本公开例如涉及具有三维结构的成像元件和成像装置。
背景技术:
1、近年来,三维结构成像元件已得到发展,以使成像装置变小,并实现高像素密度。例如,专利文献1公开了一种成像元件,在该成像元件中,包括执行光电转换的传感器像素的第一基板和包括读出电路的第二基板上下层叠。
2、引用文献列表
3、专利文献
4、专利文献1:国际公开号wo 2019/131965
技术实现思路
1、鉴于此,期望具有如上所述的三维结构的成像元件能够减少暗电流的产生。
2、期望提供可以减少暗电流产生的成像元件和成像装置。
3、本公开的一个实施例的成像元件包括:第一半导体基板,所述第一半导体基板具有彼此相对的第一表面和第二表面,并且包括在面内方向上排列成阵列的多个像素,多个突起按照所述多个像素中的每一者设置在所述第一表面上;多个光电转换器,所述多个光电转换器按照每个所述像素以嵌入在所述第一半导体基板中的方式形成,并且根据接收的光量产生电荷;多个电荷保持单元,所述多个电荷保持单元分别设置在所述多个突起的上表面上,并且保持在所述多个光电转换器中产生的电荷;第二半导体基板,所述第二半导体基板层叠在所述第一半导体基板的所述第一表面侧,并且设置有一个或多个像素电路,所述像素电路基于所述多个光电转换器中的每一者产生的电荷产生像素信号;以及传输晶体管的栅极,所述栅极设置在所述多个突起的周围,并且将保持在所述电荷保持单元中的电荷传输至所述像素电路。
4、本公开的一个实施例的成像装置包括上述实施例的成像元件。
5、在本公开的实施例的成像元件和成像装置中,在具有彼此相对的第一表面和第二表面并包括在面内方向上排列成阵列的多个像素的第一半导体基板中,多个突起按照多个像素中的每一者设置在第一表面上,在多个突起的上表面上分别设置有保持在多个光电转换器中产生的电荷的多个电荷保持单元,每个电荷保持单元形成为嵌入在每个像素中,并且在多个突起的周围设置有传输晶体管的将保持在电荷保持单元中的电荷传输到像素电路的栅极。因此,确保了电荷保持单元和传输栅极之间沿高度方向的距离。
1.一种成像元件,包括:
2.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极设置在分别设置在所述多个突起上的所述多个电荷保持单元的下方。
3.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极设置为比所述多个突起的上表面更向上突出,并且所述栅极的突出部分的侧表面上形成有侧壁。
4.根据权利要求3所述的成像元件,其中,所述侧壁的一部分嵌入在所述栅极的侧表面与所述多个突起的侧表面之间。
5.根据权利要求3所述的成像元件,其中,所述栅极的一部分嵌入在所述第一半导体基板中。
6.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述第一半导体基板还包括分离部,所述分离部设置在相邻的所述多个像素之间并且在所述第一表面和所述第二表面之间延伸。
7.根据权利要求6所述的成像元件,其还包括向所述第一半导体基板施加参考电位的接触部层,
8.根据权利要求7所述的成像元件,其中,所述第一半导体基板的形成有所述接触部层的所述第一表面是凹陷。
9.根据权利要求7所述的成像元件,其中,所述接触部层设置在与所述电荷保持单元相同的高度处。
10.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极是按照所述多个像素中的每一者进行设置的。
11.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极连续地设置在相邻的所述多个像素中。
12.根据权利要求1所述的成像元件,其中,针对一个所述像素或所述多个像素中的每一者设置一个所述像素电路。
13.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
14.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述第一半导体基板和所述第二半导体基板通过在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间贯通的贯通电极彼此电连接。
15.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
16.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
17.根据权利要求16所述的成像元件,其中,所述复位晶体管、所述放大晶体管和所述选择晶体管是具有三维结构的晶体管。
18.根据权利要求1所述的成像元件,其在所述第一半导体基板的所述第二表面侧还包括选择性地允许预定波长的光透射的滤色器层和按照每个所述像素设置的多个光接收透镜。
19.根据权利要求18所述的成像元件,其中,对于一个光接收透镜,所述多个像素中的每一者包括两个所述光电转换器、两个所述突起、分别设置在所述两个突起的上表面上的两个所述电荷保持单元、分别设置在所述两个突起周围的两个所述传输晶体管的所述栅极。
20.根据权利要求19所述的成像元件,其中,
21.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述多个电荷保持单元设置在所述栅极的上表面与下表面之间的高度处。
22.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极连续地设置在所述多个突起的周围。
23.根据权利要求1所述的成像元件,其中,所述栅极设置成围绕所述多个突起的一部分。
24.根据权利要求23所述的成像元件,其中,所述栅极设置在相邻的所述多个电荷保持单元之间。
25.根据权利要求19所述的成像元件,其中,
26.根据权利要求25所述的成像元件,其中,
27.一种包括成像元件的成像装置,所述成像元件包括: