TWI709235B - 固體攝像元件、其製造方法及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本揭示係關於一種可控制空乏層之厚度之固體攝像元件、其製造方法及電子機器。
本揭示之固體攝像元件係於半導體基板上具有積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜之像素。本揭示之技術可應用於例如背面照射型之固體攝像元件、數位靜態相機或攝錄影機等攝像裝置、具有攝像功能之行動終端裝置、於圖像擷取部使用固體攝像元件之電子機器等。

Description

固體攝像元件、其製造方法及電子機器
本揭示係關於一種固體攝像元件、其製造方法及電子機器，尤其係關於一種可控制空乏層之厚度之固體攝像元件、其製造方法及電子機器。
提出有一種使用黃銅礦(chalcopyrite)系之化合物半導體作為光電轉換膜之光電轉換裝置及固體攝像裝置。
例如，於專利文獻1中，揭示有一種如下構造之光電轉換裝置，即，將由黃銅礦系之化合物半導體進行光電轉換後之電洞儲存於介隔有下部電極之電容器，且向上部電極釋放剩餘電子。
又，於專利文獻2中，揭示有一種如下構造之固體攝像裝置，即，使由黃銅礦系之化合物半導體進行光電轉換後之光電子儲存在矽基板，且自上部電極釋放剩餘電洞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-123721號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-004443號公報
然而，於專利文獻1之構造中，光電二極體無法空乏化，因此無法去除重置雜訊(Reset Noise)。於專利文獻2之構造中，雖可實現光電 二極體之空乏化，但無法控制空乏層之厚度。
本揭示係鑒於此種狀況而完成者，其係可控制空乏層之厚度者。
本揭示之第1態樣之固體攝像元件係於半導體基板上具有積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜之像素。
本揭示之第2態樣之固體攝像元件之製造方法係於形成固體攝像元件之像素時，於半導體基板上形成對入射光進行光電轉換之光電轉換膜，且於上述光電轉換膜上形成具有特定之固定電荷之固定電荷膜。
本揭示之第3態樣之電子機器包括固體攝像元件，該固體攝像元件於半導體基板上具有積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜之像素。
於本揭示之第1至第3態樣中，於像素中，在半導體基板上積層有對入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜。
固體攝像元件及電子機器既可為獨立之裝置，亦可為組裝至其他裝置之模組。
根據本揭示之第1至第3態樣，可控制空乏層之厚度。
再者，此處所記載之效果未必受到限定，亦可為本揭示中所記載之任一效果。
1‧‧‧固體攝像元件
2‧‧‧像素
3‧‧‧像素陣列部
4‧‧‧垂直驅動電路
5‧‧‧行信號處理電路
6‧‧‧水平驅動電路
7‧‧‧輸出電路
8‧‧‧控制電路
9‧‧‧垂直信號線
10‧‧‧像素驅動配線
11‧‧‧水平信號線
12‧‧‧半導體基板
13‧‧‧輸入輸出端子
31‧‧‧p型井區域
32‧‧‧n型半導體區域
33‧‧‧光電轉換膜
34‧‧‧固定電荷膜
35‧‧‧絕緣膜
41‧‧‧曲線圖
42‧‧‧曲線圖
43‧‧‧曲線圖
51‧‧‧遮光膜
51A‧‧‧溝槽部
52‧‧‧透明電極
61‧‧‧絕緣膜
100‧‧‧攝像裝置
101‧‧‧光學部
102‧‧‧固體攝像元件
103‧‧‧DSP電路
104‧‧‧圖框記憶體
105‧‧‧顯示部
106‧‧‧記錄部
107‧‧‧操作部
108‧‧‧電源部
109‧‧‧匯流排線
D‧‧‧空乏層
圖1係表示本揭示之固體攝像元件之概略構成之圖。
圖2係像素之第1實施形態之概略構成剖面圖。
圖3係說明像素中之電子與電洞之流向之圖。
圖4係說明像素中之電子與電洞之流向之圖。
圖5係第1實施形態之第1變化例之概略構成剖面圖。
圖6係第1實施形態之第2變化例之概略構成剖面圖。
圖7係第1實施形態之第3變化例之概略構成剖面圖。
圖8係第1實施形態之第4變化例之概略構成剖面圖。
圖9係第1實施形態之第5變化例之概略構成剖面圖。
圖10係第1實施形態之第6變化例之概略構成剖面圖。
圖11係第1實施形態之第7變化例之概略構成剖面圖。
圖12係像素之第2實施形態之概略構成剖面圖。
圖13係第1實施形態之第1變化例之概略構成剖面圖。
圖14係第1實施形態之第2變化例之概略構成剖面圖。
圖15係第1實施形態之第3變化例之概略構成剖面圖。
圖16係第1實施形態之第4變化例之概略構成剖面圖。
圖17係第1實施形態之第5變化例之概略構成剖面圖。
圖18係第1實施形態之第6變化例之概略構成剖面圖。
圖19係第1實施形態之第7變化例之概略構成剖面圖。
圖20係對像素之第1實施形態之製造方法進行說明之圖。
圖21係表示作為本揭示之電子機器之攝像裝置之構成例的方塊圖。
以下，對用以實施本揭示之形態(以下，稱為實施形態)進行說明。再者，說明係按照以下順序進行。
1.固體攝像元件之概略構成例
2.像素之第1實施形態(n型半導體區域-光電轉換膜-固定電荷膜-絕緣膜之構造例)
3.像素之第2實施形態(n型半導體區域-光電轉換膜-絕緣膜-固定電荷膜-絕緣膜之構造例)
4.製造方法
5.於電子機器中之應用例
<1.固體攝像元件之概略構成例>
圖1表示本揭示之固體攝像元件之概略構成。
圖1之固體攝像元件1係於例如使用矽(Si)作為半導體之半導體基板12具有將像素2排列成二維陣列狀而成之像素陣列部3、及其周邊之周邊電路部而構成。於周邊電路部包含垂直驅動電路4、行信號處理電路5、水平驅動電路6、輸出電路7、控制電路8等。
像素2係具有作為光電轉換元件之光電二極體及複數個像素電晶體而成。複數個像素電晶體包括例如傳輸電晶體、選擇電晶體、重置電晶體、及放大電晶體之4個MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體)電晶體。
又，像素2亦可設為共有像素構造。該像素共有構造包括複數個光電二極體、複數個傳輸電晶體、共有之1個浮動擴散區域(Floating Diffusion Area)、及共有之其他像素電晶體各1個。即，於共有像素中，構成複數個單位像素之光電二極體及傳輸電晶體係共有其他各1個之像素電晶體而構成。
控制電路8接收指示輸入時脈與動作模式等之資料，且輸出固體攝像元件1之內部資訊等資料。即，控制電路8基於垂直同步信號、水平同步信號及主時脈，產生成為垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等之動作之基準的時脈信號或控制信號。而且，控制電路8將所產生之時脈信號或控制信號輸出至垂直驅動電路4、行信號處理電路5及水平驅動電路6等。
垂直驅動電路4例如包括移位暫存器，選擇像素驅動配線10，對 所選擇之像素驅動配線10供給用以驅動像素2之脈衝，而以列單位驅動像素2。即，垂直驅動電路4以列單位依序沿垂直方向選擇掃描像素陣列部3之各像素2，且將像素信號通過垂直信號線9供給至行信號處理電路5，該像素信號係基於在各像素2之光電轉換部根據受光量而產生之信號電荷者。
行信號處理電路5係針對像素2之每一行配置，對於自1列之像素2輸出之信號，針對每行像素進行雜訊去除等信號處理。例如，行信號處理電路5進行用以去除像素固有之固定圖型雜訊之CDS(Correlated Double Sampling：相關雙採樣)及AD(Analog/Digital，類比/數位)轉換等信號處理。
水平驅動電路6例如包括移位暫存器，藉由依序輸出水平掃描脈衝，而依序選擇行信號處理電路5之各者，且使像素信號自行信號處理電路5之各者輸出至水平信號線11。
輸出電路7對自行信號處理電路5之各者通過水平信號線11依序供給之信號進行信號處理並輸出。輸出電路7既存在例如僅進行緩存之情形，亦存在進行黑位準調整、行不均修正、各種數位信號處理等之情形。輸入輸出端子13與外部進行信號之交換。
以上述方式構成之固體攝像元件1係針對每行像素配置有進行CDS處理與AD轉換處理之行信號處理電路5之被稱為行AD方式之CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)影像感測器。
<2.像素之第1實施形態>
圖2表示像素2之第1實施形態之概略構成剖面圖。
於固體攝像元件1中，如圖2所示，於半導體基板12之p型井區域31，針對每個像素2形成有成為電荷儲存部之n型半導體區域32。
於作為半導體基板12之一面之上表面形成有對入射光進行光電 轉換之光電轉換膜33。光電轉換膜33之導電型為p型，由p型之光電轉換膜33與n型半導體區域32構成pn接合之光電二極體(PD)，於圖中，形成如虛線所示之空乏層D。
光電轉換膜33係使用例如作為黃銅礦構造之化合物半導體之CuInSe2而形成。CuInSe2之光吸收係數較其他材料高，尤其是與單晶矽相比，約高2位數。因此，CuInSe2係藉由較薄之膜完全吸收可見光，故而可於半導體基板12內形成電荷儲存區域。
又，光電轉換膜33亦可使用例如包含銅-鋁-鎵-銦-硫-硒系之混晶之黃銅礦構造之化合物半導體、或包含銅-鋁-鎵-銦-鋅-硫-硒系之混晶之黃銅礦構造之化合物半導體等其他黃銅礦構造之化合物半導體。
於光電轉換膜33之上表面形成有具有負固定電荷之固定電荷膜34。對於固定電荷膜34，可使用例如氧化鉿、氧化鉭、氧化鋁、氧化鋯、氧化釓、氧化鈦、氧化鑭、氧化釔等氧化膜。換言之，固定電荷膜34可由至少含有鉿、鋁、鈦、鉭、鑭、釔、釓、或鋯中之任一者之氧化膜形成。又，於圖2之例中，表示有固定電荷膜34由1層形成之例，但固定電荷膜34亦可積層2層而形成。
固定電荷膜34之膜厚可設為例如10nm至100nm之範圍內。由於可藉由光電轉換膜33與固定電荷膜34施加內部電場，故而能夠控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。
於固定電荷膜34之上表面形成有絕緣膜35。對於絕緣膜35之材料，例如可使用氧化矽、氮化矽等。再者，該絕緣膜35可設為0至500nm之範圍之膜厚，亦可省略。例如，於重視感度之情形時，可不形成絕緣膜35或將絕緣膜35形成得較薄，於重視器件特性(暗示特性等)之情形時，可於0至500nm之範圍內較厚地形成絕緣膜35。
又，雖省略了圖示，但於絕緣膜35之上表面積層而形成有彩色濾光片層與晶載透鏡。於彩色濾光片層中，例如，以像素單位呈拜耳 排列地配置有紅色濾光片、綠色濾光片、及藍色濾光片。
另一方面，於作為半導體基板12之另一面即下表面，形成有包含複數個像素電晶體且將儲存於n型半導體區域32之電荷讀出之讀出電路、或包含複數個配線層及其間之層間絕緣膜之多層配線層。半導體基板12之p型井區域31連接於其下方之多層配線層之地線(GND)。
以上述方式構成像素2之固體攝像元件1係自與形成像素電晶體之半導體基板12之正面側相反之背面側入射光之背面照射型之MOS型固體攝像元件。
<能帶圖>
參照圖3及圖4，對第1實施形態中之像素2之電子與電洞之流向進行說明。
圖3表示像素2之空乏層D中所產生之電子與電洞之流向，圖4表示像素2內之特定區域之能帶圖(band diagram)。
包含形成空乏層D之區域之n型半導體區域32、光電轉換膜33、及固定電荷膜34之3層之能帶圖如圖4之曲線圖41所示。因此，空乏層D中所產生之電子如圖3所示般，作為信號電荷被n型半導體區域32擷取，空乏層D中所產生之電洞向光電轉換膜33內之固定電荷膜34附近移動。
光電轉換膜33內之水平方向之能帶圖如圖4之曲線圖42所示般，以朝向p型井區域31上側之像素邊界區域能量變高之方式傾斜。因此，如圖3所示，向固定電荷膜34附近移動之電洞朝向p型井區域31之上側沿水平方向移動。
鄰接之像素邊界附近之p型井區域31、光電轉換膜33、及固定電荷膜34之3層之能帶圖如圖4之曲線圖43所示。因此，向光電轉換膜33之p型井區域31上側之區域移動來之電洞係如圖3所示般，向半導體基板12之深度方向(下方向)移動，並自p型井區域31釋出至地線(GND)。
如上所述，於像素2之第1實施形態中，像素2形成n型半導體區域(矽區域)32-光電轉換膜33-固定電荷膜34-絕緣膜35之構造，可於光電轉換膜33與固定電荷膜34之間產生固定電荷，而施加內部電場。藉此，即便於光電轉換膜33之上側不形成電極，亦可控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。
以下，對第1實施形態之變化例進行說明。
再者，於以下說明之第1實施形態之變化例中，對與圖2所示之第1實施形態之基本形態對應之部分標註相同之符號，僅對與圖2不同之部分進行說明。又，於圖5及其以後之像素2之剖面構成圖中，與圖3同樣地，對照像素2之構造，亦圖示有像素2內之電子及電洞之流向。
<第1及第2變化例>
圖5表示第1實施形態之第1變化例之概略構成剖面圖，圖6表示第1實施形態之第2變化例之概略構成剖面圖。
於第1及第2變化例中，於成為鄰接之像素2之邊界之p型井區域31上方之絕緣膜35上，形成有防止來自鄰接之其他像素2之入射光漏入之遮光膜51，該方面與圖2之基本形態不同。
但是，於圖5所示之第1變化例中，遮光膜51僅形成於絕緣膜35之上表面，相對於此，於圖6所示之第2變化例中，遮光膜51亦具有向半導體基板12之深度方向陷入之溝槽部51A。
作為遮光膜51之材料，只要為遮蔽光之材料即可，例如可使用鎢(W)、鋁(Al)、或銅(Cu)等。
於第1及第2變化例中，空乏層D中所產生之電子與圖2之基本形態同樣地，作為信號電荷被n型半導體區域32擷取。另一方面，空乏層D中所產生之電洞亦與圖2之基本形態同樣地，向固定電荷膜34附近移動，並自此處沿水平方向移動後，向深度方向移動，並經由p型 井區域31釋出至地線(GND)。
亦可對遮光膜51施加負偏壓。
<第3及第4變化例>
圖7及圖8表示對第1及第2變化例之遮光膜51施加有負偏壓之例作為第1實施形態之第3及第4變化例。
於對遮光膜51施加有負偏壓之情形時，如圖7及圖8所示，於光電轉換膜33內，空乏層D向遮光膜51側擴大。藉此，空乏層D中所產生之電洞於在固定電荷膜34中沿水平方向移動後，向深度方向移動，並經由p型井區域31釋出至地線(GND)。
<第5至第7變化例>
圖9及圖10表示第1實施形態之第5及第6變化例。
於圖9所示之第5變化例中，對於圖7所示之第3變化例之構造，於作為各像素2之電荷儲存部之n型半導體區域32上方之絕緣膜35上追加形成有透明電極52。對於透明電極52之材料，可使用氧化銦錫(ITO)、氧化鋅、氧化銦鋅等透明之導電材料。對透明電極52施加負偏壓。
於圖10所示之第6變化例中，對於圖8所示之第4變化例之構造，於作為各像素2之電荷儲存部之n型半導體區域32上方之絕緣膜35上追加形成有透明電極52。對透明電極52施加負偏壓。
圖11表示第1實施形態之第7變化例。
於圖11所示之第7變化例中，形成有透明電極52代替圖9所示之第5變化例之構造之遮光膜51，且對透明電極52施加負偏壓。
於第5至第7變化例中，空乏層D中所產生之電子亦與圖2之基本形態同樣地，作為信號電荷被n型半導體區域32擷取。另一方面，空乏層D中所產生之電洞於在光電轉換膜33內朝向p型井區域31上部沿水平方向移動後，向深度方向(下方向)移動，並經由p型井區域31釋 出至地線(GND)。
於第3至第7變化例中，除施加藉由光電轉換膜33與固定電荷膜34之內部電場以外，亦施加外部電場，藉此可進一步控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。
<3.像素之第2實施形態>
圖12表示像素2之第2實施形態之概略構成剖面圖。
於第2實施形態之說明中，對與圖2之第1實施形態之基本形態對應之部分標註相同之符號，僅對與圖2不同之部分進行說明。又，於圖12及其以後之像素2之剖面構成圖中，與圖3同樣地，對照像素2之構造，亦圖示有像素2內之電子及電洞之流向。
於圖12之第2實施形態中，於光電轉換膜33與固定電荷膜34之間進而形成有絕緣膜61，該方面與第1實施形態不同。絕緣膜61既可由與絕緣膜35相同之材料形成，亦可由與絕緣膜35不同之材料形成。
藉由在光電轉換膜33與固定電荷膜34之間形成絕緣膜61，而與第1實施形態之像素構造相比，可有效地產生固定電荷。又，藉由調整絕緣膜61之膜厚或密度，可調整固定電荷之量，從而可控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。
於第2實施形態中，像素2形成n型半導體區域(矽區域)32-光電轉換膜33-絕緣膜61-固定電荷膜34-絕緣膜35之構造，可於絕緣膜61與固定電荷膜34之間產生固定電荷，而施加內部電場。藉此，即便於光電轉換膜33之上側不形成電極，亦可控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。空乏層D中所產生之電子與電洞之流向與參照圖3所說明之流向相同。
以下，對第2實施形態之變化例進行說明。
再者，於以下說明之第2實施形態之變化例中，對與圖12所示之第2實施形態之基本形態對應之部分標註相同之符號，僅對與圖12不 同之部分進行說明。
<第1及第2變化例>
圖13表示第2實施形態之第1變化例之概略構成剖面圖，圖14表示第2實施形態之第2變化例之概略構成剖面圖。
於第1及第2變化例中，於成為鄰接之像素2之邊界之p型井區域31上方之絕緣膜35上，形成有防止來自鄰接之其他像素2之入射光漏入之遮光膜51，該方面與圖12之基本形態不同。
但是，於圖13所示之第1變化例中，遮光膜51僅形成於絕緣膜35之上表面，相對於此，於圖14所示之第2變化例中，遮光膜51亦具有向半導體基板12之深度方向陷入之溝槽部51A。
作為遮光膜51之材料，只要為遮蔽光之材料即可，例如可使用鎢(W)、鋁(Al)、或銅(Cu)等。
於第1及第2變化例中，空乏層D中所產生之電子與圖12之基本形態同樣地，作為信號電荷被n型半導體區域32擷取。另一方面，空乏層D中所產生之電洞亦與圖12之基本形態同樣地，向固定電荷膜34附近移動，且自其處沿水平方向移動後，向深度方向移動，並自p型井區域31釋出至地線(GND)。
亦可對遮光膜51施加負偏壓。
<第3及第4變化例>
圖15及圖16表示對第1及第2變化例之遮光膜51施加有負偏壓之例作為第2實施形態之第3及第4變化例。
於對遮光膜51施加有負偏壓之情形時，如圖15及圖16所示，於光電轉換膜33內，空乏層D向遮光膜51側擴大。藉此，空乏層D中所產生之電洞於在固定電荷膜34內沿水平方向移動後，向深度方向移動，並自p型井區域31釋出至地線(GND)。
<第5至第7變化例>
圖17及圖18表示第2實施形態之第5及第6變化例。
於圖17所示之第5變化例中，對於圖15所示之第3變化例之構造，於作為各像素2之電荷儲存部之n型半導體區域32上方之絕緣膜35上追加形成有透明電極52。對於透明電極52之材料，可使用氧化銦錫(ITO)、氧化鋅、氧化銦鋅等透明之導電材料。對透明電極52施加負偏壓。
於圖18所示之第6變化例中，對於圖16所示之第4變化例之構造，於作為各像素2之電荷儲存部之n型半導體區域32上方之絕緣膜35上追加形成有透明電極52。對透明電極52施加負偏壓。
圖19表示第2實施形態之第7變化例。
於圖19所示之第7變化例中，形成有透明電極52代替圖17所示之第5變化例之構造之遮光膜51，且對透明電極52施加負偏壓。
於第5至第7變化例中，空乏層D中所產生之電子亦與圖12之基本形態同樣地，作為信號電荷被n型半導體區域32擷取。另一方面，空乏層D中所產生之電洞於在光電轉換膜33內朝向p型井區域31上部沿水平方向移動後，向深度方向(下方向)移動，並自p型井區域31釋出至地線(GND)。
於第3至第7變化例中，除了施加藉由絕緣膜61與固定電荷膜34之內部電場以外，亦施加外部電場，藉此可進一步控制光電轉換膜33內部之空乏層D之厚度。
<4.製造方法>
參照圖20，對圖2所示之像素2之第1實施形態之基本形態之製造方法進行說明。
首先，於半導體基板12之p型井區域31，針對每個像素2形成成為電荷儲存部之n型半導體區域32。再者，雖省略了圖示，但於該時點，在半導體基板12之正面側已經形成有讀出電路或多層配線層。
其次，於針對每個像素2形成有n型半導體區域32之半導體基板12之背面側上表面，如圖20所示，依序形成光電轉換膜33、固定電荷膜34、及絕緣膜35。
其後，於絕緣膜35上進而形成彩色濾光片層及晶載透鏡。
像素2之第1實施形態之基本形態之像素構造能以上述方式形成。
像素2之第2實施形態之基本形態之製造方法係只要於形成光電轉換膜33之後形成絕緣膜61，其後形成固定電荷膜34即可。
<5.於電子機器中之應用例>
本揭示之技術並不限於應用在固體攝像元件中。即，本揭示之技術可對數位靜態相機或攝錄影機等攝像裝置、或具有攝像功能之行動終端裝置、或於圖像讀取部使用固體攝像元件之影印機等於圖像擷取部(光電轉換部)使用固體攝像元件之所有電子機器應用。固體攝像元件既可為形成為單晶片之形態，亦可為攝像部與信號處理部或光學系統被集中封裝之具有攝像功能之模組狀之形態。
圖21係表示作為本揭示之電子機器之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖21之攝像裝置100包括：包含透鏡群等之光學部101、採用圖1之固體攝像元件1之構成之固體攝像元件(攝像器件)102、及作為相機信號處理電路之DSP(Digital Signal Processor，數位信號處理器)電路103。又，攝像裝置100亦包括圖框記憶體(frame memory)104、顯示部105、記錄部106、操作部107、及電源部108。DSP電路103、圖框記憶體104、顯示部105、記錄部106、操作部107及電源部108經由匯流排線109而相互連接。
光學部101擷取來自被攝體之入射光(像光)並於固體攝像元件102之攝像面上成像。固體攝像元件102以像素單位將藉由光學部101而成 像於攝像面上之入射光之光量轉換為電信號，並作為像素信號輸出。作為該固體攝像元件102，可使用具有圖2或圖12之像素構造之固體攝像元件1、即如下固體攝像元件：不使用上部電極，藉由形成固定電荷膜34而產生固定電荷，從而可施加內部電場。
顯示部105例如包含液晶面板或有機EL(Electro Luminescence，電致發光)面板等面板型顯示裝置，顯示由固體攝像元件102拍攝之動態圖像或靜態圖像。記錄部106將由固體攝像元件102拍攝之動態圖像或靜態圖像記錄於硬碟或半導體記憶體等記錄媒體。
操作部107於使用者之操作下，對攝像裝置100所具有之各種功能發出操作指令。電源部108將成為DSP電路103、圖框記憶體104、顯示部105、記錄部106及操作部107之動作電源之各種電源向該等供給對象適當供給。
如上所述，藉由採用上述固體攝像元件1之各像素構造作為固體攝像元件102，可實現高感度。因此，於攝錄影機或數位靜態相機、進而面向行動電話機等移動機器之相機模組等攝像裝置100中，亦可謀求攝像圖像之高畫質化。
於上述例中，對將第1導電型設為p型，將第2導電型設為n型，將電子作為信號電荷之固體攝像元件進行了說明，但本揭示之技術亦可應用於將電洞作為信號電荷之固體攝像元件。即，可將第1導電型設為n型，將第2導電型設為p型，且由相反之導電型之半導體區域構成上述各半導體區域。
又，本揭示之技術並不限於應用在檢測可見光之入射光量之分佈並拍攝成圖像之固體攝像元件，可對將紅外線或X射線、或者粒子等之入射量之分佈拍攝成圖像之固體攝像元件、或於廣義之意思上檢測壓力或靜電電容等其他物理量之分佈並拍攝成圖像之指紋檢測感測器等所有固體攝像元件(物理量分佈檢測裝置)應用。
本揭示之實施形態並不限定於上述實施形態，可於不脫離本揭示之主旨之範圍內進行各種變更。
例如，可採用將上述複數個實施形態之全部或一部分組合而成之形態。
再者，本說明書中所記載之效果歸根到底僅為例示，並不受限定，亦可存在本說明書中所記載者以外之效果。
再者，本揭示亦可採用如下構成。
(1)
一種固體攝像元件，其係於半導體基板上具有積層對入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜而成之像素。
(2)
如上述(1)之固體攝像元件，其中於上述光電轉換膜之下方具有電荷儲存部，該電荷儲存部儲存藉由上述光電轉換膜進行光電轉換後之信號電荷。
(3)
如上述(2)之固體攝像元件，其中上述電荷儲存部係上述半導體基板之半導體區域。
(4)
如上述(1)至(3)中任一項之固體攝像元件，其中於上述固定電荷膜上形成有絕緣膜。
(5)
如上述(4)之固體攝像元件，其中上述絕緣膜之膜厚為500nm以下之特定厚度。
(6)
如上述(1)至(5)中任一項之固體攝像元件，其中 於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有絕緣膜。
(7)
如上述(1)至(6)中任一項之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜係由1層形成。
(8)
如上述(1)至(6)中任一項之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜係由2層形成。
(9)
如上述(1)至(8)中任一項之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜之膜厚為10nm至100nm之範圍內之特定厚度。
(10)
如上述(1)至(9)中任一項之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜之材料中至少含有鉿、鋁、鈦、鉭、鑭、釔、釓、或鋯中之任一者。
(11)
如上述(1)至(10)中任一項之固體攝像元件，其中上述光電轉換膜之材料係黃銅礦構造之化合物半導體。
(12)
如上述(1)至(11)中任一項之固體攝像元件，其係上述入射光自上述半導體基板之背面側入射之背面照射型。
(13)
如上述(1)至(12)中任一項之固體攝像元件，其中上述像素於像素邊界之上述固定電荷膜之上側具有遮蔽上述入射光之遮光膜。
(14)
如上述(13)之固體攝像元件，其中上述遮光膜具有溝槽部。
(15)
如上述(1)至(14)中任一項之固體攝像元件，其中上述像素於上述半導體基板之電荷儲存部之上方且上述固定電荷膜之上側具有透明電極。
(16)
如上述(15)之固體攝像元件，其中上述像素於像素邊界之上述固定電荷膜之上側亦具有透明電極。
(17)
一種固體攝像元件之製造方法，其係於形成固體攝像元件之像素時，於半導體基板上形成對入射光進行光電轉換之光電轉換膜，且於上述光電轉換膜上形成具有特定之固定電荷之固定電荷膜。
(18)
一種電子機器，其包括固體攝像元件，該固體攝像元件係於半導體基板上具有積層對入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜而成之像素。
1‧‧‧固體攝像元件
2‧‧‧像素
12‧‧‧半導體基板
31‧‧‧p型井區域
32‧‧‧n型半導體區域
33‧‧‧光電轉換膜
34‧‧‧固定電荷膜
35‧‧‧絕緣膜
D‧‧‧空乏層

Claims (18)

  1. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中於上述光電轉換膜之下方具有電荷儲存部，該電荷儲存部儲存藉由上述光電轉換膜予以光電轉換後之信號電荷；且於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有絕緣膜。
  2. 如請求項1之固體攝像元件，其中上述電荷儲存部係上述半導體基板之半導體區域。
  3. 如請求項1之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜係由1層形成。
  4. 如請求項1之固體攝像元件，其中上述固定電荷膜係由2層形成。
  5. 如請求項1之固體攝像元件，其中於上述固定電荷膜之材料中至少含有鉿、鋁、鈦、鉭、鑭、釔、釓、或鋯中之任一者。
  6. 如請求項1之固體攝像元件，其中上述像素於像素邊界之上述固定電荷膜之上側具有遮蔽上述入射光之遮光膜。
  7. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中上述像素於像素邊界之上述固定電荷膜之上側具有遮蔽上述入射光之遮光膜；且上述遮光膜具有溝槽部。
  8. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中上述像素於上述半導體基板之電荷儲存部之上方且上述固定電荷膜之上側具有透明電極。
  9. 如請求項8之固體攝像元件，其中上述像素於像素邊界之上述固定電荷膜之上側亦具有透明電極。
  10. 如請求項7至9之任一固體攝像元件，其中於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有絕緣膜。
  11. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有第1絕緣膜；於上述固定電荷膜上，形成有第2絕緣膜。
  12. 如請求項11之固體攝像元件，其中上述第2絕緣膜之膜厚為500nm以下之特定厚度。
  13. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中上述固定電荷膜之膜厚為10nm至100nm之範圍內之特定厚度；於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有絕緣膜。
  14. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；其中 上述光電轉換膜之材料為黃銅礦構造之化合物半導體。
  15. 一種固體攝像元件，其係具有：像素，其於半導體基板上積層有將入射光進行光電轉換之光電轉換膜、及具有特定之固定電荷之固定電荷膜；該固體攝像元件係上述入射光自上述半導體基板之背面側入射之背面照射型。
  16. 如請求項14或15之固體攝像元件，其中於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間形成有絕緣膜。
  17. 一種固體攝像元件之製造方法，其係於形成固體攝像元件之像素時，於半導體基板上形成將入射光進行光電轉換之光電轉換膜，且於上述光電轉換膜上形成具有特定之固定電荷之固定電荷膜；於上述光電轉換膜之下方形成電荷儲存部，該電荷儲存部儲存藉由上述光電轉換膜予以光電轉換後之信號電荷；且於上述光電轉換膜與上述固定電荷膜之間，形成絕緣膜。
  18. 一種電子機器，其包括如請求項1至16之任一項之固體攝像元件。
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