[发明专利]图像传感器IC

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于捕获和传输图像信息的设备中使用的图像传 感器IC(集成电路)，如传真机、图像扫描仪、和电子照相机。

背景技术

图3为用于示出相关技术中图像传感器的典型电路图。在MOS图像 传感器的传感器电路10中，复位晶体管11以及放大器电路13与包括 PN结的光电二极管12相连，复位晶体管11用作将光电二极管12复位 至适当电压的开关元件，放大器电路13用于对该光电二极管12中积聚 的光感应电荷进行放大。

可以通过以下三个操作连续地获得光信息：复位操作，其中该复位 晶体管11被导通，以便于将光电二极管12复位至令人满意程度的复位 电压；积聚操作，其中复位晶体管11被截止，以便于在预定时期内在该 光电二极管12中积聚光感应电荷；以及读取操作，其中该放大器电路13 被导通，以便于对该光电二极管12中积聚的光感应电荷进行放大，从而 进行读取。

还可以通过使用保持电路20来在读取操作中执行该放大后信号的临 时存储，该保持电路20包括电容元件21和两个开关晶体管(22A和22B)。 在读取操作期间该开关晶体管22A被导通，并且将信号存储在存储电容 器21中作为放大电路13所用的电荷。接着，该开关晶体管22A截止， 并在任意保持时间之后稍后导通该开关晶体管22B，从而允许从该存储 电容器21中读出信号。

在相对于多个光电二极管集中地进行一系列操作，即复位操作、积 聚操作、以及读取操作之后，有可能按照任意次序单独地从保持电路中 读取信号。

在这些过程中，根据入射到光电二极管12上的光的强度进行光电转 换，该光电转换的特性是该光电二极管最重要的特性之一。

为了改进该光电转换特性，披露了一种光电转换元件，其能够抑制 在半导体区域中产生缺陷，其中在光电二极管12中形成了耗尽层(例如， 参见JP 2004-312039A(图24))。

但是，在具有布置在一个IC芯片中的多个像素的图像传感器IC中， 就会出现如下问题，即，由于多个光电二极管12(形成像素)中每一个 光电二极管的顶部上形成的保护膜厚度变化而导致的入射光强度的改 变，从而引起光电转换特性的变化。

虽然提出了对于该问题的解决措施，其中在形成保护膜之后进行平 坦化，并且其中形成第二保护膜以获得更均匀的薄膜厚度，但是问题依 然存在，例如处理步骤的数量增加，这就导致了制造成本的增加，并且 仍旧无法获得足够的均匀性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种具有以下结构的图像传感器。

一种具有包括形成于相同硅衬底上的光电二极管和晶体管的装置的 图像传感器IC，包括：多个像素区域，每个像素区域都由光电二极管形 成，其中该多个像素区域中的每一个像素区域都包括用于电位固定的透 光导电材料，该透光导电材料被固定为相同的电位，并且形成在该多个 像素区域中保护膜的下表面上。作为选择，该图像传感器IC具有如下结 构，其中在该多个像素区域中的保护层之下，形成了用于电位固定的透 光导电材料，该透光导电材料具有其中形成有开口的形状，以便于不阻 挡光入射到光电二极管上，并且电连接该透光导电材料，以便于保持在 相同的电位。更作为选择，该透光导电材料被电连接，以便于保持与硅 衬底电位相同的电位。

进一步，每个透光导电材料都由多晶硅薄膜或ITO(铟、锡和氧的 化合物)薄膜形成。为了改进该透光性，考虑到可见光在短波一侧的光 吸收系数，将多晶硅薄膜的厚度设置为例如2000或更小，优选地，1000或更小，以及最优地，500或更小。

通过这些措施，在形成保护膜时变为基体的每个区域的电位都可以 被设置为在整个像素区域中基本保持恒定。因此，在每个像素上形成的 保护膜的形成速度和膜质量也能够保持恒定，借此在每个像素上形成的 保护膜具有基本均匀的膜厚度和膜质量。因此，入射到每个像素的光电 二极管上的光的强度就能够保持恒定，借此，就抑制了这些像素的光电 转换特性的变化，并且获得了一种图像传感器IC，该图像传感器IC在整 个IC上具有均匀的光电转换特性。

附图说明

在附图中：

图1为显示根据本发明第一实施例的图像传感器的像素区域的示意 性顶视图；

图2为显示根据本发明第二实施例的图像传感器的像素区域的示意 性顶视图；以及