[发明专利]固态成像元件及其制造方法以及电子信息设备

说明书

技术领域

本发明涉及：由用于对入射光执行光电转换且获取入射光的图像的半导体元件构成的固态成像元件；制造该固态成像元件的方法；以及诸如数码相机（例如，数码摄像机或数码静拍相机（digital still camera））、图像输入相机（例如，监控相机）、扫描仪、传真机、电视电话设备以及装配有相机的蜂窝电话设备的电子信息设备，该电子信息设备包括作为在其成像部分中使用的图像输入设备的固态成像元件。

背景技术

CCD图像传感器和CMOS图像传感器通常已知为用于将来自物体的图像光转换成电信号的固态成像元件。其中，CMOS图像传感器包括：用于通过光照射产生信号电荷的多个光接收部分（多个光电二极管）以及用于将在光接收部分产生的信号电荷读取为成像信号的放大晶体管（MOS晶体管），它们均在公共基板上提供。CMOS图像传感器因而具有低功耗、通过使用诸如系统LSI的标准CMOS处理技术的低成本性能以及多用途的优点。

在这种CMOS图像传感器中，随着近年来像素尺寸不断减小的趋势，确保低照度中的灵敏度是重要的。专利文献1公开了装配有高灵敏度像素和低灵敏度像素的常规固态成像元件。

图8是部分成像区域的平面图，示出在专利文献1中公开的常规固态成像元件中用于改善低照度下的灵敏度的像素布置。

如图8所示，专利文献1中公开的常规固态成像元件包括由大写字母R、G和B指示的大面积像素和由小写字母r、g和b指示的小面积像素，即，以方格形式布置的高灵敏度光电转换元件和低灵敏度光电转换元件。当来自相同颜色的相邻的高和低灵敏度光电转换元件的成像信号被合成和获得时，合成信号可以看作是来自位于两个像素质心（在图8中以点“●”指示）的单个像素的信号，导致虚拟方格形式布置的图像信号。相同颜色的大面积像素和小面积像素配对且它们以拜尔布置的方式布置。因此，动态范围可以扩展，而在纵向方向和横向方向基本没有分辨率的降低。

在CMOS图像传感器中，一般已知在合成图像中使用诸如R、G和B（分别是红色、绿色和蓝色）的三个基色的彩色滤光器（color filter）。这在专利文献2等中介绍。

图9(a)和9(c)均是关键部分的平面图，按阶段示出专利文献2中公开的常规固态成像元件的彩色滤光器形成步骤。

首先，如图9(a)所示，以在三个基色R、G和B的拜尔布置中布置G（绿色）的方式在被4个像素共享的像素区域200上形成G滤光器201。接下来，如图9(b)所示，以在三个基色R、G和B的拜尔布置中布置R（红色）的方式形成R滤光器202。然后，如图9(c)所示，以在三个基色R、G和B的拜尔布置中布置B（蓝色）的方式形成B滤光器203。因此，形成布置在二维拜尔布置中的2×2单元的像素阵列（被4个单元共享）。

专利文献1：日本专利特开No.2004-336469

专利文献2：日本专利特开No.2000-294758。

发明内容

本发明解决的问题

然而，在专利文献1中公开的常规固态成像元件中，必须在不同的步骤中形成高灵敏度光电转换元件和低灵敏度光电转换元件，带来制造可行性的问题。

在专利文献2中公开的常规固态成像元件中，根据像素的微型化，由于串扰等的问题，在相应滤光器的交叠部分中需要高精度，这将带来导致制造限制的问题。

本发明旨在解决上述常规问题。本发明的一个目的是提供一种固态成像元件和用于制造该固态成像元件的方法。在该固态成像元件中，像素分离电极布置在像素分离区域中且给定电压施加于像素分离电极以允许相邻像素共享信号电荷。因此，不必像常规所做的那样在不同步骤中形成高灵敏度光电转换元件和低灵敏度光电转换元件；它们可以更容易地制造；且低照度中的灵敏度可以明显改善。本发明的另一目的是提供一种诸如装配有相机的蜂窝电话设备的电子信息设备，其包括作为其成像部分中使用的图像输入设备的固态成像元件。

本发明旨在解决上述常规问题。本发明的目的是提供一种固态成像元件和制造该固态成像元件的方法。在固态成像元件中，像素分离电极布置在像素分离区域中且电压施加于像素分离电极以允许相邻像素共享信号电荷。因此，即使像素的微型化发展，它仍允许多个像素作为一个像素且彩色滤光器的面积扩大，由此允许在相应彩色滤光器的交叠部分中的明显减小的精度。本发明的另一目的是提供一种诸如装配有相机的蜂窝电话设备的电子信息设备，其包括作为其成像部分中使用的图像输入设备的固态成像元件。

解决问题的方式