公开的实施例，所提供的固态成像装置包括半导体基体、形成在半导体基体之上的有机光电转换层、形成在半导体基体上的绝缘层中的接触孔、形成在接触孔中且将包括有机光电转换层的光电转换部分与半导体基体电连接的导体层、以及通过与接触孔中的导体层自对准形成在半导体基体中的且连接到导体层的接触部分。

根据本公开的实施例，所提供的具有有机光电转换层的固态成像装置的制造方法包括在半导体基体上形成的绝缘层上形成反射激光的反射膜、处理反射膜和绝缘层、以及形成到达半导体基体的接触孔、通过激光处理在接触孔下的半导体基体中形成接触部分、在接触孔中形成导体层以与半导体基体中的接触部分连接、以及形成与导体层电连接且包括在半导体基体之上的有机光电转换层的光电转换部分。

根据本技术的实施例的电子设备包括光学系统、根据上述本技术实施例的固态成像装置以及用于处理该固态成像装置的输出信号的信号处理电路。