TWI449165B - 固態攝像裝置及其製造方法 - Google Patents

固態攝像裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI449165B
TWI449165B TW099139365A TW99139365A TWI449165B TW I449165 B TWI449165 B TW I449165B TW 099139365 A TW099139365 A TW 099139365A TW 99139365 A TW99139365 A TW 99139365A TW I449165 B TWI449165 B TW I449165B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pixel
sensitivity
low
sensitivity pixel
light
Prior art date
Application number
TW099139365A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201143050A (en
Inventor
Junji Naruse
Nagataka Tanaka
Original Assignee
Toshiba Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Kk filed Critical Toshiba Kk
Publication of TW201143050A publication Critical patent/TW201143050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI449165B publication Critical patent/TWI449165B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632—Wafer-level processed structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • H04N25/581—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
    • H04N25/585—Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with pixels having different sensitivities within the sensor, e.g. fast or slow pixels or pixels having different sizes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

固態攝像裝置及其製造方法
本發明係主張JP2009-285420(申請日：2009/12/16)之優先權，內容亦引用其全部內容。
本發明關於固態攝像裝置及驅動方法。
於CMOS影像感測器等之固態攝像裝置，為實現畫素之微細化及高感度化等，背面照射型固態攝像裝置受矚目。
和畫素之微細化及高感度化並列為重要之特性之一，例如有動態範圍(dynamic range)。
 【發明內容及實施方式】
實施形態之一之背面照射型固態攝像裝置，係於半導體基體上具備攝像區域，該攝像區域由包含光電轉換部及信號掃描電路部之複數單位畫素配置而成，在形成有上述信號掃描電路部之上述半導體基體表面之相反側的基體表面上，被形成有光照射面。上述單位畫素，係具備高感度畫素及光感度較上述高光感度畫素低的低感度畫素。上述高感度畫素及上述低感度畫素，係於上述半導體基體中之上述光照射面側，具有畫素分離用而被配置之第1畫素分離層；在上述光照射面側之上述半導體基體，上述高感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口，係大於上述低感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口。
其中，實現高動態範圍之方法，而提案使用畫素開口(感度)為不同之2種類之高感度畫素及低感度畫素。
但是，在背面照射型固態攝像裝置，形成畫素開口(感度)為不同之高感度畫素及低感度畫素時，須於高感度畫素上形成面積大的彩色濾光片及微透鏡。因此，來高感度畫素之射入光，會進入將各畫素之光二極體予以分離的擴散層。於該擴散層進行光電轉換的載子，基於擴散層本身之電場斜率較少之故，載子會流入鄰接之低感度畫素，而成為載子之串訊。
因此，無法防止由高感度畫素射入之光之，進入各畫素之光二極體分離用的擴散層及低感度畫素，會有產生串訊之傾向。
以下參照圖面說明實施形態。以下之實施形態中說明，光照射面被配置於，信號掃描電路及其配線層被配置之半導體基板表面(表面)上之相反側的半導體基板表面(背面)上，的所謂背面照射型(BSI：Back Side Illumination)固態攝像裝置之一例。該背面照射型固態攝像裝置，射入畫素之光不會受到配線層之阻礙而可以到達半導體基板內之受光區域。因此，於微細化畫素亦可以實現高量子效率，極為有利。另外，於該說明中，全圖中共同之部分附加共同之參照符號。
(第1實施形態)
(構成及動作)
首先，使用圖1-圖5說明第1實施形態之固態攝像裝置之構成及動作。圖1表示固態攝像裝置之第1實施形態之CMOS影像感測器之概略方塊圖。於該CMOS影像感測器，攝像區域10係包含以m行n列配置之複數個單位畫素(單位格)1(m、n)。其中，各單位畫素之中，第m行第n列之1個單位畫素1(m、n)，及對應於攝像區域之各列而形成於列方向的垂直信號線之中之1條垂直信號線11(n)為代表予以圖示。
於攝像區域10之一端側(圖中左側)被配置垂直移位暫存器(Vertical Shift Register)12，用於對攝像區域之各行供給ADRES(m)、RESET(m)、READ1(m)、READ2(m)等之畫素驅動信號。
於攝像區域10之上端側(圖中上側)被配置連接於各列之垂直信號線11(n)之電流源13，作為畫素源極隨耦器電路之一部分之動作。
於攝像區域之下端側(圖中下側)被配置：CDS&ADC14，其包含連接於各列之垂直信號線11(n)之關連雙重取樣(Correlated double Sampling：CDS)電路&類比/數位轉換電路(Analog Digital Convert：ADC)電路；及水平移位暫存器(Horizontal Shift Register)15。CDS&ADC14，係對畫素之類比輸出進行CDS處理，轉換為數位輸出。
信號位準判斷電路16，係依據CDS&ADC14進行數位化後之輸出信號位準，判斷單位畫素之輸出信號VSIG(n)小於或大於特定值，將判斷輸出供給至時序產生電路17之同時，對CDS&ADC14供給類比增益控制信號。
時序產生電路17，係分別以特定時序產生用於控制光二極體之儲存時間的電子快門控制信號或動作模態切換之控制信號等，而供給至垂直移位暫存器12。
各單位畫素係具有同一電路構成，本實施形態中，於各單位畫素之中係將高感度畫素與低感度畫素1個個予以配置。以下說明圖1中之單位畫素1(m、n)之構成。
單位畫素1(m、n)具有：第1光二極體PD1，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第1讀出電晶體READ1，連接於第1光二極體PD1，用於讀出、控制第1光二極體PD1之信號電荷；第2光二極體PD2，其之光感度小於第1光二極體PD1，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第2讀出電晶體READ2，連接於第2光二極體PD2，用於讀出、控制第2光二極體PD2之信號電荷；浮置擴散層FD，連接於第1、第2讀出電晶體READ1、READ2之各一端，用於將第1、第2讀出電晶體READ1、READ2所讀出之信號電荷暫時予以儲存；放大電晶體AMP，閘極被連接於浮置擴散層FD，用於放大浮置擴散層FD之信號而輸出至垂直信號線11(n)；重置電晶體RST，源極被連接於放大電晶體AMP之閘極電位(FD電位)，用於重置閘極電位；及選擇電晶體ADR，為選擇控制垂直方向之所要水平位置之單位畫素而對放大電晶體AMP供給、控制電源電壓。又，各電晶體，本例中為n型MOSFET。
選擇電晶體ADR、重置電晶體RST、第1讀出電晶體READ1、第2讀出電晶體READ2，係分別藉由對應之行之信號線ADRES(m)、RESET(m)、READ1(m)、READ2(m)被控制。另外，放大電晶體AMP之一端，係連接於對應之列之垂直信號線11(n)。
圖2A表示將圖1之CMOS影像感測器之攝像區域中之一部分予以取出而概略表示之元件形成區域及閘極之佈局影像之圖。圖2B表示將圖1之CMOS影像感測器之攝像區域中之一部分予以取出而概略表示彩色濾光片/微透鏡之佈局影像之概略圖。彩色濾光片/微透鏡之配列，係採用通常之RGBBayer配列。
於圖2A、2B，R(1)、R(2)表示R用畫素，B(1)、B(2)表示B用畫素，Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2)表示G用畫素對應之區域。D表示汲極區域。另外，為表示和信號線之對應之關係，而表示第m行信號線ADRES(m)、RESET(m)、READ1(m)、READ2(m)及第(m+1)行信號線ADRES(m+1)、RESET(m+1)、READ1(m+1)、READ2(m+1)、第n列垂直信號線11(n)、第(n+1)列垂直信號線11(n+1)。
如圖2A、2B所示，於單位畫素中被配置高感度畫素與低感度畫素，於高感度畫素上被配置大面積之彩色濾光片及微透鏡20，於低感度畫素上被配置小面積之彩色濾光片及微透鏡30。
圖3表示圖1之CMOS影像感測器之中，第1、第2光二極體PD1、PD2儲存之信號電荷量多時(亮時)適合之低感度模態之畫素之動作時序，重置動作(Reset Operation)時之半導體基體內之電壓電位及讀出動作時之電壓電位之一例。信號電荷量多時，降低感測器之感度，使感測器儘可能不飽和，而獲得動態範圍之擴大。
首先，設定重置電晶體RST成為ON(導通狀態)進行重置動作，使進行重置動作後之浮置擴散層FD之電位被設為和汲極(畫素之電源)同等電位位準。重置動作終了後，設定重置電晶體RST成為OFF(非導通狀態)。如此則，於垂直信號線11被輸出和浮置擴散層FD之電位對應之電壓。該電壓值被取入CDS&ADC14內之CDS電路(暗時位準)。
之後，設定第1讀出電晶體READ1及第2讀出電晶體READ2成為ON，將儲存於光二極體PD1或PD2之信號電荷傳送至FD。於低感度模態，係僅設定第2讀出電晶體READ2成為ON，僅將儲存於更低感度之第2光二極體PD2之信號電荷傳送至浮置擴散層FD而進行讀出動作。伴隨該信號電荷之傳送，FD電位會變化。於垂直信號線11會被輸出和浮置擴散層FD之電位對應之電壓，因此該電壓值被取入CDS電路(信號位準)。之後，於CDS電路進行由信號位準減去暗時位準之計算，據以消除放大電晶體AMP之Vth(臨限值)變動等之雜訊，僅取出純粹之信號成份(CDS動作)。
又，於低感度模態，為說明之方便而省略第1光二極體PD1及第1讀出電晶體READ1之動作說明。但實際上，為防止第1光二極體PD1之信號電荷溢出至浮置擴散層FD，在進行浮置擴散層FD之重置動作之前，設定第1讀出電晶體READ1成為ON，使儲存於第1光二極體PD1之信號電荷排出亦可。又，在浮置擴散層FD之重置動作及進行來自第2光二極體PD2之信號讀出動作期間以外，經常設定第1讀出電晶體READ1成為ON亦可。
圖4表示圖1之CMOS影像感測器之中，儲存於浮置擴散層FD之信號電荷量少時(暗時)適合之高感度模態之畫素之動作時序，重置動作時之半導體基體內之電壓電位及讀出動作時之電壓電位之一例。浮置擴散層FD之信號電荷量少時，要求提升CMOS影像感測器之感度，提升S/N比。
首先，設定重置電晶體RST成為ON進行重置動作，使進行重置動作後之浮置擴散層FD之電位被設為和汲極(畫素之電源)同等電位位準。重置動作終了後，設定重置電晶體RST成為OFF。如此則，於垂直信號線11被輸出和浮置擴散層FD之電位對應之電壓。該電壓值被取入CDS&ADC14內之CDS電路(暗時位準)。
之後，設定第1第2讀出電晶體READ1、READ2成為ON，將儲存於第1、第2光二極體PD1、PD2之信號電荷傳送至浮置擴散層FD。於高感度模態，係設定第1、第2讀出電晶體READ1、READ2之雙方成為ON，將暗狀態取得之信號電荷全部傳送至浮置擴散層FD而進行讀出動作。伴隨該信號電荷之傳送，FD電位會變化。於垂直信號線11會被輸出和浮置擴散層FD之電位對應之電壓，因此該電壓值被取入CDS電路(信號位準)。之後，進行由信號位準減去暗時位準之計算，據以消除放大電晶體AMP之Vth變動等之雜訊，僅取出純粹之信號成份(CDS動作)。
通常，於CMOS影像感測器，產生之全部雜訊之中放大電晶體AMP產生之熱雜訊或1/f雜訊佔有較大比率。因此，如本實施形態之CMOS影像感測器，在雜訊產生之前，在傳送至浮置擴散層FD之階段進行信號之加算而增大信號位準，因此對於提升S/N比有利。另外，在傳送至浮置擴散層FD之階段進行信號之加算，如此則，畫素數減少，具有容易提升CMOS影像感測器之圖框速率(frame rate)之效果。
另外，不限定於在浮置擴散層FD進行信號電荷之加算，分別利用畫素源極隨耦器電路將第1、第2光二極體PD1、PD2之信號電荷予以輸出亦可。此情況下，於CMOS感測器之外部之信號處理電路，不進行第1、第2光二極體PD1、PD2之信號電荷之單純之加算，而是例如以2：1之比率進行權值加算亦可。
如上述說明，本實施形態中係於CMOS影像感測器之單位畫素中，分別設置1個高感度畫素與低感度畫素。在信號電荷量少時使用高感度畫素與低感度畫素之信號雙方。此時，於單位畫素之中進行信號電荷之加算而讀出亦可。另外，信號電荷量多時僅讀出低感度畫素之信號。如此則，可以分開使用兩個動作模態。
本實施形態中，係於單位畫素之中個別配置1個個高感度畫素與低感度畫素，因此可考慮為以下式(1)之關係成立。亦即，習知畫素之光感度/飽和位準、高感度畫素之光感度/飽和位準、低感度畫素之光感度/飽和位準如下表示時，
習知畫素之光感度：SENS
習知畫素之飽和位準：VSAT
高感度畫素之光感度：SENS1
高感度畫素之飽和位準：VSAT1
低感度畫素之光感度：SENS2
低感度畫素之飽和位準：VSAT2
SENS=SENS1+SENS2
VSAT=VSAT1+VSAT2　…(1)
高感度畫素呈飽和而切換為低感度模態時，獲得之信號電荷量變少，S/N降低。高感度畫素呈飽和之光量以VSAT1/SENS1表示。該光量之低感度畫素之信號輸出成為VSAT1×SENS2/SENS1。因此，該光量之信號輸出之降低率成為
(VSAT1×SENS2/SENS1)/(VSAT1×SENS/SENS1)=SENS2/SENS　…(2)
為避免高感度/低感度模態切換時之信號降低，可以考慮設定SENS2/SENS成為10%～50%之間。本實施形態中設定SENS2/SENS=1/4=25%。
另外，動態範圍之擴大效果，在取低感度模態之最大射入光量VSAT2/SENS2及習知畫素之之最大射入光量(動態範圍)VSAT/SENS之比時，成為
(VSAT2/VSAT)×(SENS/SENS2)　…(3)
由該式(3)可知，儘可能將VSAT2/VSAT設為較大較好。此意味著，高感度畫素與低感度畫素之飽和位準為同一程度，或增大低感度畫素乃較好。以數式表示時，滿足以下之式即可擴大動態範圍，
VSAT1/SENS1＜VSAT2/SENS2　…(4)
圖5表示本實施形態之CMOS影像感測器之動態範圍擴大效果說明之特性之一例。於圖5，橫軸表示射入光量，縱軸表示產生於光二極體之信號電荷量。其中高感度畫素(PD1)之特性為A，低感度畫素(PD2)之特性為B，習知單位畫素中之畫素(習知畫素)之特性為C。
本實施形態中，高感度畫素(PD1)之光感度設為習知畫素之3/4，低感度畫素(PD2)之光感度設為習知畫素之1/4。另外，高感度畫素(PD1)之飽和位準設為習知畫素之1/2，低感度畫素(PD2)之飽和位準設為習知畫素之1/2。
由圖5可知，高感度畫素(PD1)之光感度設為習知畫素之3/4，低感度畫素(PD2)之光感度設為習知畫素之1/4，因此，高感度畫素(PD1)與低感度畫素(PD2)之輸出之加算的高感度模態中，信號電荷量係和習知單位畫素同等。
另外，低感度畫素(PD2)之飽和位準設為習知畫素之1/2，光感度設為習知畫素之1/4，結果，低感度畫素(PD2)未呈飽和而動作之範圍相較於習知畫素被擴大2倍。亦即，在使用低感度畫素(PD2)之輸出的低感度模態中，動態範圍相較於習知畫素被擴大2倍。
如上述說明，依據本實施形態之CMOS影像感測器可獲得之效果為，藉由利用低感度模態可以擴大動態範圍，藉由利用高感度模態可以減少光量少時(暗時)之光感度之劣化。亦即，可以超越光感度與信號電荷處理量之折衷(取捨相反)之關係，可以在維持暗時之低雜訊情況下，增大信號電荷處理量。
另外，依據本實施形態之CMOS影像感測器可實現動態範圍之擴大，因此，利用CMOS影像感測器之優點、亦即利用內插動作等，可以容易設計高圖框速率、高速感測器。
另外，本實施形態之CMOS影像感測器中，僅著眼於第1光二極體PD1或第2光二極體PD2時，係分別成為通常使用之RGBBayer配列，因此不論高感度模態或低感度模態，輸出信號均可對應於RGBBayer配列。因此，馬賽克等之色信號處理可以直接利用習知處理。
另外，本實施形態之CMOS影像感測器中，第1、第2光二極體PD1、PD2係配置成為格子狀。因此，如圖2A所示，將浮置擴散層FD配置於第1、第2光二極體PD1、PD2之間，另外，將各電晶體AMP、RST配置於其餘之間隙，如此則，畫素內之各元件之佈局變為容易進行。
(2、斷面構成例)
以下使用圖6、7說明第1實施形態之固態攝像裝置之斷面構成例。其中，說明沿圖2B所示VII-VII線由箭頭方向看之斷面。
又，該說明係說明電子之電荷儲存於光二極體之情況，但是電洞之電荷儲存於光二極體之情況下，藉由元件分離層設為n型半導體層亦可獲得同樣效果。
2-1
如圖6所示，單位畫素1係具備：於半導體基體31上配置成為格子狀之高感度畫素1H，及光感度較高感度畫素1H低的低感度畫素1L。半導體基體31，例如係於SOI(Silicon on insulator)基體上被磊晶成長形成之n型半導體層。
高感度畫素1H及低感度畫素1L，係藉由第1、第2畫素分離層33-1、33-2依據各畫素被分離，具備信號掃描線電路部及光電轉換部。
第1、第2畫素分離層33-1、33-2，係藉由導入半導體基體31中之例如硼(B)等之p型雜質之植入而形成。
第1畫素分離層33-1，係配置於半導體基體31中之光照射面側之ML側區域32-1。又，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，係大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-2間之開口OP1(2)(OP1(1)>OP1(2))。另外，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，及低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-2間之開口OP1(2)，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。又，本例中，第1畫素分離層33-1之畫素中心位置，係以和高感度畫素1H及低感度畫素1L之微透鏡20、30之透鏡端呈一致的方式被配置。
第2畫素分離層33-2，係於半導體基體31中之信號掃描電路側之PD側區域32-2，以包圍光二極體PD1、PD2的方式設置，和第1畫素分離層33-1呈連續而配置。另外，第2畫素分離層33-2間之開口OP2，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。
信號掃描電路部，係由在信號掃描電路側之半導體基體31上所設置之層間絕緣膜34中被形成之上述放大電晶體(未圖示)等，以及配線層35構成。配線層35，例如由Al(鋁)或銅(Cu)等形成。
光電轉換部，係由光二極體PD1、PD2、光照射側之保護膜36A、平坦層37、彩色濾光片(Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2))、及第1、第2微透鏡20、30構成。
光二極體PD1、PD2，係設於半導體基體31中，用於進行光電轉換及電荷之儲存。
光照射側之保護膜36A，係形成於矽氧化膜或矽氮化膜等，設於光照射側之半導體基體31上。
平坦層37，係設於保護膜36A上，例如藉由樹脂等形成。彩色濾光片(Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2))係配置於平坦層37上。
第1、第2微透鏡20、30，係分別設置於彩色濾光片(Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2))上，用於聚光至光二極體PD1、PD2。第1微透鏡20之面積大於第2微透鏡30之面積，第1微透鏡20與第2微透鏡30係互相配置為格子狀。
2-2、攝像時之射入光
以下使用圖7說明於上述圖6所示斷面構成中，攝像時之射入光。
於上述圖6所示構成中，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，係大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(2)(OP1(1)>OP1(2))。另外，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，及低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(2)，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。又，本例中，第1畫素分離層33-1之畫素中心位置，係以和高感度畫素1H及低感度畫素1L之微透鏡20、30之透鏡端呈一致的方式被配置。
