光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法
【課題】製造が容易で、高いS/Nの画像を得ることができる光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板に形成された読出回路部1と、読出回路部1の上に積層された複数の光電変換層12r,12g,12bとを備え複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜14r,14g,14bと、光電変換膜14r,14g,14bの上に形成された対向電極と、光電変換膜14r,14g,14bを対向電極19と挟む位置に形成された画素電極16r,16g,16bとを備え、複数の光電変換層12r,12g,12bの積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材Pを有し、複数のプラグ部材Pがそれぞれ、異なる画素電極16r,16g,16bに電気的に接続する。
【解決手段】半導体基板に形成された読出回路部1と、読出回路部1の上に積層された複数の光電変換層12r,12g,12bとを備え複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜14r,14g,14bと、光電変換膜14r,14g,14bの上に形成された対向電極と、光電変換膜14r,14g,14bを対向電極19と挟む位置に形成された画素電極16r,16g,16bとを備え、複数の光電変換層12r,12g,12bの積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材Pを有し、複数のプラグ部材Pがそれぞれ、異なる画素電極16r,16g,16bに電気的に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体基板の上に光電変換膜を積層して構成される光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の光電変換膜積層型撮像素子は、半導体基板の上に感光層を3層積層し、各感光層で検出された赤色(R),緑色(G),青色(B)のそれぞれの電気信号を、半導体基板表面に形成されている読出回路で読み出す構成を有する。このような構成の撮像素子としては、例えば下記特許文献に示すものがある。
【0003】
特許文献1は、第1の素子及び第2の素子を厚さ方向に上下に配設して電気的に接続してなる半導体装置であって、厚さ方向に貫通する信号伝送部を有する接続基板を該第1の素子及び第2の素子の間に備え、該信号伝送部を介して該第1の素子及び第2の素子を電気的に接続してなる構成である。
【0004】
特許文献2は、第1シリコン基板の片面にSOI絶縁層を設けたSOI基板と、前記SOI基板のSOI絶縁層側に接合された第2シリコン基板と、前記第1シリコン基板または第2シリコン基板のいずれか一方に設けられた光電変換部と、前記第1シリコン基板または第2シリコン基板のいずれか他方に設けられた電荷読み出し部と、前記第1シリコン基板から第2シリコン基板にわたって前記SOI絶縁層を貫通する状態で形成され、前記光電変換部によって生成された信号電荷を前記電荷読み出し部側に伝送するプラグ部と、を有する構成である。
【0005】
特許文献3は、信号読み出し回路が形成された半導体基板の上に複数の光電変換膜が積層され、各光電変換膜が共通電極膜と画素対応の対向電極膜とによって挟まれ、各光電変換膜で発生した光電荷が前記対向電極膜から取り出される光電変換膜積層型固体撮像素子において、第1の光電変換膜に設ける前記共通電極膜と第2の光電変換膜に設ける前記共通電極膜とを共用し該共用電極膜の下に前記第1の光電変換膜が積層され該共通電極膜の上に前記第2の光電変換膜が積層される構成である。
【0006】
【特許文献1】特開2003−133538号公報
【特許文献2】特開2004−55590号公報
【特許文献3】特開2005−268471号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1の半導体装置は、第1の素子および第2の素子は具体的には、光電変換部と走査回路部を示しており、光電変換部が1層である場合は問題ないが、光利用効率を向上させるために複数層の光電変換部を積層する半導体装置の場合は、第2層目以降の光電変換部と走査回路を電気的に接続することができなかった。
特許文献2は、光電変換部を有するシリコン基板と電荷読み出し部を有するシリコン基板を接合した後に伝送プラグを形成するためのコンタクトホールを形成している。光電変換部を有機材料を用いた有機光電変換膜で構成する場合には、コンタクトホールの形成時に有機材料が汚染され著しく性能が劣化してしまう。
特許文献3は、光電変換膜からの信号を読出回路部に伝送するためのプラグを備え、そのプラグが対向電極のうち対応するものに選択的に電気的接続され、他の対向電極に対しては電気的絶縁状態となるように構成する必要があり、製造上困難であった。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、製造が容易で、高いS/Nの画像を得ることができる光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)半導体基板と、
前記半導体基板に形成された読出回路部と、
前記半導体基板の上に積層された複数の光電変換層とを備えた光電変換膜積層型撮像素子であって、
前記複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備え、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材を有し、前記複数のプラグ部材がそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成されていることを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子。
(2)前記半導体基板にフォトダイオードが設けられていることを特徴とする上記(1)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(3)前記複数の光電変換層には、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔が複数形成されていることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(4)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成されていることを特徴とする上記(3)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(5)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成されていることを特徴とする上記(3)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(6)各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする上記(3)から(5)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(7)前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成されていることを特徴とする上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(8)前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成され、前記遮光膜には前記フォトダイオード上に位置する開口部が形成されていることを特徴とする上記(2)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(9)前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする上記(1)から(8)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(10)半導体基板に読出回路部を形成し、
前記半導体基板の上に、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備えた光電変換層を複数形成し、
前記複数の光電変換層と半導体基板上に積層し、
その後、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように長尺形状の複数のプラグ部材を充填し、前記複数のプラグ部材をそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成することを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(11)前記半導体基板にフォトダイオードを形成することを特徴とする上記(10)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(12)前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層する前に、前記複数の光電変換層のそれぞれに、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を複数形成することを特徴とする上記(10)又は(11)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(13)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成することを特徴とする上記(12)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(14)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成することを特徴とする上記(12)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(15)各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする上記(12)から(14)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(16)前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成することを特徴とする上記(10)から(15)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(17)前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成し、前記遮光膜に前記フォトダイオード上に位置する開口部を形成することを特徴とする上記(11)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(18)前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする上記(10)から(17)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【0010】
