[发明专利]固态图像传感器和成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及固态图像传感器和具有该固态图像传感器的成像系统，并且尤其涉及固态图像传感器的像素结构。

背景技术

随着用于成像系统(诸如数字照相机和摄像机)的固态图像传感器正在获得更小的尺寸和更多的像素，像素尺寸迅速缩小。更小的像素尺寸导致了像素中的光电转换元件的光接收部分的更小的面积，降低了光电转换元件的灵敏性。为了抑制光电转换元件的灵敏性的降低，在像素的光入射表面上形成片上微透镜的技术已被实际使用。近来，在某些布置中，在微透镜和光电转换元件之间形成光波导以便使用光的全反射来收集光。日本专利特开No.2007-201091公开了一种结构，其中通过以高折射率材料填充在平坦化层中形成的通孔41，并且以高折射率材料覆盖平坦化层的上表面来形成光波导。

然而，在日本专利特开No.2007-201091中公开的结构中，光在被相邻光波导之间的平坦化层上布置的高折射率材料层的上表面和下表面反射的同时传播。结果，光可进入光波导，并且进一步进入光电转换元件。这可能引起颜色混合或噪声分量。

发明内容

本发明提供了一种对于减少诸如颜色混合的噪声有利的技术。

本发明的第一方面提供了一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括包含多个光电转换元件的半导体基板，该传感器包括第一绝缘膜，第一绝缘膜布置在半导体基板上并且具有多个开口，所述多个开口中的每一个布置在所述多个光电转换元件中的一个光电转换元件上；多个绝缘体部分，所述多个绝缘体部分具有高于第一绝缘膜的折射率的折射率，所述多个绝缘体部分中的每一个布置在所述多个开口中的一个开口中；第二绝缘膜，该第二绝缘膜布置在所述多个绝缘体部分的上表面和第一绝缘膜的上表面上；和第三绝缘膜，第三绝缘膜具有低于第二绝缘膜的折射率的折射率，并且被布置为与第二绝缘膜的上表面接触，其中令λ是进入所述多个绝缘体部分的光的波长，n是第二绝缘膜的折射率，并且t是在第一绝缘膜的上表面上的区域的至少一部分中的第二绝缘膜的厚度，则满足关系t＜λ/n。

本发明的第二方面提供了一种成像系统，包括如本发明的第一方面定义的固态图像传感器，以及处理由该固态图像传感器获得的信号的信号处理单元。

参考附图，从对示例实施例的下列描述中，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是示例说明根据第一实施例的固态图像传感器的结构的截面图；

图2A到2D分别是示例说明制造图1的固态图像传感器的步骤的截面图；

图3是示出了一种固态图像传感器的结构的截面图，该固态图像传感器是相对于根据图1中的实施例的固态图像传感器的比较例；

图4A是示例说明根据第一到第三实施例中的一个的固态图像传感器中的像素P的电路布置的电路图；

图4B是示例说明应用根据第一到第三实施例中的一个的固态图像传感器的成像系统的配置的框图；

图5是示例说明根据第二实施例的固态图像传感器的结构的截面图；和

图6是示例说明根据第三实施例的固态图像传感器的结构的截面图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的优选实施例。

<第一实施例>

公开了形成光波导的技术的对比文献为日本专利特开No.2003-224249和2006-049825。日本专利特开No.2003-224249公开了通过使得波导渐缩以便加宽在其上部部分处的开口来增加光收集效率的结构。日本专利特开No.2006-049825公开了其中进一步在光波导上形成透镜以便将光会聚在光波导上的结构。

然而，在日本专利特开No.2003-224249的结构中，倾斜地进入顶部处的聚光透镜的光或进入相邻聚光透镜之间的空间的光成为不进入具有多级开口的光波导的开口的光。不进入光波导的开口的光进入相邻元件部分，引起颜色混合或噪声分量。在日本专利特开No.2006-049825的结构中，使用相同材料在光波导开口的上部部分处与光波导成一体地形成聚光透镜。然而，倾斜地进入透镜并且不可被会聚到光波导的光进入相邻元件部分。进入相邻元件部分的光变为降低分辨率或在彩色固态图像传感器中产生颜色混合的噪声分量。

第一个实施例提供了能够高效地捕捉光并且抑制光在相邻光电转换元件上的入射的固态图像传感器，以及具有该固态图像传感器的成像系统。

<根据第一实施例的固态图像传感器的结构的例子>