的固态图像拾取单元21的上述构造，因为光电转换部50形成为层叠在衬底12上，所以不必在衬底12中提供光电转换部；因此，像素的小型化是可实现的。
[0392]而且，衬底12的后表面侧上形成的第一电荷累积部52和衬底12的前表面侧上形成的各像素晶体管形成为在衬底12的深度方向上层叠；因此，实现了像素的进一步小型化。
[0393]因为允许实现像素的小型化，所以允许实现固态图像拾取单元21的尺寸减小和像素数量的增加。于是，通过实现像素数量的增加允许提供高清晰度图像。
[0394]此外，在该实施例中，形成在整个像素区域中的光电转换部50构造为兼作遮光部；因此，入射光不到达衬底12，因此抑制了噪声的产生。
[0395]然后，根据该实施例的固态图像拾取单元21的构造，提供第一电荷累积部52和第二电荷累积部25。因此，第一电荷累积部52中累积的信号电荷在所有的像素中同时转移到第二电荷累积部25，并且在信号电荷暂时保存在第二电荷累积部25中后，允许信号电荷逐行地转移到浮置扩散部34，以读至垂直信号线。
[0396]因此，在实现像素小型化的固态图像拾取单元21中，全局快门操作是可能的；因此，允许在所有像素中同时执行曝光，并且消除了焦平面畸变。
[0397]而且，允许在所有像素中同时执行曝光而不提供遮光膜；因此，与提供遮光膜的情况相比，通过扩大开口允许实现灵敏度的改善和饱和电荷量的改善。
[0398]此外，根据该实施例的固态图像拾取单元21的上述构造，允许浮置扩散部34、第二电荷累积部25和第一电荷累积部52 —次复位；因此，其效果是简化了电路构造，从而减少变化且减小噪声。
[0399]另外，在该实施例的固态图像拾取单元21中，不单独提供用于复位第一电荷累积部52的复位晶体管；因此，像素面积的减小是可实现的。
[0400]而且，根据该实施例的固态图像拾取单元21的构造，第二电荷累积部25和浮置扩散部34形成在像素的周边部分。从而，第二电荷累积部(累积部)25和浮置扩散部34与用作集光区域的中心部分由像素的芯片上透镜24分开。因此，减少了由光进入产生的污点噪声，因此获得高S/N比。
[0401]此外，因为复位部35形成在像素的用作集光区域的中心部上，所以允许导致污点噪声的电荷由复位部35放电，因此减少污点噪声。
[0402]因此，允许实现具有全局快门功能、小暗电流和小kTC噪声的固态图像拾取单元
21ο
[0403]于是，根据该实施例的固态图像拾取单元21的构造，与具有全局快门功能的现有CMOS图像传感器相比，像素的小型化是可实现的，并且允许实现高清晰度。而且，不增加在信号读入累积部中期间产生的衍射光或散射光的泄漏引起的噪声，并且固态图像拾取单元21是背照式的；因此，允许提供具有高灵敏度、高饱和灵敏度和高图像质量的图像拾取。
[0404]根据该实施例，允许实现固态图像拾取单元21，使其具有高灵敏度和高饱和电荷量，并且能提供具有高清晰度和良好图像质量的图像。
[0405]应注意，第二实施例的上述构造允许以与上述第一实施例的第一至第四修改示例的任何一个类似的方式修改。
[0406]而且，第一至第四修改示例的两个或更多个构造可组合，只要这样的组合是可能的。
[0407]此外，在本技术方案的固态图像拾取单元中，抗反射膜可提供在光电转换部之上。
[0408]作为抗反射膜，例如，有效地形成厚度至λ / (4η)的SiN或HfO膜。这里，η是抗反射膜的衍射系数，并且λ是光的波长。
[0409]所有的上述各实施例和上述各修改示例具有一构造，在该构造中，电子用作载流子且读取负极性的光电荷。
[0410]本技术方案可应用于空穴用作载流子且读取正极性光电荷的构造，并且在此情况下，可采用所有的η-型部件和ρ-型部件在极性上颠倒且对于掺杂可采用相反的导电类型的构造。
[0411]本技术方案不仅可应用于固态图像拾取单元，而且可应用于图像拾取单元。图像拾取单元包括相机系统，例如数码相机和数字摄像机，并且包括具有图像拾取功能的诸如移动电话的电子设备。
[0412](7.第三实施例(电子设备))
[0413]接下来，将在下面描述第三实施例的电子设备。
[0414]第三实施例的电子设备的示意性构造图(模块示意图)示出在图28中。
[0415]如图28所示，该实施例的电子设备200包括第一实施例的固态图像拾取单元1、光学透镜210、快门单元211、驱动电路212和信号处理电路213。
[0416]光学透镜210形成来自物体的图像光(入射光)在固态图像拾取单元I的图像拾取平面上的图像。因此，信号电荷累积在固态图像拾取单元I中一定的时间段。
[0417]快门单元211控制用于固态图像拾取单元I的光施加时间段和遮光时间段。
[0418]驱动电路212提供驱动信号以控制固态图像拾取单元I中的信号电荷转移操作和快门单元211的快门操作。固态图像拾取单元I的信号转移由从驱动电路212提供的驱动信号(时序信号)执行。
[0419]信号处理电路213执行各种信号处理。经受信号处理的图像信号保存在诸如存储器的存储介质中或者输出到监视器。
[0420]在该实施例的电子设备200中，固态图像拾取单元I中实现了像素的小型化；因此，实现了电子设备200的尺寸减小和高清晰度。而且，允许在固态图像拾取单元I中的所有像素中同时执行曝光，并且获得高S/N比；因此，实现了图像质量上的改善。
[0421]可对其应用固态图像拾取单元I的电子设备200不限于数字摄像机，而是固态图像拾取单元I可应用于数码相机以及图像拾取设备，例如用于诸如移动电话的移动装置的相机模块。
[0422]在该实施例的上述电子设备中，第一实施例的固态图像拾取单元I用作固态图像拾取单元。
[0423]本技术方案的电子设备不限于采用第一实施例的固态图像拾取单元I的构造，而是允许采用本技术方案的任何的固态图像拾取单元。
[0424]而且，本技术方案的电子设备的构造不限于图28所示的构造，而是只要电子设备具有采用本技术方案的固态图像拾取单元的构造，允许采用图28所示之外的任何构造。
[0425]应注意，本公开允许具有下面的构造。
[0426](I) 一种固态图像拾取单元，包括:
[0427]衬底；
[0428]光电转换部，形成在该衬底的光入射侧，并且根据光量产生信号电荷；
[0429]第一电荷累积部，形成在该衬底中的该光入射侧，并且累积由该光电转换部产生的信号电荷；
[0430]第二电荷累积部，形成在该衬底中的与该入射光侧相反的一侧的入射光聚集的集光区域之外的区域中，并且形成为与该第一电荷累积部在该衬底的深度方向上层叠在一起；以及
[0431]浮置扩散部，形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域之外的区域中，并且将该信号电荷转换成电压。
[0432](2)根据(I)所述的固态图像拾取单元，其中该集光区域是具有范围在峰值光电场强度的Ι/e以下的光电场强度的区域。
[0433](3)根据⑴或⑵所述的固态图像拾取单元，还包括复位部，形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域中且用于复位该浮置扩散部。
[0434](4)根据(I)至(3)任何一项所述的固态图像拾取单元，还包括放电部，其形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域中且从该第一电荷累积部放电。
[0435](5)根据⑴至(4)任何一项所述的固态图像拾取单元，还包括垂直栅极电极，将该信号电荷从该第一电荷累积部转移到该第二电荷累积部。
[0436](6)根据(4)或(5)所述的固态图像拾取单元，还包括垂直栅极电极，将电荷从该第一电荷累积部放电到该放电部。
[0437](7)根据⑴至(6)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该固态图像拾取单元具有一构造，在该构造中，由该光电转换部产生的该信号电荷由该衬底中的内部电场聚集在该第一电荷累积部中。
[0438](8)根据⑴至(7)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该固态图像拾取单元具有一构造，在该构造中，由该光电转换部产生的该信号电荷由透明电极的外部电场聚集在该第一累积部中。
[0439](9)根据(I)至(8)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部兼作遮光部。
[0440](10)根据⑴至(9)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括光电转换膜，该光电转换膜由具有黄铜矿结构的化合物半导体形成。
[0441](11)根据(10)所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换膜由具有黄铜矿结构的化合物半导体形成，该黄铜矿结构由铜-铝-镓-铟-硫-砸-基混合晶体制成。
[0442](12)根据⑴至(9)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括由硅化物-基材料形成的光电转换膜。
[0443](13)根据(10)或(11)所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换膜在该衬底上形成为与该衬底晶格匹配。
[0444](14)根据(13)所述的固态图像拾取单元，其中该衬底是偏衬底。
[0445](15)根据⑴至(14)任何一项所述的固态图像拾取单元，还包括电子亲合力大于该衬底的中间层，形成在该光电转换部和该衬底之间，并且形成为使其电子亲合力在该衬底的电子亲合力和该光电转换部的电子亲合力之间。
[0446](16)根据⑴至(9)任何一项所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括由有机材料形成的光电转换膜。
[0447](17)根据(10)或(11)所述的固态图像拾取单元，还包括像素隔离部，该像素隔离部由化合物半导体形成，其掺杂浓度或成分控制为用作该光电转换部之间的势皇，并且该像素隔离部彼此隔离相邻的像素。
[0448](18)根据(I)至(17)任何一项所述的固态图像拾取单元，还包括多个像素，每一个像素包括该光电转换部、该浮置扩散部、该第一电荷累积部和该第二电荷累积部，该多个像素设置成二维阵列，该第一电荷累积部中累积的信号电荷在所有的像素中同时转移到该第二电荷累积部以由该第二电荷累积部保存，并且由该第二电荷累积部保存的该信号电荷逐像素行地转移到该浮置扩散部。
[0449](19) 一种电子设备，包括:
[0450]光学透镜；
[0451]根据⑴至(18)任何一项所述的固态图像拾取单元；以及
[0452]信号处理电路，处理来自该固态图像拾取单元的输出信号。
[0453]本技术方案不限于上述实施例，而是可具有任何其它的各种构造而不脱离本技术方案的范围。
[0454]本公开包含2012年9月25日提交日本专利局的日本优先权专利申请N0.2012-210938中公开的相关主题事项，其全部内容通过引用结合于此。
[0455]本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、部组合和替换。
【主权项】
1.一种固态图像拾取单元，包括: 衬底； 光电转换部，形成在该衬底的光入射侧，并且根据光量产生信号电荷； 第一电荷累积部，形成在该衬底中的该光入射侧，并且累积由该光电转换部产生的信号电荷； 第二电荷累积部，形成在该衬底中的与该光入射侧相反的一侧的入射光聚集的集光区域之外的区域中，并且形成为与该第一电荷累积部在该衬底的深度方向上层叠在一起；以及 浮置扩散部，形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域之外的区域中，并且将该信号电荷转换成电压。
2.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该集光区域是具有范围在峰值光电场强度的Ι/e以下的光电场强度的区域。
3.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，还包括复位部，形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域中且用于复位该浮置扩散部。
4.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，还包括放电部，形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域中且从该第一电荷累积部放电。
5.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，还包括垂直栅极电极，将该信号电荷从该第一电荷累积部转移到该第二电荷累积部。
6.根据权利要求4所述的固态图像拾取单元，还包括垂直栅极电极，将电荷从该第一电荷累积部放电到该放电部。
7.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该固态图像拾取单元具有一构造，在该构造中，由该光电转换部产生的该信号电荷由该衬底中的内部电场聚集在该第一电荷累积部中。
8.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该固态图像拾取单元具有一构造，在该构造中，由该光电转换部产生的该信号电荷由透明电极的外部电场聚集在该第一累积部中。
9.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部兼作遮光部。
10.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括光电转换膜，该光电转换膜由具有黄铜矿结构的化合物半导体形成。
11.根据权利要求10所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换膜由具有黄铜矿结构的化合物半导体形成，该黄铜矿结构由铜-铝-镓-铟-硫-砸-基混合晶体制成。
12.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括由硅化物基材料形成的光电转换膜。
13.根据权利要求10所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换膜在该衬底上形成为与该衬底晶格匹配。
14.根据权利要求13所述的固态图像拾取单元，其中该衬底是偏衬底。
15.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，还包括电荷亲合力大于该衬底的中间层，该中间层形成在该光电转换部和该衬底之间，并且形成为使其电子亲合力在该衬底的电子亲合力和该光电转换部的电子亲合力之间。
16.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，其中该光电转换部包括由有机材料形成的光电转换膜。
17.根据权利要求10所述的固态图像拾取单元，还包括像素隔离部，该像素隔离部由化合物半导体形成，其掺杂浓度或成分控制为用作该光电转换部之间的势皇，并且该像素隔离部将相邻的像素彼此隔离。
18.根据权利要求1所述的固态图像拾取单元，还包括多个像素，每一个像素包括该光电转换部、该浮置扩散部、该第一电荷累积部和该第二电荷累积部，该多个像素设置成二维阵列，该第一电荷累积部中累积的信号电荷在所有的像素中同时转移到该第二电荷累积部以由该第二电荷累积部保存，并且由该第二电荷累积部保存的该信号电荷逐像素行地转移到该浮置扩散部。
19.一种电子设备，包括: 光学透镜； 固态图像拾取单元包括衬底、光电转换部、第一电荷累积部、第二累积部和浮置扩散部，该光电转换部形成在该衬底的光入射侧且根据光量产生信号电荷，该第一电荷累积部形成在该衬底中的该光入射侧且累积由该光电转换部产生的信号电荷，该第二电荷累积部形成在该衬底中的与该光入射侧相反的一侧的入射光聚集的集光区域之外的区域中，且形成为与该第一电荷累积部在该衬底的深度方向上层叠在一起，并且该浮置扩散部形成在该衬底的与该光入射侧相反侧的该集光区域之外的区域中，且将该信号电荷转换成电压；以及 信号处理电路，处理来自该固态图像拾取单元的输出信号。
【专利摘要】提供一种固态图像拾取单元，包括：光电转换部，形成在衬底的光入射侧；第一电荷累积部，累积由该光电转换部产生的信号电荷；第二电荷累积部，形成在该衬底中的与该光入射侧相反的一侧的入射光聚集的集光区域之外的区域中，并且形成为与该第一电荷累积部在该衬底的深度方向上层叠在一起；以及浮置扩散部，形成在衬底中与光入射侧相反侧的集光区域之外的区域中，并且将信号电荷转换成电压。
【IPC分类】H01L27-146, H04N5-374
【公开号】CN104662661
【申请号】CN201380048685
【发明人】户田淳
【申请人】索尼公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年9月18日
【公告号】US20150228693, WO2014050647A1