[发明专利]固态成像元件和电子装置

说明书

本公开涉及一种固态成像元件和电子装置，利用其可以改善对于具有长波长的光的灵敏度。根据本公开的第一方面的固态成像元件包括设置在硅层中的光检测元件；在所述硅层的第一表面上的第一凹凸图案，所述第一表面是光接收面；和设置在所述硅层下面的互连层，所述光检测元件设置在第一隔离结构件和第二隔离结构件之间，并且所述第一凹凸图案具有倒金字塔形状。本公开可应用于安装在要求对属于例如红外光的高波长区域的光高灵敏度的传感器上的CMOS等。

本申请是申请日为2015年5月29日、发明名称为“固态成像元件和电子装置”的申请号为201580029430.9专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种固态成像元件和电子装置，并且具体地涉及对于长波长侧(诸如，红外线区)的光的光接收灵敏度改善的固态成像元件和电子装置。

背景技术

迄今为止，CMOS固态成像元件和CCD已称为二维固态成像元件，并且单晶硅(Si)通常用于执行光电转换的这些元件的光检测元件的光吸收层。

Si是间接跃迁半导体并具有1.1eV的带隙，并且因此对大约1.1um(毫米)的可见光波长至近红外波长具有敏感度。然而，由于光吸收系数的波长依赖性，每单位厚度的光吸收效率随着波长变长而变小。

例如，在其中Si层(作为光吸收层)的厚度为3um的固态成像元件的情况下，在650nm的波长处光吸收效率为大约60％至70％，然而，在900nm的波长处，光吸收效率仅为约10％至20％并且大部分光子传输通过Si层。因此，当试图获得对于红至红外线区中的光具有高灵敏度的固态成像元件时，增加Si层的厚度已知为有效的方法。

然而，增加Si层的厚度具有高度的制造困难，诸如，为了获得期望杂质分布需要执行高能量植入，此外直接导致材料成本增大。此外，厚度与固态成像元件的像素大小的比例提高，并且导致Si层等中的Si块的颜色混合成分的量增加，因此，这是图像质量劣化的因素。此外，由于Si层的厚度增加引起晶体等的缺陷的量的增加是像素特性劣化(诸如，暗电流和白点的增加)的因素。

在这点上，作为在不增加Si层的厚度的情况下获得对于长波长侧的光的高灵敏度的方法，提出了以下结构：在该结构中，通过在固态成像元件的像素的光接收面的对侧的表面上形成精细的、随机的凹凸结构抑制根据光干涉由标注具现象引起的光损耗(例如，参见专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO 2010/110317 A1

发明内容

技术问题

在专利文献1的方法中，当其用于背向照射固态成像元件时，在与布置传输在固态成像元件等中检测到的电荷的像素晶体管的表面相同的表面上图案化凹凸结构，并且因此存在有害影响，诸如，晶面中的缺陷量增加和暗电流的增加。

此外，抑制光接收面处的反射光的效果差，并且抑制从光接收面重新释放在光接收面的相对侧的表面处反射的光分量的效果差。

鉴于这样的情况，提出了本公开，并且在没有增加Si层(光吸收层)的厚度的情况下改善固态成像元件对于长波长侧的光的灵敏度。

技术方案

根据本公开的方面的固态成像元件具有垂直地以及水平地布置的多个像素，固态成像元件包括作为光检测元件的光吸收层的光接收面和光接收面的对向表面上的周期性凹凸图案。

光吸收层可以由单晶Si制成。

可以至少在多个像素中对应于用于IR检测的像素的光吸收层的光接收面和光接收面的对向表面上形成凹凸图案。

在光吸收层的光接收面的对向表面上形成的凹凸图案的周期可以无限小。