固態(tài)圖像傳感器、成像裝置和電子設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本技術(shù)涉及一種能夠切換固態(tài)圖像傳感器的所有像素中的FD轉(zhuǎn)換效率的固態(tài)圖像傳感器、成像裝置和電子設(shè)備。光電二極管對入射光進行光電轉(zhuǎn)換。浮動擴散(FD)累積通過所述光電二極管獲得的電荷。附加電容部MIM的容量增加到其上的作為第二FD的FD2將電容增加到FD。所述附加電容部MIM由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述FD和第二FD的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電二極管的基板的表面上的金屬遮光膜形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。FD和FD+FD2之間的切換允許切換FD轉(zhuǎn)換效率。本技術(shù)適用于CMOS圖像傳感器。
【專利說明】
固態(tài)圖像傳感器、成像裝置和電子設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本技術(shù)涉及一種固態(tài)圖像傳感器、成像裝置和電子設(shè)備，更具體地，涉及一種能夠在所有像素中切換FD轉(zhuǎn)換效率的固態(tài)圖像傳感器、成像裝置和電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)提出了一種具有切換設(shè)置在各像素中的浮動擴散(FD)的轉(zhuǎn)換效率的特征的固態(tài)圖像傳感器(圖像傳感器)(參考專利文獻I)。
[0003]因為ro轉(zhuǎn)換效率由與FD的寄生電容的倒數(shù)成比例的值來定義，所以轉(zhuǎn)換效率的切換通過寄生電容的切換來實現(xiàn)。
[0004]根據(jù)專利文獻I的技術(shù)基于典型的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，并且提供了用于在具有第一容量的第一ro和具有大于第一容量的第二容量的第二ro之間切換的柵極。為了使轉(zhuǎn)換效率更高，關(guān)閉柵極使得第一 ro的寄生電容最小化，反之，為了使轉(zhuǎn)換效率更低，打開柵極使得第一 FD和第二 FD彼此連接，從而寄生電容最大化。
[0005]此外，專利文獻I的技術(shù)提出了組合像面位相差檢測用(ZAF)像素以切換ro轉(zhuǎn)換效率。
[0006]在具有像面位相差檢測的圖像傳感器中，用于自動聚焦的像面位相差檢測用(ZAF)像素埋入通常像素陣列中。相比于通常像素，ZAF像素設(shè)有用于遮擋入射光的一部分的遮光配線層。由于遮光性能，所以遮光配線層的面積比其他通常配線大。
[0007]在專利文獻I的技術(shù)中，ZAF遮光配線層用于形成寄生電容，作為用于切換FD轉(zhuǎn)換效率的第二容量，并且轉(zhuǎn)換效率的切換通過切換寄生電容的利用來實現(xiàn)。
[0008][引用文獻列表]
[0009][專利文獻]
[0010]專利文獻1:日本專利申請?zhí)亻_N0.2014-112580

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011][發(fā)明所要解決的問題]
[0012]為了最大化通常像素中的感度，通過在光電二極管的表面上聚焦設(shè)置在像素表面上的微透鏡來進行優(yōu)化。相比之下，在ZAF像素中，由于位相差檢測特性，所以通過在遮光膜的表面上聚焦微透鏡來進行優(yōu)化。
[0013]注意，由于ZAF用的遮光配線層設(shè)置在遠離光電二極管表面的位置，所以微透鏡的最佳曲率在通常像素和ZAF像素中是不同的。因此，如果試圖優(yōu)化兩種像素中的微透鏡，那么需要針對不同的像素生產(chǎn)具有不同曲率的微透鏡，這增加了過程數(shù)量并且導(dǎo)致高成本。如果優(yōu)先考慮過程數(shù)量(優(yōu)先考慮低成本)且具有相同曲率的微透鏡用于所有像素，那么通常像素的感度特性和ZAF像素的位相差檢測特性中的至少一種會被犧牲。
[0014]此外，由于ZAF用的遮光配線層用于形成將要被切換的寄生電容，所以與其同樣的容量不能形成在不具有遮光配線層的通常像素中。因此，專利文獻I的技術(shù)僅可以適用于僅作為固態(tài)圖像傳感器內(nèi)的一部分的ZAF像素，不能適用于通常像素。
[0015]鑒于前述情況獲得了本技術(shù)，特別地，本技術(shù)能夠在所有像素中切換ro轉(zhuǎn)換效率。
[0016][解決問題的方案]
[0017]根據(jù)本技術(shù)一個方面的固態(tài)圖像傳感器是前面照射型固態(tài)圖像傳感器，包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0018]具有所述光電轉(zhuǎn)換部的各像素設(shè)有所述電荷累積部和所述附加電容部，并且當(dāng)電荷累積在指定像素的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部中時，設(shè)置在所述指定像素中的電荷累積部可以將包含由所述附加電容部累積的附加容量的電荷容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部。
[0019]還可以包括被構(gòu)造成切換到其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此電連接的狀態(tài)以及其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此未電連接的狀態(tài)中的任一種的切換單元。
[0020]所述金屬層可以是由金屬制成的遮光膜。
[0021]所述金屬層可以是由鎢制成的遮光膜。
[0022]所述遮光膜可以被形成以構(gòu)成像面位相差檢測用像素。
[0023]當(dāng)在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上設(shè)置多晶硅層時，所述遮光膜可以形成在所述基板上的多晶硅上。
[0024]所述遮光膜可以形成在由設(shè)置在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上的所述多晶硅層構(gòu)成的傳輸柵極上。
[0025]所述遮光膜可以遮擋所述光電轉(zhuǎn)換部的上部、下部、左部和右部中的任一個。
[0026]所述配線層可以比一般配線的配線層更接近第二電極。
[0027]所述固態(tài)圖像傳感器是全局快門形式的，所述固態(tài)圖像傳感器還可以包括被構(gòu)造成存儲全局快門形式所需的各像素的像素信號的存儲單元，并且所述遮光膜可以遮擋所述存儲單元。
[0028]第一電極可以設(shè)置在與所述存儲單元上的遮光膜相對的位置。
[0029]根據(jù)本技術(shù)一個方面的成像裝置是包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的成像裝置，所述成像裝置包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0030]根據(jù)本技術(shù)一個方面的電子設(shè)備是包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0031]在本技術(shù)的一個方面中，包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器，通過光電轉(zhuǎn)換部對入射光進行光電轉(zhuǎn)換，通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷由電荷-電壓轉(zhuǎn)換部累積，通過電荷累積部將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部，通過附加電容部將容量增加到所述電荷累積部，所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0032][發(fā)明效果]
[0033]根據(jù)本技術(shù)的一個方面，可以在固態(tài)圖像傳感器的所有像素中切換H)轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0034]圖1是示出了固態(tài)圖像傳感器的構(gòu)成例的圖。
[0035]圖2是用于說明基板上的各像素的構(gòu)成例的圖。
[0036]圖3是用于說明圖1的像素陣列上的各像素的構(gòu)成例的圖。
[0037]圖4是用于說明形成在圖3的基板上的金屬遮光膜的構(gòu)成例的圖。
[0038]圖5是用于說明形成在由圖4的遮光膜構(gòu)成的層上的H)配線層的構(gòu)成的圖。
[0039]圖6是用于說明圖3至圖5的各層的疊層的斷面的圖。
[0040]圖7是用于說明作為形成在圖3的基板上的金屬遮光膜的另一個構(gòu)成例的第一變形例的圖。
[0041]圖8是用于說明作為其中H)配線層形成在比前述FD配線層更接近基板的層中的構(gòu)成例的第二變形例的圖。
[0042]圖9是用于說明當(dāng)圖1的像素陣列是全局快門型時各像素的構(gòu)成例的圖。
[0043]圖10是用于說明形成在圖9的基板上的金屬遮光膜的構(gòu)成例的圖。
[0044]圖11是用于說明形成在由圖10的遮光膜構(gòu)成的層上的H)配線層的構(gòu)成的圖。
[0045]圖12是用于說明圖9至圖11的各層的疊層的斷面的圖。
[0046]圖13是用于說明形成在由圖10的遮光膜構(gòu)成的層上的FD配線層的另一個構(gòu)成的圖。
[0047]圖14是用于說明在圖13的情況下的截面的圖。
[0048]圖15是用于說明包括本技術(shù)適用的固態(tài)圖像傳感器的成像裝置和電子設(shè)備的構(gòu)成的圖。
[0049]圖16是示出了固態(tài)圖像傳感器的使用例的圖。
【具體實施方式】
[0050]下面將參照【附圖說明】本技術(shù)適用的實施方案。
[0051 ]〈第一實施方案〉
[0052]〈固態(tài)圖像傳感器的構(gòu)成例〉
[0053]首先，將說明本技術(shù)適用的固態(tài)圖像傳感器的構(gòu)成例。圖1是示出了根據(jù)實施方案的本技術(shù)適用的固態(tài)圖像傳感器的構(gòu)成例的圖。
[0054]固態(tài)圖像傳感器11是由互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器等構(gòu)成的前面照射型圖像傳感器，并且被構(gòu)造成通過從被寫體接收光、在其上進行光電轉(zhuǎn)換并生成圖像信號來拍攝圖像。
[0055]注意，前面照射型圖像傳感器是具有以下構(gòu)成的圖像傳感器，其中來自被寫體的光入射到其上的光接收面(即，用于聚焦光的微透鏡(片上透鏡)和具有用于驅(qū)動各像素的晶體管等的配線的配線層)設(shè)置在從被寫體接收光的光電二極管上。
[0056]固態(tài)圖像傳感器11包括像素陣列單元21、垂直驅(qū)動單元22、列處理單元23、水平驅(qū)動單元24、系統(tǒng)控制單元25、像素驅(qū)動線26、垂直信號線27、信號處理單元28和數(shù)據(jù)存儲單元29。
[0057]在固態(tài)圖像傳感器11中，像素陣列單元21形成在未示出的半導(dǎo)體基板(芯片)上，并且垂直驅(qū)動單元22至系統(tǒng)控制單元25進一步集成到半導(dǎo)體基板上。
[0058]像素陣列單元21由具有用于生成并存儲與從被寫體入射的光量相對應(yīng)的電荷量的光電轉(zhuǎn)換元件的像素構(gòu)成，在圖1中，構(gòu)成像素陣列單元21的像素在水平方向(行方向)和垂直方向(列方向)上二維排列。
[0059]例如，在像素陣列單元21中，針對由配置在行方向的像素構(gòu)成的每個像素行，像素驅(qū)動線26沿著行方向配線，并且針對由配置在列方向的像素構(gòu)成的每個像素列，垂直信號線27沿著列方向配線。
[0060]垂直驅(qū)動單元22包括移位寄存器、地址解碼器等，并且被構(gòu)造成經(jīng)由像素驅(qū)動線26將信號等供給到各像素，以行單位等同時驅(qū)動像素陣列單元21的所有像素。
[0061]列處理單元23經(jīng)由垂直信號線27從像素陣列單元21的每個像素列的像素讀出信號，然后進行去噪處理、相關(guān)雙采樣處理和模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換處理等，從而生成像素信號。
[0062]水平驅(qū)動單元24包括移位寄存器、地址解碼器等，并且被構(gòu)造成順次選擇與列處理單元23的像素列相對應(yīng)的單位電路。作為水平驅(qū)動單元24的選擇性掃描的結(jié)果，受到列處理單元23針對各單位電路所進行的信號處理的像素信號被順次輸出到信號處理單元28。
[0063]系統(tǒng)控制單元25包括用于生成各種時序信號的時序發(fā)生器，并且被構(gòu)造成基于由時序發(fā)生器生成的時序信號來進行垂直驅(qū)動單元22、列處理單元23和水平驅(qū)動單元24的驅(qū)動控制。
[0064]信號處理單元28在必要時將數(shù)據(jù)臨時存儲到數(shù)據(jù)存儲單元29中，對從列處理單元23供給的像素信號進行諸如計算處理等信號處理，并且輸出由像素信號構(gòu)成的圖像信號。
[0065]〈像素的電路構(gòu)成〉
[0066]接著，將說明上述像素陣列單元21的各像素的電路構(gòu)成。圖2是示出了像素陣列單元21中設(shè)置的一個像素的電路構(gòu)成例的電路圖。
[0067]在圖2中，像素陣列單元21的像素包括光電二極管61、傳輸柵極部62、電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63、容量開關(guān)64、電荷累積部65、復(fù)位柵極部66、放大晶體管67和選擇晶體管68。
[0068]光電二極管61例如是由p-n結(jié)的光電二極管構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換元件，并且被構(gòu)造成接收來自被寫體的光，通過光電轉(zhuǎn)換生成與所接收的光量相對應(yīng)的電荷量，并且存儲所產(chǎn)生的電荷。
[0069]在光電二極管61和電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63之間設(shè)有傳輸柵極部62，并且其被構(gòu)造成根據(jù)施加到傳輸柵極部62的柵電極的驅(qū)動信號TRG，將存儲在光電二極管61中的電荷傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換部63。
[0070]例如，在圖2中，傳輸柵極部62、容量開關(guān)64、復(fù)位柵極部66和選擇晶體管68由η-通道的MOS晶體管構(gòu)成。
[0071]驅(qū)動信號TRG、FDG、RST和SEL分別被供給到傳輸柵極部62的柵電極至選擇晶體管68。這些驅(qū)動信號是在高電平下處于激活狀態(tài)(0Ν狀態(tài))且在低電平下處于非激活狀態(tài)(OFF狀態(tài))的脈沖信號。
[0072]因此，例如，在傳輸柵極部62處，當(dāng)供給到傳輸柵極部62的柵電極的驅(qū)動信號TRG處于激活狀態(tài)而打開傳輸柵極部62時，在光電二極管61中累積的電荷被傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換部63。
[0073]電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63是浮動擴散區(qū)域(FD)，其經(jīng)由傳輸柵極部62將從光電二極管61傳輸?shù)碾姾赊D(zhuǎn)換為諸如電壓信號等電信號，然后輸出所得的信號。
[0074]電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63與復(fù)位柵極部66連接，并且還經(jīng)由放大晶體管67和選擇晶體管68與垂直信號線27連接。此外，電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63還經(jīng)由容量開關(guān)64與電荷累積部65連接。電荷累積部65是將電荷轉(zhuǎn)換成諸如電壓信號等電信號的浮動擴散區(qū)域(FD)，并且還包括后述的附加電容部MIM。注意，電荷累積部65是浮動擴散區(qū)域(FD)，但是因為電荷累積部65與包含后述的附加電容部MIM的容量一起操作，所以由電容的電路符號表不。
[0075]根據(jù)驅(qū)動信號H)G打開或關(guān)閉容量開關(guān)64，由此將電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65之間的連接切換成電連接狀態(tài)和未電連接狀態(tài)中的任一種狀態(tài)。
[0076]具體地，驅(qū)動信號FDG被供給到容量開關(guān)64的柵電極，并且當(dāng)打開驅(qū)動信號FDG時，容量開關(guān)64正下方的電位變深，電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65彼此電連接。
[0077]反過來，當(dāng)關(guān)閉驅(qū)動信號H)G時，容量開關(guān)64正下方的電位變淺，電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65彼此未電連接。
[0078]因此，通過打開和關(guān)閉驅(qū)動信號H)G，可以將容量增加到電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63并且可以改變像素的感度。具體地，當(dāng)累積的電荷的變化量由△ Q表示并且在電荷變化量為△ Q時電壓的變化量和電容分別由A V和C表示的時候，AV= AQ/C的關(guān)系成立。
[0079]對于電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63的電容為Cfd且電荷累積部65的容量為CFD2，在驅(qū)動信號FDG處于ON狀態(tài)的同時，被讀出信號電平的像素的區(qū)域中的電容C由Cfd+Cfd2表示。相比之下，當(dāng)關(guān)閉驅(qū)動信號FDG時，電容C變?yōu)镃FD，并且因此提高了相對于電荷變化量的電壓感度(電壓變化量:FD轉(zhuǎn)換效率)。
[0080]如上所述，在固態(tài)圖像傳感器11中，像素的感度通過打開或關(guān)閉驅(qū)動信號roG而適宜地改變。例如，當(dāng)打開驅(qū)動信號FDG時，電荷累積部65與電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63電連接，因此，從光電二極管61傳輸?shù)诫姾?電壓轉(zhuǎn)換部63的電荷的一部分除了累積在電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63中之外，還累積在電荷累積部65中。
[0081]復(fù)位柵極部66是用于必要時初始化(復(fù)位)從電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63至電荷累積部65的各區(qū)域的元件，并且具有與電源電壓VDD的電源連接的漏極和與電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63連接的源極。驅(qū)動信號RST作為復(fù)位信號施加到復(fù)位柵極部66的柵電極。
[0082]當(dāng)驅(qū)動信號RST進入激活狀態(tài)時，復(fù)位柵極部66變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，并且電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63等的電位被復(fù)位到電源電壓VDD的水平。換句話說，電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63等被初始化。
[0083]放大晶體管67具有與電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63連接的柵電極和與電源電壓VDD的電源連接的漏極，并且用作讀出通過在光電二極管61處的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷的源跟隨電路的輸入單元。具體地，放大晶體管67具有經(jīng)由選擇晶體管68與垂直信號線27連接的源極，因此構(gòu)成了與垂直信號線27的一端連接的恒定電流源和源跟隨電路。
[0084]選擇晶體管68在放大晶體管67的源極和垂直信號線27之間連接，并且驅(qū)動信號SEL作為選擇信號供給到選擇晶體管68的柵電極。當(dāng)驅(qū)動信號SEL進入激活狀態(tài)時，選擇晶體管68變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，并且具有選擇晶體管68的像素進入選擇狀態(tài)。當(dāng)像素進入選擇狀態(tài)時，從放大晶體管67輸出的信號經(jīng)由垂直信號線27由列處理單元23讀出。
[0085]此外，對于像素，作為圖1中的像素驅(qū)動線26，多條驅(qū)動線例如針對各像素行配線。因此，驅(qū)動信號TRG、FDG、RST和SEL從垂直驅(qū)動單元22經(jīng)由作為像素驅(qū)動線26的驅(qū)動線供給到像素內(nèi)。
[0086]〈像素的物理結(jié)構(gòu)〉
[0087]接著，將參照圖3至圖6對上述像素的物理結(jié)構(gòu)進行說明。注意，參照圖2說明的部件和與其對應(yīng)的部件將由相同的名稱和附圖標記標明，并且將適宜地省略其說明。
[0088]圖3是基板上的元件隔離層、多晶硅和觸頭形成在其中的像素的第一層的俯視圖。注意，在圖3至圖5中，朝向圖紙面的方向是入射光的入射方向，并且圖3中的光電二極管(PD) 61是光接收面。
[0089]另外，圖4是作為第一層的上層(是相對于入射光的入射方向在光源側(cè)的層)并且形成有遮光膜的第二層的俯視圖。在下文中，第二層也將被稱為遮光膜層。
[0090]此外，圖5是作為第二層的上層并且形成有用于連接觸頭的配線的第三層的俯視圖。在下文中，第三層也將被稱為配線層。
[0091 ]此外，圖6示出了在第一層至第三層層疊的狀態(tài)下的像素的A-A’斷面和B-B’斷面，其中圖6的右上部示出了在通常像素情況下的圖6的左上部的A-A’斷面。
[0092]此外，圖6的右下部示出了像面位相差檢測用像素(ZAF像素)的側(cè)斷面，S卩，圖6的左下部的B-B’斷面。圖6中的側(cè)斷面示出了圖3中所示的作為最下層的第一層、圖4中所示的第二層和圖5中所示的第三層在圖中向上依序的疊層。
[0093]此外，在圖6的右上部和右下部的斷面中，在圖中從上向下的方向是入射光的入射方向。圖3至圖5中的黑色正方形表示(阱)觸頭(電極)的位置，圖6中的帶有縱線部的圓圈表示對應(yīng)于連接配線的觸頭的位置。
[0094]此外，在圖3至圖6的各圖的左上部示出了一個像素的第一層的俯視圖，圖3至圖6的各圖的右部示出了在水平方向和垂直方向的2X 2像素的四個像素的俯視圖。此外，在圖3至圖6的各圖的右部的四個像素51-1?51-4之中，右下的像素51-4是ZAF像素，而其他的像素51-1?51-3是通常像素。
[0095]首先，將參照圖3的左上部說明一個像素的第一層的物理構(gòu)成。圖3中的像素51由元件隔離層D包圍，并且在其大致下半部分的區(qū)域設(shè)有光電二極管61。
[0096]在圖3中的光電二極管61的上部設(shè)有傳輸柵極部(TRG)62，并且傳輸柵極部62被打開和關(guān)閉以將累積在光電二極管61中的電荷傳輸?shù)接筛訑U散區(qū)域(浮動擴散(FD))構(gòu)成的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63。
[0097]在圖3中的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63的左側(cè)設(shè)有用于控制構(gòu)成第二浮動擴散區(qū)域(FD)的電荷累積部65和電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63之間的電連接的容量開關(guān)64。因此，容量開關(guān)64在打開和關(guān)閉之間切換，使得電荷累積部65和電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63彼此電連接和未電連接。
[0098]在圖3中的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63的右側(cè)設(shè)有用于排出累積在電荷累積部65和電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63中的電荷的復(fù)位柵極部66。因此，容量開關(guān)64在打開和關(guān)閉之間切換，使得電荷累積部65和電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63彼此電連接和未電連接。
[0099]在圖3中的復(fù)位柵極部66的右側(cè)設(shè)有放大晶體管67。如圖5和圖6所不，放大晶體管67通過縱線部表示的配線91電連接，放大從電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63供給的電信號，然后將放大的信號輸出到選擇晶體管68。
[0100]在圖3中的放大晶體管67的右側(cè)設(shè)有選擇晶體管68。當(dāng)驅(qū)動信號SEL進入激活狀態(tài)時，選擇晶體管68變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，并且從放大晶體管67輸出的信號經(jīng)由與垂直信號線27連接的觸頭SO輸出。
[0101]圖3的右部示出了作為像素51-1?51-4的2X2像素(水平方向X垂直方向)的四個像素，每一個都是圖3的左部中所示的像素51。在水平方向和垂直方向像素51以這種方式配置，從而形成像素陣列單元21。
[0102]接著，參照圖4說明用作通過相對于光接收面在入射光的光源側(cè)在第一層上堆疊而形成的遮光膜層的第二層。
[0103]由圖4的右部中的斜線表示的范圍是遮光膜71。遮光膜71例如由鎢制成。由鎢制成的遮光膜是用于抑制電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器中的垂直傳輸路徑上的光入射(拖尾)的一般結(jié)構(gòu)。然而，盡管遮光膜在CCD中用于抑制拖尾，但是遮光膜71也用于實現(xiàn)像面位相差檢測用像素。
[0104]具體地，圖4的右部中的兩個垂直像素X兩個水平像素的右下部的像素51-4是像面位相差檢測用像素(ZAF像素)。其他像素51-1?51-3是通常像素，其中在光電二極管61上方的遮光膜71具有開口的布置。相比之下，像面位相差檢測用像素(ZAF像素)具有其中光電二極管61的一部分被遮光膜71遮擋的布置。在圖4中，不出了光電二極管61的上側(cè)被遮光膜71遮擋的構(gòu)成例。
[0105]另外，由于遮光膜71形成了形成在第一層和第三層之間的由金屬層構(gòu)成的第二層，所以在形成觸頭的位置，未設(shè)置遮光膜71，以防止電氣短路的發(fā)生。
[0106]接著，將參照圖5說明第三層的構(gòu)成。
[0107]第三層是由圖5中的縱線部表示的H)配線91和用于形成附加電容部MM以將附加容量增加到電荷累積部65(8卩，第二ro)的電極91a形成在其中的FD配線層。在圖5的縱線部中，在對應(yīng)于由圖3和圖4中的黑色正方形表示的觸頭的位置處的圓圈表示觸頭電連接的地方。此外，在縱線部所示的第三層中，呈長方形形狀的電極91a在面向電極91a的位置處與設(shè)置在第三層下方的第二層中的遮光膜71配對，并且一起形成附加電容部MM。附加電容部M頂?shù)娜萘吭黾拥诫姾衫鄯e部65的容量，如上所述，F(xiàn)D轉(zhuǎn)換效率因而降低。
[0108]具體地，分別在圖6的右上部和右下部中的由虛線包圍的A2-A’和B2-B’的范圍內(nèi)，電極91a和遮光膜71在圖6中的垂直方向上彼此相對，并且這樣的構(gòu)成形成了附加電容部MM。另外，電極9Ia經(jīng)由觸頭65a連接，從而增加第一層中的浮動擴散層(η+)的電荷累積部65的容量，并且容量開關(guān)64打開，從而與作為浮動擴散區(qū)域的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63連接。這使得FD轉(zhuǎn)換效率降低。
