JP2015037154A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
は以下の順序で行う。
1.実施の形態(光電変換膜上に絶縁膜および導電膜を設けた例)
2.変形例1(導電膜を光電変換部と無効部との間で分離した例)
3.変形例2(無効部上の導電膜に遮光性を付加した例)
4.変形例3(無効部上の導電膜に凸部を形成した例)
5.適用例(撮像装置)
(撮像素子10の構成)
図1は、本技術の一実施の形態に係る撮像素子(撮像素子10)の断面構成を表したものである。撮像素子10は、例えばCCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサ等の撮像装置(例えば、撮像装置1)において1つの画素(例えば、画素P)を構成するものである(いずれも、図8参照)。この撮像素子10は裏面照射型であり、半導体基板11の光入射面側に集光部20および光電変換部12が、受光面とは反対側の面(面S2)に多層配線層31が設けた構成を有する。
まず、各種トランジスタおよび周辺回路を備えた半導体基板11を形成する。半導体基板11は例えばSi基板を用い、このSi基板の表面(面S2)近傍に転送トランジスタT1等のトランジスタおよびロジック回路等の周辺回路(CMOS配線)を設ける。次いで、半導体基板11の面S2上に多層配線層31を形成する。多層配線層31には層間絶縁膜31Bを介して複数の配線31Aを設けたのち、多層配線層31に支持基板32を貼りつける。続いて、Si基板の裏面側へのイオン注入により不純物半導体領域を形成する。具体的には、各画素Pに対応する位置にn型半導体領域を、各画素間にp型半導体領域を形成する。
このような撮像素子10では、例えば撮像装置1の画素Pとして、次のようにして信号電荷(電子)が取得される。撮像素子10に、オンチップレンズ21を介して光Lが入射すると、光Lはカラーフィルタ22等を通過して各画素Pにおける光電変換部12で検出(吸収)され、赤,緑または青等の色光が光電変換される。光電変換部12で発生した電子−正孔対のうち電子は信号電荷として半導体基板11の例えばSi基板ではn型領域11Aへ移動して蓄積され、正孔はp型領域11Bへ移動して排出される。
前述のように、撮像装置は多画素化および高感度化が求められているが、これらを実現するためには画素サイズを小さくする必要がある。しかしながら、画素サイズを小さくすると、各画素において十分な光量を受光することが困難となる。また、一般的に半導体は、禁制帯幅が狭い場合には光吸収特性が向上し、禁制帯幅が広い場合には熱雑音が低減される性質がある。また、禁制帯幅が狭い場合には熱雑音が増加し、禁制帯幅が広い場合には光吸収特性が低下する性質があり、熱雑音と光吸収特性はトレードオフの関係にある。
図4は、上記実施の形態の変形例1に係る撮像素子(撮像素子10A)の要部の断面構成を表したものである。この撮像素子10Aでは、光電変換膜12上に絶縁膜13および導電膜34の順に形成された導電膜34が、光電変換領域Pおよび無効領域Nとの間で離間されている点が上記実施の形態とは異なる。具体的には、光電変換膜12の光電変換部12Aと無効部12Bとの間で分離された構成を有する。この点を除き、撮像素子10Aは撮像素子10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図6は、上記実施の形態の変形例2に係る撮像素子(撮像素子10B)の断面構成を表したものである。この撮像素子10Bでは、絶縁膜13上に離間して形成された導電膜44Aおよび導電膜44Bのうち、無効部12B上に形成された導電膜44Bを遮光性材料によって形成した点が上記実施の形態とは異なる。この点を除き、撮像素子10Aは撮像素子10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図6は、上記実施の形態の変形例3に係る撮像素子(撮像素子10C)の断面構成を表したものである。この撮像素子10Cでは、絶縁膜13上に離間して形成された導電膜54Aおよび導電膜54Bのうち、無効部12B上に形成された導電膜54Bを遮光性材料によって形成すると共に、光電変換膜12の無効部12B内に凸部を有する点が上記実施の形態とは異なる。
図8は上記実施の形態および変形例1〜3で説明した撮像素子(撮像素子10,10A,10B,10C)を各画素に用いた固体撮像装置(撮像装置1)の全体構成を表している。この撮像装置1はCMOSイメージセンサであり、半導体基板11上の中央部に撮像エリアとしての画素部1aを有している。画素部1aの周辺領域には、例えば行走査部131、システム制御部132、水平選択部133および列走査部134を含む周辺回路部130が設けられている。
れるようになっている。
(1)カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた導電膜とを備えた撮像素子。
(2)互いに隣接する第1画素および第2画素を備え、
前記光電変換膜は、前記第1画素および前記第2画素それぞれに対応する位置の光電変換部と、前記第1画素および前記第2画素の間の無効部とを有する、前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)前記導電膜は前記光電変換部に対応する第1領域と、前記無効部に対応する第2領域とを有し、前記第2領域は前記第1領域と離間している、前記(2)に記載の固体撮像素子。
(4)前記導電膜は、前記第1領域が光透過性を有し、前記第2領域が遮光性を有する、前記(2)または(3)に記載の固体撮像素子。
(5)前記導電膜の前記第2領域は前記光電変換膜の前記無効部内に凸部を有する、前記(3)または(4)に記載の固体撮像素子。
(6)前記凸部は前記光電変換膜を貫通し、前記半導体基板まで達している、前記(5)に記載の固体撮像素子。
(7)前記導電膜の前記第2領域には、前記第1領域よりも低いバイアスが印加される、前記(3)乃至(6)のうちいずれか1つに記載の固体撮像素子。
(8)撮像素子を含み、前記撮像素子は、カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた導電膜とを備えた撮像装置。
Claims (8)
- カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、
前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた導電膜と
を備えた撮像素子。 - 互いに隣接する第1画素および第2画素を備え、
前記光電変換膜は、前記第1画素および前記第2画素それぞれに対応する位置の光電変換部と、前記第1画素および前記第2画素の間の無効部とを有する、請求項1に記載の撮像素子。 - 前記導電膜は前記光電変換部に対応する第1領域と、前記無効部に対応する第2領域とを有し、前記第2領域は前記第1領域と離間している、請求項2に記載の撮像素子。
- 前記導電膜は、前記第1領域が光透過性を有し、前記第2領域が遮光性を有する、請求項2に記載の撮像素子。
- 前記導電膜の前記第2領域は前記光電変換膜の前記無効部内に凸部を有する、請求項3に記載の撮像素子。
- 前記凸部は前記光電変換膜を貫通し、前記半導体基板まで達している、請求項5に記載の撮像素子。
- 前記導電膜の前記第2領域には、前記第1領域よりも低いバイアスが印加される、請求項3に記載の撮像素子。
- 撮像素子を含み、
前記撮像素子は、
カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、
前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた導電膜と
を備えた撮像装置。
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