專利名稱：固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備。具體地講，本發(fā)明涉及這樣的固態(tài)成
像裝置和電子設(shè)備，其中像素部分是由多個(gè)受光區(qū)域組成并且每個(gè)受光區(qū)域的大小取決于 由所述受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于典型為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器的半導(dǎo)體圖像傳感器，永 遠(yuǎn)需要通過(guò)減小像素大小和增加相同圖像面積中的像素?cái)?shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)像素增加。然而，隨著 像素的增加，信號(hào)的量變得較小，并且變得難以確保相同的S/N比率(參照日本專利公開 No. 2006-173634)。此外，紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)像素之間的靈敏度的差也變得較 大，這導(dǎo)致了色平衡的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
圖IIA是用于描述CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的示意截面圖。如果在這 樣的CM0S圖像傳感器中減少像素大小，則圖像形成能力中的逐個(gè)波長(zhǎng)的差別成為問(wèn)題。例 如，即使當(dāng)焦點(diǎn)與光電二極管相匹配時(shí)，如圖IIB所示，硅基片表面上的能量分布在藍(lán)色、 綠色和紅色像素之間不同。該分布差導(dǎo)致了諸如靈敏度劣化和顏色遮蔽的問(wèn)題。
本發(fā)明需要基于由光電二極管處理的波段(wavelength band)改變光電二極管的 大小的需要，由此調(diào)整顏色之間的靈敏度平衡。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，所述裝置包括被配置為包括對(duì) 應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域的像素部分，以及被配置為將多個(gè)受光區(qū)域彼此分開、使得 其中像素部分中的每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的 能量分布(energy profile)的元件隔離器。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子設(shè)備，包括固態(tài)成像裝置，所述固態(tài) 成像裝置被配置為具有其中放置了多個(gè)對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的受光區(qū)域的像素部分，以及將多 個(gè)受光區(qū)域彼此分開、使得其中像素部分中的每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光區(qū)域處 理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布的元件隔離器；以及圖像處理器，被配置作為圖像處理 由固態(tài)成像裝置中的受光區(qū)域的光接收產(chǎn)生的信號(hào)。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，多個(gè)受光區(qū)域的每一個(gè)的大小適合于用由受光區(qū)域處理的 波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布，并因此可調(diào)整多個(gè)受光區(qū)域的光接收靈敏度的平衡。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于處理的波長(zhǎng)的能量分布來(lái)設(shè)定像素中的受光區(qū)域的大 小，從而可調(diào)整顏色之間的靈敏度平衡。


圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性平面圖。
圖2是示出了對(duì)應(yīng)于B、R、Gb和Gr的相應(yīng)顏色(波長(zhǎng))的硅基片表面上的能量分布的圖。 圖3是沿受光區(qū)域R和Gr的行的示意性截面圖。 圖4是沿受光區(qū)域B和Gr的行的示意性截面圖。 圖5A和5B是用于解釋顏色串?dāng)_和靈敏度的比較的結(jié)果的圖。 圖6是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的
示意性截面圖。 圖7A和7B是用于解釋受光區(qū)域的布局的示意性平面圖。 圖8A和8B是用于解釋顏色串?dāng)_和靈敏度的比較的結(jié)果的圖。 圖9A和9B是用于解釋顏色遮蔽(color shading)的抑制的效果的圖。 圖10是示出了成像裝置的配置例子作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備的一個(gè)
例子的框圖。以及 圖11A和11B是用于解釋現(xiàn)有技術(shù)中的CMOS圖像傳感器的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式(在下文中為實(shí)施例)。將按照下述順序 來(lái)進(jìn)行描述。
1、第一實(shí)施例(背面照射型固態(tài)成像裝置的例子) 2、第二實(shí)施例(前面照射型的固態(tài)成像裝置的例子) 3、電子設(shè)備(成像裝置的例子) 1、第一實(shí)施例[固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)] 圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示意性平面圖。圖1 關(guān)注其中放置了對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域的像素部分10。將像素部分IO布置為沿
垂直和水平方向的矩陣。在圖1中，在中心示出了多個(gè)像素部分io之一，并且該中心像素
部分10的兩側(cè)的像素部分10被示出為其局部部分被去除。 在一個(gè)像素部分10中，放置沿垂直和水平方向布置的2X2個(gè)受光區(qū)域。如此配 置多個(gè)受光區(qū)域，使得通過(guò)在光入射側(cè)形成的顏色濾波器(未示出)使對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同。
在圖1所示的例子中，下述四個(gè)受光區(qū)域被設(shè)置為2X2個(gè)受光區(qū)域?qū)?yīng)于藍(lán)色 的受光區(qū)域B、對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R、對(duì)應(yīng)于第一綠色(與藍(lán)色放置在同一行的綠色) 的受光區(qū)域Gb、以及對(duì)應(yīng)于第二綠色(與紅色放置在同一行的綠色)的受光區(qū)域Gr。第一 綠色和第二綠色的處理波長(zhǎng)相同。 在這些受光區(qū)域中，在對(duì)角線上放置對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B和對(duì)應(yīng)于紅色的受 光區(qū)域R，而在另一條對(duì)角線上放置對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受 光區(qū)域Gr。具體地講，用于形成相應(yīng)顏色的受光區(qū)域B、R、Gb和Gr的顏色濾波器的陣列為 拜耳陣列(Bayer array). 元件隔離器20被設(shè)置為將像素部分10中的多個(gè)受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr彼此分 開。在諸如硅基片的半導(dǎo)體基片中形成的P型阱區(qū)域中設(shè)置受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr，并且 受光區(qū)域B、R、Gb和Gr是通過(guò)N型和P型雜質(zhì)離子的注入而形成的光電二極管。為了將這 些受光區(qū)域B、R、Gb和Gr彼此電隔離，將P型雜質(zhì)離子注入元件隔離器20。由此在受光區(qū)域之間形成PN結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)電隔離。 在本實(shí)施例中，如此配置由這樣的元件隔離器20形成的受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr，
使得每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布。
圖2是示出了硅基片表面上的能量分布的圖，對(duì)應(yīng)于B、R、Gb和Gr的相應(yīng)顏色(波 長(zhǎng))。該圖示出了相應(yīng)顏色(波長(zhǎng))的B、R、GB和Gr的硅基片表面上的照射能量的強(qiáng)度和 擴(kuò)散。根據(jù)該圖，藍(lán)色光(B)具有最高照射能量和最窄的擴(kuò)散。另一方面，紅色光(R)具有 最低照射能量和最寬擴(kuò)散。 在本實(shí)施例中，受光區(qū)域的大小是基于上述能量分布設(shè)定的，并在顏色與顏色之 間不同。具體地講，大小被設(shè)定為使得對(duì)應(yīng)于具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的受光區(qū)域具有較大的大 小。 具體地講，在上述顏色濾波器設(shè)置中，元件隔離器20被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于紅色的 受光區(qū)域R大于受光區(qū)域Gb，所述受光區(qū)域Gb與受光區(qū)域R相鄰并對(duì)應(yīng)于第一綠色。
