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TWI629771B - 固態成像元件及其製造方法，以及成像裝置 - Google Patents

固態成像元件及其製造方法，以及成像裝置 Download PDF

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TWI629771B
TWI629771B TW103120374A TW103120374A TWI629771B TW I629771 B TWI629771 B TW I629771B TW 103120374 A TW103120374 A TW 103120374A TW 103120374 A TW103120374 A TW 103120374A TW I629771 B TWI629771 B TW I629771B
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TW
Taiwan
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film
light shielding
solid
state imaging
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TW103120374A
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English (en)
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TW201507114A (zh
Inventor
西澤賢一
Original Assignee
索尼半導體解決方案公司
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Publication date
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Publication of TW201507114A publication Critical patent/TW201507114A/zh
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Abstract

在以一矩陣方式二維地配置於一固態成像元件之像素陣列單元中之像素中，具有隱埋於其中之一光屏蔽膜之一光電轉換膜形成且堆疊於光電二極體之光入射側上。舉例而言，本發明技術可應用於與全域快門系統相容之一CMOS影像感測器。

Description

固態成像元件及其製造方法，以及成像裝置
本發明技術係關於固態成像元件、製造該等固態成像元件之方法及成像裝置，且更特定而言係關於一種包含可具有一減小之厚度之一光電轉換膜之固態成像元件、一種製造該固態成像元件之方法及一種成像裝置。
諸如CMOS(互補金屬氧化物半導體)影像感測器之固態成像元件已廣泛地用於數位靜態相機及數位視訊攝影機中。
已建議一全域快門系統作為用於CMOS影像感測器之一電子快門系統(舉例而言，參見專利文件1)。根據全域快門系統，針對用於成像之所有有效像素同時開始曝光，且針對所有有效像素同時結束曝光。因此，為在於曝光結束之後讀取發生時暫時地儲存由光電二極體累積之光電電荷，需要提供一記憶體單元。
在此類型之CMOS影像感測器中，需要形成具有光屏蔽性質之一光屏蔽膜以使記憶體單元屏蔽光。舉例而言，專利文件2揭示包含具有光屏蔽性質之一光屏蔽膜之一CMOS影像感測器。
引文清單
專利文件
專利文件1：JP 2011-216970 A
專利文件2：JP 2012-248679 A
在將其中用作一光電轉換器且具有光屏蔽性質之一光電轉換膜堆疊於一半導體基板上之一結構用作使用全域快門系統之一CMOS影像感測器之情況下，需要在該半導體基板上形成一記憶體單元及電晶體，且待堆疊於該半導體基板上之該光電轉換膜需要維持光屏蔽性質。為改良該等光屏蔽性質，該光電轉換膜之厚度之一增加係有效的。
然而，為以一完整方式執行光屏蔽，需要1μm或1μm以上之一厚度，且一較大厚度引起膜形成及處理程序之工作量之一增加。一較大厚度亦引起半導體晶片大小之一增加。因此，考慮到至最後產物中之併入，期望該光電轉換膜之厚度之一減小。
此外，根據專利文件2中所揭示之技術，該光電轉換膜不堆疊於一半導體基板上。因此，此技術不適合於其中堆疊光電轉換器及記憶體單元以便減小半導體晶片面積之一結構。
本發明技術已鑒於彼等情況而開發且旨在於使用其中將一光電轉換膜堆疊於一半導體基板上之一結構時減小用作一光電轉換器且具有光屏蔽性質之此一光電轉換膜之厚度。
一種本發明技術之一第一態樣之固態成像元件包含：一光電二極體；及一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之光入射側；及一光屏蔽膜，其隱埋於該光電轉換膜中。
該固態成像元件進一步包含儲存自該光電二極體轉移之電荷且位於該光屏蔽膜正下方之一記憶體單元。
該光屏蔽膜可根據像素大小而形成。
該光電轉換膜可係可磊晶生長之一無機化合物半導體。
該光電轉換膜可係一CIGS(二硒化銅銦鎵)薄膜。
在本發明技術之該第一態樣之該固態成像元件中，具有安裝於其中之一光屏蔽膜之一光電轉換膜堆疊於一光電二極體之該光入射側上。
一種本發明技術之一第二態樣之製造方法包含以下步驟：在一半導體基板上形成一光電二極體；及在該半導體基板之光入射側上形成一光電轉換膜；及將一光屏蔽膜隱埋於該光電轉換膜中。
在本發明技術之該第二態樣之該製造方法中，在一半導體基板上形成一光電二極體，且在該半導體基板之該光入射側上形成具有安裝於其中之一光屏蔽膜之一光電轉換膜。
一種本發明技術之一第三態樣之成像裝置具有安裝於其中之一固態成像元件，該固態成像元件包含：一光電二極體；及一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之光入射側上；及一光屏蔽膜，其隱埋於該光電轉換膜中。
在本發明技術之該第三態樣之該成像裝置中，安裝具有堆疊於一光電二極體之該光入射側上之一光電轉換膜之一固態成像元件，其中將一光屏蔽膜隱埋於該光電轉換膜中。
根據本發明技術之第一至第三態樣，可減小光電轉換膜之厚度。
100‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器
111‧‧‧像素陣列單元
112‧‧‧垂直驅動器
113‧‧‧行處理器
114‧‧‧水平驅動器
115‧‧‧系統控制器
116‧‧‧像素驅動線
117‧‧‧垂直信號線/各別垂直信號線/對應垂直信號線
118‧‧‧信號處理器
119‧‧‧資料儲存器
120‧‧‧單元像素/各別單元像素/毗鄰單元像素
120-1‧‧‧單元像素/毗鄰單元像素
120-2‧‧‧單元像素/毗鄰單元像素
120-3‧‧‧單元像素/毗鄰單元像素
120-4‧‧‧單元像素/毗鄰單元像素
121‧‧‧晶片上透鏡層
122‧‧‧光電轉換層
123‧‧‧半導體基板
131‧‧‧小透鏡
131-1‧‧‧透鏡
131-2‧‧‧透鏡
132‧‧‧彩色濾光器
132-1‧‧‧彩色濾光器
132-2‧‧‧彩色濾光器
141‧‧‧光電轉換膜
142‧‧‧光屏蔽膜
142-1‧‧‧光屏蔽膜
142-2‧‧‧光屏蔽膜
142-3‧‧‧光屏蔽膜
143-1‧‧‧空乏層
143-2‧‧‧空乏層
144‧‧‧平坦化膜
145‧‧‧CVD絕緣膜
146-1‧‧‧光屏蔽膜
146-2‧‧‧光屏蔽膜
146-3‧‧‧光屏蔽膜
151‧‧‧光電二極體
151-1‧‧‧光電二極體
151-2‧‧‧光電二極體
151-3‧‧‧光電二極體
151-4‧‧‧光電二極體
152‧‧‧記憶體單元
152-1‧‧‧記憶體單元
152-2‧‧‧記憶體單元
152-3‧‧‧記憶體單元
152-4‧‧‧記憶體單元
153‧‧‧浮動擴散區域
153-1‧‧‧浮動擴散區域
153-2‧‧‧浮動擴散區域
161‧‧‧p型矽層/p型井層
162‧‧‧轉移電晶體
162-1‧‧‧第一轉移電晶體
162-2‧‧‧第一轉移電晶體
171-1‧‧‧開口
171-2‧‧‧開口
171-3‧‧‧開口
171-4‧‧‧開口
300‧‧‧成像裝置
301‧‧‧光學單元
302‧‧‧固態成像單元/固態成像元件
303‧‧‧數位信號處理器電路
304‧‧‧圖框記憶體
305‧‧‧顯示單元
306‧‧‧記錄單元
307‧‧‧操作單元
308‧‧‧電源供應器單元
309‧‧‧匯流排線
圖1係展示一CMOS影像感測器之一實例性結構之一圖式。
圖2係單元像素之一實例性結構之一剖面圖。
圖3係單元像素之實例性結構之一俯視圖。
圖4係展示製造單元像素之一程序之一圖式。
圖5係展示一單元像素之另一實例性結構之一圖式。
圖6係展示一單元像素之另一實例性結構之一圖式。
圖7係展示一CMOS影像感測器之另一實例性結構之一圖式。
圖8係展示一CMOS影像感測器之另一實例性結構之一圖式。
圖9係展示一成像裝置之一實例性結構之一圖式。
下文係參考圖式對本發明技術之實施例之一說明。
<一固態成像元件之實例性結構>
圖1係展示作為本發明技術所應用之一固態成像元件之一CMOS影像感測器之一實例性結構之一方塊圖。
如圖1中所展示，CMOS影像感測器100包含一像素陣列單元111及一周邊電路單元。周邊電路單元包含一垂直驅動器112、一行處理器113、一水平驅動器114及一系統控制器115。
CMOS影像感測器100進一步包含一信號處理器118及一資料儲存器119。信號處理器118及資料儲存器119可安裝於其上安裝有CMOS影像感測器100之基板上，或可係提供於與CMOS影像感測器100之基板不同之一基板上之一外部信號處理器，諸如一DSP(數位信號處理器)或經形成具有軟體之一處理器。
在像素陣列單元111中，包含光電轉換元件之單元像素(下文中有時亦簡單地稱作「像素」)係以一矩陣方式二維地配置。稍後將詳細地闡述單元像素中之每一者之結構。
像素陣列單元111進一步具有針對矩陣狀像素配置中之各別列沿圖式中之水平方向形成之像素驅動線116，且具有針對各別行沿圖式中之垂直方向形成之垂直信號線117。像素驅動線116中之每一者之一端連接至對應於垂直驅動器112之各別列之輸出端。
垂直驅動器112係經形成具有一移位暫存器、一位址解碼器及諸 如此類之一像素驅動單元，且一次全部或逐列驅動像素陣列單元111之各別像素。
自由垂直驅動器112選擇及掃描之一像素列之各別單元像素輸出之信號透過各別垂直信號線117被供應至行處理器113。針對像素陣列單元111之各別像素行，行處理器113對透過垂直信號線117自選定列之各別單元像素輸出之信號執行預定信號處理，且暫時地儲存經受信號處理之像素信號。
具體而言，行處理器113執行諸如一CDS(相關雙取樣)程序之一雜訊移除程序作為信號處理。透過由行處理器113執行之CDS程序，移除了對像素唯一之固定圖案雜訊，諸如重設雜訊或放大電晶體之臨限值之變化。除執行雜訊移除程序之外，行處理器113亦可具有(舉例而言)一A-D(類比轉數位)轉換功能，且以一數位信號之形式輸出一信號位準。
水平驅動器114經形成具有一移位暫存器、一位址解碼器及諸如此類，且依序選擇對應於行處理器113之像素行之單元電路。在水平驅動器114執行選擇及掃描時，依序輸出經受由行處理器113進行之信號處理之像素信號。
系統控制器115經形成具有產生各種種類之時序信號及諸如此類之一時序產生器，且基於由該時序產生器產生之各種種類之時序信號而控制垂直驅動器112、行處理器113、水平驅動器114、資料儲存器119及諸如此類之驅動。
信號處理器118至少具有一添加程序功能，且執行各種種類之信號處理，諸如對自行處理器113輸出之像素信號進行之一添加程序。在由信號處理器118執行信號處理時，資料儲存器119暫時地儲存用於信號處理之必須資料。
<單元像素之結構>
現在參考圖2，詳細地闡述以一矩陣方式配置於圖1中所展示之像素陣列單元111中之單元像素120之結構。
圖2展示以一矩陣方式配置之單元像素120當中之彼此毗鄰之單元像素120-1及120-2之附近中之部分之一剖面。應注意，在以下說明中，在不需要彼此區分彼等單元像素時，單元像素120-1及單元像素120-2將簡單地稱作單元像素120。
單元像素120係藉由以自圖式之頂部之此次序堆疊一OCL(晶片上透鏡)層121、一光電轉換層122及一半導體基板123而形成。
在OCL層121中，小透鏡131及彩色濾光器132經配置用於各別單元像素120。在圖2中，展示用於單元像素120-1之一透鏡131-1及一彩色濾光器132-1，及用於單元像素120-2之一透鏡131-2及一彩色濾光器132-2。
在光電轉換層122中，形成一光電轉換膜141。在光電轉換膜141中，使用諸如CuInGaS2之一CIGS(二硒化銅銦鎵)化合物作為一膜材料。此處，使用具有比矽(Si)高之光吸收性之一膜晶種作為光電轉換膜141，以使得可使厚度小於在其中使用矽之一情形中之厚度。
可使用除上文所提及之CuInGaS2之外的一化合物半導體作為光電轉換膜141之膜晶種，只要其係可磊晶生長之一無機化合物半導體即可。
除CuInGaS、CuInGaSe及AgInGaSe2之外，可能使用經形成具有一個以上元件之一化合物半導體，諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、二硫化鐵(FeS2)、硫化銅(Cu2S)、硫化錫(SnS2)、矽化鋇(BaSi2)、磷化鎵(GaP)或磷化銦鎵(InGaP)。
如圖2中所展示，光屏蔽膜142-1至142-3隱埋於光電轉換膜141中。在光屏蔽膜142-1至142-3中，使用鎢(W)作為膜材料。形成於光屏蔽膜142-1與142-2之間及光屏蔽膜142-2與142-3之間的每一開口之 寬度取決於單元像素120之大小。
一負電位施加至光屏蔽膜142-1至142-3，以使得位於各別開口之邊緣上及下方之光電轉換膜141之p型區域被鏈接。由於光電轉換膜141係為p型，因此在一負電位施加至光屏蔽膜142-1至142-3時空乏層143-1及143-2形成於各別開口之中心區域中。一平坦化膜144形成於其上光進入光電轉換層122之側上。
在下文說明中，在不存在對彼此區分彼等膜之特定需要時，光屏蔽膜142-1至142-3將簡單地稱作光屏蔽膜142。
半導體基板123係接收發射至CMOS影像感測器100上之入射光之一光接收層，且舉例而言，具有其中光電二極體經配置用於各別單元像素120之一p型矽層(下文中稱作「p型井層(PWL)」)161。
單元像素120-1包含一光電二極體(PD)151-1。光電二極體151-1係(舉例而言)藉由在形成於一n型基板上之p型井層161之基板表面上形成一p型層且隱埋一n型隱埋層而形成之一隱埋光電二極體。
單元像素120-1包含一記憶體單元(MEM)152-1及一浮動擴散區域(FD)153-1以及光電二極體151-1。
記憶體單元152-1經形成具有一n型隱埋通道且保持自光電二極體151-1轉移之電荷，該n型隱埋通道具有此一雜質密度使得在放電時形成一空乏狀態。此外，如圖2中所展示，記憶體單元152-1位於光屏蔽膜142-2正下方被光屏蔽膜142-2屏蔽光。
浮動擴散區域153-1係經形成具有一n型層(具有一雜質密度)之一電荷轉電壓轉換器且將自記憶體單元152-1轉移之電荷轉換成一電壓。
單元像素120-2包含一光電二極體(PD)151-2、一記憶體單元(MEM)152-2及一浮動擴散區域(FD)153-2。單元像素120-2之結構與單元像素120-1之上文所闡述之結構相同，且因此本文中不重複對其 之闡釋。記憶體單元152-2位於光屏蔽膜142-3正下方被光屏蔽膜142-3屏蔽光。
圖3係對應於圖2中之單元像素120之剖面圖之一俯視圖。然而，在圖3中一個正方形等效於一個單元像素120，且為便於闡釋，展示四個毗鄰單元像素120-1至120-4。
如圖3中所展示，在單元像素120-1中，除將光引導至光電二極體151-1中之一開口171-1之外的部分及光電轉換膜141之部分皆被隱埋於光電轉換膜141中之光屏蔽膜142屏蔽光。亦即，位於單元像素120-1之右上拐角處之記憶體單元152-1位於光屏蔽膜142正下方且被屏蔽光。
如在單元像素120-1中一樣，在單元像素120-2至120-4中，記憶體單元152-2至152-4被隱埋於光電轉換膜141中之光屏蔽膜142屏蔽光。
在圖3中所展示之實例性情形中，記憶體單元152-1至152-4位於四個單元像素120-1至120-4當中之中心位置附近及光屏蔽膜142正下方。然而，記憶體單元152之配置並不限於彼，且記憶體單元152可位於其他位置中，只要其係在光屏蔽膜142正下方即可。
已參考圖2闡述兩個毗鄰單元像素120，且已參考圖3闡述四個毗鄰單元像素120。然而，以一矩陣方式配置於圖1中所展示之像素陣列單元111中之其他單元像素120各自具有與上文相同之結構。
在圖1中所展示之像素陣列單元111中，一個像素經形成具有一光電二極體151及像素電晶體，且像素以一矩陣方式配置。像素電晶體係自光電二極體151轉移電荷且讀取電荷作為信號之元件。舉例而言，像素電晶體經形成具有轉移電晶體、一重設電晶體、一放大電晶體及一選擇電晶體。
舉例而言，轉移電晶體經形成具有將光電二極體151中所累積之 電荷轉移至記憶體單元152之一第一轉移電晶體及將記憶體單元152中所儲存之電荷轉移至浮動擴散區域153之一第二電晶體。如圖2中所展示，第一轉移電晶體162-1及162-2形成為沿深度方向自半導體基板123之表面延伸之垂直結構。
重設電晶體連接於一電源供應器Vrst與浮動擴散區域153之間，且在將一控制脈衝施加至其閘極電極時，重設浮動擴散區域153。放大電晶體使其汲極電極連接至一電源供應器Vdd，且使其閘極電極連接至浮動擴散區域153。選擇電晶體使其汲極電極連接至放大電晶體之源極電極，且使其源極電極連接至對應垂直信號線117。
在將一控制脈衝施加至選擇電晶體之閘極電極時，選擇電晶體選擇將自其讀取一信號之單元像素120。在選擇電晶體選擇將自其讀取一像素信號之單元像素120時，放大電晶體讀取並放大指示浮動擴散區域153之電壓之像素信號，且自其源極電極輸出像素信號。選擇電晶體經由對應垂直信號線117將像素信號自放大電晶體供應至行處理器113。
包含具有上文所闡述結構之單元像素120之CMOS影像感測器100開始一次曝光所有像素，完成一次曝光所有像素，且將光電二極體151中所累積之電荷轉移至被屏蔽光之記憶體單元152。以此方式，實現了一全域快門操作(全域曝光)。透過此全域快門操作，可執行不失真之成像，其中曝光時間對所有像素係相同的。
<製造單元像素之程序>
現在參考圖4，闡述製造單元像素120之一程序。圖4包含展示製造單元像素120之一程序之一實例之剖面圖。在圖4中，時間沿自圖式之頂部朝向底部之方向消逝。在圖4中所展示之製造程序中，使用CIGS作為光電轉換膜141，且使用鎢(W)作為光屏蔽膜142。
首先，形成係一p型矽層之p型井層161，且然後藉由磊晶生長或 濺鍍CIGS在矽層(Si)之整個表面上形成一CIGS膜(舉例而言(S11))。在CIGS膜之整個表面上進一步形成一絕緣膜(S12)。
然後執行濺鍍或諸如此類以在形成於CIGS膜之整個表面上之絕緣膜上形成一鎢(W)膜(S13)。執行圖案化或諸如此類以移除鎢(W)膜之不必要部分(S14)。亦形成一絕緣膜以保護鎢(W)膜之側壁(S15)。
然後執行磨邊或諸如此類以移除絕緣膜之不必要部分且曝露CIGS(S16)。磊晶生長所曝露CIGS(S17)。
在其中磊晶生長CIGS之區域中，可取決於程序條件控制生長方向(圖式中之垂直或水平方向)及生長速率。可取決於程序條件將其中磊晶生長CIGS之區域之邊緣控制為幾乎垂直或以一角度傾斜或呈任何其他形式。此外，在磊晶生長CIGS時，在CIGS到達毗鄰像素之前停止生長，以使得可執行像素分離。
透過上文所闡述之製造程序，可製造圖2中所展示之單元像素120。在以此方式製造之單元像素120中，使用具有比矽(Si)高之光吸收性之光電轉換膜141(諸如一CIGS膜)，且在光電轉換膜141中形成(插入)光屏蔽膜142，以使得可使光電轉換膜141之厚度較小。可取決於像素大小將單元像素120之開口之寬度改變成任何大小。
<單元像素之其他結構>
單元像素120可具有與圖2中所展示之結構不同之一結構。現在參考圖5及圖6，闡述單元像素120之其他結構。
圖5係展示其中光電二極體層與像素電晶體層彼此分離之單元像素120之一結構之一圖式。
在圖5中所展示之單元像素120之結構中，形成係一p型矽層之p型井層161，且然後磊晶生長矽(Si)，以形成光電二極體151。進一步生長矽以形成轉移電晶體162。作為一結果，光電二極體151之層與轉移電晶體162之層可彼此分離。透過圖4中所展示之製造程序，然後形 成光電轉換膜141，且在光電轉換膜141中進一步形成光屏蔽膜142。
在其中使用圖5中所展示之結構之一情形中，使用具有比矽(Si)高之一光電轉換速率之CIGS或諸如此類作為光電轉換膜141，且將光屏蔽膜142隱埋於光電轉換膜141中。以此方式，可使光電轉換膜141之厚度較小，且記憶體單元152可位於光屏蔽膜142正下方。
圖6係展示包含較多光屏蔽膜之一單元像素120之一圖式。
在圖6中所展示之結構中，藉由圖4中所展示之製造程序形成光電轉換膜141及光屏蔽膜142，且然後形成一CVD絕緣膜145。將光屏蔽膜146-1至146-3以預定間隔隱埋於CVD絕緣膜145中。在CVD絕緣膜145上形成平坦化膜144。
在其中使用圖6中所展示之結構之一情形中，亦使用具有比矽(Si)高之一光電轉換速率之CIGS或諸如此類作為光電轉換膜141，且將光屏蔽膜142隱埋於光電轉換膜141中。因此，可使光電轉換膜141之厚度較小，且記憶體單元152可位於光屏蔽膜142正下方。
此外，可組合圖5中所展示之結構及圖6中所展示之結構，以使得在使光電二極體151之層與像素電晶體之層分離之結構中形成具有隱埋於其中之光屏蔽膜146之CVD絕緣膜145。
如上文所闡述，根據本發明技術，在具有堆疊於半導體基板123上之光電轉換膜141之一結構中，使用具有比矽高之一光電轉換速率之一無機化合物半導體(諸如CIGS)作為光電轉換膜141，且將光屏蔽膜142隱埋於光電轉換膜141中，以使得可減小光電轉換膜141之厚度。作為一結果，可減小膜形成及處理程序之工作量，且有利地促進至最後產物中之併入。
此外，根據本發明技術，光屏蔽膜142可具有對應於取決於像素大小之開口之形狀而非不可變形狀。因此，儲存自光電二極體151轉移之電荷之記憶體單元152可位於光屏蔽膜142正下方，且被屏蔽光。 以此方式，可有效地使用光屏蔽膜142下方之區域。由於光屏蔽係由光屏蔽膜142提供，因此亦可實現像素分離。
<對固態成像元件之結構之修改>
在上文說明中，如圖1中所展示，資料儲存器119及行處理器113相對於稍後級中之信號處理器118彼此平行放置，但該結構並不限於彼。舉例而言，如圖7中所展示，資料儲存器119及行處理器113可彼此平行放置，且稍後級中之信號處理器118可對藉由水平驅動器114所執行之水平掃描而同時讀出之資料執行信號處理。
此外，如圖8中所展示，行處理器113可具有一A-D轉換功能，行處理器113對像素陣列單元111之每一行或每特定數目個行執行A-D轉換。此外，資料儲存器119及信號處理器118可相對於行處理器113彼此平行放置，且在信號處理器118執行一類比或數位雜訊移除程序之後對每一行或每特定數目個行執行各別程序。
本發明技術不僅應用於固態成像元件。具體而言，本發明技術可應用於在影像擷取單元(光電轉換器)中使用固態成像元件之任何電子裝置，諸如包含數位靜態相機及數位視訊攝影機之成像裝置、具有成像功能之行動終端及在影像讀取單元中使用固態成像元件之複製機。一固態成像元件可形成為一個晶片或可形成為其中封裝一成像單元及一信號處理單元或一光學系統之一模組，且具有一成像功能。
<本發明技術所應用之一電子裝置之實例性結構>
圖9係展示如本發明技術所應用之一電子裝置之一成像裝置之一實例性結構之一圖式。
圖9中所展示之成像裝置300包含經形成具有透鏡及諸如此類之一光學單元301、包含具有上文所闡述之結構中之任一者之單元像素120之一固態成像元件302及作為一相機信號處理器電路之一DSP(數位信號處理器)電路303。成像裝置300亦包含一圖框記憶體304、一顯 示單元305、一記錄單元306、一操作單元307及一電源供應器單元308。DSP電路303、圖框記憶體304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307及電源供應器單元308經由一匯流排線309彼此連接。
光學單元301自物件擷取入射光(影像光)，且在固態成像元件302之成像區中形成一影像。固態成像元件302將由光學單元301擷取為成像區中之一影像之入射光之光量轉換成每一像素之一電信號，且輸出該電信號作為一像素信號。固態成像元件302可係諸如根據上文所闡述之實施例之CMOS影像感測器100之一固態成像元件，或可透過全域曝光在不失真之情況下執行成像之一固態成像元件。
顯示單元305經形成具有諸如一液晶面板或一有機EL(電致發光)面板之一面板類型顯示裝置，且顯示由固態成像元件302擷取及形成之一視訊影像或一靜態影像。記錄單元306將由固態成像元件302擷取之視訊影像或靜態影像記錄於諸如一錄影帶、一DVD(數位多功能光碟)或一快閃記憶體之一記錄媒體上。
根據使用者之操作，操作單元307相對於成像裝置300之各種功能發出操作命令。電源供應器單元308用作用於DSP電路303、圖框記憶體304、顯示單元305、記錄單元306及操作單元307之各種種類之電源供應器，且在適當之情況下將電力供應至彼等元件。
在使用根據上文所闡述之實施例之CMOS影像感測器100作為固態成像元件302之情況下，可執行減小包含kTC雜訊之雜訊之一程序，且因此可保證一高S/N比率。因此，不僅可藉由數位靜態相機及數位視訊攝影機之成像裝置300，且亦可藉由用於行動裝置(諸如可攜式電話裝置)之相機模組之成像裝置300來改良所擷取影像之品質。
上文所闡述之實施例應用於其中將信號電荷感測為對應於可見光之光量的一物理量之單元像素以一矩陣方式配置之一CMOS影像感測器。然而，本發明技術未必應用於一CMOS影像感測器，且可應用 於其中針對像素陣列單元之各別像素行提供行處理器之任何行類型固態成像元件。
此外，本發明技術未必應用於感測可見光之入射光量之一分佈且根據該分佈形成一影像之一固態成像元件，但亦可應用於擷取紅外線、X光、粒子或諸如此類之一流入之一分佈作為一影像之一固態成像元件，或在一較廣泛意義上可應用於感測諸如壓力或靜電電容之一物理量之一分佈且擷取該分佈作為一影像之任何固態成像元件(任何物理量分佈感測器)，諸如一指紋感測器。
應注意，本發明技術之實施例並不限於上文所闡述之實施例，且可在不背離本發明技術之範疇之情況下做出對其之各種修改。
本發明技術亦可以以下結構體現。
(1)
一種固態成像元件，其包含：一光電二極體；及一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之一光入射側上；一光屏蔽膜，其隱埋於該光電轉換膜中。
(2)
如(1)之固態成像元件，其進一步包含儲存自該光電二極體轉移之電荷且位於該光屏蔽膜正下方之一記憶體單元。
(3)
如(1)或(2)之固態成像元件，其中該光屏蔽膜係根據一像素大小而形成。
(4)
如(1)之固態成像元件，其中該光電轉換膜係可磊晶生長之一無機化合物半導體。
(5)
如(4)之固態成像元件，其中該光電轉換膜係一CIGS(二硒化銅 銦鎵)薄膜。
(6)
一種固態成像元件製造方法，其包含以下步驟：在一半導體基板上形成一光電二極體；及在該半導體基板之一光入射側上形成一光電轉換膜；將一光屏蔽膜隱埋於該光電轉換膜中。
(7)
一種成像裝置，其包含安裝於其中之一固態成像元件，該固態成像元件包含：一光電二極體；及一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之一光入射側上；一光屏蔽膜，其隱埋於該光電轉換膜中。

Claims (18)

  1. 一種固態成像元件，其包括：一光電二極體；一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之一光入射側上；一光屏蔽膜，其至少部分地隱埋於該光電轉換膜內；及一空乏層，其安置於該光電二極體上。
  2. 如請求項1之固態成像元件，其進一步包括經組態以儲存自該光電二極體轉移之電荷之一記憶體單元，其中該記憶體單元位於該光屏蔽膜下方。
  3. 如請求項2之固態成像元件，其中該光屏蔽膜之一形狀係基於一像素大小。
  4. 如請求項1之固態成像元件，其中該光電轉換膜包括磊晶生長之一無機化合物半導體。
  5. 如請求項4之固態成像元件，其中該光電轉換膜包括二硒化銅銦鎵。
  6. 如請求項1之固態成像元件，其中該光屏蔽膜在毗鄰像素之間共用。
  7. 如請求項1之固態成像元件，其中該空乏層之一部分位於該光屏蔽膜之一部分下方。
  8. 如請求項1之固態成像元件，其中該空乏層係安置於該光電轉換膜中。
  9. 一種固態成像元件製造方法，其包括：在一半導體基板上形成一光電二極體；在該半導體基板之一光入射側上形成一光電轉換膜；形成一光屏蔽膜以使得該光屏蔽膜至少部分地隱埋於該光電轉換膜內；及移除該光屏蔽膜之一部分以使得該光電轉換膜之一部分曝露。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括：在該光電轉換膜之一光入射側上形成一絕緣膜；在該絕緣膜之一光入射側上形成該光屏蔽膜；及移除該光屏蔽膜之一部分及該絕緣膜之一部分以曝露該光電轉換膜之一部分。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括在該光屏蔽膜之一光入射側上形成該光電轉換層之一部分。
  12. 一種包括安裝於其中之一固態成像元件之成像裝置，該固態成像元件包含：一光電二極體；一光電轉換膜，其堆疊於該光電二極體之一光入射側上；一光屏蔽膜，其至少部分地隱埋於該光電轉換膜內；及一空乏層，其安置於該光電二極體上。
  13. 如請求項12之成像裝置，其進一步包括經組態以儲存自該光電二極體轉移之電荷之一記憶體單元，其中該記憶體單元位於該光屏蔽膜下方。
  14. 如請求項13之固體成像裝置，其中該光屏蔽膜之一形狀係基於一像素大小。
  15. 如請求項12之成像裝置，其中該光電轉換膜包括磊晶生長之一無機化合物半導體。
  16. 如請求項15之成像裝置，其中該光電轉換膜包括二硒化銅銦鎵。
  17. 如請求項12之成像裝置，其中該光屏蔽膜在毗鄰像素之間共用。
  18. 如請求項12之成像裝置，其中該空乏層之一部分位於該光屏蔽膜之一部分下方。
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