[发明专利]固态成像器件和成像装置

说明书

本发明涉及具有优良的色彩分离和高灵敏度的固态成像器件和设置有该固态成像器件的成像装置。所述固态成像器件包括：半导体层11，其表面侧成为电路形成面；两层以上的光电转换单元PD1和PD2，它们堆叠并形成在所述半导体层11中；和纵向晶体管Tr1，其中，栅极电极21形成为从所述半导体层11的表面15被嵌入到所述半导体层11内。所述两层上的光电转换单元中的一层光电转换单元PD1形成为跨越所述纵向晶体管Tr1的栅极电极21的被嵌入到所述半导体层内的部分21A，并且连接到由所述纵向晶体管Tr1形成的沟道。

技术领域

本发明涉及适于纵向光谱(longitudinal spectroscopic)图像传感器的固态成像器件和包括有该固态成像器件的成像装置。

背景技术

在根据相关技术的图像传感器中，滤色器通常以拜耳(Bayer)阵列的方式形成。

然而，在拜耳阵列中，由于被每个滤色器吸收的光不能够用于光电转换，所以光的利用效率可能降低了与滤色器相对应的量。

因此，为了不仅针对拜耳阵列提高滤色器光利用效率以实现高灵敏度或高分辨率的目的，已经提出了在同一像素中堆叠有多个光电二极管的纵向光谱图像传感器(例如，参考专利文献1至3)。

在使用硅衬底的纵向光谱图像传感器中，按照不同的深度将光电二极管堆叠在硅中，以通过利用光的吸收波长根据硅衬底的深度而不同来进行色彩分离。

此外，通过由杂质注入形成的且具有电荷梯度的电荷传输路径(在下文中，被称为“注入栓(implantation plug)”)，将电荷传输到硅衬底的表面，从而从形成于硅衬底的深部中的光电二极管读取电荷。

同时，利用传输栅极将累积在硅衬底的表面附近的光电二极管中的电荷读取到浮动扩散部。

在具有上述结构的纵向光谱图像传感器中，当光泄漏到注入栓或表面附近的电场累积区中时，泄漏的光产生光电转换。

然而，由于泄漏的光的波长成分不同于被与注入栓相连接的光电二极管执行光电转换的光的波长成分，所以混合了由不同波长成分的光引起的电荷，从而产生色彩混合。

因此，需要在注入栓上形成光屏蔽膜以通过防止产生色彩混合来进行优良的色彩分离。

同时，如果在注入栓上形成光屏蔽膜，那么与没有形成注入栓的单层的光电二极管的构造相比，光电二极管的开口率减小了与注入栓相对应的量，并且灵敏度降低。

即，在根据相关技术的纵向光谱图像传感器的结构中，不能够利用优良的光利用效率的优点。此外，由于开口率减小且灵敏度降低，所以不能够利用纵向光谱的优点。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：JP2005-12007A

专利文献2：JP2005-151077A

专利文献3：JP2006-278446A

发明内容

本发明要解决的问题

为了利用纵向光谱图像传感器的优点，期望实现在不减小光电二极管上的开口率的情况下能够防止产生色彩混合的结构。

本发明的目的在于提供具有优良的色彩分离和高灵敏度的固态成像器件和包括有该固态成像器件的成像装置。

问题的解决方案

本发明的固态成像器件包括：半导体层，其表面侧成为电路形成面；两层以上的光电转换单元，它们堆叠并形成在所述半导体层中；和纵向晶体管，其栅极电极形成为从所述半导体层的表面被嵌入到所述半导体层内。