CN103681728B - 固体摄像装置及其方法以及电子设备 - Google Patents

固体摄像装置及其方法以及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103681728B
CN103681728B CN201310416474.XA CN201310416474A CN103681728B CN 103681728 B CN103681728 B CN 103681728B CN 201310416474 A CN201310416474 A CN 201310416474A CN 103681728 B CN103681728 B CN 103681728B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sealant
photoelectric conversion
lens component
pixel
organic photoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310416474.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103681728A (zh
Inventor
松谷弘康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012258402A external-priority patent/JP2014078673A/ja
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN103681728A publication Critical patent/CN103681728A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103681728B publication Critical patent/CN103681728B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02325—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements not being integrated nor being directly associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固体摄像装置及其方法以及电子设备。所述固体摄像装置，包括：多个像素，其每一个包括有机光电转换层；密封层，覆盖多个像素；以及第一透镜部分，对所述像素的每一个设置并且设置于密封层的有机光电转换层所在的一侧上。第一透镜部分与密封层整体形成。

Description

固体摄像装置及其方法以及电子设备
技术领域
本公开涉及包括光电转换元件作为像素的固体摄像装置、制造这样固体摄像装置的方法以及电子设备。
背景技术
对于包括电荷耦合装置（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）成像传感器的固体摄像装置，提出了其中从单一像素获得三个颜色（例如，R、G和B）信号的结构，该单个像素包含用于多个颜色的堆叠的光电转换层（例如，见日本未审查专利申请公开第2011-29337号）。在此文件中描述的固体摄像装置中，例如，有机光电转换部分设置在硅基板上，并且光敏二极管（无机光电转换部分）设置于其中。此外，有机光电转换部分探测绿光以根据探测到绿光产生信号电荷，而光敏二极管分别探测红光和蓝光。
发明内容
对于如上所述的固体摄像装置，需要一种结构能使其提高有机光电转换层的集光效率而不因有机光电转换材料的劣化而降低其自身的可靠性。
希望提供一种能够提高有机光电转换层的集光效率同时保证可靠性固体摄像装置、制造这样的固体摄像装置的方法以及电子设备。
根据本公开的实施例的固体摄像装置包括：多个像素，其每一个包括有机光电转换层；密封层，覆盖多个像素；以及第一透镜部分，对像素的每一个设置并且设置在密封层的的有机光电转换层所在的一侧上。第一透镜部分与密封层整体形成。
根据本公开的实施例的制造固体摄像装置的方法包括：形成多个像素，每一个像素包括有机光电转换层；以及形成密封层，其覆盖多个像素，形成密封层包括形成第一透镜部分，第一透镜部分对像素的每一个设置且设置于密封层的设置有机光电转换层所在的一侧上。第一透镜部分与密封层整体形成。
根据本公开的实施例的电子设备提供有固体摄像装置，固体摄像装置包括：多个像素，其每一个包括有机光电转换层；密封层，覆盖多个像素；以及第一透镜部分，对像素的每一个设置并且设置于密封层的有机光电转换层所在的一侧上。第一透镜部分与密封层整体形成。
在根据本公开的上述实施例的固体摄像装置、制造固体摄像装置的方法和电子设备中，第一透镜部分与密封层整体形成在密封层的有机光电转换层侧。具有这样的构造，减少了在制造工艺期间对有机光电转换层的损坏，并且改善了密封层的覆盖性。
根据本公开的上述实施例的固体摄像装置、制造固体摄像装置的方法和电子设备，在密封层的其上设置有机光电转换层的一侧上，第一透镜部分与密封层整体形成。因此，此构造使得能够增加有机光电转换层的集光效率同时保证可靠性。
应理解前面的总体描述和下面的详细描述二者都是示范性的，并且旨在对所要求保护的本技术提供进一步的说明。
附图说明
包括的附图提供对本发明的进一步理解，并且附图并入说明书中且构成说明书的一部分。附图示出了实施例，并且与说明书一起用于说明本技术的原理。
图1是根据本公开的实施例的光电转换元件（像素）的示范性总体构造的截面图。
图2是根据本公开的实施例的光电转换元件的主要部分构造的截面图。
图3A和3B是无机光电转换部分的示范性构造的截面图。
图4是有机光电转换部分中电荷（电子）存储层的示范性构造的截面图。
图5是图2的有机光电转换部分的堆叠结构的放大图。
图6是制造图1或2的光电转换元件的方法的说明性截面图。
图7是示出图6之后的工艺步骤的截面图。
图8A和8B分别是示出图7和8A之后的工艺步骤的截面图。
图9A和9B分别是示出图8B和9A之后的工艺步骤的截面图。
图10是示出图9B之后的工艺步骤的截面图。
图11是示出图10之后的工艺步骤的截面图。
图12是示出图11之后的工艺步骤的截面图。
图13是示出图12之后的工艺步骤的截面图。
图14是示出图13之后的工艺步骤的截面图。
图15是根据对比例的光电转换元件的集光效率的说明性示意截面图。
图16是图1或2的光电转换元件的集光效率的说明性示意截面图。
图17是根据变型1的光电转换元件（像素）的主要部分的构造的截面图。
图18是根据变型3的光电转换元件（像素）的主要部分的构造的截面图。
图19是示出固体摄像装置的功能模块图。
图20是示出根据示范性应用的电子设备的功能模块图。
具体实施方式
在下文，将参考附图详细描述本公开的实施例等。描述将以下面的顺序给出。
1.实施例（光电转换元件的示例，其中下凸透镜部分与密封层整体形成）
2.变型1（考虑接收光波长和折射率之间的关系生成设计的情况的示例）
3.变型2（做出瞳孔校正的情况的示例）
4.固体摄像装置的示范性总体构造
5.示范性应用（电子设备的示例（照相机））
[实施例]
（构造）
图1示出了在根据本公开的实施例的固体摄像装置中的像素（光电转换元件10）横截面的整体构造。固体摄像装置可用作，例如，电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器，且其细节将在后面描述。在光电转换元件10中，像素晶体管（包括后面要描述的转移晶体管Tr1至Tr3）形成在半导体基板的前表面（或者表面S2，位于光接收表面的相反侧）上，并且多层配线层（多层配线层51）设置于其上。
光电转换元件10可具有这样的结构，例如，其中有机光电转换部分10a和无机光电转换部分10b竖向堆叠。此外，有机光电转换部分10a和无机光电转换部分10b选择性探测不同波长的光以光电转换该光。有机光电转换部分10a形成在半导体基板11上，并且包括有机光电转换层（有机光电转换层17）。同时，无机光电转换部分10b形成在半导体基板11中。由于这样的结构，后面描述的固体摄像装置从每个像素获得多颜色的信号而不采用彩色滤光片。
在此实施例中，如图2所示，光电转换元件10其中单一有机光电转换部分11G和两个无机光电转换层11B和11R竖向堆叠的结构。具有此结构，获得红（R）、绿（G）和蓝（B）的颜色信号。有机光电转换部分11G提供有有机光电转换层17G，其例如可探测绿光（即，光电转换绿光）。无机光电转换部分10b提供有无机光电转换层11B和11R，其例如可分别探测蓝光和红光。
（半导体基板11）
半导体基板11可具有这样的结构，例如，其中无机光电转换层11B和11R以及绿存储层110G埋设在n型硅（Si）层110的各个预定区域中。另外，导电塞120a1也埋设在半导体基板11中。导电塞120a1为从有机光电转换部分11G传送的电荷（电子或空穴）产生传送通道。在此实施例中，半导体基板11的背表面（表面S1）用作光接收表面。另外，多个像素晶体管（包括转移晶体管Tr1至Tr3）和包括逻辑电路的周边电路形成在半导体基板11的前表面（表面S2）上。像素晶体管分别对应于有机光电转换部分11G和无机光电转换层11B和11R。
每个像素晶体管的示例可包括转移晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。如上所述，每个像素晶体管例如可由MOS晶体管构造，并且形成在表面S2上的p型半导体阱区中。包括像素晶体管的电路形成为对应于红、绿和蓝的光电转换部分。每个电路除了上面的像素晶体管外例如可采用包括转移晶体管、复位晶体管和放大晶体管的三晶体管构造，或者除这三个晶体管之外还包括选择晶体管的四晶体管构造。这里，在上面的像素晶体管当中，仅示出了转移晶体管Tr1至Tr3。具体而言，图1中仅示出了转移晶体管Tr1至Tr3的各个栅极电极（栅极电极TG1至TG3）。每个像素晶体管（除了转移晶体管）可由多个光电转换部分或像素共享。而且，其中浮置扩散共享的结构，或者所谓的像素共享结构可以是可采用的。
转移晶体管Tr1至Tr3的每一个包括栅极电极（栅极电极TG1、TG2或TG3）和浮置扩散（FD113、FD114或FD116）。转移晶体管Tr1将在有机光电转换部分11G中产生且存储在绿存储层110G中的对应于绿色的信号电荷（本实施例中为电子）传送到后面要描述的竖向信号线Lsig。转移晶体管Tr2将产生且存储在无机光电转换层11B中的对应于蓝色的信号电荷（本实施例中的电子）传送到后面描述的竖向信号线Lsig。同样，转移晶体管Tr3将产生且存储在无机光电转换层11R中的对应于红色的信号电荷（本实施例中的电子）传送到后面要描述的竖向信号线Lsig。
无机光电转换层11B和11R的每一个是具有pn结的光敏二极管。例如，无机光电转换层11B和11R可从表面S1（光入射侧）以此顺序形成在半导体基板11中。在这些层中，无机光电转换层11B选择性地探测蓝光且存储对应于蓝色的信号电荷。例如，无机光电转换层11B可形成为从沿着半导体基板11的表面S1的选择区域延伸到临近与多层配线层51的界面的区域。同时，无机光电转换层11R选择性地探测红光且存储对应于红色的信号电荷。例如，无机光电转换层11R可形成在相对于无机光电转换层11B的下层区域中（在表面S2侧）。注意，蓝（B）和红（R）例如可分别对应于波长范围为450nm至495nm的光和波长范围为620nm至750nm的光。无机光电转换层11B和11R的每一个仅需探测部分的对应波长范围的光或完全覆盖对应波长范围的光。
图3A和3B的每一个示出了无机光电转换层11B和11R的示范性详细构造。在图3A和3B中，示出了不同的截面构造。注意，在此实施例中，关于其中由于光电转换产生的电子空穴对当中电子读作信号电荷情况（或者n型半导体区域用作光电转换层的情况），将给出描述。在图3A和3B的每一个中，用于“p”或“n”的上角标“+”表示高杂质浓度的p型或n型。此外，图3A和3B的每一个中还分别示出了像素晶体管当中的转移晶体管Tr2和Tr3的栅极电极TG2和TG3。
无机光电转换层11B包括：例如，用作空穴存储层的p型半导体区域111p（在下文，简称为p型区域，并且这也适用于半导体区域111p为n型的情况）；以及作电子存储层的n型光电转换层111n（n型区域）。p型区域111p和n型光电转换层111n形成在靠近表面S1的各自的选择区域中，并且它们的每一个形成为使其部分地弯曲并且弯曲部分延伸到与表面S2的界面。p型区域111p连接到表面S1上的p型半导体阱区（未示出）。同时，n型光电转换层111n连接到用于蓝色的转移晶体管Tr2的FD113（n型区域）。此外，p型区域113p（空穴存储层）形成在表面S2与p型区域111p和n型光电转换层111n的每一个的在表面S2侧的端部之间的界面附近。
无机光电转换层11R例如可通过在p型区域112p1和112p2（空穴存储层）之间夹设n型光电转换层112n（电子存储层）而形成（即具有p-n-p堆叠结构）。n型光电转换层112n形成为使其部分地弯曲，并且弯曲部分延伸到表面S2的界面。n型光电转换层112n连接到红转移晶体管Tr3的FD114（n型区域）。而且，另一个p型区域113p（空穴存储层）至少形成在表面S2和n型光电转换层112n的在表面S2侧的端部之间的界面附近。
图4示出了绿存储层110G的示范性详细构造。这里，关于有机光电转换部分11G中产生的电子空穴对当中，从下电极14读取电子作为信号电荷的情况，将给出描述。在图4中还示出了像素晶体管当中的转移晶体管Tr1的栅极电极TG1。
绿存储层110G包括用作电子存储层的n型区域115n。部分的n型区域115n连接到导电塞120a1，并且通过导电塞120a1存储从下电极14提供的电子。n型区域115n还连接到用于绿色的转移晶体管Tr1的FD116（n型区域）。此外，p型区域115p（空穴存储层）形成在n型区域115n和表面S2之间的界面附近。
导电塞120a1用作连接有机光电转换部分11G和半导体基板11的连接器，并且导电塞120a1与后面描述的导电塞120a2相结合产生用于有机光电转换部分11G中产生的电子或空穴的传送通道。在此情况下，导电塞120a1与有机光电转换部分11G的下电极14建立电连续性，并且连接到绿存储层110G。
如上所述的导电塞120a1例如可由导电半导体层构造，并且形成且埋设在半导体基板11中。在此情况下，优选导电塞120a1具有n型，从而用作电子的传送通道。可替换地，导电塞120a1例如可具有这样的结构，其中由钨等制成的导电膜材料填充在通孔中。在此情况下，希望通孔的侧表面由绝缘膜覆盖，绝缘膜例如由氧化硅（SiO2）或氮化硅（SiN）制成，目的在于避免导电膜材料与硅之间的短路。
例如由硅制成的支撑基板53通过多层配线层51连接到如上所述的半导体基板11的表面S2。在多层配线层51中，多个配线51a通过层间绝缘膜52设置。在光电转换元件10中，如上所述，多层配线层51形成在光接收表面的相反侧。因此，光电转换元件10构造为能够实现所谓的背侧照明型固体摄像装置。
（有机光电转换部分）
有机光电转换部分10a（在此情况下，有机光电转换部分11G）是有机光电转换元件，其采用有机半导体吸收选择的波长的光（这里，绿光），产生电子空穴对。有机光电转换部分10a（11G）具有这样的构造，其中有机光电转换层17（17G）夹设在电极对（或下电极14和上电极18）之间，信号电荷从电极对取出。下电极14（第一电极）电连接到埋设在半导体基板11中的导电塞120a1。同时，上电极18（第二电极）通过例如在固体摄像装置的外缘部分中的接触部分（未示出）连接到多层配线层51中的配线51a。采用此构造放掉电荷（这里，空穴）。
有机光电转换部分11G通过层间绝缘膜12A和12B形成在半导体基板11的表面S1上。导电塞120a2埋设在层间绝缘膜12A的与导电塞120a1相对的区域中，并且配线层13a埋设在层间绝缘膜12B的与导电塞120a2相对的区域中。下电极14设置在层间绝缘膜12B上，并且具有开口H1的绝缘膜15设置在下电极14上。
有机光电转换层17G和上电极18按此顺序设置在绝缘膜15上。下电极14的表面在绝缘膜15的开口H1之上暴露，并且有机光电转换层17G与开口H1内的下电极14接触。在本实施例中在信号电荷从下电极14取出的情况下，为每个像素提供下电极14，并且各个下电极14通过绝缘膜15彼此电隔离。如上所述，有机光电转换层17G和上电极18通过绝缘膜15形成在下电极14上。因此，有机光电转换层17G和上电极18的每一个具有形成为对应于绝缘膜15的开口H1的凹陷。换言之，有机光电转换层17G和上电极18的每一个的上表面（光入射表面）形成为与绝缘膜15的不平坦形状（由开口H1产生的台阶）相符（或者反映绝缘膜15的不平坦形状）。此外，施加膜19设置于上电极18上，并且密封层20形成为相邻于施加膜19。密封层20的具体构造将后面描述。
