TWI390722B - 固態成像裝置及電子裝置 - Google Patents

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Description

固態成像裝置及電子裝置
本發明係關於諸如CMOS影像感測器及CCD影像感測器之固態成像裝置，及關於諸如具有此一固態成像裝置之一相機之電子裝置。
固態成像裝置係分類成以CMOS影像感測器為典型之放大類型固態成像裝置，及以CCD影像感測器為典型之電荷傳送類型固態成像裝置。當比較該等CMOS影像感測器與該等CCD影像感測器時，由於該後者類型必須使用比該前者類型更高的一電壓傳送信號電荷，施加至該後者類型之電源電壓變成高於施加至該前者類型之電源電壓。因此，相較於CCD影像感測器，已經使用較多CMOS影像感測器作為行動裝置(諸如具有一內建式相機之行動電話及個人數位助理(PDA))之固態成像裝置，因為相較於該後者類型，該前者類型使用一較低電源電壓並且消耗一較低功率。
日本未審查專利申請公告案第HEI 9-148549號(以下稱為專利文件1)揭示一種固態成像裝置，其中對於高色彩再現性改變個別色彩之晶載透鏡之高度，因而移除由彩色濾光片之色彩之差異所造成之敏感度之差異。
日本未審查專利申請公告案第2000-12814號(以下稱為專利文件2)揭示一種固態成像裝置，其中對於高色彩再現性以對應於所需頻譜特徵之各別薄膜厚度形成個別色彩之彩色濾光片，因而獲得所需頻譜敏感度特徵。
日本未審查專利申請公告案第2002-151670號(以下稱為專利文件3)揭示一種固態成像裝置，其中改變對應於已配置色彩之層內透鏡之曲率，因而抑制出現在小型化像素中之塗抹，並且防止降低敏感度。
日本未審查專利申請公告案第2005-142221號(以下稱為專利文件4)揭示一種背面照明CMOS固態成像裝置，其中以一10μm或10μm以下之厚度形成一矽層，因而小型化具有高敏感度之像素。
日本未審查專利申請公告案第2007-258684號(以下稱為專利文件5)揭示一種固態成像裝置，其中形成具有固定負電荷的一鉿薄膜，因而將電洞累積在每一光二極體之前表面上。
在一固態成像裝置中，紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之光電轉換部分(亦即光二極體)具有圖1中所示之各別頻譜敏感度特徵。圖1顯示一半導體(亦即矽)之頻譜敏感度特徵。圖1中所示之頻譜敏感度特徵代表波長相依性。在圖1中，該水平軸代表光波長，而且該垂直軸代表頻譜敏感度之相對比率。在圖1中，曲線1R代表紅色(R)的一頻譜敏感度特徵、曲線2G1 代表綠色(G)的一頻譜敏感度特徵，而且曲線3B代表藍色(B)的一頻譜敏感度特徵。一絕緣薄膜(例如，一氮化矽薄膜)已形成在每一光二極體之前表面上。由於該氮化矽薄膜吸收具有一400奈米至500奈米之藍色波長範圍之光，該氮化矽薄膜之藍色敏感度係低於其紅色敏感度及綠色敏感度之每一者。
考慮綠色之頻譜敏感度特徵2G1 ，該曲線之凹下部分之短波長側與藍色之頻譜敏感度曲線3B相交，而該曲線之凹下部分之長波長側與紅色之頻譜敏感度曲線1R相交。該短波長側交點(所謂交叉點)a1及該長波長側交點b1愈高，出現於矽中之色彩混合物(像素間之串擾)(亦即色彩雜訊)愈多。在綠色之頻譜敏感度曲線2G1 上，該交叉點a1之較短波長側係稱為一浮動5，而該交叉點b1之較長波長側係稱為一浮動6。
在一固態成像裝置中，當可將該等交叉點a1及b1降低時，可減少半導體中之色彩混合物(像素間之串擾)。因為將像素進一步小型化，所以期望減少半導體中之色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有個別色彩之峰值敏感度之減少的一折衷。
鑑於以上，將期望提供一種固態成像裝置，其可減少構成對應像素之光電轉換部分之半導體中之色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有個別色彩之峰值敏感度之減少的一折衷。
此外，將期望提供一種電子裝置，其具有可減少此類色彩混合物(像素間之串擾)的一固態成像裝置。
根據本發明的一具體實施例，提供一種具有像素之固態成像裝置，其中對於穿過一絕緣薄膜的所需色彩光，吸收短波長側光的一吸收薄膜係形成在一光電轉換部分上。
在根據此具體實施例之固態成像裝置中，該吸收薄膜係形成於像素之光電轉換部分上。該吸收薄膜吸收進入一對應光電轉換部分之所需色彩光之短波長側光，導致該頻譜敏感度曲線上之短波長側浮動的一減少。
根據本發明的一具體實施例，提供一種包含一固態成像裝置、一光學系統及一信號處理電路之電子裝置。該光學系統經組態以將入射光導引至該固態成像裝置的一光電轉換部分。該信號處理電路處理該固態成像裝置的一輸出信號。該固態成像裝置具有像素，其中對於穿過一絕緣薄膜的所需色彩光，吸收短波長側光的一吸收薄膜係形成在一光電轉換部分上。
在根據此具體實施例之電子裝置中，該吸收薄膜係形成在像素之光電轉換部分上。該吸收薄膜吸收進入一對應光電轉換部分之所需色彩光之短波長側光，導致該頻譜敏感度曲線上之短波長側浮動的一減少。
在根據本發明之一具體實施例之固態成像裝置之所需色彩光之光電轉換部分中，由於該頻譜敏感度曲線上之短波長側浮動減少，可減少該光電轉換部分中之色彩混合物(像素間之串擾)(亦即色彩雜訊)，而沒有峰值敏感度之一減少的一折衷。
由於根據本發明之一具體實施例之電子裝置具有該前述固態成像裝置，所以減少一光電轉換部分中之色彩混合物(像素間之串擾)，並且藉此改良影像品質。
其次，參考該等附圖，將描述本發明之具體實施例。
可將根據本發明之具體實施例及其修改之固態成像裝置應用於CMOS固態成像裝置及CCD固態成像裝置。
其次，將描述根據本發明之一具體實施例之一CMOS固態成像裝置的一輪廓結構。此CMOS固態成像裝置包含一半導體基板、在該半導體基板(例如，一矽基板)上且其上二維地配置複數個像素的一成像區，及一周邊電路區段。該等像素之每一者係由感測光並且產生信號電荷的一光電轉換部分及複數個像素電晶體(所謂MOS電晶體)製成。像素電晶體可由四個電晶體(例如，一傳送電晶體、一重設電晶體、一放大電晶體及一選擇電晶體)製成。取而代之，像素電晶體可由三個電晶體(例如，一傳送電晶體、一重設電晶體及一放大電晶體，省略一選擇電晶體)製成。像素電晶體可由此等電晶體之其他組合製成。
該周邊電路區段(例如)包含一垂直驅動電路、行信號處理電路、一水平驅動電路、一輸出電路及一控制電路。
該控制電路基於一垂直同步信號、一水平同步信號及一主時脈而產生造成該垂直驅動電路、該行信號處理電路、該水平驅動電路等用以操作的一時脈信號及一控制信號，並且將此等信號輸入至該垂直驅動電路、該等行信號處理電路、該等水平驅動電路等。
該垂直驅動電路係由(例如)一移位暫存器製成。該垂直驅動電路於該垂直方向上選擇性掃描該成像區中之像素之每一線，並且透過對應垂直信號線將藉由每一像素之一光電轉換部分基於對應於已感測光之數量所產生之信號電荷加以產生之像素信號供應至該等行信號處理電路。
該等行信號處理電路係(例如)對應於像素之各別行而佈置。該等行信號處理電路各以供應自黑色參考像素(其圍繞一有效像素區加以形成)之信號執行輸出自一線之像素之信號之信號程序(包含雜訊減低及信號放大)。一水平選擇開關係連接並且佈置在每一行信號處理電路之一輸出級與一水平信號線之間。
該水平驅動電路係由(例如)一移位暫存器製成。該水平驅動電路連續地輸出水平掃描脈衝、連續地選擇該等行信號處理電路，而且將該等行信號處理電路之像素信號輸出至該水平信號線。
該輸出電路透過該水平信號線執行連續地供應自該等各別行信號處理電路之信號的一信號程序，並且輸出合成信號。
在一正面照明CMOS固態成像裝置中，複數個佈線層(其每一者上形成穿過一絕緣層間的一佈線)係形成於該基板上所形成之像素上。在該複數個佈線層上，晶載彩色濾光片係穿過一平坦化層而形成。在該等晶載彩色濾光片上，形成晶載微透鏡。一遮光薄膜係形成在該成像區之像素以外的一區域中(更特定言之，在該周邊電路部分及該成像區之光電轉換部分以外的一區域中)。該遮光薄膜可由(例如)該複數個佈線層之頂層的一佈線所形成。
其次，將描述根據本發明之一具體實施例之一CCD固態成像裝置的一輪廓結構。此CCD固態成像裝置包含一半導體基板、例如在一矽基板上依像素所形成之複數個光電轉換部分、對應於該等光電轉換部分之個別行之CCD類型垂直傳送暫存器、一CCD類型水平傳送暫存器，及一輸出部分。此外，該CMOS固態成像裝置包含構成一信號處理電路的一周邊電路。該等像素各係由一光電轉換部分及其對應的一垂直傳送暫存器製成，並且係規則地二維配置。
該等垂直傳送暫存器之每一者係藉由穿過一閘極絕緣薄膜形成一傳送電極在一擴散層的一傳送通道區上而建構。該水平傳送暫存器係佈置於該等垂直傳送暫存器之每一者的一邊緣部分，並且係藉由穿過一閘極絕緣薄膜形成一傳送電極在一擴散層的一傳送通道區上而建構。該輸出部分係連接至在該水平傳送暫存器之最後級的一浮動擴散部分。一遮光薄膜係形成在該成像區之像素以外的一區域中(更特定言之，在該成像區之光電轉換部分及該水平傳送暫存器之輸出部分以外的一區域中)。此外，晶載彩色濾光片係穿過一平坦化薄膜形成在該等光電轉換部分上。在該等晶載彩色濾光片上，形成晶載微透鏡。
在該CCD固態成像裝置中，將該等光電轉換部分中產生之信號電荷讀取至該等垂直傳送暫存器、於該垂直方向上傳送，而且將一線之信號電荷傳送至該水平傳送暫存器。在該水平傳送暫存器中，該等信號電荷係於該水平方向上傳送至連接至該水平傳送暫存器之最後級之浮動擴散部分。傳送至該浮動擴散部分之信號電荷被轉換成通過該輸出部分的一像素信號。該前述CCD固態成像裝置係一線間傳送(IT)類型固態成像裝置。根據一具體實施例之CCD固態成像裝置係應用於一圖框線間傳送(FIT)類型固態成像裝置，其具有僅由在該成像區與該水平傳送暫存器間形成之垂直傳送暫存器製成的一儲存區。
可將根據本發明之一具體實施例的一固態成像裝置(尤其，該等光電轉換部分之結構)皆應用於該等前述CMOS固態成像裝置及CCD固態成像裝置。此外，可將根據此具體實施例之光電轉換部分之結構皆應用於一正面照明固態成像裝置及一背面照明固態成像裝置。
在根據本發明之一具體實施例的一固態成像裝置中，吸收短波長側光的一吸收薄膜係形成在作為一構成所需色彩光之一像素之光電轉換部分的一光二極體上。所需色彩光的一光二極體係用於感測綠光(亦稱為綠光)之一綠色像素的一光二極體、用於感測具有該紅色波長範圍之光(亦稱為紅光)之一紅色像素的一光二極體，或綠色及紅色像素之光二極體。吸收短波長側光之吸收薄膜之範例包含一矽薄膜，及一非單晶矽薄膜，諸如一多晶矽薄膜或非晶矽薄膜。該吸收薄膜之範例亦包含一多晶矽化層，其中具有一高熔點的一金屬矽化物薄膜係形成於一多晶矽薄膜及一矽化物薄膜上，其中整個多晶矽係與具有一高熔點的一金屬反應。該吸收薄膜之範例亦包含其中部分地形成一與Si反應之矽化物薄膜(諸如Ti矽化物、Co矽化物、Ni矽化物、Pt矽化物或Mo矽化物)的一結構。該吸收薄膜之薄膜厚度可根據一所需頻譜敏感度特徵加以控制及指定。
圖2A及圖2B顯示根據本發明之一第一具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖2A及圖2B示意地顯示紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。圖2A顯示具有沿著圖3之線A-A所取得之Bayer配置彩色濾光片之一成像區11的一斷面結構。圖2B顯示沿著圖3之線B-B所取得之成像區11的一斷面結構。
在根據該第一具體實施例的一固態成像裝置20中，一第二導電率類型半導體井區22係形成於一第一導電率類型矽半導體基板21上。分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B係形成於該半導體井區22中。該等光二極體23R、23G及23B係藉由裝置隔離區26加以隔離。在此具體實施例中，由於信號電荷係電子，該矽半導體基板21係由一n型半導體基板製成，而該半導體井區22係由一p型半導體井區製成。此外，該紅色像素之光二極體23R、該綠色像素之光二極體23G及該藍色像素之光二極體23B各具有一n型半導體區24。一絕緣薄膜25(例如，一氮化矽薄膜或一氧化矽薄膜)係形成於包含該等n型半導體區24之基板之前表面上。可形成一p型累積層27在該等光二極體23R至23B之每一者之n型半導體區24之前表面上，以便抑制一暗電流流動。
在此具體實施例中，一多晶矽薄膜28係形成在該綠色像素之光二極體23G上，該多晶矽薄膜28具有一所需薄膜厚度以作為一吸收薄膜，吸收尤其穿過該絕緣薄膜25之短波長側光。此多晶矽薄膜28係以具有獲得一所需之綠色之頻譜敏感度特徵的一厚度形成。該多晶矽薄膜28吸收藍光。在此具體實施例中，該紅色像素之光二極體23R、該綠色像素之光二極體23G及該藍色像素之光二極體23B之n型半導體區24係以相同深度形成。在此具體實施例中，假設各別彩色濾光片係形成於該等光二極體23R、23G及23B上。
在根據該第一具體實施例之固態成像裝置20中，該多晶矽薄膜28係穿過該絕緣薄膜25以該所需薄膜厚度形成在該綠色像素之光二極體23G上。此多晶矽薄膜28吸收於一550奈米之波長具有一峰值敏感度之入射綠光之短波長側光。因此，由於該短波長側光不會進入該光二極體23G之n型半導體區24，藉由圖1中所示的一曲線(實線)2G2 代表綠色之頻譜敏感度特徵。換言之，在該短波長側之浮動5減少，而且與藍色之頻譜敏感度曲線3B之交叉點減少至a2。結果，可減少該光二極體23G中之色彩混合物(像素間之串擾)(所謂色彩雜訊)，而沒有該峰值敏感度之一減少的一折衷。
圖4顯示未在一光二極體上形成一多晶矽薄膜之情況與形成一多晶矽薄膜之情況間之藍色之敏感度的一差異。在圖4中，該水平軸代表光之波長，而且該垂直軸代表量子效率(Qe)。一曲線31代表未在一光二極體上形成一多晶矽薄膜之情況，而一曲線32代表形成一多晶矽薄膜之情況。該圖形顯示在400奈米至480奈米之藍色波長範圍中，該等量子效率(Qe)減少，亦即藍色之敏感度減少。此係因為該多晶矽薄膜吸收藍光。
圖5A及圖5B顯示根據本發明之一第二具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖5A及圖5B示意地顯示像圖2A及圖2B中所示之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
在根據該第二具體實施例的一固態成像裝置中，一多晶矽薄膜28係穿過一絕緣薄膜25以一所需薄膜厚度形成在一綠色像素的一光二極體23G上。此外，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以分別對應於個別色彩之基本吸收係數之深度形成。換言之，該光二極體23R之n型半導體區24係以紅光的一基本吸收深度hr形成。該深度hr係最大。該光二極體23B之n型半導體區24係以藍光的一基本吸收深度hb形成。該深度hb係最小。該光二極體23G之n型半導體區24係以綠光的一基本吸收深度hg形成。因此，該深度hg係該深度hr與該深度hb之中間值。在該等n型半導體區24中藉由虛線所表示之區代表離子注入次數之數目。離子注入次數之數目以藍色、綠色及紅色之光二極體23B、23G及23R之次序增加。
該固態成像裝置34之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之固態成像裝置20之結構相同。在圖5A及圖5B中，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第二具體實施例之固態成像裝置34中，由於一多晶矽薄膜28係形成於該綠色像素之光二極體23G上，該多晶矽薄膜28吸收短波長側光，導致減少綠色及藍色之色彩混合物(像素間之串擾)。此外，由於該綠色像素之光二極體23G係以綠光之基本吸收深度形成，該綠色像素之光二極體23G不會光電轉換長波長側光。因此，圖1中所示之曲線(實線)2G2 與紅色之頻譜敏感度曲線1R之交叉點減少至在綠色之頻譜敏感度特徵之長波長側之b2，導致減少該光二極體23G中之紅色與綠色之色彩混合物(像素間之串擾)。換言之，在該第二具體實施例中，可減少分別在該短波長側及長波長側之浮動5及6。結果，可進一步改良綠色之頻譜敏感度特徵，並且可減少該等色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有該峰值敏感度之一減少的一折衷。
圖6顯示根據本發明之一第三具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖6示意地顯示紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
在根據該第三具體實施例的一固態成像裝置36中，一多晶矽薄膜28係穿過一絕緣薄膜25形成在一綠色像素的一光二極體23G上。一多晶矽薄膜37係穿過該絕緣薄膜25以大於多晶矽薄膜28之薄膜厚度的一薄膜厚度形成在一紅色像素之一光二極體23R上。如以上所述，該多晶矽薄膜28係以具有該多晶矽薄膜28可吸收藍光的一厚度形成在該光二極體23G上。該多晶矽薄膜37係以具有該多晶矽薄膜37可吸收綠光的一厚度形成在該光二極體23R上。在此具體實施例中，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以相同深度形成。
由於該固態成像裝置36之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之固態成像裝置20之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第三具體實施例之固態成像裝置36中，在該綠色像素之光二極體23G上形成之多晶矽薄膜28吸收藍光。在該紅色像素之光二極體23R上形成之多晶矽薄膜37吸收綠光。因此，在該綠色像素之光二極體23G及該紅色像素之光二極體23R中，在該短波長側之頻譜敏感度特徵之浮動減少，導致減少色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有其峰值敏感度之減少的一折衷。
圖7顯示根據本發明之一第四具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光二極體轉換部分之光二極體區。圖7示意地顯示像圖6中所示之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
在根據該第四具體實施例的一固態成像裝置39中，多晶矽薄膜38係穿過一絕緣薄膜25以相同厚度形成在一綠色像素的一光二極體23G及一紅色像素的一光二極體23R上。可以對應於所需頻譜敏感度特徵的一厚度形成該多晶矽薄膜38。可以與前述多晶矽薄膜28之厚度相同之厚度形成該多晶矽薄膜38。
由於該固態成像裝置39之其他結構係與圖2A及圖2B以及圖6中所示之固態成像裝置20及36之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第四具體實施例之固態成像裝置39中，在該紅色像素之光二極體23R及該綠色像素之光二極體23G上所形成之具有相同所需薄膜厚度之多晶矽薄膜38可減少該光二極體23R及23G中之色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有其峰值敏感度之減少的一折衷。
圖8顯示根據本發明之一第五具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖8示意地顯示像圖6中所示之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
像在圖6中所示之固態成像裝置36中，在根據該第五具體實施例的一固態成像裝置41中，多晶矽薄膜28及37係穿過一絕緣薄膜25以不同薄膜厚度形成在分別為綠色及紅色像素的一光二極體23G及23R上。此外，如參考圖5A及圖5B所述，該紅色像素之光二極體23R、該綠色像素之光二極體23G及該藍色像素之光二極體23B之n型半導體區24係以分別對應於個別色彩之基本吸收係數之不同深度形成。換言之，該光二極體23R之n型半導體區24係以最大的一深度hr形成。該光二極體23B之n型半導體區24係以最小的一深度hb形成。該光二極體23G之n型半導體區24係以該深度hr與該深度hb之一中間值的一深度hg形成。在該n型半導體區24中藉由虛線所表示之區代表離子注入次數之數目。離子注入次數之數目以分別為藍色、綠色及紅色像素之光二極體23B、23G及23R之次序增加。
由於該固態成像裝置41之其他結構係分別與圖2A及圖2B、圖5A及圖5B以及圖6中所示之固態成像裝置20、34及36之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第五具體實施例之固態成像裝置41中，如以上所述，在該綠色像素之光二極體23G中之綠色之頻譜敏感度特徵之短波長側及長波長側之浮動5及6減少，導致減少色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有該峰值敏感度之一減少的一折衷。另一方面，在該紅色像素之光二極體23R中之紅光之頻譜敏感度特徵之短波長側的一浮動減少，導致減少色彩混合物(像素間之串擾)，而沒有該峰值敏感度之一減少的一折衷。
圖9顯示根據本發明之一第六具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖9示意地顯示紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
在根據該第六具體實施例的一固態成像裝置43中，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24各係以該藍色像素之光二極體之n型半導體區的一深度d1形成。此外，一多晶矽薄膜44係穿過一絕緣薄膜25形成在該紅色像素之光二極體23R上。再者，一多晶矽薄膜45係穿過該絕緣薄膜25形成在該綠色像素之光二極體23G上。該多晶矽薄膜44係以與如參考圖5A及圖5B所述之紅光之一基本吸收深度hr相同的一薄膜厚度tr形成在該紅色像素之光二極體23R上。同樣地，該多晶矽薄膜45係以使得該多晶矽薄膜45與該n型半導體區24之總厚度變成與如參考圖5A及圖5B所述之紅光之一基本吸收深度hg相同的一薄膜厚度tg形成在該綠色像素之光二極體23G上。
由於該固態成像裝置43之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之固態成像裝置20之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第六具體實施例之固態成像裝置43中，個別色彩像素之像素光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以該綠色像素之光二極體23B之n型半導體區24的一深度d1形成。此外，該多晶矽薄膜44及該多晶矽薄膜45係以使得該等總厚度Hr、Hg及Hb變成分別與該基本吸收深度hr、hg及hb相同之厚度tr及tg形成。在此結構中，該紅色像素之光二極體23R之多晶矽薄膜44吸收藍光及綠光，而且藉此僅有紅光進入該n型半導體區24。因此，該紅色像素之n型半導體區24將紅光轉換成電。該綠色像素之光二極體23G之多晶矽薄膜45吸收藍光，而且藉此僅有綠光進入該n型半導體區24。該n型半導體區24將綠光光電轉換成電。僅有藍光進入該藍色像素之光二極體23B之n型半導體區24，而且該n型半導體區24將該藍光轉換成電。
因此，特定言之在分別為紅色及綠色像素之像素光二極體23R及23G中，抑制色彩混合物(像素間之串擾)，而且藉此改良紅色、綠色及藍色之頻譜敏感度特徵。再者，在此結構中，可省略彩色濾光片。
此外，由於該等光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以對應於藍色之基本吸收係數的一淺深度形成，即使小型化像素，n型半導體區24可以高精確度形成。就此而言，當小型化像素時，變成難以將離子很深地注入至該矽基板22中。例如，在此情況中，由於橫向擴散出現於一深區域中，相鄰像素接觸之處存在一風險。此外，一離子注入光阻遮罩可能失效，導致變成難以將離子很深地注入至矽基板22中。反之，根據此具體實施例，由於可將離子很淺地注入至該矽基板22中，此具體實施例係適合用以小型化像素。
圖10顯示根據本發明之一第七具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖10示意地顯示像圖9中所示之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
像在圖9中所示之固態成像裝置43中，在根據該第七具體實施例的一固態成像裝置47中，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24各係以該藍色像素之光二極體23B之n型半導體區24的一深度d1形成。此外，一多晶矽薄膜44係穿過一絕緣薄膜25形成在該紅色像素之光二極體23R上。再者，一多晶矽薄膜45係穿過該絕緣薄膜25形成在該綠色像素之光二極體23G上。該多晶矽薄膜44係形成在該紅色像素之光二極體23R上，使得該多晶矽薄膜44與該n型半導體區24之一總和的一高度Hr變成與如參考圖5A及圖5B所述之紅光之基本吸收深度hr相同。同樣地，該多晶矽薄膜45係形成在該綠色像素之光二極體23G上，使得該多晶矽薄膜45與該n型半導體區24之一總和的一高度Hg變成與如參考圖5A及圖5B所述之綠光的一基本吸收深度hg相同。
在此具體實施例中，一絕緣薄膜48係以一所需薄膜厚度形成在該基板上，使得在該紅色像素之光二極體23R上形成之多晶矽薄膜44之至少一上表面曝露。該絕緣薄膜48係具有一比作為一吸收薄膜之多晶矽薄膜44之折射率更小之折射率的一薄膜。該絕緣薄膜48之材料之範例包含一氧化矽薄膜及一氮化矽薄膜。該多晶矽薄膜44之折射率係大約4.2。一氧化矽薄膜之折射率係大約1.46。一氮化矽薄膜之折射率係大約2.0。可形成該絕緣薄膜48，使得該多晶矽薄膜44的一上部分延伸。取而代之，可形成該絕緣薄膜48，使得該絕緣薄膜48之上表面與該多晶矽薄膜44之上表面匹配。
由於該固態成像裝置47之其他結構係與圖9中所示之固態成像裝置43之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第七具體實施例之固態成像裝置47中，該等紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係很淺地形成，使得該等多晶矽薄膜44及45係分別以該等所需薄膜厚度tr及tg形成。在該等多晶矽薄膜44及45中，分別出現藍光及綠光之基本吸收以及藍光之基本吸收。因此，如該第六具體實施例中所述，特定言之，在該等紅色及綠色像素之像素光二極體23R及23G中，抑制色彩混合物(像素間之串擾)，而且藉此改良紅色、綠色及藍色之頻譜敏感度特徵。再者，在此結構中，可省略彩色濾光片。此外，即使小型化像素，可精確地形成該等光二極體23R、23G及23B。
在該第七具體實施例中，該絕緣薄膜48係圍繞該紅色像素多晶矽薄膜44而形成。在此結構中，由於該絕緣薄膜48之折射率小於該紅色像素多晶矽薄膜44之折射率，進入該多晶矽薄膜44之光係於該多晶矽薄膜44與該絕緣薄膜48間的一介面完全地反射，並且照射至該紅色像素之光二極體23R。
該絕緣薄膜25可係一反射保護薄膜，其具有一氧化矽薄膜251及一氮化矽薄膜252的二層式結構。可將此反射保護薄膜結構應用於本發明之具體實施例之任一者。
圖11顯示根據本發明之一第八具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖11示意地顯示像圖9中所示之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)像素之光二極體。
像在圖10中所示之固態成像裝置47中，在根據該第八具體實施例的一固態成像裝置51中，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24各係以該藍色像素之像素光二極體23B之n型半導體區的一深度d1形成。此外，一多晶矽薄膜44係穿過一絕緣薄膜25以一薄膜厚度tr形成在該紅色像素之光二極體23R上。再者，一多晶矽薄膜45係穿過該絕緣薄膜25以一薄膜厚度tg形成在該綠色像素之光二極體23G上。
此外，在此具體實施例中，一絕緣薄膜48係形成在該紅色像素之多晶矽薄膜44之上部分除外之整個基板上。一綠色濾光片52G係形成在對應於該綠色像素之多晶矽薄膜45之絕緣薄膜48上。
在根據該第八具體實施例之固態成像裝置51中，即使斜射光La透射穿過該綠色像素的一相鄰綠色濾光片52G，並且穿過該多晶矽薄膜44進入該紅色像素之光二極體23R，該斜射光La不影響該紅色像素之光二極體23R。換言之，於該斜射光La透射穿過該綠色濾光片52G後，該斜射光La變成綠光。該綠光係由該多晶矽薄膜44加以吸收。因此，通過一相鄰像素之斜射光La未造成該紅色像素之光二極體23R中之色彩混合物(像素間之串擾)。此外，該第八具體實施例具有與該第七具體實施例之效應相同之效應。
在該第八具體實施例中，一綠色濾光片係僅對於該綠色像素而未對於該等紅色及藍色像素加以形成。此外，可省略晶載微透鏡。
可將根據該第七具體實施例及第八具體實施例之固態成像裝置應用於背面照明CMOS固態成像裝置。結果，可獲得免除色彩混合物(像素間之串擾)之背面照明固態成像裝置。
圖12A至圖12C及圖13A至圖13C顯示根據本發明之前述具體實施例之修改之紅色及綠色像素之光二極體上之吸收薄膜。可將此等修改應用於下列具體實施例。
圖12A顯示一結構的一範例，其中由多晶矽薄膜44及45製成之吸收薄膜係以不同薄膜厚度分別形成在紅色及綠色像素之光二極體23R及23G上。
圖12B顯示一結構的一範例，其中由具有不同薄膜厚度之多晶矽薄膜44及45製成之吸收薄膜以及由具有一高熔點之一金屬矽化物薄膜53製成之多晶矽化層54及55係分別形成在紅色及綠色像素之光二極體23R及23G上。
圖12C顯示一結構的一範例，其中藉由將具有不同薄膜厚度之整個多晶矽薄膜與具有一高熔點的一金屬反應所獲得之矽化物薄膜56及57之吸收薄膜係分別形成在紅色及綠色像素之光二極體23R及23G上。
具有一高熔點之金屬矽化物薄膜具有比該等多晶矽薄膜之光吸收度更高之光吸收度。
圖13A顯示一結構的一範例，其中由一多晶矽薄膜45製成的一吸收薄膜係以一所需薄膜厚度僅形成在一綠色像素的一光二極體23G上。
圖13B顯示一結構的一範例，其中由具有一所需薄膜厚度之一多晶矽薄膜45及作為該多晶矽薄膜45之一上層之一金屬矽化物薄膜53所製成之一多晶矽化層55的一吸收薄膜係僅形成在一綠色像素的一光二極體23G上。
圖13C顯示一結構的一範例，其中藉由將具有一所需薄膜厚度之一整個多晶矽薄膜與具有一高熔點之一金屬反應所製成之一矽化物薄膜57的一吸收薄膜係僅形成在一綠色像素的一光二極體23G上。
圖14A顯示一結構的一範例，其中由一多晶矽薄膜44製成的一吸收薄膜係以一所需薄膜厚度僅形成在一紅色像素的一光二極體23R上。
圖14B顯示一結構的一範例，其中由具有一所需薄膜厚度之一多晶矽薄膜44及作為該多晶矽薄膜44之一上層之具有一高熔點之一金屬矽化物薄膜53所製成之一多晶矽化層54的一吸收薄膜係僅形成在一紅色像素的一光二極體23R上。
圖14C顯示一結構的一範例，其中藉由將具有一所需薄膜厚度之一整個多晶矽薄膜與具有一高熔點之一金屬反應所製成之一矽化物薄膜56的一吸收薄膜係僅形成在一紅色像素的一光二極體23R上。
作為該吸收薄膜，可使用一非晶矽薄膜取代該前述多晶矽薄膜。當將根據此等修改之固態成像裝置應用於CMOS固態成像裝置時，可使用複數個Cu佈線層。當將根據此等修改之固態成像裝置應用於後照明CMOS固態成像裝置時，於形成複數個佈線層後，形成一吸收薄膜。因此，較佳者使用一非晶矽薄膜作為該吸收薄膜。
當一多晶矽薄膜係用於該吸收薄膜時，較佳者使用一p型多晶矽薄膜。當使用一p型多晶矽薄膜時，其允許在該n型半導體表面之前表面上將電洞保持於一所謂針紮狀態，而無需在一光二極體之一n型半導體區24之前表面上形成一p型累積層27，導致抑制白點之出現。
圖15顯示一CMOS固態成像裝置之一結構的一範例。在此CMOS固態成像裝置中，由一n型半導體區82及一p型累積層83製成的一光二極體84係形成於一p型半導體區81中。此外，一n型半導體區的一浮動擴散部分85係形成於該p型半導體區81中。一傳送閘極電極87係穿過一閘極絕緣層86形成在該光二極體84與該浮動擴散部分85間。結果，形成一傳送電晶體Tr1作為一像素電晶體。此時，該傳送閘極電極87係由一多晶矽薄膜(例如，p型多晶矽)製成，而且由p型多晶矽製成的一側壁90(以下將該側壁90稱為該p+多側壁90)係穿過一絕緣層(例如，一氧化矽薄膜88)形成在該光二極體84側上。具有一氧化矽薄膜88及一氮化矽薄膜89之二層式結構的一絕緣側壁91係形成在該浮動擴散部分85側上。然而，該p型累積層83並未形成在緊接該p+多側壁90之下方之n型半導體區82之前表面上。
在此固態成像裝置中，於一電荷累積週期中將一0V之電壓施加在該傳送閘極電極87。此0V之電壓係透過一耦合電容器施加在該p+多側壁90。電洞h係於緊接該傳送閘極電極87及該p+多側壁90之下方感應，而且該等電洞係保持於該針紮狀態。因此，可抑制白點之出現。
該等前述多晶矽薄膜28、37、38、44及45可使用該p+多側壁90之p型多晶矽形成。此外，該等多晶矽薄膜28、37、38、44及45可使用該傳送閘極電極87之p型多晶矽形成。
圖16顯示根據本發明之一第九具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖16示意地顯示紅色、綠色及藍色像素之光二極體。
在根據該第九具體實施例的一固態成像裝置54中，紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B(未顯示)之n型半導體區24係以分別出現紅光、綠光及藍光之基本吸收之深度形成。換言之，紅色、綠色及藍色像素中之n型半導體區24之深度相異。在此具體實施例中，吸收短波長側光(亦即，藍光)的一多晶矽薄膜28係穿過一絕緣薄膜25僅形成在該綠色像素之光二極體23G上。
在此具體實施例中，由於該綠色像素之光二極體23G之n型半導體區24係淺於該紅色像素之像素光二極體23R之n型半導體區24，該紅色像素之n型半導體區24在緊接該綠色像素之n型半導體區24之下方部分地延伸。由於根據該第九具體實施例之固態成像裝置54之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之第一具體實施例之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第九具體實施例之固態成像裝置54中，如以上所述，該多晶矽薄膜28可改良綠色之頻譜敏感度特徵。同樣地，由於該紅色像素之n型半導體區24在緊接該綠色像素之n型半導體區24之下方延伸，該紅色像素之光二極體23R之區域增加，導致該紅色像素之敏感度之改良。
圖17及圖18顯示根據本發明之一第十具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖17係對應於沿著圖3中所示之線A-A所取得之斷面圖的一斷面圖。圖18係對應於沿著圖3中所示之線B-B所取得之斷面圖的一斷面圖。圖17及圖18僅示意地顯示紅色、綠色及藍色像素之光二極體。
在根據該第十具體實施例的一固態成像裝置56中，分別為紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以出現個別色彩之基本吸收之不同深度形成。換言之，該等紅色、綠色及藍色像素中之n型半導體區24之深度相異。在此具體實施例中，吸收短波長側光(亦即，藍光)的一多晶矽薄膜28係穿過一絕緣薄膜25僅形成在該綠色像素之光二極體23G上。
在此具體實施例中，由於該綠色像素之光二極體23G之n型半導體區24係淺於該紅色像素之像素光二極體23R之n型半導體區24，該紅色像素之n型半導體區24在緊接該綠色像素之n型半導體區24之下方部分地延伸。此外，由於該藍色像素之光二極體23B之n型半導體區24係淺於該綠色像素之像素光二極體23G之n型半導體區24，該綠色像素之n型半導體區24在緊接該藍色像素之n型半導體區24之下方部分地延伸。由於根據該第十具體實施例之固態成像裝置56之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之第一具體實施例之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第十具體實施例之固態成像裝置56中，如以上所述，該多晶矽薄膜28可改良綠色之頻譜敏感度特徵。同樣地，由於該紅色像素之n型半導體區24在緊接該綠色像素之n型半導體區24之下方延伸，該紅色像素之光二極體23R之區域增加，導致該紅色像素之敏感度之改良。同樣地，由於該綠色像素之n型半導體區24在緊接該藍色像素之n型半導體區24之下方延伸，該綠色像素之光二極體23G之區域增加，導致該綠色像素之敏感度之改良。
在紅色、綠色及藍色之光二極體係以其基本吸收深度加以形成之具體實施例中，可涵蓋以下各種修改作為該等具體實施例之修改：一像素的一光二極體可在緊接其相鄰之一像素的一光二極體之下方延伸，及/或可形成一多晶矽薄膜作為一吸收薄膜。
作為本發明之此等具體實施例之修改，吸收該短波長側光的一多晶矽薄膜係形成於綠色或紅色像素的一光二極體上。紅色、綠色及藍色像素之光二極體係以其基本吸收深度形成。該紅色像素之光二極體可在緊接該綠色像素之光二極體之下方部分地延伸。取而代之，綠色之光二極體可在緊接該藍色像素之光二極體之下方部分地延伸。
作為本發明之具體實施例之另一修改，吸收短波長側光的一多晶矽薄膜係穿過一絕緣層形成在綠色及紅色像素之光二極體上。紅色、綠色及藍色像素之光二極體係以其基本吸收深度形成。該紅色像素之光二極體可於緊接該綠色像素之光二極體之下方部分地延伸。取而代之或此外，該綠色像素之光二極體可於緊接該藍色像素之光二極體之下方部分地延伸。
圖19顯示根據本發明之一第十一具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區。圖19示意地顯示紅色及綠色像素之光二極體。
在根據該第十一具體實施例的一固態成像裝置58中，紅色、綠色及藍色像素之光二極體23R、23G及23B之n型半導體區24係以出現個別色彩之基本吸收之深度形成。換言之，紅色、綠色及藍色像素中之n型半導體區24之深度相異。在此具體實施例中，吸收短波長側光(亦即，藍光)的一多晶矽薄膜28係穿過一絕緣薄膜25僅形成在該綠色像素之光二極體23G上。
在此具體實施例中，由於該綠色像素之光二極體23G之n型半導體區24及該紅色像素之像素光二極體23R之n型半導體區24係分別以相同表面寬度Sg及Sr形成，該等綠色及紅色像素之n型半導體區24穿透至彼此之中。換言之，該綠色像素之n型半導體區24部分地穿透至緊接該紅色像素之n型半導體區24之前表面部分之下方的一凹部分中，而且該紅色像素之n型半導體區24緊接該綠色像素之n型半導體區24之已延伸部分之下方部分地延伸。由於根據該第十一具體實施例之固態成像裝置56之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之第一具體實施例之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第十一具體實施例之固態成像裝置58中，由於形成該多晶矽薄膜28，而且該n型半導體區24係以一出現基本吸收的一深度形成，如以上所述，可改良綠色之頻譜敏感度特徵。此外，該等紅色及綠色像素之n型半導體區24部分地延伸，使得其穿透至彼此之中。結果，該紅色像素之光二極體23R及該綠色像素之光二極體23G之區域增加，導致該等紅色及綠色像素之敏感度之改良。由於該紅色像素之n型半導體區24之前表面Sr係與該綠色像素之n型半導體區24之前表面Sg相同，其飽和信號電荷量(Qs)係相同。在此結構中，作為一吸收該短波長側光之吸收薄膜的一多晶矽薄膜可形成於該紅色像素之光二極體23R上。
圖20A及圖20B顯示根據本發明之一第十二具體實施例的一固態成像裝置，尤其，作為光電轉換部分之光二極體區及像素電晶體。圖20A及圖20B分別示意地顯示綠色及紅色像素之區。
在根據該第十二具體實施例的一固態成像裝置61中，如圖20A中所示，例如一綠色像素之一光二極體23G的一n型半導體區24係以出現綠色之基本吸收的一深度形成。此外，如圖20B中所示，一紅色像素之一光二極體23R的一n型半導體區24係以出現紅色之基本吸收的一深度形成。同樣地，一藍色像素之一光二極體23B的一n型半導體區24係以出現藍色之基本吸收的一深度形成(未顯示)。如以上所述，該n型半導體區24係以不同寬度形成，使得該紅色像素之n型半導體區24具有最大深度、該綠色像素之n型半導體區24具有次大深度，而且該藍色像素之n型半導體區24具有最小深度。
形成一傳送電晶體Tr1，使得其連接至個別色彩像素之光二極體23R、23G及23B。換言之，該傳送電晶體Tr1係由佈置於該等光二極體23R、23G及23B之每一者間的一傳送閘極電極64以及穿過一閘極絕緣層63作為一第一導電率類型n型半導體區的一浮動擴散部分(FD)62形成。該傳送閘極電極64係由(例如)p型或n型多晶矽製成。一側壁65係圍繞該傳送閘極電極64而形成。該側壁65可係由一絕緣層、穿過一絕緣層之p型、n型或非摻雜多晶矽製成。此外，該傳送電晶體以外之像素電晶體(未顯示)亦形成在每一像素中。
如圖20A中所示，吸收穿過該絕緣薄膜25之短波長側光(亦即，藍光)的一吸收薄膜(在此具體實施例中的一多晶矽薄膜28)係形成在該藍色像素之光二極體23G上。反之，作為一吸收薄膜的一多晶矽薄膜並非形成在該紅色像素之光二極體23R上。取而代之，一多晶矽薄膜66係形成於該紅色像素之光二極體23R上，該光二極體23R具有等於或大於該綠色像素之多晶矽薄膜28之薄膜厚度的一薄膜厚度，如藉由一虛線加以代表。
在此具體實施例中，該綠色像素之光二極體23G在緊接一像素電晶體(圖20A中所示之範例中之傳送電晶體Tr1之區)之下方部分地延伸。取而代之，該光二極體23G在緊接包含該傳送電晶體之一像素電晶體之區之下方部分地延伸。此外，該紅色像素之光二極體23R在緊接一像素電晶體(圖20B中所示之範例中之傳送電晶體Tr1之區)之下方部分地延伸。取而代之，該紅色像素之光二極體23R在緊接包含該傳送電晶體之一像素電晶體之區之下方部分地延伸。由於該第十二具體實施例之固態成像裝置之其他結構係與圖2A及圖2B中所示之第一具體實施例之結構相同，類似部分係藉由對應參考數字加以表示，而且將省略其冗餘描述。
在根據該第十二具體實施例之固態成像裝置61中，如以上所述，該多晶矽薄膜28可改良綠色之頻譜敏感度特徵。此外，該多晶矽薄膜66可改良該紅色頻譜敏感度特徵。此外，分別為該等綠色像素及紅色像素之光二極體23G及23R之n型半導體區24在緊接一像素電晶體的一區之下方部分地延伸，導致綠色及紅色像素之敏感度之改良。
從該矽基板之前表面之緊接一相鄰像素(亦即一光二極體及/或一像素電晶體)之下方部分地延伸之一光二極體之深度可基於滿足用以達成一所需頻譜比率之一區的一深度加以決定。
可將根據該等前述具體實施例之固態成像裝置應用於正面照明固態成像裝置及背面照明固態成像裝置。在該背面照明CMOS固態成像裝置中，複數個佈線層係形成於該基板之正面上，而且光二極體的一光感測表面係形成於該基板之後表面側上。
可組合本發明之前述具體實施例。
根據該等前述具體實施例及修改之固態成像裝置不限於區域影像感測器，其中像素係以一矩陣二維地配置。此外，可將根據該等前述具體實施例及修改之固態成像裝置應用於線性影像感測器，其中像素係一維地配置。
在該等前述具體實施例及修改中，將信號電荷依電子加以形成。取而代之，亦可將信號電荷依電洞加以形成。在此情況中，將該等個別半導體區依具有前述之相反導電率類型者加以形成。
可將根據該等前述具體實施例及修改之固態成像裝置應用於包含一相機、具有一內建式相機之一攜帶式裝置之電子裝置，及具有一內建式固態成像裝置之其他裝置。
圖21係一方塊圖，其顯示一作為根據本發明之一具體實施例之一電子裝置之相機的一結構。根據此具體實施例的一相機110包含一光學系統(光學透鏡)111、一固態成像裝置112，及一信號處理電路113。該固態成像裝置112係根據該等前述具體實施例及修改者之一。該光學系統111將一物體之一影像之光(入射光)聚焦在該固態成像裝置112的一成像平面上。因此，將信號電荷累積於該固態成像裝置112的一光電轉換元件中達一所需週期。該信號處理電路113執行該固態成像裝置112之一輸出信號之各種類型之信號程序，並且輸出合成信號。根據本發明之此具體實施例之相機110包含具有該光學系統111、該固態成像裝置112及該信號處理電路113之模組的一模組型相機。
可將本發明之一具體實施例應用於圖21中所示之相機，及以具有一相機模組之一行動電話為典型之具有一內建式相機的一攜帶式裝置。
此外，可將圖21中所示之相機建構成具有一成像功能之成像功能模組，如該光學系統111、該固態成像裝置112及該信號處理電路113之模組。可將本發明的一具體實施例應用於具有此一成像功能模組的一電子裝置。
由於根據該等前述具體實施例之電子裝置具有該前述固態成像裝置，可減少光電轉換部分中之色彩混合物(像素間之串擾)，導致改良影像品質。
本申請案含有與於2008年5月13日向日本專利局申請的日本優先專利申請案JP 2008-126320所揭示的標的相關之標的，其全部內容係因此以引用方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解，取決於設計需要及其他因素，各種修改、組合、子組合及變更均可出現，只要其係在所附申請專利範圍或其等效範圍的範疇內。
11．．．成像區
20．．．固態成像裝置
21．．．第一導電率類型矽半導體基板
22．．．第二導電率類型半導體井區
23B．．．藍色像素之光二極體
23G．．．綠色像素之光二極體
23R．．．紅色像素之光二極體
24．．．n型半導體區
25．．．絕緣薄膜
26．．．裝置隔離區
27．．．p型累積層
28．．．多晶矽薄膜
34．．．固態成像裝置
36．．．固態成像裝置
37．．．多晶矽薄膜
38．．．多晶矽薄膜
39．．．固態成像裝置
41．．．固態成像裝置
43．．．固態成像裝置
44．．．多晶矽薄膜
45．．．多晶矽薄膜
47．．．固態成像裝置
48．．．絕緣薄膜
51．．．固態成像裝置
52G．．．綠色濾光片
53．．．金屬矽化物薄膜
54．．．多晶矽化層/固態成像裝置
55．．．多晶矽化層
56．．．矽化物薄膜/固態成像裝置
57．．．矽化物薄膜
58．．．固態成像裝置
61．．．固態成像裝置
62．．．浮動擴散部分(FD)
63．．．閘極絕緣層
64．．．傳送閘極電極
65．．．側壁
66．．．多晶矽薄膜
81．．．p型半導體區
82．．．n型半導體區
83．．．p型累積層
84．．．光二極體
85．．．浮動擴散部分
86．．．閘極絕緣層
87．．．傳送閘極電極
88．．．氧化矽薄膜
89．．．氮化矽薄膜
90．．．側壁/p+多側壁
91．．．絕緣側壁
110．．．相機
111．．．光學系統
112．．．固態成像裝置
113．．．信號處理電路
251．．．氧化矽薄膜
252．．．氮化矽薄膜
h．．．電洞
La．．．斜射光
Tr1．．．傳送電晶體
從以下結合該等附圖所取得之詳細說明將較完全地瞭解本發明，其中類似參考數字表示對應元件，其中：
圖1係一示意圖，其顯示描述本發明之一具體實施例之頻譜敏感度特徵；
圖2A及圖2B係示意圖，其顯示根據本發明之一第一具體實施例之一固態成像裝置之主要部分；
圖3係一平面圖，其顯示根據本發明之一具體實施例之具有Bayer配置彩色濾光片的一成像區；
圖4係一示意圖，其顯示根據本發明之一具體實施例之存在或不存在一多晶矽薄膜之情況中之藍色的一頻譜敏感度特徵；
圖5A及圖5B係示意圖，其顯示根據本發明之一第二具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖6係一示意圖，其顯示根據本發明之一第三具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖7係一示意圖，其顯示根據本發明之一第四具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖8係一示意圖，其顯示根據本發明之一第五具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖9係一示意圖，其顯示根據本發明之一第六具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖10係一示意圖，其顯示根據本發明之一第七具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖11係一示意圖，其顯示根據本發明之一第八具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖12A、圖12B及圖12C係示意圖，其顯示本發明之具體實施例之修改之主要部分之結構；
圖13A、圖13B及圖13C係示意圖，其顯示本發明之具體實施例之修改之主要部分之結構；
圖14A、圖14B及圖14C係示意圖，其顯示本發明之具體實施例之修改之主要部分之結構；
圖15係一斷面圖，其顯示根據本發明之一具體實施例之一固態成像裝置之一範例之主要部分的一結構；
圖16係一示意圖，其顯示根據本發明之一第九具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖17係一示意圖，其顯示根據本發明之一第十具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖18係一示意圖，其顯示根據本發明之第十具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖19係一示意圖，其顯示根據本發明之一第十一具體實施例之一固態成像裝置之主要部分的一結構；
圖20A及圖20B係示意圖，其顯示根據本發明之一第十二具體實施例之一固態成像裝置之主要部分之結構；及
圖21係一示意圖，其顯示作為根據本發明之一具體實施例之一電子裝置之一相機的一輪廓結構。
20．．．固態成像裝置
21．．．第一導電率類型矽半導體基板
22．．．第二導電率類型半導體井區
23B．．．藍色像素之光二極體
23G．．．綠色像素之光二極體
24．．．n型半導體區
25．．．絕緣薄膜
26．．．裝置隔離區
27．．．p型累積層
28．．．多晶矽薄膜

Claims (14)

  1. 一種固態成像裝置，其具有一基板層；複數個光電轉換部分，其等位於該基板層中，構成為將特定之波長範圍之光轉換為電荷；一隔離區，其位於該等複數個光電轉換部分的各個之間；一吸收薄膜，其延伸於(i)該等複數個光電轉換部分中之至少一者的全體及(ii)該隔離區之一部分上，該吸收薄膜可用於吸收其他進入該等複數個光電轉換部分中之該至少一者的短波長側之光，該短波長側之光具有短於該等特定之波長範圍之中至少一者的波長；及一絕緣薄膜，其位於該等複數個光電轉換部分中之至少一者與該吸收薄膜之間。
  2. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含紅光之一光電轉換部分及綠光之一光電轉換部分，其中紅光之該光電轉換部分在緊接綠光之該光電轉換部分之下方部分地延伸。
  3. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含綠光之一光電轉換部分，其在緊接藍光之一光電轉換部分之下方部分地延伸，或紅光之一光電轉換部分，其在緊接綠光之一光電轉換部分之下方部分地延伸。
  4. 如請求項1之固態成像裝置， 其中該等複數個光電轉換部分包含紅光之一光電轉換部分，其中具有小於該吸收薄膜之折射率之一折射率的一絕緣薄膜係圍繞紅光之該光電轉換部分上之該吸收薄膜而形成。
  5. 如請求項1之固態成像裝置，其中該吸收薄膜係由一非單晶矽薄膜製成。
  6. 如請求項1之固態成像裝置，其中該吸收薄膜係由一金屬矽化物薄膜部分地或整體地製成。
  7. 一種電子裝置，其包括：一固態成像裝置；一光學系統，其構成為將入射光導引至該固態成像裝置；及一信號處理電路，其構成為處理該固態成像裝置的一輸出信號，其中該固態成像裝置具有(a)一基板層；(b)複數個光電轉換部分，其等位於該基板層中，構成為將特定之波長範圍之光轉換為電荷；(c)一隔離區，其位於該等複數個光電轉換部分的各個之間；(d)一吸收薄膜，其延伸於(i)該等光電轉換部分中之至少一者及(ii)該隔離區之一部分，該吸收薄膜可用於吸收其他進入該等複數個光電轉換部分中之該至少一者的短波長側之光，該短波長側之光具有短於該特定之波長範圍中之至少一者的波長；及(e)一絕緣薄膜，其位於該等複數個光電轉換部分中之至 少一者與該吸收薄膜之間。
  8. 如請求項7之電子裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含(a)紅光之一光電轉換部分，其在緊接綠光之一光電轉換部分之下方部分地延伸，或(b)綠光之一光電轉換部分，其在緊接藍光之一光電轉換部分之下方部分地延伸。
  9. 如請求項7之電子裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含(a)紅光之一光電轉換部分，其在緊接綠光之一光電轉換部分之下方部分地延伸，及(b)綠光之一光電轉換部分，其在緊接藍光之一光電轉換部分之下方部分地延伸。
  10. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含綠光之一光電轉換部分，其在緊接藍光之一光電轉換部分之下方部分地延伸，及紅光之一光電轉換部分，其在緊接綠光之一光電轉換部分之下方部分地延伸。
  11. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等複數個光電轉換部分之不同者依據層狀離子注入區之一數目，延伸至與該絕緣薄膜相關之該基板層中之不同深度。
  12. 如請求項1之固態成像裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含(i)紅光之一光電轉換部分，其延伸至與該絕緣薄膜相關之該基板層中之一第一深度，(ii)綠光之一光電轉換部分，其延伸至該基板 層中之小於該第一深度之一第二深度，(iii)藍光之一光電轉換部分，其延伸至該基板層中之小於該第二深度之一第三深度
  13. 如請求項7之電子裝置，其中該等複數個光電轉換部分之不同者依據層狀離子注入區之一數目，延伸至與該絕緣薄膜相關之該基板層中之不同深度。
  14. 如請求項7之電子裝置，其中該等複數個光電轉換部分包含(i)紅光之一光電轉換部分，其延伸至與該絕緣薄膜相關之該基板層中之一第一深度，(ii)綠光之一光電轉換部分，其延伸至該基板層中之小於該第一深度之一第二深度，(iii)藍光之一光電轉換部分，其延伸至該基板層中之小於該第二深度之一第三深度。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5793688B2 (ja) * 2008-07-11 2015-10-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置
JP2012079979A (ja) * 2010-10-04 2012-04-19 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
KR101095945B1 (ko) 2011-02-03 2011-12-19 테쎄라 노쓰 아메리카, 아이엔씨. 상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 흡광 재료를 포함하는 이면 조사 센서 패키지
KR101133154B1 (ko) 2011-02-03 2012-04-06 디지털옵틱스 코포레이션 이스트 상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 차등 높이 실리콘을 포함하는 이면 조사 센서 패키지
JP2013045879A (ja) * 2011-08-24 2013-03-04 Sony Corp 半導体装置、半導体装置の製造方法、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
KR101302105B1 (ko) * 2011-11-01 2013-08-30 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조 방법, 이를 이용한 이미지 처리 장치 및 그 신호 처리 방법
US20130168791A1 (en) * 2012-01-04 2013-07-04 Vage Oganesian Quantum Efficiency Back Side Illuminated CMOS Image Sensor And Package, And Method Of Making Same
US9653509B2 (en) * 2012-02-27 2017-05-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Image sensor and electronic device
JP2014175553A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Canon Inc 固体撮像装置およびカメラ
TW201501276A (zh) * 2013-06-20 2015-01-01 Upi Semiconductor Corp 具有多個光感測器之光感測晶片及其製造方法
TWI700824B (zh) * 2015-02-09 2020-08-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像元件及電子裝置
JP2017108062A (ja) 2015-12-11 2017-06-15 ソニー株式会社 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の製造方法
WO2017169216A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、及び、電子機器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5369526A (en) * 1976-12-03 1978-06-21 Hitachi Ltd Solid pickup unit
US4577098A (en) * 1982-04-14 1986-03-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state image sensor with a phototropic or fluorescent layer
JP3220302B2 (ja) * 1993-09-01 2001-10-22 株式会社東芝 固体撮像装置
JPH09148549A (ja) 1995-11-25 1997-06-06 Sony Corp オンチップレンズ付カラー固体撮像素子
JP3620237B2 (ja) * 1997-09-29 2005-02-16 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP2000012814A (ja) 1998-06-19 2000-01-14 Sony Corp オンチップレンズ付カラー固体撮像素子とその製造方法
US6727521B2 (en) * 2000-09-25 2004-04-27 Foveon, Inc. Vertical color filter detector group and array
JP3782297B2 (ja) * 2000-03-28 2006-06-07 株式会社東芝 固体撮像装置及びその製造方法
US6690437B2 (en) * 2000-04-18 2004-02-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device
US6747289B2 (en) * 2000-04-27 2004-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating thereof
JP2002151670A (ja) 2000-08-30 2002-05-24 Sony Corp 固体撮像装置および製造方法
JP4412522B2 (ja) * 2001-03-14 2010-02-10 富士フイルム株式会社 画像信号取得方法および装置
JP2003298038A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Canon Inc 光電変換素子及びそれを用いた固体撮像装置
JP4388752B2 (ja) * 2003-03-11 2009-12-24 富士フイルム株式会社 Ｃｃｄ型カラー固体撮像装置
US20050133879A1 (en) * 2003-04-07 2005-06-23 Takumi Yamaguti Solid-state imaging device, signal processing device, camera, and spectral device
JP2005044948A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Toshiba Corp 半導体装置、および、その製造方法
JP4046067B2 (ja) 2003-11-04 2008-02-13 ソニー株式会社 固体撮像素子の製造方法
JP2005175430A (ja) * 2003-11-18 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 受光素子
CN100449764C (zh) * 2003-11-18 2009-01-07 松下电器产业株式会社 光电探测器
KR20070061530A (ko) * 2004-09-09 2007-06-13 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 고체촬상소자
JP4867152B2 (ja) * 2004-10-20 2012-02-01 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP2007036034A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Fujifilm Corp 固体撮像素子の製造方法及び固体撮像素子
KR100723137B1 (ko) * 2005-11-24 2007-05-30 삼성전기주식회사 포토다이오드 소자 및 이를 이용한 광센서용 포토다이오드어레이
JP4992446B2 (ja) 2006-02-24 2012-08-08 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラ
JP2008072090A (ja) * 2006-08-14 2008-03-27 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
JP2008091800A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Canon Inc 撮像素子及びその製造方法並びに撮像システム
JP2008147471A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
US8115242B2 (en) * 2007-02-07 2012-02-14 Foveon, Inc. Pinned photodiode CMOS pixel sensor
JP5245287B2 (ja) * 2007-05-18 2013-07-24 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法、薄膜トランジスタ基板の製造方法および表示装置の製造方法
JP5157259B2 (ja) * 2007-05-29 2013-03-06 ソニー株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
US7910961B2 (en) * 2008-10-08 2011-03-22 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with low crosstalk and high red sensitivity

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US8717468B2 (en) 2014-05-06
TW200952164A (en) 2009-12-16
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US20090284630A1 (en) 2009-11-19

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