[發明專利]固態圖像傳感器

在審

• 申請號: 202080051923.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN114127941A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 齋藤槙子;池戶秀樹
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所 11398
• 代理人: 魏啟學

本發明在抑制芯片面積增大的同時減少固態圖像傳感器內部不同區域之間的光和電荷的泄漏。固態圖像傳感器包括：第一區域，其包括多個像素和像素分離部件，多個像素各自包括光電轉換元件并接收來自被攝體的光，像素分離部件用于攔截多個像素之間的光并為各像素遮光；第二區域，其設置在第一區域外部；以及遮光部件，其設置在第一區域與第二區域之間的至少部分區域中，并防止來自第一區域和第二區域中的一者的光入射到第一區域和第二區域中的另一者，并且所述遮光部件以在設置有所述光電轉換元件的半導體基板的深度方向上延伸的狀態下設置在所述半導體基板中，并且遮光部件被形成為在構造上與像素分離部件不同。

技術領域

本發明涉及在攝像設備中使用的固態圖像傳感器的結構。

背景技術

CCD和CMOS圖像傳感器通常用作諸如數字相機等的攝像設備中的固態圖像傳感器。在這樣的圖像傳感器中，多個像素排列在基板的像素區域中，并且通過設置在各像素中的諸如光電二極管等的光電轉換部件來將入射光轉換成電荷并累積。

為了將光電二極管累積的信號電荷轉換為電壓信號并輸出電壓信號，CMOS圖像傳感器在各像素中包括諸如像素晶體管等的電路元件。存在如下問題：由于光電二極管的孔徑面積被這樣的電路元件、金屬配線(諸如用于控制電路元件的控制信號線、用于提取像素信號的讀取信號線等)限制，因此像素靈敏度降低。

作為針對該問題的對策，已知背照式CMOS圖像傳感器，其中，光電二極管接收從相對于其中布置有電路元件和金屬配線的前表面側的相反側的表面入射的光。在背照式CMOS圖像傳感器中，光電二極管孔徑不受電路元件和金屬配線的限制，并且因此可以抑制靈敏度的降低。

另一方面，存在如下問題：由于光學串擾產生假信號(false signal)，導致所拍攝圖像的圖像質量降低，光學串擾是如下現象，其中，以大的傾斜度入射到一個像素的光束在未入射到該像素的光電二極管的情況下入射到與該像素不同的相鄰像素的光電二極管。

作為針對該問題的對策，專利文獻1公開了攝像設備，其中，通過在光電二極管旁邊設置由諸如樹脂或金屬等的遮光材料形成的遮光部，來在像素之間攔截光并且減少對相鄰像素的串擾。由光學串擾產生的假信號的量根據入射光量而變化。使用專利文獻1中公開的遮光部來降低串擾量與入射光量的比率是有效的，這是因為，在孔徑區域內部，與入射到關注像素的入射光量成比例的串擾量影響入射光量接近于關注像素的入射光量的附近像素。

順便提及，在CCD和CMOS圖像傳感器中，像素信號的黑電平由于在累積信號電荷時生成的暗電流噪聲而波動。因此，已知如下攝像設備，其中，在設置有用于獲取圖像信號的像素的孔徑區域附近設置由光入射面側被遮光的像素形成的遮光區域，并且進行光學黑(OB)鉗位，OB鉗位是基于從遮光區域獲得的暗信號(黑電平)來校正圖像信號的處理。在這樣的攝像設備中，存在如下問題：如果高亮度光入射到遮光區域附近的孔徑區域，則暗信號電平會由于從孔徑區域到遮光區域的光學串擾而波動，并且無法正確獲得黑電平。

作為針對該問題的對策，專利文獻2公開了攝像設備，其中，在孔徑區域與用于獲得暗信號的遮光區域之間，設置用于通過利用半導體基板的吸收特性來吸收由高亮度光引起的串擾的緩沖區域。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-258157專利文獻2：日本特開2000-196055

發明內容

技術問題

如果在遮光區域中產生由來自孔徑區域的串擾引起的假信號，則會基于錯誤的暗信號進行OB鉗位，并且無法將待校正的整個圖像信號校正為正確的電平。如上所述，由光學串擾產生的假信號的量根據入射光量而變化。因此，要求遮光區域的遮光性能甚至高于孔徑區域中的像素之間所需的遮光性能，使得即使利用高亮度光照射遮光區域附近的孔徑區域，在遮光區域中產生的假信號也不會超過預定容許值。