此外，在上述顏色濾波器布置中，設(shè)置元件隔離器20，使得對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域 R大于受光區(qū)域Gr，所述受光區(qū)域Gr與受光區(qū)域R相鄰并對(duì)應(yīng)于第二綠色。
也就是說(shuō)，在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置中，對(duì)應(yīng)于各個(gè)顏色的所有受光區(qū)域B、R、 Gb和Gr具有相同的大小，這是通過(guò)將像素部分10均等地分割為沿垂直和水平方向布置的 2 X 2個(gè)區(qū)域而獲得的。另一方面，在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R被設(shè)置為具有最 大大小，從而向?qū)?yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域Gr擴(kuò)散。對(duì) 應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R可以被設(shè)置為根據(jù)需要僅向?qū)?yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb和對(duì)應(yīng) 于第二綠色的受光區(qū)域中的一個(gè)擴(kuò)散。 這樣的大小設(shè)定的原因如圖2所示，紅色光(R)具有最低的照射能量和最寬的擴(kuò) 散，因而受光區(qū)域R被設(shè)計(jì)為具有對(duì)應(yīng)于該擴(kuò)散的大小。 此外，在本實(shí)施例中，元件隔離器20被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B小于 與受光區(qū)域B相鄰并對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb。 這樣的大小設(shè)定的原因是藍(lán)色光(B)具有如圖2所示的最高的照射能量和最窄擴(kuò) 散，因而受光區(qū)域B被設(shè)計(jì)為具有對(duì)應(yīng)于該擴(kuò)散的大小。 優(yōu)選地，對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R和對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B的開口形狀 (即erture shape)分別是適合于照射能量分布的正方形。 另一方面，對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域Gr的開 口形狀為矩形。其目的是為了有效地使用當(dāng)如上所述像素部分10為正方形，并且正方形被 用作對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R和對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B的開口形狀時(shí)獲得的剩余的矩形 區(qū)域。 此外，對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域Gr具有這樣 的開口形狀，使得其長(zhǎng)邊方向彼此正交。這允許有效地捕獲具有彼此正交的偏振方向的光 束，如綠色光束。 如上所述，由元件隔離器20形成的相應(yīng)顏色的受光區(qū)域B、R、Gb和Gr的每一個(gè)的 大小適合于用由所述受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布。這可以調(diào)整由受光區(qū) 域B、 R、 Gb和Gr接收的光束的量的平衡，并可以抑制顏色之間的靈敏度平衡的偏移。
[橫截面結(jié)構(gòu)]
圖3是沿圖l所示的受光區(qū)域R和Gr的行的示意性截面圖。圖4是沿圖1所示 的受光區(qū)域B和Gr的行的示意性截面圖。 在本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置l中，在其中設(shè)置了像素部分中的受光區(qū)域R和Gr的 硅基片2的一個(gè)表面上設(shè)置顏色濾波器60，并在硅基片2的另一個(gè)表面上設(shè)置通過(guò)由受光 區(qū)域R和Gr的光電變換而獲得的信號(hào)的互連層40。固態(tài)成像裝置1具有所謂的背面照射 CMOS傳感器配置。 具體地講，在該固態(tài)成像裝置1中，在硅基片2中形成的相應(yīng)顏色的受光區(qū)域R和 Gr被元件隔離器20彼此隔離，并在受光區(qū)域R和Gr上形成顏色濾波器60，其中間為抗反 射膜21和層間絕緣膜30。顏色濾波器60具有與對(duì)應(yīng)于相應(yīng)顏色的受光區(qū)域的布置相匹配 的拜耳陣列。在相應(yīng)顏色的顏色濾波器60上設(shè)置微透鏡70。 為了制造所謂的背面照射CMOS傳感器，通過(guò)將P型離子注入硅基片2的表面(在 圖3中為較低的一側(cè))來(lái)形成用于將對(duì)應(yīng)于相應(yīng)顏色的受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr彼此隔離 的元件隔離器20。此外，通過(guò)注入N型和P型雜質(zhì)，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)顏色的受光區(qū)域B、R、Gb和 Gr被形成為被元件隔離器20包圍。在受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr上，形成用于像素驅(qū)動(dòng)的晶 體管Tr等和互連層40。 晶體管Tr的種類包括用于讀出由受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr捕獲的電荷的讀出晶體 管、用于放大光電二極管的輸出的放大晶體管、用于選擇光電二極管的選擇晶體管和用于 釋放電荷的復(fù)位晶體管。 在該狀態(tài)下，支持基片被附在硅基片2的互連層一側(cè)，并且通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)來(lái)拋光硅基片2的背面(圖3中的上側(cè))，使得硅基片2被支持基片支持。執(zhí)行該拋 光直到受光區(qū)域被暴露。 隨后，在受光區(qū)域被暴露的硅基片2的背面上形成抗反射膜21 (例如由HfO組成 并具有64nm的厚度)和層間絕緣膜30 (例如由Si02構(gòu)成并具有500nm的厚度)。
此外，在層間絕緣膜30上，形成對(duì)應(yīng)于受光區(qū)域的顏色濾波器60 (例如，具有 500nm的厚度)，并且對(duì)應(yīng)于該顏色濾波器60形成微透鏡70 (例如，在透鏡中心部分處具有 350nm的厚度)。 這完成了固態(tài)成像裝置1，其中光從硅基片2的背面(圖3中的上側(cè))入射并被微 透鏡70聚光，并且相應(yīng)顏色的光束經(jīng)由顏色濾波器60被受光區(qū)域接收。在該結(jié)構(gòu)中，互連 層40不存在于受光區(qū)域的光入射側(cè)上，因此允許相應(yīng)受光區(qū)域具有增強(qiáng)的開口效率。
在本實(shí)施例中，在制造固態(tài)成像裝置1時(shí)，可通過(guò)僅改變?cè)綦x器20的形成位 置來(lái)設(shè)定受光區(qū)域的開口面積。具體地講，關(guān)于圖3所示的受光區(qū)域R和受光區(qū)域Gr之間 的關(guān)系，元件隔離器20的位置(P型雜質(zhì)離子的注入位置)被設(shè)定為使受光區(qū)域R更寬。可 通過(guò)僅改變P型雜質(zhì)離子注入中使用的掩模來(lái)執(zhí)行該位置設(shè)定。 相似地，在沿圖4所示的受光區(qū)域B和Gr的行的截面中，關(guān)于受光區(qū)域B和受光 區(qū)域Gr之間的關(guān)系，元件隔離器20的位置(P型雜質(zhì)離子的注入位置)被設(shè)定為使受光區(qū) 域B更窄?？赏ㄟ^(guò)僅改變P型雜質(zhì)離子注入中使用的掩模來(lái)執(zhí)行該位置設(shè)定。
也就是說(shuō)，通過(guò)重復(fù)相同的間距來(lái)形成晶體管Tr、互連層40、顏色濾波器60和微 透鏡70中的每一個(gè)，而僅改變限定了受光區(qū)域B、 R、 Gb和Gr的大小的元件隔離器20的P 型雜質(zhì)離子注入位置就足夠了。[OO57][顏色串?dāng)_和靈敏度比較] 圖5A和5B是用于解釋顏色串?dāng)_和靈敏度的比較的結(jié)果的圖圖5A涉及顏色串 擾而圖5B涉及靈敏度。在圖中，R、 G和B分別指示關(guān)于紅色、綠色和藍(lán)色的顏色串?dāng)_和靈 敏度。每個(gè)圖示出了現(xiàn)有技術(shù)的布局和當(dāng)前實(shí)施例的布局之間的比較。在現(xiàn)有技術(shù)的布局 中，沿垂直和水平方向布置的相應(yīng)顏色的2 X 2個(gè)受光區(qū)域是由均等分割(具有均等的開口 面積)引起的。每個(gè)圖使用其中現(xiàn)有技術(shù)的布局中RGB相應(yīng)顏色的值被定義為1的相對(duì)表 示。 關(guān)于圖5A所示的顏色串?dāng)_，在本實(shí)施例的布局中，關(guān)于紅色(R)的顏色串?dāng)_幾乎 相同，而關(guān)于綠色(G)和藍(lán)色(B)的顏色串?dāng)_被顯著地抑制。在本實(shí)施例中，設(shè)定適合于照 射光的能量分布的受光區(qū)域的大小。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的布局相比，紅色受光區(qū)域較寬，而 綠色和藍(lán)色受光區(qū)域較窄。 因此，對(duì)于綠色，尤其是藍(lán)色，對(duì)應(yīng)于變窄的受光區(qū)域，容易地從外周透鏡捕獲其 它顏色，并可抑制顏色串?dāng)_。 關(guān)于圖5B所示的靈敏度，對(duì)于綠色(G)和藍(lán)色(B)的靈敏度幾乎相同，而對(duì)于紅
色(R)的靈敏度在本實(shí)施例的布局中顯著提高。這是因?yàn)橄率鲈颉＞唧w地講，關(guān)于綠色和
藍(lán)色，受光區(qū)域的每一個(gè)都具有適合于能量分布的大小，盡管它們比現(xiàn)有技術(shù)的布局中的
要窄。因此，靈敏度沒(méi)有差別。另一方面，關(guān)于紅色，受光區(qū)域比在現(xiàn)有技術(shù)的布局中的要
寬。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的布局中光不能被捕獲的區(qū)域中的光也可被捕獲，這增強(qiáng)了靈敏度。 如上所述，與其中紅色的靈敏度低并且出現(xiàn)綠色和藍(lán)色的顏色串?dāng)_的現(xiàn)有技術(shù)的
布局相比，本實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)這樣的靈敏度平衡，使得對(duì)于紅色的靈敏度高并且抑制了綠色
和藍(lán)色的顏色串?dāng)_。 2、第二實(shí)施例[固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)] 圖6是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的 示意性截面圖。作為光電二極管的受光區(qū)域形成在硅基片2中，并且對(duì)應(yīng)于受光區(qū)域形成 晶體管Tr。 晶體管Tr的種類包括用于讀出由受光區(qū)域捕獲的電荷的讀出晶體管、用于放大 光電二極管的輸出的放大晶體管、用于選擇光電二極管的選擇晶體管和用于釋放電荷的復(fù) 位晶體管。 在晶體管Tr上形成抗反射膜21，并且形成多個(gè)互連層40，其中間有層間絕緣膜。 可根據(jù)需要在互連層40中埋入由有機(jī)膜形成的光波導(dǎo)。 在互連層40上，以預(yù)定的陣列順序?qū)τ诿總€(gè)預(yù)定區(qū)域形成RGB顏色濾波器60。此 外，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)顏色的顏色濾波器60形成微透鏡70。在本實(shí)施例中，一個(gè)受光區(qū)域的開口 的大小為2. 5iim2。 該固態(tài)成像裝置1具有在硅基片2的一個(gè)表面上包括互連層40和顏色濾波器60
的結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置了像素部分中的多個(gè)受光區(qū)域。具體地講，該固態(tài)成像裝置1具有所謂的 前面照射CMOS傳感器結(jié)構(gòu)，其中在受光區(qū)域的光入射側(cè)上設(shè)置了微透鏡70、顏色濾波器60 和互連層40。 在固態(tài)成像裝置1中，通過(guò)微透鏡70來(lái)聚光環(huán)境光，并經(jīng)由RGB相應(yīng)顏色的顏色
7濾波器60將其分割為具有對(duì)應(yīng)于預(yù)定顏色的波長(zhǎng)的光束。RGB相應(yīng)顏色的光束穿過(guò)互連層40，并到達(dá)在硅基片2中設(shè)置的受光區(qū)域。在受光區(qū)域中使光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而可通過(guò)驅(qū)動(dòng)晶體管Tr來(lái)實(shí)現(xiàn)取決于RGB相應(yīng)顏色的光束的量的電信號(hào)。 關(guān)于微透鏡70，對(duì)100%的圖像高度應(yīng)用0. 5iim的校正，以改進(jìn)與成像裝置的透鏡的匹配，本實(shí)施例中的固態(tài)成像裝置1被應(yīng)用于所述成像裝置。校正量與圖像高度成比例，并且校正方向被定向?yàn)槌驁?chǎng)角(field angle)的中心。[OO72][受光區(qū)域的布局] 圖7A和7B是用于解釋受光區(qū)域的布局的示意性平面圖圖7A示出了現(xiàn)有技術(shù)的布局，而圖7B示出了本實(shí)施例的布局。盡管圖7A和7B中示出了僅一個(gè)像素部分10，但多個(gè)像素部分10被布置為沿垂直和水平方向的矩陣。 如圖7A所示，在受光區(qū)域的現(xiàn)有技術(shù)布局中，在一個(gè)像素部分10中設(shè)置沿垂直和水平方向布置的2X2個(gè)受光區(qū)域。具體地講，作為受光區(qū)域，放置了對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B、對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R、對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb、以及對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域Gr。通過(guò)元件隔離器20將相應(yīng)受光區(qū)域B、 R、Gb和Gr彼此分開，使其具有相同大小。 在相應(yīng)受光區(qū)域B、R、Gb和Gr之間設(shè)置多個(gè)晶體管Tr。晶體管Tr的種類包括讀出晶體管(RO)、復(fù)位晶體管(RST)和放大晶體管(AMP)。 另一方面，在圖7B所示的本實(shí)施例中的受光區(qū)域的布局中，盡管相應(yīng)受光區(qū)域B、R、Gb和Gr和晶體管Tr的布置與現(xiàn)有技術(shù)的布局中的相同，但對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R具有大的大小。也就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域R被設(shè)置為具有大于與受光區(qū)域R相鄰并對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域Gr的大小。 此外，在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B被設(shè)置為具有比現(xiàn)有技術(shù)中的大小要小的大小。具體地講，對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域B被設(shè)置為具有小于與受光區(qū)域B相鄰并對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域Gb的大小。 具體地講，在本實(shí)施例的受光區(qū)域的布局中，受光區(qū)域B、R、Gb和Gr被配置為使每
個(gè)都具有適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布的大小(見(jiàn)圖2)。具體
地講，大小被設(shè)定為使得對(duì)應(yīng)于具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的受光區(qū)域具有較大的大小。 可基于元件隔離器20的形成位置，來(lái)執(zhí)行與本實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1 一樣的，
將受光區(qū)域B、R、Gb和Gr的每一個(gè)的大小設(shè)定為適合于用所處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能
量分布。 具體地講，如圖6所示，在形成用于分割硅基片2中的受光區(qū)域的元件隔離器20時(shí)，設(shè)定對(duì)應(yīng)于元件隔離器20的位置的P型雜質(zhì)離子的注入位置，以與受光區(qū)域B、R、Gb和Gr的大小相匹配。該位置設(shè)定可通過(guò)僅改變?cè)赑型雜質(zhì)離子的注入中使用的掩模來(lái)執(zhí)行。
[顏色串?dāng)_和靈敏度的比較] 圖8A和8B是用于解釋顏色串?dāng)_和靈敏度的比較的結(jié)果的圖8A涉及顏色串?dāng)_而圖8B涉及靈敏度。在圖中，R、G和B分別指示關(guān)于紅色、綠色和藍(lán)色的顏色串?dāng)_和靈敏度。每個(gè)圖示出了現(xiàn)有技術(shù)的布局和當(dāng)前實(shí)施例的布局之間的比較。在現(xiàn)有技術(shù)的布局中，沿垂直和水平方向布置的相應(yīng)顏色的2X2個(gè)受光區(qū)域是通過(guò)均等分割而產(chǎn)生的(具有均等的開口面積)。每個(gè)圖使用其中現(xiàn)有技術(shù)的布局中RGB相應(yīng)顏色的值被定義為1的相對(duì)表不。 關(guān)于圖8A所示的顏色串?dāng)_，在本實(shí)施例的布局中，關(guān)于紅色(R)的顏色串?dāng)_幾乎 相同，而關(guān)于綠色(G)和藍(lán)色(B)的顏色串?dāng)_被顯著地抑制。在本實(shí)施例中，設(shè)定適合于照 射光的能量分布的受光區(qū)域的大小。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的布局相比，紅色受光區(qū)域較寬，而 綠色和藍(lán)色受光區(qū)域較窄。 因此，對(duì)于綠色，尤其是藍(lán)色，對(duì)應(yīng)于變窄的受光區(qū)域，容易地從外周透鏡捕獲其 它顏色，并可抑制顏色串?dāng)_。 關(guān)于圖8B所示的靈敏度，對(duì)于綠色(G)和藍(lán)色(B)的靈敏度幾乎相同，而對(duì)于紅 色(R)的靈敏度在本實(shí)施例的布局中顯著提高。這是因?yàn)橄率鲈?。具體地講，關(guān)于綠色和 藍(lán)色，受光區(qū)域的每一個(gè)都具有適合于能量分布的大小，盡管它們比現(xiàn)有技術(shù)的布局中的 要窄。因此，靈敏度沒(méi)有差別。另一方面，關(guān)于紅色，受光區(qū)域比在現(xiàn)有技術(shù)的布局中的要 寬。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的布局中光不能被捕獲的區(qū)域中的光也可被捕獲，這增強(qiáng)了靈敏度。
如上所述，與其中紅色的靈敏度低并且出現(xiàn)綠色和藍(lán)色的顏色串?dāng)_的現(xiàn)有技術(shù)的 布局相比，本實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)這樣的靈敏度平衡，使得對(duì)于紅色的靈敏度高并且抑制了綠色 和藍(lán)色的顏色串?dāng)_。 圖9A和9B是用于解釋顏色遮蔽的抑制的效果的圖圖9A示出了現(xiàn)有技術(shù)的布局 的情況，而圖9B示出了本實(shí)施例的布局的情況。在每個(gè)圖中，關(guān)于RGB相應(yīng)顏色示出了作 為微透鏡的圖像高度(橫坐標(biāo))的函數(shù)的靈敏度(縱坐標(biāo))。 在圖9A所示的現(xiàn)有技術(shù)的布局中，盡管RGB相應(yīng)顏色的靈敏度關(guān)于微透鏡的中心 (圖像高度0%)彼此相同，但靈敏度的變化存在于圖像高度±20%或更多的范圍中。具體 地講，紅色的靈敏度的降低程度在靠近外周邊緣的部分較高。 另一方面，在本實(shí)施例的布局中，RGB相應(yīng)顏色的靈敏度在從微透鏡的中心(圖像 高度為0%)到約±50%的范圍內(nèi)彼此相同。具體地講，抑制紅色的靈敏度的降低的效果 與現(xiàn)有技術(shù)相比更大，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域具有大的大小。由于該特征，可在微透鏡 的寬的范圍中抑制顏色遮蔽，并可創(chuàng)建正確的圖像。 盡管在上述各個(gè)實(shí)施例中沿垂直和水平方向在像素部分中布置2X2個(gè)受光區(qū) 域，但本發(fā)明不限于此，而可應(yīng)用包括沿垂直和水平方向布置的例如2X4個(gè)受光區(qū)域的另 一個(gè)布置配置。 此外，盡管在所有的實(shí)施例中，受光區(qū)域的開口形狀是四邊形，但僅通過(guò)改變?cè)?隔離器的形成中所使用的掩模，也允許使用適合于能量分布的其它多邊形形狀、圓形或橢 圓形。 3、電子設(shè)備 圖10是示出了成像裝置的配置例子作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備的一個(gè) 例子。如圖10所示，該成像裝置90具有光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡組91、固態(tài)成像 裝置92、作為相機(jī)信號(hào)處理電路的DSP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示裝置95、記錄裝置96、操 作系統(tǒng)97、電源系統(tǒng)98等。在這些單元中，經(jīng)由總線99將DSP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示 裝置95、記錄裝置96、操作系統(tǒng)97和電源系統(tǒng)98彼此相連接。 透鏡組91捕獲來(lái)自對(duì)象的入射光(圖像光)并在固態(tài)成像裝置92的成像平面上 形成圖像。固態(tài)成像裝置92逐像素地將通過(guò)透鏡組91在成像平面上形成圖像的入射光的量變換為電信號(hào)，并輸出電信號(hào)作為像素信號(hào)。作為該固態(tài)成像裝置92，使用上述實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。 顯示裝置95由諸如液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示裝置形成，并顯示通過(guò)由固態(tài)成像裝置92成像而獲得的運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像。記錄裝置96在諸如非易失性存儲(chǔ)器、視頻磁帶或數(shù)字多功能盤(DVD)的記錄介質(zhì)中記錄通過(guò)由固態(tài)成像裝置92成像而獲得的運(yùn)動(dòng)圖像或靜止圖像。 操作系統(tǒng)97在用戶的操作下發(fā)出與該成像裝置的各種功能相關(guān)的操作命令。電源系統(tǒng)98適時(shí)地將用作DSP電路93、幀存儲(chǔ)器94、顯示裝置95、記錄裝置96、操作系統(tǒng)97的操作電力的各種電力供應(yīng)至這些供應(yīng)目標(biāo)。 該成像裝置90被應(yīng)用于視頻可攜式攝像機(jī)、數(shù)字靜態(tài)相機(jī)和諸如便攜電話的移動(dòng)設(shè)備的相機(jī)模塊。使用根據(jù)上述實(shí)施例的固態(tài)成像裝置作為該固態(tài)成像裝置92可提供在顏色平衡方面優(yōu)秀的成像裝置。 本申請(qǐng)包含與于2008年11月25日提交到日本專利局的日本在先專利申請(qǐng)JP2008-298952中公開的主題相關(guān)的主題，該日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素想到各種變型、組合、子組合和替換，只要它們?cè)诒景l(fā)明的范圍內(nèi)即可。
10
權(quán)利要求
一種固態(tài)成像裝置，包括像素部分，被配置為包括對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域；以及元件隔離器，被配置將多個(gè)受光區(qū)域彼此分離，使得其中像素部分中的每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固態(tài)成像裝置，其中元件隔離器將多個(gè)受光區(qū)域彼此分開，使得在多個(gè)受光區(qū)域中，對(duì)應(yīng)于較長(zhǎng)波長(zhǎng)的受 光區(qū)域大于對(duì)應(yīng)于較短波長(zhǎng)的受光區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固態(tài)成像裝置，其中作為像素部分中的多個(gè)受光區(qū)域，在沿垂直和水平方向布置的2 X 2個(gè)受光區(qū)域中，對(duì) 應(yīng)于紅色的受光區(qū)域和對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域被放置在一條對(duì)角線上，而對(duì)應(yīng)于第一綠色 的受光區(qū)域和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域被放置在另一條對(duì)角線上，并且元件隔離器被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域大于對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像裝置，其中元件隔離器被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域小于對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像裝置，其中元件隔離器被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于紅色的受光區(qū)域和對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的受光區(qū)域的每一個(gè) 是正方形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)成像裝置，其中元件隔離器被設(shè)置為使得對(duì)應(yīng)于第一綠色的受光區(qū)域和對(duì)應(yīng)于第二綠色的受光區(qū)域 的每一個(gè)是矩形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固態(tài)成像裝置，其中在基片的靠近像素部分的一個(gè)表面上設(shè)置對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的顏色濾波器，并且在另一 個(gè)表面上設(shè)置用于通過(guò)由受光區(qū)域進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的信號(hào)的互連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的固態(tài)成像裝置，其中在基片的靠近像素部分的一個(gè)表面上設(shè)置用于通過(guò)由受光區(qū)域進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲 得的信號(hào)的互連和對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的顏色濾波器。
9. 一種電子設(shè)備，包括固態(tài)成像裝置，被配置為具有放置了對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域的像素部分，以 及將多個(gè)受光區(qū)域彼此分開、使得其中像素部分中的每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光 區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布的元件隔離器；以及圖像處理器，被配置作為圖像處理通過(guò)固態(tài)成像裝置中的受光區(qū)域的光接收產(chǎn)生的信號(hào)。
10. —種固態(tài)成像裝置，包括像素部件，包括對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域；以及元件隔離部件，用于將多個(gè)受光區(qū)域彼此分開，使得其中像素部件中的每個(gè)受光區(qū)域 的大小適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布。
全文摘要
本文公開了一種固態(tài)成像裝置，包括被配置為包括對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的多個(gè)受光區(qū)域的像素部分；以及被配置將多個(gè)受光區(qū)域彼此分開、使得其中像素部分中的每個(gè)受光區(qū)域的大小適合于用由受光區(qū)域處理的波長(zhǎng)進(jìn)行的光照射的能量分布的元件隔離器。
文檔編號(hào)H04N9/07GK101740598SQ20091022659
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者菊地晃司 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社