固态成像器件、相机模块以及电子设备制造技术

本发明专利技术提供固态成像器件、相机模块和电子设备。所述器件包括：第一光接收单元，包括第一四个光电转换元件、第一四个转移晶体管以及由第一四个转移晶体管共享的第一浮置扩散区域，第一四个转移晶体管中的相应晶体管连接至第一四个光电转换元件中的相应元件；第二光接收单元，包括第二四个光电转换元件、第二四个转移晶体管以及由第二四个转移晶体管共享且连接至第一浮置扩散区域的第二浮置扩散区域，第二四个转移晶体管中的相应晶体管连接至第二四个光电转换元件中的相应元件；共享晶体管，连接至第一和第二浮置扩散区域并且包括第一和第二选择晶体管；以及信号线，连接至共享晶体管以基于第一和第二四个光电转换元件中的至少一个的输出而转移信号。

【技术实现步骤摘要】
固态成像器件、相机模块以及电子设备本申请是申请日为2012年8月22日、申请号为201210300957.9、专利技术名称为“固态成像器件和电子设备”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及固态成像器件和包括固态成像器件的电子设备。
技术介绍
迄今为止，作为固态成像器件，近年来已经在各种应用中使用互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器,其通过金属氧化物半导体(MOS)晶体管读取存储在光电二极管(光电转换元件)中的信号电荷。一般来说，CMOS图像传感器具有在其上形成光电地转换入射光的光电二极管的衬底以及形成在衬底上的布线层。目前，作为CMOS图像传感器，已经广泛使用了从衬底的布线层侧上的表面用光照射的前照式CMOS图像传感器。而且，近年来，为了改善光电二极管的灵敏度，也已经提出了从与衬底的布线层侧相对的侧上的表面(反面)用光照射的背照式CMOS图像传感器。在背照式CMOS图像传感器中，依据依据其结构特征，与前照式CMOS图像传感器相比，显著改善了提供在像素单元中的例如导线、晶体管等的布局的自由程度。具体地说，从衬底的布线层侧用光照射前照式CMOS图像传感器。从而，在像素单元的例如导线、晶体管等中出现诸如入射光的反射、吸收、折射、光屏蔽之类的现象。为此，在前照式CMOS图像传感器中，可能降低光电二极管的灵敏度或者灵敏度差异可能出现在像素之间。因此，在前照式CMOS图像传感器中，为了解决这样的问题，需要在像素单元中设计布局以便在光电二极管上尽可能不布置布线。另一方面，由于从衬底的反面用光照射背照式CMOS图像传感器，所以背照式CMOS图像传感器不容易在像素单元的例如导线、晶体管等中受到入射光的反射、吸收、折射等的影响。除此而外，由于从衬底的反面用光照射背照式CMOS图像传感器，所以可以在光电二极管上布置像素单元的布线。因此，在背照式CMOS图像传感器中，与前照式CMOS图像传感器相比，增大了布局的自由程度。迄今为止，在CMOS图像传感器中，当像素大小变成更精细时，时常采用共享像素的技术以便最大化光电二极管数字孔径。在这种像素共享技术中，通过在多个像素之中共享晶体管以便最小化像素单元中除了光电二极管之外的元件的占用面积，确保光电二极管的面积。通过使用这种像素共享技术，可以改善光电二极管的诸如信号饱和量和灵敏度之类的特性。因此，迄今为止，在应用像素共享技术的CMOS图像传感器中，已经提出了各种像素单元布局(例如，参见日本待审查专利申请公开第2010-147965、2010-212288、2007-115994和2011-049446号)。日本待审查专利申请公开第2010-147965号描述了共享四个像素的前照式CMOS图像传感器。在日本待审查专利申请公开第2010-147965号中，以二维方式重复布置在像素的垂直布置方向和水平布置方向(这以后，分别称为垂直方向和水平方向)上以2×2布置的四个光电二极管形成的光接收区域。然后，布置在预定第一光接收区域中的一个对角方向上的两个像素，与布置于在垂直方向上邻近于第一光接收区域的一侧的第二光接收区域的一个对角方向上的两个像素，组成一个共享单元。而且，在日本待审查专利申请公开第2010-147965号的CMOS图像传感器中，在垂直方向上，在第一光接收区域与第二光接收区域之间，布置四个像素共享的重置晶体管和接触孔。然后，在四个像素中共享的放大晶体管和选择晶体管被布置在第一光接收区域与邻近在与第一光接收区域的第二光接收区域侧相对的侧上的光接收区域之间。日本待审查专利申请公开第2010-212288号描述了共享在列方向上邻近的多个像素的前照式CMOS图像传感器。然后，在日本待审查专利申请公开第2010-212288号的CMOS图像传感器，在共享的多个像素之中的预定像素的光电二极管的一个对角方向上布置重置晶体管，而放大晶体管和选择晶体管布置在另一侧。日本待审查专利申请公开第2007-115994号描述了以二维方式重复布置在垂直方向上和在水平方向上以2×2布置的四个光电二极管形成的光接收区域的背照式CMOS图像传感器。然后，布置在预定第一光接收区域中的一个对角方向上的两个像素，与布置于在垂直方向上邻近于第一光接收区域的一侧的第二光接收区域的一个对角方向上的两个像素，组成一个共享单元。而且，在日本待审查专利申请公开第2007-115994号的CMOS图像传感器中，由四个像素共享的重置晶体管、放大晶体管和选择晶体管布置在第一光接收区域与第二光接收区域之间。日本待审查专利申请公开第2011-049446号描述了共享八个像素的背照式CMOS图像传感器。在日本待审查专利申请公开第2011-049446号的CMOS图像传感器中，在垂直方向上和在水平方向上以2×2布置四个光电二极管的第一光接收单元与具有类似于第一光接收单元的结构的结构的第二光接收单元，组成一个共享单元。然后，第二光接收单元布置成在垂直方向上邻近于第一光接收单元的一侧。而且，在日本待审查专利申请公开第2011-049446号的CMOS图像传感器中，由八个像素共享的放大晶体管布置在第一光接收单元与第二光接收单元之间，而重置晶体管布置在第一光接收单元和与在第一光接收单元的第二光接收单元侧相对的侧上的光接收单元之间。
技术实现思路
在上述方式下，迄今为止，在CMOS图像传感器中，已经提出了各种像素布局技术。然而，如果使得像素大小更精细到这样的程度，以致于是例如1μm或更小，则即使使用如上所述这样的像素共享技术，例如也在晶体管等的布局上招致限制。具体地，当像素大小变成更精细时，进行设计以便光电二极管的数字孔径变成最大。从而，晶体管的占用面积需要相应地进一步缩小(最小化)。在这种情况下，例如，依赖于像素大小和晶体管的布局，存在共享像素的多个光电二极管之中出现例如灵敏度(输出)的特性差异的可能性。已经作出本公开来解决上述问题。期望提供例如像素大小变成更进一步精细也能够抑制多个光电二极管之中的例如灵敏度的特性差异的固态成像器件，以及包括固态成像器件的电子设备。根据本公开的固态成像器件包括多个光电转换单元、浮置扩散单元、多个转移单元、第一晶体管组和第二晶体管组。每一个单元的功能和结构形成如下。浮置扩散单元在多个光电转换单元之中共享并且将由多个光电转换单元的每一个生成的电荷转换成电压信号。为多个相应光电转换单元提供的多个转移单元将由多个光电转换单元生成的电荷转移到浮置扩散单元。第一晶体管组电连接到浮置扩散单元，并且具有以第一布局结构布置的栅极和源极/漏极。第二晶体管组电连接到浮置扩散单元，具有以与第一布局结构对称的第二布局结构布置的栅极和源极/漏极，并且提供在不同于第一晶体管组的区域的区域中。在该说明书中称为“与第一布局结构对称的第二布局结构”的含义如下。其指它们两个的布局结构，关于在形成第一晶体管组和第二晶体管组的平面内穿过两个晶体管组之间的中心并且在与两个晶体管组之间的布置方向直角相交的方向上延伸的直线相互对称。而且，术语“布局结构”的含义不仅包括晶体管的栅极和/或源极/漏极的布局图案的含义，还包括栅极和/或源极/漏极的大小(面积)的含义。也就是说，在本说明书中，在栅极和源极/漏极中的至少一个的布局图案和/或大小(面积)在第一晶体管组与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像器件，包括：第一光接收单元，包括第一四个光电转换元件、第一四个转移晶体管以及第一浮置扩散区域，所述第一四个转移晶体管中的相应晶体管连接至所述第一四个光电转换元件中的相应元件，所述第一浮置扩散区域由所述第一四个转移晶体管共享；第二光接收单元，包括第二四个光电转换元件、第二四个转移晶体管以及第二浮置扩散区域，所述第二四个转移晶体管中的相应晶体管连接至所述第二四个光电转换元件中的相应元件，所述第二浮置扩散区域由所述第二四个转移晶体管共享，所述第二浮置扩散区域连接至所述第一浮置扩散区域；共享晶体管，连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域；以及信号线，连接至所述共享晶体管以基于所述第一四个光电转换元件和所述第二四个光电转换元件中的至少一个的输出而转移信号，其中所述共享晶体管包括第一选择晶体管和第二选择晶体管。

【技术特征摘要】
2011.08.22 JP JP2011-180142;2012.06.28 JP JP2012-11.一种固态成像器件，包括：第一光接收单元，包括第一四个光电转换元件、第一四个转移晶体管以及第一浮置扩散区域，所述第一四个转移晶体管中的相应晶体管连接至所述第一四个光电转换元件中的相应元件，所述第一浮置扩散区域由所述第一四个转移晶体管共享；第二光接收单元，包括第二四个光电转换元件、第二四个转移晶体管以及第二浮置扩散区域，所述第二四个转移晶体管中的相应晶体管连接至所述第二四个光电转换元件中的相应元件，所述第二浮置扩散区域由所述第二四个转移晶体管共享，所述第二浮置扩散区域连接至所述第一浮置扩散区域；共享晶体管，连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域；以及信号线，连接至所述共享晶体管以基于所述第一四个光电转换元件和所述第二四个光电转换元件中的至少一个的输出而转移信号，其中所述共享晶体管包括第一选择晶体管和第二选择晶体管。2.根据权利要求1的固态成像器件，其中所述第一光接收单元和所述第二光接收单元在第一方向上布置，其中所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域在所述第一方向上布置，以及其中所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管在所述第一方向上布置。3.根据权利要求2的固态成像器件，还包括：多个阱触点，在所述第一方向上布置。4.根据权利要求1的固态成像器件，其中所述共享晶体管还包括放大晶体管，其连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域。5.根据权利要求4的固态成像器件，其中所述放大晶体管连接至所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管中的至少一个。6.根据权利要求5的固态成像器件，其中所述共享晶体管还包括重置晶体管，其连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域。7.根据权利要求6的固态成像器件，其中所述重置晶体管连接至所述放大晶体管。8.根据权利要求4的固态成像器件，其中第一源极/漏极由所述放大晶体管和所述第一选择晶体管共享。9.根据权利要求1的固态成像器件，其中所述信号线包括连接至所述共享晶体管的多条信号线，以及其中所述多条信号线包括连接至所述第一选择晶体管的第一信号线、和连接至所述第二选择晶体管的第二信号线。10.一种固态成像器件，包括：第一光接收单元，包括第一多个光电转换元件、第一多个转移晶体管、以及由所述第一多个转移晶体管共享的第一浮置扩散区域，所述第一多个转移晶体管被配置为将在所述第一多个光电转换元件中累积的电荷转移至所述第一浮置扩散区域；第二光接收单元，包括第二多个光电转换元件、第二多个转移晶体管、以及由所述第二多个转移晶体管共享的第二浮置扩散区域，所述第二多个转移晶体管被配置为将在所述第二多个光电转换元件中累积的电荷转移至所述第二浮置扩散区域，所述第二浮置扩散区域连接至所述第一浮置扩散区域；共享晶体管，连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域；以及信号线，连接至所述共享晶体管以基于所述第一多个光电转换元件和所述第二多个光电转换元件中的至少一个的输出而转移信号，其中所述共享晶体管包括第一选择晶体管和第二选择晶体管。11.根据权利要求10的固态成像器件，其中所述第一光接收单元和所述第二光接收单元在第一方向上布置，其中所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域在所述第一方向上布置，以及其中所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管在所述第一方向上布置。12.根据权利要求11的固态成像器件，还包括：多个阱触点，在所述第一方向上布置。13.根据权利要求10的固态成像器件，其中所述共享晶体管还包括：放大晶体管，连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域；以及重置晶体管，连接至所述第一浮置扩散区域和所述第二浮置扩散区域。14.根据权利要求13的固态成像器件，其中所述放大晶体管连接至所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管中的至少一个。15.根据权利要求10的固态成像器件，其中所述第一浮置扩散区域由所述第一多个转移晶体管围绕，以及其中所述第二浮置扩散区域由所述第二多个转移晶体管围绕。16.根据权利要求13的固态成像器件，其中源极/漏极由所述放大晶体管和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤菜菜子，若野寿史，山本敦彦，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP