[发明专利]固体摄像元件及电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与在2011年8月4日向日本专利局提交的日本优先权专利申请案JP2011-170735所揭露的主题相关，因此将上述日本在先专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像元件及电子装置，具体而言，涉及能够确保稳定的溢出的固体摄像元件及电子装置。

背景技术

通常，例如CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器或CCD（电荷耦合器件）等固体摄像器件被广泛用于数码照相机、数码摄像机等。例如，通过像素中所包含的PD（光电二极管）对CMOS图像传感器上的入射光进行光电转换。随后，在PD中生成的电荷经由传输晶体管被传输至FD（浮动扩散部），并被FD转换成像素信号且该像素信号被读出，所述像素信号的电平对应于所接收到的光的量。

过去，作为用于增大固体摄像元件的饱和电荷量的方法，曾披露了在硅基板的位于像素晶体管下方的更深部位处形成PD的方法、或在深度方向上层叠PD的方法。

例如，日本专利特许公开第2010-114274号公报中披露了如下一种方法：使用一种垂直传输晶体管来改良对形成于硅基板的深处部分中的PD的电荷读出性能，该垂直传输晶体管具有垂直于半导体基板的沟道方向。

通常，当高照明度的光入射于固体摄像元件上时，在该固体摄像元件中形成有溢出沟道（overflow drain）作为溢出终点，以用于抑制储存于PD中的电荷沿各个方向溢出从而影响成像特性。所述溢出沟道是与FD一起使用的类型，或者是在电源电压下设定的扩散区域。

发明内容

然而，在通过使用上述垂直传输晶体管来读出电荷的此种结构中，来自形成于硅基板的背面附近的PD的电荷难以在形成于硅基板的表面上的溢出沟道上溢出。

鉴于上述问题，期望确保从PD的稳定溢出。

根据本发明的实施例，一种固体摄像元件包括：像素阵列部，在该像素阵列部中多个像素以阵列形式布置于硅基板上；以及驱动部，所述驱动部对所述像素进行驱动。所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被形成于所述硅基板的第二表面附近，所述第二表面与所述硅基板的上面层叠有配线层的第一表面相反，所述光电转换部用于生成对应于入射光的电荷；溢出部，所述溢出部被形成为与所述第二表面相接触并且被固定至预定电压；以及势垒部，所述势垒部被形成为与所述光电转换部及所述溢出部相连接，所述势垒部用作防止电荷从所述光电转换部溢出至所述溢出部上的势垒。

根据本发明的另一实施例，一种电子装置包含固体摄像元件，所述固体摄像元件包括：像素阵列部，在该像素阵列部中多个像素以阵列形式布置于硅基板上；以及驱动部，所述驱动部对所述像素进行驱动。所述像素包括：光电转换部，所述光电转换部被形成于所述硅基板的第二表面附近，所述第二表面与所述硅基板的上面层叠有配线层的第一表面相反，所述光电转换部用于生成对应于入射光的电荷；溢出部，所述溢出部被形成为与所述第二表面相接触并且被固定至预定电压；以及势垒部，所述势垒部被形成为与所述光电转换部及所述溢出部相连接，所述势垒部用作防止电荷从所述光电转换部溢出至所述溢出部上的势垒。

根据本发明的各实施例，在形成于硅基板的第二表面附近的光电转换部中对应于入射光而被生成的电荷经由势垒部而溢出至溢出部，所述溢出部被形成为与所述第二表面相接触并且被固定至预定电压，所述势垒部用作针对于电荷的势垒。

根据本发明的各实施例，确保了从PD的稳定溢出。

附图说明

图1为图示了本发明的摄像元件的实施例的结构示例的方框图；

图2A至图2C图示了上述摄像元件中所包含的像素的第一结构示例；

图3A至图3D图示了从PD经由势垒部溢出的电荷的排出结构示例；

图4图示了多个像素共用硅贯通电极（through silicon via）的结构示例；

图5图示了多个像素共用溢出沟道的结构示例；

图6A至图6D图示了像素的第二结构示例及第三结构示例；

图7A至图7C图示了像素的第四结构示例；

图8图示了像素的第五结构示例；

图9A和图9B图示了像素的第六结构示例；以及

图10是图示了电子装置的结构示例的方框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细地阐述本发明的优选实施例。应注意，在本说明书及附图中，具有实质上相同的功能及结构的构成元件由相同的附图标记指示，且省略了对这些构成元件的重复说明。