[发明专利]固态成像装置和电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年6月18日向日本专利局提交的日本专利申请案JP 2010-139689的优先权，在法律许可的范围内将该日本专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置和一种电子装置。

背景技术

如数字摄影机(digital video camera)或数字照相机(digital still camera)等电子装置包括固态成像装置。例如，将CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器用作固态成像装置。

固态成像装置具有多个布置在半导体基板的表面上的像素。每个像素中设有光电转换单元。例如，光电转换单元是光电二极管，其感测通过外部附接的光学系统进入光感测表面的光，并对所述光进行光电转换，由此产生信号电荷。

除光电转换单元之外，固态成像装置中的CMOS型图像传感器的每个像素还包括读出电路。所述读出电路包括多个晶体管，其读出光电转换单元中产生的信号电荷，并将读出的信号电荷作为电信号输出到信号线。

在CMOS型图像传感器中，光电转换单元读出每个像素的信号电荷或读出布置有多个像素的每一行上的信号电荷。在这种情况下，所有像素的用于累积信号电荷的曝光时间难以匹配，因此，在某些情况下，所捕获的图像失真。尤其是，如果目标的动作较大，则会明显地产生上述缺陷。

为防止这种缺陷的产生，进行“全局曝光”，即，所有像素在同一时间开始曝光，并在同一时间结束曝光。

例如，通过使用机械快门的“机械快门法”来进行“全局曝光”。具体地，所有像素通过打开机械快门来开始曝光，并通过关闭机械快门来结束曝光。然而，在这种“机械快门法”中，因为使用了机械遮光单元，所以难以减小装置的尺寸。而且，由于难以提高所述机械装置的驱动操作的速度，所以难以高精确地进行所有像素的同时曝光。

除了“机械快门法”之外，还可以通过“全局快门法”来进行“全局曝光”。具体地，通过不使用机械快门的电气控制来同时驱动所有像素，从而进行“全局曝光”。在全局快门法中，因为不使用机械遮光单元，所以能够容易减小装置的尺寸。另外，可容易地增加驱动操作的速度，可以高精确度地进行所有像素的同时曝光(例如，参见日本未审查专利申请公告第2004-055590号、第2009-268083号和第2004-140152号)。

同时，固态成像装置在具有小尺寸的同时需要增加像素数目。在这种情况下，由于单个像素的尺寸为小，因此每个像素难以感测到足够的光量，所以难以改善所捕获图像的图像质量。基于这个原因，固态成像装置必须具有高的灵敏度。

为了实现高灵敏度，目前披露了如下一种固态成像装置：在该固态成像装置的光电转换单元中，使用如具有高光吸收系数的CuInGaSe₂膜等黄铜矿类化合物半导体膜(例如，参见日本未审查专利申请公告第2007-123720号)。

此外，还披露了如下一种“层压型”固态成像装置：在该“层压型”固态成像装置中，将各个颜色的光电转换单元层压，并布置在与成像表面垂直的深度方向上，而不是沿着成像表面的方向上布置用于选择性地感测各个颜色的光束的所述光电转换单元。在“层压型”固态成像装置中，每个像素不仅感测一种颜色的光，而且感测多种颜色的光。基于这个原因，大范围地形成光感测表面，因而能够改善光的使用效率，由此改善了灵敏度(例如，参见日本未审查专利申请公告第2006-245088号)。

另外，还披露了如下一种“后表面照射型”固态成像装置：在该“后表面照射型”固态成像装置中，光电转换单元感测从半导体基板的后表面入射的光，所述后表面与半导体基板的设有电路和布线等的前表面相对。在“后表面照射型”固态成像装置中，阻挡或反射入射光的电路和布线等未设置在入射侧上，因此能够改善灵敏度(例如，参见日本未审查专利申请公告第2008-182142号)。在“后表面照射型”固态成像装置中，披露了如下一种固态成像装置：在该固态成像装置中，控制栅电极形成在在光电转换单元的与光感测表面相对的表面上，通过向光电转换单元施加电压来控制电位，从而能够有效地传输信号电荷(例如，参见日本未审查专利申请公告第2007-258684号)。

此外，本发明的发明人已经意识到，在固态成像装置中，光进入用于累积光电转换单元所产生的信号电荷的累积部或进入用于读出信号电荷的读出电路时，会导致噪声的产生，因此存在捕获图像的图像质量劣化的问题。

为了防止产生这类缺陷，遮光膜可阻挡光进入到累积部或读出电路。