專利名稱：固體攝像器件和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如CMOS圖像傳感器和CCD圖像傳感器等固體攝像 器件，還涉及具有這種固體攝像器件的諸如照相機(jī)等電子裝置。
背景技術(shù)：
固體攝像器件分為以CMOS圖像傳感器為代表的放大型固體攝像器 件和以CCD圖像傳感器為代表的電荷傳輸型固體攝像器件。當(dāng)CMOS 圖像傳感器與CCD圖像傳感器比較時(shí)，由于CCD圖像傳感器必需使用 比CMOS圖像傳感器的電壓更高的電壓來(lái)傳輸信號(hào)電荷，因而向CCD 圖像傳感器施加的電壓高于向CMOS圖像傳感器施加的電壓。因此，由 于CMOS圖像傳感器使用的電源電壓以及消耗的能量比CCD圖像傳感 器低，因而已經(jīng)在諸如帶有內(nèi)置照相機(jī)的移動(dòng)電話等移動(dòng)裝置和個(gè)人數(shù) 字助理(PDA)中更多地使用CMOS圖像傳感器而不是CCD圖像傳感器來(lái) 作為固體攝像器件。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平9-148549號(hào)(以下稱作專利文件l)公 開(kāi)了一種固體攝像器件，在該固體攝像器件中，改變用于各顏色的片上 透鏡(on-chip lense)的高度以得到較高的顏色再現(xiàn)性，從而消除了由于彩 色濾光器的顏色差異引起的靈敏度差異。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2000-12814號(hào)(以下稱作專利文件2)公 開(kāi)了一種固體攝像器件，在該固體攝像器件中，用于各顏色的彩色濾光 器被形成為具有對(duì)應(yīng)于所需光譜特性的膜厚度以得到較高的顏色再現(xiàn) 性，從而得到了所需的光譜靈敏度特性。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2002-151670號(hào)(以下稱作專利文件3)公 開(kāi)了一種固體攝像器件，在該固體攝像器件中，對(duì)應(yīng)于所布置的顏色來(lái) 改變層內(nèi)透鏡的曲率，從而抑制在使像素微細(xì)化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的拖尾 現(xiàn)象(smearing)并防止靈敏度降低。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2005-142221號(hào)(以下稱作專利文件4)公 開(kāi)了一種背側(cè)照射型CMOS固體攝像器件，在該背側(cè)照射型CMOS固體 攝像器件中，形成有具有IO iam以下厚度的硅層，從而使像素微細(xì)化且 具有高靈敏度。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2007-258684號(hào)(以下稱作專利文件5)公 開(kāi)了一種固體攝像器件，在該固體攝像器件中，形成有具有固定負(fù)電荷 的鉿膜從而在各光電二極管的前表面上累積空穴。
在固體攝像器件中，用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的光電轉(zhuǎn)換部 即光電二極管各自具有圖1所示的光譜靈敏度特性。圖1示出了半導(dǎo)體 即硅中的光譜靈敏度特性。圖l所示的光譜靈敏度特性表示波長(zhǎng)依賴性。 在圖1中，橫軸表示光波長(zhǎng)并且縱軸表示光譜靈敏度的相對(duì)比率。在圖1 中，曲線1R表示紅色(R)的光譜靈敏度特性，曲線2G!表示綠色(G)的光 譜靈敏度特性，并且曲線3B表示藍(lán)色(B)的光譜靈敏度特性。在各個(gè)光 電二極管的前表面上形成有絕緣膜，例如氮化硅膜。由于氮化硅膜吸收 具有400 nm~500 nm藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的光，因此氮化硅膜的藍(lán)色靈敏度低 于氮化硅膜的紅色靈敏度和綠色靈敏度。
對(duì)于綠色的光譜靈敏度特性2Gi而言，該曲線的波谷部分的短波長(zhǎng) 側(cè)與藍(lán)色的光譜靈敏度曲線3B相交，而該曲線的波谷部分的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)與 紅色的光譜靈敏度曲線1R相交。短波長(zhǎng)側(cè)的交點(diǎn)(所謂的交叉點(diǎn))al和 長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的交叉點(diǎn)bl越高，則在硅中會(huì)產(chǎn)生更多的混色(color mixture) (像素間的干擾)，即顏色噪聲。在綠色的光譜靈敏度曲線2Gi上，交叉點(diǎn) al的較短波長(zhǎng)側(cè)稱作漂浮段5，而交叉點(diǎn)bl的較長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)稱作漂浮段6。
在固體攝像器件中，當(dāng)能夠使交叉點(diǎn)al和bl降低時(shí)，就能夠減小 半導(dǎo)體中的混色(像素間的干擾)。隨著使像素進(jìn)一步微細(xì)化，期望在不以 降低各顏色的峰值靈敏度為代價(jià)的情況下減小半導(dǎo)體中的混色(像素間
5的干擾)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種固體攝像器件，該固體 攝像器件能夠在不以降低各顏色的峰值靈敏度為代價(jià)的情況下，減小半 導(dǎo)體中構(gòu)成相應(yīng)像素的光電轉(zhuǎn)換部的混色(像素間的干擾)。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種具有能夠減小上述混色(像素間的干 擾)的固體攝像器件的電子裝置。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種固體攝像器件，所述固體攝像器件具有像 素，在各個(gè)所述像素中在用于所需顏色光的光電轉(zhuǎn)換部上隔著絕緣膜形 成有能夠吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜。
在本實(shí)施例的固體攝像器件中，在各像素的光電轉(zhuǎn)換部上形成有所 述吸收膜。所述吸收膜吸收了進(jìn)入到相應(yīng)光電轉(zhuǎn)換部中的所需顏色光的 短波長(zhǎng)側(cè)的光，從而使得光譜靈敏度曲線上的短波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包括固體攝像器件、光學(xué)系統(tǒng)和信號(hào)處理 電路的電子裝置。所述光學(xué)系統(tǒng)用于將入射光引入至所述固體攝像器件 的光電轉(zhuǎn)換部。所述信號(hào)處理電路處理所述固體攝像器件的輸出信號(hào)。 所述固體攝像器件具有像素，在各個(gè)所述像素中在用于所需顏色光的光 電轉(zhuǎn)換部上隔著絕緣膜形成有能夠吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜。
在本實(shí)施例的電子裝置中，在各像素的光電轉(zhuǎn)換部上形成有所述吸 收膜。所述吸收膜吸收了進(jìn)入到相應(yīng)光電轉(zhuǎn)換部中的所需顏色光的短波 長(zhǎng)側(cè)的光，從而使得光譜靈敏度曲線上的短波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低。
在本發(fā)明實(shí)施例固體攝像器件的用于所需顏色光的光電轉(zhuǎn)換部中， 由于光譜靈敏度曲線上的短波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低，因而能夠在不以峰值 靈敏度的降低為代價(jià)的情況下減小光電轉(zhuǎn)換部中的混色(像素間的干擾) 即顏色噪聲。
由于本發(fā)明實(shí)施例的電子裝置具有前述固體攝像器件，因此減小了 光電轉(zhuǎn)換部中的混色(像素間的干擾)，從而提高了圖像質(zhì)量。


從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中可以更充分地理解本發(fā)明，其中 相似的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的元件，在附圖中
圖1是示出了用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的光譜靈敏度特性的示意圖2A和圖2B是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的固體攝像器件的主要部 分的示意圖3是示出了本發(fā)明實(shí)施例的具有拜耳布置型彩色濾光器(Bayer arrangement color filter)的攝像區(qū)域的平面圖4是示出了本發(fā)明實(shí)施例在具有或沒(méi)有多晶硅膜的情況下藍(lán)色的 光譜靈敏度特性的示意圖5A和圖5B是示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的固體攝像器件的主要部 分結(jié)構(gòu)的示意圖6是示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu)的 示意圖7是示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu)的 示意圖8是示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu)的 示意圖9是示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu)的 示意圖10是示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu) 的示意圖11是示出了本發(fā)明第八實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu) 的示意圖12A、圖12B和圖12C是示出了本發(fā)明實(shí)施例的變形例的主要部 分結(jié)構(gòu)的示意圖13A、圖13B和圖13C是示出了本發(fā)明實(shí)施例的變形例的主要部
7分結(jié)構(gòu)的示意圖14A、圖14B和圖14C是示出了本發(fā)明實(shí)施例的變形例的主要部 分結(jié)構(gòu)的示意圖15是示出了本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件示例的主要部分結(jié)構(gòu) 的截面圖16是示出了本發(fā)明第九實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu) 的示意圖17是示出了本發(fā)明第十實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu) 的示意圖18是示出了本發(fā)明第十實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié)構(gòu) 的示意圖19是示出了本發(fā)明第十一實(shí)施例的固體攝像器件的主要部分結(jié) 構(gòu)的示意圖20A和圖20B是示出了本發(fā)明第十二實(shí)施例的固體攝像器件的主 要部分結(jié)構(gòu)的示意圖；以及
圖21是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例電子裝置的照相機(jī)的大體結(jié)構(gòu)的 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明的實(shí)施例及其變形例的固體攝像器件能適用于CMOS固體攝 像器件和CCD固體攝像器件。
下面說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的CMOS固體攝像器件的大體結(jié)構(gòu)。該 CMOS固體攝像器件包括半導(dǎo)體基板、在半導(dǎo)體基板例如硅基板上按照 二維方式布置有多個(gè)像素的攝像區(qū)域以及周邊電路部。各像素由能夠感 應(yīng)光并產(chǎn)生信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換部和多個(gè)像素晶體管(所謂的MOS晶體 管)構(gòu)成。像素晶體管能夠由四個(gè)晶體管構(gòu)成，例如由傳輸晶體管、復(fù)位 晶體管、放大晶體管和選擇晶體管構(gòu)成。可代替地，像素晶體管也可由三個(gè)晶體管構(gòu)成，例如由傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管構(gòu)成而 省略了選擇晶體管。像素晶體管可由這些晶體管的其它組合構(gòu)成。
周邊電路部包括例如垂直驅(qū)動(dòng)電路、列信號(hào)處理電路、水平驅(qū)動(dòng)電 路、輸出電路和控制電路。
控制電路產(chǎn)生使垂直驅(qū)動(dòng)電路、列信號(hào)處理電路和水平驅(qū)動(dòng)電路等 基于垂直同步信號(hào)、水平同步信號(hào)和主時(shí)鐘進(jìn)行工作的時(shí)鐘信號(hào)和控制 信號(hào)，并將這些信號(hào)輸入給垂直驅(qū)動(dòng)電路、列信號(hào)處理電路和水平驅(qū)動(dòng) 電路等。
垂直驅(qū)動(dòng)電路例如由移位寄存器構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)電路對(duì)攝像區(qū)域中 的各像素行沿垂直方向進(jìn)行選擇性掃描，并且通過(guò)相應(yīng)的垂直信號(hào)線將 像素信號(hào)提供給列信號(hào)處理電路，所述像素信號(hào)是基于與感應(yīng)光量對(duì)應(yīng) 地生成的信號(hào)電荷由各像素的光電轉(zhuǎn)換部產(chǎn)生的。
列信號(hào)處理電路被配置為對(duì)應(yīng)于例如像素的各列。列信號(hào)處理電路 各自通過(guò)由黑基準(zhǔn)像素(在有效像素區(qū)域周圍形成的那些像素)供給的信 號(hào)對(duì)從一行上的像素輸出的信號(hào)進(jìn)行包括噪聲降低及信號(hào)放大的信號(hào)處 理。水平選擇開(kāi)關(guān)被連接并被布置在各個(gè)列信號(hào)處理電路的輸出級(jí)與水 平信號(hào)線之間。
水平驅(qū)動(dòng)電路例如由移位寄存器構(gòu)成。水平驅(qū)動(dòng)電路依次輸出水平 掃描脈沖，依次選擇列信號(hào)處理電路，并將列信號(hào)處理電路的像素信號(hào) 輸出至水平信號(hào)線。
輸出電路對(duì)通過(guò)水平信號(hào)線從各個(gè)列信號(hào)處理電路依次提供的信號(hào) 進(jìn)行信號(hào)處理并輸出所得到的信號(hào)。
在前側(cè)照射型CMOS固體攝像器件中，多層布線層形成于在基板上 形成的像素上，在每一個(gè)多層布線層上隔著絕緣中間層形成有布線。在 該多層布線層上隔著平坦化層形成有片上彩色濾光器。在該片上彩色濾 光器上形成有片上微透鏡。在除了攝像區(qū)域的像素之外的區(qū)域中，更具 體地在除了周邊電路部和攝像區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部之外的區(qū)域中形成有遮 光膜。該遮光膜能夠由例如上述多層布線層的頂層布線形成。
下面說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的CCD固體攝像器件的大體結(jié)構(gòu)。該CCD固體攝像器件包括半導(dǎo)體基板、例如在硅基板上形成的作為像素的多 個(gè)光電轉(zhuǎn)換部、與光電轉(zhuǎn)換部的各列對(duì)應(yīng)的CCD型垂直傳輸寄存器、
CCD型水平傳輸寄存器和輸出部。另外，CMOS固體攝像器件包括構(gòu)成
信號(hào)處理電路的周邊電路。各個(gè)像素由光電轉(zhuǎn)換部和與該光電轉(zhuǎn)換部相 應(yīng)的垂直傳輸寄存器構(gòu)成，并且以二維形式規(guī)則地布置著。
通過(guò)在擴(kuò)散層的傳輸溝道區(qū)域上隔著柵極絕緣膜形成傳輸電極來(lái)構(gòu) 成各個(gè)垂直傳輸寄存器。水平傳輸寄存器被布置在各個(gè)垂直傳輸寄存器 的邊緣部，并且通過(guò)在擴(kuò)散層的傳輸溝道區(qū)域上隔著柵極絕緣膜形成傳 輸電極來(lái)構(gòu)成該水平傳輸寄存器。輸出部與在水平傳輸寄存器的最終級(jí) 處的浮動(dòng)擴(kuò)散部連接。在除了攝像區(qū)域的各像素之外的區(qū)域中，更具體 地在除了攝像區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換部和水平傳輸寄存器的輸出部之外的區(qū)域 中形成有遮光膜。另外，在光電轉(zhuǎn)換部上隔著平坦化膜形成有片上彩色 濾光器。在片上彩色濾光器上形成有片上微透鏡。
在CCD固體攝像器件中，在光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的信號(hào)電荷被讀出至 傳輸垂直傳輸寄存器，并在垂直方向上進(jìn)行傳輸，并且以行為單位的信 號(hào)電荷被傳輸至水平傳輸寄存器。在水平傳輸寄存器中，在水平方向上 將信號(hào)電荷傳輸至與水平傳輸寄存器的最終級(jí)連接的浮動(dòng)擴(kuò)散部。通過(guò) 輸出部將傳輸至浮動(dòng)擴(kuò)散部的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換成像素信號(hào)。前述的CCD固 體攝像器件是行間傳輸(inter-line transfer, IT)型固體攝像器件。本實(shí)施例 的CCD固體攝像器件適用于幀行間傳輸(frame interline transfer, FIT)型 固體攝像器件，該幀行間傳輸型固體攝像器件具有僅由在攝像區(qū)域與水 平傳輸寄存器之間形成的垂直傳輸寄存器構(gòu)成的存儲(chǔ)區(qū)域。
本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件特別是光電轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)能適用于前 述CMOS固體攝像器件和CCD固體攝像器件。另外，本實(shí)施例中光電 轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)能適用于前側(cè)照射型固體攝像器件和背側(cè)照射型固體攝像 器件。
在本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像器件中，光電二極管作為構(gòu)成像素的光 電轉(zhuǎn)換部，在用于所需顏色光的光電二極管上形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光 的吸收膜。用于所需顏色光的光電二極管是感應(yīng)具有綠色波長(zhǎng)范圍的光 (也稱作綠色光)的綠色像素的光電二極管、感應(yīng)具有紅色波長(zhǎng)范圍的光
10(也稱作紅色光)的紅色像素的光電二極管，或者是綠色像素的光電二極管 和紅色像素的光電二極管。吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜的示例包括硅膜 以及諸如多晶硅膜或者非晶硅膜等非單晶硅膜。吸收膜的示例還包括其 中在多晶硅膜上形成具有高熔點(diǎn)的金屬硅化物膜的多晶硅上金屬硅化物
層(polycide layer)和其中讓全部多晶硅與具有高熔點(diǎn)的金屬發(fā)生反應(yīng)的 硅化物膜(silicidefilm)。吸收膜的示例還包括如下結(jié)構(gòu)，其中部分地形成 有與Si進(jìn)行反應(yīng)得到的諸如硅化鈦、硅化鈷、硅化氮、硅化鉑或硅化鉬 等硅化物膜。能夠根據(jù)所需的光譜靈敏度特性來(lái)控制并指定吸收膜的膜 厚度。
圖2A和圖2B示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作 為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域。圖2A和圖2B示意性地示出了紅色(R)、 綠色(G)和藍(lán)色(B)像素的光電二極管。圖2A示出了沿圖3中的線A-A獲 取的具有拜耳布置型彩色濾光器的攝像區(qū)域11的截面結(jié)構(gòu)。圖2B示出
了沿圖3中的線B-B獲取的攝像區(qū)域11的截面結(jié)構(gòu)。
在第一實(shí)施例的固體攝像器件20中，在第一導(dǎo)電型硅半導(dǎo)體基板 21上形成有第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體阱區(qū)域22。在半導(dǎo)體阱區(qū)域22中形成有 分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的光電二極管23R、 23G和23B。通過(guò) 元件隔離區(qū)域26將光電二極管23R、 23G和23B隔開(kāi)。在此實(shí)施例中， 由于信號(hào)電荷是電子，因而硅半導(dǎo)體基板21是由n型半導(dǎo)體基板構(gòu)成的， 而半導(dǎo)體阱區(qū)域22是由p型半導(dǎo)體阱區(qū)域構(gòu)成的。另外，用于紅色像素 的光電二極管23R、用于綠色像素的光電二極管23G和用于藍(lán)色像素的 光電二極管23B各自具有n型半導(dǎo)體區(qū)域24。在設(shè)有這些n型半導(dǎo)體區(qū) 域24的基板前表面上形成有例如氮化硅膜或氧化硅膜等絕緣膜25。在各 個(gè)光電二極管23R 23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的前表面上可形成有p型 累積層27從而抑制暗電流流動(dòng)。
在本實(shí)施例中，在用于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25 形成了具有所需膜厚度的多晶硅膜28，作為用于吸收特別是短波長(zhǎng)側(cè)的 光的吸收膜。該多晶硅膜28被形成為具有一定厚度，在該厚度時(shí)能夠獲 得綠色的所需光譜靈敏度特性。多晶硅膜28吸收了藍(lán)色光。在本實(shí)施例 中，用于紅色像素的光電二極管23R、用于綠色像素的光電二極管23G以及用于藍(lán)色像素的光電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有 相同的深度。在本實(shí)施例中，假設(shè)在光電二極管23R、 23G和23B上各 自形成有彩色濾光器。
在第一實(shí)施例的固體攝像器件20中，在用于綠色像素的光電二極管 23G上隔著絕緣膜25形成有具有所需膜厚度的多晶硅膜28。該多晶硅膜 28吸收了在550 nm波長(zhǎng)處具有峰值靈敏度的入射綠色光的短波長(zhǎng)側(cè)的 光。因此，由于短波長(zhǎng)側(cè)的光不進(jìn)入到光電二極管23G的n型半導(dǎo)體區(qū) 域24中，因而綠色的光譜靈敏度特性用圖1所示的曲線(實(shí)線)2G2來(lái)表 示。換句話說(shuō)，在短波長(zhǎng)側(cè)上的漂浮段5降低，并且與藍(lán)色的光譜靈敏 度曲線3B交叉的交叉點(diǎn)降低至a2。結(jié)果，能夠在光電二極管23G中不 以峰值靈敏度的降低為代價(jià)的情況下減小混色(像素間的干擾)即所謂的 顏色噪聲。
圖4示出了在光電二極管上形成有多晶硅膜的情況與未形成有多晶 硅膜的情況之間的藍(lán)色靈敏度差異。在圖4中，橫軸表示光的波長(zhǎng)并且 縱軸表示量子效率(Qe)。曲線31表示在光電二極管上未形成有多晶硅膜 的情況，而曲線32表示在光電二極管上形成有多晶硅膜的情況。該曲線 圖示出在400 nm 480 nm的藍(lán)色波長(zhǎng)范圍內(nèi)，量子效率(Qe)減小，即 藍(lán)色靈敏度降低。這是因?yàn)槎嗑Ч枘の樟怂{(lán)色光。
圖5A和圖5B示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作 為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域。圖5A和圖5B示意性地示出了與圖2A 和圖2B所示那些光電二極管相似的用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素 的光電二極管。
在第二實(shí)施例的固體攝像器件中，在用于綠色像素的光電二極管 23G上隔著絕緣膜25形成有具有所需膜厚度的多晶硅膜28。另外，分別 用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的光電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo) 體區(qū)域24被形成為分別具有與各顏色的基本吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的深度。換句 話說(shuō)，光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有對(duì)紅色光的基 本吸收深度hr。該深度hr是最大的。光電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域 24被形成為具有對(duì)藍(lán)色光的基本吸收深度hb。該深度hb是最小的。光 電二極管23G的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有對(duì)綠色光的基本吸收深度hg。因此，該深度hg介于深度hr與深度hb之間。在各n型半導(dǎo)體區(qū) 域24中用虛線表示的區(qū)域代表離子注入的次數(shù)。離子注入的次數(shù)按照用 于藍(lán)色、綠色和紅色像素的光電二極管23B、 23G和23R的順序增大。
固體攝像器件34的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示的固體攝像器件 20的其它結(jié)構(gòu)相同。在圖5A和圖5B中，相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記 表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
在第二實(shí)施例的固體攝像器件34中，由于在用于綠色像素的光電二 極管23G上形成有多晶硅膜28，多晶硅膜28吸收了短波長(zhǎng)側(cè)的光，從 而減小了綠色和藍(lán)色的混色(像素間的干擾)。另外，由于用于綠色像素的 光電二極管23G被形成為具有對(duì)綠色光的基本吸收深度，因而用于綠色 像素的光電二極管23G不對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。因此，圖l所 示的曲線(實(shí)線)2G2與紅色的光譜靈敏度曲線1R的交叉點(diǎn)降低至綠色的 光譜靈敏度特性的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的b2，從而減小了光電二極管23G中紅色和 綠色的混色(像素間的干擾)。換句話說(shuō)，在第二實(shí)施例中，能使分別在短 波長(zhǎng)側(cè)上和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)上的漂浮段5和6降低。結(jié)果，還能夠提高綠色的 光譜靈敏度特性，并且能夠在不以峰值靈敏度的降低為代價(jià)的情況下減 小混色(像素間的干擾)。
圖6示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖6示意性地示出了用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán) 色(B)像素的光電二極管。
在第三實(shí)施例的固體攝像器件36中，在用于綠色像素的光電二極管 23G上隔著絕緣膜25形成有多晶硅膜28。在用于紅色像素的光電二極管 23R上隔著絕緣膜25形成有多晶硅膜37，該多晶硅膜37的膜厚度大于 多晶硅膜28的膜厚度。如上所述，在光電二極管23G上形成有具有一定 厚度的多晶硅膜28，在該厚度下該多晶硅膜28能吸收藍(lán)色光。在光電二 極管23R上形成有具有一定厚度的多晶硅膜37，在該厚度下該多晶硅膜 37能吸收綠色光。在本實(shí)施例中，分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的光 電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有相同的深 度。由于固體攝像器件36的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示的固體攝像 器件20的其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略 了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
在第三實(shí)施例的固體攝像器件36中，在用于綠色像素的光電二極管 23G上形成的多晶硅膜28吸收了藍(lán)色光。在用于紅色像素的光電二極管 23R上形成的多晶硅膜37吸收了綠色光。因此，在用于綠色像素的光電 二極管23G和用于紅色像素的光電二極管23R中，光譜靈敏度特性的短 波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低，從而在不以降低它們的峰值靈敏度為代價(jià)的情況 下減小了混色(像素間的干擾)。
圖7示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖7示意性地示出了與圖6所示那些光電二極 管相似的用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素的光電二極管。
在第四實(shí)施例的固體攝像器件39中，在用于綠色像素的光電二極管 23G和用于紅色像素的光電二極管23R上隔著絕緣膜25形成有相同厚度 的多晶硅膜38。多晶硅膜38能夠被形成為具有對(duì)應(yīng)于所需光譜靈敏度特 性的厚度。多晶硅膜38可以被形成為具有與上述多晶硅膜28的厚度一 樣的厚度。
由于固體攝像器件39的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B以及圖6所示的 固體攝像器件20及36的其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng)的附圖 標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
在第四實(shí)施例的固體攝像器件39中，通過(guò)在用于紅色像素的光電二 極管23R和用于綠色像素的光電二極管23G上形成的具有相同所需膜厚 度的多晶硅膜38，能夠在不以降低它們的峰值靈敏度為代價(jià)的情況下減 小光電二極管23R和23G中的混色(像素間的干擾)。
圖8示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖8示意性地示出了與圖6所示那些光電二極 管相似的用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素的光電二極管。
與圖6所示的固體攝像器件36相似，在第五實(shí)施例的固體攝像器件 41中，在分別用于綠色和紅色像素的光電二極管23G和23R上隔著絕緣膜25形成有具有不同膜厚度的多晶硅膜28和37。另外，如參照?qǐng)D5A 和圖5B所述的那樣，用于紅色像素的光電二極管23R、用于綠色像素的 光電二極管23G以及用于藍(lán)色像素的光電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域 24分別被形成為具有與各顏色的基本吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的不同深度。換句話 說(shuō)，光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有最大的深度hr。 光電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有最小的深度hb。光 電二極管23G的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有介于深度hr與深度hb 之間的深度hg。在各n型半導(dǎo)體區(qū)域24中用虛線表示的區(qū)域代表離子注 入的次數(shù)。離子注入的次數(shù)按照分別用于藍(lán)色、綠色和紅色像素的光電 二極管23B、 23G和23R的順序增大。
由于固體攝像器件41的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B、圖5A和圖5B 以及圖6中分別示出的固體攝像器件20、 34及36的其它結(jié)構(gòu)相同，因 而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
如前所述，在第五實(shí)施例的固體攝像器件41中，在用于綠色像素的 光電二極管23G中，綠色光的光譜靈敏度特性的短波長(zhǎng)側(cè)和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的 漂浮段5和6降低，從而在不以峰值靈敏度的降低為代價(jià)的情況下減小 了混色(像素間的干擾)。另一方面，在用于紅色像素的光電二極管23R 中，紅色光的光譜靈敏度特性的短波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低，從而在不以峰 值靈敏度的降低為代價(jià)的情況下減小了混色(像素間的干擾)。
圖9示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖9示意性地示出了用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán) 色(B)像素的光電二極管。
在第六實(shí)施例的固體攝像器件43中，分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像 素的光電二極管23R、 23G和23B的各n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有 用于藍(lán)色像素的光電二極管的n型半導(dǎo)體區(qū)域的深度dl。另外，在用于 紅色像素的光電二極管23R上隔著絕緣膜25形成有多晶硅膜44。此外， 在用于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25形成有多晶硅膜45。 在用于紅色像素的光電二極管23R上形成了具有膜厚度tr的多晶硅膜 44，使膜厚度tr和n型半導(dǎo)體區(qū)域24的總厚度與參照?qǐng)D5A和圖5B所 述的對(duì)紅色光的基本吸收深度hr相同。同樣地，在用于綠色像素的光電
15二極管23G上形成了具有膜厚度tg的多晶硅膜45，使多晶硅膜45和n 型半導(dǎo)體區(qū)域24的總厚度與參照?qǐng)D5A和圖5B所述的對(duì)綠色光的基本 吸收深度hg相同。
由于固體攝像器件43的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示的固體攝像 器件20的其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略 了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
在第六實(shí)施例的固體攝像器件43中，用于各顏色像素的像素光電二 極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有用于藍(lán)色像素 的光電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的深度dl。另外，形成了具有 厚度tr和tg的多晶硅膜44和多晶硅膜45從而使總厚度Hr、 Hg和Hb 變成分別與基本吸收深度hr、 hg和hb相同。在此結(jié)構(gòu)中，用于紅色像 素的光電二極管23R的多晶硅膜44吸收藍(lán)色光和綠色光，因此僅紅色光 進(jìn)入n型半導(dǎo)體區(qū)域24。因此，紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24將紅色光 轉(zhuǎn)換成電。用于綠色像素的光電二極管23G的多晶硅膜45吸收藍(lán)色光， 因此僅綠色光進(jìn)入其n型半導(dǎo)體區(qū)域24。該n型半導(dǎo)體區(qū)域24將綠色光 光電轉(zhuǎn)換成電。僅藍(lán)色光進(jìn)入用于藍(lán)色像素的光電二極管23B的n型半 導(dǎo)體區(qū)域24，并且該n型半導(dǎo)體區(qū)域24將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成電。
因此，特別是在分別用于紅色和綠色像素的像素光電二極管23R和 23G中抑制了混色(像素間的干擾)，從而提高了紅色、綠色和藍(lán)色的光譜 靈敏度特性。而且，在此結(jié)構(gòu)中能夠省略彩色濾光器。
另外，由于光電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形 成為具有與藍(lán)色的基本吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)的較淺深度，因此即使將像素微細(xì) 化，也能形成具有高精度的n型半導(dǎo)體區(qū)域24。就此而論，當(dāng)將像素微 細(xì)化時(shí)，很難將離子深入地注入到硅基板22中。例如，在此情況下，由 于在深的區(qū)域中發(fā)生側(cè)向擴(kuò)散，因而存在著相鄰像素進(jìn)行接觸的風(fēng)險(xiǎn)。 另外，離子注入用抗蝕劑掩?？赡苊撀?，導(dǎo)致很難將離子深入地注入至 硅基板22中。與之對(duì)照地，本實(shí)施例由于能將離子較淺地注入至硅基板 22中，因而本實(shí)施例適合使像素微細(xì)化。
圖IO示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域。圖IO示意性地示出了與圖9所示那些光電二極
管相似的用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素的光電二極管。
與圖9所示的固體攝像器件43相似，在第七實(shí)施例的固體攝像器件 47中，分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的光電二極管23R、 23G和23B 的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有用于藍(lán)色像素的光電二極管23B的n 型半導(dǎo)體區(qū)域的深度dl。另外，在用于紅色像素的光電二極管23R上隔 著絕緣膜25形成有多晶硅膜44。此外，在用于綠色像素的光電二極管 23G上隔著絕緣膜25形成有多晶硅膜45。在用于紅色像素的光電二極管 23R上形成了多晶硅膜44從而使多晶硅膜44和n型半導(dǎo)體區(qū)域24的總 高度Hr變成與參照?qǐng)D5A和圖5B所述的對(duì)紅色光的基本吸收深度hr相 同。同樣地，在用于綠色像素的光電二極管23G上形成了多晶硅膜45 從而使多晶硅膜45和n型半導(dǎo)體區(qū)域24的總高度Hg變成與參照?qǐng)D5A 和圖5B所述的對(duì)綠色光的基本吸收深度hg相同。
在本實(shí)施例中，在基板上形成有具有所需膜厚度的絕緣膜48并使得 在用于紅色像素的光電二極管23R上形成的多晶硅膜44的至少上表面暴 露出來(lái)。絕緣膜48是折射率比作為吸收膜的多晶硅膜44的折射率小的 膜。絕緣膜48的材料示例包括氧化硅膜和氮化硅膜。多晶硅膜44的折 射率為大約4.2。氧化硅膜的折射率為大約1.46。氮化硅膜的折射率為大 約2.0。能夠?qū)⒔^緣膜48形成為使得多晶硅膜44的上部伸出。可代替地， 可將絕緣膜48形成為使得絕緣膜48的上表面與多晶硅膜44的上表面高 度一致。
由于固體攝像器件47的其它結(jié)構(gòu)與圖9所示的固體攝像器件43的 其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們 的重復(fù)說(shuō)明。
在第七實(shí)施例的固體攝像器件47中，較淺地形成了用于紅色、綠色 和藍(lán)色像素的光電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24，并形 成了分別具有所需膜厚度tr和tg的多晶硅膜44和45。在多晶硅膜44 以及多晶硅膜45中，分別產(chǎn)生了對(duì)藍(lán)色光和綠色光的基本吸收以及對(duì)藍(lán) 色光的基本吸收。因此，如第六實(shí)施例所述的那樣，特別在用于紅色和 綠色像素的像素光電二極管23R和23G中抑制了混色(像素間的干擾)，從而提高了紅色、綠色和藍(lán)色的光譜靈敏度特性。此外，在此結(jié)構(gòu)中能 夠省略彩色濾光器。另外，即使將像素微細(xì)化，也能精確地形成光電二
極管23R、 23G和23B。
在第七實(shí)施例中，在紅色像素多晶硅膜44周圍形成了絕緣膜48。 在此結(jié)構(gòu)中，由于絕緣膜48的折射率小于紅色像素多晶硅膜44的折射 率，因此進(jìn)入多晶硅膜44的光在位于多晶硅膜44與絕緣膜48之間的界 面處被完全地反射并被照射至用于紅色像素的光電二極管23R上。
絕緣膜25可以是具有氧化硅膜251和氮化硅膜252這兩層結(jié)構(gòu)的反 射防止膜。這種反射防止膜結(jié)構(gòu)能適用于本發(fā)明的任何實(shí)施例。
圖11示出了本發(fā)明第八實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖11示意性地示出了與圖9所示那些光電二極 管相似的用于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素的光電二極管。
與圖10所示的固體攝像器件47相似，在第八實(shí)施例的固體攝像器 件51中，分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的光電二極管23R、 23G和23B 的n型半導(dǎo)體區(qū)域24各自被形成為具有用于藍(lán)色像素的像素光電二極管 23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域的深度dl。另外，在用于紅色像素的光電二極管 23R上隔著絕緣膜25形成有具有膜厚度tr的多晶硅膜44。此外，在用 于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25形成有具有膜厚度tg的 多晶硅膜45。
另外，在本實(shí)施例中，在除了用于紅色像素的多晶硅膜44的上部之 外的整個(gè)基板上形成有絕緣膜48。在與用于綠色像素的多晶硅膜45對(duì)應(yīng) 的絕緣膜48上形成有綠色濾光器52G。
在第八實(shí)施例的固體攝像器件51中，即使傾斜光La透射穿過(guò)鄰近 的用于綠色像素的綠色濾光器52G并穿過(guò)多晶硅膜44而進(jìn)入到用于紅色 像素的光電二極管23R中，該傾斜光La也不會(huì)影響用于紅色像素的光電 二極管23R。換句話說(shuō)，在傾斜光La透射穿過(guò)綠色濾光器52G之后，該 傾斜光La變成綠色光。該綠色光被多晶硅膜44吸收。因此，經(jīng)過(guò)鄰近 像素的傾斜光La不會(huì)在用于紅色像素的光電二極管23R中導(dǎo)致混色(像 素間的干擾)。另外，第八實(shí)施例具有與第七實(shí)施例相同的效果。在第八實(shí)施例中，綠色濾光器被形成為僅用于綠色像素而不用于紅 色和藍(lán)色像素。另外，能夠省略片上微透鏡。
第七實(shí)施例和第八實(shí)施例的固體攝像器件能適用于背側(cè)照射型 CMOS固體攝像器件。結(jié)果，能夠得到不存在混色(像素間的干擾)的背側(cè) 照射型固體攝像器件。
圖12A 圖12C和圖13A 圖13C示出了根據(jù)本發(fā)明上述各實(shí)施例的 變形例在用于紅色和綠色像素的光電二極管上的吸收膜。這些變形例能 適用于下面的實(shí)施例。
圖12A示出了在用于紅色和綠色像素的光電二極管23R、 23G上分 別形成有由具有不同膜厚度的多晶硅膜44、45構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例。
圖12B示出了在用于紅色和綠色像素的光電二極管23R、 23G上分 別形成有由多晶硅上金屬硅化物層(polycide layer) 54、 55構(gòu)成的吸收膜 的結(jié)構(gòu)示例，該多晶硅上金屬硅化物層54、 55是由具有不同膜厚度的多 晶硅膜44、 45和具有高熔點(diǎn)的金屬硅化物膜53形成的。
圖12C示出了在用于紅色和綠色像素的光電二極管23R、 23G上分 別形成有由硅化物膜56、 57構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例，該硅化物膜56、 57是通過(guò)使具有不同膜厚度的整個(gè)多晶硅膜與具有高熔點(diǎn)的金屬進(jìn)行反 應(yīng)而得到的。
具有高熔點(diǎn)的金屬硅化物膜的光吸收性高于多晶硅膜的光吸收性。
圖13A示出了僅在用于綠色像素的光電二極管23G上形成有由具有 所需膜厚度的多晶硅膜45構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例。
圖13B示出了僅在用于綠色像素的光電二極管23G上形成有由多晶 硅上金屬硅化物層55構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例，該多晶硅上金屬硅化物 層55是由具有所需膜厚度的多晶硅膜45和作為多晶硅膜45的上層的金 屬硅化物膜53構(gòu)成的。
圖13C示出了僅在用于綠色像素的光電二極管23G上形成有由硅化 物膜57構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例，該硅化物膜57是通過(guò)使具有所需膜 厚度的整個(gè)多晶硅膜與具有高熔點(diǎn)的金屬進(jìn)行反應(yīng)而制成的。
19圖14A示出了僅在用于紅色像素的光電二極管23R上形成有由具有 所需膜厚度的多晶硅膜44構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例。
圖14B示出了僅在用于紅色像素的光電二極管23R上形成有由多晶 硅上金屬硅化物層54構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例，該多晶硅上金屬硅化物 層54由具有所需膜厚度的多晶硅膜44和作為多晶硅膜44的上層且具有 高熔點(diǎn)的金屬硅化物膜53構(gòu)成。
圖14C示出了僅在用于紅色像素的光電二極管23R上形成有由硅化 物膜56構(gòu)成的吸收膜的結(jié)構(gòu)示例，該硅化物膜56是通過(guò)使具有所需膜 厚度的整個(gè)多晶硅膜與具有高熔點(diǎn)的金屬進(jìn)行反應(yīng)而制成的。
作為吸收膜，可以使用非晶硅膜代替上述多晶硅膜。當(dāng)將這些變形 例的固體攝像器件應(yīng)用于CMOS固體攝像器件上時(shí)，可使用多個(gè)Cu布 線層。當(dāng)將這些變形例的固體攝像器件應(yīng)用于背側(cè)照射型CMOS固體攝
像器件時(shí)，在形成多個(gè)布線層之后才形成吸收膜。因此，優(yōu)選使用非晶 硅膜作為吸收膜。
當(dāng)使用多晶硅膜作為吸收膜時(shí)，優(yōu)選使用p型多晶硅膜。當(dāng)使用p 型多晶硅膜時(shí)，能夠在光電二極管的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的前表面上未形 成有p型累積層27的情況下讓空穴以所謂的釘扎狀態(tài)(pinning state)保持 在n型半導(dǎo)體表面的前表面上，從而抑制了白點(diǎn)的產(chǎn)生。
圖15示出了 CMOS固體攝像器件的結(jié)構(gòu)示例。在該CMOS固體攝 像器件中，在p型半導(dǎo)體區(qū)域81中形成有由n型半導(dǎo)體區(qū)域82和p型 累積層83構(gòu)成的光電二極管84。另外，在p型半導(dǎo)體區(qū)域81中形成有 由n型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成的浮動(dòng)擴(kuò)散部85。在光電二極管84與浮動(dòng)擴(kuò)散部 85之間，隔著柵極絕緣膜86形成有傳輸柵極電極87。結(jié)果，形成了傳 輸晶體管Trl以作為一個(gè)像素晶體管。在此情況下，傳輸柵極電極87由 多晶硅膜例如p型多晶硅構(gòu)成，并且在光電二極管84側(cè)隔著絕緣層例如 氧化硅膜88形成有由p型多晶硅構(gòu)成的側(cè)壁卯(以下將側(cè)壁90稱作p+ 多晶硅側(cè)壁90)。在浮動(dòng)擴(kuò)散部85側(cè)形成有具有氧化硅膜88和氮化硅膜 89這兩層結(jié)構(gòu)的絕緣側(cè)壁91。然而，在位于p+多晶硅側(cè)壁90正下方的 n型半導(dǎo)體區(qū)域82的前表面上沒(méi)有形成p型累積層83。在此固體攝像器件中，在電荷累積周期中向傳輸柵極電極87施加0 V電壓。該0 V電壓通過(guò)耦合電容器被施加至p+多晶硅側(cè)壁卯上。在傳
輸柵極電極87和p+多晶硅側(cè)壁90的正下方感生出空穴h，并使這些空 穴保持在釘扎狀態(tài)。因此，能抑制白點(diǎn)的產(chǎn)生。
利用p+多晶硅側(cè)壁90的p型多晶硅，能夠形成上述多晶硅膜28、 37、 38、 44和45。另外，利用傳輸柵極電極87的p型多晶硅，也能夠 形成多晶硅膜28、 37、 38、 44和45。
圖16示出了本發(fā)明第九實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電轉(zhuǎn) 換部的光電二極管區(qū)域。圖16示意性地示出了用于紅色、綠色和藍(lán)色像 素的光電二極管。
在第九實(shí)施例的固體攝像器件54中，用于紅色、綠色和藍(lán)色像素的 光電二極管23R、 23G和23B (未圖示)的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被分別形成 為具有一定深度，在各深度下產(chǎn)生了對(duì)紅色光、綠色光和藍(lán)色光的基本 吸收。換句話說(shuō)，n型半導(dǎo)體區(qū)域24在紅色、綠色和藍(lán)色像素中的深度 不同。在本實(shí)施例中，僅在用于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣 膜25形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光(即藍(lán)色光)的多晶硅膜28。
在本實(shí)施例中，由于用于綠色像素的光電二極管23G的n型半導(dǎo)體 區(qū)域24比用于紅色像素的像素光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24淺， 因而用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的一部分在用于綠色像素的n型 半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方延伸。由于第九實(shí)施例的固體攝像器件54的其 它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示第一實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部 分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
如上所述，在第九實(shí)施例的固體攝像器件54中，多晶硅膜28能提 高綠色的光譜靈敏度特性。同樣地，由于用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū) 域24延伸至用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方，因而用于紅 色像素的光電二極管23R的面積有所增加，從而提高了紅色像素的靈敏 度。
圖17和圖18示出了本發(fā)明第十實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作 為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域。圖17是與沿圖3所示的線A-A獲取的剖面圖對(duì)應(yīng)的剖面圖。圖18是與沿圖3所示的線B-B獲取的剖面圖 對(duì)應(yīng)的剖面圖。圖17和圖18僅示意性地示出了用于紅色、綠色和藍(lán)色 像素的光電二極管。
在第十實(shí)施例的固體攝像器件56中，分別用于紅色、綠色和藍(lán)色像 素的光電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有不 同的深度，在各深度下產(chǎn)生了對(duì)各顏色的基本吸收。換句話說(shuō)，n型半導(dǎo) 體區(qū)域24的在紅色、綠色和藍(lán)色像素中的深度不同。在本實(shí)施例中，僅 在用于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè) 的光(即藍(lán)色光)的多晶硅膜28。
在本實(shí)施例中，由于用于綠色像素的光電二極管23G的n型半導(dǎo)體 區(qū)域24比用于紅色像素的像素光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24淺， 因而用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的一部分在用于綠色像素的n型 半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方延伸。另外，由于用于藍(lán)色像素的光電二極管23B 的n型半導(dǎo)體區(qū)域24比用于綠色像素的像素光電二極管23G的n型半導(dǎo) 體區(qū)域24淺，因而用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的一部分在用于 藍(lán)色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方延伸。由于第十實(shí)施例的固體攝 像器件56的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示第一實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)相同， 因而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
如上所述，在第十實(shí)施例的固體攝像器件56中，多晶硅膜28能提 高綠色的光譜靈敏度特性。同樣地，由于用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū) 域24延伸至用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方，因而用于紅 色像素的光電二極管23R的面積有所增加，從而提高了紅色像素的靈敏 度。同樣地，由于用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24延伸至用于藍(lán)色像 素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的正下方，因而用于綠色像素的光電二極管23G 的面積有所增加，從而提高了綠色像素的靈敏度。
在用于紅色、綠色和藍(lán)色的光電二極管被形成為具有它們的基本吸 收深度的各實(shí)施例中，可以預(yù)期有如下各種變形以作為這些實(shí)施例的變 形例用于一個(gè)像素的光電二極管可延伸至其相鄰像素的光電二極管的 正下方，并且/或者可形成多晶硅膜以作為吸收膜。作為本發(fā)明這些實(shí)施例的變形例，在用于綠色或紅色像素的光電二 極管上形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的多晶硅膜。用于紅色、綠色和藍(lán)色像 素的光電二極管被形成為具有它們的基本吸收深度。用于紅色像素的光 電二極管的一部分可以在用于綠色像素的光電二極管的正下方延伸。可 代替地，用于綠色像素的光電二極管的一部分可以在用于藍(lán)色像素的光 電二極管的正下方延伸。
作為本發(fā)明各實(shí)施例的另一變形例，在用于綠色和紅色像素的光電 二極管上隔著絕緣層形成有吸收短波長(zhǎng)惻的光的多晶硅膜。用于紅色、 綠色和藍(lán)色像素的光電二極管被形成為具有它們的基本吸收深度。用于 紅色像素的光電二極管的一部分可以在用于綠色像素的光電二極管的正 下方延伸。可代替地或者另外，用于綠色像素的光電二極管的一部分可 以在用于藍(lán)色像素的光電二極管的正下方延伸。
圖19示出了本發(fā)明第十一實(shí)施例的固體攝像器件，特別是作為光電 轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域。圖19示意性地示出了用于紅色和綠色像素的 光電二極管。
在第十一實(shí)施例的固體攝像器件58中，用于紅色、綠色和藍(lán)色像素 的光電二極管23R、 23G和23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有一定 深度，在各深度下產(chǎn)生了對(duì)各顏色的基本吸收。換句話說(shuō)，n型半導(dǎo)體區(qū) 域24在紅色、綠色和藍(lán)色像素中的深度不同。在本實(shí)施例中，僅在用于 綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光 (即藍(lán)色光)的多晶硅膜28。
在本實(shí)施例中，由于用于綠色像素的光電二極管23G的n型半導(dǎo)體 區(qū)域24和用于紅色像素的像素光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被 分別形成為具有相同的表面寬度Sg和Sr，因而用于綠色和紅色像素的n 型半導(dǎo)體區(qū)域24相互進(jìn)入。換句話說(shuō)，用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域 24的一部分進(jìn)入到在用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的前表面部正下 方的凹部中，并且用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的一部分在用于綠 色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的延伸部的正下方延伸。由于第十一實(shí)施例 的固體攝像器件58的其它結(jié)構(gòu)與圖2A和圖2B所示第一實(shí)施例的其它 結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
在第十一實(shí)施例的固體攝像器件58中，如上所述，由于形成有多晶
硅膜28并將n型半導(dǎo)體區(qū)域24形成為具有產(chǎn)生基本吸收的深度，因而 能夠提高綠色的光譜靈敏度特性。另外，用于紅色和綠色像素的n型半 導(dǎo)體區(qū)域24的一部分進(jìn)行延伸從而使它們相互進(jìn)入。結(jié)果，用于紅色像 素的光電二極管23R以及用于綠色像素的光電二極管23G的面積有所增 加，從而提高了紅色和綠色像素的靈敏度。由于用于紅色像素的n型半 導(dǎo)體區(qū)域24的前表面Sr與用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的前表面 Sg相同，因而它們的飽和信號(hào)電荷量(Qs)相同。在此結(jié)構(gòu)中，可在用于 紅色像素的光電二極管23R上形成作為吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜的多 晶硅膜。
圖20A和圖20B示出了本發(fā)明第十二實(shí)施例的固體攝像器件，特別 是作為光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管區(qū)域和像素晶體管。圖20A和圖20B示 意性地分別示出了用于綠色和紅色像素的區(qū)域。
在第十二實(shí)施例的固體攝像器件61中，如圖20A所示，例如用于 綠色像素的光電二極管23G的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有一定深 度，在該深度下產(chǎn)生了對(duì)綠色的基本吸收。另外，如圖20B所示，用于 紅色像素的光電二極管23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有一定深 度，在該深度下產(chǎn)生了對(duì)紅色的基本吸收。同樣地，用于藍(lán)色像素的光 電二極管23B的n型半導(dǎo)體區(qū)域24被形成為具有一定深度，在該深度下 產(chǎn)生了對(duì)藍(lán)色的基本吸收(未圖示)。如上所述，形成了具有不同深度的n 型半導(dǎo)體區(qū)域24，并使得用于紅色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24具有最大深 度，用于綠色像素的n型半導(dǎo)體區(qū)域24具有次最大深度，用于藍(lán)色像素 的n型半導(dǎo)體區(qū)域24具有最小深度。
形成了傳輸晶體管Trl并使其連接至用于各顏色像素的光電二極管 23R、 23G和23B。換句話說(shuō)，傳輸晶體管Trl由隔著柵極絕緣膜63布 置在各個(gè)光電二極管23R、 23G和23B與作為第一導(dǎo)電型即n型半導(dǎo)體 區(qū)域的浮動(dòng)擴(kuò)散部(FD) 62之間的傳輸柵極電極64形成。傳輸柵極電極 64由例如p型或n型多晶硅構(gòu)成。在傳輸柵極電極64的周圍形成有側(cè)壁 65。側(cè)壁65能夠由絕緣層、隔著絕緣層的p型、n型或非摻雜多晶硅構(gòu)
24成。另外，在各像素中除了傳輸晶體管之外還形成有像素晶體管(未圖示)。
如圖20A所示，在用于綠色像素的光電二極管23G上隔著絕緣膜25 形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光(即藍(lán)色光)的吸收膜(在本實(shí)施例中為多晶硅膜 28)。與之對(duì)照地，在用于紅色像素的光電二極管23R上沒(méi)有形成作為吸 收膜的多晶硅膜?？纱娴?，在用于紅色像素的光電二極管23R上形成 有由虛線表示的多晶硅膜66，該多晶硅膜66的膜厚度等于或大于用于綠 色像素的多晶硅膜28的膜厚度。
在本實(shí)施例中，用于綠色像素的光電二極管23G的一部分在像素晶 體管即圖20A所示示例中傳輸晶體管Trl區(qū)域的正下方延伸。可代替地， 光電二極管23G的一部分在包括傳輸晶體管的像素晶體管區(qū)域的正下方 延伸。另外，在圖20B所示的示例中，用于紅色像素的光電二極管23R 的一部分在像素晶體管即傳輸晶體管Trl區(qū)域的正下方延伸?？纱娴?， 用于紅色像素的光電二極管23R的一部分在包括傳輸晶體管的像素晶體 管區(qū)域的正下方延伸。由于第十二實(shí)施例的固體攝像器件的其它結(jié)構(gòu)與 圖2A和圖2B所示第一實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)相同，因而相似的部分用相應(yīng) 的附圖標(biāo)記表示并省略了對(duì)它們的重復(fù)說(shuō)明。
如上所述，在第十二實(shí)施例的固體攝像器件61中，多晶硅膜28能 夠提高綠色的光譜靈敏度特性。另外，多晶硅膜66能夠提高紅色的光譜 靈敏度特性。另外，分別用于綠色像素和紅色像素的光電二極管23G和 23R的n型半導(dǎo)體區(qū)域24的一部分在像素晶體管區(qū)域的正下方延伸，從 而提高了綠色和紅色像素的靈敏度。
有一部分在相鄰像素的正下方延伸的光電二極管的深度，即光電二 極管和/或像素晶體管與硅基板前表面相距的深度能夠基于滿足可實(shí)現(xiàn) 所需光譜率的區(qū)域的深度來(lái)決定。
上述各實(shí)施例的固體攝像器件能夠適用于前側(cè)照射型固體攝像器件 和背側(cè)照射型固體攝像器件。在背側(cè)照射型CMOS固體攝像器件中，在 基板的前側(cè)上形成有多個(gè)布線層并在基板的后表面?zhèn)壬闲纬捎泄怆姸O 管的感光面。
本發(fā)明的上述各實(shí)施例可進(jìn)行組合。上述各實(shí)施例和變形例的固體攝像器件不限于其中將像素以矩陣形
式按二維方式進(jìn)行布置的面型圖像傳感器(area image sensor)。另外，上
述各實(shí)施例和變形例的固體攝像器件能夠適用于其中將像素按一維方式 進(jìn)行布置的線型圖像傳感器(linear image sensor)。
在上述各實(shí)施例和變形例中，將信號(hào)電荷形成為電子?？纱娴?， 也可將信號(hào)電荷形成為空穴。在此情況下，各個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域被形成為具 有與上述相反的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域。
上述各實(shí)施例和變形例的固體攝像器件能夠適用于諸如照相機(jī)、帶 有內(nèi)置照相機(jī)的便攜裝置和帶有內(nèi)置固體攝像器件的其它裝置等電子裝 置。
圖21是示出了本發(fā)明實(shí)施例中作為電子裝置的照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的框 圖。本實(shí)施例的照相機(jī)110包括光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)111、固體攝像器件 112和信號(hào)處理電路113。固體攝像器件112是上述各實(shí)施例和變形例的 那些固體攝像器件之中的一個(gè)。光學(xué)系統(tǒng)111將物體的圖像光(入射光) 會(huì)聚到固體攝像器件112的攝像面上。因此，在所需周期內(nèi)，信號(hào)電荷 被累積在固體攝像器件112的光電轉(zhuǎn)換元件中。信號(hào)處理電路113對(duì)固 體攝像器件112的輸出信號(hào)進(jìn)行各種類型的信號(hào)處理并輸出所得到的信 號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例的照相機(jī)110包括具有光學(xué)系統(tǒng)111、固體攝像器件 112和信號(hào)處理電路113這些模塊的模塊型照相機(jī)。
本發(fā)明實(shí)施例能夠適用于圖21所示的照相機(jī)和以具有照相機(jī)模塊 的移動(dòng)電話為代表的包括內(nèi)置照相機(jī)的便攜裝置。
另外，能夠?qū)D21所示的照相機(jī)構(gòu)造為具有如光學(xué)系統(tǒng)111、固體 攝像器件112和信號(hào)處理電路113這些模塊一樣的攝像功能的攝像功能 模塊。本發(fā)明實(shí)施例能夠適用于具有這種攝像功能模塊的電子裝置。
由于上述各實(shí)施例的電子裝置包含上述固體攝像器件，因此在光電 轉(zhuǎn)換部中能夠減小混色(像素間的干擾)，從而提高圖像質(zhì)量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā) 明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及 改變。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，所述固體攝像器件具有像素，在各個(gè)所述像素中在用于所需顏色光的光電轉(zhuǎn)換部上隔著絕緣膜形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜。
2. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，用于紅色光的光電轉(zhuǎn)換部的一部分在用于綠色光的光電轉(zhuǎn)換部的正下方延伸。
3. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，用于紅色光的光電轉(zhuǎn)換部的一部分在用于綠色光的光電轉(zhuǎn)換部的正 下方延伸，并且所述用于紅色光的光電轉(zhuǎn)換部的一部分在用于藍(lán)色光的光電轉(zhuǎn)換部 的正下方延伸。
4. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，在用于紅色光的光電 轉(zhuǎn)換部上的所述吸收膜的周圍，形成有折射率小于所述吸收膜的折射率 的絕緣膜。
5. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述吸收膜由非單晶 硅膜構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求l所述的固體攝像器件，其中，所述吸收膜的一部分 或全部由金屬硅化物膜構(gòu)成。
7. —種電子裝置，所述電子裝置包括固體攝像器件、用于將入射光 引導(dǎo)至所述固體攝像器件的光電轉(zhuǎn)換部的光學(xué)系統(tǒng)以及用于處理所述固 體攝像器件的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路，其中，所述固體攝像器件具有像素，在各個(gè)所述像素中在用于所需 顏色光的光電轉(zhuǎn)換部上隔著絕緣膜形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜。
8.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其中，用于紅色光的光電轉(zhuǎn)換部的一部分在用于綠色光的光電轉(zhuǎn)換部的正 下方延伸，并且/或者所述用于紅色光的光電轉(zhuǎn)換部在用于藍(lán)色光的光電轉(zhuǎn)換部的正下方 延伸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了固體攝像器件和電子裝置。所述固體攝像器件具有如下各像素，在所述各像素中在用于所需顏色光的光電轉(zhuǎn)換部上隔著絕緣膜形成有吸收短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收膜。在該固體攝像器件中，由于所述吸收膜吸收了進(jìn)入到相應(yīng)光電轉(zhuǎn)換部中的所需顏色光的短波長(zhǎng)側(cè)的光，從而使得光譜靈敏度曲線上的短波長(zhǎng)側(cè)的漂浮段降低。因此，能夠在不以峰值靈敏度的降低為代價(jià)的情況下，減小光電轉(zhuǎn)換部中的混色(像素間的干擾)即顏色噪聲。在具有上述固體攝像器件的電子裝置中，由于減小了光電轉(zhuǎn)換部中的混色(像素間的干擾)，因而提高了圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101582436SQ20091014291
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者糸長(zhǎng)總一郎 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社