固体摄像器件、其制造方法、其驱动方法及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固体摄像器件、其制造方法、其驱动方法及包括该固体摄像器件的电子装置。该固体摄像器件包括：基板；光电转换元件，其设置于所述基板的光入射侧上，所述光电转换元件包括夹持在第一电极和与所述第一电极相对设置的第二电极之间的光电转换膜，为每个像素单独设置所述第一电极，所述光电转换膜是由有机材料或无机材料制成且根据入射光的光量产生信号电荷；放大晶体管，其具有连接到所述第一电极的放大栅极；及电压控制电路，其连接到所述第二电极并向所述第二电极供应期望的电压。本发明专利技术的固体摄像器件能够在电荷存储期间抑制暗电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在基板的顶部包括光电转换元件的固体摄像器件，其中，通过一对电极夹持由有机材料或无机材料制成的光电转换膜而形成所述光电转换元件。而且，本专利技术涉及一种制造所述固体摄像器件的方法、一种驱动该固体摄像器件的方法和一种使用该固体摄像器件的电子装置。
技术介绍
在相关技术中，在通过在半导体基板的顶部层叠由有机光电转换膜制成的光电转换元件而形成的固体摄像器件中，用于将电压施加到有机光电转换膜的上电极和下电极夹持该有机光电转换膜。通过将上电极和下电极中的一个电极连接到形成在基板中的晶体管来读出有机光电转换膜所产生的信号电荷(参照日本未审查专利公开公报 No. 2005-268476)。图14和图15均是根据相关技术的固体摄像器件的示意横剖面图。图14表示根据相关技术的通过包括放大晶体管Trc、复位晶体管Trb和选择晶体管Trd的三个晶体管所形成的固体摄像器件100。图15表示根据相关技术的在图14所示的结构中还增加有传输晶体管Tra的四个晶体管所形成的固体摄像器件101。如图14和图15所示，根据相关技术的固体摄像器件100和101具有形成在基板 102上的各个晶体管、形成在基板102上的布线层104和形成在布线层104顶部的光电转换元件109。通过在布线层104上依次层叠下电极106、有机光电转换膜107和上电极108 形成光电转换元件109。晶体管Tra Trc均包括在基板102的近表面侧由高浓度杂质区域形成的源极/漏极区域113和隔着栅极绝缘膜103形成在基板102的表面上的栅极111。 在布线层104中，多层布线110形成为隔着层间绝缘膜105层叠。均通过接触部112实现期望的布线之间以及布线110与基板102之间的连接。如图15所示，在具有包括传输晶体管Tra的四个晶体管的固体摄像器件101的情况下，下电极106经由布线层104连接到形成在基板102中的P型或N型高浓度半导体区域(源极/漏极区域11 。在图15所示的固体摄像器件101中，由光电转换元件109产生的信号电荷经由下电极106和布线层104连接到充当传输晶体管Tra的源极区域的光电二极管区域PD，于是信号电荷存储在源极区域。此后，通过传输晶体管Tra，存储在光电二极管区域PD中的信号电荷传输到充当漏极区域的浮动扩散部FD，于是像素信号经由放大晶体管Trc输出。而且，通过复位晶体管Trb复位浮动扩散部FD的电位。另一方面，如图14所示，即使在不形成传输晶体管以及下电极106直接连接到放大晶体管Trc的栅极111的情况下，下电极106仍连接到充当复位晶体管Trb的源极区域的高浓度半导体区域。以此方式，在根据相关技术的每个固体摄像器件100和101中，为实现诸如对有机光电转换膜107中所产生的信号电荷进行存储、对下电极106的电位进行复位等，下电极 106经由接触部112连接到形成在基板102中的高浓度半导体区域。另外，对于根据相关技术的在半导体基板的内部具有光电转换元件的典型固体摄像器件，为了抑制在半导体基板的界面处产生的暗电流，通常形成用于降低暗电流的暗电流抑制区域。然而，对于如上所述的根据相关技术的具有由有机光电转换膜107制成的光电转换元件109的固体摄像器件100和101的情况，不可能在连接高浓度半导体区域和接触部 112的连接部分(由虚线“a”所示的区域)处形成用于降低暗电流的半导体区域。因而，连接部分变成暗电流源。于是，不同于在半导体基板的内部具有由光电二极管制成的光电转换元件的典型固体摄像器件，根据相关技术的通过由有机光电转换膜107制成的光电转换元件109所形成的固体摄像器件100和101存在以下问题即使在电荷存储期间，仍累积暗电流。虽然上述示例是针对通过上下电极夹持有机光电转换膜而形成光电转换元件的情况，但对于在基板的顶部设置通过上下电极夹持无机光电转换膜所形成的光电转换元件的情况，也会出现同样的问题。
技术实现思路
期望提供一种能够在电荷存储期间抑制暗电流的固体摄像器件，所述固体摄像器件在基板的顶部包括光电转换元件，通过一对电极夹持由有机材料或无机材料制成的光电转换膜形成所述光电转换元件，还期望提供一种制造所述固体摄像器件的方法、一种驱动所述固体摄像器件的方法和一种使用所述固体摄像器件的电子装置。根据本专利技术的实施例的固体摄像器件包括基板、形成在所述基板的光入射侧上的光电转换元件、放大晶体管和电压控制电路。所述光电转换元件包括夹持在每个像素中所分别设有的第一电极和设置成对着所述第一电极的第二电极之间的光电转换膜，所述光电转换膜是由有机材料或无机材料制成且根据入射光的光量产生信号电荷。所述放大晶体管具有连接到所述第一电极的放大栅极。所述电压控制电路连接到所述第二电极并将期望电压供应到所述第二电极。在根据本专利技术的实施例的所述固体摄像器件中，构成所述光电转换元件的所述第一电极连接到所述放大晶体管的所述放大栅极，但不直接连接到所述基板。并且，根据本专利技术的实施例的所述固体摄像器件的结构使得不需要在所述基板中存储信号电荷。因此，不需要建立所述基板与所述第一电极的直接接触，因而能够抑制暗电流。并且，通过所述电压控制电路向所述第二电极提供期望电压，在复位操作时，能够将信号电荷从所述第二电极侧释放。根据本专利技术的实施例的固体摄像器件的制造方法包括以下步骤在基板中形成多个晶体管；在所述基板上形成布线层，所述布线层具有隔着层间绝缘膜层压的多个布线； 在所述基板的被照射侧为每个像素分别形成第一电极，所述第一电极电连接到所述多个晶体管中的放大晶体管的放大栅极；在所述第一电极的顶部形成由有机材料或无机材料制成的光电转换膜；以及在所述光电转换膜的顶部形成电连接到电压控制电路的第二电极。通过根据本专利技术的实施例的固体摄像器件的所述制造方法，完成上述固体摄像器件。因而，构成所述光电转换元件的所述第一电极连接到所述放大晶体管的所述放大栅极， 但不直接连接到所述基板。因此，不需要建立所述基板与所述第一电极的直接接触，因而能够抑制暗电流。并且，通过所述电压控制电路向所述第二电极供应期望电压，在复位操作时，能够从所述第二电极侧释放信号电荷。在根据本专利技术的实施例的固体摄像器件的驱动方法中，在根据本专利技术的实施例的上述固体摄像器件中，在电荷存储操作期间，所述电压控制电路将第一电压供应到所述第二电极。因而，所述光电转换膜中产生的所述信号电荷向所述第一电极移动，通过所述放大晶体管检测所述第一电极的电位而输出像素信号。并且，在复位操作时，所述电压控制电路将不同于在电荷存储操作期间所供应的电压的第二电压供应到所述第二电极。因而，将存储在所述第一电极侧的所述信号电荷释放。在根据本专利技术的实施例的固体摄像器件的所述驱动方法中，电荷存储操作期间和复位操作时的信号电荷在相反的方向上移动。并且，由于所述第一电极连接到位于读出所述信号电荷一侧的所述放大晶体管的所述放大电极，且通过所述第二电极进行复位操作， 所以不需要将所述第一电极和所述基板相互直接连接。因此，能够抑制由于建立所述基板与所述第一电极的直接接触所引起的暗电流。根据本专利技术的实施例的电子装置包括上述固体摄像器件、光学透镜和信号处理电路。所述光学透镜收集入射光，并使所述光入射到所述固体摄像器件。所述信号处理电路处理从所述固本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种固体摄像器件，其包括：基板；光电转换元件，其设置于所述基板的光入射侧上，所述光电转换元件包括夹持在第一电极和与所述第一电极相对设置的第二电极之间的光电转换膜，为每个像素单独设置所述第一电极，所述光电转换膜是由有机材料或无机材料制成且根据入射光的光量产生信号电荷；放大晶体管，其具有连接到所述第一电极的放大栅极；及电压控制电路，其连接到所述第二电极并向所述第二电极供应期望的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡部泰一郎，马渕圭司，山口哲司，广田功，原田耕一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP