[发明专利]固态摄像元件、固态摄像装置和固态摄像元件的读取方法

说明书

本公开提供一种固态摄像元件，其包括半导体基板(300)和用于将光转换成电荷的第一和第二光电转换部(500、600)。第一和第二光电转换部(500、600)均具有层叠结构，所述层叠结构包括上部电极(502、602)、下部电极(508、608)、夹在所述上部电极和所述下部电极之间的光电转换膜(504、604)和经由所述光电转换膜和绝缘膜面对所述上部电极的累积电极(510、610)。第一和第二光电转换部(500、600)的下部电极(508、608)经由共用贯通电极(460)与共用电荷累积部(314)电气连接，所述共用贯通电极设置为第一和第二光电转换部(500、600)共用并且贯通所述半导体基板(300)，所述共用电荷累积部在所述半导体基板(300)内设置为第一和第二光电转换部(500、600)共用。

技术领域

本公开涉及一种固态摄像元件、固态摄像装置和固态摄像元件的读取方法。

背景技术

近年来，公开的电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(固态摄像装置)包括其中在各单位像素(固态摄像元件)中在纵向方向上层叠有分别能够对红色光、绿色光和蓝色光执行光电转换的三层光电转换膜而可以通过一个单位像素检测三种颜色的光的图像传感器(例如，下述的专利文献1和5)。其中可以通过一个单位像素检测三种颜色的光的其他示例性图像传感器如下。例如，如在下述的专利文献2中所公开的，图像传感器包括其上层叠有分别用于检测红色光和蓝色光的两个光电二极管(PD)(光电转换元件)的半导体基板和设置在该半导体基板上方并且能够执行绿色光的光电转换的光电转换膜。

对于包括其上层叠有两个PD的半导体基板和设置在该半导体基板上方的光电转换膜的图像传感器，用于取出像素信号的电路构成如下。例如，如在下述的专利文献3中所公开的，电路构成具有背面照射型结构，其中在与图像传感器的光接收面相对的一侧上形成电路形成层，上述电路形成在电路形成层中。

其他图像传感器的示例包括下述的专利文献4中公开的图像传感器。下述的专利文献4公开了一种结构，其中用于累积和传输通过光电转换获得的电荷的半导体层和经由绝缘膜面对上述半导体层的累积电极被设置在设置于半导体基板上方的光电转换膜的正下方。在这种结构中，通过光电转换膜的光电转换产生的电荷可以有效地存储在光电转换膜中，像电容器那样。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开No.2005-51115号公报

专利文献2：日本特开No.2003-332551号公报

专利文献3：日本特开No.2011-29337号公报

专利文献4：日本特开No.2017-157816号公报

专利文献5：WO 2016/002576

发明内容

技术问题

当如上所述地在各单位像素(固态摄像元件)上设置多个PD时，在半导体基板内针对每个PD设置电荷累积部(浮动扩散部)，以取出通过每个PD的光电转换产生的电荷。另外，针对每个PD设置贯通上述半导体基板的贯通电极、配线等，以将通过PD的光电转换产生的电荷传输到对应的电荷累积部。在这种层叠结构中，例如，入射在设置于半导体基板内的每个PD上的光的入射面的尺寸随着由于贯通电极的形成造成半导体基板的加工面积的增加而减小。结果，入射在上述PD上的光量减少，因此PD的感度特性降低。当避免上述PD的入射面的尺寸减小时，其上安装有图像传感器(固态摄像装置)的芯片的面积增加，并且难以避免固态摄像装置的制造成本的增加。

另外，在上述层叠结构中，由于针对每个PD形成贯通半导体基板的贯通电极，因此半导体基板的结晶性降低，并且难以避免图像传感器的暗电流特性的劣化。