[发明专利]成像元件、图像拾取装置、制造装置和制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种成像元件、图像拾取装置、制造装置和制造方法，特别涉及一种能够准确检测黑电平基准值的成像元件、图像拾取装置、制造装置和制造方法。

背景技术

一般，用于数码相机及摄像机的图像拾取装置具有其中像素输出用于形成图像的信号的有效像素区域以及被遮光膜遮挡了光束的像素、即光学黑（此后缩写为OB（光学黑））像素。因为来自OB像素的输出信号作为暗信号（dark signal）基准，所以最好OB像素具有等于有效像素的暗电流的暗电流并且不发生由图像拾取装置内的入射光束引起的输出信号的偏离。在摄像机及数字静态相机中，广泛使用诸如CCD（电荷耦合器件）图像传感器和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的成像元件。

灵敏度的提高是这些成像元件共同的重要问题，并且已开发出通过利用后侧照明CMOS图像传感器的灵敏度提高技术作为一种解决方案（见例如日本专利公开No.2009-176951）。

在后侧照明CMOS图像传感器中，与前侧照明CMOS图像传感器类似，OB像素被形成在有效像素区域的外侧上，并且除了被遮光膜遮挡外使用与在有效像素区域中相同的传感器结构。并且为了滤色器和聚光透镜的图形均匀性的目的，通常在OB像素和外围电路之间形成哑（dummy）像素区域。

然而，在后侧照明CMOS图像传感器中，由于其结构，在OB区域中容易发生长波长光束的衍射。在过去的前侧照明CMOS图像传感器的情况下，因为子（Sub）衬底区域比硅（Si）光电转换区域要深很多以致具有足够的膜厚度，所以长波长波段入射光束不可能进入OB区域。另一方面，在后侧照明CMOS图像传感器的情况下，因为光电转换区域的硅膜厚度较薄，所以入射光束容易在硅配线层接口、配线以及更下层之间被多次反射，直到被光电转换为止。

在反射期间，因为一定量的光束入射到OB区域中，所以与前侧照明图像传感器相比，在后侧照明CMOS图像传感器的OB区域中，长波长光束可能入射机率更高。

当长波长光束进入OB区域中并被电转换时，可能发生黑电平错误识别，引起图像中的着色缺陷，因此希望尽可能多的减少入射光束。

已经发明了各种技术以当光束射入时抑制不必要的电荷进入OB像素，以便稳定OB像素的输出信号。在这些技术中的一种中，提出形成一种OB像素，其通过减少OB像素的光电转换区域的面积、即降低敏感度而不检测不必要的光束，同时保持暗信号基准的电平（见例如日本专利公开No.2006-344888）。

发明内容

然而，即使将在日本专利公开No.2006-344888中公开的技术应用于后侧照明CMOS图像传感器，也很难降低对长波长光束的敏感度。

这是因为在前侧照明CMOS图像传感器中，在P型区域中以极小概率产生的电子能够逃离到硅衬底的Ｎ型掺杂（Nsub）区域，但因为后侧照明CMOS图像传感器在硅衬底中没有Nsub区域，所以失去逃离路线的电子为了稳定可能流入OB区域内的光电二极管中。

鉴于上述问题，希望阻止发生由于光束的衍射而引起的错误从而更准确地检测黑电平基准值。

根据本公开的一个实施例，提供了一种成像元件，包括：在由遮光膜遮挡来自半导体衬底外部的光的光学黑像素区域内提供的传输通道区域，该传输通道区域用于将存在于光学黑像素区域的半导体衬底内部的电荷传送到光学黑像素区域外部。

传输通道区域可以是N型区域。

传输通道区域可以被形成为不与在光学黑像素区域内提供的光电转换元件接触。

在光学黑像素区域内提供的光电转换元件可以在半导体衬底的边界面附近被形成为比在有效像素区域内提供的光电转换元件更薄。

可以在传输通道区域内形成电势梯度，使得电势从光学黑像素区域内部向光学黑像素区域外部沿水平方向降低。

传输通道区域可以被形成为以便将电荷传送到哑像素区域内的像素的光电转换元件，哑像素区域的像素输出不被使用并被与光学黑像素区域邻接布置。

哑像素区域可以被布置在成像元件的光学黑像素区域的外侧。

哑像素区域可以被布置在成像元件的光学黑像素区域的内侧。

成像元件还可以包括栅极电极，该栅极电极从半导体衬底的边界面延伸到哑像素区域内的传输通道区域。

可以在有效像素区域附近提供光学黑像素区域。

根据本公开的另一实施例，提供了一种图像拾取装置，包括：成像元件，具有在由遮光膜遮挡来自半导体衬底外部的光的光学黑像素区域内提供的传输通道区域，该传输通道区域用于将存在于光学黑像素区域的半导体衬底内部的电荷传送到光学黑像素区域外部。