固态图像传感器制造技术

本发明专利技术在抑制芯片面积增大的同时减少固态图像传感器内部不同区域之间的光和电荷的泄漏。固态图像传感器包括：第一区域，其包括多个像素和像素分离部件，多个像素各自包括光电转换元件并接收来自被摄体的光，像素分离部件用于拦截多个像素之间的光并为各像素遮光；第二区域，其设置在第一区域外部；以及遮光部件，其设置在第一区域与第二区域之间的至少部分区域中，并防止来自第一区域和第二区域中的一者的光入射到第一区域和第二区域中的另一者，并且所述遮光部件以在设置有所述光电转换元件的半导体基板的深度方向上延伸的状态下设置在所述半导体基板中，并且遮光部件被形成为在构造上与像素分离部件不同。在构造上与像素分离部件不同。在构造上与像素分离部件不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态图像传感器


[0001]本专利技术涉及在摄像设备中使用的固态图像传感器的结构。

技术介绍

[0002]CCD和CMOS图像传感器通常用作诸如数字相机等的摄像设备中的固态图像传感器。在这样的图像传感器中，多个像素排列在基板的像素区域中，并且通过设置在各像素中的诸如光电二极管等的光电转换部件来将入射光转换成电荷并累积。
[0003]为了将光电二极管累积的信号电荷转换为电压信号并输出电压信号，CMOS图像传感器在各像素中包括诸如像素晶体管等的电路元件。存在如下问题：由于光电二极管的孔径面积被这样的电路元件、金属配线(诸如用于控制电路元件的控制信号线、用于提取像素信号的读取信号线等)限制，因此像素灵敏度降低。
[0004]作为针对该问题的对策，已知背照式CMOS图像传感器，其中，光电二极管接收从相对于其中布置有电路元件和金属配线的前表面侧的相反侧的表面入射的光。在背照式CMOS图像传感器中，光电二极管孔径不受电路元件和金属配线的限制，并且因此可以抑制灵敏度的降低。
[0005]另一方面，存在如下问题：由于光学串扰产生假信号(false signal)，导致所拍摄图像的图像质量降低，光学串扰是如下现象，其中，以大的倾斜度入射到一个像素的光束在未入射到该像素的光电二极管的情况下入射到与该像素不同的相邻像素的光电二极管。
[0006]作为针对该问题的对策，专利文献1公开了摄像设备，其中，通过在光电二极管旁边设置由诸如树脂或金属等的遮光材料形成的遮光部，来在像素之间拦截光并且减少对相邻像素的串扰。由光学串扰产生的假信号的量根据入射光量而变化。使用专利文献1中公开的遮光部来降低串扰量与入射光量的比率是有效的，这是因为，在孔径区域内部，与入射到关注像素的入射光量成比例的串扰量影响入射光量接近于关注像素的入射光量的附近像素。
[0007]顺便提及，在CCD和CMOS图像传感器中，像素信号的黑电平由于在累积信号电荷时生成的暗电流噪声而波动。因此，已知如下摄像设备，其中，在设置有用于获取图像信号的像素的孔径区域附近设置由光入射面侧被遮光的像素形成的遮光区域，并且进行光学黑(OB)钳位，OB钳位是基于从遮光区域获得的暗信号(黑电平)来校正图像信号的处理。在这样的摄像设备中，存在如下问题：如果高亮度光入射到遮光区域附近的孔径区域，则暗信号电平会由于从孔径区域到遮光区域的光学串扰而波动，并且无法正确获得黑电平。
[0008]作为针对该问题的对策，专利文献2公开了摄像设备，其中，在孔径区域与用于获得暗信号的遮光区域之间，设置用于通过利用半导体基板的吸收特性来吸收由高亮度光引起的串扰的缓冲区域。
[0009]引用列表
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2010
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258157专利文献2：日本特开2000
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196055

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]如果在遮光区域中产生由来自孔径区域的串扰引起的假信号，则会基于错误的暗信号进行OB钳位，并且无法将待校正的整个图像信号校正为正确的电平。如上所述，由光学串扰产生的假信号的量根据入射光量而变化。因此，要求遮光区域的遮光性能甚至高于孔径区域中的像素之间所需的遮光性能，使得即使利用高亮度光照射遮光区域附近的孔径区域，在遮光区域中产生的假信号也不会超过预定容许值。
[0014]另一方面，通过延长半导体基板内部的入射到半导体基板的光行进的光路长度，可以吸收更多的泄漏光并且可以减少串扰的影响。考虑到这一点，为了减少串扰，如专利文献2中公开的传统技术那样，加宽缓冲区域并增大孔径区域与遮光区域之间的距离是有效的。然而，设置足够宽以充分吸收由串扰引起的泄漏光的缓冲区域将导致固态图像传感器芯片的尺寸的增大和成本的增加。
[0015]本专利技术是考虑到上述问题而做出的，并且本专利技术在抑制芯片面积的增大的同时，减少了固态图像传感器内部不同区域之间的光和电荷的泄漏。
[0016]解决问题的技术手段
[0017]根据本专利技术的固态图像传感器，包括：第一区域，其包括多个像素和像素分离部件，所述多个像素各自包括光电转换元件并接收来自被摄体的光，所述像素分离部件用于拦截所述多个像素之间的光并为各个像素遮光；第二区域，其设置在所述第一区域外部；以及遮光部件，其设置在所述第一区域与所述第二区域之间的至少部分区域中，并且防止来自所述第一区域和所述第二区域中的一者的光入射到所述第一区域和所述第二区域中的另一者，所述固态图像传感器的特征在于，所述遮光部件以在设置有所述光电转换元件的半导体基板的深度方向上延伸的状态下设置在所述半导体基板中，并且所述遮光部件被形成为在构造上与所述像素分离部件不同。
[0018]本专利技术的有利效果
[0019]根据本专利技术，可以在抑制芯片面积的增大的同时减少固态图像传感器内部不同区域之间的光和电荷的泄漏。
[0020]根据以下结合附图的描述，本专利技术的其他特征和优点将明确。注意，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。
附图说明
[0021]包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与文字说明一起用来解释本专利技术的原理。
[0022]图1是示出根据本专利技术的第一实施例的摄像设备的构造的平面图。
[0023]图2是示出第一实施例中的固态图像传感器的构造的平面图。
[0024]图3是第一实施例中的固态图像传感器的截面图。
[0025]图4是示出第一实施例的变型中的固态图像传感器的构造的平面图。
[0026]图5是第一实施例的变型中的固态图像传感器的截面图。
[0027]图6是第二实施例中的固态图像传感器的截面图。
[0028]图7是第三实施例中的固态图像传感器的截面图。
[0029]图8是示出第四实施例中的固态图像传感器的构造的透视图。
[0030]图9是第四实施例中的固态图像传感器的截面图。
具体实施方式
[0031]下文中将参照附图详细描述实施例。注意，以下实施例并不意图限制本专利技术的范围。在实施例中描述了多个特征，但不将本专利技术限制为需要所有这些特征，并且可以适当组合多个这样的特征。此外，在附图中，对相同或相似的构造赋予相同的附图标记，并将省略其冗余描述。
[0032]第一实施例
[0033]图1是示出其中使用根据本专利技术的第一实施例的固态图像传感器的摄像设备100的构造的框图。
[0034]摄像设备100形成为包括固态图像传感器1、校正单元2、控制单元3、指令单元4、显示单元5、记录单元6和镜头驱动单元7。此外，摄像设备100设置有摄像镜头(摄像光学系统，镜头单元)8。摄像镜头8可以是或可以不是从摄像设备的主体可拆卸的。摄像镜头8在固态图像传感器1的摄像面上形成被摄体的光学图像。
[0035]固态图像传感器1将由摄像镜头8形成的被摄体的光学图像转换成与入射光量相对应的摄像信号，并输出该摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固态图像传感器，包括：第一区域，其包括多个像素和像素分离部件，所述多个像素各自包括光电转换元件并接收来自被摄体的光，所述像素分离部件用于拦截所述多个像素之间的光并为各个像素遮光；第二区域，其设置在所述第一区域外部；以及遮光部件，其设置在所述第一区域与所述第二区域之间的至少部分区域中，并且防止来自所述第一区域和所述第二区域中的一者的光入射到所述第一区域和所述第二区域中的另一者，所述固态图像传感器的特征在于，所述遮光部件以在设置有所述光电转换元件的半导体基板的深度方向上延伸的状态下设置在所述半导体基板中，并且所述遮光部件被形成为在构造上与所述像素分离部件不同。2.根据权利要求1所述的固态图像传感器，其特征在于，所述第二区域包括遮光像素，所述遮光像素被遮光以使得来自被摄体的光不会入射到所述遮光像素。3.根据权利要求1所述的固态图像传感器，其特征在于，所述第一区域还包括遮光像素，并且所述第二区域包括不构成所述像素的电路元件，所述遮光像素被遮光以使得来自被摄体的光不会入射到所述遮光像素。4.根据权利要求3所述的固态图像传感器，其特征在于，所述遮光部件防止由所述电路元件产生的光入射到所述第一区域。5.根据权利要求3或4所述的固态图像传感器，其特征在于，所述第二区域包括信号处理部件、控制部件和电源部件中的至少一者作为所述电路元件，所述信号处理部件用于处理来自所述像素的信号，所述控制部件用于向像素或所述信号处理部件供给控制信号，所述电源部件向所述像素、所述信号处理部件或所述控制部件供电。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的固态图像传感器，其特征在于，所述遮光部件在所述半导体基板的深度方向上延伸的深度不同于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤槙子，池户秀树，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：