CN111971800A

CN111971800A - 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

Info

Publication number: CN111971800A
Application number: CN201980025746.9A
Authority: CN
Inventors: 留河优子; 能泽克弥
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-20
Also published as: US11955493B2; US20210066360A1; JPWO2019239851A1; WO2019239851A1; JP7162275B2

Abstract

本公开一实施方式的图像传感器，具备：多个像素电极；控制电极；光电转换膜，配置在上述多个像素电极上；透明电极，配置在上述光电转换膜上；绝缘层，配置在上述透明电极的上表面的至少一部分上；以及连接层，将上述控制电极和上述透明电极进行电连接。上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触，在与上述透明电极的上述上表面垂直的剖面中，上述绝缘层的端部相比于上述透明电极的端部而言位于上述透明电极的内侧。

Description

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

技术领域

本公开涉及图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器具备一维或二维地配置的多个像素，所述像素包含产生与入射的光量相应的电信号的光检测元件。层叠型图像传感器是指图像传感器中的将从基板侧起依次层叠了像素电极、光电转换膜以及透明电极的构造的光检测元件作为像素而具有的图像传感器。

层叠型图像传感器的光检测元件经由像素电极而连接于信号检测电路，经由透明电极而连接于电压控制要素。信号检测电路对光向光检测元件入射从而产生的电信号进行检测。

电压控制要素，为了使得信号检测电路能够正确地检测光检测元件中产生的电信号，以使透明电极的电压成为规定的范围内的方式进行控制，或者，在从像素电极流动电流的情况下，使与之等量的电流向透明电极流动从而防止光检测元件的带电。

专利文献1、2公开了一种图像传感器，具备由有机半导体构成的光电转换膜、在有机光电转换膜上形成的透明电极、在透明电极上形成的保护膜、以及将在设于保护膜的开口内露出的透明电极与电压控制要素进行电连接的布线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-60315号公报

专利文献2：美国专利第9224789号说明书

发明内容

本公开提供能够以更少的制造工序、经由透明电极而以低电阻将电压向光电转换膜施加的图像传感器。

本公开的例示性图像传感器，具备：多个像素电极；控制电极；光电转换膜，配置在上述多个像素电极上；透明电极，配置在上述光电转换膜上；绝缘层，配置在上述透明电极的上表面的至少一部分上；以及连接层，将上述控制电极和上述透明电极进行电连接。上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触，在与上述透明电极的上述上表面垂直的剖面中，上述绝缘层的端部相比于上述透明电极的端部而言位于上述透明电极的内侧。

根据本公开的图像传感器，能提供由连接层将控制电极和透明电极的侧面进行电连接、从而能够以更少的制造工序来制造并且能够以低电阻将电压向光电转换膜施加的图像传感器。

附图说明

图1是表示摄像装置的电路构成的示意图。

图2是表示摄像装置中的单位像素单元的器件构造的剖面的示意图。

图3A是本实施方式的图像传感器的示意性剖面图。

图3B是本实施方式的图像传感器的、将保护膜去除了的示意性上表面图。

图4A是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4B是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4C是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4D是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4E是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4F是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4G是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图4H是表示本实施方式的图像传感器的制造方法中的工序的剖面图。

图5是表示图像传感器的其他形态的一部分的示意性剖面图。

图6是图像传感器的其他形态，是将保护膜去除了的状态的示意性上表面图。

图7是图像传感器的其他形态，是将保护膜去除了的状态的示意性上表面图。

图8是图像传感器的其他形态，是将保护膜去除了的状态的示意性上表面图。

图9A是表示图像传感器的其他形态的示意性上表面图。

图9B是表示图9A的图像传感器的一部分的示意性剖面图。

图10是表示图像传感器的制造方法的其他形态中的工序的剖面图。

具体实施方式

层叠型图像传感器中，以某种材料构成的光电转换膜的灵敏度根据施加于透明电极的电压而较大地变化，能够将该灵敏度实际上设为0。利用该特性，通过变更透明电极的电压，能够实现可进行电子快门动作的层叠型图像传感器。

此外，其他光电转换膜能够根据施加于透明电极的电压，使光电转换膜的分光灵敏度特性即分光光谱较大地变化。利用该特性，在某种层叠型图像传感器中，通过变更透明电极的电压，能够变更光电转换膜的不同的2个以上的分光灵敏度特性。