[0109]相比之下，分別在圖6的右上部和右下部中的Α1-Α2和Β1-Β2的范圍內(nèi)，由于不存在遮光膜71并且未形成附加電容部M頂，所以H)配線91經(jīng)由觸頭63a與形成為第一層中的浮動擴散區(qū)域(η+)的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63連接。在這種情況下，除非打開容量開關(guān)64，否則電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63僅具有它自己的容量，因此FD轉(zhuǎn)換效率不會降低。
[0110]結(jié)果，如上所述形成的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65通過容量開關(guān)64彼此電連接和未電連接，并且這能夠切換像素信號的ro轉(zhuǎn)換效率(感度)。此外，利用這種構(gòu)成，由于根據(jù)電荷累積部65和附加電容部MM的容量總和是否增加到電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63的容量中來切換FD轉(zhuǎn)換效率，所以在不區(qū)別通常像素和像面位相差檢測用像素的情況下，這允許在所有像素中統(tǒng)一切換FD轉(zhuǎn)換效率。
[0111]此外，在通常像素中，為了最大化感度，例如，調(diào)整如圖6的右上部和右下部所示的微透鏡ML的曲率，從而在光電二極管61的表面(Si表面)上聚焦。在像面位相差檢測用像素(ZAF像素)的情況下，在遮光膜71的位置(高度)聚焦會最大化像面位相差檢測用像素的特性。因此，如果遮光膜71和光電二極管61的表面(Si表面)在高度方面相差很大，那么需要不同曲率以適合微透鏡的曲率而用于通常像素和像面位相差檢測用像素，從而使通常像素和像面位相差檢測用像素分別滿足上述特性。因此，有必要增加用于加工的過程數(shù)量，或者為了不增加過程數(shù)量而犧牲任何特性。
[0112]然而，如圖6的右上部和右下部所示，作為遮光膜71被形成為接近光電二極管61(作為使用遮光膜71形成像面位相差檢測用像素的結(jié)果)的結(jié)果，可以用所有具有相同曲率的微透鏡ML將特性最大化，從而抑制由于加工不同曲率的微透鏡時發(fā)生的過程數(shù)量的增加而造成的成本增加。
[0113]另外，考慮到光傾斜入射，有利的是，在光電二極管61上直接形成遮光膜71以形成像面位相差檢測用像素(ZAF像素)。具體地，如果由金屬制成的遮光膜71形成在不同于光電二極管61的高度的上層中，那么光傾斜入射可以不受遮光膜71遮擋，并且可以穿過遮光膜71和Si表面之間的間隙，然后進入光電二極管61。相比之下，如圖6的右上部和右下部所示，由于遮光膜71直接形成在光電二極管61上，所以傾斜光不會進入光電二極管61。
[0114]如上所述，在H)配線91直接下方的層中未設(shè)有由遮光膜71構(gòu)成的金屬層，但是僅在形成用于將附加容量增加到電荷累積部65的附加電容部MM的遮光膜71上方設(shè)有電極91a0
[0115]利用這種構(gòu)成，附加電容部MM的容量增加到電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63的電荷容量，從而允許電荷累積部65的容量被設(shè)置為更大值，并且電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65通過容量開關(guān)64彼此電連接和未電連接，這實際上允許在具有不同擴散電容的浮動擴散區(qū)域之間的切換。
[0116]結(jié)果，通過容量開關(guān)64使電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65彼此電連接，容量增加且H)轉(zhuǎn)換效率降低。相比之下，通過容量開關(guān)64使電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65彼此未電連接，容量減小且轉(zhuǎn)換效率增加。作為以這種方式切換FD轉(zhuǎn)換效率的結(jié)果，可以切換感度。
[0117]在其中第三層的電極91a的下方的遮光膜71覆蓋多晶硅柵極的構(gòu)成的情況下，還可以增加附加電容部MIM的容量。具體地，由于遮光膜71形成為遵循下層形狀的凹凸的形狀，所以在存在多晶硅柵極的部分，遮光膜71和電極91a之間的距離變小。結(jié)果，例如，如圖6的右上部和右下部所示，在設(shè)置了傳輸柵極部62的柵電極的情況下，遮光膜71和電極91a之間的距離越短，附加電容部MM的容量越大。雖然多晶硅柵極在本文中作為例子，但是從基板(Si)的表面朝向上層上升的任意結(jié)構(gòu)都可以產(chǎn)生類似的效果。例如，可以使用諸如Locos等氧化物膜元件隔離。
[0118]此外，由于遮光膜71不僅配置在通常像素中，而且配置在像面位相差檢測用像素(ZAF像素)中，所以電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63周邊的結(jié)構(gòu)在通常像素和像面位相差檢測用像素中是共同的，這使得通常像素和像面位相差檢測用像素的FD轉(zhuǎn)換效率基本上彼此相同。
[0119]因此，除了遮擋像面位相差檢測用像素(ZAF像素)的光電二極管61的那部分以外，通常像素和像面位相差檢測用像素(ZAF像素)具有共同的布置，這使得所有像素中的轉(zhuǎn)換效率是相同的。結(jié)果，防止了由于像素之間的轉(zhuǎn)換效率的差異而可能會在后續(xù)處理中發(fā)生的缺點。
[0120]此外，如果僅在像面位相差檢測用像素中設(shè)有遮光膜71，那么因為像面位相差檢測用像素的數(shù)量比通常像素的數(shù)量少且像面位相差檢測用像素因此將散布在像素陣列單元21中，所以遮光膜71將被設(shè)置為較小的尺寸。由于當(dāng)遮光膜71被設(shè)置為較小尺寸時，遮光膜71將會處于電浮動狀態(tài)，所以產(chǎn)生用于形成電荷累積部65的容量的效果將不能夠發(fā)生。為了防止遮光膜71變?yōu)殡姼訝顟B(tài)，遮光膜71需要被固定到電源、GND等。如果僅在像面位相差檢測用像素中改變配線布置，那么存在的擔(dān)憂是，由電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65產(chǎn)生的容量(轉(zhuǎn)換效率)不同于通常像素的容量，這是不可取的。為了防止上述缺點，在通常像素中也設(shè)有遮光膜71，從而僅可能通過遮光膜71提取到像素陣列的外側(cè)，并且施加一定電位到像素陣列21的外側(cè)，從而遮光膜71將不會變成電浮動狀態(tài)。
[0121]〈第一變形例〉
[0122]以上已經(jīng)說明了在像面位相差檢測用像素的形成中，設(shè)置遮光膜71以遮擋如圖7的左上部所示的光電二極管61的上部的例子。然而，只要可以形成像面位相差檢測用像素，遮光膜71就可以以遮擋光電二極管61的其他部分的方式設(shè)置。具體地，如圖7的右上部所示，可以設(shè)置遮光部71使得光電二極管61的下部被遮擋?？蛇x擇地，如圖7的左下部和右下部所示，可以設(shè)置遮光部71使得各自的光電二極管61的右部和左部被遮擋。
[0123]〈第二變形例〉
[0124]雖然以上已經(jīng)說明了在與H)配線91相同的金屬配線層中設(shè)有傳輸柵極部62的柵電極的例子，但是例如，如圖8所示在電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65處，H)配線層101可以用作配線層，并且可以使用一般配線91代替上述FD配線91用于傳輸柵極部62的柵電極，從而形成附加電容部M頂?shù)碾姌O1 Ia形成在接近遮光膜71的層中。
[0125]在圖8中，左部示出了對應(yīng)于圖6的右上部的通常像素的側(cè)斷面，并且右部示出了對應(yīng)于圖6的右下部的像面位相差檢測用像素的側(cè)斷面，都示出了使用一般配線91代替上述FD配線91且FD配線1I形成在比上述FD配線91更接近遮光膜71的位置的例子。
[0126]利用這種構(gòu)成，由于形成附加電容部MIM的電極1la配置在更接近遮光膜71的位置，所以附加電容部MIM的容量增加，與用作第二浮動擴散區(qū)域的電荷累積部65的容量一起獲得更大的容量，使得H)轉(zhuǎn)換效率進一步降低，從而允許利用它們之間較大的差異在兩個FD轉(zhuǎn)換效率之間切換。
[0127]此外，如同F(xiàn)D配線101，在不改變其他一般配線91和遮光膜71之間的距離的情況下，僅ro配線ιο?可以在接近遮光膜71的位置進行配線。這使得除了 ro配線ιο?以外的一般配線91和遮光膜71之間的容量不被改變。結(jié)果，可以在防止發(fā)生諸如由一般配線91和遮光膜71之間的容量增加導(dǎo)致的晶體管的動作延遲等失敗的同時僅增加附加電容部MM的容量。
[0128]〈第二實施方案〉
[0129]雖然以上已經(jīng)說明了典型的前面照射型CMOS圖像傳感器的例子，但是圖像傳感器可以是所謂的全局快門形式的前面照射型CMOS圖像傳感器，其設(shè)有針對各像素的存儲器且被構(gòu)造成同時讀出所有像素中的像素信號。
[0130]圖9至圖12是示出了分別對應(yīng)于圖3至圖6的全局快門形式的前面照射型CMOS圖像傳感器的第一層至第三層和其側(cè)斷面的圖。注意，在圖9至圖12中，具有與圖3至圖6中的部件相同作用的部件將由相同的名稱和附圖標記標明，并且將適宜地省略其說明。
[0131]因此，圖9至圖12與圖3至圖6的不同之處在于，在圖3至圖6中像素51示出在像素單位中，而在圖9至圖12中像素示出為像素151。
[0132]此外，各像素151設(shè)有用于向存儲器171(圖12)打開和關(guān)閉柵極的傳輸柵極部(TRG2H61和用于復(fù)位光電二極管61的溢出式柵極部(0FG)162，該存儲器在像素單位中同時存儲由光電二極管(P D) 61累積的電荷的信號。
[0133]配置傳輸柵極部161以覆蓋存儲器171。傳輸柵極部161和溢出式柵極部162由作為在高電平下處于激活狀態(tài)(0N狀態(tài))且在低電平下處于非激活狀態(tài)(OFF狀態(tài))的脈沖信號的未示出的驅(qū)動信號TRG2和OFG分別驅(qū)動。
[0134]在各像素151中，如圖10所示的像素151-1至151-4，遮光膜71形成為第二層，S卩，包括光電二極管61的第一層的上層。同樣在第二層中，就防止短路來說，在觸頭的周邊未設(shè)有遮光膜71。注意，像素151中的遮光膜71例如由鎢制成，并且在全局快門形式的CMOS圖像傳感器中抑制了在存儲器171 (圖12)上的光入射(PLS = paraSitic light senSitivity:類似于拖尾的現(xiàn)象)。
[0135]此外，如圖11所示，由FD配線91構(gòu)成的第三層形成在由遮光膜71構(gòu)成的第二層上，并且第三層的一部分形成電極91a。
[0136]在這種構(gòu)成中，在由圖12所示的C-C’斷面中的點線圍繞的C2-C ’的范圍內(nèi)，電極91a和遮光膜71彼此相對，從而形成附加電容部MM。另外，電極91a經(jīng)由觸頭65a連接，并且附加電容部MIM的容量因此增加到由作為第一層的浮動擴散區(qū)域(η+層)構(gòu)成的電荷累積部65ο
[0137]相比之下，在圖12所示的C1-C2的范圍內(nèi)，F(xiàn)D配線91經(jīng)由觸頭63a連接，并且電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63用作作為第一層的浮動擴散區(qū)域(η+層)。然而，在電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63中，由于遮光膜71未形成在ro配線91對面的位置，所以沒有形成附加電容部M頂，電荷累積部65僅具有它自己的容量。
[0138]如上所述形成的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65通過容量開關(guān)64彼此電連接和未電連接，并且這能夠切換像素信號的FD轉(zhuǎn)換效率(感度)。
[0139]結(jié)果，同樣在全局快門形式的CMOS圖像傳感器中，可以在所有像素中實現(xiàn)FD轉(zhuǎn)換效率的切換。
[0140]〈第三變形例>
[0141]雖然以上說明了如下例子:遮光膜71與設(shè)置在第三層中的電極91a彼此相對，從而形成附加電容部MIM，使得電荷累積部65的容量增加，但是只要電極91a與遮光膜71相對，電極91a就可以設(shè)置在另一個區(qū)域中，例如如圖13所示，可以形成電極91b代替電極91a。
[0142]具體地，在全局快門形式的CMOS圖像傳感器的像素151中，由于作為占用相對較大面積的存儲器171上的多晶硅柵極(TRG2)的傳輸柵極部161存在于光電二極管61上，所以電極91b形成為在其上的層。
[0143]在這種構(gòu)成中，如由圖14所示的D-D’斷面中的點線圍繞的D2-D ’的范圍所示，電極91b和遮光膜71彼此相對，從而形成附加電容部MM。另外，電極91b經(jīng)由觸頭65a連接，并且容量因此增加到由作為第一層的浮動擴散區(qū)域(η+層)構(gòu)成的電荷累積部65的容量中。
[0144]相比之下，在圖14所示的D1-D2的范圍內(nèi)，H)配線91經(jīng)由觸頭63a連接，并且第一層的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63用作浮動擴散區(qū)域(η+層)。然而，在電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63中，由于遮光膜71未形成在FD配線91對面的位置，所以沒有形成附加電容部ΜΜ，并且由于在電荷累積部65未連接的情況下容量不會增加，所以電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63僅具有它自己的電容。
[0145]此外，如圖14所示，當(dāng)在傳輸柵極部171上設(shè)有電極91b時，電極91b和遮光膜71之間的距離比圖12中所示的電極91a和遮光膜71之間的距離近，附加電容部MM的附加容量也增加。結(jié)果，如上所述形成的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部63和電荷累積部65通過容量開關(guān)64彼此電連接和未電連接，并且這能夠切換變化較大的兩種類型的像素信號的FD轉(zhuǎn)換效率(感度)。
[0146]結(jié)果，在電極91b以這種方式形成的全局快門形式的CMOS圖像傳感器中，也可以在所有像素中實現(xiàn)FD轉(zhuǎn)換效率的切換。
[0147]〈電子設(shè)備的應(yīng)用例〉
[0148]上述固態(tài)圖像傳感器例如適用于各種電子設(shè)備，包括諸如數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機等成像裝置、具有成像功能的便攜式電話和具有成像功能的其他裝置。
[0149]圖15是示出了作為本技術(shù)適用的電子設(shè)備的成像裝置的構(gòu)成例的圖。
[0150]圖15中所示的成像裝置201包括光學(xué)系統(tǒng)202、快門203、固態(tài)圖像傳感器204、驅(qū)動電路205、信號處理電路206、監(jiān)視器207和存儲器208，并且能夠拍攝靜止圖像和運動圖像。
[0151]光學(xué)系統(tǒng)202包括一個或多個透鏡，并且被構(gòu)造成將光(入射光)從被寫體引導(dǎo)到固態(tài)圖像傳感器204，然后將光聚焦到固態(tài)圖像傳感器204的光接收面上。
[0152]快門203配置在光學(xué)系統(tǒng)202和固態(tài)圖像傳感器204之間，并且在驅(qū)動電路205的控制下控制光到固態(tài)圖像傳感器204的光照射期間和遮光期間。
[0153]固態(tài)圖像傳感器204由上述固態(tài)圖像傳感器11或者由包含固態(tài)圖像傳感器11的封裝構(gòu)成。固態(tài)圖像傳感器204根據(jù)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)202和快門203聚焦在光接收面上的光而在一定期間累積信號電荷。累積在固態(tài)圖像傳感器204中的信號電荷根據(jù)從驅(qū)動電路205供給的驅(qū)動信號(時序信號)被傳輸。
[0154]驅(qū)動電路205輸出用于控制固態(tài)圖像傳感器204的傳輸操作和快門203的快門操作的驅(qū)動信號，以驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器204和快門203。
[0155]信號處理電路206對從固態(tài)圖像傳感器204輸出的信號電荷進行各種信號處理。通過信號處理電路206的信號處理獲得的圖像(圖像數(shù)據(jù))被供給到用于顯示的監(jiān)視器207或供給到用于存儲(記錄)的存儲器208。
[0156]在具有這種構(gòu)成的成像裝置201中，也可以通過應(yīng)用固態(tài)圖像傳感器11代替前述固態(tài)圖像傳感器204而在所有像素中實現(xiàn)FD轉(zhuǎn)換效率的切換。
[0157]〈固態(tài)圖像傳感器的使用例〉
[0158]圖16是示出了上述固態(tài)圖像傳感器11的使用例的圖。
[0159]上述固態(tài)圖像傳感器11例如可以用在感測諸如可見光、紅外光、紫外光和X-光等光的各種情況中，如下:
[0160]-供拍攝欣賞用圖像的裝置，例如，數(shù)碼相機和具有相機功能的便攜式裝置，
[0161]-供交通使用的裝置，例如，諸如自動停止等安全駕駛以及用于識別駕駛員的狀態(tài)等在汽車的前方、后方、周圍、車內(nèi)等成像的車載傳感器、用于監(jiān)視運行車輛和道路的監(jiān)控相機和用于測量車輛之間的距離等的測距傳感器，
[0162]-供家用電器使用的裝置，例如，成像用戶的手勢并根據(jù)手勢而操作裝置的電視機、冰箱和空調(diào)，
[0163]-供醫(yī)療和衛(wèi)生保健使用的裝置，例如，內(nèi)視鏡和用于接收血管造影術(shù)用的紅外光的裝置，
[0164]-供安全使用的裝置，例如，用于預(yù)防犯罪的監(jiān)控相機和用于個人認證的相機，
[0165]-供美容護理使用的裝置，例如，被構(gòu)造成成像皮膚的皮膚測試裝置和用于成像頭皮的顯微鏡，
[0166]-供運動使用的裝置，例如，運動用的運動相機和穿戴式相機，
[0167]-供農(nóng)業(yè)使用的裝置，例如，用于監(jiān)視田地和作物狀態(tài)的相機。
[0168]本技術(shù)還可以具有以下構(gòu)成。
[0169](I)—種前面照射型固態(tài)圖像傳感器，包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0170](2)根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中具有所述光電轉(zhuǎn)換部的各像素設(shè)有所述電荷累積部和所述附加電容部，并且當(dāng)電荷累積在指定像素的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部中時，設(shè)置在所述指定像素中的電荷累積部將包含由所述附加電容部累積的附加容量的電荷容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部。
[0171](3)根據(jù)權(quán)利要求(2)所述的固態(tài)圖像傳感器，還包括被構(gòu)造成切換到其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此電連接的狀態(tài)以及其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此未電連接的狀態(tài)中的任一種的切換單元。
[0172](4)根據(jù)權(quán)利要求(I)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述金屬層是由金屬制成的遮光膜。
[0173](5)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述金屬層是由鎢制成的遮光膜。
[0174](6)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜被形成以構(gòu)成像面位相差檢測用像素。
[0175](7)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中當(dāng)在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上設(shè)置多晶硅層時，所述遮光膜形成在所述基板上的多晶硅上。
[0176](8)根據(jù)權(quán)利要求(7)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜形成在由設(shè)置在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上的所述多晶硅層構(gòu)成的傳輸柵極上。
[0177](9)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜遮擋所述光電轉(zhuǎn)換部的上部、下部、左部和右部中的任一個。
[0178](10)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述配線層比一般配線的配線層更接近第二電極。
[0179](11)根據(jù)權(quán)利要求(4)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述固態(tài)圖像傳感器是全局快門形式的，所述固態(tài)圖像傳感器還包括被構(gòu)造成存儲全局快門形式所需的各像素的像素信號的存儲單元，其中所述遮光膜遮擋所述存儲單元。
[0180](12)根據(jù)權(quán)利要求(11)所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一電極設(shè)置在與所述存儲單元上的遮光膜相對的位置。
[0181](13)—種包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的成像裝置，所述成像裝置包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部；被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0182](14)—種包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括:被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部；被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部;被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
[0183]附圖標記列表
[0184]11固態(tài)圖像傳感器21像素陣列單元
[0185]51像素61光電二極管
[0186]62傳輸柵極部63電荷-電壓轉(zhuǎn)換部
[0187]64容量開關(guān)65電荷累積部
[0188]66復(fù)位柵極部67放大晶體管
[0189]68選擇晶體管71遮光膜
[0190]91H)配線91電極
[0191]151像素161傳輸柵極部
[0192]162溢出式柵極部
【主權(quán)項】
1.一種前面照射型固態(tài)圖像傳感器，包括: 被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中 所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中具有所述光電轉(zhuǎn)換部的各像素設(shè)有所述電荷累積部和所述附加電容部，并且當(dāng)電荷累積在指定像素的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部中時，設(shè)置在所述指定像素中的電荷累積部將包含由所述附加電容部累積的附加容量的電荷容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像傳感器，還包括被構(gòu)造成切換到其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此電連接的狀態(tài)以及其中所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部彼此未電連接的狀態(tài)中的任一種的切換單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述金屬層是由金屬制成的遮光膜。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述金屬層是由鎢制成的遮光膜。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜被形成以構(gòu)成像面位相差檢測用像素。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中當(dāng)在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上設(shè)置多晶硅層時，所述遮光膜形成在所述基板上的多晶硅上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜形成在由設(shè)置在所述基板的位于光的光源側(cè)的表面上的所述多晶硅層構(gòu)成的傳輸柵極上。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述遮光膜遮擋所述光電轉(zhuǎn)換部的上部、下部、左部和右部中的任一個。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述配線層比一般配線的配線層更接近第二電極。11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中所述固態(tài)圖像傳感器是全局快門形式的， 所述固態(tài)圖像傳感器還包括被構(gòu)造成存儲全局快門形式所需的各像素的像素信號的存儲單元，其中 所述遮光膜遮擋所述存儲單元。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)圖像傳感器，其中第一電極設(shè)置在與所述存儲單元上的遮光膜相對的位置。13.—種包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的成像裝置，所述成像裝置包括: 被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中 所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。14.一種包括前面照射型固態(tài)圖像傳感器的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括: 被構(gòu)造成進行入射光的光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成累積通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的電荷-電壓轉(zhuǎn)換部； 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷-電壓轉(zhuǎn)換部的電荷累積部;和 被構(gòu)造成將容量增加到所述電荷累積部的附加電容部，其中 所述附加電容部由第一電極和第二電極構(gòu)成，第一電極由其中形成有與所述電壓轉(zhuǎn)換部和所述電荷累積部的端子電連接的配線的配線層形成，第二電極由設(shè)置在其上形成有所述光電轉(zhuǎn)換部的基板的表面上的金屬層形成，所述基板的該表面更接近光的光源，所述金屬層設(shè)置為比所述配線層更接近所述基板并且與所述配線層相對。
【文檔編號】H04N5/355GK105934826SQ201580005763
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月7日
【發(fā)明人】町田貴志, 山下和芳
【申請人】索尼公司