[发明专利]固体摄像元件以及固体摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体摄像元件以及固体摄像装置。

背景技术

近年来，由于数码相机、搭载照相机的移动电话等的普及，固体摄像元件的需求增加。特别是，可利用作为一般的半导体制造工序的CMOS程序制造的CMOS型固体摄像元件的需求增大。近年来，对于这样的固体摄像元件，更加小型化、高像素化的要求增加，像素尺寸的微小化成为重要课题。

但是，伴随着像素尺寸的微小化，与半导体基板表面平行的平面尺寸缩小，但是与半导体基板表面垂直的深度方向上的缩小没有同比例地实现，由此引起的问题日益表面化。

即使像素区域的水平方向尺寸缩小，但形成有光电二极管的硅基板表面和用于以光学方式增大开口率的微透镜之间的距离未缩小，在来自成像透镜的入射光倾斜入射的像素区域周边部，入射光的一部分被金属布线层反射，在像素区域的周边部产生所谓的“光晕”(vignetting)现象，产生灵敏度的不均匀性。

而且，为了实现作为CMOS型固体摄像元件的特性的“片上系统(System On Chip)”，要将使用了最新CMOS工序的电路设计装载于周边电路，则CMOS工序的多层布线化导致硅基板表面和微透镜之间的距离扩大，将更容易产生上述的“光晕”。

作为用于打破这种状况的器件构成，已知有背面照射型CMOS传感器的开发(例如，参照专利文献1以及2)。

【专利文献1】(日本专利)特开2003-31785号公报

【非专利文献1】S.Iwabuchi et al.，ISSCC Tech.Digest，pp.302-303，2006

但是，在对硅基板的吸收系数低、入射光的进入长度较大的长波长光进行摄像的情况下，入射光通过背面侧的光电二极管，到达表面侧的读取电路区域，存在通过在该处产生的电子空穴对使读取电路的动作被调制的问题。因此，不能将形成于背面侧的光电二极管设计成充分大，利用背面照射来提高光电二极管开口率的效果不充分。

例如，在对波长400～700nm的可见光摄像的情况下，对于波长较长的700nm光的单晶硅的吸收系数低至2192[cm^-1]，对于非专利文献1所示的厚度为4μm的硅基板的透射率也成为40％。即使通过IR截止滤光器除去650nm以上的长波长成分，对于650nm光的单晶硅的吸收系数也低至3162[cm^-1]，对于厚度4μm的硅基板的透射率接近30％。

因此，为了防止由上述透射光的影响，不利用专利文献1所示的构造，而设计成表面侧的读取电路和背面侧的光电二极管不重叠(非专利文献1)。

即，没有充分得到提高背面侧光电二极管开口率的效果和扩大表面侧读取电路面积的效果。

发明内容

本发明鉴于上述问题而做出，提供使素尺寸的微小化容易且具有高灵敏度及低噪声的背面照射型彩色固体摄像元件。

本发明的一种方式的固体摄像元件，具备：半导体基板；像素区域部，通过将像素以矩阵状配置于所述半导体基板上而形成；读取单元，从所述像素读取电信号；和滤色器阵列，被设置于所述像素区域部的入射光侧，通过将对应于多个所述像素的单位块重复配置而形成；所述像素区域部包括：光电变换部，在所述半导体基板中设置于所述入射面侧；传输晶体管，对每个所述光电变换部设置；和像素读取电路，在所述半导体基板中配置于与所述入射面相反的一面侧；所述像素读取电路选择地被配置在由共有所述像素读取电路的多个所述像素构成的读取块中的一部分像素上。

根据本发明，可以使背面照射型彩色固体摄像元件中的微小像素的设计变得容易，还可以提高灵敏度，减小噪声。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件的芯片结构的框图。

图2是将2×2像素块作为单位块的原色系滤色器排列的例子。

图3是用于从表面侧和背面侧说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件中的2×2像素块的像素内部结构的俯视图。

图4是用于说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件中的2×2像素块的像素内部电路的电路图。

图5是用于说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件中的B(蓝色)像素的剖面结构的剖面结构图。

图6是用于说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件中的G(绿色)像素及R(红色)像素的剖面结构的剖面结构图。

图7表示单晶硅的单色光的吸收系数。

图8是用于说明单晶硅中的单色光的吸收的图。

图9是用于说明本发明的实施方式涉及的固体摄像元件的4×4像素块的布局的布局图。