如上所述，导电塞120a2与导电塞120a1一起用作连接器，并且导电塞120a2与导电塞120a1和配线层13a联合形成从下电极14延伸到绿存储层110G的电荷（电子）的传送通道。导电塞120a2还可用作光屏蔽膜。在此情况下，希望导电塞120a2由堆叠层膜构造，堆叠层膜由金属材料制造，包括钛（Ti）、氮化钛（TiN）和钨。
希望层间绝缘膜12A由具有低界面态的绝缘膜构造，以便降低与半导体基板11（硅层110）的界面态，并且防止在与硅层110的界面处产生暗电流。对于如上所述的绝缘膜，例如，可采用例如包括氧化铪（HfO2）膜和氧化硅（SiO2）膜的堆叠层膜。层间绝缘膜12B可由单一层膜或堆叠层膜构造，单一层膜例如由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅（SiON）之一制成，堆叠层膜由它们其中的两种或更多种制成。
下电极14设置于一区域中，该区域覆盖形成于半导体基板11中的无机光电转换层11B和11R的各自的光接收表面，从而与光接收表面相对。下电极14展示出透光性，并且例如可由折射率约为1.8至2.0的导电膜制成，例如铟锡氧化物（ITO）膜。另外，也可采用添加掺杂剂至氧化锡而形成的基于氧化锡（TO）、氧化锡（SnO2）的材料，或者通过添加掺杂剂至氧化锌而形成的基于氧化锌（ZnO）的材料。基于氧化锌的材料的示例包括通过添加作为掺杂剂的铝（Al）而形成的铝锌氧化物（AZO）、通过添加作为掺杂剂的镓（Ga）而形成的镓锌氧化物（GZO）和通过添加作为掺杂剂的铟（In）而形成的铟锌氧化物（IZO）。另外，可采用CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIN2O4、CdO或ZnSnO3等。如上所述，在此实施例中，信号电荷（电子）从下电极14取出。因此，在后面描述的其中光电转换元件10用作每个像素的固体摄像装置中，下电极14由绝缘膜15彼此分开以对应于各个像素。
绝缘膜15可由单一层膜或堆叠层膜构造，单一层膜例如由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅（SiON）之一制成，堆叠层膜由它们之中的两种或更多种制成。当光电转换元件10用作固体摄像装置的每个像素时，绝缘膜15具有使下电极14彼此电隔离的功能，从而对应于各个像素。此外，绝缘膜15在开口H1的边缘部分成锥形。此部分的锥角（后面要描述的锥角θ）可根据密封层20中下凸透镜20B的必需曲率适当设定，如后面将描述的。作为示例，希望锥角θ为30度或更小。
有机光电转换层17包括吸收选择的波长范围的光以将其光电转换的并进而允许另一波长范围的光从其通过的有机半导体。希望此有机半导体包括p型和n型有机半导体其中之一或二者。对于有机半导体，例如，可适当采用喹吖啶酮、萘、蒽、菲、并四苯、芘、苝和荧蒽衍生物中的一个。作为选择，也可采用例如亚苯基亚乙烯基聚合物、氟聚合物、咔唑聚合物、吲哚聚合物、芘聚合物、吡咯聚合物、皮考啉聚合物、噻吩聚合物、乙炔聚合物或联乙炔聚合物或其衍生物。而且，可适当采用金属络合物染料、罗丹明类染料、花青类染料、部花青类染料、苯基呫吨类染料、三苯甲烷类染料、若丹菁类染料、呫吨类染料、大环氮杂薁类染料、薁类染料、萘醌、蒽醌类染料、通过缩合大环多环芳族化合物如蒽或芘和芳族或杂环化合物形成的链化合物、诸如具有方酸和chlochonic基团作为结合链的喹诺酮、苯并噻唑或苯并噁唑的包含二个氮的杂环化合物、或其中方酸和chlochonic基团键接的花青类染料。优选上面的金属络合物染料为双硫醇金属络合物染料、金属酞花青染料、金属卟啉染料或钌络合物染料。然而，对金属络合物染料没有限制。在此实施例中，有机光电转换层17G具有光电转换部分或全部覆盖例如从495nm至570nm的波长范围的绿光的能力，并且由上述材料中的一种或多种构造。另外，如上构成的有机光电转换层17G例如可为50nm至500nm的厚度。
对于有机光电转换层17，可采用有机共蒸镀膜，其为通过同时蒸镀两种或多种类型的有机半导体（例如，p型和n型有机半导体）而形成的有机半导体化合物膜。此外，附加层（未示出）可设置于有机光电转换层17和下电极14之间以及有机光电转换层17和上电极18之间。例如，底涂膜、电子阻挡膜、有机光电转换层17、空穴阻挡膜、缓冲膜和功函调整膜等可以以此顺序堆叠在下电极14上。
上电极18由显示透光性的有机导电膜构造，与下电极14类似。如本实施例中在从下电极14取出信号电荷的情况下，上电极18设置为由多个像素共享。
施加膜19例如可由诸如旋涂玻璃（SOG）、光致抗蚀剂或旋涂电介质（SOD）的低k（低介电常数）材料或者诸如聚酰亚胺或聚苯并恶唑的施加类型的材料（通过施加方法能形成膜的材料）制造。此外，希望施加膜19由折射率低于密封层20的材料（后面要描述的无机材料）的材料制成。具有这样的构造，提高了下凸透镜部分20B的集光效率。在此实施例中，施加膜19形成为覆盖上电极18的上表面，并且密封层20相邻于施加膜19的上表面设置。施加膜19的厚度可根据密封层20中下凸透镜20B的必需曲率来设定，如后面所要描述的。作为示例，此厚度可为约100nm。
密封层20例如可为单一层膜或堆叠层膜，单一层膜由包括诸如氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆或氧化钛的金属氧化物和金属氮化物以及硅树脂的展示透光性能的无机材料之一制成、堆叠层膜由这些材料中的两种或更多种制成。然而，对密封层20的材料上没有限制。可替换地，密封层20可为单一层膜或堆叠层膜，单一层膜例如可由展示透光性能的包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑、丙烯酸树脂和聚苯乙烯的有机材料制成，堆叠层膜可由这些材料中的两种或多种制成。而且，密封层20可通过堆叠上述材料制成的无机和有机膜而形成。在此实施例中，上凸透镜20A和下凸透镜20B与密封层20整体提供（或者密封层20的各个部分构成上凸透镜20A和下凸透镜20B）。上凸透镜20A对应于所谓的芯片上透镜，并且形成在密封层20的上表面（或者光入射侧上的表面）上。同时，下凸透镜20B形成在密封层20的下表面（或者有机光电转换层17G侧的表面）上。换言之，密封层20的上表面具有在光入射侧上的凸透镜形状，而其下表面具有在有机光电转换层17G侧的凸透镜形状。
图5以放大方式示出了部分的有机光电转换部分11G的堆叠层结构。施加膜19形成为覆盖如上所述的具有不平坦形状的上电极18，并且施加膜19的上表面（光入射表面）具有弯曲形状，形成为基本反映出上电极18的上表面。具体而言，施加膜19的上表面由光滑的弯曲表面形成，而总体上没有任何的成角度或翘曲部分。因此，密封层20相邻于施加膜19形成的下表面（或者下凸透镜部分20B的表面）具有与施加膜19的弯曲形状相符的弯曲形状。这里，施加膜19的弯曲形状根据设计条件决定，包括开口H1的形状、大小和锥角θ，绝缘膜15、有机光电转换层17和上电极18的各自厚度，以及施加膜19的厚度和粘性。在这些条件当中，特别是，施加膜19的厚度可实现控制施加膜19的弯曲形状。因此，控制施加膜19的厚度使得能够提供具有希望的表面形状（曲率）的下凸透镜部分20B。
上凸透镜20A和下凸透镜20B收集向下入射的光到有机光电转换层17G和无机光电转换层11B和11R的各个光接收表面。在此实施例中，多层配线层51形成在半导体基板11的表面S2上（如果采用背侧照明型）。因此，在有机光电转换层17G与无机光电转换层11B和11R的每一个的光接收表面之间的距离减小。根据上凸透镜20A的焦比（F-number），该构造成功地减小了颜色响应上的差别。此外，除了上凸透镜20A之外，提供下凸透镜20B促进每个颜色的光的集光效率的提高。上凸透镜20A和下凸透镜20B可具有相同的集光点；然而，希望单独地设定它们的集光点，以最优化集光效率。例如，上凸透镜20A和下凸透镜20B可设计为，使它们之一具有对有机光电转换层17G最优化的集光点，而另一个具有对无机光电转换层11B和11R最优化的集光点。而且，与后面要描述的变型一样，基于集光点取决于波长的事实，可采用其中用于对应颜色的光电转换层被不同地堆叠的构造。
（制造方法）
如上构造的光电转换元件10可通过下面的示范性工艺步骤来制造。图6至14的每一个以工艺步骤的顺序示出了制造光电转换元件10的方法。然而，仅示出了光电转换元件10的主要部分的构造，并且将给出工艺步骤的描述，有机光电转换部分11G、施加膜19和密封层20通过这些工艺步骤形成在半导体基板11的表面S1上。
尽管没有示出，但是在形成有机光电转换部分11G之前形成具有无机光电转换部分11B和11R的半导体基板11，然后多层配线层51和支撑基板53形成在半导体基板11的表面S2上。更具体而言，首先，硅层110形成在例如由氧化硅膜制成的临时基板上，然后例如利用离子注入在的硅层110中埋设导电塞120a1、绿存储层110G和无机光电转换层11B和11R而形成半导体基板11。其后，包括转移晶体管Tr1至Tr3的像素晶体管、包括逻辑电路的周边电路和多层配线层51形成在半导体基板11的表面S2上。接着，在支撑基板53接合到多层配线层51之后，上面的临时基板从半导体基板11的表面S1去除，从而暴露半导体基板11的表面S1。
如图6所示，作为第一工艺步骤，层间绝缘膜12A和12B形成在半导体基板11的表面S1上。更具体而言，首先，在半导体基板11的表面S1上形成层间绝缘膜12A，其由包括如上所述的氧化铪膜和氧化硅膜的堆叠层膜形成。具体而言，例如在利用原子层沉积（ALD）法形成氧化铪膜后，例如利用等离子体CVD法形成氧化硅膜。然后，在层间绝缘膜12A的与导电塞120a1相对的区域被开口，并且在开口中形成由上述材料制成的导电塞120a2。接着，例如利用等离子体CVD法在层间绝缘膜12A上形成由上述材料制成的层间绝缘膜12B。同样，在层间绝缘膜12B的与导电塞120a2相对的区域被开口，并且在开口中形成由上述材料制成的配线层13a。
接下来，如图7所示，下电极14形成在层间绝缘膜12B上。更具体而言，在层间绝缘膜12B的整个表面上形成上述的透明导电膜。形成此膜的方法的示例包括溶胶-凝胶、旋涂、喷射、滚涂、离子束沉积、电子束沉积、激光消融、CVD和溅射法。在上面的方法当中，特别是，希望采用溅射法，以便在大的区域上均匀地形成下电极14。然后，例如通过采用光刻法中的干（或湿）蚀刻的图案化来形成下电极14。在此情况下，下电极14形成在与配线层13a相对的区域中，使得下电极14通过配线层13a以及导电塞120a1和120a2电连接到绿存储层110G。
接下来，如图8A所示，形成绝缘膜15。更具体而言，例如利用等离子体CVD法在半导体基板11的整个表面上形成由上述材料制成的绝缘膜15，从而覆盖层间绝缘膜12B和下电极14。然后，例如利用化学机械抛光（CMP）法平坦化所形成的绝缘膜15的表面。
接下来，如图8B所示，在绝缘膜15中形成开口H1。更具体而言，绝缘膜15的与下电极14相对的区域例如通过采用光刻法的干蚀刻选择性地部分去除。结果，在绝缘膜15之上暴露下电极14的表面。
接下来，如图9A所示，例如利用真空沉积法形成由上述材料等制成的有机光电转换层17G。结果，有机光电转换层17G形成在开口H1内而与下电极14接触。
接下来，如图9B所示，形成上电极18。更具体而言，例如通过真空沉积法或溅射法在有机光电转换层17上形成上述的导电膜，从而覆盖半导体基板11的整个表面。在此情况下，希望在形成有机光电转换层17之后使导电膜在真空气氛下形成（通过相同的真空工艺步骤）。在以此方式形成导电膜后，使导电膜例如经受图案化，该图案化采用光刻法中的蚀刻，而形成上电极18。在此情况下，有机光电转换层17G也可同时经受图案化。
接下来，如图10所示，利用诸如旋涂或者浸涂法的施加法，由上述材料（例如，SOG）制成的施加膜19形成为预定的厚度。结果，施加膜19形成预定的弯曲形状。
最后，形成密封层20。更具体而言，如图11所示，首先，例如利用等离子体CVD法将由上述无机材料制成的密封层20形成在施加膜19上。结果，下凸透镜部分20B形成在密封层20的下表面上。如图12所示，然后，例如通过CMP法平坦化密封层20的表面。接着，上凸透镜20A形成在密封层20的上表面（密封层20的上表面被处理成透镜形状）上。在此情况下，首先，图案化的光致抗蚀剂210如图13所示形成在密封层20上，然后，所形成的光致抗蚀剂210经受回流处理，如图14所示。其后，密封层20的上表面例如全部经受采用干蚀刻的回蚀刻，使得上凸透镜20A形成在密封层20的上表面上。通过上述工艺步骤，形成如图1所示的光电转换元件10。
（功能和效果）
作为固体摄像装置的每个像素，根据本实施例的光电转换元件10例如以下面的方式获得信号电荷。具体而言，当光进入光电转换元件10时，光通过密封层20的上凸透镜20A和下凸透镜部分20B。然后，各种波长的光在有机光电转换部分10a（11G）和无机光电转换部分10b（无机光电转换层11B和11R）任一个中被光电转换。
在此情况下，绿光由有机光电转换部分11G选择性探测（或吸收）并被光电转换。作为响应，在所产生的电子空穴对当中，例如，电子从下电极14抽出，然后通过配线层13a和导电塞120a1和120a2存储在绿存储层110G中。这里，空穴通过配线层（未示出）从上电极18释放。同时，通过有机光电转换部分11G的光中包含的蓝光和红光以该顺序分别被无机光电转换层11B和11R吸收并且被光电转换。在无机光电转换层11B中，对应于蓝光的电子存储在n型区域（n型光电转换层111n）中。同样，在无机光电转换层11R中，对应于红光的电子存储在n型区域（n型光电转换层112n）中。
在读取操作时，转移晶体管Tr1、Tr2和Tr3导通，并且存储在绿存储层110G以及n型光电转换层111n和112n中的电子分别传送到FD113、FD114和FD116。结果，通过另外的像素晶体管（未示出）由后面要描述的竖向信号线Lsig读取对应颜色的光接收信号。如上所述，其中有机光电转换部分11G和无机光电转换层11B和11R垂直堆叠的结构可实现不提供彩色滤光片而彼此分开探测红光、绿光和蓝光，从而获得对应颜色的信号电荷。
[对比例]
图15示出了根据本实施例的对比例的光电转换元件（光电转换元件100）的主要部分的构造。在光电转换元件100中，与本实施例的光电转换元件10类似，无机光电转换部分10b和有机光电转换部分11G也分别形成在半导体基板11之中和之上。然而，在光电转换元件100中，密封层101、平坦化膜102和芯片上透镜103按照此顺序设置于有机光电转换部分11G上。密封层101例如可由无机材料制造，并且平坦化膜102和芯片上透镜103的每一个例如可由有机材料制造。在比较例的光电转换元件100中，如上所述，密封层101形成为与上电极18的上表面的形状相符，而不提供下凸透镜20B（与本实施例相反）。在比较例中，入射光L由芯片上透镜103折射的部分由有机光电转换层17G、无机光电转换部分11B和11R接收。然而，具体地，入射光L的折射部分却没有适当地聚集到远离芯片上透镜103设置的无机光电转换部分11B和11R。因此，可能降低集光效率。
相反，在本实施例中，如上所述，除了用作芯片上透镜的上凸透镜20A外，还提供下凸透镜部分20B。因此，如图16所示，入射光L由上凸透镜20A和下凸透镜部分20B折射，并且恰好适当地聚集到远离芯片上透镜103设置的无机光电转换部分11B和11R。因此，提高了集光效率。
此外，在本实施例中，下凸透镜部分20B与密封层20整体提供。采用这样的构造，减少了在制造工艺期间对有机光电转换层17G的损坏，并且改善了密封层20的覆盖性。这样的原因如下。在本实施例中，施加膜19设置为覆盖上电极18，并且施加膜19的上表面具有形成为基本上反映上电极18的不平坦形状（由绝缘膜15的开口H1所致）的弯曲形状，如上所述。因此，形成在施加膜19上且与其相邻的密封层20的下表面也具有对应于施加膜19的弯曲形状的弯曲形状，并且此弯曲形状构成下凸透镜部分20B。
下凸透镜（也称为内透镜）的形成方法的示例包括回流法和高密度等离子体（HDP）溅射法。在采用这些方法时，存在形成膜的温度超过有机光电转换材料的耐热温度（约100℃至200℃）的情况。因此，这些方法可能在制造工艺期间热（或物理）损坏有机光电转换膜，导致其性能的劣化。为此，上面的方法可能不适合于包括有机光电转换膜的固体摄像装置。
在本实施例中，如上所述，下凸透镜部分20B通过在施加膜19上沉积密封层20而形成。因此，减少了在制造工艺期间对有机光电转换层17G的损坏。另外，与形成在具有成角度或翘曲部分的表面上的情况相比，以上面的方式形成在弯曲表面上的密封层20不容易裂开或扭曲。因此，改善了密封层20的覆盖性。
在本实施例中，如上所述，下凸透镜部分20B设置于密封层20的下表面上，而与密封层20整体形成。采用这样的构造，在制造工艺中减少了对有机光电转换层17G的损坏，并且改善了密封层20的覆盖性。因此，能够提高有机光电转换层17G的集光效率同时保证可靠性。
[变型1]
在上述实施例中，如上所述，描述了关于有机光电转换部分10a（11G）光电转换绿光而无机光电转换部分10b（11B和11R）光电转换蓝光和红光的情况。然而，对于光电转换部分的颜色的组合（或者R、G和B分配）上没有限制。具体而言，有机光电转换部分10a可提供有光电转换蓝光（或红光）的有机光电转换层，并且无机光电转换部分10b可提供有分别光电转换绿光和红光（或者蓝光和绿光）的两个无机光电转换层。
如图17所示，例如，光电转换红光的有机光电转换层17R可设置为有机光电转换部分10a（11R），并且分别光电转换蓝光和绿光的无机光电转换部分11B和无机光电转换部分11G可设置为无机光电转换部分10b。波长越短，折射率变得越高。因此，用于长波长（例如，红光）的光电转换部分设置于较近位置，并且用于短波长（例如，蓝光或绿光）的光电转换部分设置于较远位置，从而提高集光效率。如上所述，希望上凸透镜20A和下凸透镜部分20B的每一个的曲率（焦距或集光点）和用于对应颜色的光电转换部分的堆叠顺序通过利用波长和折射率之间的关系来设定。
[变型2]
在后面描述的固体摄像装置中，可采用上凸透镜20A和下凸透镜部分20B的一个或二者进行瞳孔校正。具体而言，上凸透镜20A和下凸透镜部分20B的任何一个或每一个的光轴根据对应像素的位置偏移。作为选择，上凸透镜20A和下凸透镜部分20B的任何一个或每一个的曲率可根据对应像素的位置变化。而且，上面的构造可结合使用。
[变型3]
如图18所示，波导结构可形成为绝缘膜（或者对应于上述实施例中的层间绝缘膜12A和12B的绝缘膜等），设置于半导体基板11和下电极14之间。此外，此波导结构包括低折射率层12C（第一折射率层）和高折射率层12D（第二折射率层）。具体而言，低折射率层12C形成在与开口H1不相对的区域中，而高折射率层12D形成在与开口H1相对的区域中。低折射率层12C可由诸如SiO2、SOG、SOD的无机或有机绝缘材料或低K材料制成。同时，高折射率层12D由折射率高于低折射率层12C的上面的材料的绝缘材料制成。更希望高折射率层12D由折射率等于或高于下电极14的折射率（在采用ITO作为下电极14的情况下约为2.0）的材料制造。如上所述的高折射率层12D例如可由单一层膜或堆叠层膜构造，单一层膜由氮化硅（例如，通过等离子体CVD法形成的P-SiN膜）、氧化铪、氧化铝和氧化钽中之一制成，堆叠层膜由它们中两种或更多种制成。另外，对于高折射率层12D，可采用有机材料、由有机和无机材料制成的堆叠层膜或者其组合。如上所述包括低折射率层12C和高折射率层12D的波导结构例如可通过下面的工艺步骤形成。具体而言，首先，高折射率层12D形成在半导体基板11的整个表面上，然后高折射率层12D的不与开口H1相对的区域例如通过采用光刻法的蚀刻选择性去除。其后，在形成低折射率层12C后，高折射率层12D和低折射率层12C的表面例如通过CMP法平坦化（或抛光）。结果，形成如上构造的波导结构。可替换地，可在低折射率层12C形成在预定的区域之后形成高折射率层12D。然后，可平坦化两个表面。形成低折射率层12C和高折射率层12D的方法的示例可包括PE-CVD、HDP-CVD、溅射和施加法。然而，在此方法上没有限定。而且，采用CMP的平坦化工艺可根据需要执行，即，必要时可不做。
在此变型中，采用上面的波导结构，抑制入射光L在下电极14和半导体基板11之间的界面上反射（抑制产生图18的反射光L100）。因此，抑制了光泄漏到相邻像素或某些其它类似的缺点。实际上，在高折射率层12D由折射率与下电极14基本上相同的绝缘材料制造的情况下，有效地抑制了光在下电极14和半导体基板11之间的界面上的反射。此外，例如，在半导体基板11由折射率约为4.0的硅制造的情况下，相比诸如氧化硅的低折射率材料用于层间绝缘膜的情况，层间绝缘膜和半导体基板11之间的界面上的光反射也被更有效地抑制。而且，在高折射率材料用于层间绝缘膜的情况下，层间绝缘膜的容量倾向于提高。然而，因为折射率层12C形成在不与开口H1相对的区域中，因此实现了如上所述抑制容量提高的波导结构。
[固体摄像装置的总体构造]
图19是示出固体摄像装置（固体摄像装置1）的功能模块示意图，其中上面实施例中描述的光电转换元件用于每个像素。固体摄像装置1可用作CMOS成像传感器，并且除了作为图像拾取区域的像素部分1a外还可包括电路部分130，例如提供有行扫描部分131、横向选择部分133、列扫描部分134和系统控制部分132。电路部分130可设置在相邻于像素部分1a的区域中，或者设置在（在与像素部分1a相对的区域中）同时堆叠在像素部分1a上。
像素部分1a具有多个单元像素P（其每一个对应于光电转换元件10），例如以二维和矩阵形式排布。例如，每个像素行中的单元像素P连接到像素驱动线Lread（具体地，行选择线或复位控制线），而每个像素列中的单元像素P连接到竖向信号线Lsig。通过每个像素驱动线Lread，传送从对应像素读取的信号的驱动信号。像素驱动线Lread的各端连接到行扫描部分131的对应于各行的输出端。
行扫描部分131例如可由位移位寄存器或地址记录器构造，并且用作例如基于逐行原则驱动像素部分1a中的像素P的像素驱动部分。当像素行由行扫描部分131选择性扫描时，此被扫描的像素行中的像素输出信号。然后，这些信号通过对应的竖向信号线Lsig提供到横向选择部分133。横向选择部分133例如由为对应的竖向信号线Lsig提供的放大器或横向选择开关构造。
列扫描部分134例如可由位移位寄存器或地址记录器构造，并且顺序驱动横向选择部分133的横向选择开关（当扫描它们时）。响应于列扫描部分134的选择性扫描，通过竖向信号线Lsig从像素传送的信号顺序传送到横向信号线135，并且通过横向信号线135输出到外部。
系统控制部分132接收从外部提供的指示操作模式的数据或时钟，或者输出数据，例如关于固体摄像装置1的内部信息。另外，系统控制部分132包括产生各种计时信号的计时发生器，并且根据计时发生器产生的各种计时信号控制例如行扫描部分131、横向选择部分133和列扫描部分134的驱动。
[示范性应用]
上面的固体摄像装置1可应用于配备有图像拾取功能的各种类型的电子设备，包括诸如数字静物照相机（digital still camera）或摄像机的相机系统以及具有图像拾取功能的移动电话。图20示出了作为示范性应用的电子设备2（照相机）的通常构造。电子设备2用作例如捕获静止或运动的图像的摄像机，并且包括：固体摄像装置1、光学系统（光学透镜）310、快门装置311、驱动固体摄像装置1和快门装置311的驱动部分313以及信号处理部分312。
光学系统310引导来自物体的图像光（入射光）到固体摄像装置1中的像素部分1a。光学系统310例如可包括多个光学透镜。快门装置311控制固体摄像装置1的光照射周期和光遮蔽周期。驱动部分313控制固体摄像装置1的透射操作和快门装置311的快门操作。信号处理部分312使从固体摄像装置1输出的信号经受各种信号处理。由于信号处理而获得的图像信号Dout存储在诸如存储器的存储介质中，或者例如输出到监视器。
至此，已经描述了实施例、变型和示范性应用等。然而，本发明的实施例不限于上面的实施例等，而是可预期其各种变化。在上面的实施例等中，例如，已经示例了其中有机光电转换部分和无机光电转换部分竖向堆叠在单一像素中的构造；然而，根据本公开的实施例的固体摄像装置的像素构造不限于上面的竖向堆叠的构造。例如，可采用另一个构造，其中有机光电转换部分和无机光电转换部分二维排列在光接收区域中，或者仅提供有机光电转换部分。
在上面的实施例等中，通过以示例背侧照明型固体摄像装置为例给出了描述；然而，本发明的实施例也可应用于前侧照明型固体摄像装置。
根据本公开的实施例的光电转换元件不必须包括上面的实施例等描述的全部构件。此外，根据本公开的实施例的光电转换元件可包括一个或多个附加层。
此外，本发明包括这里描述和这里并入的各种实施例中的某些或全部的的任何可能组合。
由本发明的上述示范性实施例至少能实现下面的构造。
（1）一种固体摄像装置，包括：
多个像素，每一个所述像素包括有机光电转换层；
密封层，覆盖所述像素；以及
第一透镜部分，对所述像素的每一个设置，并且设置于所述密封层的有所述有机光电转换层所在的一侧上，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成。
（2）根据（1）所述的固体摄像装置，其中
所述像素的每一个在半导体基板上以叙述的顺序包括：第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；第二电极；以及施加膜，并且
所述密封层相邻于所述施加膜设置。
（3）根据（2）所述的固体摄像装置，其中所述第一透镜部分具有与所述施加膜的光入射表面形状相符的弯曲形状。
（4）根据（3）所述的固体摄像装置，其中所述施加膜由折射率低于所述密封层的材料构造。
（5）根据（4）所述的固体摄像装置，其中所述施加膜由选自于下面的组的材料构造，所述组由旋涂玻璃、旋涂电介质、光致抗蚀剂、聚酰亚胺和聚苯并恶唑构成。
（6）根据（4）或（5）所述的固体摄像装置，其中所述密封层是单一层膜或堆叠层膜，所述单一层膜由选自于由氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、氧化钛、硅树脂、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、丙烯酸树脂和聚苯乙烯构成的组种的材料构造，而所述堆叠层膜由选自于所述组中的两种或更多种材料构造。
（7）根据（1）至（6）任何一项所述的固体摄像装置，还包括第二透镜部分，对述像素的每一个设置，并且设置于所述密封层的光入射侧上，并且与所述密封层整体形成。
（8）根据（1）至（7）任何一项所述的固体摄像装置，还包括设置于半导体基板中的一个或多个无机光电转换层，
其中所述有机光电转换层设置于所述半导体基板上。
（9）根据（8）所述的固体摄像装置，其中所述一个或多个无机光电转换层的接收光波长短于所述一个或多个有机光电转换层的接收光波长。
（10）根据（7）至（9）任何一项所述的固体摄像装置，其中所述第一透镜部分和所述第二透镜部分的一个或二者用于执行瞳孔校正。
（11）根据（1）至（10）任何一项所述的固体摄像装置，其中
所述像素的每一个在半导体基板上以叙述顺序包括：层间绝缘膜；第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；以及第二电极，并且
所述层间绝缘膜包括第一折射率层和第二折射率层，所述第一折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口不相对的区域中，而所述第二折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口相对的区域中，并且所述第二折射率层的折射率高于所述第一折射率层的折射率。
（12）一种制造固体摄像装置的方法，所述方法包括：
形成多个像素，每一个所述像素包括有机光电转换层；以及
形成覆盖所述多个像素的密封层，所述形成密封层包括形成第一透镜部分，所述第一透镜部分多所述像素的每一个设置且设置于所述密封层的有机光电转换层所在的一侧上，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成。
（13）根据（12）所述的制造固体摄像装置的方法，其中
所述形成多个像素包括在半导体基板上以所叙述的顺序形成：第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；第二电极；以及施加膜，并且
在所述形成所述密封层中，所述密封层形成在所述施加膜上且相邻于所述施加膜。
（14）根据（12）或（13）所述的制造固体摄像装置的方法，其中所述形成密封层包括形成第二透镜部分，所述第二透镜部分对所述像素的每一个设置且设置于所述密封层的光入射侧上，所述第二透镜部分与所述密封层整体形成。
（15）根据（14）所述的制造固体摄像装置的方法，其中，在所述形成所述密封层中，所述密封层沉积在所述施加膜上以形成具有对应于所述施加膜的表面形状的弯曲表面的所述第一透镜部分，并且所述沉积的密封层的表面处理为形成所述第二透镜部分。
（16）根据（12）至（15）任何一项所述的制造固体摄像装置的方法，其中
所述形成多个像素包括在半导体基板上以所叙述的顺序形成：层间绝缘膜；第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；以及第二电极，并且
所述层间绝缘膜包括第一折射率层和第二折射率层，所述第一折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口不相对的区域中，并且所述第二折射率层形成在与所述绝缘膜的所述开口相对的区域中，并且所述第二折射率层的折射率高于所述第一折射率层的折射率。
（17）一种电子设备，提供有固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：
多个像素，其每一个包括有机光电转换层；
密封层，覆盖所述多个像素；以及
第一透镜部分，对所述像素的每一个设置并且设置于所述密封层的其上设置有所述有机光电转换层的一侧上，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成。
本申请包含分别于2012年9月20日和2012年11月27日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2012-206569和JP2012-258402中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。
本领域的技术人员应当理解的是，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要这些修改、组合、部分组合和替换在所附权利要求或其等价物的范围内。

Claims (14)

1.一种固体摄像装置固体摄像装置，包括：
多个像素，每一个所述像素包括有机光电转换层；
密封层，覆盖所述多个像素；
第一透镜部分，在所述密封层的所述有机光电转换层所在的一侧上，对所述像素的每一个设置，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成；以及
第二透镜部分，设置于所述像素的每一个并且设置于所述密封层的光入射侧上，并且所述第二透镜部分与所述密封层整体形成，
一个或多个无机光电转换层，设置于半导体基板中，而有机光电转换层设置于所述半导体基板上，
其中，第一透镜部分和第二透镜部分的每一个的曲率和用于对应颜色的光电转换部分的堆叠顺序通过利用波长和折射率之间的关系来设定，使得所述第一透镜部分和所述第二透镜部分之一具有对有机光电转换层最优化的集光点，而另一个具有对无机光电转换层最优化的集光点。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中
所述像素的每一个在半导体基板上以叙述的顺序包括：第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；第二电极；以及施加膜，并且
所述密封层相邻于所述施加膜设置。
3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其中所述第一透镜部分具有与所述施加膜的光入射表面形状相符的弯曲形状。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中所述施加膜由折射率低于所述密封层的材料构造。
5.根据权利要求4所述的固体摄像装置，其中所述施加膜由选自于由旋涂玻璃、旋涂电介质、光致抗蚀剂、聚酰亚胺和聚苯并恶唑构成的组中的材料构造。
6.根据权利要求4所述的固体摄像装置，其中所述密封层是单一层膜或堆叠层膜，所述单一层膜由选自于由氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、氧化钛、硅树脂、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、丙烯酸树脂和聚苯乙烯构成的组中的一种材料构造，而所述堆叠层膜由选自于所述组中的两种或更多种材料构造。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中所述一个或多个无机光电转换层的接收光波长短于所述一个或多个有机光电转换层的接收光波长。
8.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中所述第一透镜部分和所述第二透镜部分之一或其二者的光轴根据对应像素的位置偏移，以用于执行瞳孔校正。
9.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中
所述像素的每一个在半导体基板上以叙述顺序包括：层间绝缘膜；第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；以及第二电极，并且
所述层间绝缘膜包括第一折射率层和第二折射率层，所述第一折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口不相对的区域中，而所述第二折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口相对的区域中，并且所述第二折射率层的折射率高于所述第一折射率层的折射率。
10.一种制造固体摄像装置的方法，所述方法包括：
形成多个像素，每一个所述像素包括有机光电转换层；
形成覆盖所述多个像素的密封层，所述形成密封层包括形成第一透镜部分，所述第一透镜部分对所述像素的每一个设置且设置在所述密封层的所述有机光电转换层所在的一侧上，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成，所述形成密封层还包括形成第二透镜部分，所述第二透镜部分设置于所述像素的每一个并且设置于所述密封层的光入射侧上，并且所述第二透镜部分与所述密封层整体形成，
形成设置于半导体基板中的一个或多个无机光电转换层，而有机光电转换层设置于所述半导体基板上，
其中，第一透镜部分和第二透镜部分的每一个的曲率和用于对应颜色的光电转换部分的堆叠顺序通过利用波长和折射率之间的关系来设定，使得所述第一透镜部分和所述第二透镜部分之一具有对有机光电转换层最优化的集光点，而另一个具有对无机光电转换层最优化的集光点。
11.根据权利要求10所述的制造固体摄像装置的方法，其中
所述形成多个像素包括在半导体基板上以所叙述的顺序形成：第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；第二电极；以及施加膜，并且
在所述形成所述密封层中，所述密封层形成在所述施加膜上且相邻于所述施加膜。
12.根据权利要求11所述的制造固体摄像装置的方法，其中，在所述形成所述密封层中，所述密封层沉积在所述施加膜上以形成具有对应于所述施加膜的表面形状的弯曲表面的所述第一透镜部分，并且沉积的密封层的表面处理为形成所述第二透镜部分。
13.根据权利要求10所述的制造固体摄像装置的方法，其中
所述形成多个像素包括在半导体基板上以所叙述的顺序形成：层间绝缘膜；第一电极，对所述像素的每一个设置；绝缘膜，具有开口；所述有机光电转换层；以及第二电极，并且
所述层间绝缘膜包括第一折射率层和第二折射率层，所述第一折射率层设置于与所述绝缘膜的所述开口不相对的区域中，而所述第二折射率层形成在与所述绝缘膜的所述开口相对的区域中，并且所述第二折射率层的折射率高于所述第一折射率层的折射率。
14.一种提供有固体摄像装置的电子设备，所述固体摄像装置包括：
多个像素，每一个所述像素包括有机光电转换层；
密封层，覆盖所述多个像素；
第一透镜部分，对所述像素的每一个设置并且设置于所述密封层的所述有机光电转换层所在的一侧上，所述第一透镜部分与所述密封层整体形成；以及
第二透镜部分，设置于所述像素的每一个并且设置于所述密封层的光入射侧上，并且所述第二透镜部分与所述密封层整体形成，
一个或多个无机光电转换层，设置于半导体基板中，而有机光电转换层设置于所述半导体基板上，
其中，第一透镜部分和第二透镜部分的每一个的曲率和用于对应颜色的光电转换部分的堆叠顺序通过利用波长和折射率之间的关系来设定，使得所述第一透镜部分和所述第二透镜部分之一具有对有机光电转换层最优化的集光点，而另一个具有对无机光电转换层最优化的集光点。
CN201310416474.XA 2012-09-20 2013-09-13 固体摄像装置及其方法以及电子设备 Active CN103681728B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012206569 2012-09-20
JPJP2012-206569 2012-09-20
JP2012-206569 2012-09-20
JPJP2012-258402 2012-11-27
JP2012-258402 2012-11-27
JP2012258402A JP2014078673A (ja) 2012-09-20 2012-11-27 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法ならびに電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103681728A CN103681728A (zh) 2014-03-26
CN103681728B true CN103681728B (zh) 2018-04-24

Family

ID=50318731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310416474.XA Active CN103681728B (zh) 2012-09-20 2013-09-13 固体摄像装置及其方法以及电子设备

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140077324A1 (zh)
CN (1) CN103681728B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6541313B2 (ja) * 2014-07-31 2019-07-10 キヤノン株式会社 光電変換装置、及び撮像システム
KR102296736B1 (ko) * 2014-08-27 2021-08-31 삼성전자주식회사 적층형 촬상 소자
US10403662B2 (en) 2015-02-26 2019-09-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element and electronic apparatus
KR102531712B1 (ko) * 2015-08-19 2023-05-11 삼성전자주식회사 적층형 이미지 센서와 그 제조방법
JP6564329B2 (ja) * 2016-01-21 2019-08-21 浜松ホトニクス株式会社 受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法
WO2017169314A1 (ja) 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像素子、及び電子装置
JP2018060910A (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および固体撮像装置
CN112514073B (zh) * 2018-07-30 2024-04-16 索尼公司 摄像元件和摄像装置
JP7341155B2 (ja) * 2018-09-28 2023-09-08 日本碍子株式会社 センサ素子およびセンサ素子を製造する方法
CN110429205B (zh) * 2019-07-31 2021-06-01 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种显示面板及显示装置
US11604323B2 (en) * 2020-05-21 2023-03-14 Saudi Arabian Oil Company Methods to harvest electromagnetic energy during subsurface high power laser transmission

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637702A (zh) * 2011-02-09 2012-08-15 佳能株式会社 光电转换装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2833941B2 (ja) * 1992-10-09 1998-12-09 三菱電機株式会社 固体撮像装置とその製造方法
US5965875A (en) * 1998-04-24 1999-10-12 Foveon, Inc. Color separation in an active pixel cell imaging array using a triple-well structure
JP2001309395A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
TWI301124B (zh) * 2001-07-04 2008-09-21 Tdk Corp
WO2003048856A1 (fr) * 2001-12-03 2003-06-12 Toppan Printing Co., Ltd. Feuille de mosaique de lentilles, ecran de transmission et afficheur de type retroprojecteur