因此，如圖7所示，可以防止由高感度畫素1H射入之光L(1)，之進入用於分離鄰接之低感度畫素1L之光二極體PD2的第1畫素分離層33-1。如此則，藉由第1畫素分離層33-1，可以減低基於光電轉換而產生之載子。另外，依據第1畫素分離層33-1之構造，相對於如後述說明之比較例，可以防止由高感度畫素1H射入之光L(1)，之進入鄰接之低感度畫素1L。亦即，可防止產生之載子之流入之同時，可以減低光學之串訊，此為有利之點。
另外，第2畫素分離層33-2間之開口OP2，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。
因此，可以使光二極體PD1、PD2之飽和電子量(電壓)共通化，此點為有利。
(3、製造方法)
以下使用圖8-13說明第1實施形態之固態攝像裝置之製造方法。其中，說明如圖6所示構成之一例。
如圖8所示，此例係說明使用由矽基板41及氧化膜36構成之SOI基板之一例。首先，例如於信號掃描電路側之SOI基板上，藉由磊晶成長例如約1.0～5.0μm之n型半導體層，形成半導體基體31。
之後，於信號掃描電路側之半導體基體31表面上，塗布光阻劑43-1。對該光阻劑43-1進行曝光及顯像，以使高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(2)(OP1(1)>OP1(2))的方式，使半導體基體31之表面上露出。
之後，以上述光阻劑43-1為遮罩使用離子植入法等，於半導體基體31中之光照射側之界面附近(ML側區域32-1)，植入例如B(硼)等之p型雜質，進行熱工程使活化，而形成第1畫素分離層33-1。於該工程時，以上述光阻劑43-1為遮罩使用之ML側區域32-1中之上述離子植入工程分開為複數次而進行，而形成第1畫素分離層33-1亦可。之後，除去上述光阻劑43-1。
之後，如圖9所示，於信號掃描電路側之半導體基體31表面上，塗布光阻劑43-2。對該光阻劑43-2進行曝光及顯像，以使第2畫素分離層33-2間之開口OP2於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)的方式，使半導體基體31之表面上露出。
之後，以上述光阻劑43-2為遮罩使用離子植入法等，於半導體基體31中之信號掃描電路側之界面附近(PD側區域32-2)，以包圍之後形成之光二極體的方式，植入例如B(硼)等之p型雜質，進行熱工程使活化，而形成第2畫素分離層33-2。於該工程時，係和上述同樣，分為複數次進行上述離子植入工程，而形成第2畫素分離層33-2亦可。之後，除去上述光阻劑43-2。
之後，如圖10所示，於半導體基體31中之信號掃描電路側之界面附近(PD側區域32-2)，以包圍第2畫素分離層33-2的方式，將光二極體PD1、PD2分別形成於高感度畫素及低感度畫素。
之後，於信號掃描電路側之半導體基體31之表面上形成層間絕緣膜34。之後，於層間絕緣膜34中，藉由Al(鋁)或銅(Cu)等形成配線層35。
之後，如圖11所示，於層間絕緣膜34上，使用例如接著劑或直接接合法等，將矽等所形成之支撐基板42予以貼合。
之後，如圖12所示，反轉SOI基板，針對光照射側之SOI基板之表面上，進行例如CMP(化學機械研磨)法之研磨或蝕刻法等，直至基板41～氧化膜36予以除去，使光照射側之半導體基體31表面上露出。
之後，於露出之光照射側之半導體基體31上，形成例如矽氧化膜或矽氮化膜作為保護膜36A。
之後，如圖13所示，使用習知工程依序形成平坦層37、彩色濾光片(Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2))及第1、第2微透鏡20、30，製造如圖6所示固態攝像裝置。
又，本製造方法之說明中，雖說明使用SOI基板之例，但不限定於此，半導體基板只要為半導體區域即可，非SOI基板，而使用矽本體(silicon bulk)基體進行基體之研磨或蝕刻控制時，該元件分離方法亦為可能。
(4、作用效果)
依據第1實施形態之固態攝像裝置、其動作以及其製造方法，至少可獲得以下(1)～(2)之效果。
(1)可以防止由高感度畫素射入之光，之進入鄰接之低感度畫素。可以減低串訊。
如上述說明，於第1實施形態之構成，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，係大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(2)(OP1(1)>OP1(2))。另外，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(1)，與低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1間之開口OP1(2)，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。另外，本例中，第1畫素分離層33-1之畫素中心位置，係以和高感度畫素1H及低感度畫素1L之微透鏡20、30之透鏡端呈一致的方式被配置。
因此，如圖7所示，可以防止由高感度畫素1H射入之光L(1)，之進入用於分離鄰接之低感度畫素1L之光二極體PD2的第1畫素分離層33-1。如此則，藉由第1畫素分離層33-1，可以減低光電轉換而產生之載子。另外，依據第1畫素分離層33-1之構造，相對於如後述說明之比較例，可以防止由高感度畫素1H射入之光L(1)，之進入鄰接之低感度畫素1L。亦即，可防止產生之載子之流入之同時，可以減低光學之串訊，此為有利之點。
(2)可使光二極體之飽和電子量(電壓)共通化。
另外，第2畫素分離層33-2間之開口OP2，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。
因此，可使光二極體PD1、PD2之飽和電子量(電壓)共通化，此為有利之點。
(第2實施形態(具有複數段之第1畫素分離層之一例))
以下使用圖14說明第2實施形態之固態攝像裝置及其製造方法。該第2實施形態為具有複數段之第1畫素分離層33-1之一例。於說明中省略和上述第1實施形態重複之部分之說明。
(構成例)
如圖14所示，本例之固態攝像裝置中，作為配置於ML側區域32-1之複數段第1畫素分離層，而配置有2段之第1畫素分離層33-1A、33-1B，此點和上述第1實施形態不同。
高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1A間之開口OP1(1)A，係大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1A間之開口OP1(2)(OP1(1)A>OP1(2)A)。另外，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1A間之開口OP1(1)A，與低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1A間之開口OP1(2)A，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。
高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1B間之開口OP1(1)B，係大於低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1B間之開口OP1(2)(OP1(1)B>OP1(2)B)。另外，高感度畫素1H中之第1畫素分離層33-1B間之開口OP1(1)B，與低感度畫素1L中之第1畫素分離層33-1B間之開口OP1(2)B，係於高感度畫素1H與低感度畫素1L呈共通(實質上為同一)。
因此，除可以減低串訊以外，亦可以防止元件分離強度之劣化。
(製造方法)
關於本例之製造方法，係使用和上述同樣之製造工程，將第1畫素分離層之形成工程，分為複數次(本例為2次)予以進行，此點係和上述第1實施形態不同。其他之製造工程係和上述第1實施形態實質上同樣，因此省略其詳細說明。
(作用效果)
如上述說明，依據第2實施形態之固態攝像裝置、其動作以及其製造方法，至少可獲得和上述(1)～(2)同樣之效果。
另外，本例之固態攝像裝置，作為配置於ML側區域32-1之複數段第1畫素分離層，而配置有2段之第1畫素分離層33-1A、33-1B。
因此，除可以減低串訊以外，亦可以防止元件分離強度之劣化。
(比較例)
以下使用圖15說明和第2實施形態之固態攝像裝置比較用之比較例之固態攝像裝置。
如圖所示，比較例之固態攝像裝置中，畫素分離層133，於高感度畫素與低感度畫素之間為同樣之構成。
因此，於具有不同感度之高感度畫素與低感度畫素的背面照射型固態攝像裝置之情況下，係於高感度畫素上配置面積較大之彩色濾光片Gb(1)及微透鏡120。另外，畫素分離層133之開口不論高感度畫素、低感度畫素均為同一配置。另外，於比較例中，畫素分離層133之畫素中心位置，並未和高感度畫素1H及低感度畫素1L之微透鏡120、130之透鏡端呈一致。
因此，由高感度畫素射入之光L(1)，會侵入鄰接之低感度畫素之畫素分離層133。於該畫素分離層133被進行光電轉換的載子，對於畫素分離層133本身之電場斜率變少。結果，載子會流入鄰接之低感度畫素，而成為載子之串訊。如上述說明，比較例之畫素分離層133之開口不論高感度畫素1H、低感度畫素1L均為同一配置。因此，高感度畫素、低感度畫素之開口位置不一致，成為射入高感度畫素之光L(1)容易進入之構造。
如上述說明，依據比較例之構成及其製造方法，無法防止由高感度畫素射入之光L(1)，之進入用於分離鄰接之低感度畫素之光二極體PD2的畫素分離層133及低感度畫素。就載子之串訊以及光學之串訊之產生而言，有其不利之處。
(本例包含之態樣)
又，上述實施形態可以包含以下之態樣。
(1)固態攝像裝置，係具備單位畫素之陣列區域，該單位畫素具有：第1光二極體，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第1讀出電晶體，連接於上述第1光二極體，用於讀出信號電荷；第2光二極體，其之光感度小於上述第1光二極體，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第2讀出電晶體，連接於上述第2光二極體，用於讀出信號電荷；浮置擴散層，連接於上述第1讀出電晶體及上述第2讀出電晶體，用於將信號電荷予以儲存；重置電晶體，用於重置上述浮置擴散層之電位；放大電晶體，用於放大上述浮置擴散層之電位；具備：第1動作模態，其藉由上述浮置擴散層將上述第1光二極體之信號電荷與上述第2光二極體之信號電荷予以加算，將加算後之電位放大而輸出信號；及第2動作模態，使上述第2光二極體之信號電荷藉由上述第2讀出電晶體被讀出，將上述浮置擴散層之電位予以放大而輸出信號。
(2)固態攝像裝置，係具備單位畫素之陣列區域，該單位畫素具有：第1光二極體，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第1讀出電晶體，連接於上述第1光二極體，用於讀出信號電荷；第2光二極體，其之光感度小於上述第1光二極體，用於將射入光進行光電轉換予以儲存；第2讀出電晶體，連接於上述第2光二極體，用於讀出信號電荷；浮置擴散層，連接於上述第1讀出電晶體及上述第2讀出電晶體，用於將信號電荷予以儲存；重置電晶體，用於重置上述浮置擴散層之電位；放大電晶體，用於放大上述浮置擴散層之電位；具備：第1動作模態，其將上述第1光二極體之信號電荷與上述第2光二極體之信號電荷分別讀出，而輸出信號；及第2動作模態，其將上述第2光二極體之信號電荷予以讀出而輸出信號。
(3)於(1)或(2)之固態攝像裝置中，第1光二極體之光感度設為SENS1，飽和位準設為VSAT1，上述第2光二極體之光感度設為SENS2，飽和位準設為VSAT2時，成為滿足
VSAT1/SENS1＜VSAT2/SENS2之關係式。
(4)於(1)～(3)之任一固態攝像裝置中，另具備：用於聚光至上述第1光二極體之第1微透鏡；及用於聚光至上述第2光二極體之第2微透鏡。上述第1微透鏡之面積係大於上述第2微透鏡之面積，上述第1微透鏡與上述第2微透鏡係互相配置成為格子狀。
(5)於(1)～(3)之任一固態攝像裝置中，另具備：用於聚光至上述第1光二極體之第1微透鏡；及用於聚光至上述第2光二極體之第2微透鏡。上述第1微透鏡係由複數個微透鏡構成，該複數個微透鏡之面積之和，係大於上述第2微透鏡之面積。
上述實施形態僅為一例，並非用來限定本發明。本發明之範圍不限定於上述說明，在申請專利範圍所示、或和申請專利範圍均等意義及範圍內之所有變更均包含於本發明。
1．．．單位畫素
1H．．．高感度畫素
1L．．．低感度畫素
20．．．微透鏡
30．．．微透鏡
37．．．平坦層
36A．．．保護膜
31．．．半導體基體
34．．．層間絕緣膜
35．．．配線層
32-1．．．ML側區域
32-2．．．PD側區域
33-1．．．第1畫素分離層
33-2．．．第2畫素分離層
PD1．．．第1光二極體
PD2．．．第2光二極體
OP1(1)．．．開口
OP1(2)．．．開口
OP2．．．開口
Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2)．．．彩色濾光片
10．．．攝像區域
11(n)．．．垂直信號線
12．．．垂直移位暫存器
13．．．電流源
14．．．CDS&ADC
15．．．水平移位暫存器
16．．．信號位準判斷電路
17．．．時序產生電路
圖1表示第1實施形態之CMOS影像感測器之概略方塊圖。
圖2A、2B表示將圖1之CMOS影像感測器之攝像區域中之一部分予以取出之元件形成區域及閘極之佈局影像之概略圖及彩色濾光片/微透鏡之佈局影像之概略圖。
圖3表示圖1中之各單位畫素之光二極體儲存之信號電荷量多時(亮時)適合之低感度模態之畫素之動作時序，重置動作時之半導體基體內之電壓電位及讀出動作時之電壓電位之一例。
圖4表示圖1中之各單位畫素之光二極體儲存之信號電荷量少時(暗時)適合之高感度模態之畫素之動作時序，重置動作時之半導體基體內之電壓電位及讀出動作時之電壓電位之一例。
圖5表示第1實施形態之CMOS影像感測器之動態範圍擴大效果說明之特性之一例。
圖6表示沿圖2B之VII-VII線由箭頭方向看之斷面圖。
圖7表示圖6之斷面構成之攝像時之射入光說明之斷面圖。
圖8表示第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖9表示第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖10為第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖11表示第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖12表示第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖13表示第1實施形態之固態攝像裝置之一製造工程之斷面圖。
圖14表示第2實施形態之固態攝像裝置之斷面圖。
圖15表示比較例之固態攝像裝置之斷面圖。
1．．．單位畫素
1H．．．高感度畫素
1L．．．低感度畫素
20．．．微透鏡
30．．．微透鏡
37．．．平坦層
36A．．．保護膜
31．．．半導體基體
34．．．層間絕緣膜
35．．．配線層
32-1．．．ML側區域
32-2．．．PD側區域
33-1．．．第1畫素分離層
33-2．．．第2畫素分離層
PD1．．．第1光二極體
PD2．．．第2光二極體
OP1(1)．．．開口
OP1(2)．．．開口
OP2．．．開口
Gb(1)、Gb(2)、Gr(1)、Gr(2)．．．彩色濾光片

Claims (9)

  1. 一種背面照射型固態攝像裝置，係於半導體基體上具備攝像區域，該攝像區域由包含光電轉換部及信號掃描電路部之複數單位畫素配置而成，在形成有上述信號掃描電路部之上述半導體基體表面之相反側的基體表面上，被形成有光照射面者；其特徵為：上述單位畫素，係具備高感度畫素及光感度較上述高光感度畫素低的低感度畫素；上述高感度畫素及上述低感度畫素，係於上述半導體基體中之上述光照射面側，具有畫素分離用而被配置之第1畫素分離層；在上述光照射面側之上述半導體基體，上述高感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口，係大於上述低感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口；上述高感度畫素及上述低感度畫素，係分別另具有光二極體；在上述高感度畫素及上述低感度畫素上，另具有第1微透鏡及第2微透鏡，係分別配置成其透鏡端與上述第1畫素分離層之畫素中心位置一致；上述第1微透鏡的面積比上述第2微透鏡的面積大。
  2. 如申請專利範圍第1項之背面照射型固態攝像裝置，其中，上述高感度畫素及上述低感度畫素，係另具有：以包圍上述光二極體的方式被設置，於上述半導體基體中之上 述信號掃描電路部側，和上述第1畫素分離層呈連續配置之第2畫素分離層。
  3. 如申請專利範圍第2項之背面照射型固態攝像裝置，其中，上述第2畫素分離層間之寬度，係於上述高感度畫素及上述低感度畫素共通。
  4. 一種背面照射型固態攝像裝置之製造方法，包含：在半導體基體中之光照射面側，以使高感度畫素中之開口大於低感度畫素中之開口的方式，形成第1畫素分離層；在上述半導體基體中，以和上述第1畫素分離層呈連續被配置，其開口於上述高感度畫素及上述低感度畫素成為共通的方式，形成第2畫素分離層；在上述半導體基體中之信號掃描電路部側，於上述高感度畫素及上述低感度畫素分別形成光二極體；在上述信號掃描電路部側中之上述半導體基體上，形成信號掃描線電路；及在上述高感度畫素及上述低感度畫素上，形成第1微透鏡及第2微透鏡，係分別配置成其透鏡端與上述第1畫素分離層之畫素中心位置一致來聚集上述光二極體的光，上述第1微透鏡之面積大於上述第2微透鏡之面積。
  5. 如申請專利範圍第4項之背面照射型固態攝像裝置之製造方法，其中， 以使上述第2畫素分離層間之寬度，於上述高感度畫素及上述低感度畫素成為共通的方式予以形成。
  6. 一種背面照射型固態攝像裝置，包含：單位畫素，係在半導體基體上具備高感度畫素及光感度較上述高感度畫素低的低感度畫素；上述高感度畫素，係具備：第1光二極體，用於對射入光進行光電轉換而予以儲存；及第1讀出電晶體，被連接於上述第1光二極體，用於讀出信號電荷；上述低感度畫素，係具備：第2光二極體，其光感度較上述第1光二極體為小，用於對射入光進行光電轉換而予以儲存；及第2讀出電晶體，被連接於上述第2光二極體，用於讀出信號電荷；上述高感度畫素及上述低感度畫素，係於上述半導體基體中之上述光照射面側，具有畫素分離用而被配置之第1畫素分離層；在上述光照射面側之上述半導體基體，上述高感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口，係大於上述低感度畫素中之上述第1畫素分離層間之開口。
  7. 如申請專利範圍第6項之背面照射型固態攝像裝置，其中，上述單位畫素另具有用以儲存連接到上述第1讀出電晶體及上述第2讀出電晶體的信號電荷之浮置擴散層；上述單位畫素係進行：第1動作模態，其藉由上述浮置擴散層將上述第1光 二極體之信號電荷與上述第2光二極體之信號電荷予以加算，將加算後之電位放大而輸出信號；及第2動作模態，使上述第2光二極體之信號電荷藉由上述第2讀出電晶體被讀出，將上述浮置擴散層之電位予以放大而輸出信號。
  8. 如申請專利範圍第6項之背面照射型固態攝像裝置，其中，上述高感度畫素及上述低感度畫素，係另具有：以分別包圍上述第1、第2光二極體的方式被設置，於上述半導體基體中之信號掃描電路側，和上述第1畫素分離層呈連續配置之第2畫素分離層。
  9. 如申請專利範圍第8項之背面照射型固態攝像裝置，其中，上述第2畫素分離層間之寬度，係於上述高感度畫素及上述低感度畫素共通。
TW099139365A 2009-12-16 2010-11-16 固態攝像裝置及其製造方法 TWI449165B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009285420A JP5454894B2 (ja) 2009-12-16 2009-12-16 固体撮像装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201143050A TW201143050A (en) 2011-12-01
TWI449165B true TWI449165B (zh) 2014-08-11

Family

ID=44142495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099139365A TWI449165B (zh) 2009-12-16 2010-11-16 固態攝像裝置及其製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8508640B2 (zh)
JP (1) JP5454894B2 (zh)
CN (1) CN102104053B (zh)
TW (1) TWI449165B (zh)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI504256B (zh) * 2008-04-07 2015-10-11 Sony Corp 固態成像裝置，其訊號處理方法，及電子設備
KR101786069B1 (ko) * 2009-02-17 2017-10-16 가부시키가이샤 니콘 이면 조사형 촬상 소자, 그 제조 방법 및 촬상 장치
JP5537172B2 (ja) 2010-01-28 2014-07-02 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP5091964B2 (ja) * 2010-03-05 2012-12-05 株式会社東芝 固体撮像装置
JP5358747B2 (ja) * 2011-03-25 2013-12-04 富士フイルム株式会社 裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法並びに撮像装置
US9191556B2 (en) * 2011-05-19 2015-11-17 Foveon, Inc. Imaging array having photodiodes with different light sensitivities and associated image restoration methods
JP5999750B2 (ja) 2011-08-25 2016-09-28 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置及び生体撮像装置
JP2014089432A (ja) 2012-03-01 2014-05-15 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置におけるマイクロレンズの形成方法、及び、電子機器
JP2013207433A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Sony Corp 固体撮像装置、撮像信号出力方法および電子機器
JP2014011304A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2014175553A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Canon Inc 固体撮像装置およびカメラ
JP2014183064A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Sony Corp 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
US9450005B2 (en) * 2013-03-29 2016-09-20 Sony Corporation Image pickup device and image pickup apparatus
WO2015012098A1 (ja) 2013-07-22 2015-01-29 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP2015032748A (ja) * 2013-08-05 2015-02-16 株式会社東芝 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
US20150054997A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Aptina Imaging Corporation Image sensors having pixel arrays with non-uniform pixel sizes
CN111787246B (zh) * 2013-11-26 2023-07-14 株式会社尼康 摄像元件及摄像装置
CN104135631A (zh) * 2014-08-15 2014-11-05 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种cmos图像传感器像素
US9911773B2 (en) 2015-06-18 2018-03-06 Omnivision Technologies, Inc. Virtual high dynamic range large-small pixel image sensor
JP2017046020A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 株式会社東芝 固体撮像装置
US10666881B2 (en) * 2015-09-24 2020-05-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensor and electronic device
JP6891119B2 (ja) 2015-09-24 2021-06-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子及び電子機器
US9749562B2 (en) * 2015-11-13 2017-08-29 Omnivision Technologies, Inc. Liquid crystal display and infrared image sensor on silicon
US20170142313A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Microsoft Corporation Image sensor system
US10182199B2 (en) * 2016-02-22 2019-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device and reproducing device
WO2017169754A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
US9955090B2 (en) * 2016-07-20 2018-04-24 Omnivision Technologies, Inc. High dynamic range image sensor with virtual high-low sensitivity pixels
CN111033760B (zh) * 2017-08-09 2023-01-03 株式会社钟化 光电转换元件和光电转换装置
US11330212B2 (en) 2017-12-28 2022-05-10 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and diagnosis method
US20230178571A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-08 ams Sensors USA Inc. Pixel arrangement, pixel matrix, image sensor and method of operating a pixel arrangement
US20230411431A1 (en) * 2022-05-17 2023-12-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Stacked cmos image sensor and method of manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040189821A1 (en) * 2003-03-25 2004-09-30 Kazuya Oda Imaging apparatus
US20050139752A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Dongbu Electronics Co., Ltd. Complementary metal oxide semiconductor image sensor and method for fabricating the same
JP2005347709A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Sony Corp 固体撮像素子

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8120023B2 (en) * 2006-06-05 2012-02-21 Udt Sensors, Inc. Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array
JP2005093866A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Fuji Film Microdevices Co Ltd 固体撮像素子の製造方法
JP2005116568A (ja) * 2003-10-02 2005-04-28 Sony Corp 固体撮像素子
US7026596B2 (en) * 2003-10-30 2006-04-11 Micron Technology, Inc. High-low sensitivity pixel
JP4691939B2 (ja) * 2004-09-27 2011-06-01 ソニー株式会社 裏面照射型固体撮像素子の製造方法
JP4742602B2 (ja) * 2005-02-01 2011-08-10 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP2008099073A (ja) 2006-10-13 2008-04-24 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
KR100825808B1 (ko) * 2007-02-26 2008-04-29 삼성전자주식회사 후면 조명 구조의 이미지 센서 및 그 이미지 센서 제조방법
JP5104036B2 (ja) * 2007-05-24 2012-12-19 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法及び撮像装置
JP4816603B2 (ja) * 2007-09-10 2011-11-16 ソニー株式会社 固体撮像素子の製造方法
JP2009111118A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Fujifilm Corp 裏面照射型固体撮像素子およびその製造方法
EP2109143B1 (en) * 2008-04-09 2013-05-29 Sony Corporation Solid-state imaging device, production method thereof, and electronic device
US20110175981A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Chun-Hung Lai 3d color image sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040189821A1 (en) * 2003-03-25 2004-09-30 Kazuya Oda Imaging apparatus
US20050139752A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Dongbu Electronics Co., Ltd. Complementary metal oxide semiconductor image sensor and method for fabricating the same
JP2005347709A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Sony Corp 固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP5454894B2 (ja) 2014-03-26
US20110141333A1 (en) 2011-06-16
CN102104053B (zh) 2013-02-13
JP2011129638A (ja) 2011-06-30
CN102104053A (zh) 2011-06-22
TW201143050A (en) 2011-12-01
US8508640B2 (en) 2013-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI449165B (zh) 固態攝像裝置及其製造方法
JP4413940B2 (ja) 固体撮像素子、単板カラー固体撮像素子及び電子機器
TWI450388B (zh) Solid-state imaging device
JP6126666B2 (ja) 固体撮像装置及び電子機器
KR101129128B1 (ko) 후면 조사 이미지 센서를 위한 회로 및 광센서 오버랩
KR101222761B1 (ko) 후면 조사형 고체 촬상 장치, 후면 조사형 고체 촬상 장치의 제조 방법, 카메라 및 카메라의 제조 방법
JP5531580B2 (ja) 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
JP5025746B2 (ja) 固体撮像装置
WO2014141900A1 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US20080170149A1 (en) Solid-state imager and solid-state imaging device
JP2012199489A (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
US8634007B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, image capturing apparatus, semiconductor device, and method of manufacturing the same
US20110042552A1 (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP2007115994A (ja) 固体撮像装置およびカメラ
JP4810806B2 (ja) 固体撮像装置
WO2021117523A1 (ja) 固体撮像素子及び電子機器
JP2006129298A (ja) Ｃｍｏｓ固体撮像素子
JP2006108497A (ja) 固体撮像装置
US20120083067A1 (en) Method for forming photodetector isolation in imagers
JP2010040997A (ja) 固体撮像素子
JP2011071756A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法並びに撮像装置
JP2007299963A (ja) 固体撮像装置
US20230207584A1 (en) CMOS Image Sensor Pixel for High Dynamic Range Capturing
Nakamura et al. Modern Image Sensors
US20120080731A1 (en) Photodetector isolation in image sensors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees