CN104681573B - 固态摄像元件、制造方法以及电子设备 - Google Patents

固态摄像元件、制造方法以及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104681573B
CN104681573B CN201410675351.2A CN201410675351A CN104681573B CN 104681573 B CN104681573 B CN 104681573B CN 201410675351 A CN201410675351 A CN 201410675351A CN 104681573 B CN104681573 B CN 104681573B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photoelectric conversion
solid
image pickup
state image
pickup element
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
CN201410675351.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104681573A (zh
Inventor
久保井信行
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
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN104681573A publication Critical patent/CN104681573A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104681573B publication Critical patent/CN104681573B/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
    • 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
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • 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
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • 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
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14638—Structures specially adapted for transferring the charges across the imager perpendicular to the imaging plane
    • 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
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • 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
    • 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
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种固态摄像元件、制造方法以及电子设备。该固态摄像元件包括：半导体基板，其中多个光电二极管以平面布置；分离部，其用于分离所述光电二极管，其中，所述分离部具有通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。本发明能够获取具有更好图像质量的图像。

Description

固态摄像元件、制造方法以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种固态摄像元件、制造方法以及电子设备，具体地，涉及一种能够获取具有更好图像质量的图像的固态摄像元件、制造方法以及电子设备。
背景技术
在相关技术中，例如，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器之类的固态摄像元件被用于设置有诸如数字静物相机或数码摄像机之类的摄像功能的电子设备中。固态摄像元件包括像素，其中用于进行光电转换的光电二极管(PD)和多个晶体管组合，并且图像是根据从以平面布置的多个像素中输出的像素信号构成的。
这种固态摄像元件被构造成使得像素彼此物理地分离。例如，可使用如下结构对像素进行分离：在像素之间切割出沟槽，并将绝缘膜、有机材料、金属材料等填充在沟槽中。
例如，本发明人提出了一种摄像元件，其中像素分离区域使用如下结构形成：通过干法蚀刻在像素之间切割出沟槽，在沟槽中形成固定电荷膜和绝缘膜，并且在它们上面填充遮光膜(参考日本未审查专利申请公开第2013-128036号)。
在该摄像元件中，例如，将铪(HfO2)等用作固定电荷膜并且将金属材料(Ti、W、Ta、Al)或黑色材料(炭黑、TiO、FeO)用作遮光膜。因此，在摄像元件中，能够通过在像素分离区域中反射或吸收作为混合颜色分量的倾斜入射光来抑制颜色混合。
另外，本发明人提出了一种摄像元件，其中像素分离区域使用如下结构形成，其中，将吸收光的无机材料或包括有黑色素的光敏树脂填充在沟槽中，并且在沟槽的顶部形成金属遮光膜(W、Ti)(参考日本未审查专利申请公开第2012-175050号)。
在该摄像元件中，例如，通过采用使用无机材料的构造，能够吸收蓝色区域中的短波长的光(该光不能被使用宽带隙的无机材料的上层的遮光膜遮挡)，并且还能够降低颜色混合。此外，通过采用使用光敏树脂的构造，通过改变有机膜的组份能够有选择地吸收包括短波长在内的直到长波长的入射光，并能够降低颜色混合。
如上所述，在日本未审查专利申请公开第2013-128036号和日本未审查专利申请公开第2012-175050号中，像素分离区域是使用如下构造形成的：在像素之间填充用于反射或吸收光的绝缘膜、金属或有机材料。但是，在这种构造中，存在图像质量劣化的担忧，例如因被金属材料反射的反射光再次入射到光学系统上的影响而促成闪烁或重影。
此外，使用诸如光敏树脂之类的有机材料，例如，在实践中，为了通过将像素的像素分离设定为约1μm以表现出足够的吸收性能，需要约0.5μm以上的宽沟槽宽度，并且存在不能充分面对像素的微细化的担忧。
因此，为避免因入射光的反射而造成的负面影响或为面对像素的微细化，需要具有如下构造的像素分离区域：该构造可以避免入射到像素分离区域上的光的反射，并且能够使用更窄的宽度吸收光。因此，需要一种摄像元件，其不仅可以抑制颜色混合，还能够通过避免因入射光的反射而造成的负面影响和面对像素的微细化而获得具有更好图像质量的图像。
发明内容
本发明期望获得具有更好图像质量的图像。
根据本发明的一个实施例，提供了一种固态摄像元件，其包括：半导体基板，其中，多个光电二极管以平面布置；和分离部，其用于分离所述光电二极管，其中，所述分离部具有通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
根据本发明的另一实施例，提供了一种制造固态摄像元件的方法，所述固态摄像元件设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，该方法包括：在形成所述分离部时，在所述半导体基板中形成沟槽；并且通过在该沟槽中填充具有高光吸收系数和高量子效率的材料而形成光电转换部。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种电子设备，其包括：固态摄像元件，其设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，其中，所述分离部具有通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
在实施例中，分离部包括通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
根据本发明的实施例，能够获取具有更好图像质量的图像。
附图说明
图1是示出了应用本发明的固态摄像元件的第一实施例的构造示例的图。
图2是示出了像素分离部中的光吸收能力的图。
图3A和3B是示出了像素分离部的平面构造示例的图。
图4是示出了用于制造固态摄像元件的方法的图。
图5A和5B是示出了固态摄像元件的第二和第三实施例的构造示例的图。
图6是示出了固态摄像元件的第四实施例的构造示例的图。
图7A和7B是示出了固态摄像元件的第五和第六实施例的构造示例的图。
图8是示出了固态摄像元件的第七实施例的构造示例的图。
图9是示出了固态摄像元件的第八实施例的构造示例的图。
图10是示出了用于制造固态摄像元件的方法的图。
图11是示出了用于制造固态摄像元件的方法的图。
图12是示出了用于制造固态摄像元件的方法的图。
图13示出了固态摄像元件的第九实施例的构造示例的图。
图14是示出了信号强度比和颜色混合度之间的关系的图。
图15是示出了电子设备的第一构造示例的框图。
图16是示出了电子设备的第二构造示例的框图。
具体实施方式
下面，将参考附图对应用本发明的具体实施例进行详细说明。
图1是示出了应用本发明的固态摄像元件的第一实施例的构造示例的图。
固态摄像元件11由以阵列形式以平面布置的多个像素12构成，并且像素分离部14形成于半导体基板13中以便于分离各像素12。图1示出了用于将两个像素12-1和12-2分离的像素分离部14处的固态摄像元件11的剖面构造示例。
像素12-1包括PD 21-1、滤色器22-1以及微透镜23-1，并且像素12-2包括PD 21-2、滤色器22-2以及微透镜23-2。这样，像素12-1和12-2以相同的方式构造，并且在不需要对二者进行区分时，在下文中将适当地将它们称为像素12，并且同样适用于构成像素12的各个部分。此外，绝缘层24层叠在形成有像素12的PD 21的半导体基板13和滤色器22之间。
PD 21由形成于半导体基板13内部的PN结构成，并且通过利用所接收的光进行光电转换而根据接收的光量生成电荷。
滤色器22是针对各个像素12透过具有预定颜色的光的过滤器。例如，滤色器22-1透过红色(R)光，而滤色器22-2透过绿色(G)光。此外，例如，滤色器22形成为使得膜厚度约为800nm。这里，膜厚度不局限于此值。
微透镜23用于汇聚照射到各个像素12的PD 21上的光。
绝缘层24对半导体基板13的表面进行绝缘。例如，绝缘层24由氮化硅(SiN)等形成，使得膜厚度约为500nm。这里，膜厚度不局限于此值。
像素分离部14包括布置在像素12-1和12-2之间的光电转换膜32，形成于半导体基板13中以包围光电转换膜32的外围的P型掺杂层31、层叠在光电转换膜32上的缓冲层33以及透明电极34。
通过相对于半导体基板13添加杂质(例如，硼)而形成P型掺杂层31，并且将P型掺杂层31设置成包围光电转换膜32的外围(侧面和底面)。
例如，光电转换膜32由如下步骤形成：通过干法蚀刻在像素12之间对具有约200nm窄宽度的沟槽进行处理，并接着将具有高光吸收系数(预定高光吸收系数)和高量子效率(预定高量子效率)的物质填充到该沟槽中，例如填充具有黄铜矿(chalcopyrite)结构的化合物半导体、III-V族化合物半导体等。这里，能够将例如CIGS(铜、铟、镓和硒的化合物)用作具有高光吸收系数和高量子效率的物质，并且通过改变铟和镓的混合比能够控制吸收波长。此外，CIGS根据混合比或成膜条件能够实现近两倍于硅(Si)的量子效率。
缓冲层33由层叠在光电转换膜32的上部上的具有高阻抗的材料形成，例如由硫化镉(CdS)膜形成。这里，缓冲层33设置成有效地从透明电极34中提取在光电转换膜32内部通过光电转换生成的光电子，并且，例如该构造可不包括缓冲层33。
透明电极34由层叠在缓冲层33的上部上的具有导电性的透明材料形成，例如由铟锡氧化物(ITO)膜形成。
接着，在像素分离部14中，覆盖了光电转换膜32的底面和侧面的P型掺杂层31与地连接，并且光电转换膜32的上表面(绝缘层24一侧的端面)也经由缓冲层33和透明电极34与地连接。
这样对像素分离部14进行构造，并且在光电转换膜32中对从如图中的白色箭头所示的倾斜方向入射到像素分离部14上的光进行光电转换。接着，在经光电转换而生成的光电子和正空穴(空穴)发生再次结合之前，经由透明电极34从光电转换膜32中提取光电子，并且也经由P型掺杂层31从光电转换膜32中提取正空穴。
即，由于用于构成光电转换膜32的具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体为直接迁移半导体，因此，通过因生成于光电转换膜32中的光电子和正空穴而产生的复合辐射，可见光被发射至外围。因此，为了避免因可见光在外围处被再次入射到像素12而造成的颜色混合的劣化，需要在光电子和正空穴(空穴)发生再次结合之前将它们从光电转换膜32中提取出来。这里，例如，由于光电子和正空穴主要转换为诸如硅之类的间接迁移物质中的热量(晶格振动)，因此，光电子和正空穴的再次结合通常不会生成光，并且无需考虑该光。
这样，能够在固态摄像元件11的像素分离部14中吸收来自于倾斜方向的入射光，并且能够抑制颜色混合的生成。
下面，参考图2，将具有在光电转换膜32中使用CIGS的构造的像素分离部14的光吸收能力作为示例进行说明。
如图2所示，穿过光电转换膜32的内部的入射光的光路L、光电转换膜的膜厚D(沟槽宽度)以及入射光的入射角α之间的关系为如以下方程式(1)所表示的几何关系。
这里，如图2示出的光线1所示，在将光电转换膜32的膜厚D设定为200nm，并且将入射光的入射角α设定为30度时，根据方程式(1)，从光电转换膜32的一个侧面到达另一侧面的入射光的光路L被计算为400nm。接着，在利用使用CIGS的光电转换膜32的吸收系数的波长依赖性将光路L(＝400nm)转换成硅膜厚度时，在蓝色区域(波长400nm)中计算出8μm。同样地，在绿色区域(波长550nm)中计算出12μm，并且在红色区域(波长650nm)中计算出36μm。这里，对于倾斜入射阻抗，将30度选择为入射光的入射角α的基准。同样地，如图2示出的光线2所示，从微透镜23的端部入射的入射光的光路L为针对上述光线1所计算的值的1/2。
这样，在考虑用于构成固态摄像元件11的像素12的半导体基板13(Si)的膜厚度约为3μm时，沿倾斜方向入射的入射光的光路L是比膜厚度更大的值。因此，能够充分地吸收固态摄像元件11的光电转换膜32中的各个波长段的入射光，并且能够确定基于光电转换膜32的光吸收能力是有效的。
这样，在固态摄像元件11中，根据比相关技术具有更薄膜厚度的光电转换膜32，能够吸收入射在像素12之间的光，而不向像素分离部14反射入射光，并且能够抑制颜色混合的生成。
因此，固态摄像元件11不仅能够避免因入射光的反射而造成的负面影响，还能够面对像素12的微细化。这样，固态摄像元件11通过减少与像素12的微细化相对应的颜色混合，能够在拍摄时提高彩色图像的色彩再现性，并且能够获得更高分辨率的图像。
下面，将参考图3A和3B对像素分离部14的平面构造示例进行说明
图3A和3B示出了用于分离4个像素12-1～12-4的像素分离部14的平面构造示例。例如，在平面中观察时，固态摄像元件11的像素12的尺寸是边长为1.2μm的正方形。
例如，如图3A所示，像素分离部14能够具有十字构造，其中，用于将像素12-1和12-3与像素12-2和12-4分离并沿水平方向延伸的部分和用于将像素12-1和12-2与像素12-3和12-4分离并沿正交方向延伸的部分交叉连接。
此外，例如，如图3B所示，像素分离部14能够具有分割结构，其中，用于分离像素12-1和12-2的像素分离部14-1、用于分离像素12-3和12-4的像素分离部14-2、用于分离像素12-1和12-3的像素分离部14-3和用于分离像素12-2和12-4的像素分离部14-4各自被分割。
下面，将参考图4对用于制造固态摄像元件11的方法进行说明。
首先，在第一步中，形成P型掺杂层31。
例如，以1015/cm3的浓度将硼离子注入到半导体基板13中在像素12-1和12-2之间形成有像素分离部14的区域中。之后，通过对半导体基板13的表面进行化学气相沉积(CVD)而使氮化硅成膜，从而形成绝缘膜41。之后，例如，通过光刻形成膜厚度为500nm的光致抗蚀剂掩模(未在图中示出)，并且通过干法蚀刻形成深度为2μm并且宽度为200nm的沟槽42。这里，沟槽42的尺寸仅为示例，并且沟槽42不局限于该尺寸。由此，在沟槽42的侧面和底面处形成了P型掺杂层31。
这里，就用于形成沟槽42的蚀刻的处理条件而言，将偏置频率设定为60/13.56MHz，气体类型和流率设定为C4F8/SF6＝200/200sccm，压力设定为30mTorr，基板温度设定为60度，基板偏置电压Vpp设定为200V，并且处理时间设定为150秒。这里，处理条件仅为示例，并且用于形成沟槽42的蚀刻不局限于这些处理条件。
其次，在第二步中，将一层CIGS 43填充到沟槽42的内部。此时，CIGS43膜也形成于绝缘膜41的表面上，CdS膜44成膜在CIGS 43膜上，并且也成膜有ITO膜45。
例如，通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法将CIGS 43填充到沟槽42的内部，并且通过溶液生长法或溅射法使CdS膜44成膜。此外，通过溅射法使ITO膜45成膜，并且处理条件为使得气体类型和流率设定为Ar/O2＝100/2sccm，压力设定为2mTorr，基板温度设定为27度，基板偏置电压Vpp设定为400V，并且处理时间设定为400秒。这里，处理条件仅为示例，并且用于使ITO膜45成膜的溅射法不局限于这些处理条件。此外，除CIGS 43外，可将具有黄铜矿结构的化合物或III-V族化合物填充到沟槽42中。
下面，在第三步中，通过光刻形成光致抗蚀剂掩模，并且通过反蚀刻(etch back)处理对ITO膜45、CdS膜44以及CIGS 43一直到绝缘膜41进行蚀刻来形成光电转换膜32。
接着，在第四步中，通过对绝缘膜41进行CVD而进一步使氮化硅成膜而形成绝缘层24。
之后，通过形成如图1所示的滤色器22和微透镜23而制成固态摄像元件11。
其次，图5A和5B是示出了固态摄像元件11的第二和第三实施例的构造示例的图。
如图5A和5B所示，作为第二实施例的固态摄像元件11A和作为第三实施例的固态摄像元件11B与图1中的固态摄像元件11的不同构造之处在于沟槽内部具有双层结构。这里，由于固态摄像元件11A和11B的其他部分以与图1中的固态摄像元件11相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。
例如，固态摄像元件11A的像素分离部14A具有光电转换膜32A和绝缘膜51的双层结构。即，固态摄像元件11A通过如下方式构造：将例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅膜(SiN)、氮碳化硅(SiCN)或碳氧化硅(SiOC)等的绝缘膜51填充到比形成于像素分离部14A中的沟槽的预定深度更深的部分中，并且将光电转换膜32A填充到绝缘膜51的上部中。
此外，固态摄像元件11B的像素分离部14B具有光电转换膜32B和金属材料52的双层结构。即，固态摄像元件11B通过如下方式构造：将例如钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)等的金属材料52填充到比形成于像素分离部14B中的沟槽的预定深度更深的部分中，并且将光电转换膜32B填充到金属材料52的上部中。
在这样构造的固态摄像元件11A或11B中，通过在像素分离部14A或14B的上层侧的光电转换膜32A或32B中进行光电转换能够吸收来自倾斜方向的入射光，并抑制颜色混合的生成。另外，在固态摄像元件11A或11B中，通过绝缘膜51或金属材料52，能够物理地避免因在PD 21内部引起的电子而造成的颜色混合。
这里，光电转换膜32A或32B以与光电转换膜32相同的方式由具有诸如CIGS之类的黄铜矿结构的化合物或III-V族化合物构成。此外，例如，双层结构可在如下情况下使用，即填充诸如包括黑色素的光敏树脂之类的有机膜，而不是填充绝缘膜51和金属材料52。此外，优选地，光电转换膜32A或32B的深度为400nm以上。但是，该深度不局限于400nm以上。
其次，图6是示出了固态摄像元件11的第四实施例的构造示例的图。
如图6所示，固态摄像元件11C的构造与图1中的固态摄像元件11的构造的不同之处在于金属薄膜53形成于沟槽侧壁表面上。这里，由于固态摄像元件11C的其他部分以与图1中的固态摄像元件11相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。
例如，固态摄像元件11C的像素分离部14C具有如下构造：比光电转换膜32的预定深度更深的部分被金属薄膜53覆盖。能够将钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)或铝(Al)用于金属薄膜53，并且金属薄膜53形成为使得膜厚度为例如30nm。
在这样构造的固态摄像元件11C中，通过在暴露于像素分离部14C的上层侧的光电转换膜32中进行光电转换能够吸收来自倾斜方向的入射光，并抑制颜色混合的生成。另外，在固态摄像元件11C中，利用金属薄膜能够将经由PD 21入射到像素分离部14C上的光向PD21再次反射。因此，能够抑制该光进入邻近的PD 21，并且通过增加光路长度能够有效地提高PD 21中的光电转换效率。
其次，图7A和7B是示出了固态摄像元件11的第五和第六实施例的图。
如图7A和7B所示，作为第五实施例的固态摄像元件11D和作为第六实施例的固态摄像元件11E的结构与图1中的固态摄像元件11的构造的不同之处在于像素分离部14D和14E被构造为从半导体基板13突出至滤色器22。这里，由于固态摄像元件11D和11E的其他部分以与图1中的固态摄像元件11相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。
例如，在固态摄像元件11D的像素分离部14D中，与图1中的光电转换膜32相比，光电转换膜32D形成为更向滤色器22侧延伸，并且光电转换膜32D形成为从半导体基板13突出至滤色器22沿厚度方向的中部。此外，在固态摄像元件11D中，突出部中的光电转换膜32D的宽度形成为与被填充至半导体基板13中的部分的宽度相同。
此外，在固态摄像元件11E的像素分离部14E中，与图1中的光电转换膜32相比，光电转换膜32E形成为更向滤色器22侧延伸，并且光电转换膜32E形成为突出至直到滤色器22-1和22-2分离为止。此外，在固态摄像元件11E中，突出部中的光电转换膜32E的宽度形成为比被填充至半导体基板13中的部分的宽度更窄。
在这样构造的固态摄像元件11D或11E中，能够进一步提高倾斜入射阻抗，并且能够降低滤色器22中的颜色混合。
其次，图8是示出了固态摄像元件11的第七实施例的构造示例的图。
如图8所述，固态摄像元件11F与图1中的固态摄像元件11的构造的不同之处在于驱动装置54连接在透明电极34和地之间。这里，由于固态摄像元件11F的其他部分以与图1中的固态摄像元件11相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。
如上所述，在像素分离部14中，在光电转换膜32中进行光电转换，并能够由此获得光伏电力(photovoltaic power)。
例如，在图3A示出的十字结构中，用于分离各个像素12的像素分离部14并联连接。因此，利用以下方程式(2)，通过合成每个像素12的光伏电力Pi，能够计算出整个固态摄像元件11F中的总电力Pt。
Pt＝∑iPi …(2)
此外，在图3B示出的分离结构中，能够针对被分离的各像素分离部14独立地提取电力。
这样，在固态摄像元件11F中，通过将光电转换膜32用作所谓的太阳能电池，例如能够使用经由透明电极34被提取至驱动装置54的电力来驱动驱动装置54。因此，能够实现安装有固态摄像元件11F的摄像装置(例如，下面将说明的图16中的摄像装置101A)的电消耗的降低。
其次，图9是示出了固态摄像元件11的第八实施例的构造示例的图。
如图9所示，固态摄像元件11G与图1中的固态摄像元件11的不同构造之处在于固态摄像元件11G被构造成使得能够将因光电转换膜32中的光电转换生成的电子提取为信号。这里，由于固态摄像元件11G的其他部分以与图1中的固态摄像元件11相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。此外，固态摄像元件11G具有如上参考图3B所述的像素分离部14在平面构造中被分割的分离结构。
固态摄像元件11G不仅由图1中的固态摄像元件11的结构构成，而且还由层叠在半导体基板13的下表面上的外延层61、硅层62以及绝缘层63构成。另外，固态摄像元件11G由外延层61、电子阻挡层65以及电极66构成，其中，与光电转换膜32的下表面接触的外延层61充当存储部64的角色，电子阻挡层65形成于存储部64的下表面中，并且电极66层叠在电子阻挡层65的下表面侧上。另外，构成用于传输来自存储部64的电子的传输晶体管的栅电极67形成于用于提取存储部64中积聚的电子的逻辑部中。
另外，传输路径部68、栅电极69以及浮动扩散(FD)部70形成于用于从像素12中提取电子的逻辑部中，其中，传输路径部68形成为从PD 21至外延层61的下表面穿过，栅电极69用于构成从PD 21中传输电子的传输晶体管，浮动扩散(FD)部70暂时积聚经由传输晶体管传输的电荷。
另外，在固态摄像元件11G中，将负偏压施加至光电转换膜32上方的透明电极34，而将正偏压施加至光电转换膜32下方的电极66。因此，能够提取因在光导转换膜32中进行光电转换所生成的光电子和正空穴(空穴)。
即，在固态摄像元件11G中，能够经由垂直晶体管从下部中的电极66中提取出电子，并且也能够从上部中的透明电极34中提取出空穴。这样，固态摄像元件11G能够单独地从PD 21的信号中将在光电转换膜32中进行光电转换所生成的电子读出为信号。
下面，将参考图10至图12对用于制造固态摄像元件11G的方法进行说明。这里，在图10至图12中，将在图中面对下侧的表面称为表面，并且将在图中面对上侧的表面称为背面。
首先，在第十一步中(图10中的上侧)，在硅基板的表面上制作CMOS逻辑(栅电极67、传输路径部84、栅电极69以及FD部70)，并且层叠绝缘层63。接着，通过化学机械抛光(CMP)从硅基板的背面进行薄膜化以形成硅层62。
其次，在第十二步中(图10的中部)，通过光刻制作光致抗蚀剂掩模，并且通过干法蚀刻对用于形成电极66的浅沟槽进行处理。接着，通过溅射法以及进一步执行反蚀刻处理，通过在沟槽中对ITO或金属(例如，Cu、Al等)进行成膜而形成电极66。之后，在通过CVD在电极66上成膜绝缘膜(例如，SiO2或SiN)和通过光刻形成光致抗蚀剂掩模之后，通过干法蚀刻形成电子阻挡层65。
然后，在第十三步中(图10的下侧)，通过对硅层62的背面进行外延生长而形成外延层61。此外，可通过CVD形成N型掺杂多晶硅层，而不是形成外延层61。接着，相对于外延层61，通过离子注入形成作为存储部64的N+型掺杂层，并且也通过离子注入在与P型掺杂层31连接的部分中形成P型掺杂层。此时，n+型掺杂层优选地具有这样的电势分布，该电势分布可将光电子有效地吸引到具有栅电极67的传输晶体管中。
接着，在第十四步中(图11的上侧)，相对于外延层61贴合半导体基板13，并且以与参考图4说明的第一步相同的方式形成P型掺杂层31、绝缘膜41以及沟槽42。
然后，在第十五步中(图11的下侧)，以与参考图4说明的第二步相同的方式通过将CIGS填充到沟槽42内部来形成光电转换膜32。接着，在第十六步中(图12的上侧)，以与参考图4说明的第三步相同的方式形成透明电极34和缓冲层33。接着，在第十七步中(图12的下侧)，以与参考图4说明的第四步相同的方式通过CVD使氮化硅成膜来形成绝缘层24，并进行反蚀刻处理。
之后，通过形成如图9所示的滤色器22和微透镜23来制造固态摄像元件11G。
其次，图13是示出了固态摄像元件11的第九实施例的构造示例的图。
如图13所示，固态摄像元件11H被构造成将在像素分离部14中生成的电子用作图9示出的固态摄像元件11G的构造中的像素信号。这里，在固态摄像元件11H中，将相同的附图标记用于以与图9中的固态摄像元件11G相同的方式构造的构成元件，并且将省略它们的详细说明。
例如，固态摄像元件11H不仅包括图9中的固态摄像元件11G的构造，而且构造为设置有模数(AD)转换器81和82以及信号处理电路83。
AD转换器81对从像素12-1的PD 21-1中读出的光电二极管信号Spd进行AD转换。AD转换器82对从像素分离部14的光电转换膜32中读出的像素分离信号Si进行AD转换。这里，光电二极管信号Spd和像素分离信号Si是同步读出的。
信号处理电路83针对被AD转换器81进行AD转换的光电二极管信号Spd和被AD转换器82进行AD转换的像素分离信号Si进行信号计算处理，并且计算出各个颜色的总强度(总信号)。
此外，信号处理电路83包括信号计算处理部和数据库。相对于像素分离信号Si和光电二极管信号Spd之间的信号强度比Si/Spd的混合度以数据库格式被登记在信号处理电路83的数据库中。这里，相对于信号强度比Si/Spd的混合度是通过仿真或实际测量预先预估的。
例如，如图14所示，预先获得相对于信号强度比Si/Spd的红色像素12-1的像素信号Ri和绿色像素12-2的像素信号Gi的混合度Ri/Gi，并将其登记在信号处理电路83的数据库中。
接着，信号处理电路83的信号计算处理部通过利用从来自AD转换器81的光电二极管信号Spd和来自AD转换器82的像素分离信号Si中获得的信号强度比Si/Spd，并且参考数据库，获得各个颜色的混合度(颜色分配值)。另外，信号处理电路83的信号计算处理部将根据所获得的混合度的比率的像素分离信号Si加算至光电二极管信号Spd，并输出总信号。通过这样利用总信号进行成像，能够提高固态摄像元件11H的敏感度。
另外，例如，在固态摄像元件11H中，通过单独地从光电二极管信号Spd中将在相关技术中不被积极利用的遮挡分量提取为像素分离信号Si，能够实现使用信号强度比Si/Spd的变化的图像表面相位差自动对焦、物体的追踪功能等。
这里，例如，能够将上述各实施例中的固态摄像元件11应用至各种类型的电子设备中，诸如摄像系统(比如，数字静物照相机或数码摄像机)、设置有摄像功能的移动电话或设置有摄像功能的其他装置。
图15是示出了安装在电子设备上的摄像装置的第一构造示例的框图。
如图15所示，摄像装置101设置有光学系统102、摄像元件103、信号处理电路104、监视器105、驱动电路106以及用户界面107，并且能够对静态图像和动态图像进行摄像。
光学系统102具有一个或多个透镜，并且通过将图像光引导至摄像元件103将来自对象的图像光(入射光)聚焦在摄像元件103的摄像表面上。
将上述各实施例中的固态摄像元件11应用至摄像元件103。根据经由光学系统102聚焦在光接收表面上的图像，电子在摄像元件103中积聚一定时段。之后，将根据摄像元件103中积聚的电子的信号提供到信号处理电路104。此外，摄像元件103根据从驱动电路106提供的驱动信号(时序信号)进行信号传输。
信号处理电路104针对从摄像元件103中输出的像素信号执行各种类型的信号处理。这里，信号处理电路104可被构造成包括与图13中的信号处理电路83相同的功能。通过信号处理电路104进行信号处理而获得的图像信号被提供至在图中未示出的存储器，并且在其中被存储(记录)。
监视器105由液晶显示器(LCD)等构成，并且对从信号处理电路104中输出的图像信号进行显示。
驱动电路106对光学系统102和摄像元件103进行驱动。
用户界面107由按钮、触摸板等构成，其接收来自用户的操作，并且将根据该操作的信号提供至监视器105或驱动电路106。
通过在这样构造的摄像装置101中应用上述各实施例中的固态摄像元件11，例如，能够抑制颜色混合的生成，从而获得高分辨率的图像。
其次，图16是示出了安装在电子设备上的摄像装置的第二构造示例的框图。
图16中示出的摄像装置101A与图15中的摄像装置101的结构的不同之处在于摄像装置101A设置有蓄电部108且被构造成将来自信号处理电路104的信号提供至驱动电路106。这里，由于摄像装置101A的其他部分以图15中的摄像装置101相同的方式构造，因此将相同的附图标记用于共有部件，并且省略它们的详细说明。
在摄像装置101A中，摄像元件103被配置成能够提取像素分离部14的光电转换膜32中的光伏电力，并且将该光伏电力从摄像元件103提供至蓄电部108。
蓄电部108能够积聚从摄像元件103中提供的光伏电力。
此外，在摄像装置101A中，信号处理电路104能够测量像素分离部14的光电转换膜中的光伏电力，并且将该测量结果提供到驱动电路106。
然后，例如，在对用户界面107进行指定充电模式的操作时，驱动电路106识别光学系统102的透镜位置，从而根据该操作使得由信号处理电路104测量的光伏电力被最大化。因此，进行发电使得像素分离部14的光电转换膜32中的光伏电力具有最大效率，例如，最大化了根据上述方程式(2)获得的总电力Pt，并且将电力积聚在蓄电部108中。
此外，在驱动电路106不是摄像模式时，光学系统102可自动驱动成充电模式，并且可最大效率地将光伏电力积聚在蓄电部108中。这里，在驱动电路106是摄像模式时，使用倾斜入射光本身通过在像素分离部14中进行光电转换而获取光伏电力。
在这样构造的摄像装置101A中，能够抑制颜色混合的生成，从而获得高分辨率的图像，并且通过将像素分离部14的光电转换膜32中的光伏电力用于驱动，能够实现电功率的降低。
这里，在本实施例中，对摄像装置101进行了说明，但是例如，能够将上述各实施例中的固态摄像元件11应用至对光(电磁波)进行摄像的诸如内窥镜、视觉芯片(人造视网膜)、生物传感器等之类的典型电子设备。
另外，能够将固态摄像元件11应用至背面照射型CMOS图形传感器和正面照射型CMOS图形传感器(除固态摄像元件11G和11H之外)。此外，可将固态摄像元件11应用至CCD型图形传感器。
这里，本发明能够此采用以下构造。
(1)一种固态摄像元件，其包括：
半导体基板，其中，多个光电二极管以平面布置；和
分离部，其用于分离所述光电二极管，
其中，所述分离部具有通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
(2)如(1)所述的固态摄像元件，其中，
填充至所述沟槽中的材料为具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体。
(3)如(1)或者(2)所述的固态摄像元件，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其层叠在所述光电转换部的上部；和
P型掺杂层，其设置成覆盖所述光电转换部的侧面和底面，并且
所述透明电极和所述P型掺杂层均接地。
(4)如(3)所述的固态摄像元件，还包括：
驱动装置，其中，同时经由所述透明电极提取利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子和经由所述P型掺杂层提取在所述光电转换部中生成的正空穴，并且所述驱动装置将从所述光电转换部中提取的光伏电力用于驱动。
(5)如(3)或者(4)所述的固态摄像元件，其中，
所述分离部还包括层叠在所述光电转换部和所述透明电极之间的缓冲层。
(6)如(1)～(5)中任一项所述的固态摄像元件，其中，
所述光电转换部形成于比所述沟槽的预定深度更浅的部分中，并且
在比所述沟槽的所述预定深度更深的部分中填充有绝缘膜、金属膜或有机膜中任一者。
(7)如(6)所述的固态摄像元件，其中，
形成有所述光电转换部的部分的深度为400nm以上。
(8)如(1)～(5)所述的固态摄像元件，其中，
所述分离部还包括金属薄膜，所述金属薄膜在比所述光电转换部的预定深度更深的部分中覆盖所述光电转换部的侧面。
(9)如(1)～(8)所述的固态摄像元件，其中，
在所述半导体基板上层叠有绝缘层和滤色器，并且
所述分离部形成为从所述半导体基板突出至所述滤色器沿厚度方向的中部，以便于从所述半导体基板向所述滤色器侧延伸，或者所述分离部形成为从所述半导体基板突出直至所述滤色器被分离为止。
(10)如(1)或者(2)所述的固态摄像元件，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其布置在所述光电转换部上方并且施加负偏压，
电极，其布置在所述光电转换部下方并且施加正偏压，
存储部，其布置在所述光电转换部和所述电极之间，并且所述存储部存储利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子，以及
栅电极，其构成用于将存储在所述存储部中的光电子提取为信号的传输晶体管。
(11)如(10)所述的固态摄像元件，还包括：
信号处理电路，其根据作为从所述光电二极管中读取的光电二极管信号和从所述光电转换部中读取的像素分离信号的比率的信号强度比以及数据库进行信号处理，在所述数据库中，与所述信号强度比相对应的混合度通过仿真或实际测量被预先预估和登记，所述信号处理用于确定在将所述像素分离信号加算至所述光电二极管信号时的所述混合比，并且以根据所述混合度的比率将所述像素分离信号加算至所述光电二极管信号。
(12)一种用于制造固态摄像元件的方法，所述固态摄像元件设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，该方法包括：
在形成所述分离部时，在所述半导体基板中形成沟槽；并且
通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充在所述沟槽中而形成光电转换部。
(13)一种电子设备，其包括：
固态摄像元件，其设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，
其中，所述分离部具有通过将具有高光吸收系数和高量子效率的材料填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
(14)如(13)所述的电子设备，其中，
填充至所述沟槽中的材料为具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体。
(15)如(13)或者(14)所述的电子设备，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其层叠在所述光电转换部的上部；和
P型掺杂层，其设置成覆盖所述光电转换部的侧面和底面，并且
所述透明电极和所述P型掺杂层均接地。
(16)如(15)所述的电子设备，还包括：
驱动装置，其中，同时经由所述透明电极提取利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子和经由所述P型掺杂层提取在所述光电转换部中生成的正空穴，并且所述驱动装置将从所述光电转换部中提取的光伏电力用于驱动。
(17)如(16)所述的电子设备，还包括：
充电部，其用于使从所述光电转换部中提取的光伏电力充电；以及
驱动电路，其用于驱动光学系统，所述光学系统对所述固态摄像元件聚焦入射光，使得当在所述充电部中指定了执行充电的模式时，所述光电转换部中的光伏电力被最大化。
这里，本发明不局限于上述实施例，并且在不背离本发明的主旨的范围内能够进行各种变化。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月29日提交的日本专利申请JP 2013-247583的优先权，在这里将该申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (16)

1.一种固态摄像元件，其包括：
半导体基板，其中多个光电二极管以平面布置；和
分离部，其用于分离所述光电二极管，
其中，所述分离部具有通过将具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
2.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其层叠在所述光电转换部的上部；和
P型掺杂层，其设置成覆盖所述光电转换部的侧面和底面，并且
所述透明电极和所述P型掺杂层均接地。
3.如权利要求2所述的固态摄像元件，还包括：
驱动装置，其中，同时经由所述透明电极提取利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子和经由所述P型掺杂层提取在所述光电转换部中生成的正空穴，并且所述驱动装置将从所述光电转换部中提取的光伏电力用于驱动。
4.如权利要求2所述的固态摄像元件，其中，
所述分离部还包括层叠在所述光电转换部和所述透明电极之间的缓冲层。
5.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，
所述光电转换部形成于比所述沟槽的预定深度更浅的部分中，并且在比所述沟槽的所述预定深度更深的部分中填充有绝缘膜或金属膜。
6.如权利要求5所述的固态摄像元件，其中，在比所述沟槽的所述预定深度更深的部分中填充有有机膜。
7.如权利要求5所述的固态摄像元件，其中，
形成有所述光电转换部的部分的深度为400nm以上。
8.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，
所述分离部还包括金属薄膜，所述金属薄膜在比所述光电转换部的预定深度更深的部分中覆盖所述光电转换部的侧面。
9.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，
在所述半导体基板上层叠有绝缘层和滤色器，并且
所述分离部形成为从所述半导体基板突出至所述滤色器沿厚度方向的中部，以便于从所述半导体基板向所述滤色器侧延伸，或者所述分离部形成为从所述半导体基板突出直至所述滤色器被分离为止。
10.如权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其布置在所述光电转换部上方并且施加负偏压，
电极，其布置在所述光电转换部下方并且施加正偏压，
存储部，其布置在所述光电转换部和所述电极之间，并且所述存储部存储利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子，以及
栅电极，其构成用于将存储在所述存储部中的光电子提取为信号的传输晶体管。
11.如权利要求10所述的固态摄像元件，还包括：
信号处理电路，其根据作为从所述光电二极管中读取的光电二极管信号和从所述光电转换部中读取的像素分离信号的比率的信号强度比以及数据库进行信号处理，在所述数据库中，与所述信号强度比相对应的混合度通过仿真或实际测量被预先预估和登记，所述信号处理用于确定在将所述像素分离信号加算至所述光电二极管信号时的所述混合度，并且以根据所述混合度的比率将所述像素分离信号加算至所述光电二极管信号。
12.一种用于制造固态摄像元件的方法，所述固态摄像元件设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，该方法包括：
在形成所述分离部时，在所述半导体基板中形成沟槽；并且
通过将具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体填充在所述沟槽中而形成光电转换部。
13.一种电子设备，其包括：
固态摄像元件，其设置有具有以平面布置的多个光电二极管的半导体基板和用于分离所述光电二极管的分离部，
其中，所述分离部具有通过将具有黄铜矿结构的化合物半导体或III-V族化合物半导体填充至形成于所述半导体基板中的沟槽中而形成的光电转换部。
14.如权利要求13所述的电子设备，其中，所述分离部还包括：
透明电极，其层叠在所述光电转换部的上部；和
P型掺杂层，其设置成覆盖所述光电转换部的侧面和底面，并且
所述透明电极和所述P型掺杂层均接地。
15.如权利要求14所述的电子设备，还包括：
驱动装置，其中，同时经由所述透明电极提取利用入射在所述分离部上的入射光进行光电转换而在所述光电转换部中生成的光电子和经由所述P型掺杂层提取在所述光电转换部中生成的正空穴，并且所述驱动装置将从所述光电转换部中提取的光伏电力用于驱动。
16.如权利要求15所述的电子设备，还包括：
充电部，其用于使从所述光电转换部中提取的光伏电力充电；以及
驱动电路，其用于驱动光学系统，所述光学系统对所述固态摄像元件聚焦入射光，使得当在所述充电部中指定了执行充电的模式时，所述光电转换部中的光伏电力被最大化。
CN201410675351.2A 2013-11-29 2014-11-21 固态摄像元件、制造方法以及电子设备 Active CN104681573B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-247583 2013-11-29
JP2013247583A JP2015106621A (ja) 2013-11-29 2013-11-29 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104681573A CN104681573A (zh) 2015-06-03
CN104681573B true CN104681573B (zh) 2019-05-10

Family

ID=53265986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410675351.2A Active CN104681573B (zh) 2013-11-29 2014-11-21 固态摄像元件、制造方法以及电子设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9437636B2 (zh)
JP (1) JP2015106621A (zh)
CN (1) CN104681573B (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6465545B2 (ja) * 2013-09-27 2019-02-06 ソニー株式会社 撮像素子およびその製造方法ならびに電子機器
US9324752B2 (en) 2014-02-27 2016-04-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device with light blocking structure
US10276620B2 (en) * 2014-02-27 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the same
US9627426B2 (en) 2014-02-27 2017-04-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and method for forming the same
US9978798B2 (en) * 2015-08-03 2018-05-22 Sony Corporation Sensors with variable sensitivity to maximize data use
KR102481481B1 (ko) 2015-12-15 2022-12-26 삼성전자 주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
EP3439037B1 (en) * 2016-03-31 2023-05-10 Sony Group Corporation Solid-state imaging element and electronic device
WO2018008614A1 (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、撮像素子の製造方法、及び、電子機器
KR102589016B1 (ko) 2016-08-25 2023-10-16 삼성전자주식회사 반도체 소자
JP2018037611A (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器
KR102401583B1 (ko) * 2017-03-29 2022-05-24 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102433534B1 (ko) 2017-09-15 2022-08-19 에스케이하이닉스 주식회사 옵티컬 블랙 픽셀 어레이 구비한 이미지 센서 및 그 제조방법
CN107768392B (zh) * 2017-10-20 2020-09-25 德淮半导体有限公司 半导体装置及其制造方法
CN110970449B (zh) * 2018-09-30 2023-04-25 世界先进积体电路股份有限公司 光学感测器及其形成方法
CN111211138B (zh) * 2018-11-22 2023-11-24 宁波飞芯电子科技有限公司 一种像素单元、传感器以及传感阵列
US11244979B2 (en) * 2019-12-19 2022-02-08 Omnivision Technologies, Inc. Deep trench isolation (DTI) structure for CMOS image sensor
CN113053927A (zh) * 2019-12-27 2021-06-29 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 一种半导体结构及其形成方法
JP2021141552A (ja) * 2020-03-09 2021-09-16 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体
WO2021215299A1 (ja) * 2020-04-21 2021-10-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
WO2023082069A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-19 Huawei Technologies Co., Ltd. Solid-state imaging device, electronic apparatus and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1455389A2 (en) * 2003-03-03 2004-09-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device, method for manufacturing the same and interline transfer CCD image sensor
CN102651376A (zh) * 2011-02-24 2012-08-29 索尼公司 固体摄像装置及其制造方法以及电子设备
CN102683358A (zh) * 2011-02-25 2012-09-19 索尼公司 固体摄像器件、其制造方法以及电子装置
CN103117289A (zh) * 2011-08-12 2013-05-22 索尼公司 固体摄像元件、固体摄像元件制造方法和电子设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100435343C (zh) * 2002-06-27 2008-11-19 佳能株式会社 固体摄象装置和用固体摄象装置的摄象机系统
US7492027B2 (en) * 2004-02-20 2009-02-17 Micron Technology, Inc. Reduced crosstalk sensor and method of formation
US7768085B2 (en) * 2005-10-11 2010-08-03 Icemos Technology Ltd. Photodetector array using isolation diffusions as crosstalk inhibitors between adjacent photodiodes
JP2007220832A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びカメラ
JP4350768B2 (ja) * 2007-04-16 2009-10-21 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像装置
US8384007B2 (en) * 2009-10-07 2013-02-26 Zena Technologies, Inc. Nano wire based passive pixel image sensor
EP2315251A1 (fr) * 2009-10-22 2011-04-27 STMicroelectronics (Crolles 2) SAS Capteur d'image à grille de transfert verticale et son procédé de fabrication
JP5509962B2 (ja) * 2010-03-19 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP5585232B2 (ja) * 2010-06-18 2014-09-10 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器
JP2013128036A (ja) 2011-12-19 2013-06-27 Sony Corp 撮像素子、撮像装置、並びに、製造装置および方法
TW201405792A (zh) * 2012-07-30 2014-02-01 Sony Corp 固體攝像裝置、固體攝像裝置之製造方法及電子機器
JP6065448B2 (ja) * 2012-08-03 2017-01-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器
US9768220B2 (en) * 2014-04-15 2017-09-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deep trench isolation structure for image sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1455389A2 (en) * 2003-03-03 2004-09-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device, method for manufacturing the same and interline transfer CCD image sensor
CN102651376A (zh) * 2011-02-24 2012-08-29 索尼公司 固体摄像装置及其制造方法以及电子设备
CN102683358A (zh) * 2011-02-25 2012-09-19 索尼公司 固体摄像器件、其制造方法以及电子装置
CN103117289A (zh) * 2011-08-12 2013-05-22 索尼公司 固体摄像元件、固体摄像元件制造方法和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015106621A (ja) 2015-06-08
US20150155327A1 (en) 2015-06-04
US9437636B2 (en) 2016-09-06
CN104681573A (zh) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104681573B (zh) 固态摄像元件、制造方法以及电子设备
US10861894B2 (en) Multiple deep trench isolation (MDTI) structure for CMOS image sensor
KR101864481B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 형성 방법
US10043843B2 (en) Stacked photodiodes for extended dynamic range and low light color discrimination
US9373657B2 (en) System and method for fabricating a 3D image sensor structure
JP4599417B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子
WO2015001987A1 (ja) 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
CN110310965A (zh) 每个像素区域具有多个透镜的图像传感器
CN209845132U (zh) 固态高动态范围图像传感器的像素电路和所述图像传感器
KR20190038353A (ko) Spad 이미지 센서 및 연관 제조 방법
JP2009176952A (ja) 固体撮像素子
US11276716B2 (en) Image sensor with improved near-infrared (NIR) radiation phase-detection autofocus (PDAF) performance
US11670661B2 (en) Image sensor and method of fabricating same
US10431613B2 (en) Image sensor comprising nanoantenna
US20130314576A1 (en) Solid-state image sensor
US20100026824A1 (en) Image sensor with reduced red light crosstalk
US8618623B2 (en) Solid-state image pickup device and method for manufacturing same, and image pickup apparatus
US11996428B2 (en) Optical blocking structures for black level correction pixels in an image sensor
JP2013084786A (ja) 固体撮像素子、及び、電子機器
WO2023021758A1 (ja) 光検出装置及び電子機器
US20240145497A1 (en) Global-shutter pixel
KR100880287B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2010239002A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法および撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant