JP7162275B2 - 制御電極と、透明電極と、前記制御電極と前記透明電極の側面とを電気的に接続する接続層と、を備えるイメージセンサ - Google Patents
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Description
本開示の項目1に係るイメージセンサは、
複数の画素電極と、
制御電極と、
前記複数の画素電極上に配置された光電変換膜と、
前記光電変換膜上に配置された透明電極と、
前記透明電極の上面の少なくとも一部上に配置された絶縁層と、
前記制御電極と前記透明電極とを電気的に接続する接続層と、
を備える。
前記透明電極の前記上面に垂直な断面において、前記絶縁層の端部は、前記透明電極の端部よりも前記透明電極の内側に位置する。
項目1に記載のイメージセンサにおいて、前記接続層は前記光電変換膜の側面とさらに接触していてもよい。
項目1または2に記載のイメージセンサにおいて、前記接続層は、前記絶縁層の一部を覆っていてもよい。
項目1から3のいずれかに記載のイメージセンサにおいて、前記接続層は、前記透明電極の前記上面の一部とさらに接触していてもよい。
項目1から4のいずれかに記載のイメージセンサにおいて、前記接続層は、平面視において、前記複数の画素電極の一部と重なっていてもよい。
項目5に記載のイメージセンサにおいて、前記接続層は遮光性を有していてもよい。
項目1から6のいずれかに記載のイメージセンサは、前記接続層および前記絶縁層を覆う保護膜をさらに備えていてもよい。
項目1から7のいずれかに記載のイメージセンサにおいて、
平面視において、前記透明電極は多角形形状を有しており、
前記透明電極の前記少なくとも1つの側面は、複数の側面を備え、
前記接続層は、前記透明電極の前記複数の側面と接触していてもよい。
本開示の項目9に係るイメージセンサは、
複数の画素電極と、
制御電極と、
前記複数の画素電極上に配置された光電変換膜と、
前記光電変換膜上に配置された透明電極と、
前記透明電極の上面の少なくとも一部上に配置された絶縁層と、
前記制御電極と前記透明電極とを電気的に接続する接続層と、
を備える。
前記絶縁膜には、前記透明電極の前記上面と前記接続層とを接続する孔は配置されていない。
本開示の項目10に係るイメージセンサの製造方法は、複数の画素電極および制御電極を有する回路部を用意する工程(A)と、
前記複数の画素電極上に光電変換膜を形成する工程(B)と、
前記光電変換膜の上面に導電性半導体で構成される透明電極を形成する工程(C)と、
前記透明電極上に絶縁層を形成する工程(D)と、
前記光電変換膜の一部、前記透明電極の一部および前記絶縁層の一部をそれぞれ除去することによってパタニングする工程(E)と、
前記工程(E)により露出した前記透明電極の側面と、前記制御電極とを電気的に接続する接続層を形成する工程(F)と、
を含む。
項目10に記載のイメージセンサの製造方法において、
前記工程(F)において、前記接続層をさらに前記光電変換膜と接合させてもよい。
項目10に記載のイメージセンサの製造方法において、
前記工程(E)において、
前記透明電極の一部および前記絶縁層の一部を塩素およびフッ素の少なくとも一方を含むガスを用いてドライエッチングによって除去し、
前記光電変換膜の一部を、酸素を含むガスを用いてドライエッチングによって除去してもよい。
項目10から12のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法において、
前記工程(E)において、前記透明電極の前記上面の外周部が露出するように、前記絶縁層をパタニングし、
前記工程(F)において、前記接続層を前記透明電極の前記外周部とさらに接合させてもよい。
項目10から12のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法において、
前記工程(F)において、前記接続層は、前記絶縁層の少なくも一部上にも形成してもよい。
まず、本開示のイメージセンサが用いられる撮像装置を概括的に説明する。図1は撮像装置500の回路構成を模式的に示している。撮像装置500は、複数の単位画素セル14を含むイメージセンサ101と周辺回路とを備えている。
図3Aはイメージセンサ101の模式的な断面図であり、図3Bは、保護膜120を取り除いたイメージセンサ101の模式的な上面図である。これ以降の図では、図2に示した半導体基板31および層間絶縁層43A、43B、43Cをまとめて基板100として示している。
イメージセンサ101は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
まず、図4Aに示すように、回路部を用意する。具体的には、前述したように、複数の画素電極50および制御電極112が上面100aに露出した基板100を用意する。回路部は、より詳細には、各画素電極50において図2に示す構造を備えており、公知の半導体装置の製造方法を用いて作製することができる。
図4Bに示すように、基板100の上面100aに、少なくとも画素電極50を覆うように光電変換膜51を形成する。光電変換膜51は、スピンコート法、インクジェット法、ダイコート法、スプレーコート法、真空蒸着法、スクリーン印刷法などによって形成することができる。
図4Bに示すように、透明電極52を光電変換膜51上に形成する。透明電極52は、光電変換膜51の、少なくとも画素電極50が設けられた領域上に形成する。透明電極52は、スパッタ法によって形成してもよい。
図4Bに示すように、絶縁層119を透明電極52上に形成する。絶縁層119は、透明電極52の、少なくとも画素電極50が設けられた領域上に形成する。絶縁層119は、原子層堆積(ALD)法、化学気相堆積(CVD)法、スパッタリング法などによって形成することができる。
光電変換膜51の一部、透明電極52の一部および絶縁層119の一部をそれぞれ除去することによって、光電変換膜51、透明電極52および絶縁層119のパタニングを行う。図4Cに示すように、絶縁層119上に感光性であるレジスト400を形成する。例えば、スピンコート法によってレジスト400を形成する。次に、フォトマスクを用いてレジスト400を露光し、現像を行うことによって、図4Dに示すように、所定のパターンを有する、レジスト400のマスクを形成する。
透明電極52の側面52sと、制御電極112とを電気的に接続する接続部115を形成する。図4Fに示すように、絶縁層119の上面119a、絶縁層119の側面119s、透明電極52の側面52s、光電変換膜51の側面51sを覆って基板100の上面100aの全体に金属または金属の化合物の層115Bを形成する。層115Bは、スパッタ法、真空蒸着法などを用いて形成することができる。その後、少なくとも画素電極50が設けられた領域を露出するレジスト(不図示)を形成し、レジストをマスクとして、層115Bをエッチングすることによって、図4Gに示すように、基板100の上面100aにおいて制御電極112と接合され、透明電極52の側面52sと接合された接続部115が形成される。
イメージセンサ101が保護膜120を備えている場合には、図4Hに示すように、接続部115および絶縁層119を覆って、基板100の上面100a上に保護膜を形成する。これによりイメージセンサ101が作製される。
イメージセンサ101によれば、制御電極112から光電変換膜51までの電圧印加経路のうち、透光性を必要としない部分を透明電極52に代えて、透明電極52よりも導電性の高い接続部115で配線している。このため、制御電極112の電圧を、透明電極52を介して低抵抗で、光電変換膜51に印加することが可能であり、光電変換膜51における電圧変動が抑制される。よって、より安定した撮像が可能なイメージセンサが実現する。また、より少ない電力消費が求められるモバイル機器の撮像装置に用いられ、高速の電子シャッター、あるいはより高速に分光感度特性の切り替えが可能な撮像装置が実現し得る。
本実施形態のイメージセンサ101には種々の改変が可能である。
11 増幅トランジスタ
12 リセットトランジスタ
13 アドレストランジスタ
14 単位画素セル
15 垂直走査回路
16 対向電極信号線
17 垂直信号線
18 負荷回路
19 カラム信号処理回路
20 水平信号読出し回路
21 電源配線
22 差動増幅器
23 フィードバック線
24 電荷蓄積ノード
25 電荷検出回路
26 アドレス信号線
27 リセット信号線
30 電圧制御回路
31 半導体基板
38A、38B、38C ゲート絶縁層
39A、39B、39C ゲート電極
41B、41C、41D n型不純物領域
42 素子分離領域
43A、43B、43C 層間絶縁層
45A、45B、47A、47B、47C コンタクトプラグ
46A、46B、46C 配線
50 画素電極
51 光電変換膜
51a 上面
51s 側面
52 透明電極
52a 上面
52ap 外周部
52c、52d、52e、52f 辺
52s 側面
53 カラーフィルター
60 電圧制御回路
100 基板
100a 上面
101 イメージセンサ
112 制御電極
115 接続部
115A 部分
115B 層
119 絶縁層
119a 上面
119s 側面
120 保護膜
300 間隙
400 レジスト
500 撮像装置
Claims (16)
- 複数の画素電極と、
制御電極と、
前記複数の画素電極上に配置された光電変換膜と、
前記光電変換膜上に配置された透明電極と、
前記透明電極の上面の少なくとも一部上に配置された絶縁層と、
前記制御電極と前記透明電極とを電気的に接続し、金属または金属の化合物を含み、遮光性を有する接続層と、
を備え、
前記接続層は前記透明電極の側面と接触しており、かつ、前記絶縁層の上面の一部を覆っており、
前記絶縁層の側面、前記透明電極の側面および前記光電変換膜の側面は連続的につながっており、
前記絶縁層には、前記接続層に覆われたすべての領域において、前記透明電極の前記上面と前記接続層とを接続する孔は配置されていない、
イメージセンサ。 - 前 記透明電極の側面はテーパー形状になっている、
請求項1に記載の イメージセンサ。 - 前記接続層は前記光電変換膜の側面とさらに接触している、
請求項1または2に記載のイメージセンサ。 - 前記接続層は、前記絶縁層の上面の一部を覆っている、
請求項2に記載のイメージセンサ。 - 前記接続層は、前記透明電極の上面と接触しない、
請求項1に記載のイメージセンサ。 - 前記接続層は、平面視において、前記複数の画素電極の一部と重なっている、
請求項1から5のいずれかに記載のイメージセンサ。 - 前記接続層は、平面視において、前記複数の画素電極の他の一部と重ならない、
請求項6に記載のイメージセンサ。 - 前記接続層および前記絶縁層を覆う保護膜をさらに備える、
請求項1から7いずれかに記載のイメージセンサ。 - 平面視において、前記透明電極は多角形形状を有しており、
前記透明電極は、複数の側面を備え、
前記接続層は、前記透明電極の前記複数の側面と接触している、
請求項1から8のいずれかに記載のイメージセンサ。 - 前記接続層は、前記絶縁層の上面の他の一部を覆わない、
請求項1から9のいずれかに記載のイメージセンサ。 - 複数の画素電極および制御電極を用意する工程(A)と、
前記複数の画素電極上に光電変換膜を形成する工程(B)と、
前記光電変換膜の上面に透明電極を形成する工程(C)と、
前記透明電極上に絶縁層を形成する工程(D)と、
前記絶縁層の側面、前記透明電極の側面および前記光電変換膜の側面が連続的につながっているように、前記光電変換膜、前記透明電極および前記絶縁層をパタニングする工程(E)と、
前記工程(E)により露出した前記透明電極の側面と、前記制御電極とを電気的に接続し、金属または金属の化合物を含み、遮光性を有する接続層であって、前記絶縁層の上面の一部を覆う接続層を形成する工程(F)と、
を備え、
前記絶縁層には、前記接続層に覆われたすべての領域において、前記透明電極の上面と前記接続層とを接続する孔は配置されていない、イメージセンサの製造方法。 - 前記透明電極の側面はテーパー形状になっている、請求項11に記載のイメージセンサの製造方法。
- 前記工程(F)において、前記接続層をさらに前記光電変換膜と接触させる、
請求項11または12に記載のイメージセンサの製造方法。 - 前記工程(F)において、前記接続層は、前記絶縁層の上面の一部上にも形成する、請求項11に記載のイメージセンサの製造方法。
- 前記接続層は、平面視において、前記複数の画素電極の他の一部と重ならない、
請求項11から14のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。 - 前記接続層は、前記絶縁層の上面の他の一部を覆わない、請求項11から15のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。
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