CN105895640A - 固态摄像装置 - Google Patents
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Abstract
根据实施方式的固态摄像装置，光学分离层以避开像素的角部的方式配置于相邻像素间，在半导体基板内遮断光的透过，扩散层以配置于所述像素的角部的方式形成于所述半导体基板，且被设定为电源电位或接地电位。
Description
[相关申请]
本申请享有以2015年2月18日申请的日本专利申请案2015-29280的优先权的利益，且将该日本专利申请案的全部内容引用至本申请。
技术领域
本发明的实施方式一般来说涉及一种固态摄像装置。
背景技术
在固态摄像装置中，有一种构造，为了防止混色而按每一个像素将元件分离。
发明内容
本发明的实施方式提供一种能够抑制像素面积的增大且减少混色的固态摄像装置。
实施方式的固态摄像装置具备半导体基板、像素、光学分离层、及扩散层。像素设于所述半导体基板，且在行方向及列方向配置。光学分离层以避开所述像素的角部的方式配置于相邻像素间，在所述半导体基板内遮断光的透过。扩散层以配置于所述像素的角部的方式形成于所述半导体基板，且被设定为电源电位或接地电位。
附图说明
图1是表示第1实施方式的固态摄像装置的像素的构成例的电路图。
图2是表示图1的像素的光学分离层的布局例的俯视图。
图3是表示图1的像素的栅极电极及配线的布局例的俯视图。
图4是表示以图3的A-A线切断后的构成例的剖视图。
图5是表示以图3的B-B线切断后的构成例的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图详细地说明实施方式的固态摄像装置。另外，本发明并非由这些实施方式限定。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的固态摄像装置的像素的构成例的电路图。另外，在图1中以4像素1单元构造为例。
在图1中，在绿色像素Gr设有光电二极管PD-Gr，光电二极管PD-Gr经由读出晶体管TGgr而连接于浮动扩散层FD。在红色像素R设有光电二极管PD-R，光电二极管PD-R经由读出晶体管TGr而连接于浮动扩散层FD。在蓝色像素B设有光电二极管PD-B，光电二极管PD-B经由读出晶体管TGb而连接于浮动扩散层FD。在绿色像素Gb设有光电二极管PD-Gb，光电二极管PD-Gb经由读出晶体管TGgb而连接于浮动扩散层FD。各光电二极管PD-Gr、PD-R、PD-B、PD-Gb的阳极连接于接地电位VSS。
并且，浮动扩散层FD连接于放大晶体管Tamp的栅极，放大晶体管Tamp的源极连接于垂直信号线Vlin，放大晶体管Tamp的漏极经由行选择晶体管Tadr而连接于电源电位VDD。此外，浮动扩散层FD经由复位晶体管Trst而连接于电源电位VAD。能够向读出晶体管TGgr、TGr、TGb、TGgb的栅极分别输入读出信号ФD1～ФD4。能够向复位晶体管Trst的栅极输入复位信号ФR。能够向行选择晶体管Tadr的栅极可输入行选择信号ФA。
图2是表示图1的像素的光学分离层的布局例的俯视图。
在图2中，在半导体基板21设有像素PC。半导体基板21的材料可使用例如Si、Ge、SiGe、GaAs、GaAlAs、InP、GaP、GaN、SiC、InGaAsP等。此外，在半导体基板21嵌入有光学分离层23。光学分离层23可露出于半导体基板21的正面。光学分离层23配置于彼此相邻的像素PC间，能够在半导体基板21内遮断光的透过。于此，光学分离层23以避开像素PC的角部的方式配置于半导体基板21。此时，光学分离层23可以避开各像素PC的角部的方式配置于各像素PC的4边。此时，各像素PC的主动区域可不被光学分离层23分断，从而能够在半导体基板21内使各像素PC的主动区域相连。在主动区域设有半导体基板21的通道区域或杂质扩散区域。光学分离层23既可为吸收光的光吸收层，也可为反射光的光反射层。该光反射层也可为使半导体基板21的入射光全部反射的全反射层。光学分离层23的材料既可使用Al等金属，也可使用氧化硅、氮化硅或氧化铝等绝缘体。
图3是表示图1的像素的栅极电极及配线的布局例的俯视图。另外，在图3中，以背面照射型CMOS影像传感器为例。此外，在图3中，以4像素1单元构造为例。此外，在图3中，表示2行2列的4个像素的栅极电极及其周围的扩散层的布局例。
在图3中，在行方向DR及列方向DC遍及2行2列而配置4个像素PC。在各像素PC的四角除去光学分离层23，而在各像素PC的四角设置主动区域。并且，在2行2列的4个像素PC的角部间的主动区域配置有浮动扩散层FD，由4个像素PC共用1个浮动扩散层FD。此外，在2行2列的4个像素PC周围的主动区域配置有扩散层H1～H8。扩散层H1～H8可设定为电源电位或接地电位。例如，扩散层H1、H2、H4可连接于图1的接地电位VSS，扩散层H3可连接于图1的电源电位VAD，扩散层H7、H8可连接于图1的电源电位VDD，扩散层H5、H6可连接于图1的垂直信号线Vlin。于此，各像素PC的主动区域在半导体基板21内相连，因此各扩散层H1～H8能够在彼此相邻的像素PC间被共用。此外，在各像素PC内的主动区域配置有扩散层H11～H14。扩散层H11～H14能够作为晶体管的源极或漏极使用。此外，在半导体基板21上以与像素PC重叠的方式配置有栅极电极G1～G9。栅极电极G1～G4是以与浮动扩散层FD相邻的方式配置。另外，栅极电极G1～G4可用作图1的读出晶体管TGgr、TGr、TGb、TGgb的读取栅极电极。栅极电极G5、G6、G9可用作图1的放大晶体管Tamp的放大器栅极电极。此时，放大器栅极电极可遍及隔着像素PC相互对向的光学分离层23间而配置。栅极电极G7可用作图1的行选择晶体管Tadr的选择栅极电极。栅极电极G8可用作图1的复位晶体管Trst的复位栅极电极。于此，扩散层H11～H13经由配线W2、W3而连接。浮动扩散层FD、扩散层H14及栅极电极G5、G6、G9经由配线W1而连接。于此，通过使彼此相邻的像素PC间共用各扩散层H1～H8，无须对每一个像素PC设置扩散层H1～H8，从而可缩小布局面积。此外，通过以与像素PC重叠的方式配置栅极电极G1～G9，与在像素PC间配置栅极电极G1～G9的构成相比，能够提升放大晶体管Tamp等的驱动力且能够缩小布局面积。因此，能够实现拍摄图像的高品质化且能够实现固态摄像装置的小型化。另外，在所述实施方式中，是以4像素1单元构造为例，但既可应用于2像素1单元构造，也可应用于8像素1单元构造。
图4是表示以图3的A-A线切断后的构成例的剖视图，图5是表示以图3的B-B线切断后的构成例的剖视图。
在图4及图5中，在半导体基板21上对应每一个像素PC而形成有光电转换层22。在光电转换层22的背面侧形成有钉扎层(pining layer)24，在光电转换层22的正面侧形成有钉扎层25。半导体基板21可使用P型半导体。光电转换层22可使用n-型杂质扩散层。钉扎层24、25可使用p+型杂质扩散层。浮动扩散层FD可使用n+型杂质扩散层。于此，如图4所示，在像素PC的边方向设有光学分离层23，如图5所示，在像素PC的角部方向除去光学分离层23。并且，在像素PC的角部方向，在已除去光学分离层23的区域配置有浮动扩散层FD及扩散层H1、H3。此外，在半导体基板21的背面侧对应每一个像素PC而设置彩色滤光片26。在彩色滤光片26上对应每一个像素PC而设置微透镜27。
并且，通过微透镜27使入射光LI聚光后，利用彩色滤光片26进行波长选择，并入射至光电转换层22。然后，在光电转换层22将入射光LI转换成电荷e-，并蓄积于光电转换层22。此时，若入射至光电转换层22的入射光LI到达光学分离层23，此入射光LI便会被光学分离层23反射，返回至原本的光电转换层22。因此，能够防止已通过颜色与自身像素PC不同的彩色滤光片26后的入射光LI入射至自身像素PC，从而能够防止混色。
虽然对本发明的若干实施方式进行了说明，但所述多个实施方式是作为示例而提示的，并不意图限定发明的范围。所述新颖的实施方式能以其他各种形态实施，且在不脱离发明主旨的范围内可以进行各种省略、置换、变更。所述实施方式或其变化包含于发明的范围及主旨，且包含于权利要求所记载的发明及其均等范围内。
Claims (20)
1.一种固态摄像装置，其特征在于具备：
半导体基板；
像素，设于所述半导体基板，且在行方向及列方向配置；
光学分离层，以避开所述像素的角部的方式配置于相邻像素间，在所述半导体基板内遮断光的透过；及
扩散层，以配置于所述像素的角部的方式形成于所述半导体基板，且被设定为电源电位或接地电位。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层在所述像素的4角部被除去，将所述扩散层配置于所述像素的4角部。
3.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：所述扩散层在所述相邻像素间被共用。
4.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层以避开所述像素的角部的方式配置于所述像素的4边。
5.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层是使所述半导体基板的入射光全部反射的全反射层。
6.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层从所述半导体基板的正面贯通至背面。
7.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：在配置于所述像素的4角部的第1角部至第4角部中的所述第1角部至所述第3角部，分别配置有第1至第3扩散层，在所述第4角部配置有浮动扩散层。
8.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其特征在于：所述第1扩散层被设定为所述电源电位，所述第2扩散层被设定为所述接地电位，所述第3扩散层连接于在所述列方向传送从所述像素读出的信号的垂直信号线。
9.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其特征在于具备：
光电转换层，设于所述半导体基板；
读取栅极电极，设于所述浮动扩散层与所述光电转换层之间的主动区域上；
复位栅极电极，配置于所述半导体基板上；及
放大器栅极电极，配置于所述半导体基板上。
10.根据权利要求9所述的固态摄像装置，其特征在于：具备配置于所述半导体基板上的选择栅极电极。
11.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层具备隔着所述像素而相互对向的第1光学分离层及第2光学分离层；
所述放大器栅极电极从所述第1光学分离层遍及所述第2光学分离层而配置。
12.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光电转换层含有第1导电型半导体，在所述光学分离层的周围设有第2导电型半导体，且所述第2导电型半导体配置于所述光电转换层与所述光学分离层之间。
13.根据权利要求8所述的固态摄像装置，其特征在于具备：彩色滤光片，设于所述半导体基板的背面侧；及
微透镜，设于所述彩色滤光片上。
14.根据权利要求13所述的固态摄像装置，其特征在于：所述光学分离层贯通所述彩色滤光片，按所述像素的每一个而将所述彩色滤光片分离。
15.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其特征在于：具备由4个像素呈2行2列配置的4像素1单元构造，且具备：
浮动扩散层，配置于所述4个像素的角部间，由所述4个像素共用；
4个读取栅极电极，以与所述浮动扩散层相邻的方式对应所述像素的每一个而配置于所述半导体基板上；
复位栅极电极，由所述4个像素共用，且配置于所述半导体基板上；及
放大器栅极电极，由所述4个像素共用，且配置于所述半导体基板上。
16.根据权利要求15所述的固态摄像装置，其特征在于：所述扩散层配置于所述单元周围的主动区域。
17.根据权利要求15所述的固态摄像装置，其特征在于：所述扩散层配置于所述单元的4角部与所述单元的4边的中央。
18.根据权利要求15所述的固态摄像装置，其特征在于：所述单元具备第1像素至第4像素，
所述放大器栅极电极配置于所述第1像素至所述第3像素上，
所述复位栅极电极配置于所述第4像素上。
19.根据权利要求18所述的固态摄像装置，其特征在于具备配置于所述半导体基板上的选择栅极电极，
所述选择栅极电极配置于所述第1像素及所述第2像素上。
20.根据权利要求19所述的固态摄像装置，其特征在于：所述放大器栅极电极的第1角部连接于所述单元的4角部的扩散层中的一个，所述放大器栅极电极的第2角部连接于所述单元的4边的中央的扩散层中的一个。
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