[发明专利]摄像元件和摄像装置

说明书

本发明的目的是通过防止已经透过像素中的光电转换单元的入射光影响电荷保持单元或相邻像素等来防止图像质量下降。本发明提供了一种包括像素、配线层和入射光衰减单元的摄像元件。各个像素包括光电转换单元和像素电路，光电转换单元被形成在半导体基板上并且执行入射光的光电转换，像素电路用于生成与由光电转换生成的电荷对应的图像信号。配线层被布置在半导体基板的与入射光入射的表面不同的表面上，并且传输图像信号或待施加到像素电路的信号。入射光衰减单元使透过光电转换单元的入射光衰减。

技术领域

本技术涉及摄像元件和摄像装置。更详细地，本技术涉及在半导体基板的与光入射的表面不同的表面上形成有配线层的背照式摄像元件和摄像装置。

背景技术

通常，在被构造成通过对入射光进行光电转换来生成图像信号的像素以二维方式布置的摄像元件之中，使用如下的摄像元件：其具有形成在半导体基板的表面上的配线层，被构造成执行光电转换的光电转换单元被形成在该表面上，该表面与用入射光照射的表面不同。这种摄像元件被称为背照式摄像元件。由于入射光在不受配线层的制约的情况下到达光电转换单元，因此可以提高像素的开口率。在摄像元件的这种像素中，在经过预定的曝光时间之后，由上述光电转换单元生成的电荷被传输到并保持在浮动扩散部中，该浮动扩散部被形成在半导体基板的扩散层中。生成与保持的电荷量对应的电压的图像信号，并从像素中读出该图像信号以输出。

在上述的背照式摄像元件中，存在如下问题：当从半导体基板的背面入射的光在没有被光电转换单元光电转换的情况下透过半导体基板时，光被布置在正面侧上的配线层等反射到半导体基板侧。该反射光可以是光学噪声。例如，在反射光入射到相邻像素的光电转换单元上的情况下，基于反射光的信号被叠加在相邻像素的图像信号上，并且产生串扰。

此外，在一般的摄像元件中，采用线曝光顺序读出(卷帘快门)。这是一种通过改变每行的时间来执行曝光和图像信号的传输的技术，并且该技术在不间断地以行为单位从像素中读出的图像信号的同时，通过改变每行的曝光的开始时间和结束时间来顺序地执行曝光。尽管可以简化像素的构造，但是会发生被称为焦平面畸变(focal plane distortion)的现象，在该现象指由于每行的曝光的开始和结束之间的时间差而使高速移动的物体变形。此外，在使用诸如闪光灯等的具有非常短的发光周期的照明的情况下，还会发生称为闪光带(flash band)的现象，该现象根据屏幕上的位置而引起亮度差异。如上所述，在卷帘快门式摄像元件中，摄像后的图像质量会劣化。

人们已经提出全局快门作为用于解决卷帘快门式中的这种问题的驱动方法。在该全局快门中，在上述的光电转换单元和浮动扩散部之间布置电荷保持单元，并且在同时曝光所有像素之后，将由光电转换生成的电荷集中地传输到并保持在该电荷保持单元中。此后，针对每行顺序地执行从电荷保持单元到浮动扩散部的电荷传输、图像信号的生成以及从像素中图像信号的读出。如上所述，在全局快门式摄像元件中，由于可以同时曝光所有像素，因此可以防止焦平面畸变等的发生。

即使在这种全局快门式摄像元件中，也会发生反射光的影响。具体地，当反射光入射在相邻像素上时，与卷帘快门式相同，也会产生串扰。此外，在反射光进入自身像素的电荷保持单元并引起光电转换的情况下，也会发生噪声。在全局快门式摄像元件中，将这种向电荷保持单元的光泄漏作为寄生光灵敏度(PLS：Parasitic Light Sensitivity)来管理，并且需要极低的PLS。因此，为了阻止反射光的串扰等，人们已经提出了一种将遮光部布置在基板内以实现光学分离的摄像元件(例如，参见专利文献1)。关于该现有技术，人们还提出了一种进一步在电荷保持单元和配线层之间布置正面侧遮光部以防止反射光入射在电荷保持单元上的摄像元件。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2015-228510号

发明内容

本发明要解决的问题