[发明专利]固态图像传感器

说明书

本发明在抑制芯片面积增大的同时减少固态图像传感器内部不同区域之间的光和电荷的泄漏。固态图像传感器包括：第一区域，其包括多个像素和像素分离部件，多个像素各自包括光电转换元件并接收来自被摄体的光，像素分离部件用于拦截多个像素之间的光并为各像素遮光；第二区域，其设置在第一区域外部；以及遮光部件，其设置在第一区域与第二区域之间的至少部分区域中，并防止来自第一区域和第二区域中的一者的光入射到第一区域和第二区域中的另一者，并且所述遮光部件以在设置有所述光电转换元件的半导体基板的深度方向上延伸的状态下设置在所述半导体基板中，并且遮光部件被形成为在构造上与像素分离部件不同。

技术领域

本发明涉及在摄像设备中使用的固态图像传感器的结构。

背景技术

CCD和CMOS图像传感器通常用作诸如数字相机等的摄像设备中的固态图像传感器。在这样的图像传感器中，多个像素排列在基板的像素区域中，并且通过设置在各像素中的诸如光电二极管等的光电转换部件来将入射光转换成电荷并累积。

为了将光电二极管累积的信号电荷转换为电压信号并输出电压信号，CMOS图像传感器在各像素中包括诸如像素晶体管等的电路元件。存在如下问题：由于光电二极管的孔径面积被这样的电路元件、金属配线(诸如用于控制电路元件的控制信号线、用于提取像素信号的读取信号线等)限制，因此像素灵敏度降低。

作为针对该问题的对策，已知背照式CMOS图像传感器，其中，光电二极管接收从相对于其中布置有电路元件和金属配线的前表面侧的相反侧的表面入射的光。在背照式CMOS图像传感器中，光电二极管孔径不受电路元件和金属配线的限制，并且因此可以抑制灵敏度的降低。

另一方面，存在如下问题：由于光学串扰产生假信号(false signal)，导致所拍摄图像的图像质量降低，光学串扰是如下现象，其中，以大的倾斜度入射到一个像素的光束在未入射到该像素的光电二极管的情况下入射到与该像素不同的相邻像素的光电二极管。

作为针对该问题的对策，专利文献1公开了摄像设备，其中，通过在光电二极管旁边设置由诸如树脂或金属等的遮光材料形成的遮光部，来在像素之间拦截光并且减少对相邻像素的串扰。由光学串扰产生的假信号的量根据入射光量而变化。使用专利文献1中公开的遮光部来降低串扰量与入射光量的比率是有效的，这是因为，在孔径区域内部，与入射到关注像素的入射光量成比例的串扰量影响入射光量接近于关注像素的入射光量的附近像素。

顺便提及，在CCD和CMOS图像传感器中，像素信号的黑电平由于在累积信号电荷时生成的暗电流噪声而波动。因此，已知如下摄像设备，其中，在设置有用于获取图像信号的像素的孔径区域附近设置由光入射面侧被遮光的像素形成的遮光区域，并且进行光学黑(OB)钳位，OB钳位是基于从遮光区域获得的暗信号(黑电平)来校正图像信号的处理。在这样的摄像设备中，存在如下问题：如果高亮度光入射到遮光区域附近的孔径区域，则暗信号电平会由于从孔径区域到遮光区域的光学串扰而波动，并且无法正确获得黑电平。

作为针对该问题的对策，专利文献2公开了摄像设备，其中，在孔径区域与用于获得暗信号的遮光区域之间，设置用于通过利用半导体基板的吸收特性来吸收由高亮度光引起的串扰的缓冲区域。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2010-258157专利文献2：日本特开2000-196055

发明内容

技术问题

如果在遮光区域中产生由来自孔径区域的串扰引起的假信号，则会基于错误的暗信号进行OB钳位，并且无法将待校正的整个图像信号校正为正确的电平。如上所述，由光学串扰产生的假信号的量根据入射光量而变化。因此，要求遮光区域的遮光性能甚至高于孔径区域中的像素之间所需的遮光性能，使得即使利用高亮度光照射遮光区域附近的孔径区域，在遮光区域中产生的假信号也不会超过预定容许值。