CN102097443A - 固体摄像器件、制造固体摄像器件的方法以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体摄像器件、制造固体摄像器件的方法以及电子装置，所述固体摄像器件包括光电转换部，它设置在基板的摄像面上方；以及多个读出电路部，它们设置在摄像面上并位于光电转换部下方。所述光电转换部包括光电转换膜以及第一电极和第二电极，光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，第一电极和第二电极夹着光电转换膜，第一电极、光电转换膜和第二电极在摄像面上依次向上层叠。另外，各个读出电路部包括读出电路和接地电极，读出电路电连接至第一电极并读出由光电转换部产生的信号电荷，接地电极接地，并且接地电极在摄像平面上夹在读出电路与第一电极之间。因此，能够提高所摄图像的质量。
Description
相关申请的交叉参考
本申请包含与分别于2009年11月17日和2010年9月9向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-261994和JP 2010-202141所公开的内容相关的主题，在此将这两项日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种固体摄像器件、制造固体摄像器件的方法以及电子装置。
背景技术
例如数码摄像机或数码照相机等电子装置包括固体摄像器件。上述电子装置例如包括作为固体摄像器件的互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)型图像传感器或电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)型图像传感器。
在固体摄像器件中，多个像素以矩阵方式布置在半导体基板的摄像面上。多个像素中的各个像素设有光电转换部。例如光电二极管被设置成作为光电转换部。
在固体摄像器件中，CMOS型图像传感器具有设置有例如像素晶体管等半导体元件和光电转换部的像素。作为像素晶体管，多个晶体管被设置为用于读出由光电转换部产生的信号电荷并将该信号电荷作为电信号输出至信号线。
在固体摄像器件中，光电转换部接收通过例如滤色器等光学元件入射到光接收面上的光并对该光进行光电转换而产生信号电荷。
例如，当红、绿、蓝三原色的滤色器以对应于各个像素的方式沿摄像面设置时，各个像素中的光电转换部接收被各个颜色的滤色器着色了的有色光。也就是说，关注其上方设置有红色滤色器的像素，该红色滤色器将作为目标图像入射的光中的绿色分量的光和蓝色分量的光吸收，仅透射红色分量的光，并且在红色滤色器下方的光电转换部接收透射的红色分量的光。
固体摄像器件需要小的尺寸，同时，要求增加像素数量。因此，单个像素的尺寸越小，像素就越难接收足够的光量。因此，难以提高所摄图像的图像质量。
为了克服这样的缺陷，提出了“光电转换层堆叠型”固体摄像器件。在“光电转换层堆叠型”固体摄像器件中，各个颜色的光电转换部不沿摄像面的方向设置，而是使选择性地接收各个颜色的光的光电转换部在相对于摄像面的垂直方向上层叠。例如，使由有机材料制成的三层的光电转换膜堆叠，依次接收在入射光中包含的三原色中的每种光(参照例如日本专利申请公开公报特开2004-335626号、2005-347356号、2005-353626号、2003-234460号，以及M.IHAMA等人的“CMOS Image Sensor with Stacked Organic Photoelectric Conversion Layers(具有堆叠的有机光电转换层的CMOS图像传感器)”，FUJIFILM RESEARCH & DEVELOPMENT(富士胶片研究与发展)(No.52-2007)，第3至第6页)。
在“光电转换层堆叠型”中，部分入射光被设置于上侧的光电转换膜吸收并受到光电转换。然后，未被设置于上侧的光电转换膜吸收的光的其他部分被位于上述膜下方的另一光电转换膜吸收并受到光电转换。例如，最上方的光电转换膜吸收蓝色光，中间的光电转换膜吸收绿色光，最下方的光电转换膜吸收红色光。然后，在各个光电转换膜中进行光电转换以产生信号电荷。
因此，在“光电转换层堆叠型”中，在各个像素位置处不仅仅是单一颜色的有色光被接收，而是多个颜色的有色光被接收。因此，能够提高光利用效率，由此能够容易地实现小尺寸化。具体地，“光电转换层堆叠型”的固体摄像器件的光利用效率是红色、绿色和蓝色三原色的滤色器沿摄像面设置的情况下的三倍，因而各个像素的面积可以减小到三分之一。
在“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器中，例如晶体管等半导体元件以集成的方式形成于基板的表面上，以读出在接收各个有色光的光电转换膜中产生的信号电荷。
因此，用于多个颜色(例如，三原色)的晶体管被形成为设置在基板表面上，这使这些晶体管占用的面积增加。因此可能难以实现小尺寸化。
为了消除这样的缺陷，提出了在不以集成方式在基板表面上设置用于多个颜色的晶体管的情况下，在各个颜色的光电转换膜正下方设置用于读出电荷的读出电路(参照例如J.OHTA等人的“The latest trend in CMOS image sensors(CMOS图像传感器的最新趋势)”，CMC Publishing Co.，Ltd(CMC出版有限公司)，2007年4月，119页)
图8和图9示意性地图示了“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器。图8示出了一个截面，图9示出了放大的图8的一部分。
如图8所示，“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器1J包括红色光电转换部201RJ、绿色光电转换部201GJ和蓝色光电转换部201BJ。CMOS型图像传感器1J还包括红色读出电路部202RJ、绿色读出电路部202GJ和蓝色读出电路部202BJ。
如图8所示，构成“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器1J的各个元件设置于基板101J上。
具体地，如图8所示，红色读出电路部202RJ和红色光电转换部201RJ依次设置在由半导体制成的基板101J的上表面上。然后，在红色光电转换部201RJ的上表面上依次设置有绿色读出电路部202GJ和绿色光电转换部201GJ。另外，在绿色光电转换部201GJ的上表面上依次设置有蓝色读出电路部202BJ和蓝色光电转换部201BJ。
如图9所示，绿色光电转换部201GJ包括用于感应绿光的有机光电转换层210GJ、像素电极211GJ和公共电极212GJ。
用于感应绿光的有机光电转换层210GJ吸收入射光中包含的绿色分量的光并进行光电转换，从而产生信号电荷。这里，如图9所示，像素电极211GJ和公共电极212GJ在绿色读出电路部202GJ的上表面上夹着用于感应绿光的有机光电转换层210GJ。
像素电极211GJ和公共电极212GJ是透射光的透明电极。多个像素电极211GJ被设置为在它们之间具有间隙(未图示)，并与多个像素P对应。另外，公共电极212GJ被一体形成为与多个像素电极211GJ相对，并且公共电极212GJ和像素电极211GJ夹着用于感应绿光的有机光电转换层210GJ。
如图9所示，绿色读出电路部202GJ包括设置在绝缘膜SZ1G上的TFT(薄膜晶体管)220GJ。例如，TFT 220GJ包括半导体层221GJ、栅极绝缘膜222GJ和栅极电极223GJ，并且形成为具有底栅型结构。在TFT220GJ中，半导体层221GJ包括沟道区域224CG、源极224SG和漏极224DG，并且源极224SG和漏极224DG夹着沟道区域224CG。在半导体层221GJ中，源极224SG与源极电极225SG相连，漏极224DG与漏极电极225DG相连。层间绝缘膜SZ2G覆盖着TFT 220GJ，并且源极电极225SG通过接触部CT与像素电极211GJ电连接。
在上述“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器1J中，当入射光入射到各个像素P上时，在各个光电转换部201RJ、201GJ和201BJ中依次产生信号电荷。
具体地，在蓝色光电转换部201BJ中产生与包含在入射光中的蓝色分量的光量对应的信号电荷。在绿色光电转换部201GJ中产生与包含在入射光中的绿色分量的光量对应的信号电荷。在红色光电转换部201GJ中产生与包含在入射光中的红色分量的光量对应的信号电荷。
在各个光电转换部201RJ、201GJ和201BJ中，在像素电极(例如211GJ)和公共电极(例如212GJ)之间施加电压，并且将信号电荷从各个光电转换膜(例如210GJ)读出至各个读出电路部(例如202GJ)。
如上所述，在各个光电转换部(例如201GJ)中，对在像素电极(例如211GJ)和公共电极(例如212GJ)之间的各个光电转换膜(例如210GJ)施加电压。即，各个光电转换膜(例如210GJ)变为处于反向偏压被施加于所谓的pn结光电二极管上的状态。因此，施加于光电转换膜(例如210GJ)的电压可能对TFT(例如220GJ)有负面影响。也就是说，施加于各个有机光电转换层(例如210GJ)的电压可能会产生与将电压施压于TFT(例如220GJ)的栅极时的状态一样的状态，导致例如所摄图像的图像质量劣化的缺陷。
为了消除上述缺陷，可以考虑通过增加层间绝缘膜SZ2G的厚度来使用于感应绿光的有机光电转换层210GJ远离TFT 220GJ。然而，在这种情况下，增加了整体厚度。
因此，从上层侧入射的光可能无法被所需像素的有机光电转换层所接收，而是被附近像素的有机光电转换层所接收。
例如，在图8的情况下，最上层的蓝色光电转换部201BJ精确地接收在入射在像素上的入射光中包含的蓝色分量的光。然而，由于绿色光电转换部201GJ和红色光电转换部201RJ布置于较靠下的层一侧，因而绿色分量的光或红色分量的光可能不被光所入射的像素接收而是被附近像素接收。由于在上述情况中红色光电转换部201RJ设置于最下层，因而上述现象在红色分量的光的情况下显著发生。由于这种现象，可能发生例如所摄图像的图像质量劣化的缺陷。
发明内容
本发明期望提供一种能够提高所摄图像的图像质量的固体摄像器件、固体摄像器件的制造方法以及电子装置。
本发明实施例的固体摄像器件包括：光电转换部，它设置在基板的摄像面上方；以及多个读出电路部，它们在所述摄像面上设置在所述光电转换部下方。在所述固体摄像器件中，所述光电转换部包括光电转换膜以及第一电极和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜，所述第一电极、所述光电转换膜和所述第二电极在所述摄像面上依次向上层叠。另外，在所述固体摄像器件中，各个所述读出电路部包括读出电路和接地电极，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地，并且所述接地电极在所述摄像面上夹在所述读出电路与所述第一电极之间。
本发明实施例的制造固体摄像器件的方法包括制造固体摄像装置的步骤，在所述固体摄像器件中，在基板的摄像面上方设置有光电转换部并且在所述光电转换部下方设置有读出电路部。在本方法中，制造所述固体摄像器件的步骤包括形成所述光电转换部的步骤以及形成所述读出电路部的步骤。在形成所述光电转换部的步骤中，在所述摄像面上方依次层叠地形成第一电极、光电转换膜和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜。在形成所述读出电路部的步骤中，形成读出电路和接地电极，所述接地电极夹在所述读出电路与所述第一电极之间，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地。
本发明实施例的电子装置包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括光电转换部和读出电路部，所述光电转换部设置在基板的摄像面上方，所述读出电路部在所述摄像面上设置在所述光电转换部下方。在本电子装置中，所述光电转换部包括光电转换膜以及第一电极和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜，并且所述第一电极、所述光电转换膜和所述第二电极在所述摄像面上依次向上层叠。另外，在本电子装置中，所述读出电路部包括读出电路和接地电极，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地，并且所述接地电极在所述摄像面上夹在所述读出电路与所述第一电极之间。
在本发明的实施例中，上述接地电极能够防止这样的状态发生：除了栅极电压之外的不需要的电压被施加于构成各个读出电路部的TFT的沟道形成区域。
本发明的实施例能够提供能够提高制造效率和所摄图像的图像质量的固体摄像器件、制造固体摄像器件的方法以及电子装置。
附图说明
图1是示出了本发明实施例的照相机结构的结构图。
图2是示出了本发明实施例的固体摄像器件的整体结构的框图。
图3是图示了本发明实施例的固体摄像器件的主要部分的图。
图4是图示了本发明实施例的绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的部分的图。
图5是图示了本发明实施例的绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的部分的图。
图6A和图6B是图示了本发明实施例的用于制造绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的方法的图。
图7A和图7B是示意性地图示了本发明实施例的变形例的图。
图8是示意性地图示了“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器的图。
图9是示意性地图示了“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
按照如下顺序进行说明：
1.实施例
2.变形例
1.实施例
(A)器件结构
(A-1)照相机的主要部分的结构
图1是图示了本发明实施例的照相机40的结构的图。
如图1所示，照相机40包括固体摄像器件1、光学***42、控制单元43和信号处理电路44。下面依次说明各个元件。
固体摄像器件1在摄像面PS上接收通过光学***42入射的光(目标图像)H并进行光电转换，以此产生信号电荷。这里，基于从控制单元43输出的控制信号对固体摄像器件1进行驱动。具体地，固体摄像器件1读取信号电荷并将该信号电荷作为原始数据输出。
光学***42包括诸如成像透镜和光阑等光学构件，并且被布置为使得作为目标图像入射的光H汇聚到固体摄像器件1的摄像面PS上。
控制单元43把各种类型的控制信号输出至固体摄像器件1和信号处理电路44，从而对固体摄像器件1和信号处理电路44进行控制和驱动。
信号处理电路44对从固体摄像器件1输出的原始数据进行信号处理，从而产生目标图像的数字图像。
(A-2)固体摄像器件的主要部分的结构
下面将对固体摄像器件1的整体结构进行说明。
图2是示出了本发明实施例的固体摄像器件1的整体结构的框图。
本实施例的固体摄像器件1是CMOS型图像传感器，并且如图2所示，具有基板101。例如，基板101是由硅制成的半导体基板，并且如图2所示，包括设置在基板101的表面上的摄像区域PA和周边区域SA。
如图2所示，摄像区域PA为矩形形状，并且包括沿水平方向x和垂直方向y布置的多个像素P。也就是说，像素P以矩阵形式布置着。另外，摄像区域PA对应于图1所示的摄像面PS。像素P的细节将在后面进行说明。
如图2所示，周边区域SA位于摄像区域PA的周边。在周边区域SA中，设置有周边电路。
具体地，如图2所示，作为上述周边电路，设置有垂直驱动电路13、列电路14、水平驱动电路15、外部输出电路17、时序发生器18和快门驱动电路19。
如图2所示，垂直驱动电路13在周边区域SA中设置在摄像区域PA的侧部处，并且被配置为以行为单位选择和驱动摄像区域PA的像素P。
如图2所示，列电路14在周边区域SA中设置在摄像区域PA的下端部处，并且以列为单位对从像素P输出的信号进行信号处理。这里，列电路14包括相关双采样(Correlated Double Sampling，CDS)电路(未示出)，并进行用于除去固定模式噪声的信号处理。
如图2所示，水平驱动电路15电连接至列电路14。水平驱动电路15包括例如移位寄存器，并且允许列电路14把为像素P的各列保持的信号输出至外部输出电路17。
如图2所示，外部输出电路17电连接至列电路14。外部输出电路17对从列电路14输出的信号进行信号处理，随后将该处理过的信号输出至外部。外部输出电路17包括自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)电路17a和ADC(模拟/数字转换)电路17b。在外部输出电路17中，在AGC电路17a将增益施加到信号上之后，ADC电路17b把信号从模拟信号转换成数字信号，然后将该信号输出至外部。
如图2所示，时序发生器18电连接至如下各个电路：垂直驱动电路13、列电路14、水平驱动电路15、外部输出电路17和快门驱动电路19。时序发生器18产生各种类型的脉冲信号并将这些信号输出至垂直驱动电路13、列电路14、水平驱动电路15、外部输出电路17和快门驱动电路19，从而对这些元件进行驱动控制。
快门驱动电路19以行为单位选择像素P，并调整这些像素P中的曝光时间。
对以行为单位排列的多个像素P，同时驱动上述元件。
具体地，根据由上述垂直驱动电路13供给的选择信号，沿垂直方向y以水平行(像素行)为单位依次选择像素P。然后，通过从时序发生器18输出的各种类型的时序信号对各像素P进行驱动。因此，在各个像素行中，从各像素P输出的电信号通过垂直信号线27被列电路14读出。然后，通过水平驱动电路15选择累积在列电路14中的信号，随后将这些信号依次输出至外部输出电路17。
(A-3)固体摄像器件的具体结构
下面说明本发明实施例的固体摄像器件1的具体结构。
图3图示了本发明实施例的固体摄像器件1的主要部分。这里，图3示出了摄像区域PA的截面。
固体摄像器件1是“光电转换层堆叠型”的CMOS型图像传感器，并且如图3所示，包括在基板101的摄像面上方层叠的多个光电转换部201R、201G和201B。在基板101的摄像面上，读出电路部202R、202G和202B分别设置于多个光电转换部201R、201G和201B的下方。
在本实施例中，固体摄像器件1包括红色光电转换部201R、绿色光电转换部201G和蓝色光电转换部201B。固体摄像器件1还包括红色读出电路部202R、绿色读出电路部202G和蓝色读出电路部202B。
如图3所示，构成固体摄像器件1的各个元件设置于由例如硅半导体制成的基板101上。
具体地，如图3所示，红色读出电路部202R和红色光电转换部201R依次层叠在基板101的上表面上。然后，在红色光电转换部201R的上表面上依次层叠着绿色读出电路部202G和绿色光电转换部201G。另外，在绿色光电转换部201G的上表面上依次层叠着蓝色读出电路部202B和蓝色光电转换部201B。
图4和图5图示了本发明实施例的绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的部分。
这里，图4是示意性地示出了绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的放大部分的截面图。图5是示出了绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的电路结构的像素电路图。
如图4和图5所示，绿色光电转换部201G包括用于感应绿光的有机光电转换层210G、像素电极211G和公共电极212G。像素电极211G、用于感应绿光的有机光电转换层210G和公共电极212G依次向上层叠设置。
在绿色光电转换部201G中，用于感应绿光的有机光电转换层210G吸收入射光中包含的绿色分量的光并进行光电转换，从而产生信号电荷。另外，用于感应绿光的有机光电转换层210G还透射入射光中包含的除绿色分量之外的分量的光。用于感应绿光的有机光电转换层210G由例如喹吖啶酮(quinacridone)等多环有机颜料制成。
如图4所示，用于感应绿光的有机光电转换层210G设置于绿色读出电路部202G的上方。另外，如图4和图5所示，像素电极211G和公共电极212G夹着用于感应绿光的有机光电转换层210G。
在绿色光电转换部201G中，像素电极211G和公共电极212G是透明电极并且被配置成使光透射。例如，像素电极211G和公共电极212G是利用例如溅射法等成膜方法通过膜沉积例如铟锡氧化物(ITO)等金属氧化物形成的。
这里，多个像素电极211G被布置成与多个像素P对应，并且各个像素电极211G之间具有间隙(未示出)。
另外，公共电极212G一体形成在整个摄像区域PA上，与多个像素电极211G相对，并且公共电极212G和像素电极211G夹着用于感应绿光的有机光电转换层210G。
另外，如图5所示，绿色光电转换部201G的像素电极211G电连接至绿色读出电路部202G。取决于在用于感应绿光的有机光电转换层210G中产生的信号电荷的电信号被绿色读出电路部202G读出。
如图5所示，绿色读出电路部202G包括读出电路20。
读出电路20设置为用于各个像素P，并且读出各个像素P中在用于感应绿光的有机光电转换层210G中产生的信号电荷。例如，读出电路20布置在多个像素P的边界处。
在本实施例中，如图5所示，读出电路20包括复位晶体管22、放大晶体管23和选择晶体管24，因此该读出电路20是三晶体管结构的CMOS信号读出电路。
在绿色读出电路202G中，复位晶体管22复位放大晶体管23的栅极电位。
具体地，如图5所示，复位晶体管22的栅极连接至被供给有行复位信号的复位线29。此外，复位晶体管22的漏极连接至电源电压供给线Vdd，而复位晶体管22的源极连接至浮动扩散部FD。复位晶体管22基于从复位线29接收的行复位信号通过浮动扩散部FD将放大晶体管23的栅极电位复位至电源电位。
如图4所示，上述复位晶体管22设置在绝缘膜SZ1G上，该绝缘膜SZ1G由透射入射光的例如氧化硅等透光性绝缘材料形成。例如，复位晶体管22包括半导体层221G、栅极绝缘膜222G和栅极电极223G，并且被配置成作为底栅型TFT。即，在复位晶体管22中，半导体层221G包括沟道区域224CG、源极224SG和漏极224DG，并且源极224SG和漏极224DG夹着沟道区域224CG。在半导体层221G中，源极224SG与源极电极225SG相连接，漏极224DG与漏极电极225DG相连接。
在本实施例中，复位晶体管22被设置成作为使用透射光的透明半导体薄膜的透明TFT。例如，半导体层221G由铟、镓、锌和氧构成的透明非晶氧化物半导体(a-InGaZnO)制成。栅极绝缘膜222G由氧化硅制成。栅极电极223G由例如ITO等透明导电材料制成。源极电极225SG和漏极电极225DG也由例如ITO等透明导电材料制成。
如图4所示，层间绝缘膜SZ2G覆盖着复位晶体管22。复位晶体管22的源极电极225SG通过贯穿层间绝缘膜SZ2G的接触部CT与像素电极211G电连接。
在绿色读出电路部202G中，放大晶体管23放大取决于由用于感应绿光的有机光电转换层210G产生的信号电荷的电信号，并输出已放大的信号。
具体地，如图5所示，放大晶体管23的栅极连接至浮动扩散部FD。另外，放大晶体管23的漏极连接至电源电压供应线Vdd，而放大晶体管23的源极连接至选择晶体管24。
虽然在图4中没有示出，上述放大晶体管23以与上述复位晶体管22相似的方式在绝缘膜SZ1G上被构造成例如为底栅型TFT。另外，放大晶体管23被上述层间绝缘膜SZ2G覆盖着。
在绿色读出电路部202G中，当输入行选择信号时，选择晶体管24将从放大晶体管23接收的电信号输出至垂直信号线27。
具体地，如图5所示，选择晶体管24的栅极连接至被供给选择信号的地址线28。当供给选择信号时，选择晶体管24导通，并将上述由放大晶体管23放大的输出信号输出至垂直信号线27。
虽然在图4中没有示出，上述选择晶体管24以与复位晶体管22和放大晶体管23相似的方式在绝缘膜SZ1G上被构造成例如为底栅型TFT。另外，选择晶体管24被上述层间绝缘膜SZ2G覆盖着。
如图4所示，在本实施例中，绿色读出电路部202G还包括接地电极230G。
接地电极230G设置在层间绝缘膜SZ2G的上表面上，位于例如复位晶体管22等TFT的上表面和像素电极211G之间，并接地。
接地电极230G是透射光的透明电极。例如，接地电极230G是利用例如溅射法等成膜方法通过膜沉积例如铟锡氧化物(ITO)等金属氧化物形成的。这里，接地电极230G被形成为在电连接像素电极211G和源极224SG的接触部CT穿过的部分处设有开口。
另外，接地电极230G被层间绝缘膜SZ3G覆盖着。层间绝缘膜SZ3G例如由氧化硅膜制成。
如图4所示，绿色光电转换部201G设置于层间绝缘膜SZ3G的上表面上。即，像素电极211G、用于感应绿光的有机光电转换层210G和公共电极212G依次向上层叠。
蓝色光电转换部201B和蓝色读出电路部202B的部分以及红色光电转换部201R和红色读出电路部202R的部分，以与上述绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的部分类似的方式设置。
也就是说，蓝色光电转换部201B被形成为接收蓝色波长区域的光多于其他波长区域的光，产生信号电荷，并透射除蓝色波长区域的光以外的其他波长区域的光。蓝色读出电路部202B被形成为读出由蓝色光电转换部201B产生的信号电荷。
上述绿色光电转换部201G被形成为接收通过蓝色光电转换部201B和蓝色读出电路部202B入射的光中的绿色波长区域的光多于其他波长区域的光，并透射其他波长区域的光。绿色读出电路部202G被形成为读出由上述绿色光电转换部201G产生的信号电荷。
红色光电转换部201R被形成为接收通过绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G入射的光中的红色波长区域的光多于其他波长区域的光，并透射其他波长区域的光。红色读出电路部202R被形成为读出由上述红色光电转换部201R产生的信号电荷。
因此，在本实施例中，多个光电转换部201R、201G和201B中的设置在基板101表面上侧的光电转换部比设置在较下侧的光电转换部接收更低波长区域的光，并进行光电转换。
(A-4)制造固体摄像器件的方法
下面详细说明用于制造上述固体摄像器件1的方法的主要部分。
这里，说明用于制造绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的过程。
图6A和图6B图示了用于制造本发明实施例的绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的方法。
如图6A所示，首先形成复位晶体管22。
这里，在绝缘膜SZ1G上形成复位晶体管22作为透明TFT，该透明TFT的结构是所谓的底栅型并且沟道区域是透光性半导体层。
虽然图6A和图6B没有示出，但以与复位晶体管22类似的方式形成放大晶体管23和选择晶体管24。
然后，如图6B所示，形成接地电极230G。
这里，在形成覆盖上述复位晶体管22等元件的层间绝缘膜SZ2G以后，再在层间绝缘膜SZ2G的上表面上形成接地电极230G。
如图4所示，接地电极230G被形成为具有开口，电连接像素电极211G和源极224SG的接触部CT穿过所述开口。
接着，如图4所示，形成绿色光电转换部201G。
这里，在形成覆盖上述接地电极230G的层间绝缘膜SZ3G以后，再形成穿过各个层间绝缘膜SZ3G和SZ2G的接触部CT。
接着，将构成绿色光电转换部201G的各个元件设置在层间绝缘膜SZ3G的上表面上。即，依次层叠像素电极211G、用于感应绿光的有机光电转换层210G和公共电极212G。
(A-5)固体摄像器件的操作
下面说明上述固体摄像器件1的操作。
在上述“光电转换层堆叠型”的固体摄像器件1中，当入射光入射在各个像素P上时，在各个光电转换部201R、201G和201B中依次产生信号电荷(参照图1)。
蓝色光电转换部201B产生与入射光中包含的蓝色分量的光量对应的信号电荷。绿色光电转换部201G产生与入射光中包含的绿色分量的光量对应的信号电荷。红色光电转换部201R产生与入射光中包含的红色分量的光量对应的信号电荷。
在各个光电转换部201R、201G和201B中，在像素电极(例如211G)和公共电极(例如212G)之间施加有电压，并且信号电荷被从各个有机光电转换层(例如210R)输出至各个读出电路部(例如202R)。
下面说明读出在绿色光电转换部201G中产生的信号电荷的详细操作(参照图4)。
在绿色光电转换部201G中，通过像素电极211G和公共电极212G对用于感应绿光的有机光电转换层210G施加电压。然后，绿色读出电路部202G通过接触部CT读出在用于感应绿光的有机光电转换层210G中产生的信号电荷。
如前所述，施加于用于感应绿光的有机光电转换层210G的电压产生的状态与施加于例如复位晶体管22等TFT的栅极的电压产生的状态相同，因而会导致所摄图像的图像质量劣化等缺陷。
然而，在本实施例中，在用于感应绿光的有机光电转换层210G和例如复位晶体管22等TFT之间设置了接地的接地电极230G。
因此，在本实施例中，接地电极230G能够防止这样的状态的发生：除了栅极电压之外的不需要的电压被施加于TFT的沟道形成区域。
在红色光电转换部201R和红色读出电路部202R以及蓝色光电转换部201B和蓝色读出电路部202B中，进行与上述绿色光电转换部201G和绿色读出电路部202G的操作类似的操作。因此，能够提供类似的有利效果。
(D)概括
如上所述，本实施例中，绿色光电转换部201G包括接收入射光并产生信号电荷的用于感应绿光的有机光电转换层210G以及夹着用于感应绿光的有机光电转换层210G的像素电极211G和公共电极212G。在绿色光电转换部201G中，像素电极211G、用于感应绿光的有机光电转换层210G和公共电极212G在摄像面上依次向上层叠(参照图4)。
绿色读出电路部202G包括读出电路20，该读出电路20电连接至像素电极211G以读出在绿色光电转换部201G中产生的信号电荷(参照图4和图5)。另外，绿色读出电路部202G包括接地电极230G，该接地电极230G接地，并且在摄像面上被夹在读出电路20(例如复位晶体管22)和像素电极211G之间(参加图4)。
因此，本实施例中，如上所述，接地电极(例如230G)能够防止这样的状态的发生：除了栅极电压之外的不需要的电压被施加于构成各个读出电路部202R、202G和202B的TFT的沟道形成区域。
因此，本实施例的固体摄像器件1能够抑制外部电压对读出电路的影响，因而不需要形成厚的层间绝缘膜。因此，能够抑制颜色偏差并能够实现稳定的操作。
此外，在本实施例中，读出电路20(例如复位晶体管22)被形成为使光透射。
因此，在本实施例中，能够增大入射在各个光电转换部201R、201G和201B上的光量。另外，能够提高读出电路20的布局自由度。
因此，本实施例能够提供所摄图像的图像质量得以改善等有利效果。
2.变形例
本发明的实施并不限于上述实施例，而是能够采用多种变形例。
例如，在图4中，可以使夹在像素电极211G和接地电极230G之间的层间绝缘膜SZ3G(介电膜)变薄，从而用作电容器。
例如，层间绝缘膜SZ3G(介电膜)的膜厚优选为约50nm至约200nm。因此，该电容器能够累积光电转换膜中产生的信号电荷。
另外，在上述实施例中，构成读出电路20的半导体元件是底栅结构的TFT，但是该半导体元件不限于此。例如，顶栅结构的TFT也能够提供类似的有利效果。
另外，在上述实施例中说明了读出电路20由透明TFT构成的情况，但本发明的实施例不限于此。本发明的实施例能够应用于这样的情况：TFT由例如不能透光的半导体等材料制成。
图7A和图7B示意性地图示了本发明实施例的变形例。图7A是俯视图，图7B是截面图。图7A和图7B示意性地示出了各个元件，但具体的结构类似于上述实施例的结构。
在上述情况下，接收三原色中各颜色光的三种光电转换部201R、201G和201B可以如图7A和图7B所示布置在基板101的摄像面(xy表面)上。然后，读出电路部202R、202G和202R可以分别设置于光电转换部201R、201G和201B的下方。
另外，上述本发明实施例应用于照相机，但实施例不限于此。本发明的实施例可以应用于诸如扫描仪和复印机等包括上述固体摄像器件的电子装置。
这里，上述实施例的固体摄像器件1对应于本发明的固体摄像器件。上述实施例的读出电路20对应于本发明的读出电路。上述实施例的照相机40对应于本发明的电子装置。上述实施例的基板101对应于本发明的基板。上述实施例的蓝色光电转换部201B对应于本发明的光电转换部和第一光电转换部。上述实施例的绿色光电转换部201G对应于本发明的光电转换部和第二光电转换部。上述实施例的红色光电转换部201R对应于本发明的光电转换部和第三光电转换部。上述实施例的蓝色读出电路部202B对应于本发明的读出电路部和第一读出电路部。上述实施例的绿色读出电路部202G对应于本发明的读出电路部和第二读出电路部。上述实施例的红色读出电路部202R对应于本发明的读出电路部和第三读出电路部。上述实施例的用于感应绿光的有机光电转换层210G对应于本发明的光电转换膜。上述实施例的像素电极211G对应于本发明的第一电极。上述实施例的公共电极212G对应于本发明的第二电极。上述实施例的接地电极230G对应于本发明的接地电极。上述实施例的摄像面PS对应于本发明的摄像面。上述实施例的层间绝缘膜SZ3G对应于本发明的介电膜。
本领域的技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
Claims (8)
1.一种固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：
光电转换部，它设置在基板的摄像面上方；以及
多个读出电路部，它们在所述摄像面上设置在所述光电转换部下方；
其中，所述光电转换部包括光电转换膜以及第一电极和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜，
所述第一电极、所述光电转换膜和所述第二电极在所述摄像面上依次向上层叠，
各个所述读出电路部包括读出电路和接地电极，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地，并且
所述接地电极在所述摄像面上夹在所述读出电路与所述第一电极之间。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，
其中，多个所述光电转换部以层叠的方式设置在所述基板的所述摄像面上方，并且
所述多个读出电路部在所述摄像面上分别设置在多个所述光电转换部下方。
3.根据权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述读出电路被形成为使光透射。
4.根据权利要求3所述的固体摄像器件，所述固体摄像器件还包括介电膜，所述介电膜夹在所述第一电极与所述接地电极之间；
其中，由所述第一电极、所述接地电极和所述介电膜构成的电容器被构造为累积由所述光电转换膜产生的信号电荷。
5.根据权利要求4所述的固体摄像器件，
其中，多个所述光电转换部包括：
第一光电转换部，它接收第一波长区域的光并产生信号电荷，
第二光电转换部，它接收通过所述第一光电转换部入射的光中第二波长区域的光并产生信号电荷，所述第二波长区域不同于所述第一波长区域，以及
第三光电转换部，它接收通过所述第二光电转换部入射的光中第三波长区域的光并产生信号电荷，所述第三波长区域不同于所述第一波长区域和所述第二波长区域，并且
所述多个读出电路部包括：
第一读出电路部，它读出由所述第一光电转换部产生的信号电荷，
第二读出电路部，它读出由所述第二光电转换部产生的信号电荷，和
第三读出电路部，它读出由所述第三光电转换部产生的信号电荷。
6.根据权利要求5所述的固体摄像器件，
其中，所述第一光电转换部接收蓝色波长区域的光，
所述第二光电转换部接收绿色波长区域的光，并且
所述第三光电转换部接收红色波长区域的光。
7.一种制造固体摄像器件的方法，所述方法包括制造所述固体摄像器件的步骤，在所述固体摄像器件中，在基板的摄像面上方设置有光电转换部并且在所述光电转换部下方设置有读出电路部；
其中，制造所述固体摄像器件的步骤包括形成所述光电转换部的步骤以及形成所述读出电路部的步骤，
在形成所述光电转换部的步骤中，在所述摄像面上方依次层叠地形成第一电极、光电转换膜和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜，并且
在形成所述读出电路部的步骤中，形成读出电路和接地电极，所述接地电极夹在所述读出电路与所述第一电极之间，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地。
8.一种电子装置，所述电子装置包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括光电转换部和读出电路部，所述光电转换部设置在基板的摄像面上方，所述读出电路部在所述摄像面上设置在所述光电转换部下方；
其中，所述光电转换部包括光电转换膜以及第一电极和第二电极，所述光电转换膜接收入射光并产生信号电荷，所述第一电极和所述第二电极夹着所述光电转换膜，
所述第一电极、所述光电转换膜和所述第二电极在所述摄像面上依次向上层叠，
所述读出电路部包括读出电路和接地电极，所述读出电路电连接至所述第一电极并读出由所述光电转换部产生的信号电荷，所述接地电极接地，并且
所述接地电极在所述摄像面上夹在所述读出电路与所述第一电极之间。
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