[发明专利]固体摄像元件及其制造方法和电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2011年1月26日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-014110的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及具有多层结构的固体摄像元件、所述固体摄像元件的制造方法和包括所述固体摄像元件的电子装置，该多层结构包括光电转换单元和布线层。

背景技术

在布置有多个光电转换单元的固体摄像元件中，已知的用于成功提高光学灵敏度及获得更高像素密度的结构例如包括背侧照射型结构。在背侧照射型固体摄像元件中，光电转换单元布置在半导体基板的后表面，该后表面与布置有电路和布线等的前表面相对，因此光电转换单元通过后表面接收入射光。由于阻挡或反射入射光的电路和布线等没有布置在元件的光接收侧，所以在该背侧照射型固体摄像元件中能够提高灵敏度(例如，参见日本未审查专利申请公开号No.2008-182142)。

此外，在上述背侧照射型固体摄像元件中，还提出了在光电转换单元中的与光接收表面相对的表面上设置控制栅极，并向光电转换单元施加电压以控制电势及有效地传输信号电荷(例如，参见日本未审查专利申请公开号No.2007-258684)。

然而，在背侧照射型固体摄像元件中，将信号电荷从半导体基板中的光电转换单元读出到电荷积累单元和读出电路，而电荷积累单元和读出电路布置在与光电转换单元相对一侧的表面。因此，半导体基板受到薄化，来自半导体基板中的光电转换单元的表面的入射光容易穿过光电转换单元，并入射到电荷积累单元和读出电路。上述入射光有时导致噪声的产生等缺陷，从而降低了所捕获图像的质量。

发明内容

因此，期望提供能够防止噪声的产生并提高图像质量的、具有包括光电转换单元和布线层的多层结构的固体摄像元件、提供该固体摄像元件的制造方法、以及提供包括该固体摄像元件的电子装置。

本发明实施例的固体摄像元件包括：布线层；电荷积累单元，其包括设置在所述布线层上的半导体层；及光电转换膜，其设置在所述半导体层上，其中，在所述电荷积累单元中设置有具有开口的钉扎层，所述电荷积累单元的设置有所述钉扎层的区域位于所述电荷积累单元与所述光电转换膜之间的界面处，所述钉扎层的导电类型与所述电荷积累单元的导电类型相反。

在具有上述结构的固体摄像元件中，由于光电转换膜设置在用于构成电荷积累单元的半导体层上，所以通过使用具有高吸收率的膜作为光电转换膜，能够防止入射光穿过光电转换膜透射到半导体层。由此，防止了由于光照射到由半导体层构成的电荷积累单元上而引起的噪声的产生。此外，在电荷积累单元的位于电荷积累单元和光电转换膜之间的界面处的区域中设置与电荷积累单元的导电型相反的钉扎层，补偿了由半导体层构成的电荷积累单元的区域中的缺陷能级。由此，防止了由缺陷能级导致的噪声的产生。在光电转换膜中产生的信号电荷移动到并存储在电荷积累单元中，电荷积累单元通过设置在钉扎层中的开口与光电转换膜连接。

根据本发明的实施例，提供了一种用于制造具有上述结构的固体摄像元件的方法，所述方法包括：在半导体基板的前表面中形成电荷积累单元；在所述半导体基板的形成有所述电荷积累单元的所述前表面上形成布线层；从所述半导体基板的后表面起薄化所述半导体基板，直到暴露所述电荷积累单元，以提供具有暴露表面的半导体层；在所述半导体层的所述暴露表面上形成光电转换膜；及在形成所述光电转换膜之前，在所述电荷积累单元中形成具有开口的钉扎层，所述电荷积累单元的形成有所述钉扎层的区域位于所述电荷积累单元与所述光电转换膜之间的界面处，所述钉扎层的导电类型与所述电荷积累单元的导电类型相反。

上述制造方法提供了具有上述结构的固体摄像元件。

本发明实施例的电子装置包括：固体摄像元件；光学系统，其用于将入射光引导到所述固体摄像元件的像素区域；及信号处理电路，其用于处理由所述固体摄像元件输出的信号。所述固体摄像元件是由前述实施例中的固体摄像元件构成。

如上所述，根据本发明的实施例，在光电转换单元隔着电荷积累单元形成在布线层上的结构中，能够防止由于光照射到具有半导体层的电荷积累单元上而引起的噪声的产生，以及能够防止由具有半导体层的电荷积累单元的界面区域中的缺陷能级导致的噪声的产生。由此，在固体摄像元件中以及包括该固体摄像元件的电子装置中，该固体摄像的元件的结构提高了光学灵敏度和像素密度，从而能够提高图像质量。

附图说明

图1是表示本发明实施例的固体摄像元件的结构的示意图；