[發明專利]固態成像裝置和照相機

無效

• 申請號: 201010002110.3
• 申請日: 2010-01-05
• 公開（公告）號: CN101794798A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 約漢·雷涅
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/107;H04N5/225
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明涉及一種固態成像裝置和具有該固態成像裝置的照相機。

背景技術

圖像傳感器是能夠應用于諸如照相機或視頻記錄器的多種領域 的裝置。

用作這樣的裝置的圖像傳感器包含很多像素。根據像素尺寸或像 素結構來確定裝置的整體效率。

在彩色圖像裝置中，通過在像素中設置通常包含有機材料的固態 吸收濾色器材料，將像素的類型分成紅色、綠色和藍色的三種顏色。

為了提高像素的效率，使用像素尺寸的透鏡作為最上元件。因此， 通過將入射光保持聚焦在每一個像素的光接收元件上并使得該像素 盡可能多地捕獲入射在該像素上的光，使得該光無法擴散到鄰近的像 素中。

然而，隨著照相機的尺寸的減小，由于對諸如照相機透鏡的光學 元件的約束，需要進一步減小像素尺寸。

由于像素尺寸的減小降低了像素的光接收效率并且還減小了光 電二極管的體積，所以導致像素的峰值增益下降或者照相機的動態范 圍的顯著下降。

根據這些問題，需要這樣的像素設計，即，在相同的曝光條件下 獲得優異的響應特性和寬動態范圍。

改進上述裝置的一種方法是將由一個光子產生的載流子的數目 增加到大于1。

一些研究人員建議使用具有大于或等于10的增益的雪崩二極管 (例如，JP-T-2005-532696和JP-A-9-331051([0006]))。

這樣導致該裝置即使在低光量條件下也具有優異的響應特性和 寬響應范圍。

發明內容

然而，在將過去建議的雪崩二極管的結構應用到圖像傳感器時， 導致兩個大的問題。一個問題是需要等于或高于30V的高壓，另一 個問題是過多發熱。

為了導致發生雪崩現象，必需施加強度等于或大于預定值的電場 以及施加與雪崩二極管的厚度和電場強度相對應的電壓。在具有3 μm的厚度的摻雜有雜質的硅基板中，必需施加等于或高于30V的電 壓。

在增大施加的電壓時，高電勢被擴散到鄰近的像素以改變其特 性，并且，可以容易地導致作用在噪聲上的串擾。

為了防止與鄰近的像素發生串擾，必須令人滿意地 (satisfactorily)確保像素間的絕緣隔離區域，從而減少每一個像素 中的有源區(檢測入射光的光接收部分)的比率。因此，由于減小了 入射光強度，所以必須將雪崩二極管的增益增大同樣多。

在過多發熱時，噪聲增加。

由于可以使用珀耳帖(Peltier)裝置來冷卻裝置，所以有可能抑 制發熱。

然而，在使用珀耳帖裝置時，該裝置的尺寸增大，并且其功耗增 大。

因此，希望提供這樣一種固態成像裝置和具有該固態成像裝置的 照相機，該固態成像裝置的響應特性是令人滿意地優異，且像素尺寸 小。

根據本發明的一個實施例，提供一種固態成像裝置，該固態成像 裝置包括：雪崩光電二極管，該雪崩光電二極管的結構包含n⁺區域、 p⁺區域、以及介于n⁺區域和p⁺區域之間的雪崩區域，所有這些區域 被形成為在半導體基體的厚度方向上延伸；以及重復地具有雪崩光電 二極管的結構的像素。

根據本發明的另一個實施例，提供一種用于捕獲圖像的照相機， 該照相機包含上述固態成像裝置。

根據本發明實施例的固態成像裝置和照相機的配置包含：雪崩光 電二極管，該雪崩光電二極管的結構包含n⁺區域、p⁺區域、以及介 于n⁺區域和p⁺區域之間的雪崩區域，所有這些區域被形成為在半導 體基體的厚度方向上延伸。也就是說，雪崩光電二極管的區域(n⁺區域、雪崩區域和p⁺區域)被形成為在半導體基體的厚度方向上延伸， 并且這些區域在半導體基體的厚度方向上被形成得較深。因此，有可 能將雪崩區域的深度設置為檢測待檢測的波長的光。有可能令人滿意 地吸收入射光，以通過雪崩現象由光子產生多個載流子。