US6809041B2 (en) * 2002-07-01 2004-10-26 Rensselaer Polytechnic Institute Low dielectric constant films derived by sol-gel processing of a hyperbranched polycarbosilane
US7560295B2 (en) * 2003-10-09 2009-07-14 Aptina Imaging Corporation Methods for creating gapless inner microlenses, arrays of microlenses, and imagers having same
US7119319B2 (en) * 2004-04-08 2006-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device
US7106529B2 (en) * 2004-08-24 2006-09-12 Microalign Technologies, Inc. Flat wide-angle lens system
US8139131B2 (en) * 2005-01-18 2012-03-20 Panasonic Corporation Solid state imaging device and fabrication method thereof, and camera incorporating the solid state imaging device
JP4839008B2 (ja) * 2005-03-28 2011-12-14 富士フイルム株式会社 単板式カラー固体撮像素子
JP2008535016A (ja) * 2005-03-30 2008-08-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 信号光を検出器上にマッピングするための光学系
US7808063B2 (en) * 2005-05-26 2010-10-05 Micron Technology, Inc. Structure and method for FPN reduction in imaging devices
JP4826152B2 (ja) * 2005-06-23 2011-11-30 株式会社ニコン 画像合成方法及び撮像装置
JP4984634B2 (ja) * 2005-07-21 2012-07-25 ソニー株式会社 物理情報取得方法および物理情報取得装置
KR100780547B1 (ko) * 2006-11-24 2007-11-30 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
JP2009088292A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujifilm Corp 光電変換素子、撮像素子及び光センサー
JP4553002B2 (ja) * 2007-12-05 2010-09-29 ソニー株式会社 表示装置
JP4483951B2 (ja) * 2008-01-28 2010-06-16 ソニー株式会社 撮像装置
JP5671789B2 (ja) * 2009-08-10 2015-02-18 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置
JP5509846B2 (ja) * 2009-12-28 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
KR20110106733A (ko) * 2010-03-23 2011-09-29 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 표시 장치
JP5651986B2 (ja) * 2010-04-02 2015-01-14 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器及びカメラモジュール
JP2011243885A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Panasonic Corp 固体撮像装置及びその製造方法
JP2012084608A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器
JP5716465B2 (ja) * 2011-03-09 2015-05-13 ソニー株式会社 撮像装置
JP4880794B1 (ja) * 2011-04-22 2012-02-22 パナソニック株式会社 固体撮像装置とその製造方法
JP2013012556A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Sony Corp 固体撮像装置とその製造方法、および電子機器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637702A (zh) * 2011-02-09 2012-08-15 佳能株式会社 光电转换装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20140077324A1 (en) 2014-03-20
CN103681728A (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103681728B (zh) 固体摄像装置及其方法以及电子设备
CN104885221B (zh) 固态图像传感器件和包含该器件的固态摄像单元
CN104396018B (zh) 固态图像拾取装置及其制造方法以及电子设备
JP6136663B2 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US10833128B2 (en) Reducing junction leakage and occurrence of dark current at a contact portion of a solid-state image device
CN103972254B (zh) 半导体器件和包括该半导体器件的半导体装置
WO2014027588A1 (ja) 固体撮像装置および電子機器
WO2013099475A1 (ja) 半導体素子、半導体素子の製造方法、固体撮像装置および電子機器
JP6868780B2 (ja) 光電変換素子および撮像素子ならびに電子機器
CN104081526B (zh) 光电转换器件、制造光电转换器件的方法、固态成像装置和电子设备
CN104904013A (zh) 固态摄像单元和电子装置
WO2017033736A1 (ja) 光電変換素子および撮像素子ならびに電子機器
CN110120398A (zh) 图像传感器和电子装置
JP2014078673A (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法ならびに電子機器
JP2011238781A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法
WO2013164948A1 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法、電子機器
JP2013183056A (ja) 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、固体撮像装置および電子機器
JPWO2017077790A1 (ja) 光電変換素子および固体撮像装置
WO2017169231A1 (ja) 撮像素子および電子機器
WO2017061176A1 (ja) 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法
WO2016203925A1 (ja) 光電変換素子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant