TWI455296B - 固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置 - Google Patents

固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI455296B
TWI455296B TW099146407A TW99146407A TWI455296B TW I455296 B TWI455296 B TW I455296B TW 099146407 A TW099146407 A TW 099146407A TW 99146407 A TW99146407 A TW 99146407A TW I455296 B TWI455296 B TW I455296B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion portion
light
wavelength range
solid
Prior art date
Application number
TW099146407A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201143061A (en
Inventor
Atsushi Toda
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 TW201143061A publication Critical patent/TW201143061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI455296B publication Critical patent/TWI455296B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30Devices controlled by radiation
    • H10K39/32Organic image sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • H01L27/14647Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置
本發明係關於一種固態成像器件,一種製造該固態成像器件的方法,以及一種電子裝置。
諸如數位視訊相機及數位靜態相機之電子裝置包含固態成像器件。舉例而言,可包含CMOS(互補金屬氧化物半導體)類型影像感測器、CCD(電荷耦合器件)類型影像感測器或類似影像感測器作為固態成像器件。
在固態成像器件中,複數個像素係成一矩陣形狀而佈置於一半導體基板的一成像區域上。各像素具有一光電轉換部分。舉例而言,安置光電二極體作為該等光電轉換部分。
在固態成像器件中,在CMOS類型影像感測器中,像素經組態以包含除光電轉換部分之外的諸如一像素電晶體之半導體器件。關於像素電晶體,複數個電晶體經組態以便讀出由光電轉換部分所產生的信號電荷且輸出電信號至信號線。
在固態成像器件中,當拍攝一彩色影像時,光電轉換部分通常接收透過彩色濾光器而入射於一光接收平面上之光且執行光電轉換以產生信號電荷。
舉例而言,含紅、綠及藍之三原色的彩色濾光器係以一Bayer陣列安置於成像區域上,使得透射各色彩之彩色濾光器的各色彩之光被各像素中之光電轉換部分所接收。換言之,就考量其上安置紅色濾光器之像素而言,在作為一主體影像入射之光中,含綠色分量及藍色分量之光被吸收且唯含紅色分量之光透射該紅色濾光器,使得經透射之紅光被安置於該紅色濾光器之下層的光電轉換部分所接收。
固態成像器件之小型化及像素數量之增加是必需的。因此,由於一像素之尺寸進一步減小,故難以接收一足夠的光量,且不易改良所拍攝之影像的影像品質。
為解決此等問題,提出一「層壓類型」,其中選擇性接收含該等色彩之光的光電轉換部分並未以平行於成像區域的方向安置,而是將含該等色彩之光電轉換部分安置成在垂直於該成像區域的方向上層壓。
舉例而言,在「層壓類型」中,提出將三層有機光電轉換層層壓成光電轉換部分以便循序接收包含於入射光中的三原色光。在此情形中,在安置於上部中之光電轉換部分中吸收入射光之一部分使得可執行光電轉換。接著,在安置於下部中之另一光電轉換部分中吸收在安置於上部中之光電轉換部分中未被吸收之光的一部分,使得可執行光電轉換。舉例而言,最上層之光電轉換部分吸收綠光;中間層之光電轉換部分吸收藍光;且最下層之光電轉換部分吸收紅光。另外,在各光電轉換部分中,執行光電轉換使得產生信號電荷(舉例而言,參考日本未審查專利申請公開案第2005-347386號)。
除此之外,舉例而言,在「層壓類型」中,提出將一光電轉換部分安置於半導體基板的一內部中且將一有機光電轉換層作為一光電轉換部分安置於其上。舉例而言,提出在半導體基板中之不同深度處形成接收藍光及紅光的光電二極體,且在該半導體基板之表面上形成接收綠光的一光電轉換層(舉例而言,參考日本未審查專利申請公開案第2005-353626號及2008-258474號)。
以此方式,在「層壓類型」中,各像素不僅接收單色彩光而且亦接收複數個色彩之光。因此,可改良光使用效率,使得可輕易實施小型化。舉例而言,在層壓三個有機光電轉換層以接收紅、綠及藍之三原色光的情形中,由於光使用效率增加三倍,故(例如)每像素之面積可減少1/3。另外,在「層壓類型」之情形中,由於相較於像素係佈置成一Bayer陣列之情形無需去馬賽克處理,故可抑制發生假色彩。
舉例而言,使用喹吖啶酮來形成前述有機光電轉換層。
圖21係繪示藉由使用喹吖啶酮所形成之有機光電轉換層之一外部量子效率之一量測結果的一圖式。在圖21中,水平軸表示光之波長(nm),且垂直軸表示外部量子效率。
如圖21所繪示,藉由使用喹吖啶酮所形成之有機光電轉換層在綠色波長範圍內具有高外部量子效率及高靈敏度。
但是,如圖21所繪示,除綠色波長範圍之外,該有機光電轉換層在藍色波長範圍內具有某些程度的靈敏度。
因此,在「層壓類型」中,存在色彩再現性不足的一情形。另外,相應地,存在色彩校正之一計算信號處理之一線性矩陣係數增加,且歸因於該計算信號處理而發生雜訊放大使得影像品質可能劣化的一情形。
另外,由於藍光在接收綠光之光電轉換部分中被吸收,故入射至安置於下層以接收藍光之光電轉換部分的藍光之量減少。因此,存在白平衡係數增加而同時色彩平衡劣化且歸因於計算而發生雜訊放大,使得影像品質可能劣化的一情形。
以此方式,在「層壓類型」固態成像器件中,存在以下一情形:在上層之光電轉換部分接收具有一較長波長之光後,若安置於下層之光電轉換部分將接收透射該上層之光電轉換部分且具有一較短波長的光,則影像品質可能不足。除藉由使用有機材料來形成光電轉換部分之情形之外,在藉由使用無機材料形成光電轉換部分的情形中亦可能發生相同問題。
因此,期望提供能够改良一經拍攝之影像之影像品質的一種固態成像器件,一種製造該固態成像器件的方法,以及一種電子裝置。
根據本發明,提供一種固態成像器件,其包含至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍的光,其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上,使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光,其中一透射部分係形成於該第一光電轉換部分中,使得比起其他部分該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分,且其中該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分。
根據本發明,提供一種製造一固態成像器件的方法,該方法包含製造該固態成像器件的一步驟,該固態成像器件包含至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍之光,其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上,使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光,其中製造該固態成像器件之該步驟包含在該第一光電轉換部分中形成一透射部分的步驟,使得比起其他部分該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分,其中在形成該透射部分之該步驟中,該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分。
根據本發明,提供一種電子裝置,其包含至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍之光,其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上,使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光,其中一透射部分係形成於該第一光電轉換部分中,使得比起其他部分該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分,且其中該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分。
在本發明中,該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之周邊部分之一折射率n及第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之第二波長範圍的最長波長λc內滿足方程式(1)的一部分。
根據本發明,可提供能够改良一經拍攝之影像之影像品質的一種固態成像器件,一種製造該固態成像器件的方法,以及一種電子裝置。
下文將參考圖式描述本發明的實施例。
另外,按下列順序進行描述:
1.第一實施例(其中透射窗具有一圓柱形狀之情形)
2.第二實施例(其中透射窗係形成為包圍光電轉換層之情形)
3.第三實施例(其中透射窗具有一長方體形狀之情形)
4.其他
<1.第一實施例> (A)器件之組態 (A-1)相機之主要組件之組態
圖1係繪示根據本發明之一第一實施例之一相機40之一組態的一組態圖。
如圖1所繪示,相機40包含一固態成像器件1、一光學系統42、一控制器43及一信號處理電路44。將循序描述此等組件。
在該固態成像器件1中,透過該光學系統42而入射之光(主體影像)H係由一成像區域PS感測,且信號電荷係藉由光電轉換而產生。本文中,固態成像器件1係基於自控制器43輸出的一控制信號而驅動。更明確言之,信號電荷經讀出且輸出作為原始資料。
該光學系統42包含諸如一成像透鏡或一光闌的光學構件,且該光學系統42經安置使得作為一主體影像入射之光H聚焦於該固態成像器件1的一成像區域PS上。
該控制器43輸出多種類型之控制信號至該固態成像器件1及該信號處理電路44以便控制待驅動的固態成像器件1及信號處理電路44。
該信號處理電路44經組態以藉由對自該固態成像器件1所輸出之原始資料執行信號處理而產生關於該主體影像的一數位影像。
(A-2)固態成像器件之主要組件之組態
將描述固態成像器件1的一整體組態。
圖2係繪示根據本發明之第一實施例之一固態成像器件1之一整體組態的一方塊圖。
舉例而言,該固態成像器件1係組態成一CMOS類型影像感測器。如圖2所繪示,該固態成像器件1包含一基板101。該基板101係(例如)由矽製成之一半導體基板,且如圖2所繪示,一拍攝區域PA及一周邊區域SA係安置於該基板101的的一表面上。
如圖2所繪示,該拍攝區域PA具有一矩形形狀,且複數個像素P係安置於水平方向x與垂直方向y中。換言之,該等像素P係對準成一矩陣形狀。另外,該拍攝區域PA對應於圖1所繪示之成像區域PS。稍後將描述該等像素P之細節。
如圖2所繪示,周邊區域SA係定位於拍攝區域PA的周邊部分中。另外,周邊電路係安置於該周邊區域SA中。
更明確言之,如圖2所繪示,一垂直驅動電路13、一行電路14、一水平驅動電路15、一外部輸出電路17、一時序產生器18及一快門驅動電路19係安置成周邊電路。
如圖2所繪示,該垂直驅動電路13係安置於該周邊區域SA中之拍攝區域PA的側部中以便以列為單位選擇性驅動拍攝區域PA的像素P。
如圖2所繪示,該行電路14係安置於該周邊區域SA中之拍攝區域PA的下端部中以便以行為單位對自像素P輸出的信號執行信號處理。本文中,該行電路14包含一CDS(相關雙重取樣)電路(未展示)以執行移除固定型樣雜訊之信號處理。
如圖2所繪示,該水平驅動電路15係電連接至該行電路14。該水平驅動電路15包含(例如)一移位暫存器以將儲存於該行電路14中之各行像素P中的信號循序輸出至該外部輸出電路17。
如圖2所繪示,該外部輸出電路17係電連接至該行電路14以對自該行電路14輸出之信號執行信號處理,且之後,輸出經處理之信號。該外部輸出電路17包含一AGC(自動增益控制)電路17a及一ADC電路17b。在該外部輸出電路17中,該AGC電路17a施加一增益至一信號,且之後,該ADC電路17b將一類比信號轉換成一數位信號且將該數位信號輸出至外部。
如圖2所繪示,該時序產生器18係電連接至該垂直驅動電路13、該行電路14、該水平驅動電路15、該外部輸出電路17及該快門驅動電路19之各者。該時序產生器18產生多種類型之脈衝信號且將該等脈衝信號輸出至該垂直驅動電路13、該行電路14、該水平驅動電路15、該外部輸出電路17及該快門驅動電路19以執行各組件的驅動控制。
該快門驅動電路19經組態用於以列為單位選擇像素P且調整關於該等像素P的曝光時間。
前述組件關於以列為單位對準之像素P係被同時驅動。更明確言之,藉由自前述垂直驅動電路13所供應之選擇信號而在垂直方向y中以一水平線(像素列)為單位循序選擇該等像素P。另外,該等像素P之各者係由自該時序產生器18所輸出之多種類型的時序信號驅動。相應地,以像素行為單位,透過垂直信號線27將自該等像素P輸出之電信號讀出至該行電路14。另外,儲存於該行電路14中之信號係由該水平驅動電路15選擇而循序輸出至該外部輸出電路17。
(A-3)固態成像器件之像素組態
將描述根據該實施例之固態成像器件1的一像素組態。
圖3係繪示構成根據本發明之第一實施例之固態成像器件之一像素之主要組件的一圖式。本文中,圖3繪示一橫截面。
如圖3所繪示,該固態成像器件1為一「層壓類型」,且複數個光電轉換部分201G、201B及201R係安置成層壓。本文中,包含一綠色光電轉換部分201G、一藍色光電轉換部分201B及一紅色光電轉換部分201R,且各光電轉換部分係安置成對應於各像素P。
如圖3所繪示,該固態成像器件1包含一基板101,且該綠色光電轉換部分201G係安置於該基板101之上表面側。另外,該藍色光電轉換部分201B及該紅色光電轉換部分201R係在該基板101之內部中自上表面至下表面循序安置。
在該固態成像器件1中,作為一主體影像之光係從上部入射,且綠色光電轉換部分201G、藍色光電轉換部分201B及紅色光電轉換部分201R循序接收該入射光。
更明確言之,最上層之綠色光電轉換部分201G以高靈敏度接收該入射光中綠色分量之光以執行光電轉換,並且透射除綠色分量之外的大部分光。另外,藍色光電轉換部分201B以高靈敏度接收由該綠色光電轉換部分201G所透射之光內之藍色分量的光以執行光電轉換,並且透射除藍色分量之外的大部分光。另外,紅色光電轉換部分201R以高靈敏度接收由該藍色光電轉換部分201B所透射之光內之紅色分量的光以執行光電轉換。
將循序描述構成固態成像器件1的組件。
(A-3-1)綠色光電轉換部分201G
在固態成像器件1中,如圖3所繪示,綠色光電轉換部分201G係透過一絕緣層SZ而安置於基板101的上表面之上。
該綠色光電轉換部分201G包含一有機光電轉換層211GK、一上部電極211GU及一下部電極211GL,其等係依下列順序安置:從該絕緣層SZ之側起為該下部電極211GL、該有機光電轉換層211GK及該上部電極211GU。
在該綠色光電轉換部分201G中,如圖3所繪示,該有機光電轉換層211GK係安置於該絕緣層SZ的上表面之上以插入於該上部電極211GU與該下部電極211GL之間。該有機光電轉換層211GK經組態以選擇性吸收入射光中所包含之綠色分量的光以執行光電轉換,使得產生信號電荷。換言之,該有機光電轉換層211GK經組態用於以高靈敏度接收從上表面入射之入射光中之綠色波長範圍內的光以執行光電轉換。另外,該有機光電轉換層211GK經組態以便容許入射光中所包含之除綠色分量外的光比綠色分量之光更多地透射。舉例而言,該有機光電轉換層211GK係藉由使用包含多環系有機顏料諸如喹吖啶酮系之有機光電轉換材料而形成。除喹吖啶酮之外,該有機光電轉換層211GK可經組態以包含玫紅系顏料或暗花青系顏料。
在該綠色光電轉換部分201G中,如圖3所繪示,該上部電極211GU係安置於該有機光電轉換層211GK的上表面之上。該上部電極211GU為一透明電極,其透射入射光且係藉由使用(例如)諸如氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅之透明導電材料而形成。該上部電極211GU係(例如)藉由根據諸如一濺鍍方法之一層形成方法來形成一層而形成。
在該綠色光電轉換部分201G中,如圖3所繪示,該下部電極211GL係安置於該絕緣層SZ的上表面之上。類似於該上部電極211GU,該下部電極211GL為一透明電極,其透射入射光且係藉由使用(例如)諸如氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅之透明導電材料而形成。該下部電極211GL係(例如)藉由根據諸如一濺鍍方法之一層形成方法來形成一層而形成。
在本實施例中,如圖3所繪示,透射窗TM係安置於有機光電轉換層211GK中。如圖3所繪示,該等透射窗TM係安置成從上表面至下表面地穿透該有機光電轉換層211GK。
圖4係繪示根據本發明之第一實施例之有機光電轉換層211GK的一圖式。圖4繪示該有機光電轉換層211GK的一上表面,且III-III部分對應於圖3。
如圖4所繪示,在該有機光電轉換層211GK中,複數個透射窗TM係佈置在基板101的一平面方向(xy平面)上。如圖4所繪示,該透射窗TM經形成使得平面之形狀為一圓。
換言之,如從圖3及圖4中所見,透射窗TM係形成為緊隨著一外圓周表面的一圓柱形狀,使得上表面與下表面在垂直於基板101之表面的方向z中對準。
關於透射窗TM,一開口係安置於該有機光電轉換層211GK中,且舉例而言,在該開口內埋入一絕緣材料。
另外,各透射窗TM經形成使得比起除有機光電轉換層211GK之透射窗TM之外之諸部分,該透射窗TM容許更多地透射更多量之該波長範圍之光(該波長範圍之光係在安置於綠色光電轉換部分201G之下層之藍色光電轉換部分201B中經選擇性接收以待光電轉換)。換言之,各透射窗TM經組態使得相較於不具有透射窗TM之情形,波長短於由綠色光電轉換部分201G以高靈敏度光電轉換之波長範圍之光之波長且波長範圍係由藍色光電轉換部分201B以高靈敏度光電轉換的光之吸收率減少。
更明確言之,根據「波導理論」,透射窗TM之各者經形成以便包含其中在基板101之平面方向上所定義之寬度D滿足下列方程式(1)的部分。另外,該等透射窗TM之各者亦經形成使得在該基板101之平面方向上所定義之最大寬度L滿足下列方程式(2)。換言之,如上所述,圓柱形透射窗TM經形成使得其直徑對應於下列方程式(1)及方程式(2)中的寬度D及寬度L。
在以上方程式(1)及方程式(2)中,n表示透射窗TM之周邊部分的一折射率。更明確言之,n係包含定位於透射窗TM之側表面之周邊部分中之有機光電轉換層211GK、定位於上表面中之上部電極211GU及定位於下表面之下部電極211GL的一有效折射率。本文所述之有效折射率係如一波長量級區域之一光場的一有效折射率。因此,在本實施例中,有效折射率係有機光電轉換層211GK、上部電極211GU及下部電極211GL之折射率值的一中心值。
另外,λc表示期望在入射至綠色光電轉換部分201G之有機光電轉換層211GK之入射光中有所減少之經吸收波長範圍的最長波長(截止波長)。因此,若由安置於綠色光電轉換部分201G之一下層之藍色光電轉換部分201B選擇性接收且光電轉換之藍色波長的最長波長被設定為截止波長λc以定義一寬度D,則根據「波導理論」透射更多量的藍光。
圖5係繪示根據本發明之第一實施例之綠色光電轉換部分201G之一電路組態的一電路圖。
如圖5所繪示,在該綠色光電轉換部分201G中,諸像素經組態使得根據由有機光電轉換層211GK所產生之信號電荷之電信號係由綠色讀取電路部分202G讀出。在該綠色光電轉換部分201G中,藉由下部電極211GL與上部電極211GU而對有機光電轉換層211GK施加一電壓。接著,由該綠色讀取電路部分202G讀出由該有機光電轉換層211GK所產生的信號電荷。
如圖5所繪示,該綠色讀取電路部分202G包含一讀取電路20。
該讀取電路20經安置用於各像素P且經組態以讀取由各像素P中之有機光電轉換層211GK所產生的信號電荷。雖然未在圖3中繪示,但是舉例而言,在基板101之表面中,該讀取電路20係安置於複數個像素之邊界部分中且被絕緣層SZ覆蓋。
在本實施例中,如圖5所繪示,該讀取電路20包含一重設電晶體22、一放大電晶體23及一選擇電晶體24,且其係組態成一3電晶體類型CMOS信號讀取電路。換言之,由綠色光電轉換部分201G所產生之信號電荷係經傳送且儲存在形成於基板101中之一儲存二極體TD中,並且由用三個電晶體構成之讀取電路20讀出。
在綠色讀取電路部分202G中,該重設電晶體22經組態以便重設該放大電晶體23的閘極電壓。
更明確言之,如圖5所繪示,該重設電晶體22之閘極係連接至一重設線29,列重設信號係被供應至該重設線29。另外,該重設電晶體22之汲極係連接至一電源電壓供應線Vdd,且其源極係連接至一浮動擴散FD。另外,該重設電晶體22基於自該重設線29所輸入之列重設信號而透過該浮動擴散FD將該放大電晶體23的閘極電壓重設為電源電壓。
在該綠色讀取電路部分202G中,該放大電晶體23經組態以根據由該綠色有機光電轉換層211GK所產生的信號電荷而放大並且輸出電信號。
更明確言之,如圖5所繪示,該放大電晶體23之閘極係連接至一浮動擴散FD。另外,該放大電晶體23之汲極係連接至一電源電壓供應線Vdd,且其源極係連接至一選擇電晶體24。
在該綠色讀取電路部分202G中,該選擇電晶體24經組態以在輸入列選擇信號時將由該放大電晶體23所輸出之電信號輸出至垂直信號線27。
更明確言之,如圖5所繪示,該選擇電晶體24之閘極係連接至一位址線28,選擇信號係被供應至該位址線28。當供應選擇信號時,將該選擇電晶體24設定於開啟(ON)狀態,如上所述,以將由該放大電晶體23所放大的輸出信號輸出至垂直信號線27。
(A-3-2)藍色光電轉換部分201B
在固態成像器件1中,如圖3所繪示,藍色光電轉換部分201B係安置於基板101的內部中。本文中,藍色光電轉換部分201B係形成為安置於比紅色光電轉換部分201R更淺的表面側中。
複數個藍色光電轉換部分201B經安置以便對應於複數個像素P。換言之,該等藍色光電轉換部分201B係安置成在成像區域(xy平面)中之水平方向x與垂直於該水平方向x的垂直方向y上對準。
該藍色光電轉換部分201B係在基板101之內部中具有一pn接面的一光電二極體。該藍色光電轉換部分201B選擇性吸收入射光(主體影像)中之藍色分量的光且執行光電轉換,使得產生信號電荷。換言之,該藍色光電轉換部分201B經組態以接收由上層之綠色光電轉換部分201G所透射之光內的藍色波長範圍的光,並且執行光電轉換。另外,藍色光電轉換部分201B經組態以便容許透射比藍色分量之光更多量的除藍色分量之外之光。
雖然未繪示,但是在藍色光電轉換部分201B中,諸像素經組態使得根據所產生之信號電荷之電信號係由藍色讀取電路部分(未展示)讀出。該藍色讀取電路部分(未展示)經組態使得在各像素P處安置類似於前述讀取電路20之讀取電路以讀出由各像素P之藍色光電轉換部分201B所產生的信號電荷。
(A-3-3)紅色光電轉換部分201R
在固態成像器件1中,如圖3所繪示,紅色光電轉換部分201R係安置於基板101的一內部中。本文中,紅色光電轉換部分201R係形成為安置於比藍色光電轉換部分201B更深的位置。
複數個紅色光電轉換部分201R經安置以便對應於複數個像素P。換言之,該等紅色光電轉換部分201R係安置成在成像區域(xy平面)中之水平方向x與垂直於該水平方向x的垂直方向y上對準。
類似於藍色光電轉換部分201B,該紅色光電轉換部分201R係在基板101之內部中具有一pn接面的一光電二極體。該紅色光電轉換部分201R選擇性吸收入射光(主體影像)中之紅色分量的光且執行光電轉換,使得產生信號電荷。換言之,該紅色光電轉換部分201R經組態以接收由上層之藍色光電轉換部分201B所透射之光內的紅色波長範圍的光,並且執行光電轉換。
雖然未繪示,但是在紅色光電轉換部分201R中,諸像素經組態使得根據所產生之信號電荷之電信號係由紅色讀取電路部分(未展示)讀出。該紅色讀取電路部分(未展示)經組態使得在各像素P處安置類似於前述讀取電路20之讀取電路以讀出由各像素P之紅色光電轉換部分201R所產生的信號電荷。
(A-3-4)其他
作為其他組態,在固態成像器件1中,安置晶片上透鏡(未展示)以便對應於諸像素P。本文中,晶片上透鏡(未展示)係安置於綠色光電轉換部分201G的上表面上,其中一鈍化層(未展示)係插入於該等晶片上透鏡與該綠色光電轉換部分201G之間。
(B)製造固態成像器件之方法
將描述一種製造前述固態成像器件1之方法的主要組成。
圖6至圖10係繪示一種製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之方法的圖式。圖6至圖10繪示類似於圖3的橫截面。
首先,如圖6所繪示,形成一紅色光電轉換部分201R及一藍色光電轉換部分201B,且形成一綠色光電轉換部分201G的一下部電極211GL。
本文中,紅色光電轉換部分201R及藍色光電轉換部分201B係形成於一基板101的一內部中。該紅色光電轉換部分201R經形成以便定位於比該藍色光電轉換部分201B更深的一位置。
更明確言之,藉由透過在由矽半導體製成之基板101中適當執行雜質之離子注入來提供一光電二極體而形成該紅色光電轉換部分201R與該藍色光電轉換部分201B之各者。
舉例而言,在與該基板101之上表面分離達0.6 μm之一位置形成藍色光電轉換部分201B。另外,在與該藍色光電轉換部分201B之下表面分離達4.3 μm的一位置形成紅色光電轉換部分201R。
另外,在於該基板101之上表面上形成諸如一讀取電路(未展示)的半導體器件之後,形成一絕緣層SZ以便覆蓋該等半導體器件。本文中,可藉由層壓複數個類型之絕緣材料而安置絕緣層SZ。舉例而言,在形成具有60 nm之一厚度之一HfO層之後,可藉由層壓一SiO2 層而形成絕緣層SZ。
另外,在該絕緣層SZ之上表面上形成綠色光電轉換部分201G的一下部電極211GL。舉例而言,藉由根據一濺鍍方法形成具有100 nm之一厚度之一ITO層而形成該下部電極211GL。
另外,如圖7所繪示,形成綠色光電轉換部分201G的有機光電轉換層211GK。
本文中,在絕緣層SZ上安置一金屬遮罩MM。更明確言之,安置其中安裝有開口之金屬遮罩MM使得綠色光電轉換部分201G之有機光電轉換層211GK對應於一圖案。
另外,藉由透過該金屬遮罩MM在絕緣層SZ之上表面上執行有機光電轉換材料的真空氣相沈積而形成有機光電轉換層211GK。舉例而言,藉由使用包含諸如喹吖啶酮系之多環有機顏料的有機光電轉換材料而形成該有機光電轉換層211GK。
接著,如圖8所繪示,移除該金屬遮罩MM。相應地,可在形成透射窗TM之一部分中形成其中安置有一開口KK的一有機光電轉換層211GK。
接著,如圖9所繪示,安置一層二氧化矽層TMm。
本文中,形成一層二氧化矽層TMm,使得埋入安置於有機光電轉換層211GK中之開口KK的內部。
接著,如圖10所繪示,形成透射窗TM。
本文中,藉由移除有機光電轉換層211GK之上表面部分上的二氧化矽層TMm而形成該等透射窗TM。舉例而言,藉由根據一RIE方法在二氧化矽層TMm上執行一蝕刻程序而形成該等透射窗TM。
接著,如圖3所繪示,執行綠色光電轉換部分201G之上部電極211GU的形成。
本文中,在有機光電轉換層211GK的上表面上形成該上部電極211GU。舉例而言,藉由根據一濺鍍方法形成具有100 nm之一厚度之一ITO層而形成該上部電極211GU。相應地,完成綠色光電轉換部分201G。
接著,在該綠色光電轉換部分201G之上表面上安置一鈍化層(未展示)。舉例而言,安置具有400 nm之一厚度的一SiN層作為鈍化層(未展示)。
另外,在該鈍化層(未展示)上安置晶片上透鏡(未展示)以便對應於諸像素P。舉例而言,安置晶片上透鏡(未展示)以便具有350 nm的一透鏡厚度。
(C)結論
如上所述,在本實施例中,包含選擇性接收入射光中之綠色波長範圍之光且執行光電轉換的綠色光電轉換部分201G,以及選擇性接收入射光中波長比綠色波長範圍之波長短的藍色波長範圍之光且執行光電轉換的藍色光電轉換部分201B。另外,包含選擇性接收不同於綠色波長範圍及藍色波長範圍之紅色波長範圍之光且執行光電轉換的紅色光電轉換部分201R。
本文中,綠色光電轉換部分201G係層壓於基板101之成像區域(xy平面)中的藍色光電轉換部分201B上,使得該藍色光電轉換部分201B接收透射該綠色光電轉換部分201G的光。另外,該藍色光電轉換部分201B及該綠色光電轉換部分201G係層壓於該紅色光電轉換部分201R上,使得該紅色光電轉換部分201R接收透射該藍色光電轉換部分201B及該綠色光電轉換部分201G的光。
另外,透射窗TM係安置於該綠色光電轉換部分201G中。該透射窗TM經形成使得比起除透射窗TM之外之諸部分,該透射窗TM容許更多量之藍色波長範圍光更多地透射至藍色光電轉換部分201B。該透射窗TM經形成使得基板101之成像區域(xy平面)之方向上所定義之寬度D滿足前述方程式(1)。因此,在綠色光電轉換部分201G中,根據「波導理論」透射更多量的藍光。
因此,構成綠色光電轉換部分201G之有機光電轉換層211GK對於綠色波長範圍之外之藍色波長範圍具有低靈敏度。另外,綠色光電轉換部分201G中藍光之吸收量減少,且藍色光電轉換部分201B中藍光之吸收量增加。結果,在該「層壓類型」中,可改良色彩再現性。另外,結果,可防止因一計算信號處理而發生雜訊放大,使得可改良影像品質。
圖11係繪示根據本發明之第一實施例之有機光電轉換層211GK之一外部量子效率的一圖式。在圖11中,水平軸表示光之波長(nm),且垂直軸表示量子效率。
另外,圖12係繪示根據本發明之第一實施例之有機光電轉換層211GK之一吸收特性的一圖式。在圖12中,水平軸表示光之波長(nm),且垂直軸表示吸收率。本文中,繪示在有機光電轉換層211GK具有300 nm之一厚度且具有100 nm之一寬度D之透射窗TM係以200 nm之週期安置的情形中根據一FDTD方法的模擬結果(FDTD方法=有限差時域方法)。
另外,圖13係繪示根據本發明之第一實施例之固態成像器件之一光譜靈敏度的一圖式。在圖13中,水平軸表示光之波長(nm),且垂直軸表示光譜靈敏度。
在圖11、圖12及圖13中,實線指示本實施例的情形,虛線指示未對根據本實施例之有機光電轉換層211GK提供透射窗TM的情形。
如圖11所繪示,在本實施例之情形(實線)中,關於波長短於綠色波長範圍之波長的藍色波長範圍,外部量子效率相較於未提供透射窗TM之情形(虛線)要低。另外,如圖12所繪示,關於波長短於綠色波長範圍之波長的藍色波長範圍,吸收率係低的。
因此,在接收綠光之光電轉換部分中藍光之吸收量減少,使得在安置於接收綠光之該光電轉換部分之下層且接收藍光的光電轉換部分中藍光的入射量增加。
因此,如圖13所繪示,關於藍色波長範圍,藍色光電轉換部分201B的靈敏度增加,且綠色光電轉換部分201G的靈敏度減少。相應地,改良色彩平衡,並且抑制雜訊的發生,使得可改良影像品質。
另外,透射窗TM係形成為從構成綠色光電轉換部分201G之光電轉換層211GK的上表面穿透至其下表面的一開口。另外,透射窗TM係以由構成基板101之成像區域(xy平面)中之綠色光電轉換部分201G之有機光電轉換層211GK所包圍之一圖案形成。因此,從上部入射之光透射比光電轉換層211GK更難吸收光之透射窗TM之內部中的下部,使得可獲得一極佳效果。
<2.第二實施例> (A)器件之組態及其他
圖14係繪示根據本發明之一第二實施例之一固態成像器件之主要組件的一圖式。
本文中,圖14係繪示類似於圖4之一有機光電轉換層211GKb的一圖式。類似於圖4,圖14繪示有機光電轉換層211GKb的一上表面,且III-III部分對應於圖3。
如圖14所繪示,在本實施例中,安置於該有機光電轉換層211GKb中之透射窗TMb的形狀不同於第一實施例之情形的形狀。除此點之外,本實施例係與第一實施例相同。因此,省略冗餘部分之描述。
如圖14所繪示,類似於第一實施例,在根據本實施例之有機光電轉換層211GKb中,透射窗TMb係安置於基板101的平面方向(xy平面)上。
但是,如圖14所繪示,不同於第一實施例,該透射窗TMb係安置成包圍其中在基板101之平面方向(xy平面)上形成有機光電轉換層211GKb的部分。本文中,透射窗TMb經安置使得正方形有機光電轉換層211GKb係在基板101之平面方向(xy平面)上對準以便一體地連接至周邊部分。
更明確言之,複數個正方形有機光電轉換層211GKb係安置成在x方向上以一相等間隔對準。另外,複數個有機光電轉換層211GKb亦係安置成在y方向上以相等間隔對準。在本實施例中,包含在x方向上對準的第一群組之複數個有機光電轉換層211GKb,以及相對於該第一群組之有機光電轉換層211GKb而在x方向上移位一半節距的第二群組之複數個有機光電轉換層211GKb。另外,該等有機光電轉換層211GKb經安置使得該第一群組及該第二群組係在y方向上交替對準而透射窗TMb插入其間。
類似於第一實施例,關於透射窗TMb,一開口係安置於該有機光電轉換層211GKb中,且舉例而言,在該開口內埋入一絕緣材料。
另外,類似於第一實施例,該透射窗TMb經形成使得比起除有機光電轉換層211GKb之透射窗TMb之外的諸部分,該透射窗TMb容許更多地透射更多量的由綠色光電轉換部分201G之下層中之藍色光電轉換部分201B選擇性接收且光電轉換的波長範圍之光。換言之,根據「波導理論」,透射窗TM之各者係形成為包含其中在基板101之平面方向上所定義之寬度D滿足前述方程式(1)的部分。
(B)結論
如上所述,類似於第一實施例中,在本實施例中,透射窗TMb係安置於綠色光電轉換部分201Gb中。該透射窗TMb經形成使得比起有機光電轉換層211GKb之除該透射窗TMb之外之諸部分,該透射窗TMb容許更多地透射更多量之藍色波長範圍之光至藍色光電轉換部分201B。更明確言之,該透射窗TMb經形成使得在基板101之成像區域(xy平面)之方向上所定義之寬度D滿足前述方程式(1)。因此,在綠色光電轉換部分201Gb中,可根據「波導理論」透射更多量的藍光。
因此,構成綠色光電轉換部分201Gb之有機光電轉換層211GKb對於除綠色波長範圍之外之藍色波長範圍具有低靈敏度。另外,在綠色光電轉換部分201Gb中藍光之吸收量減少,且在藍色光電轉換部分201B中藍光之吸收量增加。結果,在該「層壓類型」中,可改良色彩再現性。另外,結果,可防止因一計算信號處理而發生雜訊放大,使得可改良影像品質。
特定言之,根據本實施例之透射窗TMb係形成為包圍基板101之成像區域(xy平面)中之有機光電轉換層211GKb的一圖案(參考圖14)。以此方式,若透射窗係形成為諸如一正方形或一矩形的一四邊形形狀,則開口之面積增加,短波長範圍之透射率進一步增加。因此,可進一步改良影像品質。
<3.第三實施例> (A)器件之組態及其他
圖15係繪示根據本發明之一第三實施例之一固態成像器件之主要組件的一圖式。
本文中,圖15係繪示類似於圖4之一有機光電轉換層211GKc的一圖式。類似於圖4,圖15繪示有機光電轉換層211GKc的一上表面,且III-III部分對應於圖3。
如圖15所繪示,在本實施例中,有機光電轉換層211GKc及透射窗TMc的形狀不同於第一實施例之情形的形狀。除此點之外,本實施例係與第一實施例相同。因此,省略冗餘部分的描述。
如圖15所繪示,類似於第一實施例,在根據本實施例之有機光電轉換層211GKc中,透射窗TMc係安置於基板101的平面方向(xy平面)上。
但是,如圖15所繪示,不同於第一實施例,該透射窗TMc係在基板101之平面方向(xy平面)上以一四邊形形狀形成。本文中,複數個透射窗TMc係安置成在基板101之平面方向(xy平面)中之x方向與y方向上對準。
更明確言之,有機光電轉換層211GKc包含一第一群組221c及一第二群組222c,其中複數個有機光電轉換層211GKc係在x方向與y方向上以相等間隔對準。接著,該第一群組221c及該第二群組222c經安置以便在x方向與y方向上彼此移位一半節距。
類似於第一實施例,前述透射窗TMc經形成使得開口安置於有機光電轉換層211GKc中,且舉例而言,在該開口內埋入一絕緣材料。
另外,類似於第一實施例,該透射窗TMc經形成使得比起除有機光電轉換層211GKc之透射窗TMc之外的諸部分,該透射窗TMc容許更多地透射更多量的由綠色光電轉換部分201G之下層中之藍色光電轉換部分201B選擇性接收且光電轉換的波長範圍之光。換言之,根據「波導理論」,透射窗TM之各者經形成以便包含其中在基板101之平面方向上所定義之寬度D滿足下列方程式(1)的部分。
(B)製造固態成像器件之方法
將描述製造前述固態成像器件1之方法的主要組成。
圖16A及圖16B係繪示製造根據本發明之第三實施例之固態成像器件之一方法的圖式。圖16A及圖16B繪示類似於圖15的上表面。
在形成有機光電轉換層211GKc中,首先,如圖16A所繪示,形成一第一群組221c。
本文中,如圖16A所繪示,第一群組221c之有機光電轉換層經形成使得複數個正方形形狀之有機光電轉換層係在x方向與y方向上以相等間隔對準。
更明確言之,類似於第一實施例,藉由透過使用其中以一柵格形狀形成開口之一金屬遮罩(未展示)來執行有機光電轉換材料的氣相沈積而形成有機光電轉換層。
接著,如圖16B所繪示,形成一第二群組222c。
本文中,如圖16B所繪示,形成第二群組222c之有機光電轉換層使得複數個正方形形狀之有機光電轉換層在x方向與y方向上以相等間隔對準。該第二群組222c經形成使得複數個正方形形狀之有機光電轉換層相對於該第一群組221c在x方向與y方向上移位一半節距。
更明確言之,如上所述,藉由透過使用其中以一柵格形狀形成開口之一金屬遮罩(未展示)來執行有機光電轉換材料的氣相沈積而形成有機光電轉換層。
接著,類似於第一實施例而提供諸組件,使得完成該固態成像器件。
(C)結論
如上所述,在本實施例中,類似於第一實施例中,透射窗TMc係安置於綠色光電轉換部分201Gc中。透射窗TMc經形成使得比起有機光電轉換層211GKc,該透射窗TMc容許透射更多量之藍色波長範圍之光至藍色光電轉換部分201B。更明確言之,透射窗TMc經形成使得在基板101之成像區域(xy平面)之方向上所定義之寬度D滿足前述方程式(1)。因此,在綠色光電轉換部分201Gc中,根據「波導理論」透射更多量的藍光。
因此,構成綠色光電轉換部分201Gc之有機光電轉換層211GKc關於在綠色波長範圍之外之藍色波長範圍具有低靈敏度。另外,在綠色光電轉換部分201Gc中藍光之吸收量減少,且在藍色光電轉換部分201B中藍光之吸收量增加。結果,在「層壓類型」中,可改良色彩再現性。另外,結果,可防止因一計算信號處理而發生雜訊放大,使得可改良影像品質。
<4.其他>
本發明不限於前述實施例,且可採用各種修改實例。
(修改實例1)
在以上描述中,雖然描述藉由使用一有機光電轉換層來形成最上層之光電轉換部分的情形,但是本發明不限於此。
圖17係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。圖17繪示類似於圖3的一橫截面。
如圖16A及圖16B所繪示,除綠色光電轉換部分201G之外,亦可藉由使用一有機光電轉換層形成藍色光電轉換部分201Bd及紅色光電轉換部分201Rd。
更明確言之,藍色光電轉換部分201Bd可形成為包含一有機光電轉換層211BK、一上部電極211BU及一下部電極211BL。另外,紅色光電轉換部分201Rd可形成為包含一有機光電轉換層211RK、一上部電極211RU及一下部電極211RL。本文中,綠色光電轉換部分201G、藍色光電轉換部分201Bd及紅色光電轉換部分201Rd經形成使得絕緣層SZ插入於其等之間。
(修改實例2)
在以上描述中,雖然描述透射窗經形成以便穿透有機光電轉換層的情形,但是本發明不限於此。
圖18係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。圖18繪示類似於圖16A及圖16B的一橫截面。
如圖18所繪示,透射窗TMe可形成為並不穿透有機光電轉換層211GKe而是在上表面中提供凹槽。換言之,透射窗TMe可形成為以一凹入形狀而凹進有機光電轉換層211GKe之上表面中。
如圖18所繪示,在藉由形成凹槽而提供透射窗TMe的情形中,根據「波導原理」,至少在低至凹槽之一底部的一範圍中短波長範圍之光之透射率增加。另外,在該凹槽之底部之下側中,光在有機光電轉換層211GKe中被吸收且透射。因此,可藉由調整凹槽之深度而任意控制短波長範圍的透射率。
另外,在本修改實例中,雖然例示凹槽係形成於有機光電轉換層211GKe之上部中的情形,但是在凹槽係形成於有機光電轉換層211GKe之下部中的情形中亦可獲得相同的功能及效果。
(修改實例3)
透射窗之形狀不限於前述實例。
圖19係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。圖19繪示類似於圖16A及圖16B的一橫截面。
如圖19所繪示,在有機光電轉換層211GKf的上表面中,可包含以一凹入形狀凹進的凹入部分,且透射窗TMf可經形成以便穿透該等凹入部分的中心部分。
以此方式,在其中凹槽之寬度在深度方向上變化的結構中,所選擇之波長根據「波導理論」而變化。因此,可藉由使用凹槽之形狀而控制透射光譜。
另外,在本修改實例中,雖然例示凹槽經形成使得上側部分寬且下側部分窄的情形,但是在上側部分窄且下側部分寬的情形中可獲得相同的功能及效果。
(修改實例4)
在以上描述中,雖然描述由綠色光電轉換部分201G所產生之信號電荷被儲存於儲存二極體中且該等信號電荷係從該儲存二極體傳輸至傳送電晶體的情形,但是本發明不限於此。
圖20A及圖20B係繪示本發明之實施例之一修改實例的圖式。圖20A及圖20B繪示類似於圖16A及圖16B的橫截面。
如圖20A所繪示,在前述實施例中,綠色光電轉換部分201G之下部電極211GL係透過一插頭PL而電連接至一儲存二極體TD,使得信號電荷被儲存於該儲存二極體TD中。
或者,如圖20B所繪示,綠色光電轉換部分201G之下部電極211GL可透過插頭PL而電連接至浮動擴散FD。
(其他)
在以上描述中,雖然描述透射窗係形成於有機光電轉換層中的情形,但是本發明不限於此。
在藉由使用無機材料形成光電轉換層的情形中,若透射窗係形成於無機材料之光電轉換層中,則可獲得相同的功能及效果。舉例而言,在藉由使用下列無機材料形成光電轉換層的情形中,可獲得相同的功能及效果。無機材料包含諸如CuGaInS2 或CuGaInSe2 的黃銅礦材料、諸如InP或GaAs之III-V族化合物半導體材料、諸如ZnSe之II-VI族化合物半導體材料及諸如Si或Ge之IV族化合物半導體材料。
另外,在以上描述中,雖然描述藉由在除透射窗形成區域之外之部分中以光電轉換材料形成一層而在光電轉換層中形成該透射窗的情形,但是本發明不限於此。舉例而言,在藉由使用光電轉換材料而於包含透射窗形成區域之一區域中形成一層之後,藉由使用一微影技術而蝕刻形成於該透射窗形成區域中之該層,使得該透射窗可形成於該光電轉換層中。
另外,在以上描述中,雖然為SiO2 被埋入於透射窗中的情形,但是本發明不限於此。可埋入SiN、SiON或SiC。或者,不埋入固體材料,而是將其用一空氣層予以組態。
另外,在前述實施例中,雖然描述將本發明應用於一相機的情形,但是本發明不限於此。本發明可應用於諸如包含一固態成像器件之一掃描儀或一影印機的其他電子裝置。
另外,在前述實施例中,固態成像器件1對應於根據本發明的一固態成像器件。另外,在前述實施例中,綠色光電轉換部分201G、201Gb及201Gc之各者對應於根據本發明的一第一光電轉換部分。另外,在前述實施例中,藍色光電轉換部分201B及201Bd之各者對應於根據本發明的一第二光電轉換部分。另外,在前述實施例中,紅色光電轉換部分201R及201Rd之各者對應於根據本發明的一第三光電轉換部分。另外,在前述實施例中,透射窗TM、TMb、TMc、TMe及TMf對應於根據本發明的一透射部分。
本申請案包含在2010年2月2日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案第JP 2010-021219號中揭示的相關標的,該案之全文以引用的方式併入本文中。
熟悉此項技術者應明白可取決於設計需求及其他因素而出現多種修改、組合、次組合及變更,只要其等係在隨附專利申請範圍內或為其等效物。
1...固態成像器件
13...垂直驅動電路
14...行電路
15...水平驅動電路
17...外部輸出電路
17a...自動增益控制(AGC)電路
17b...類比至數位轉換(ADC)電路
18...時序產生器
19...快門驅動電路
20...讀取電路
22...重設電晶體
23...放大電晶體
24...選擇電晶體
27...垂直信號線
28...位址線
29...重設線
40...相機
42...光學系統
43...控制器
44...信號處理電路
101...基板
201B...藍色光電轉換部分
201Bd...藍色光電轉換部分
201G...綠色光電轉換部分
201R...紅色光電轉換部分
201Rd...紅色光電轉換部分
202G...綠色讀取電路部分
211BK...有機光電轉換層
211BL...下部電極
211BU...上部電極
221c...第一群組有機光電轉換層
211GK...有機光電轉換層
211GKb...有機光電轉換層
211GKc...有機光電轉換層
211GKe...有機光電轉換層
211GKf...有機光電轉換層
211GL...下部電極
211GU...上部電極
211RK...有機光電轉換層
211RL...下部電極
211RU...上部電極
222c...第二群組有機光電轉換層
FD...浮動擴散
H...入射光
KK...開口
MM...金屬遮罩
PS...成像區域
P...像素
PA...拍攝區域
SA...周邊區域
SZ...絕緣層
TD...儲存二極體
TM...透射窗
TMb...透射窗
TMc...透射窗
TMe...透射窗
TMf...透射窗
TMm...二氧化矽層
Vdd...電源電壓供應線
圖1係繪示根據本發明之一第一實施例之一相機之一組態的一組態圖。
圖2係繪示根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一整體組態的一方塊圖。
圖3係繪示構成根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一像素之主要組件的一圖式。
圖4係繪示根據本發明之第一實施例之一有機光電轉換層的一圖式。
圖5係繪示根據本發明之第一實施例之一綠色光電轉換部分之一電路組態的一電路圖。
圖6係繪示製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一方法的一圖式。
圖7係繪示製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一方法的一圖式。
圖8係繪示製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一方法的一圖式。
圖9係繪示製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一方法的一圖式。
圖10係繪示製造根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一方法的一圖式。
圖11係繪示根據本發明之第一實施例之有機光電轉換層之一外部量子效率的一圖式。
圖12係繪示根據本發明之第一實施例之有機光電轉換層之一吸收特性的一圖式。
圖13係繪示根據本發明之第一實施例之一固態成像器件之一光譜靈敏度的一圖式。
圖14係繪示根據本發明之一第二實施例之一固態成像器件之主要組件的一圖式。
圖15係繪示根據本發明之一第三實施例之一固態成像器件之主要組件的一圖式。
圖16A及圖16B係繪示製造根據本發明之第二實施例之一固態成像器件之一方法的圖式。
圖17係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。
圖18係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。
圖19係繪示本發明之實施例之一修改實例的一圖式。
圖20A及圖2B係繪示本發明之實施例之一修改實例的圖式。
圖21係繪示藉由使用喹吖啶酮而形成之一有機光電轉換層之一外部量子效率之一量測結果的一圖式。
101...基板
201B...藍色光電轉換部分
201G...綠色光電轉換部分
201R...紅色光電轉換部分
211GK...有機光電轉換層
211GL...下部電極
211GU...上部電極
SZ...絕緣層
TM...透射窗

Claims (11)

  1. 一種固態成像器件,其包括至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍的光;其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上,使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光;其中一透射部分係形成於該第一光電轉換部分中,使得比起其他部分該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分;且其中該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分:
  2. 如請求項1之固態成像器件,其中該透射部分經形成以在該基板之該成像區域之該方向上所定義之一最大寬度L、該透射部分之該周邊部分之該折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的該最長波長λc內滿足下列方程式(2):
  3. 如請求項2之固態成像器件,其中該透射部分係形成為穿透於該第一光電轉換部分之一上表面與一下表面之間。
  4. 如請求項2之固態成像器件,其中,該透射部分係以由該基板之該成像區域中該第一光電轉換部分所包圍的一圖案形成。
  5. 如請求項2之固態成像器件,其中該透射部分係以包圍該基板之該成像區域中該第一光電轉換部分的一圖案形成。
  6. 如請求項1之固態成像器件,其進一步包括一第三光電轉換部分,該第三光電轉換部分選擇性接收不同於該第一波長範圍及該第二波長範圍的一第三波長範圍之光且執行光電轉換;其中該第一光電轉換部分及該第二光電轉換部分係層壓於該基板之該成像區域中該第三光電轉換部分上,使得該第三光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分及該第二光電轉換部分所透射的光。
  7. 如請求項6之固態成像器件,其中該第一光電轉換部分經形成以便選擇性接收綠光作為該第一波長範圍之該光且執行該光電轉換;其中該第二光電轉換部分經形成以便選擇性接收藍光作為該第二波長範圍之該光且執行該光電轉換;且其中該第三光電轉換部分經形成以便選擇性接收紅光作為該第三波長範圍之該光且執行該光電轉換。
  8. 如請求項1之固態成像器件,其中該透射部分係形成為在該第一光電轉換部分之一上表面中以一凹入形狀而凹進。
  9. 如請求項1之固態成像器件,其中該第一光電轉換部分係藉由使用有機材料形成。
  10. 一種製造一固態成像器件的方法,該方法包括下列步驟:製造該固態成像器件,該固態成像器件包含至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍之光,其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上,使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光;其中製造該固態成像器件之該步驟包含在該第一光電轉換部分中形成一透射部分的步驟,使得比起其他部分,該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分;其中在形成該透射部分之該步驟中,該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分:
  11. 一種電子裝置,其包括至少:一第一光電轉換部分,其選擇性接收入射光中一第一波長範圍之光且執行光電轉換;及一第二光電轉換部分,其選擇性接收該入射光中短於該第一波長範圍之一第二波長範圍的光;其中該第一光電轉換部分係層壓於一基板之一成像區域中該第二光電轉換部分之上使得該第二光電轉換部分接收由該第一光電轉換部分所透射的光;其中一透射部分係形成於該第一光電轉換部分中,使得比起其他部分,該第二波長範圍之該光更多地透射該第二光電轉換部分;且其中該透射部分係形成為包含在以該基板之該成像區域之方向上所定義之一寬度D、該透射部分之一周邊部分之一折射率n及該第二光電轉換部分中經選擇性光電轉換之該第二波長範圍的最長波長λc內滿足下列方程式(1)的一部分:
TW099146407A 2010-02-02 2010-12-28 固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置 TWI455296B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010021219A JP2011159858A (ja) 2010-02-02 2010-02-02 固体撮像装置およびその製造方法、電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201143061A TW201143061A (en) 2011-12-01
TWI455296B true TWI455296B (zh) 2014-10-01

Family

ID=44340871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099146407A TWI455296B (zh) 2010-02-02 2010-12-28 固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8350349B2 (zh)
JP (1) JP2011159858A (zh)
KR (1) KR101711666B1 (zh)
CN (1) CN102169884B (zh)
TW (1) TWI455296B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012073701A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Hitachi Displays Ltd 光センサ
JP5456084B2 (ja) * 2012-02-07 2014-03-26 株式会社東芝 固体撮像素子
JP2015076569A (ja) * 2013-10-11 2015-04-20 ソニー株式会社 撮像装置およびその製造方法ならびに電子機器
JP6173259B2 (ja) * 2014-06-02 2017-08-02 キヤノン株式会社 光電変換装置および撮像システム
KR102233752B1 (ko) * 2014-08-18 2021-03-30 삼성전자주식회사 터치 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치
DE102015109044B4 (de) * 2015-06-09 2020-10-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bauteil zum Detektieren elektromagnetischer Strahlung
WO2023210660A1 (ja) * 2022-04-25 2023-11-02 旭化成株式会社 メタルグリッド透明電極を用いたフォトディテクター素子及びそれを用いたタッチレスユーザーインターフェイス装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179551A (zh) * 1996-09-30 1998-04-22 特克特朗尼克公司 具有掺氢的氦填料的等离子体寻址液晶显示面板结构的通道组件
CN1260956A (zh) * 2000-01-04 2000-07-26 中国农业科学院植物保护研究所 防治土传病害的广谱杀菌剂混合制剂
US20090008735A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Photo detector, image sensor, photo-detection method, and imaging method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4920839B2 (ja) * 2001-09-18 2012-04-18 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4626188B2 (ja) 2004-06-01 2011-02-02 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP2005353626A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法
JP4866656B2 (ja) * 2006-05-18 2012-02-01 富士フイルム株式会社 光電変換膜積層型カラー固体撮像装置
JP4983141B2 (ja) * 2006-08-04 2012-07-25 ソニー株式会社 カラーフィルタ
JP2008181965A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Sharp Corp 積層型光電変換装置及びその製造方法
JP2008258474A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
JP4621270B2 (ja) * 2007-07-13 2011-01-26 キヤノン株式会社 光学フィルタ
KR101447113B1 (ko) * 2008-01-15 2014-10-07 삼성전자주식회사 화합물 반도체 수직 적층 이미지 센서
US8593563B2 (en) * 2009-02-23 2013-11-26 Panasonic Corporation Imaging device and imaging apparatus including the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179551A (zh) * 1996-09-30 1998-04-22 特克特朗尼克公司 具有掺氢的氦填料的等离子体寻址液晶显示面板结构的通道组件
CN1260956A (zh) * 2000-01-04 2000-07-26 中国农业科学院植物保护研究所 防治土传病害的广谱杀菌剂混合制剂
US20090008735A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Photo detector, image sensor, photo-detection method, and imaging method

Also Published As

Publication number Publication date
US8350349B2 (en) 2013-01-08
JP2011159858A (ja) 2011-08-18
US20110186952A1 (en) 2011-08-04
KR20110090771A (ko) 2011-08-10
CN102169884B (zh) 2015-04-22
TW201143061A (en) 2011-12-01
KR101711666B1 (ko) 2017-03-02
CN102169884A (zh) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI532160B (zh) 固態影像感測裝置及固態影像感測裝置之製造方法
KR102600673B1 (ko) 이미지 센서
US9876044B2 (en) Image sensor and method of manufacturing the same
JP5708025B2 (ja) 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
TWI455296B (zh) 固態成像器件,其製造方法,以及電子裝置
JP5745866B2 (ja) 固体撮像素子
US20160218138A1 (en) Solid-state image pickup device and method for manufacturing a solid-state image pickup device
JP4751865B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法
US11322536B2 (en) Image sensor and method of fabricating the same
US10068937B2 (en) Image sensor and method for fabricating the same
TW202139450A (zh) 改良影像感測器串擾之方法及結構
KR102575458B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
US10790322B1 (en) Image sensor for infrared sensing and fabrication method thereof
JP2014232761A (ja) 固体撮像装置
US9331125B2 (en) Solid-state imaging device using plasmon resonator filter
KR101476035B1 (ko) 고체 촬상 장치의 제조 방법 및 고체 촬상 장치
US20160027840A1 (en) Solid-state imaging device
JP2015220339A (ja) 固体撮像装置
US10818714B2 (en) Image sensor including a phase difference detection pixel having a lining layer
US9978787B1 (en) Image sensor and method for fabricating the same
JP4902106B2 (ja) 固体撮像素子及びデジタルカメラ
US20110278689A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US11107853B2 (en) Photoelectric conversion apparatus
US20230299096A1 (en) Image sensor and manufacturing method of the same
US20130234273A1 (en) Image sensors and methods of forming the same