固态成像装置及电子设备制造方法及图纸

本技术涉及可以扩展具有高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围的固态成像装置及电子设备。所述固态成像装置包括像素阵列单元，其中多个像素以二维方式排列，其中所述像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸。本技术可以应用于例如背面照射CMOS图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像装置及电子设备
本技术涉及固态成像装置及电子设备，特定地，涉及可以扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围的固态成像装置及电子设备。
技术介绍
诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的固态成像装置例如用于诸如成像装置的电子设备(诸如数字静态照相机或摄像机)或具有成像功能的移动终端设备。CMOS图像传感器期望具有高灵敏度，使得可以在低照度下获取成像信号。此外，光电二极管期望不易饱和，使得动态范围变大。然而，灵敏度高和光电二极管不易饱和互为消长关系，且很难在保持灵敏度的同时扩展动态范围。因此，已经提出既包括高灵敏度像素又包括低灵敏度像素的CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器在通过高灵敏度像素保持高灵敏度的同时通过低灵敏度像素扩展动态范围(例如，参照专利文献1)引文列表专利文献专利文献1：WO2015/012098A1
技术实现思路
技术问题顺便提及，为了使用高灵敏度像素和低灵敏度像素之间的灵敏度差异来扩展动态范围，需要进一步扩展动态范围，但是目前这种技术方法尚未确立。因此，需要一种用于进一步扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围的技术。本技术鉴于上述情况而提出，且能够进一步扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围。技术方案本技术的第一方面的固态成像装置是一种包括像素阵列单元的固态成像装置，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸。本技术的第二方面的固态成像装置是一种包括像素阵列单元的固态成像装置，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸，且第二光电转换单元在光入射侧的相对侧上与光轴正交的平面方向上的尺寸大于第二光电转换单元在光入射侧上的平面方向上的尺寸。本技术的第三方面的固态成像装置是一种包括像素阵列单元的固态成像装置，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元、具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元以及累积从第二光电转换单元溢出的电荷的像素内电容器，且第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸，第二光电转换单元和像素内电容器堆叠成使第二光电转换单元位于光入射侧上，且第一光电转换单元的区域延伸到可通过使第二光电转换单元和像素内电容器形成堆叠结构而确保的区域。本技术的第四方面的固态成像装置是一种包括像素阵列单元的固态成像装置，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且微细凹凸结构形成在第一光电转换单元的光入射侧上。本技术的第五方面的固态成像装置是一种包括像素阵列单元的固态成像装置，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且第二光电转换单元形成为包围第一光电转换单元的外周。本技术的第六方面的电子设备是一种包括固态成像装置的电子设备，该固态成像装置包括像素阵列单元，其中多个像素以二维方式排列，其中像素包括第一光电转换单元和具有比第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，且第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸。本专利技术的有益效果如下：根据本技术的第一方面至第六方面，可以进一步扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围。请注意，这里所述的效果不必受限且可以是本公开中所述的任何效果。附图说明图1是示出本技术适用的固态成像装置的实施例的图；图2是示出像素的电路构成例的图；图3是示出第一实施例的像素的结构的平面图；图4是示出第一实施例的像素的构成的横截面图；图5是示出扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围的方法的图；图6是示出第二实施例的像素100A的结构的平面图；图7是示出第二实施例的像素100A的结构的横截面图；图8是示出第二实施例的像素100B的结构的平面图；图9是示出第二实施例的像素100B的结构的横截面图；图10是示出第二实施例的像素100C的结构的平面图；图11是示出第二实施例的像素100C的结构的横截面图；图12是示出第二实施例的像素100D的结构的平面图；图13是示出第二实施例的像素100D的结构的横截面图；图14是示出第三实施例的像素200A的结构的平面图；图15是示出第三实施例的像素200A的结构的横截面图；图16是示出第三实施例的像素200B的结构的平面图；图17是示出第三实施例的像素200B的结构的横截面图；图18是示出第三实施例的像素200C的结构的平面图；图19是示出第三实施例的像素200C的结构的横截面图；图20是示出第三实施例的像素200D的结构的平面图；图21是示出第三实施例的像素200D的结构的横截面图；图22是示出第三实施例的像素200E的结构的横截面图；图23是示出第三实施例的像素200F的结构的横截面图；图24是示出第四实施例的像素300A的结构的平面图；图25是示出第四实施例的像素300A的结构的横截面图；图26是示出像素内电容器323A的结构的横截面图；图27是示出第四实施例的像素300B的结构的横截面图；图28是示出第四实施例的像素300C的结构的横截面图；图29是示出第四实施例的像素300D的结构的横截面图；图30是示出第四实施例的像素300E的结构的横截面图；图31是示出像素内电容器323B的结构的横截面图；图32是示出第五实施例的像素400A的结构的横截面图；图33是示出扩展包括高灵敏度像素和低灵敏度像素的像素的动态范围的方法的图；图34是示出第五实施例的像素400B的结构的横截面图；图35是示出第五实施例的像素400C的结构的横截面图；图36是示出第五实施例的像素400D的结构的横截面图；图37是示出第一实施例的像素的结构的视图；图38是示出第六实施例的像素500A的结构的视图；图39是示出第六实施例的像素500A的结构的横截面图；图40是示出第六实施例的像素500A的结构的横截面图；图41是示出第六实施例的像素500B的结构的横截面图；图42是示出第六实施例的像素500C的结构的横截面图；图43是示出第六实施例的像素500D的结构的平面图；图44是示出第六实施例的像素500D的结构的横截面图；图45是示出第六实施例的像素500D的结构的横截面图；图46是示出把一个配线层用作TGL和RST的控制线的结构的平面图；图47是示出把一个配线层用作TGS和SEL的控制线的结构的平面图；图48是示出把一个配线层用作FD配线的结构的平面图；图49是示出把一个配线层用作电源线和垂直信号线的结构的平面图；图50是示出第六实施例的像素500D的电路构成例的图；图51是示出包括固态成像装置的电子设备的构成例的图；图52是示出固态成像装置的使用例的图。具体实施方式下文中，将参照附图对本技术的实施例进行说明。请注意，将按下列顺序进行说明。1.系统构成2.第一实施例：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态成像装置，包括：像素阵列单元，其中多个像素以二维方式排列，其中所述像素包括：第一光电转换单元，和具有比所述第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，所述第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于所述第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.29 JP 2016-0656061.一种固态成像装置，包括：像素阵列单元，其中多个像素以二维方式排列，其中所述像素包括：第一光电转换单元，和具有比所述第一光电转换单元更低灵敏度的第二光电转换单元，所述第二光电转换单元在光进入的光轴方向上的尺寸小于所述第一光电转换单元在光轴方向上的尺寸。2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二光电转换单元在与光轴正交的平面方向上的尺寸与所述第一光电转换单元在所述平面方向上的尺寸大致相同或大于所述第一光电转换单元在所述平面方向上的尺寸。3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述像素还包括像素内电容器，该像素内电容器累积从所述第二光电转换单元中溢出的电荷。4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二光电转换单元形成在所述像素的半导体区域中的光轴方向上的任意位置处，用于读取累积在所述第二光电转换单元中的电荷的垂直晶体管形成在所述像素的半导体区域中。5.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二光电转换单元在光入射侧的相对侧上与光轴正交的平面方向上的尺寸大于光入射侧上的平面方向上的尺寸。6.根据权利要求5所述的固态成像装置，其中所述第一光电转换单元在光入射侧的相对侧上的平面方向上的尺寸小于光入射侧上的平面方向上的尺寸。7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中所述第一光电转换单元具有形成在光入射侧的相对侧上的PN结。8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述像素还包括像素内电容器，该像素内电容器累积从所述第二光电转换单元中溢出的电荷，所述第二光电转换单元和所述像素内电容器堆叠成使所述第二光电转换单元位于光入射侧上，所述第一光电转换单元的区域延伸到可通过使所述第二光电转换单元和所述像素内电容器形成堆叠结构而确保的区域。9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述像素还包括氧化物膜，所述第二光电转换单元和所述氧化物膜堆叠成使所述第二光电转换单元或所述氧化物膜位于光入射侧上。10.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中用于在所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元之间遮光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：城户英男，多田正裕，丰岛隆宽，馆下八州志，岩田晃，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP