[发明专利]摄像器件和摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基板的上面上具有光电转换层的堆叠型摄像器件和包括所述摄像器件的摄像装置。

背景技术

在主要由CCD图像传感器或CMOS图像传感器为代表的单板摄像器件中，对应于滤色器的颜色信号通过三或四种类型的镶嵌形滤色器从像素部输出，所述的镶嵌形滤色器设置在进行光电转换的像素部(光电二极管)的排列的上面上。将从单板摄像器件输出的颜色信号进行处理，以产生彩色图像数据。但是，当镶嵌形滤色器是原色的滤色器时，约2/3的入射光被滤色器吸收。因此，在其中设置了镶嵌形滤色器的单板摄像器件中，在每个像素部中的光使用效率低，并且难以提高灵敏度。此外，由于在每个像素部中只获得一种颜色的颜色信号，因此难以增加分辨率，并且产生假色。

因而，为了解决这些情况，例如，开发了在JP-T-2002-513145中公开的摄像器件。根据此摄像器件，通过将检测光信号的三折阱(three-folded wells)(光电二极管)布置在硅基板内，可以获得根据在硅基板的深度不同而具有不同光谱灵敏度的信号(在表面上在蓝、绿和红的波长处具有峰值)。根据此摄像器件，分辨率良好，并且光使用效率得到改善。但是，RGB输出信号的光谱灵敏度特性的分离不足，并且颜色再现性劣化。此外，为了获得真实的RGB信号，进行输出信号的加和减。但是，S/N由于加或减而劣化。

因此，如在JP-T-2002-502120和JP-A-2002-83946中，研究并且开发了可以将RGB输出信号的光谱灵敏度特性良好分离的摄像器件。在这些摄像器件中，每个像素部都具有例如从光入射侧开始顺序堆叠光电转换层的结构，所述光电转换层顺序产生用于B，G，R的光的信号电荷。于是，在每个像素部中，与像素部一体地设置读取部，所述读取部可以独立地读出与由每个光电转换层中的光产生的电荷对应的信号。在这样的摄像器件中，由于在每个像素部的上面上没有放置任何滤色器，因此可以将可见光的使用效率配置为接近100％。此外，由于使用堆叠三个光电转换层的结构，因此可以在每个像素部中获得R，G和B三种颜色的颜色信号。而且，可以独立地选择三个光电转换层的光谱灵敏度特性。因此，RGB输出信号的光谱灵敏度特性的分离良好。结果，可以获得具有高灵敏度、高分辨率(假色在视觉上不可辨认)、优异颜色再现性和良好S/N的图像。

本发明的发明人发现的缺点在于：由于如在JP-T-2002-502120和JP-A-2002-83946中公开的堆叠型摄像器件中的结构，而在图像中发生不均匀性。以下，将参考附图描述该缺点。

图61是显示常规提出的堆叠型摄像器件的横截面的示意图。图61中所示的摄像器件包括：以两维形状布置的多个像素部P。每个像素部P包括：基板1，绝缘层2，光电转换层3，对电极4，像素电极5，连接部6和信号读取部7。像素电极5被设置在安置于基板1上的绝缘层2上并且对于每个像素部P是分开的。光电转换层3设置在像素电极5上，并且配置所有像素部P共有的一个光电转换层3。对电极4设置在光电转换层3上，并且配置所有像素部P共有的一个对电极4。将信号读取部7形成在基板1中并且由MOS电路等配置。连接部6由导电材料形成，所述连接部6将像素电极5和信号读取部7相互电连接在一起。在摄像器件的像素部中，通过在对电极4和像素电极5之间施加电场，在光电转换层3中产生的电荷(电子或空穴)移动至像素电极5。于是，与移动至像素电极5的电荷对应的信号由信号读取部7读出并且向外输出。

图62是从顶部观察的在图61中所示的摄像器件的图。在图62中，没有示出对电极4。如图62中所示，以四边形格子形状布置多个像素部P。每个像素部P的分隔区域是正方形。每个像素部P中包括的像素电极5是比像素部P小的正方形形状，并且被布置在像素部P的分隔区域的中心。此外，像素部P的像素电极5，类似于像素部P，被布置成四边形格子形状。因此，相邻像素电极5之间的距离在所有像素部中是相同的。图62中，在多个像素电极中，被设置在最外侧上的像素电极由没有阴影线的白色质点(beta)块表示。

当集中在一个像素部P时，在包括在像素部P中的像素电极5和像素部P的端部之间存在间隙，并且在间隙之间施加弱电杨。因此，在此间隙中产生的电荷移动到像素电极5并且被转换成信号。因此，作为从像素部P输出的信号，不仅有与在像素电极5和对电极4之间的光电转换层3中产生的电荷对应的信号，而且还有与在此间隙中产生的电荷对应的信号。