在这些图像传感器的情况下，电压控制要素通过使施加于透明电极的电压时间性地变化，来实现电子快门或使分光灵敏度特性的变更功能起作用的功能。

这样，在层叠型图像传感器中，为了使信号检测电路正确地检测在光检测元件中产生的电信号，必须通过电压控制要素进行控制以使透明电极的电位成为规定的范围内。此外，在从像素电极流动电流的情况下，为了避免光检测元件产生带电，必须使电流在电压控制要素与透明电极之间流动。

为了实现这些控制或动作，电压控制要素与光电转换膜之间的、包含透明电极的电压施加路径的电阻越低，则越产生电压变动变得更少、耗电变得更少、能够更高速地进行时间变化等优点。

另一方面，在光电转换膜所使用的材料之中，有与氧、臭氧、水分等发生反应从而光电转换功能劣化的材料。例如，在通过有机半导体构成光电转换膜的情况下，在有机半导体之中，有容易与氧、臭氧、水分等发生反应的材料。因此，在图像传感器的制造工序中，光电转换膜的形成以及构图优选在光电转换功能不劣化的环境下进行。例如，优选在氮等惰性气氛、或者真空下形成光电转换膜并进行构图。

但是，通常，为了使光电转换膜的形成以及构图全部在惰性气氛或真空下进行，需要非常大规模的制造装置。此外，在制造装置间，将形成了光电转换膜的晶片进行搬运的情况下，为了在惰性气氛下进行，也需要大规模的搬运设备。

本申请发明者们想到了具备将电压控制要素和光电转换膜以低电阻连接、并且制造工序中的光电转换膜的操作能够变得容易的新型构造的图像传感器。本公开的图像传感器以及图像传感器的制造方法的概要如下。

[项目1]

本公开的项目1的图像传感器，具备：

多个像素电极；

控制电极；

在上述多个像素电极上配置的光电转换膜；

在上述光电转换膜上配置的透明电极；

在上述透明电极的上表面的至少一部分上配置的绝缘层；以及

将上述控制电极和上述透明电极电连接的连接层。

上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触，

在上述透明电极的与上述上表面垂直的剖面中，上述绝缘层的端部位于比上述透明电极的端部靠上述透明电极的内侧的位置。

这里，上述透明电极可以用导电性半导体构成。此外，上述控制电极可以用金属或金属的化合物构成。

[项目2]

在项目1记载的图像传感器中，上述连接层可以还与上述光电转换膜的侧面接触。

[项目3]

在项目1或2记载的图像传感器中，上述连接层可以将上述绝缘层的一部分覆盖。

[项目4]

在项目1至3中任一项记载的图像传感器中，上述连接层可以还与上述透明电极的上述上表面的一部分接触。

[项目5]

在项目1至4中任一项记载的图像传感器中，上述连接层可以在平面视中与上述多个像素电极的一部分重叠。

[项目6]

在项目5记载的图像传感器中，上述连接层可以具有遮光性。

[项目7]

项目1至6中任一项记载的图像传感器可以还具备将上述连接层以及上述绝缘层覆盖的保护膜。

[项目8]

在项目1至7中任一项记载的图像传感器中，可以是，

在平面视中，上述透明电极具有多边形形状，

上述透明电极的上述至少1个侧面具备多个侧面，

上述连接层与上述透明电极的上述多个侧面接触。

[项目9]

本公开的项目9的图像传感器，具备：

多个像素电极，

控制电极，

在上述多个像素电极上配置的光电转换膜，

在上述光电转换膜上配置的透明电极，

在上述透明电极的上表面的至少一部分上配置的绝缘层，

将上述控制电极和上述透明电极进行电连接的连接层。

上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触，

在上述绝缘膜中，没有配置将上述透明电极的上述上表面与上述连接层进行连接的孔。

[项目10]

本公开的项目10的图像传感器的制造方法，包括：

准备具有多个像素电极以及控制电极的电路部的工序(A)，

在上述多个像素电极上形成光电转换膜的工序(B)，

在上述光电转换膜的上表面形成由导电性半导体构成的透明电极的工序(C)，

在上述透明电极上形成绝缘层的工序(D)，

将上述光电转换膜的一部分、上述透明电极的一部分以及上述绝缘层的一部分分别除去而进行构图的工序(E)，

形成将通过上述工序(E)而露出的上述透明电极的侧面、与上述控制电极进行电连接的连接层的工序(F)。

[项目11]

在项目10记载的图像传感器的制造方法中，可以是，

在上述工序(F)中，将上述连接层还与上述光电转换膜相接合。

[项目12]

在项目10记载的图像传感器的制造方法中，可以是，

在上述工序(E)中，

利用包含氯及氟的至少一方的气体，通过干法蚀刻来除去上述透明电极的一部分以及上述绝缘层的一部分，

利用包含氧的气体，通过干法蚀刻来除去上述光电转换膜的一部分。

[项目13]

在项目10至12中任一项记载的图像传感器的制造方法中，可以是，

在上述工序(E)中，将上述绝缘层进行构图，以使上述透明电极的上述上表面的外周部露出，

在上述工序(F)中，使上述连接层还与上述透明电极的上述外周部相接合。

[项目14]

在上述工序(F)中，上述连接层还形成在上述绝缘层的至少一部分上。

以下，参照附图对本公开的图像传感器的实施方式进行说明。

(包括图像传感器的摄像装置的概要)

首先，概括地说明使用本公开的图像传感器的摄像装置。图1示意性表示摄像装置500的电路构成。摄像装置500具备包括多个单位像素单元14的图像传感器101和周边电路。

多个单位像素单元14在半导体基板上二维地即在行方向及列方向上排列，形成像素区域。图像传感器101也可以是线传感器(line sensor)。该情况下，多个单位像素单元14可以一维排列。本申请说明书中，行方向及列方向是指行及列分别延伸的方向。即，垂直方向是列方向，水平方向是行方向。

各单位像素单元14包括光检测部10、放大晶体管11、复位晶体管12和作为行选择晶体管的地址晶体管13。光检测部10包括像素电极50以及透明电极52。图像传感器101具备用于对透明电极52施加规定的电压的电压控制要素。电压控制要素例如是电压控制电路、恒压源等电压产生电路、接地线等电压基准线等。将电压控制要素施加的电压称作控制电压。本实施方式中作为电压控制要素而具备电压控制电路60。电压控制电路60可以产生一定的控制电压，也可以产生值不同的多个控制电压。例如，可以产生2个以上的不同值的控制电压，也可以产生在规定的范围内连续变化的控制电压。电压控制电路60根据对摄像装置500进行操作的操作者的指令、摄像装置500具备的其他控制部等的指令，来决定产生的控制电压的值，生成所决定的值的控制电压。电压控制电路60作为周边电路的一部分而设置在感光区域外。即，电压控制电路60可以设置于图像传感器101。

例如，电压控制电路60产生2个以上不同的控制电压，向透明电极52施加控制电压，从而光电转换膜51的分光灵敏度特性变化。此外，该分光灵敏度特性的变化中，包含对于应检测的光而言光电转换膜51的灵敏度成为零的分光灵敏度特性。由此，例如，在摄像装置500中，在单位像素单元14按每行进行检测信号的读出的期间，通过从电压控制电路60向透明电极52施加光电转换膜51的灵敏度成为零的控制电压，能够使检测信号的读出时入射的光的影响大致为零。由此，即使实质上按每行读出检测信号，也能够实现全局快门动作。

本实施方式中，如图1所示，通过对在行方向上排列的单位像素单元14的透明电极52，经由对置电极信号线16施加控制电压，从而使像素电极50与透明电极52之间的电压变化，将光检测部10的分光灵敏度特性进行切换。或者，通过施加控制电压以得到在摄像中在规定的定时对于光的灵敏度成为零的分光灵敏度特性从而实现电子快门动作。但是，也可以对像素电极50施加控制电压。为了将光向光检测部10照射、在像素电极50中将空穴作为信号电荷进行蓄积，相对于透明电极52，将像素电极设定为相对低的电位。此时，电子移动方向由于是相反的，所以从像素电极50向透明电极52流动电流。此外，为了将光向光检测部10照射、在像素电极50中将空穴作为信号电荷进行蓄积，相对于透明电极52，将像素电极设定为相对低的电位。此时，从透明电极52向像素电极50流动电流。

像素电极50被连接到放大晶体管11的栅极电极，由像素电极50聚集到的信号电荷被蓄积到位于像素电极50与放大晶体管11的栅极电极之间的电荷蓄积节点24。本实施方式中，信号电荷是空穴，但信号电荷也可以是电子。

在电荷蓄积节点24中蓄积的信号电荷作为与信号电荷的量相应的电压而被施加于放大晶体管11的栅极电极。放大晶体管11构成信号检测电路，将施加于栅极电极的电压放大。地址晶体管13选择性地读出被放大了的电压作为信号电压。复位晶体管12的源极/漏极电极被连接于像素电极50，复位晶体管12将电荷蓄积节点24中蓄积的信号电荷复位。换言之，复位晶体管12将放大晶体管11的栅极电极以及像素电极50的电位复位。

为了在多个单位像素单元14中将上述动作有选择地进行，摄像装置500包括电源布线21、垂直信号线17、地址信号线26和复位信号线27，这些线分别连接于单位像素单元14。具体而言，电源布线21连接于放大晶体管11的源极/漏极电极，垂直信号线17连接于地址晶体管13的源极/漏极电极。地址信号线26连接于地址晶体管13的栅极电极。此外，复位信号线27连接于复位晶体管12的栅极电极。

周边电路包括垂直扫描电路15、水平信号读出电路20、多个列信号处理电路19、多个负载电路18和多个差动放大器22。垂直扫描电路15也称作行扫描电路。水平信号读出电路20也称作列扫描电路。列信号处理电路19也称作行信号蓄积电路。差动放大器22也称作反馈放大器。

垂直扫描电路15被连接于地址信号线26以及复位信号线27，将在各行中配置的多个单位像素单元14以行单位进行选择，进行信号电压的读出以及像素电极50的电位的复位。作为源极跟随电源的电源布线21向各单位像素单元14供给规定的电源电压。水平信号读出电路20被电连接于多个列信号处理电路19。列信号处理电路19经由与各列对应的垂直信号线17，电连接于在各列中配置的单位像素单元14。负载电路18电连接于各垂直信号线17。负载电路18和放大晶体管11形成源极跟随电路。

多个差动放大器22对应于各列而设置。差动放大器22的负侧的输入端子被连接于对应的垂直信号线17。此外，差动放大器22的输出端子经由与各列对应的反馈线23而连接于单位像素单元14。

垂直扫描电路15通过地址信号线26，将对地址晶体管13的导通及截止进行控制的行选择信号向地址晶体管13的栅极电极施加。由此，读出对象的行被扫描并被选择。信号电压从被选择的行的单位像素单元14被向垂直信号线17读出。此外，垂直扫描电路15经由复位信号线27，将对复位晶体管12的导通及截止进行控制的复位信号向复位晶体管12的栅极电极施加。由此，成为复位动作的对象的单位像素单元14的行被选择。垂直信号线17将从被垂直扫描电路15选择的单位像素单元14读出的信号电压向列信号处理电路19传递。

列信号处理电路19进行以相关双采样为代表的噪音抑制信号处理以及模拟－数字转换(AD转换)等。

水平信号读出电路20从多个列信号处理电路19向水平共通信号线(未图示)依次读出信号。

差动放大器22经由反馈线23而连接于复位晶体管12的漏极电极。因而，差动放大器22当地址晶体管13和复位晶体管12处于导通状态时，在负端子接受地址晶体管13的输出值。差动放大器22进行反馈动作，以使放大晶体管11的栅极电位成为规定的反馈电压。此时，差动放大器22的输出电压值是0V或0V附近的正电压。反馈电压意味着差动放大器22的输出电压。

图2示意性表示摄像装置500中的单位像素单元14的器件构造的剖面。单位像素单元14包括半导体基板31、电荷检测电路25和光检测部10。半导体基板31例如是p型硅基板。电荷检测电路25检测被像素电极50捕捉的信号电荷，输出信号电压。电荷检测电路25包括放大晶体管11、复位晶体管12和地址晶体管13，形成于半导体基板31。

放大晶体管11包括形成在半导体基板31内且分别作为漏极电极及源极电极发挥功能的n型杂质区域41C及41D、位于半导体基板31上的栅极绝缘层38B和位于栅极绝缘层38B上的栅极电极39B。

复位晶体管12包括形成在半导体基板31内且分别作为漏极电极及源极电极发挥功能的n型杂质区域41B及41A、位于半导体基板31上的栅极绝缘层38A和位于栅极绝缘层38A上的栅极电极39A。

地址晶体管13包括形成在半导体基板31内且分别作为漏极电极及源极电极发挥功能的n型杂质区域41D及41E、位于半导体基板31上的栅极绝缘层38C和位于栅极绝缘层38C上的栅极电极39C。n型杂质区域41D被放大晶体管11和地址晶体管13共用，由此，放大晶体管11和地址晶体管13被串联连接。

在半导体基板31中，在与邻接的单位像素单元14之间以及放大晶体管11与复位晶体管12之间设有元件分离区域42。由元件分离区域42进行邻接的单位像素单元14间的电分离。此外，被蓄积在电荷蓄积节点的信号电荷的泄漏被抑制。

在半导体基板31的表面层叠有层间绝缘层43A、43B以及43C。在层间绝缘层43A中，埋设有被与复位晶体管12的n型杂质区域41B连接的接触插塞45A、被与放大晶体管11的栅极电极39B连接的接触插塞45B以及将接触插塞45A和接触插塞45B连接的布线46A。由此，复位晶体管12的n型杂质区域41B(漏极电极)被与放大晶体管11的栅极电极39B电连接。此外，布线46A经由接触插塞47A、布线46B、接触插塞47B、布线46C以及接触插塞47C，与像素电极50电连接。

光检测部10设置在层间绝缘层43C上。光检测部10包括透明电极52、光电转换膜51和比透明电极52靠半导体基板31侧的像素电极50。光电转换膜51被透明电极52和像素电极50夹着。此外，光检测部10具备在透明电极52的上表面的至少一部分形成的绝缘层119。光检测部10可以还具备保护膜120。以下详细说明光电转换膜51的构造。像素电极50设置在层间绝缘层43C上。

透明电极52由对于应检测的光而言透明且具有导电性的半导体构成。例如，透明电极52由氧化铟锡(ITO)、含铝氧化锌(AZO)、含镓氧化锌(GZO)等构成。也可以使用其他透明导电性半导体。像素电极50由铝、铜等金属、掺有杂质而被赋予导电性的多晶硅等形成。

如图2所示，单位像素单元14在光检测部10的透明电极52上具有滤色器53。在滤色器53上可以还有微透镜54。

本实施方式中，各单位像素单元14的光电转换膜51以及透明电极52分别被与邻接的单位像素单元14的光电转换膜51以及透明电极52连接，构成一体的光电转换膜51以及透明电极52。但是，光电转换膜51也可以按每个单位像素单元14而分离。此外，透明电极52也可以按二维配置的单位像素单元14的每行或每列而一体地连接。相对于此，各单位像素单元14的像素电极50不与邻接的单位像素单元14的像素电极50连接，是独立的。

另外，图像传感器101也可以不检测基于光电转换的电荷，而检测光电转换膜的电容变化。这样的类型的图像传感器以及摄像装置例如在国际公开WO2017/081847号中公开。即，光电转换膜51可以生成与入射的光的强度相应的空穴电子对，也可以根据入射的光的强度而电容变化。通过对生成的电荷或电容的变化进行检测，能够检测向光电转换膜51入射的光。

(图像传感器的构造)

图3A是图像传感器101的示意性剖面图，图3B是将保护膜120去除了的图像传感器101的示意性上表面图。在这以后的图中，将图2所示的半导体基板31以及层间绝缘层43A、43B、43C一并作为基板100来表示。

图像传感器101具备上述多个像素电极50、光电转换膜51以及透明电极52。此外，图像传感器101还具备控制电极112和连接部115。多个像素电极50以及控制电极112构成形成于基板100的电路部。此外，连接部115构成对置电极信号线16的一部分。

多个像素电极50一维或二维排列并埋设于基板100，使得从基板100的上表面100a，多个像素电极50各自的上表面露出。以将多个像素电极50覆盖的方式在基板100的上表面100a配置有光电转换膜51，进而在光电转换膜51之上配置有透明电极52。透明电极52以将光电转换膜51的至少设置有像素电极50的区域上覆盖的方式，将光电转换膜51的上表面51a覆盖。本实施方式中，透明电极52覆盖光电转换膜51的上表面51a整体而形成。

绝缘层119将透明电极52的上表面52a的至少一部分上覆盖而形成。绝缘层119也可以以将透明电极52的至少设有像素电极50的区域上覆盖的方式将上表面52a覆盖。

连接部115被与控制电极112和透明电极52接合，将它们电连接。具体而言，连接部115与在基板100处露出的控制电极112以及透明电极52的侧面52s相接合。连接部115还将光电转换膜51的侧面51s也覆盖。此外，连接部115将绝缘层119的上表面119a的设有像素电极50的区域的上方以外的一部分覆盖。连接部115与控制电极112的接合面积可以大于也可以小于连接部115与透明电极52的接合面积，此外，也可以相同。

本实施方式中，在平面视中，光电转换膜51、绝缘层119以及透明电极52具有矩形形状，与透明电极52的4个边52c、52d、52e、52f中的边52e、52f接近地配置有控制电极112。因此，图像传感器101具备2个连接部115，在与透明电极52的边52e、52f分别接近的位置，2个连接部115分别与控制电极112和透明电极52的侧面52s接合，将控制电极112和透明电极52电连接。本实施方式中，在透明电极52的4个边52c、52d、52e、52f的各自处，绝缘层119的侧面119s位于与透明电极52的侧面52s同一面。

保护膜120将连接部115以及绝缘层119覆盖而设置在基板100的上表面100a上。

光电转换膜51例如由有机半导体构成。光电转换膜51可以包含1个或多个有机半导体层。例如，光电转换膜51除了生成空穴－电子对的光电转换层以外，可以包含对电子或空穴进行输送的载流子输送层、对载流子进行阻挡的阻挡层等。这些有机半导体层能够采用公知材料的有机p型半导体以及有机n型半导体。

透明电极52由上述的材料形成。控制电极112由金属或金属的化合物构成，具有遮光性。例如，控制电极112由钛、氮化钛、铝、硅以及含铜的铝、铜、钨等、或它们的合金等形成。控制电极112可以由上述的材料的单层构成，也可以具备含有多个层的层叠构造。

连接部115由金属或金属的化合物构成。例如，连接部115由钛、氮化钛、铝、硅、含铜的铝(AlSiCu)、铜、钨、金、银、镍、钴等、或它们的合金等形成。此外，与控制电极112同样，可以是单层也可以是层叠的。

绝缘层119以及保护膜120由具有绝缘性的材料构成。例如，绝缘层119由氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、有机或无机高分子材料等形成。绝缘层119以及保护膜120可以对于图像传感器101应检测的波长的光是透明的。

(图像传感器的制造方法)

图像传感器101例如能够通过以下的方法来制造。

(A)准备电路部的工序

首先，如图4A所示，准备电路部。具体而言，如上述那样，准备多个像素电极50以及控制电极112在上表面100a露出的基板100。电路部更详细而言，在各像素电极50中具备图2所示的构造，能够利用公知的半导体装置的制造方法来制作。

(B)形成光电转换膜的工序

如图4B所示，在基板100的上表面100a，至少将像素电极50覆盖而形成光电转换膜51。光电转换膜51能够通过旋涂法、喷射法、有模涂敷法(die coating)、喷涂法、真空蒸镀法、丝网印刷法等形成。

(C)形成透明电极的工序

如图4B所示，将透明电极52形成在光电转换膜51上。透明电极52形成在光电转换膜51的至少设有像素电极50的区域上。透明电极52可以通过溅射法形成。

(D)形成绝缘层的工序

如图4B所示，将绝缘层119形成在透明电极52上。绝缘层119形成在透明电极52的至少设有像素电极50的区域上。绝缘层119能够通过原子层沉积(ALD)法、化学气相沉积(CVD)法、溅射法等形成。

(E)构图的工序

通过将光电转换膜51的一部分、透明电极52的一部分以及绝缘层119的一部分分别除去，来进行光电转换膜51、透明电极52以及绝缘层119的构图。如图4C所示，在绝缘层119上形成感光性的抗蚀剂400。例如，通过旋涂法形成抗蚀剂400。接着，利用光掩模将抗蚀剂400曝光，进行显影，从而如图4D所示，形成具有规定的图案的抗蚀剂400的掩模。

接着，利用抗蚀剂400的掩模，进行光电转换膜51、透明电极52以及绝缘层119的蚀刻。也可以通过干法蚀刻，进行光电转换膜51、透明电极52以及绝缘层119的构图。

绝缘层119以及透明电极52可以使用包含氟、氯、溴以及碘等卤素的气体，也可以使用包含氟及氯的至少一方元素的气体。此外，干法蚀刻可以采用通过等离子放电将气体等离子化、等离子化了的气体的化学物种与绝缘层119及透明电极52进行反应的反应性蚀刻(RIE)。通常，绝缘层119以及透明电极52由含有氮或硅的材料构成，因此通过使用这些气体以及蚀刻方法，能够有效率地将绝缘层119以及透明电极52进行蚀刻。

另一方面，光电转换膜51也可以通过含氧的气体进行干法蚀刻。更具体而言可以是，将含氧的气体填充到反应室中，通过基于氧化反应的化学蚀刻，使光电转换膜51氧化。光电转换膜51由于含有大量碳，所以通过与氧气的氧化反应，能够作为氧化碳而除去。

这样，通过利用不同的气体种类对绝缘层119及透明电极52和光电转换膜51进行蚀刻，能够抑制干法蚀刻时的等离子等所引起的损伤、并且调整侧蚀。此外，光电转换膜51的上表面51a由于被绝缘层119覆盖，所以在图像传感器101的制造工序中，在外部露出的仅是侧面51s。由此，在蚀刻中以及其他制造工序中，能够抑制光电转换膜51与氧、臭氧、水分等接触、劣化。

通过构图的工序，如图4E所示，光电转换膜51的一部分、透明电极52的一部分以及绝缘层119的一部分被分别除去，能够形成具有所希望的图案且侧面51s、侧面52s以及侧面119s露出的光电转换膜51、透明电极52以及绝缘层119。在侧蚀的量小的情况下，绝缘层119的侧面119s与透明电极52的侧面52s大致位于同一面。

(F)形成连接层的工序

形成将透明电极52的侧面52s与控制电极112电连接的连接部115。如图4F所示，将绝缘层119的上表面119a、绝缘层119的侧面119s、透明电极52的侧面52s、光电转换膜51的侧面51s覆盖而在基板100的上表面100a的整体形成金属或金属化合物的层115B。层115B能够利用溅射法、真空蒸镀法等形成。然后，形成使至少设有像素电极50的区域露出的抗蚀剂(未图示)，以抗蚀剂作为掩模，对层115B进行蚀刻，从而如图4G所示，形成在基板100的上表面100a中与控制电极112接合、并与透明电极52的侧面52s接合的连接部115。

(G)形成保护膜的工序

在图像传感器101具备保护膜120的情况下，如图4H所示，将连接部115以及绝缘层119覆盖，在基板100的上表面100a上形成保护膜。由此，制作出图像传感器101。

(图像传感器的特征)

根据图像传感器101，在从控制电极112至光电转换膜51的电压施加路径中，代替透明电极52，将不需要透光性的部分用与透明电极52相比导电性高的连接部115进行布线。因此，能够将控制电极112的电压经由透明电极52以低电阻向光电转换膜51施加，抑制了光电转换膜51中的电压变动。由此，实现能够进行更稳定的摄像的图像传感器。此外，被用于追求更少耗电的移动设备的摄像装置，能够实现高速电子快门、或能够更高速地进行分光灵敏度特性的切换的摄像装置。

此外，通过使用上述制造工序，光电转换膜51被绝缘层覆盖，能够抑制图像传感器的制造工序中对光电转换膜51的损伤。透明电极52与连接部115的接触在透明电极52的侧面52s进行，所以通过透明电极52的构图，形成与连接部115连接的侧面52s，不需要如专利文献1、2所公开的图像传感器那样，另外将用于实现接触的开口形成于绝缘层119。因此，实现图像传感器101的制造工序中的掩模数的削减以及制造工序数的削减，能够降低图像传感器101的制造成本，缩短制造时间。由此，根据本实施方式，能够以低成本制造高性能的图像传感器101。

(其他形态)

本实施方式的图像传感器101能够进行各种改变。

连接部115的配置及形状能够进行各种改变。如图5所示，连接部115中的将绝缘层119的上表面119a覆盖的部分115A在平面视中可以与多个像素电极50中的至少一部分重叠。对于与连接部115的部分115A重叠的像素电极50的单位像素单元14，连接部115作为遮光膜发挥功能，光始终不入射。因此，该单位像素单元14能够用于得到暗时状态下的参照信号即光学黑(optical black)。

如图6所示，连接部115可以配置在透明电极52的矩形形状的3边。该情况下，连接部115与边52c、52d、52f的3个侧面52s接合。该形态下，控制电极112在基板100的上表面100a配置有1个。根据该形态，控制电极112仅配置在一处，但低电阻的连接部115被连接于透明电极52的3边，连接部115与透明电极52的接合面积变大，能够以更低电阻将连接部115与透明电极52电连接。因此，向透明电极52施加电压时的延迟被抑制，电压变化的同步性提高。

如图7、图8所示，连接部115可以配置在透明电极52的矩形形状的4边。该情况下，连接部115与边52c、52d、52e、52f的4个侧面52s接合。该情况下，如图7所示，可以将间隙300设于连接部115，如图8所示，也可以不设置间隙300。如图7所示那样设置间隙300的情况下，间隙300例如用于对利用荫罩(shadow mask)形成连接部115时的光照射区域的开口部的掩模进行保持。此外，如图8所示，连接部115将矩形形状的4边的侧面52s连续地连接的情况下，向透明电极52施加电压时的延迟被进一步抑制，电压变化的同步性提高。此外，由于连接部115将透明电极52以及光电转换膜51的侧面全部覆盖，所以兼具防止光电转换膜51从基板剥离的功能、以及防止光电转换膜51的侧面置于大气等中的功能。

如图9A以及图9B所示，透明电极52的上表面52a的一部分也可以不被绝缘层119覆盖。具体而言，上表面52a中的外周部52ap可以不被绝缘层119覆盖而从绝缘层119露出。这样的构造例如如图10所示，在构图的工序(E)中，利用抗蚀剂400，通过蚀刻形成绝缘层119、透明电极52以及光电转换膜51时，在与厚度方向垂直的方向上也能通过蚀刻形成绝缘层119。在构图的工序(E)中，绝缘层119最长地曝露于被蚀刻的环境中，所以绝缘层119在与厚度方向垂直的方向上被最大程度蚀刻，侧面119s后退，从而透明电极52的外周部52ap露出。该情况下，在透明电极52的4个边52c、52d、52e、52f的每一个处，绝缘层119的侧面119s相比于透明电极52的侧面52s而言位于向透明电极52的中心靠近侧。图9B所示的剖面图中，绝缘层119的端部相比于透明电极52的端部而言位于透明电极52的内侧。

透明电极52的上表面52a中的不被绝缘层119覆盖的外周部52ap可以被连接部115覆盖而接合。该情况下，连接部可以还覆盖保护膜120，也可以覆盖透明电极52的外周部52ap但是保护膜120不覆盖。通过使外周部52ap与连接部115接合，能够使透明电极52与连接部115的接触面积更大，能够将透明电极52和连接部115以更低电阻进行电连接。

本公开的图像传感器能够用于各种用途的摄像装置。

标记说明

10 光检测部

11 放大晶体管

12 复位晶体管

13 地址晶体管

14 单位像素单元

15 垂直扫描电路

16 对置电极信号线

17 垂直信号线

18 负载电路

19 列信号处理电路

20 水平信号读出电路

21 电源布线

22 差动放大器

23 反馈线

24 电荷蓄积节点

25 电荷检测电路

26 地址信号线

27 复位信号线

30 电压控制电路

31 半导体基板

38A，38B，38C 栅极绝缘层

39A，39B，39C 栅极电极

41B，41C，41D n型杂质区域

42 元件分离区域

43A，43B，43C 层间绝缘层

45A，45B，47A，47B，47C 接触插塞

46A，46B，46C 布线

50 像素电极

51 光电转换膜

51a 上表面

51s 侧面

52 透明电极

52a 上表面

52ap 外周部

52c，52d，52e，52f 边

52s 侧面

53 滤色器

60 电压控制电路

100 基板

100a 上表面

101 图像传感器

112 控制电极

115 连接部

115A 部分

115B 层

119 绝缘层

119a 上表面

119s 侧面

120 保护膜

300 间隙

400 抗蚀剂

500 摄像装置

Claims

1.一种图像传感器，其特征在于，

具备：

多个像素电极；

控制电极；

光电转换膜，配置在上述多个像素电极上；

透明电极，配置在上述光电转换膜上；

绝缘层，配置在上述透明电极的上表面的至少一部分上；以及

连接层，将上述控制电极和上述透明电极进行电连接；

上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触；

在与上述透明电极的上述上表面垂直的剖面中，上述绝缘层的端部相比于上述透明电极的端部而言位于上述透明电极的内侧。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

上述连接层还与上述光电转换膜的侧面接触。

3.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，

上述连接层覆盖上述绝缘层的一部分。

4.如权利要求1～3中任一项所述的图像传感器，其特征在于，

上述连接层还与上述透明电极的上述上表面的一部分接触。

5.如权利要求1～4中任一项所述的图像传感器，其特征在于，

上述连接层在平面视中与上述多个像素电极的一部分重叠。

6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，

上述连接层具有遮光性。

7.如权利要求1～6中任一项所述的图像传感器，其特征在于，

还具备将上述连接层以及上述绝缘层覆盖的保护膜。

8.如权利要求1～7中任一项所述的图像传感器，其特征在于，

在平面视中，上述透明电极具有多边形形状；

上述透明电极的上述至少1个侧面具备多个侧面；

上述连接层与上述透明电极的上述多个侧面接触。

9.一种图像传感器，其特征在于，

具备：

多个像素电极；

控制电极；

光电转换膜，配置在上述多个像素电极上；

透明电极，配置在上述光电转换膜上；

连接层，将上述控制电极和上述透明电极进行电连接；

上述连接层与上述透明电极的至少1个侧面接触；

在上述绝缘膜中，没有配置将上述透明电极的上述上表面和上述连接层进行连接的孔。