[发明专利]固态成像元件和电子设备

说明书

本发明提供了一种固态成像元件，所述固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的至少一个光电转换元件；在所述半导体基板的第一面和第二面之间形成并且与所述至少一个光电转换元件连接的贯通电极；和设置在所述半导体基板的第二面上的放大晶体管和浮动扩散部。所述至少一个光电转换元件经由所述贯通电极与所述放大晶体管的栅极和所述浮动扩散部连接。

相关申请的交叉参考

本申请是中国专利申请第201480042659.1号的分案申请，第201480042659.1号的专利申请其申请日是2014年8月7日，发明名称是“固态成像元件和电子设备”。

技术领域

本公开涉及一种适于所谓的纵向分光型的固态成像元件和包括固态成像元件的电子设备。

背景技术

CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器可以举例说明安装在数码摄像机、数码相机、智能手机和移动电话等中的固态成像元件。在CMOS图像传感器中，光电荷蓄积在充当光电转换元件的光电二极管的pn结电容中；如此蓄积的光电荷通过MOS晶体管被读出。

现有的固态成像单元通常使用其中红色、绿色和蓝色像素配置在平面上的像素阵列，其通过执行像素之间的插值处理而造成与颜色信号的生成相关联的伪色。因此，对其中沿着同一像素的纵向方向层叠有红色、绿色和蓝光电转换区域的纵向分光型固态成像元件进行了研究。例如，在专利文献1中，公开了一种固态成像元件，其中在半导体基板内层叠有蓝色和红光电二极管，并且在半导体基板的光接收面侧(背面侧或第一面侧)设置有使用有机光电转换膜的绿色光电转换元件。

[引用文献列表]

[专利文献]

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2011-29337

发明内容

专利文献1描述了在绿色光电转换元件中产生的电荷经由贯穿半导体基板的导电插头蓄积在半导体基板的配线层侧(正面侧或第二面侧)的n-型半导体区域中。导电插头对将电荷从半导体基板的第一面侧的光电转换元件顺利地传输到半导体基板的第二面侧从而增强诸如转换效率等特性是必不可少的，并且对导电插头的构成的研究仍然有一定的余地。

因此，希望提供一种允许增强特性的固态成像元件和包括所述固态成像元件的电子设备。

根据本公开实施方案的第一固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的至少一个光电转换元件；与所述至少一个光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；和设置在所述半导体基板的第二面上的放大晶体管和浮动扩散部，其中所述至少一个光电转换元件经由所述贯通电极与所述放大晶体管的栅极和所述浮动扩散部连接。

在根据本公开实施方案的第一固态成像元件中，将在半导体基板的第一面侧的光电转换元件中产生的电荷经由贯通电极传输到半导体基板的第二面侧，以蓄积在浮动扩散部中。放大晶体管将光电转换元件中产生的电荷量调制成电压。

根据本公开实施方案的第二固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；和填充所述分离槽并具有绝缘性能的介电层。

在根据本公开实施方案的第二固态成像元件中，贯通电极和半导体基板通过分离槽和介电层彼此分隔开。因此，减小了在贯通电极和半导体基板之间产生的电容，从而提高了诸如转换效率等特性。

根据本公开实施方案的第三固态成像元件包括：设置在半导体基板的第一面侧的光电转换元件；与所述光电转换元件连接并且设置在所述半导体基板的第一面和第二面之间的贯通电极；设置在所述贯通电极和所述半导体基板之间的分离槽；覆盖所述分离槽的外侧面的外侧介电层；覆盖所述分离槽的内侧面的内侧介电层；和设置在所述外侧介电层和所述内侧介电层之间的间隙。