CN109585478A - 固态图像传感器、其制造方法以及电子装置 - Google Patents

固态图像传感器、其制造方法以及电子装置 Download PDF

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Abstract

一种固态图像传感器，包括：半导体基板，其中为平面设置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；有机光电转换膜，通过绝缘膜层叠在该半导体基板的光照射侧，并且形成在其中形成所述像素的区域；下电极，形成在该有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触；第一上电极，层叠在该有机光电转换膜的光照射侧，并且形成为在平面上看该固态图像传感器时使该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。

Description

固态图像传感器、其制造方法以及电子装置
本申请是申请日为2014年9月5日、申请号为201410452359.2、发明名称为“固态图像传感器、其制造方法以及电子装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及固态图像传感器、其制造方法以及电子装置。更特别地，本公开涉及抑制有机光电转换膜的白色瑕点特性波动和暗电流的固态图像传感器、其制造方法以及电子装置。
背景技术
在具有图像捕获功能的相关技术的电子装置(例如数字相机和数字摄像机)中，采用固态图像传感器，例如CCD(电荷耦合装置)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。固态图像传感器具有像素，其中设置用于光电转换的PDs(光敏二极管)和多个晶体管。通过固态图像传感器，根据从平面地布置的多个像素输出的像素信号构建图像。
发明内容
近年来，随着固态图像传感器像素尺寸变小，单元像素上入射的光子数(光量)增加。像素的灵敏度可减小，这可导致减小S/N(信号/噪声)比。
通常，广泛地采用固态图像传感器，其所用的像素布置中平面地布置红、绿和蓝像素，例如采用初级彩色滤光片的Bayer布置。在这样的固态图像传感器中，绿色和蓝色不透过红色像素，该红色像素不用于光电转换。这里可能导致灵敏度损耗。另外，由于颜色信号通过像素之间的内插产生，可能产生错误颜色。
作为回应，提出了一种固态图像传感器，其结构中三个光电转换层层叠在纵向方向上，并且三个颜色光电转换信号提供在一个像素中。
例如，日本专利申请公开No.2003-332551公开了一种固态图像传感器，其具有光电转换单元和两个光电转换区域，光电转换单元设置在硅基板之上用于检测绿光且产生与绿光对应的信号电荷，两个光电转换区域层叠在硅基板内用于检测蓝光和红光。
此外，作为具有上述结构的固态图像传感器之一，提出了一种后表面照射型固态图像传感器，其中电路形成表面形成在光接收平面的相对侧。
例如，通过日本专利申请公开No.2011-29337中描述的后表面照射型固态图像传感器，相同像素内的无机光电转换单元和有机光电转换单元彼此接近，因此抑制每个颜色的F值依赖性和各颜色当中的灵敏度波动。
日本专利申请公开No.2011-228648公开了一种图像传感器，其可抑制白斑缺陷的发生。
如上述日本专利申请公开No.2011-29337中描述的固态图像传感器，有机光电转换膜的端部和上电极是一致的。在制造过程的热处理中，上电极的膜应力可能局部集中在有机光电转换膜上。因此，如日本专利申请公开No.2011-228648中公开的应力和白色瑕点之间的关系所示，关心的是主要产生暗电流和有机光电转换膜的白色瑕点的特性波动。
考虑到上述情形，需要抑制暗电流和有机光电转换膜的白色瑕点的特性波动。
根据本公开的实施例，所提供的固态图像传感器包括：半导体基板，其中为平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；有机光电转换膜，通过绝缘膜层叠在该半导体基板的光照射侧，并且形成在其中形成有多个像素的区域；下电极，形成在该有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触；第一上电极，层叠在该有机光电转换膜的光照射侧，并且形成为使得在平面上看该固态图像传感器时该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
根据本公开的实施例，所提供的制造固态图像传感器的方法包括：通过绝缘膜在半导体基板上形成且层叠有机光电转换膜，其位于光照射侧且在其中形成多个像素的区域，该半导体基板上平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；为该像素的每一个形成下电极，其在半导体基板侧与该有机光电转换膜接触；形成层叠在该有机光电转换膜的光照射侧的第一上电极，使得在平面上看该固态图像传感器时，该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及形成膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
根据本公开的实施例，所提供的电子装置包括：固态图像传感器，其包括：半导体基板，其中为平面地布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；有机光电转换膜，通过绝缘膜层叠在该半导体基板的光照射侧，并且形成在其中形成多个像素的区域；下电极，形成在该有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触；第一上电极，层叠在该有机光电转换膜的光照射侧，并且形成为使得在平面上看该固态图像传感器时，该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
根据本公开的实施例，有机光电转换膜通过绝缘膜形成且层叠在半导体基板上的光照射侧且在形成有多个像素的区域处，为半导体基板上平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域。下电极形成在有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触。第一上电极层叠在有机光电转换膜的光照射侧且形成为使得在平面上看固态图像传感器时，第一上电极的端部与有机光电转换膜的端部基本上一致。膜应力抑制体用于抑制膜应力在有机光电转换膜上的作用，膜应力产生在第一上电极上。
根据本公开的实施例，可抑制诸如暗电流和有机光电转换膜的白色瑕点的特性波动。
如附图所示，根据下面最佳实施方式的详细描述，本公开的这些以及其它的目标、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的固态图像传感器的第一实施例的截面图；
图2示出了制造图1所示固态图像传感器的第一步骤；
图3示出了制造图1所示固态图像传感器的第二步骤；
图4示出了制造图1所示固态图像传感器的第三步骤；
图5示出了制造图1所示固态图像传感器的第四步骤；
图6示出了制造图1所示固态图像传感器的第五步骤；
图7示出了制造图1所示固态图像传感器的第六步骤；
图8是根据本公开的固态图像传感器的第二实施例的截面图；
图9是根据本公开的固态图像传感器的第三实施例的截面图；
图10是根据本公开的固态图像传感器的第四实施例的截面图；以及
图11是示出安装在电子装置上的成像设备构造的框图。
具体实施方式
在下文，将参考附图描述本公开的实施例。
图1是根据本公开的固态图像传感器的第一实施例的截面图。
固态图像传感器11构造为具有多个像素12，该多个像素布置成平面阵列。图1示出了其中布置N个像素12-1至12-N的截面。在下文，当像素12-1至12-N可互换时，表示为像素12。这同样应用于构成像素12的每个部分。此外，在图1中，固态图像传感器11向上定向的平面用光照射。在下文，该平面相应地称为“光照射平面”。另外，在图1中，配线层(未示出)层叠在固态图像传感器11向下定向的平面上。在下文，该平面称为“配线层层叠平面”。
如图1所示，固态图像传感器11由层叠其上的半导体基板21、绝缘膜22和23及有机光电转换膜24构成。
此外，固态图像传感器11的每个像素12由光电转换区域31和32、电荷累积区域33、栅极电极34、配线35和下电极36构成。换言之，像素12-1由光电转换区域31-1和32-1、电荷累积区域33-1、栅极电极34-1、配线35-1和下电极36-1构成。类似地，像素12-2由光电转换区域31-2和32-2、电荷累积区域33-2、栅极电极34-2、配线35-2和下电极36-2构成。在下文，这同样可应用于像素12-N。
半导体基板21是硅晶片，其中高纯度硅的单晶切成薄片。在半导体基板21的配线层层叠平面侧，形成多个晶体管(未示出)(例如，转移晶体管、放大器晶体管、选择晶体管和复位晶体管)。此外，在半导体基板21的像素12周围的外围区域上，形成诸如逻辑电路的外围电路(未示出)。在半导体基板21的配线层层叠平面上，层叠多层配线层，其中通过层间绝缘膜布置多个配线层。在多层配线层上，粘合用于支撑薄半导体基板21的支撑基板(未示出)。
绝缘膜22用于绝缘半导体基板21的光照射平面。作为绝缘膜22，具有低界面态的膜是希望的，以便降低绝缘膜22和半导体基板21之间的界面态，并且抑制来自半导体基板21和绝缘膜22之间界面的暗电流。
绝缘膜23用于绝缘下电极36，并且例如为SiO2(二氧化硅)膜。
在有机光电转换层24中，有机光电转换膜37、第一上电极38和第二上电极39层叠为覆盖布置多个像素12的区域。全面地形成钝化膜40。配线41连接到第二上电极39。
光电转换区域31和32形成为层叠在半导体基板21内的深度方向(图1中的顶部和底部方向)上。例如，光电转换区域32光电转换蓝光。形成在比光电转换区域32更深位置(远离光照射平面)的光电转换区域31光电转换红光。
每个电荷累积区域33形成在半导体基板21内的配线层层叠平面侧，并且通过每个配线35连接到每个下电极36。电荷累积区域33累积在有机光电转换膜37连接且设置在下电极36和上电极38之间的部分处光电转换的电荷。电荷累积区域33中累积的电荷通过由栅极电极34构成的转移晶体管施加到放大器晶体管(未示出)的栅极电极。
每个栅极电极34层叠在半导体基板21的配线层层叠平面的表面上，并且构成转移晶体管，该转移晶体管转移例如电荷累积区域33上累积的电荷。
每个配线35将每个电荷累积区域33连接到每个像素12的每个下电极36。此外，每个配线35用作光屏蔽膜，其屏蔽例如像素12之间的区域上的光。
每个下电极36形成在有机光电转换膜37的半导体基板侧21且与有机光电转换膜37接触。如上所述，各像素12的下电极36通过绝缘膜23彼此绝缘。
有机光电转换膜37由稍后描述的有机材料构成，执行光电转换，并且层叠在其中布置像素12的区域的整个表面上。例如，有机光电转换膜37光电转换绿光。
第一上电极38层叠在有机光电转换膜37上，并且形成为使得在平面上看固态图像传感器11时，第一上电极38的端部与有机光电转换膜37的端部基本上一致。
第二上电极39层叠在第一上电极38上，其所在区域大于其中形成第一上电极38的区域，即跨过第一上电极38，以将第二上电极39的外围区域连接到绝缘膜23。这样，第二上电极39形成为压第一上电极38，因此抑制膜应力在有机光电转换膜37端部上的作用。膜应力在稍后的加热步骤中产生在第一上电极38上。例如，即使诸如向后弯曲的膜应力产生在第一上电极38上，第二上电极39的外围区域连接到绝缘膜23，因此第二上电极39可抑制第一上电极38的向后弯曲。
钝化膜40用于保护固态图像传感器11的表面。
配线41连接到外部电路(未示出)，以便施加预定的电位到第一和第二上电极38和39。
在这样构造的固态图像传感器11中，在从图1上侧照射的光当中，绿光在有机光电转换膜37中光电转换，蓝光在光电转换区域32中光电转换，并且红光在光电转换区域31中光电转换。于是，第二上电极39可抑制第一上电极38上产生的膜应力在有机光电转换膜37端部上的作用。因此，有机光电转换膜37上的膜应力可为均匀的，并且可抑制诸如有机光电转换膜37的白色瑕点和暗电流的特性波动。
固态图像传感器11可通过采用彩色滤光片避免光损耗，并且例如与采用初级彩色滤光片利用Bayer布置的固态成像传感器相比可提供较高的光电转换效率。
接下来，参见图2至7，将描述制造固态图像传感器11的方法。
首先，在第一步骤中，光电转换区域31和32形成在没有薄化的半导体基板21内，如图2所示。在半导体基板21的配线层层叠平面侧，形成电荷累积区域33。在半导体基板21的配线层层叠平面的表面上，通过绝缘膜(未示出)层叠栅极电极34等。形成包括转移晶体管的多个像素晶体管。
然后，外围电路(未示出)形成在半导体基板21上。多层配线层(未示出)层叠在半导体基板21的配线层层叠平面上。支撑基板粘合到多层配线层。其后，去除半导体基板21的光照射平面侧的硅和氧化硅膜。这允许薄化如图2所示的半导体基板21且暴露半导体基板21的光照射平面(换言之，当限定了层叠多层配线层和支撑基板的一侧为表面时，半导体基板21的后表面)。
接下来，在第二步骤中，绝缘膜22层叠在半导体基板21的光照射平面上，如图3所示。例如，作为绝缘膜22，氧化铪(HfO2)膜的层叠结构通过ALD(原子层沉积)法和等离子体CVD(化学气相沉积)法形成。绝缘膜22的结构和膜形成方法不限于此。
接下来，在第三步骤中，如图4所示，形成通孔，其从电荷累积区域33的光照射平面通过半导体基板21和绝缘膜22，并且该通孔埋设有导电材料以形成配线35。作为用于配线35的材料，采用光屏蔽材料。将绝缘膜22的表面处理为留下要屏蔽光的区域。例如，希望采用阻挡金属钛(Ti)和氮化钛(TiN)以及钨(W)的层叠膜。然而，配线35的结构和材料不限于此。
在该步骤中，形成下电极36。由于光必须通过下电极36，下电极36通过溅射ITO(铟锡氧化物)，采用光刻技术的图案化，以及通过干法蚀刻或湿法蚀刻的处理来形成。在形成下电极36时，形成电绝缘下电极36的绝缘膜23。例如，绝缘层23是通过等离子体CVD法形成在下电极36之间的SiO2膜，并且通过CMP(化学机械抛光)平坦化。
作为下电极36的材料，不限于上述的ITO，而是也可采用SnO2基氧化锡(加入掺杂剂)。另外，作为下电极36的材料，可采用氧化锌基材料。氧化锌基材料的示例包括铝锌氧化物(Al作为掺杂剂添加给ZnO，例如AZO)、镓锌氧化物(Ga作为掺杂剂添加给ZnO，例如GZO)和铟锌氧化物(In作为掺杂剂添加给ZnO，例如IZO)。此外，作为下电极36的材料，可采用IGZO、CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO和ZnSnO3等。
在第三步骤中，下电极36通过配线35连接到电荷累积区域33。配线35和下电极36可被图案化，其任何一个可首先图案化。
接下来，在第四步骤中，如图5所示，用于有机光电转换膜37的材料形成在绝缘膜23和下电极在光照射平面侧的整个表面上。在膜37的整个表面上，用于第一上电极38的材料形成膜。
有机光电转换膜37采用喹吖(二)酮通过真空沉积法形成。有机光电转换膜37包括这样的结构，其中电子阻挡缓冲膜、光电转换膜、空穴阻挡膜、空穴阻挡缓冲膜和功函调整膜层叠在下电极36上。具体而言，有机光电转换膜37包括具有有机p型半导体和有机n型半导体中至少一个的结构。更希望的是，如图5所示，希望pin体异质结构(pin bulk heterostructure)包括p型阻挡层37a、p和n型共沉积态(i态)37b和n型阻挡层37c。
作为用于有机光电转换膜37的有机p型半导体和n型半导体，可希望采用喹吖(二)酮衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物(pyrene derivative)、二萘嵌苯衍生物和荧蒽衍生物中的任何一个。此外，可采用苯乙炔、氟、咔唑、吲哚、芘、吡咯(pyroll)、甲基吡啶、噻吩、乙炔或联乙炔聚合物或其衍生物。此外，可采用链状化合物，其中稠合多环芳香剂(fused polycyclic aromatic)和芳香环或杂环化合物被熔合，例如，金属合成颜料、花青基颜料、部花青基颜料、苯基氧杂蒽基颜料、三苯基甲烷基颜料、罗达花青基颜料、氧杂蒽基颜料、大环氮杂薁(macrocyclic azaanuulene)基颜料、甘菊环基颜料、萘醌、萘醌基颜料、蒽和芘；由两个含氮异质环键合的类似花青基颜料，例如，具有方酸组(squarylium group)和鳄鱼尼克甲烷组(croco nick methane group)作为键合组的喹诺酮、苯并噻唑和苯并恶唑，或者通过方酸组和鳄鱼尼克甲烷组键合的类似花青基颜料。
作为上述的金属合成颜料，二硫酚合成基颜料、金属酞菁染料基颜料、金属卟啉基颜料或钌合成颜料是期望的。钌合成颜料是最期望的。用于有机光电转换膜37的材料不限于上述。有机光电转换膜37可通过涂覆形成。
第一上电极38对于可见光必须是透明的，并且例如通过溅射由ITO形成。如通常所知，第一上电极38的特性由于湿气、氧和氢的作用而变化很大。因此，所希望的是在多室(multichamber)中与有机光电转换膜37一起形成第一上电极38。为了防止有机光电转换膜37被生产中施加的紫外线改变，希望第一上电极38由吸收波长为400nm或更低的紫外线的材料形成。
第一上电极38的材料不限于上述的ITO，并且可由SnO2基氧化锡(加入掺杂剂)形成。另外，作为第一上电极38的材料，可采用氧化锌基材料、铝锌氧化物(Al作为掺杂剂添加给ZnO，例如AZO)、镓锌氧化物(Ga作为掺杂剂添加给ZnO，例如GZO)和铟锌氧化物(In作为掺杂剂添加给ZnO，例如IZO)。此外，作为上电极38的材料，可采用IGZO、CuI、InSbO4、ZnMgO、CuInO2、MgIn2O4、CdO和ZnSnO3等。
接下来，在第五步骤中，如图6所示，处理第一上电极38和有机光电转换膜37，使第一上电极38的端部与有机光电转换膜37的端部基本上一致。例如，第一上电极38和有机光电转换膜37通过采用光刻技术的图案化以留下其中形成像素12的区域且通过干法蚀刻以去除形成像素12区域之外的区域而得到处理。然后，执行诸如灰化和有机清洗的后处理以去除沉积物和残留物。
接下来，在第六步骤中，如图7所示，形成第二上电极39。例如，用于第二上电极39的材料形成在第一上电极38和绝缘膜23的整个表面上。然后，通过采用光刻技术的图案化使第二上电极39的端部延伸超过第一上电极38的端部且通过干法蚀刻来处理第二上电极39。
这里，所希望的是第一和第二上电极38和39采用相同的材料。对于第二上电极39，可采用对可见光透明的材料，并且该材料具有与用于第一上电极38的材料类似(基本上相同)的特性(膜应力和热膨胀系数)。
其后，形成配线41，用于电连接第一和第二上电极38和39到外部，并且形成钝化膜40，因此形成图1所示的固态图像传感器1。
作为配线41的材料，例如可采用钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)或铝(Al)等。对于配线41，可采用具有导电性的其它材料。配线41通过采用光刻技术的图案化且通过干法蚀刻处理而形成。然后，执行诸如灰化和有机清洗的后处理以去除沉积物和残留物。
在形成钝化膜40后，形成平坦化膜和芯片上透镜等(未示出)。
如上所述，即使固态图像传感器11的构造为有机光电转换膜37的端部与第一上电极38的端部一致，第二上电极39的外围区域也形成为连接到绝缘膜23，因此防止在后面的加热步骤中第一上电极38上产生的膜应力影响有机光电转换膜37。这样，可制造固态图像传感器11而不使包括有机光电转换膜37的白色瑕点和暗电流的特性波动。
还如上所述，有机光电转换膜37通过光刻技术和干法蚀刻图案化，因此容易地实现微型加工。因此，可使固态图像传感器11中的像素12小型化。
接下来，参见图8，将描述固态图像传感器的第二实施例。对于图8所示的固态图像传感器11A，与图1所示的固态图像传感器11相同的部件由相同的附图标记表示，因此在下文省略其详细描述。
如图8所示，关于半导体基板21和绝缘膜22和23，固态图像传感器11A与图1所示的固态图像传感器11具有相同的构造。然而，固态图像传感器11A的有机光电转换层24A与图1所示的固态图像传感器11的有机光电转换层24不同。
换言之，在固态图像传感器11A的有机光电转换层24A中，绝缘膜51形成在第一上电极38和第二上电极39之间。对于绝缘膜51，例如采用氮化硅(SiN)。在形成第一上电极38(如上面参考图5描述的第四步骤)后，用于绝缘膜51的材料形成在第一上电极38的整个表面上。然后，绝缘膜51与有机光电转换膜37和第一上电极38一起被处理(如上面参考图6描述的第五步骤)。
这里，绝缘膜51对可见光是透明的，并且应具有紫外线吸收特性。作为用于绝缘膜51的材料，可采用SiN、SiO2、SiON、AlO和AlN等。用于采用CVD法形成SiN膜的条件是：采用平行板等离子体CVD设备，500W的RF功率，基板温度200℃，5Torr的压力，N2流速500sccm，SiH4流速500sccm，NH3流速100sccm。在该条件下形成的SiN膜吸收紫外线。所希望的是绝缘膜51吸收400nm或更低波长的全部或一部分，并且具有80％或更高的透射率。绝缘膜51可具有约10nm至500nm的厚度。
在图8中，作为绝缘膜51，示出了诸如SiN或SiON膜的单层膜结构。然而，可采用具有两个或更多层的多层结构。此外，作为用于绝缘膜51的材料，可采用诸如氧化钛、氧化钒和氧化铬的金属氧化物，其提供类似的作用。
此外，在因此类似于固态图像传感器11构造的固态图像传感器11A中，有机光电转换膜37上的膜应力可为均匀的，并且可抑制诸如白色瑕点和暗电流的特性波动。另外，由于绝缘膜51形成在固态图像传感器11A中，因此可吸收紫外线。
接下来，参见图9，将描述固态图像传感器的第三实施例。关于图9所示的固态图像传感器11B，与图1所示的固态图像传感器11共同的部件由相同的附图标记表示，并且因此在下文省略其详细描述。
如图9所示，关于半导体基板21和绝缘膜22和23，固态图像传感器11B与图1所示的固态图像传感器11具有相同的构造。然而，固态图像传感器11B的有机光电转换层24B与图1所示的固态图像传感器11的有机光电转换层24不同。
换言之，在固态图像传感器11B的有机光电转换层24B中，绝缘膜51层叠在第一上电极38上，并且第二上电极39B仅形成在第一上电极38的端部的外面。换言之，第二上电极39B形成在第一上电极38的外周边周围，以连接第一上电极38的端部和绝缘膜23。在固态图像传感器11B中，在类似于图8所示的固态图像传感器11A的情况形成绝缘膜51且形成第二上电极39后，去除第二上电极39设置在绝缘膜51之上的区域以形成第二上电极39B。
此外，在因此与固态图像传感器11类似构造的固态图像传感器11B中，有机光电转换膜37上的膜应力可为均匀的，并且可抑制诸如白色瑕点和暗电流的特性波动。另外，由于绝缘膜51形成在固态图像传感器11B中，因此可吸收紫外线。第二上电极39B仅形成在第一上电极38的外周边周围。这允许薄化有机光电转换层24B。
接下来，参见图10，将描述固态图像传感器的第四实施例。关于图10所示的固态图像传感器11C，与图1所示的固态图像传感器11共同的部件由相同的附图标记表示，并且因此在下文省略其详细描述。
如图10所示，关于半导体基板21和绝缘膜22和23，固态图像传感器11C与图1所示的固态图像传感器11具有相同的构造。然而，固态图像传感器11C的有机光电转换层24C与图1所示的固态图像传感器11的有机光电转换层24不同。
换言之，在固态图像传感器11C的有机光电转换层24C中，形成层叠层的有机光电转换膜37、第一上电极38和应力调整绝缘膜53的端部基本上彼此一致。绝缘膜51的膜应力控制为在整个表面上提供基本上均匀的层叠膜膜应力(例如，在±200MPa为中性的).
具体而言，在类似于上述制造方法形成有机光电转换膜37后，形成第一上电极38。第一上电极38通过溅射法形成。ITO膜通过下面的条件形成：采用RF溅射设备，RF功率800W，基板温度20℃，压力0.2Torr，Ar流速15sccm。例如，通过控制包括RF功率的膜形成条件，可控制ITO膜应力。
其后，形成由SiN制造的应力调整绝缘膜53。例如，应力调整绝缘膜53通过采用光刻技术图案化且通过干法蚀刻处理而形成。然后，执行诸如灰化和有机清洗的后处理以去除沉积物和残留物。
这里，应力调整绝缘膜53对可见光是透明的，并且应具有紫外线吸收特性，类似于参考图8描述的绝缘膜51。作为用于应力调整绝缘膜53的材料，可采用SiN、SiO2、SiON、AlO和AlN等。采用CVD法形成SiN膜的条件是：采用平行板等离子体CVD设备，RF功率500W，基板温度200℃，压力5Torr，N2流速500sccm，SiH4流速500sccm，NH3流速100sccm。关于应力调整绝缘膜53，通过控制包括RF功率的膜形成条件，可控制膜应力。
如上所述，通过控制形成第一上电极38和应力调整绝缘膜53的条件，在层叠第一上电极38和应力调整绝缘膜53时，膜应力可为中性(±200MPa，+表示压缩，并且–表示张应力的方向)。这样，与图1所示的固态图像传感器11类似，在固态图像传感器11C中，有机光电转换膜37上的膜应力可为均匀的，并且可抑制诸如白色瑕点和暗电流的特性波动。
本公开不仅可应用于固态图像传感器11，其具有光电转换区域31和32形成在半导体基板21内且有机光电转换膜37形成在半导体基板12的光照射平面侧的构造，而且可应用于具有其它构造的固态图像传感器。另外，本公开不仅可应用于后表面(即与半导体基板21的层叠多层配线层和支撑基板的表面相对的后表面)照射型固态图像传感器，其中固态图像传感器11的后表面用光照射，而且可应用于包括表面照射型固态图像传感器的其它固态图像传感器。
根据上述实施例的固态图像传感器11可应用于包括图像捕获系统的各种电子装置，例如数字相机和数字摄像机、具有图像捕获功能的移动电话和具有图像捕获功能的其它装置。
图11是示出安装在电子装置上的成像设备的构造的框图。
如图11所示，图像捕获设备101构造为具有光学系统102、图像捕获元件103、信号处理电路104、监视器105和存储器106，并且可捕获静止图像和运动图像。
光学系统102构造为具有一个或多个透镜，引导图像光(入射光)从要捕获的物体到图像捕获元件103，并且捕获图像光在图像捕获元件103的光接收面(传感器单元)上。
根据上述实施例的固态图像传感器11应用于图像捕获元件103。在图像捕获元件103中，根据通过光学系统102在光接收面上捕获的图像累积电子预定的时间。与图像捕获元件103上累积的电子对应的信号反馈到信号处理电路104。
信号处理电路104以不同的方式处理从图像捕获元件103输出的像素信号。通过信号处理电路104的信号处理，所形成的图像(图像数据)反馈到且显示在监视器105上或反馈且存储(记录)起来。
通过应用根据上述实施例的固态图像传感器11，如此构造的图像捕获装置101例如可提供高质量的图像。
本公开可具有下面的构造。
(1)一种固态图像传感器，包括：
半导体基板，其中为平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；
有机光电转换膜，通过绝缘膜层叠在该半导体基板的光照射侧，并且形成在其中形成多个像素的区域；
下电极，形成在该有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触；
第一上电极，层叠在该有机光电转换膜的光照射侧，并且形成为使得在平面上看该固态图像传感器时，该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及
膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
(2)根据上面(1)所述的固态图像传感器，其中，
该膜应力抑制体是层叠在该第一上电极的光照射侧的第二上电极，并且该第二上电极形成该第一上电极上，其所在区域大于其中形成该第一电极的区域，以将该第二上电极的外围区域连接到该绝缘膜。
(3)根据上面(2)所述的固态图像传感器，其中，
该第一上电极和该第二上电极由相同材料或者具有基本上相同特性的材料形成。
(4)根据上面(1)至(3)任何一项所述的固态图像传感器，还包括：
第二绝缘膜，层叠在该第一上电极上，使该有机光电转换膜和该第一上电极的端部基本上一致。
(5)根据上面(1)至(4)任何一项所述的固态图像传感器，其中，
该膜应力抑制体形成在该第一上电极的外周边周围，以连接该第一上电极的端部和该绝缘膜。
(6)根据上面(1)至(5)任何一项所述的固态图像传感器，其中，
该膜应力抑制体是层叠在该第一电极上的应力调整绝缘膜，使该第一上电极的端部基本上与该应力调整绝缘膜一致，并且该应力调整绝缘膜在该第一上电极上产生的膜应力变得基本上均匀的条件下形成。
(7)一种制造固态图像传感器的方法，包括：
通过绝缘膜在半导体基板上形成且层叠有机光电转换膜，其位于光照射侧且在其中形成多个像素的区域，该半导体基板上平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；
为该像素的每一个形成下电极，其在半导体基板侧与该有机光电转换膜接触；
形成层叠在该有机光电转换膜的光照射侧的第一上电极，使得在平面上看该固态图像传感器时，该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及
形成膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
(8)一种电子装置，包括：
固态图像传感器，包括：
半导体基板，其中平面布置的多个像素的每一个设置用于将光转换成电荷的光电转换区域；
有机光电转换膜，通过绝缘膜层叠在该半导体基板的光照射侧，并且形成在其中形成多个像素的区域；
下电极，形成在该有机光电转换膜的半导体基板侧且与该有机光电转换膜接触；
第一上电极，层叠在该有机光电转换膜的光照射侧，并且形成为使得在平面上看该固态图像传感器时，该第一上电极的端部与该有机光电转换膜的端部基本上一致；以及
膜应力抑制体，用于抑制膜应力在该有机光电转换膜上的作用，该膜应力产生在该第一上电极上。
本领域的技术人员应当理解的是，只要在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
本申请要求2013年9月12日提交的日本优先权专利申请JP2013-189723的权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (10)

1.一种成像装置，包括：
半导体基板，包括多个光电二极管；
绝缘层，设置在半导体基板上；
多个下电极，设置在绝缘层中；
连续形成的有机光电转换膜，设置在绝缘层上；
上电极，设置在有机光电转换膜上；以及
应力抑制膜，设置在上电极上，
其中，应力抑制膜形成在比形成有第一上电极的区域更大的区域上，并覆盖上电极的端部和有机光电转换膜的端部。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，多个下电极中的每个下电极对应于多个像素中的像素。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，上电极和应力抑制膜由相同材料形成。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，应力抑制膜形成在上电极的外周边周围。
5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，上电极的端部与有机光电转换膜的端部基本上一致。
6.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：多个像素，其中，多个像素中的每个像素包括多于一个光电二极管。
7.根据权利要求1所述的成像装置，其中，有机光电转换膜布置在多个下电极之间的绝缘层的一部分上。
8.根据权利要求1所述的成像装置，其中，多个下电极的光入射侧与绝缘层的光入射侧基本上共面。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，上电极包括吸收具有约400nm或更小的波长的紫外光的材料。
10.根据权利要求1所述的成像装置，其中，有机光电转换膜包括具有有机p型半导体和有机n型半导体中的至少一个的结构。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6138639B2 (ja) 2013-09-12 2017-05-31 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製造方法、並びに電子機器
DE102014102565B4 (de) * 2014-02-27 2019-10-24 Osram Oled Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
CN104362157B (zh) * 2014-12-02 2017-05-03 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板及其制作方法、显示装置
CN114361341A (zh) * 2015-05-19 2022-04-15 索尼公司 层叠型摄像装置和摄像模块
JP2017041559A (ja) * 2015-08-20 2017-02-23 日本化薬株式会社 光電変換素子、撮像素子、光センサー及び光電変換素子用材料
WO2017159362A1 (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
CN107871757B (zh) * 2016-09-23 2020-04-14 京东方科技集团股份有限公司 有机发光二极管阵列基板及其制备方法、显示装置
JP2018074077A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 ソニー株式会社 撮像素子、固体撮像装置及び電子デバイス
JP2018093052A (ja) 2016-12-02 2018-06-14 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その製造方法、並びに電子機器
FR3076082B1 (fr) * 2017-12-21 2020-01-24 Isorg Capteur d'image
CN110197875A (zh) 2018-02-26 2019-09-03 松下知识产权经营株式会社 光电转换元件及其制造方法
CN111971800A (zh) * 2018-06-14 2020-11-20 松下知识产权经营株式会社 具备控制电极、透明电极和将上述控制电极与上述透明电极的侧面电连接的连接层的图像传感器
CN110784634B (zh) * 2019-11-15 2021-10-29 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、控制方法、摄像头组件及移动终端
CN111384077B (zh) * 2020-04-15 2021-03-16 上海尧凯电子技术有限公司 一种半导体传感器封装及其形成方法
TWI794604B (zh) * 2020-05-04 2023-03-01 晶元光電股份有限公司 光感測元件

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070215204A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion device and solid-state imaging device
CN101335279A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 东部高科股份有限公司 图像传感器及其制造方法
US20090315136A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion element and solid-state imaging device
CN101814516A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 索尼公司 固态成像器件及其制造方法、和成像装置
CN102623478A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 索尼公司 固态摄像装置、制造固态摄像装置的方法及电子设备
TW201316500A (zh) * 2011-09-21 2013-04-16 Fujifilm Corp 固體攝影元件
CN103098213A (zh) * 2010-07-15 2013-05-08 索尼公司 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备
WO2013065685A1 (ja) * 2011-10-31 2013-05-10 富士フイルム株式会社 光電変換素子及び撮像素子
US20140231782A1 (en) * 2011-10-31 2014-08-21 Fujifilm Corporation Imaging device and method for manufacturing imaging device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3358935B2 (ja) * 1995-10-02 2002-12-24 シャープ株式会社 液晶表示素子およびその製造方法
JP4817584B2 (ja) 2002-05-08 2011-11-16 キヤノン株式会社 カラー撮像素子
JP2006049874A (ja) * 2004-07-06 2006-02-16 Fuji Photo Film Co Ltd 機能素子及びその製造方法
US7642711B2 (en) * 2004-07-06 2010-01-05 Fujifilm Corporation Functional layer having wiring connected to electrode and barrier metal between electrode and wiring
JP2008091629A (ja) * 2006-10-02 2008-04-17 Fujifilm Corp 放射線画像検出器
JP2010010478A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujifilm Corp 光電変換装置、光電変換装置の製造方法及び撮像装置
JP5525890B2 (ja) * 2009-03-30 2014-06-18 富士フイルム株式会社 光電変換素子及び撮像素子
JP5564847B2 (ja) * 2009-07-23 2014-08-06 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
JP2011228648A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Fujifilm Corp 撮像素子
JP6138639B2 (ja) 2013-09-12 2017-05-31 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製造方法、並びに電子機器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070215204A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion device and solid-state imaging device
CN101335279A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 东部高科股份有限公司 图像传感器及其制造方法
US20090315136A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion element and solid-state imaging device
CN101814516A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 索尼公司 固态成像器件及其制造方法、和成像装置
CN103098213A (zh) * 2010-07-15 2013-05-08 索尼公司 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备
CN102623478A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 索尼公司 固态摄像装置、制造固态摄像装置的方法及电子设备
TW201316500A (zh) * 2011-09-21 2013-04-16 Fujifilm Corp 固體攝影元件
WO2013065685A1 (ja) * 2011-10-31 2013-05-10 富士フイルム株式会社 光電変換素子及び撮像素子
US20140231782A1 (en) * 2011-10-31 2014-08-21 Fujifilm Corporation Imaging device and method for manufacturing imaging device

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US20210028234A1 (en) 2021-01-28
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US9666643B2 (en) 2017-05-30
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US12035549B2 (en) 2024-07-09
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US20150070556A1 (en) 2015-03-12

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