本発明は、光電変換膜と画素電極とを有する光電変換層と、読出回路部をそれぞれ予め作成し、読出回路部に光電変換層を貼り合せた後、各光電変換層の画素電極と読出回路部とをプラグ部材を光電変換層に充填させることによって電気的に接続させることができる。このとき、プラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を各光電変換層に予め形成しておけばよく、光電変換層を積層させた後で、プラグ充填孔にプラグ部材を充填させることによって積層された光電変換層の画素電極と読出回路部とを接続させることができる。このため、容易に製造することができる。
また、各光電変換層を製造する際に、所定の位置にプラグ充填孔を形成し、その後で、光電変換膜を形成することができるため、有機材料を含む光電変換膜を用いる場合に、有機材料が汚染されることに起因して素子の光学性能が劣化してしまうことを防止することができる。このため、このような構成の光電変換膜積層型撮像素子によれば、高いS/N比の画像を得ることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、製造が容易で、高いS/Nの画像を得ることができる光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第1実施形態の断面構造を示す撮像素子である。
光電変換膜積層型撮像素子10は、シリコンなどの半導体基板において、光入射側の表面に形成された読出回路部1と、半導体基板の上に積層された複数(本実施形態では3つ)の光電変換層12b,12g,12rとを備えている。
【0013】
読出回路部1は、表面に信号電荷を蓄積させるために用いるn型の高濃度不純物拡散領域8が形成された回路基板2と、該回路基板2において高濃度不純物拡散領域8が形成された面に積層された絶縁層6とを備えている。絶縁層6には、入射光が回路基板2の表面に照射させることを回避するため、回路基板2の上方を覆うように遮光膜4が形成されている。
【0014】
読出回路部1の上には、赤色の信号電荷を検出する光電変換層12rと、該光電変換層12rの上に積層され、緑色の信号電荷を検出する光電変換層12gと、該光電変換層12bの上に積層され、青色の信号電荷を検出する光電変換層12bとが積層された構成である。光電変換層12r,12g,12bは、例えば、有効材料などを含む光電変換材料から構成されている。
【0015】
光電変換層12rは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、赤色の波長の光を検出する光電変換膜14bと、絶縁層13とが水平方向に並べて形成されている。光電変換膜14bの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14bを対向電極19と挟む位置に画素電極16bが形成されている。同様に、光電変換層12gは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、緑色の波長の光を検出する光電変換膜14gと、絶縁層13とが並べて形成されている。光電変換膜14gの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14gを対向電極19と挟む位置に画素電極16gが形成されている。また、同様に、光電変換層12bは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、青色の波長の光を検出する光電変換膜14bと、絶縁層13とが並べて形成されている。光電変換膜14bの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14bを対向電極19と挟む位置に画素電極16bが形成されている。
【0016】
各光電変換層12r,12g,12bの対向電極19は、該対向電極19にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路に接続されている。また、対向電極19の上には、製造時に、各光電変換層12r,12g,12b及び対向電極19を保護するために、光透過性を有する保護膜17が形成されている。
【0017】
本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10は、各光電変換層12r,12g,12bの画素電極16b,16g,16rの形状がそれぞれ異なっており、すなわち、各光電変換層12r,12g,12bの積層方向(図1の上下方向)に対して重なり合う領域と、重なり合わない領域とを有している。
【0018】
また、光電変換膜積層型撮像素子10は、光電変換層12r,12g,12bを貫通することで積層方向に延設された長尺形状の複数(図1においては3つ)のプラグ部材Pが形成され、これらプラグ部材Pがそれぞれ、異なる画素電極14b,14g,14rに電気的に接続するように形成されている。プラグ部材Pはそれぞれ、各光電変換層12r,12g,12bの絶縁層13の中に積層方向に延設されている。プラグ部材Pは、読出回路部1の絶縁層6に形成された挿通孔9に充填され、その下方端部が回路基板2の高濃度不純物拡散領域8に接続されている。
【0019】
本実施形態では、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12bの画素電極16bに対して電気的に接続され、他の光電変換層12g,12rの各画素電極16g,16rに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。また、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12gの画素電極16gに対して電気的に接続され、他の光電変換層12b,12rの各画素電極16b,16rに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。さらに、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12rの画素電極16rに対して電気的に接続され、他の光電変換層12b,12gの各画素電極16b,16gに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。
【0020】
本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10は、駆動時に、光電変換層12bにおいて入射光に含まれる青色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16bに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。また、光電変換層12gにおいて入射光に含まれる緑色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16gに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。光電変換層12rにおいて入射光に含まれる赤色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16rに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。このように、各光電変換層12b,12g,12rによって検出された信号電荷をそれぞれ読出回路部1で読み出すことで、カラーの画像を得ることができる。
【0021】
次に、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10を製造する手順を説明する。図2から図6は、光電変換層を形成する手順を示す図である。なお、以下では、光電変換層12bを形成する手順を一例に説明するが、光電変換層12g,12rについても基本的に同じである。
【0022】
図2に示すように、最初に、支持体Sの上面に剥離層7を形成し、剥離層7の上に、透明薄膜11を形成する。なお、支持体Sは、光電変換層12bを形成する際に、該光電変換層12bを支持するために用いる。
【0023】
透明薄膜11の上に画素電極16bをパターン形成する。その後、透明薄膜11の上に、画素電極16の一部と重なり合うように、絶縁層13を形成する。
【0024】
図3に示すように、絶縁層13を形成した後で、絶縁層13にエッチングなどによりプラグ部材Pを充填するためのプラグ充填孔18を形成する。プラグ充填孔18は、絶縁層13と、該絶縁層13の下に形成された画素電極16bと、透明薄膜11とを積層方向(図3の上下方向)に貫通するように形成される。
【0025】
図4に示すように、プラグ充填孔18を形成した後で、画素電極16bを含めた全面に、順に、光電変換膜14bと、対向電極19と、保護膜17とを形成する。そして、絶縁層13及びプラグ充填孔18の内部に積層した、光電変換膜14b,対向電極19,保護膜17からなる層を、エッチングやCMP等の手法によって除去する。こうすることで、図5に示すように、絶縁層13が形成されていない領域の画素電極16b上に光電変換膜14b,対向電極19及び保護膜17が形成された状態とすることができる。エッチングやCMP等の手法による除去を行うときには、光電変換膜12b及び対向電極19が保護膜17によって保護されているため、例えば光電変換膜12bに含まれる有機材料がダメージを受けてしまうことを防止することができる。
【0026】
図6は、図5に示す光電変換層の、図5の断面に対して垂直方向の断面視した構成を示す図である。図7は、図1の各光電変換層の画素電極の構成を示す図である。図7(a)は光電変換層12bの画素電極16bを示し、図7(b)は光電変換層12gの画素電極16gを示し、図7(c)は光電変換層12rの画素電極16rを示している。図2から5は、図7(a)に示す画素電極16bの横方向に平行な断面をみた状態を示し、図6は、図7(a)に示す画素電極16bの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。図8は、光電変換層12gの構成を示す図であり、図7(b)に示す画素電極16gの横方向に平行な断面をみた状態を示している。図9は、光電変換層12gを、図7(b)に示す画素電極16gの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。図10は、光電変換層12rの構成を示す図であり、図7(c)に示す画素電極16rの横方向に平行な断面をみた状態を示している。図11は、光電変換層12rを、図7(b)に示す画素電極16rの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。
【0027】
図7に示すように、本実施形態においては、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rはそれぞれ異なる形状を有し、プラグ部材を充填するための複数のプラグ充填孔18がそれぞれ、各画素電極16b,16g,16rにおいて異なる位置に形成されている。各画素電極16b,16g,16rにおいてプラグ充填孔18が形成されていない領域には、絶縁層13が形成され、絶縁層13に、接続されないプラグ部材を充填するためのプラグ充填孔18が形成されている。
【0028】
図8及び図9に示すように、光電変換層12gは、図2から図6に示す光電変換層12bと同じ手順によって絶縁層13に複数のプラグ充填孔18を形成している。ここで、光電変換層12gに形成された複数のプラグ充填孔18のうち、上記光電変換層12bとは、異なる位置のプラグ充填孔18に対して電気的接続をとれる位置に画素電極16gが形成されている。
【0029】
図10及び図11に示すように、光電変換層12rは、図2から図6に示す光電変換層12bと同じ手順によって絶縁層13に複数のプラグ充填孔18を形成している。ここで、光電変換層12rに形成された複数のプラグ充填孔18のうち、上記光電変換層12b及び光電変換層12gとは、異なる位置のプラグ充填孔18に対して電気的接続をとれる位置に画素電極16rが形成されている。
【0030】
図12は、読出回路部を平面視した状態を模式的に示す図である。図13は、図12の破線で示す断面をみた状態を示す図である。読出回路部1は、各光電変換層12r,12g,12bとは、別途に作成される。図13に示すように、読出回路部1は、シリコン等からなる回路基板2を、通常の半導体製造プロセスを用いて作成することができる。本実施形態では、先ず、回路基板2に絶縁層6を積層させ、該絶縁層6において、各光電変換層12r,12g,12bを積層させた状態でそれぞれのプラグ充填孔18と同じ位置になるように、プラグ部材Pを充填させるための充填孔9を開口する。その後、開口から露呈する回路基板2の表面に、信号電荷を蓄積させるための蓄積部として機能させるため、他の領域よりも不純物濃度が高い(本実施形態ではn+型とした。)高濃度不純物拡散領域8を形成する。また、絶縁層6には、入射光が回路基板2の表面に照射されることを防止するための遮光膜4を形成する。
【0031】
図14は、読出回路部における回路構成の一例を示す図である。図14に示すように、本実施形態では、3個のトランジスタからなるCMOS回路を用いている。しかし、読出回路部1における回路構成としては、CMOS回路に限定されず、他の読み出し方式のCMOS回路やCCDを用いることができ、または、信号を読み出すことができれば別の回路を適用することもできる。
【0032】
図15は、読出回路部に光電変換層を貼り合せることで積層させた状態を示す図である。図15に示すように、読出回路部1を形成した後、別途作成した光電変換層12r,12g、12bをそれぞれ、支持体Sの剥離層7から透明薄膜11を剥離させ、読出回路部1に所定の順で貼り合せる。光電変換層12r,12g、12bを積層させた状態で、それぞれの絶縁層13のプラグ充填孔18同士が積層方向に連通し、また、最も下部に位置する光電変換層12rのプラグ充填孔18が読出回路部1の充填孔9に連通する。そして、プラグ部材Pを構成する導電性材料をCVDなどによってそれぞれのプラグ充填孔18に充填させることで、各プラグ充填孔18にプラグ部材Pが形成される。また、各光電変換層12r,12g、12bの対向電極19にバイアス電圧印加回路を接続することで、図1に示す光電変換膜積層型撮像素子10を得ることができる。
【0033】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第2の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【0034】
図16は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の読出回路部の構成を模式的に示す図である。図17は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子20は、読出回路部1の回路基板2にフォトダイオード(PD)が形成させている。フォトダイオードPDは、各光電変換層12r,12g,12bの光電変換膜14r,14g,14bの積層方向(図17の上下方向)の下方に形成されている。また、読出回路部1に形成された遮光膜4には、フォトダイオードPDの上方の位置を開口させることで開口部4aが形成されている。こうすることで、各光電変換層12r,12g,12bに吸収されず通過した光を遮光膜4の開口部4aを介してフォトダイオードPDに受光させ、フォトダイオードPDで光電変換することで信号電荷を生成することができる。
【0035】
なお、本実施形態では、フォトダイオードPDの信号電荷を読み出すための手段としてトランジスタ部Trを備えたCMOS回路としたが、読出回路の回路構成はこれに限定されない。
【0036】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第3の実施形態を説明する。図18から図21は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。なお、図18から図20に示す手順では、光電変換層12bを例に説明しているが、光電変換層12g,12rも同様の手順で形成することができる。
【0037】
図18に示すように、先ず、上記第1実施形態と同様に、支持体Sに剥離層7を形成し、その上に画素電極16b及び絶縁層13を形成する。その後、絶縁層13にエッチング等で孔を形成し、この孔に低抵抗金属などの低抵抗導電性部材26を充填する。
【0038】
図19に示すように、絶縁層13の孔に低抵抗導電性部材26を充填した後、該低抵抗導電性部材26にスパッタリング等によってプラグ充填孔18を形成する。プラグ充填孔18は、低抵抗導電性部材26と、その下方の画素電極16bと、透明薄膜11と積層方向に貫通した状態で開口する。
【0039】
図20に示すように、低抵抗導電性部材26にプラグ充填孔18を開口させた後、上記第1実施形態と同様に、画素電極16bを含めた全面に、順に、光電変換膜14bと、対向電極19と、保護膜17とを形成する。そして、絶縁層13及び低抵抗導電性部材26の上と、プラグ充填孔18の内部とに積層した、光電変換膜14b,対向電極19,保護膜17からなる層を、エッチングやCMP等の手法によって除去する。
【0040】
本実施形態では、各光電変換層12r,12g,12bにおいて、画素電極16r,16g,16bと電気的に接続するプラグ部材Pを充填するプラグ充填孔18の近傍にのみ低抵抗導電性部材26を形成し、電気的に接続するプラグ部材Pを充填するプラグ充填孔18については、上記第1実施形態と同様に絶縁層13にスパッタによってプラグ充填孔18のみを形成し、低抵抗導電性部材26は形成しない。
【0041】
そして、上記第1実施形態と同様に形成した読出回路部1の上に各光電変換層12r,12g,12bを順に貼り合わせる。
【0042】
図21は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。光電変換膜積層型撮像素子30は、読出回路部1に光電変換層12r,12g、12bを積層させた状態で、それぞれの絶縁層13のプラグ充填孔18同士が積層方向に連通し、また、最下部に位置する光電変換層12rのプラグ充填孔18が読出回路部1の充填孔9に連通する。そして、プラグ部材Pを構成する導電性材料をCVDなどによってそれぞれのプラグ充填孔18に充填させることで、各プラグ充填孔18にプラグ部材Pが形成される。また、各光電変換層12r,12g、12bの対向電極19にバイアス電圧印加回路を接続する。
【0043】
本実施形態の構成によれば、各光電変換層12r,12g、12bの画素電極16r,16g,16bとプラグ部材Pが接続されるプラグ充填孔18が低抵抗導電性部材26に形成されているため、プラグ部材Pと画素電極16r,16g,16bとの接触面積を大きく確保できない場合であっても、低抵抗導電性部材26を介して導電させることで電気的接触をより確実に実現することができる。
【0044】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第4の実施形態を説明する。図22は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の光電変換層の画素電極の構成を模式的に示す平面図である。図23から図26は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。なお、図23から図26に示す手順では、光電変換層12bを例に説明しているが、光電変換層12g,12rも同様の手順で形成することができる。
【0045】
図22に示すように、本実施形態において、各光電変換素子12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rは全て同じ形状を有し、プラグ充填孔がすべて画素電極を貫通するように形成されている点で、上記実施形態の構成とは相違する。
【0046】
図23に示すように、先ず、支持体Sに剥離層7を形成し、剥離層7の上に画素電極36bを形成する。そして、画素電極36bの一部をスパッタなどで開口し、開口した部分に第1の絶縁層33をエッチングなどで形成する。その後、図24に示すように、第1の絶縁体33の周囲に、一部が画素電極36bと重なるように第2の絶縁層13をエッチングなどで形成する。
【0047】
図25に示すように、第1の絶縁層33及び第2の絶縁層13を形成した後、第1の絶縁層33にエッチングなどによってプラグ充填孔18を形成する。ここで、第1の絶縁層33に形成されるプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33と、透明薄膜11とを積層方向に貫通するように形成する。
【0048】
図26は、本実施形態の光電変換層の構成を示す図である。なお、図26では、各光電変換層12b,12g,12rの透明薄膜11の下方の剥離層及び支持体は記載せず省略している。図26に示すように、光電変換層12bにおいて、第2の絶縁層33に形成され、プラグ部材Pを充填したときに画素電極36と接触することがないプラグ充填孔18と、該プラグ挿通孔18とは別に、第2の絶縁層13に形成され、プラグ部材Pを充填したときに画素電極36と接触するプラグ充填孔38とが設けられている。光電変換層12gにおいて、光電変換層12bのプラグ充填孔18のうち、少なくとも一つに連通するプラグ充填孔38が画素電極36gと電気的に接続するように第2の絶縁層13及び透明薄膜11を貫通するように開口する。また、他のプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33を貫通するように形成され、画素電極36gに対して電気的に絶縁される。光電変換層12rにおいて、光電変換層12bのプラグ充填孔38と光電変換層12gのプラグ充填孔38とのいずれにも連通しない位置に設けられたプラグ充填孔38が、画素電極36rと電気的に接続するように第2の絶縁層13及び透明薄膜11を貫通するように開口する。また、他のプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33を貫通するように形成され、画素電極36rに対して電気的に絶縁される。
【0049】
図27は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。図27に示すように、光電変換膜積層型撮像素子40は、読出回路部1に各光電変換層12b,12g,12rを積層し、プラグ充填孔18,38にプラグ部材Pが充填される。また、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極19には、バイアス電圧印加回路が接続される。本実施形態の構成によれば、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rの形状を共通化することができるため、より一層容易に製造することができる。
【0050】
図28は、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第5の実施形態を示す図である。図28に示すように、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子50は、上記第4の実施形態の構成と基本的に同様であり、各光電変換層12b,12g、12rにおいて、画素電極36b,36g,36rとプラグ部材Pとを電気的に接続するプラグ充填孔18の周囲に上記第3の実施形態と同様に、低抵抗導電性部材26を形成した点において相違する。このような構成によれば、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rの形状を共通化することで、製造を容易にできるうえ、画素電極36b,36g,36rとそれに対応するプラグ部材Pとを、低抵抗導電性部材によってより確実に電気接続することができる。
【0051】
本発明は、光電変換膜14b,14g,14rと画素電極16b,16g,16rとを有する光電変換層12b,12g,12rと、読出回路部1を予め作成し、読出回路部1に光電変換層12b,12g,12rを貼り合せた後、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rと読出回路部1とを、プラグ部材Pを光電変換層12b,12g,12rのプラグ充填孔18に充填させることによって電気的に接続させることができる。このとき、プラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔18を各光電変換層12b,12g,12rに予め形成しておけばよく、光電変換層12b,12g,12rを積層させた後で、プラグ充填孔18にプラグ部材Pを充填させることによって積層された光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rと読出回路部1とを接続させることができる。このため、容易に製造することができる。
また、各光電変換層12b,12g,12rを製造する際に、所定の位置にプラグ充填孔18を形成し、その後で、光電変換膜14b,14g,14rを形成することができるため、有機材料を含む光電変換膜14b,14g,14rを用いる場合に、有機材料が汚染されることに起因して素子の光学性能が劣化してしまうことを防止することができる。このため、このような構成の光電変換膜積層型撮像素子によれば、高いS/N比の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第1実施形態の断面構造を示す撮像素子である。
【図2】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図3】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図4】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図5】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図6】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図7】図1の各光電変換層の画素電極の構成を示す図である。
【図8】他の光電変換層の構成を示す図である。
【図9】図8とは異なる断面でみた図である。
【図10】他の光電変換層の構成を示す図である。
【図11】図10とは異なる断面でみた図である。
【図12】読出回路部を平面視した状態を模式的に示す図である。
【図13】図12の破線で示す断面をみた状態を示す図である。
【図14】読出回路部における回路構成の一例を示す図である。
【図15】読出回路部に光電変換層を貼り合せることで積層させた状態を示す図である。
【図16】本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の読出回路部の構成を模式的に示す図である。
【図17】本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図18】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図19】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図20】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図21】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図22】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の光電変換層の画素電極の構成を模式的に示す平面図である。
【図23】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図24】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図25】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図26】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図27】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図28】第5の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【0053】
1 読出回路部
4 遮光膜
10,20,30,40,50 光電変換膜積層型撮像素子
11 透明薄膜
12r,12g,12b 光電変換層
13,33 絶縁層
14r,14g,14b 光電変換膜
16r,16g,16b 画素電極
18,38 プラグ充填孔
26 低抵抗導電性部材
36r,36g,36b 画素電極
P プラグ部材
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体基板の上に光電変換膜を積層して構成される光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の光電変換膜積層型撮像素子は、半導体基板の上に感光層を3層積層し、各感光層で検出された赤色(R),緑色(G),青色(B)のそれぞれの電気信号を、半導体基板表面に形成されている読出回路で読み出す構成を有する。このような構成の撮像素子としては、例えば下記特許文献に示すものがある。
【0003】
特許文献1は、第1の素子及び第2の素子を厚さ方向に上下に配設して電気的に接続してなる半導体装置であって、厚さ方向に貫通する信号伝送部を有する接続基板を該第1の素子及び第2の素子の間に備え、該信号伝送部を介して該第1の素子及び第2の素子を電気的に接続してなる構成である。
【0004】
特許文献2は、第1シリコン基板の片面にSOI絶縁層を設けたSOI基板と、前記SOI基板のSOI絶縁層側に接合された第2シリコン基板と、前記第1シリコン基板または第2シリコン基板のいずれか一方に設けられた光電変換部と、前記第1シリコン基板または第2シリコン基板のいずれか他方に設けられた電荷読み出し部と、前記第1シリコン基板から第2シリコン基板にわたって前記SOI絶縁層を貫通する状態で形成され、前記光電変換部によって生成された信号電荷を前記電荷読み出し部側に伝送するプラグ部と、を有する構成である。
【0005】
特許文献3は、信号読み出し回路が形成された半導体基板の上に複数の光電変換膜が積層され、各光電変換膜が共通電極膜と画素対応の対向電極膜とによって挟まれ、各光電変換膜で発生した光電荷が前記対向電極膜から取り出される光電変換膜積層型固体撮像素子において、第1の光電変換膜に設ける前記共通電極膜と第2の光電変換膜に設ける前記共通電極膜とを共用し該共用電極膜の下に前記第1の光電変換膜が積層され該共通電極膜の上に前記第2の光電変換膜が積層される構成である。
【0006】
【特許文献1】特開2003−133538号公報
【特許文献2】特開2004−55590号公報
【特許文献3】特開2005−268471号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1の半導体装置は、第1の素子および第2の素子は具体的には、光電変換部と走査回路部を示しており、光電変換部が1層である場合は問題ないが、光利用効率を向上させるために複数層の光電変換部を積層する半導体装置の場合は、第2層目以降の光電変換部と走査回路を電気的に接続することができなかった。
特許文献2は、光電変換部を有するシリコン基板と電荷読み出し部を有するシリコン基板を接合した後に伝送プラグを形成するためのコンタクトホールを形成している。光電変換部を有機材料を用いた有機光電変換膜で構成する場合には、コンタクトホールの形成時に有機材料が汚染され著しく性能が劣化してしまう。
特許文献3は、光電変換膜からの信号を読出回路部に伝送するためのプラグを備え、そのプラグが対向電極のうち対応するものに選択的に電気的接続され、他の対向電極に対しては電気的絶縁状態となるように構成する必要があり、製造上困難であった。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、製造が容易で、高いS/Nの画像を得ることができる光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)半導体基板と、
前記半導体基板に形成された読出回路部と、
前記半導体基板の上に積層された複数の光電変換層とを備えた光電変換膜積層型撮像素子であって、
前記複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備え、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材を有し、前記複数のプラグ部材がそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成されていることを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子。
(2)前記半導体基板にフォトダイオードが設けられていることを特徴とする上記(1)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(3)前記複数の光電変換層には、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔が複数形成されていることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(4)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成されていることを特徴とする上記(3)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(5)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成されていることを特徴とする上記(3)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(6)各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする上記(3)から(5)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(7)前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成されていることを特徴とする上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(8)前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成され、前記遮光膜には前記フォトダイオード上に位置する開口部が形成されていることを特徴とする上記(2)に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(9)前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする上記(1)から(8)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
(10)半導体基板に読出回路部を形成し、
前記半導体基板の上に、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備えた光電変換層を複数形成し、
前記複数の光電変換層と半導体基板上に積層し、
その後、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように長尺形状の複数のプラグ部材を充填し、前記複数のプラグ部材をそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成することを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(11)前記半導体基板にフォトダイオードを形成することを特徴とする上記(10)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(12)前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層する前に、前記複数の光電変換層のそれぞれに、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を複数形成することを特徴とする上記(10)又は(11)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(13)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成することを特徴とする上記(12)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(14)前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成することを特徴とする上記(12)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(15)各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする上記(12)から(14)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(16)前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成することを特徴とする上記(10)から(15)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(17)前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成し、前記遮光膜に前記フォトダイオード上に位置する開口部を形成することを特徴とする上記(11)に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
(18)前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする上記(10)から(17)のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【0010】
本発明は、光電変換膜と画素電極とを有する光電変換層と、読出回路部をそれぞれ予め作成し、読出回路部に光電変換層を貼り合せた後、各光電変換層の画素電極と読出回路部とをプラグ部材を光電変換層に充填させることによって電気的に接続させることができる。このとき、プラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を各光電変換層に予め形成しておけばよく、光電変換層を積層させた後で、プラグ充填孔にプラグ部材を充填させることによって積層された光電変換層の画素電極と読出回路部とを接続させることができる。このため、容易に製造することができる。
また、各光電変換層を製造する際に、所定の位置にプラグ充填孔を形成し、その後で、光電変換膜を形成することができるため、有機材料を含む光電変換膜を用いる場合に、有機材料が汚染されることに起因して素子の光学性能が劣化してしまうことを防止することができる。このため、このような構成の光電変換膜積層型撮像素子によれば、高いS/N比の画像を得ることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、製造が容易で、高いS/Nの画像を得ることができる光電変換膜積層型撮像素子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第1実施形態の断面構造を示す撮像素子である。
光電変換膜積層型撮像素子10は、シリコンなどの半導体基板において、光入射側の表面に形成された読出回路部1と、半導体基板の上に積層された複数(本実施形態では3つ)の光電変換層12b,12g,12rとを備えている。
【0013】
読出回路部1は、表面に信号電荷を蓄積させるために用いるn型の高濃度不純物拡散領域8が形成された回路基板2と、該回路基板2において高濃度不純物拡散領域8が形成された面に積層された絶縁層6とを備えている。絶縁層6には、入射光が回路基板2の表面に照射させることを回避するため、回路基板2の上方を覆うように遮光膜4が形成されている。
【0014】
読出回路部1の上には、赤色の信号電荷を検出する光電変換層12rと、該光電変換層12rの上に積層され、緑色の信号電荷を検出する光電変換層12gと、該光電変換層12bの上に積層され、青色の信号電荷を検出する光電変換層12bとが積層された構成である。光電変換層12r,12g,12bは、例えば、有効材料などを含む光電変換材料から構成されている。
【0015】
光電変換層12rは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、赤色の波長の光を検出する光電変換膜14bと、絶縁層13とが水平方向に並べて形成されている。光電変換膜14bの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14bを対向電極19と挟む位置に画素電極16bが形成されている。同様に、光電変換層12gは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、緑色の波長の光を検出する光電変換膜14gと、絶縁層13とが並べて形成されている。光電変換膜14gの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14gを対向電極19と挟む位置に画素電極16gが形成されている。また、同様に、光電変換層12bは、透明薄膜11を有し、該透明薄膜11の上には、青色の波長の光を検出する光電変換膜14bと、絶縁層13とが並べて形成されている。光電変換膜14bの上には対向電極19が形成され、光電変換膜14bを対向電極19と挟む位置に画素電極16bが形成されている。
【0016】
各光電変換層12r,12g,12bの対向電極19は、該対向電極19にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加回路に接続されている。また、対向電極19の上には、製造時に、各光電変換層12r,12g,12b及び対向電極19を保護するために、光透過性を有する保護膜17が形成されている。
【0017】
本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10は、各光電変換層12r,12g,12bの画素電極16b,16g,16rの形状がそれぞれ異なっており、すなわち、各光電変換層12r,12g,12bの積層方向(図1の上下方向)に対して重なり合う領域と、重なり合わない領域とを有している。
【0018】
また、光電変換膜積層型撮像素子10は、光電変換層12r,12g,12bを貫通することで積層方向に延設された長尺形状の複数(図1においては3つ)のプラグ部材Pが形成され、これらプラグ部材Pがそれぞれ、異なる画素電極14b,14g,14rに電気的に接続するように形成されている。プラグ部材Pはそれぞれ、各光電変換層12r,12g,12bの絶縁層13の中に積層方向に延設されている。プラグ部材Pは、読出回路部1の絶縁層6に形成された挿通孔9に充填され、その下方端部が回路基板2の高濃度不純物拡散領域8に接続されている。
【0019】
本実施形態では、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12bの画素電極16bに対して電気的に接続され、他の光電変換層12g,12rの各画素電極16g,16rに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。また、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12gの画素電極16gに対して電気的に接続され、他の光電変換層12b,12rの各画素電極16b,16rに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。さらに、複数のプラグ部材Pのうち少なくとも一つが光電変換層12rの画素電極16rに対して電気的に接続され、他の光電変換層12b,12gの各画素電極16b,16gに対しては絶縁層13によって電気的に絶縁されている。
【0020】
本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10は、駆動時に、光電変換層12bにおいて入射光に含まれる青色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16bに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。また、光電変換層12gにおいて入射光に含まれる緑色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16gに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。光電変換層12rにおいて入射光に含まれる赤色の波長の光を検出し、検出した信号電荷を画素電極16rに電気的に接続されたプラグ部材Pによって導通させて読出回路部1に転送する。このように、各光電変換層12b,12g,12rによって検出された信号電荷をそれぞれ読出回路部1で読み出すことで、カラーの画像を得ることができる。
【0021】
次に、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子10を製造する手順を説明する。図2から図6は、光電変換層を形成する手順を示す図である。なお、以下では、光電変換層12bを形成する手順を一例に説明するが、光電変換層12g,12rについても基本的に同じである。
【0022】
図2に示すように、最初に、支持体Sの上面に剥離層7を形成し、剥離層7の上に、透明薄膜11を形成する。なお、支持体Sは、光電変換層12bを形成する際に、該光電変換層12bを支持するために用いる。
【0023】
透明薄膜11の上に画素電極16bをパターン形成する。その後、透明薄膜11の上に、画素電極16の一部と重なり合うように、絶縁層13を形成する。
【0024】
図3に示すように、絶縁層13を形成した後で、絶縁層13にエッチングなどによりプラグ部材Pを充填するためのプラグ充填孔18を形成する。プラグ充填孔18は、絶縁層13と、該絶縁層13の下に形成された画素電極16bと、透明薄膜11とを積層方向(図3の上下方向)に貫通するように形成される。
【0025】
図4に示すように、プラグ充填孔18を形成した後で、画素電極16bを含めた全面に、順に、光電変換膜14bと、対向電極19と、保護膜17とを形成する。そして、絶縁層13及びプラグ充填孔18の内部に積層した、光電変換膜14b,対向電極19,保護膜17からなる層を、エッチングやCMP等の手法によって除去する。こうすることで、図5に示すように、絶縁層13が形成されていない領域の画素電極16b上に光電変換膜14b,対向電極19及び保護膜17が形成された状態とすることができる。エッチングやCMP等の手法による除去を行うときには、光電変換膜12b及び対向電極19が保護膜17によって保護されているため、例えば光電変換膜12bに含まれる有機材料がダメージを受けてしまうことを防止することができる。
【0026】
図6は、図5に示す光電変換層の、図5の断面に対して垂直方向の断面視した構成を示す図である。図7は、図1の各光電変換層の画素電極の構成を示す図である。図7(a)は光電変換層12bの画素電極16bを示し、図7(b)は光電変換層12gの画素電極16gを示し、図7(c)は光電変換層12rの画素電極16rを示している。図2から5は、図7(a)に示す画素電極16bの横方向に平行な断面をみた状態を示し、図6は、図7(a)に示す画素電極16bの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。図8は、光電変換層12gの構成を示す図であり、図7(b)に示す画素電極16gの横方向に平行な断面をみた状態を示している。図9は、光電変換層12gを、図7(b)に示す画素電極16gの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。図10は、光電変換層12rの構成を示す図であり、図7(c)に示す画素電極16rの横方向に平行な断面をみた状態を示している。図11は、光電変換層12rを、図7(b)に示す画素電極16rの縦方向に平行な断面をみた状態を示している。
【0027】
図7に示すように、本実施形態においては、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rはそれぞれ異なる形状を有し、プラグ部材を充填するための複数のプラグ充填孔18がそれぞれ、各画素電極16b,16g,16rにおいて異なる位置に形成されている。各画素電極16b,16g,16rにおいてプラグ充填孔18が形成されていない領域には、絶縁層13が形成され、絶縁層13に、接続されないプラグ部材を充填するためのプラグ充填孔18が形成されている。
【0028】
図8及び図9に示すように、光電変換層12gは、図2から図6に示す光電変換層12bと同じ手順によって絶縁層13に複数のプラグ充填孔18を形成している。ここで、光電変換層12gに形成された複数のプラグ充填孔18のうち、上記光電変換層12bとは、異なる位置のプラグ充填孔18に対して電気的接続をとれる位置に画素電極16gが形成されている。
【0029】
図10及び図11に示すように、光電変換層12rは、図2から図6に示す光電変換層12bと同じ手順によって絶縁層13に複数のプラグ充填孔18を形成している。ここで、光電変換層12rに形成された複数のプラグ充填孔18のうち、上記光電変換層12b及び光電変換層12gとは、異なる位置のプラグ充填孔18に対して電気的接続をとれる位置に画素電極16rが形成されている。
【0030】
図12は、読出回路部を平面視した状態を模式的に示す図である。図13は、図12の破線で示す断面をみた状態を示す図である。読出回路部1は、各光電変換層12r,12g,12bとは、別途に作成される。図13に示すように、読出回路部1は、シリコン等からなる回路基板2を、通常の半導体製造プロセスを用いて作成することができる。本実施形態では、先ず、回路基板2に絶縁層6を積層させ、該絶縁層6において、各光電変換層12r,12g,12bを積層させた状態でそれぞれのプラグ充填孔18と同じ位置になるように、プラグ部材Pを充填させるための充填孔9を開口する。その後、開口から露呈する回路基板2の表面に、信号電荷を蓄積させるための蓄積部として機能させるため、他の領域よりも不純物濃度が高い(本実施形態ではn+型とした。)高濃度不純物拡散領域8を形成する。また、絶縁層6には、入射光が回路基板2の表面に照射されることを防止するための遮光膜4を形成する。
【0031】
図14は、読出回路部における回路構成の一例を示す図である。図14に示すように、本実施形態では、3個のトランジスタからなるCMOS回路を用いている。しかし、読出回路部1における回路構成としては、CMOS回路に限定されず、他の読み出し方式のCMOS回路やCCDを用いることができ、または、信号を読み出すことができれば別の回路を適用することもできる。
【0032】
図15は、読出回路部に光電変換層を貼り合せることで積層させた状態を示す図である。図15に示すように、読出回路部1を形成した後、別途作成した光電変換層12r,12g、12bをそれぞれ、支持体Sの剥離層7から透明薄膜11を剥離させ、読出回路部1に所定の順で貼り合せる。光電変換層12r,12g、12bを積層させた状態で、それぞれの絶縁層13のプラグ充填孔18同士が積層方向に連通し、また、最も下部に位置する光電変換層12rのプラグ充填孔18が読出回路部1の充填孔9に連通する。そして、プラグ部材Pを構成する導電性材料をCVDなどによってそれぞれのプラグ充填孔18に充填させることで、各プラグ充填孔18にプラグ部材Pが形成される。また、各光電変換層12r,12g、12bの対向電極19にバイアス電圧印加回路を接続することで、図1に示す光電変換膜積層型撮像素子10を得ることができる。
【0033】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第2の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【0034】
図16は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の読出回路部の構成を模式的に示す図である。図17は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子20は、読出回路部1の回路基板2にフォトダイオード(PD)が形成させている。フォトダイオードPDは、各光電変換層12r,12g,12bの光電変換膜14r,14g,14bの積層方向(図17の上下方向)の下方に形成されている。また、読出回路部1に形成された遮光膜4には、フォトダイオードPDの上方の位置を開口させることで開口部4aが形成されている。こうすることで、各光電変換層12r,12g,12bに吸収されず通過した光を遮光膜4の開口部4aを介してフォトダイオードPDに受光させ、フォトダイオードPDで光電変換することで信号電荷を生成することができる。
【0035】
なお、本実施形態では、フォトダイオードPDの信号電荷を読み出すための手段としてトランジスタ部Trを備えたCMOS回路としたが、読出回路の回路構成はこれに限定されない。
【0036】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第3の実施形態を説明する。図18から図21は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。なお、図18から図20に示す手順では、光電変換層12bを例に説明しているが、光電変換層12g,12rも同様の手順で形成することができる。
【0037】
図18に示すように、先ず、上記第1実施形態と同様に、支持体Sに剥離層7を形成し、その上に画素電極16b及び絶縁層13を形成する。その後、絶縁層13にエッチング等で孔を形成し、この孔に低抵抗金属などの低抵抗導電性部材26を充填する。
【0038】
図19に示すように、絶縁層13の孔に低抵抗導電性部材26を充填した後、該低抵抗導電性部材26にスパッタリング等によってプラグ充填孔18を形成する。プラグ充填孔18は、低抵抗導電性部材26と、その下方の画素電極16bと、透明薄膜11と積層方向に貫通した状態で開口する。
【0039】
図20に示すように、低抵抗導電性部材26にプラグ充填孔18を開口させた後、上記第1実施形態と同様に、画素電極16bを含めた全面に、順に、光電変換膜14bと、対向電極19と、保護膜17とを形成する。そして、絶縁層13及び低抵抗導電性部材26の上と、プラグ充填孔18の内部とに積層した、光電変換膜14b,対向電極19,保護膜17からなる層を、エッチングやCMP等の手法によって除去する。
【0040】
本実施形態では、各光電変換層12r,12g,12bにおいて、画素電極16r,16g,16bと電気的に接続するプラグ部材Pを充填するプラグ充填孔18の近傍にのみ低抵抗導電性部材26を形成し、電気的に接続するプラグ部材Pを充填するプラグ充填孔18については、上記第1実施形態と同様に絶縁層13にスパッタによってプラグ充填孔18のみを形成し、低抵抗導電性部材26は形成しない。
【0041】
そして、上記第1実施形態と同様に形成した読出回路部1の上に各光電変換層12r,12g,12bを順に貼り合わせる。
【0042】
図21は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。光電変換膜積層型撮像素子30は、読出回路部1に光電変換層12r,12g、12bを積層させた状態で、それぞれの絶縁層13のプラグ充填孔18同士が積層方向に連通し、また、最下部に位置する光電変換層12rのプラグ充填孔18が読出回路部1の充填孔9に連通する。そして、プラグ部材Pを構成する導電性材料をCVDなどによってそれぞれのプラグ充填孔18に充填させることで、各プラグ充填孔18にプラグ部材Pが形成される。また、各光電変換層12r,12g、12bの対向電極19にバイアス電圧印加回路を接続する。
【0043】
本実施形態の構成によれば、各光電変換層12r,12g、12bの画素電極16r,16g,16bとプラグ部材Pが接続されるプラグ充填孔18が低抵抗導電性部材26に形成されているため、プラグ部材Pと画素電極16r,16g,16bとの接触面積を大きく確保できない場合であっても、低抵抗導電性部材26を介して導電させることで電気的接触をより確実に実現することができる。
【0044】
次に、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第4の実施形態を説明する。図22は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の光電変換層の画素電極の構成を模式的に示す平面図である。図23から図26は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。なお、図23から図26に示す手順では、光電変換層12bを例に説明しているが、光電変換層12g,12rも同様の手順で形成することができる。
【0045】
図22に示すように、本実施形態において、各光電変換素子12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rは全て同じ形状を有し、プラグ充填孔がすべて画素電極を貫通するように形成されている点で、上記実施形態の構成とは相違する。
【0046】
図23に示すように、先ず、支持体Sに剥離層7を形成し、剥離層7の上に画素電極36bを形成する。そして、画素電極36bの一部をスパッタなどで開口し、開口した部分に第1の絶縁層33をエッチングなどで形成する。その後、図24に示すように、第1の絶縁体33の周囲に、一部が画素電極36bと重なるように第2の絶縁層13をエッチングなどで形成する。
【0047】
図25に示すように、第1の絶縁層33及び第2の絶縁層13を形成した後、第1の絶縁層33にエッチングなどによってプラグ充填孔18を形成する。ここで、第1の絶縁層33に形成されるプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33と、透明薄膜11とを積層方向に貫通するように形成する。
【0048】
図26は、本実施形態の光電変換層の構成を示す図である。なお、図26では、各光電変換層12b,12g,12rの透明薄膜11の下方の剥離層及び支持体は記載せず省略している。図26に示すように、光電変換層12bにおいて、第2の絶縁層33に形成され、プラグ部材Pを充填したときに画素電極36と接触することがないプラグ充填孔18と、該プラグ挿通孔18とは別に、第2の絶縁層13に形成され、プラグ部材Pを充填したときに画素電極36と接触するプラグ充填孔38とが設けられている。光電変換層12gにおいて、光電変換層12bのプラグ充填孔18のうち、少なくとも一つに連通するプラグ充填孔38が画素電極36gと電気的に接続するように第2の絶縁層13及び透明薄膜11を貫通するように開口する。また、他のプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33を貫通するように形成され、画素電極36gに対して電気的に絶縁される。光電変換層12rにおいて、光電変換層12bのプラグ充填孔38と光電変換層12gのプラグ充填孔38とのいずれにも連通しない位置に設けられたプラグ充填孔38が、画素電極36rと電気的に接続するように第2の絶縁層13及び透明薄膜11を貫通するように開口する。また、他のプラグ充填孔18は、第1の絶縁層33を貫通するように形成され、画素電極36rに対して電気的に絶縁される。
【0049】
図27は、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。図27に示すように、光電変換膜積層型撮像素子40は、読出回路部1に各光電変換層12b,12g,12rを積層し、プラグ充填孔18,38にプラグ部材Pが充填される。また、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極19には、バイアス電圧印加回路が接続される。本実施形態の構成によれば、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rの形状を共通化することができるため、より一層容易に製造することができる。
【0050】
図28は、本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第5の実施形態を示す図である。図28に示すように、本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子50は、上記第4の実施形態の構成と基本的に同様であり、各光電変換層12b,12g、12rにおいて、画素電極36b,36g,36rとプラグ部材Pとを電気的に接続するプラグ充填孔18の周囲に上記第3の実施形態と同様に、低抵抗導電性部材26を形成した点において相違する。このような構成によれば、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極36b,36g,36rの形状を共通化することで、製造を容易にできるうえ、画素電極36b,36g,36rとそれに対応するプラグ部材Pとを、低抵抗導電性部材によってより確実に電気接続することができる。
【0051】
本発明は、光電変換膜14b,14g,14rと画素電極16b,16g,16rとを有する光電変換層12b,12g,12rと、読出回路部1を予め作成し、読出回路部1に光電変換層12b,12g,12rを貼り合せた後、各光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rと読出回路部1とを、プラグ部材Pを光電変換層12b,12g,12rのプラグ充填孔18に充填させることによって電気的に接続させることができる。このとき、プラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔18を各光電変換層12b,12g,12rに予め形成しておけばよく、光電変換層12b,12g,12rを積層させた後で、プラグ充填孔18にプラグ部材Pを充填させることによって積層された光電変換層12b,12g,12rの画素電極16b,16g,16rと読出回路部1とを接続させることができる。このため、容易に製造することができる。
また、各光電変換層12b,12g,12rを製造する際に、所定の位置にプラグ充填孔18を形成し、その後で、光電変換膜14b,14g,14rを形成することができるため、有機材料を含む光電変換膜14b,14g,14rを用いる場合に、有機材料が汚染されることに起因して素子の光学性能が劣化してしまうことを防止することができる。このため、このような構成の光電変換膜積層型撮像素子によれば、高いS/N比の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明にかかる光電変換膜積層型撮像素子の第1実施形態の断面構造を示す撮像素子である。
【図2】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図3】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図4】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図5】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図6】光電変換層を形成する手順を示す図である。
【図7】図1の各光電変換層の画素電極の構成を示す図である。
【図8】他の光電変換層の構成を示す図である。
【図9】図8とは異なる断面でみた図である。
【図10】他の光電変換層の構成を示す図である。
【図11】図10とは異なる断面でみた図である。
【図12】読出回路部を平面視した状態を模式的に示す図である。
【図13】図12の破線で示す断面をみた状態を示す図である。
【図14】読出回路部における回路構成の一例を示す図である。
【図15】読出回路部に光電変換層を貼り合せることで積層させた状態を示す図である。
【図16】本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の読出回路部の構成を模式的に示す図である。
【図17】本実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図18】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図19】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図20】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図21】第3の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図22】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の光電変換層の画素電極の構成を模式的に示す平面図である。
【図23】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図24】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図25】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図26】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子を形成する手順を示す図である。
【図27】第4の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【図28】第5の実施形態の光電変換膜積層型撮像素子の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【0053】
1 読出回路部
4 遮光膜
10,20,30,40,50 光電変換膜積層型撮像素子
11 透明薄膜
12r,12g,12b 光電変換層
13,33 絶縁層
14r,14g,14b 光電変換膜
16r,16g,16b 画素電極
18,38 プラグ充填孔
26 低抵抗導電性部材
36r,36g,36b 画素電極
P プラグ部材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板に形成された読出回路部と、
前記読出回路部の上に積層された複数の光電変換層とを備えた光電変換膜積層型撮像素子であって、
前記複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備え、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材を有し、前記複数のプラグ部材がそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成されていることを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項2】
前記半導体基板にフォトダイオードが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項3】
前記複数の光電変換層には、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔が複数形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項4】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項5】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項6】
各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項7】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項8】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成され、前記遮光膜には前記フォトダイオード上に位置する開口部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項9】
前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項10】
半導体基板に読出回路部を形成し、
前記読出回路部の上に、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備えた光電変換層を複数形成し、
前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層し、
その後、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように長尺形状の複数のプラグ部材を充填し、前記複数のプラグ部材をそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成することを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項11】
前記半導体基板にフォトダイオードを形成することを特徴とする請求項10に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項12】
前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層する前に、前記複数の光電変換層のそれぞれに、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を複数形成することを特徴とする請求項10又は11に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項13】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成することを特徴とする請求項12に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項14】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成することを特徴とする請求項12に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項15】
各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする請求項12から14のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項16】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成することを特徴とする請求項10から15のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項17】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成し、前記遮光膜に前記フォトダイオード上に位置する開口部を形成することを特徴とする請求項11に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項18】
前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする請求項10から17のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項1】
半導体基板に形成された読出回路部と、
前記読出回路部の上に積層された複数の光電変換層とを備えた光電変換膜積層型撮像素子であって、
前記複数の光電変換層がそれぞれ、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備え、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように充填された長尺形状の複数のプラグ部材を有し、前記複数のプラグ部材がそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成されていることを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項2】
前記半導体基板にフォトダイオードが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項3】
前記複数の光電変換層には、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔が複数形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項4】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項5】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成され、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項6】
各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項7】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項8】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜が形成され、前記遮光膜には前記フォトダイオード上に位置する開口部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項9】
前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子。
【請求項10】
半導体基板に読出回路部を形成し、
前記読出回路部の上に、光電変換膜と、前記光電変換膜の上に形成された対向電極と、前記光電変換膜を前記対向電極と挟む位置に形成された画素電極とを備えた光電変換層を複数形成し、
前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層し、
その後、前記複数の光電変換層の積層方向に貫通するように長尺形状の複数のプラグ部材を充填し、前記複数のプラグ部材をそれぞれ、異なる画素電極に電気的に接続するように形成することを特徴とする光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項11】
前記半導体基板にフォトダイオードを形成することを特徴とする請求項10に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項12】
前記複数の光電変換層を前記読出回路部上に積層する前に、前記複数の光電変換層のそれぞれに、前記複数のプラグ部材を充填させるためのプラグ充填孔を複数形成することを特徴とする請求項10又は11に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項13】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層において前記画素電極を形成していない部分を貫通するように形成することを特徴とする請求項12に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項14】
前記複数のプラグ充填孔のうち少なくとも一つが前記画素電極を貫通するように形成し、残りが前記光電変換層に形成された絶縁層を貫通するように形成することを特徴とする請求項12に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項15】
各光電変換層において、前記画素電極と電気的に接続される前記プラグ部材が充填された前記プラグ充填孔の周囲に、低抵抗導電性部材が形成されていることを特徴とする請求項12から14のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項16】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成することを特徴とする請求項10から15のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項17】
前記読出回路部の光入射側に遮光膜を形成し、前記遮光膜に前記フォトダイオード上に位置する開口部を形成することを特徴とする請求項11に記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【請求項18】
前記光電変換膜が有機材料を含むことを特徴とする請求項10から17のいずれか1つに記載の光電変換膜積層型撮像素子の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
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【図27】
【図28】
【公開番号】特開2009−123780(P2009−123780A)
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−293532(P2007−293532)
【出願日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】
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