光接收元件、成像元件和成像装置的制作方法

1.本公开涉及光接收元件、成像元件和成像装置。


背景技术：

2.在使用间接飞行时间(tof)方法的距离测量系统中使用的光接收元件包括多个光接收像素以矩阵排列的像素阵列。每个光接收像素包括：光接收区域，将入射光光电转换为信号电荷；以及一对电极，电压被交替地施加至该对电极以在光接收区域中生成对信号电荷进行时间划分并且将该信号电荷分配至一对电荷累积电极的电场。(例如，参照专利文献1)。
3.引用列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请公开第2011-86904号。


技术实现要素：

6.本发明要解决的问题
7.然而，随着光接收像素变得更细，电荷收集效率降低。
8.因此，本公开提出了能够提高电荷收集效率的光接收元件、成像元件和成像装置。
9.问题的解决方案
10.根据本公开，提供了一种光接收元件。该光接收元件包括传感器基板和电路板。传感器基板设置有光接收区域、一对电压施加电极以及入射面电极。光接收区域将入射光光电转换为信号电荷。该对电压施加电极交替地施加电压以在光接收区域中生成对信号电荷进行时间划分并且将信号电荷分配至一对电荷累积电极的电场。入射面电极设置在光接收区域中的光的入射面上并且被施加等于或小于接地电位的电压。电路板设置在传感器基板的与光的入射面相对的表面上。电路板设置有处理在电荷累积电极中累积的信号电荷的像素晶体管。
附图说明
11.图1是示出根据本公开的作为光接收元件的示例的固态成像元件的配置示例的示图。
12.图2是示出根据本公开的像素的配置示例的示图。
13.图3是示出根据本公开的像素的信号提取部分的一部分的配置示例的示图。
14.图4是示出根据本公开的像素的电路配置示例的示图。
15.图5是示出根据本公开的电路板与传感器基板之间的连接模式的示图。
16.图6是根据本公开的入射面电极和像素分离区域的说明图。
17.图7a是示出根据本公开的像素分离区域的配置示例的示图。
18.图7b是示出根据本公开的像素分离区域的配置示例的示图。
19.图7c是示出根据本公开的像素分离区域的配置示例的示图。
20.图8是根据本公开的第一修改的像素分离区域的说明图。
21.图9是根据本公开的第二修改的像素分离区域的说明图。
22.图10是示出根据本公开的像素分离区域的布置示例的示图。
具体实施方式
23.在下文中，将基于附图详细地描述本公开的实施方式。注意，在以下实施方式中的每一个中，相同部分标注相同参考标号，并省略重复说明。
24.[1.固态成像元件的配置示例]
[0025]
例如，本技术可应用于构成使用间接飞行时间(tof)方法执行距离测量的距离测量系统的固态成像元件、包括这种固态成像元件的成像装置等。
[0026]
例如，距离测量系统可应用于安装在车辆上并且测量距车辆外部的对象的距离的车载系统、测量距诸如用户的手的对象的距离并且基于测量结果识别用户的手势的手势识别系统等。
[0027]
在这种情况下，手势识别的结果可以用于例如汽车导航系统的操作等。
[0028]
图1是示出根据本公开的作为光接收元件的示例的固态成像元件的配置示例的示图。图1所示的固态成像元件11是背照式电流辅助光子解调器(capd)传感器，并且设置在具有距离测量功能的成像装置中。
[0029]
固态成像元件11包括电路板101和堆叠在电路板101上的传感器基板102。传感器基板102设置有像素阵列单元21，在该像素阵列单元中，以矩阵排列多个光接收像素(在下文中，简称为“像素”)。
[0030]
电路板101设置有外围电路。外围电路单元例如设置有垂直驱动单元22、列处理单元23、水平驱动单元24、系统控制单元25等。例如，垂直驱动单元22包括处理在每个像素处光电转换的信号电荷的像素晶体管等。注意，这里，为了便于理解电路板101的部件与传感器基板102的部件之间的连接关系，在同一平面上示出这些部件。
[0031]
如上所述，在固态成像元件11中，像素阵列单元21的像素设置在传感器基板102上，并且像素晶体管设置在电路板101上，由此可提高电荷收集效率并且可降低功耗。后面将参考图3描述这一点。
[0032]
固态成像元件11进一步设置有信号处理单元26和数据存储单元27。注意，信号处理单元26和数据存储单元27可安装在与固态成像元件11相同的基板上，或者可设置在与成像装置中的固态成像元件11不同的基板上。
[0033]
像素阵列单元21具有这样的配置，其中，根据所接收的光的量生成电荷并且根据电荷输出信号的像素在行方向和列方向上以二维布置，即，以矩阵布置。换句话说，像素阵列单元21包括光电转换入射光并且输出对应于作为结果获得的电荷的信号的多个像素。
[0034]
这里，行方向是指像素行中的像素的排列方向(即，水平方向)，并且列方向是指像素列中的像素的排列方向(即，垂直方向)。换句话说，行方向是图中的水平方向，并且列方向是图中的垂直方向。
[0035]
在像素阵列单元21中，相对于矩阵中的像素阵列，像素驱动线28沿着每个像素行的行方向布线，并且两条垂直信号线29沿着每个像素列的列方向布线。例如，像素驱动线28
发送用于当从像素读出信号时执行驱动的驱动信号。注意，在图1中，像素驱动线28被示出为一条布线，但是像素驱动线28不限于一条布线。像素驱动线28的一端连接到对应于垂直驱动单元22的每一行的输出端。
[0036]
垂直驱动单元22包括移位寄存器、地址解码器等，并且同时或以行为单位驱动像素阵列单元21的所有像素。换句话说，垂直驱动单元22与控制垂直驱动单元22的系统控制单元25一起构成控制像素阵列单元21的每个像素的操作的驱动单元。
[0037]
根据垂直驱动单元22的驱动控制从像素行的每个像素输出的信号通过垂直信号线29输入至列处理单元23。列处理单元23对通过垂直信号线29从每个像素输出的信号执行预定信号处理，并且临时存储信号处理之后的像素信号。
[0038]
具体地，列处理单元23执行噪声去除处理、模数(ad)转换处理等作为信号处理。
[0039]
水平驱动单元24包括移位寄存器、地址解码器等，并且顺序选择对应于列处理单元23的像素列的单位电路。通过水平驱动单元24的选择性扫描，顺序输出列处理单元23中针对每个单位电路经受信号处理的像素信号。
[0040]
系统控制单元25包括生成各种定时信号等的定时发生器，并且基于由定时发生器生成的各种定时信号来执行垂直驱动单元22、列处理单元23、水平驱动单元24等的驱动控制。
[0041]
信号处理单元26至少具有运算处理功能并且基于从列处理单元23输出的像素信号执行各种信号处理，诸如运算处理。数据存储单元27临时存储信号处理单元26中的信号处理所需的数据。
[0042]
[2.像素的配置示例]
[0043]
接下来，将描述设置在像素阵列单元21中的像素的配置示例。例如，设置在像素阵列单元21中的像素被配置为如图2所示。
[0044]
图2示出了设置在像素阵列单元21中的一个像素51的横截面，并且该像素51接收并光电转换从外部入射在光接收区域103上的光(尤其是红外光)并且输出对应于作为结果获得的电荷的信号。
[0045]
像素51例如包括硅基板(即，包括具有p型半导体区域的p型半导体基板的传感器基板102)和作为形成在传感器基板102上的成像光学系统的示例的片上透镜62。传感器基板102堆叠在电路板101上。
[0046]
电路板101设置有像素晶体管，诸如稍后将描述的传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管以及选择晶体管。后面将参考图4描述电路板101的电路配置的示例。
[0047]
在附图中，在传感器基板102的上表面上，即，在光接收区域103的光从外部入射的一侧的表面(在下文中，也称为入射面)上，形成片上透镜62，该片上透镜收集从外部入射的光并且使光入射在光接收区域103内。
[0048]
此外，在像素51中，用于防止相邻像素之间的混色的像素间遮光部分63-1和像素间遮光部分63-2形成在光接收区域103的入射面上的像素51的端部。
[0049]
此外，在传感器基板102中，在光接收区域103中的入射面上设置被施加了等于或小于接地电位的电压的入射面电极104，由此可以提高电荷收集效率。后面将参考图6描述这一点。
[0050]
氧化膜64以及被称为抽头(tap)的信号提取部分65-1和信号提取部分65-2形成在
光接收区域103中的与入射面相对的表面侧上，即，在图中的下部分的表面内部的部分处。
[0051]
在该示例中，氧化膜64形成在光接收区域103的与入射面相对的表面附近的像素51的中心部分，并且信号提取部分65-1和信号提取部分65-2分别形成在氧化膜64的两端。
[0052]
这里，信号提取部分65-1包括作为n型半导体区域的n 半导体区域71-1和n-半导体区域72-1、以及作为p型半导体区域的p 半导体区域73-1和p-半导体区域74-1。
[0053]
换句话说，n 半导体区域71-1形成在光接收区域103的与入射面相对一侧的表面内部部分处在附图中与氧化膜64的右侧相邻的部分处。此外，n-半导体区域72-1形成在附图中n 半导体区域71-1的上侧，以覆盖(包围)n 半导体区域71-1。
[0054]
此外，p 半导体区域73-1形成在与光接收区域103的入射面的相对侧的表面的内部部分处的n 半导体区域71-1的附图中的右侧相邻的部分处。此外，p-半导体区域74-1形成在附图中p 半导体区域73-1的上侧，以覆盖(包围)p 半导体区域73-1。
[0055]
注意，虽然这里未示出，但是更具体地，当从垂直于传感器基板102的表面的方向观察光接收区域103时，n 半导体区域71-1和n-半导体区域72-1被形成为在p 半导体区域73-1和p-半导体区域74-1周围以包围p 半导体区域73-1和p-半导体区域74-1。
[0056]
类似地，信号提取部分65-2包括供体杂质浓度低于作为n型半导体区域的n 半导体区域71-2和n 半导体区域71-2的供体杂质浓度的n-半导体区域72-2，以及受体杂质浓度低于作为p型半导体区的p 半导体区域73-2和p 半导体区域73-2的受体杂质浓度的p-半导体区域74-2。这里，供体杂质的示例包括属于元素周期表中5族的元素，诸如相对于si的磷(p)和砷(as)。受体杂质的示例包括属于元素周期表中3族的元素，诸如相对于si的硼(b)。
[0057]
换句话说，n 半导体区域71-2形成在光接收区域103的入射面的相对侧上的表面内部部分处在附图中与氧化膜64的左侧相邻的部分处。此外，n-半导体区域72-2形成在附图中n 半导体区域71-2的上侧，以覆盖(包围)n 半导体区域71-2。
[0058]
此外，p 半导体区域73-2形成在与光接收区域103的入射面的相对侧的表面的内部部分处的n 半导体区域71-2的附图中的左侧相邻的部分处。此外，p-半导体区域74-2形成在附图中p 半导体区域73-2的上侧，以覆盖(包围)p 半导体区域73-2。
[0059]
注意，虽然这里未示出，但是更具体地，当从垂直于传感器基板102的表面的方向观察光接收区域103时，n 半导体区域71-2和n-半导体区域72-2被形成为在p 半导体区域73-2和p-半导体区域74-2周围以包围p 半导体区域73-2和p-半导体区域74-2。
[0060]
在下文中，在不需要特别区分信号提取部分65-1和信号提取部分65-2的情况下，信号提取部分65-1和信号提取部分65-2也将被简称为信号提取部分65。
[0061]
此外，在下文中，在不需要特别区分n 半导体区域71-1和n 半导体区域71-2的情况下，n 半导体区域71-1和n 半导体区域71-2也将被简称为n 半导体区域71，并且在不需要特别区分n-半导体区域72-1和n-半导体区域72-2的情况下，n-半导体区域72-1和n-半导体区域72-2也将被简称为n-半导体区域72。
[0062]
此外，在下文中，在不需要特别区分p 半导体区域73-1和p 半导体区域73-2的情况下，p 半导体区域73-1和p 半导体区域73-2也将被简称为p 半导体区域73，并且在不需要特别区分p-半导体区域74-1和p-半导体区域74-2的情况下，p-半导体区域74-1和p-半导体区域74-2也将被简称为p-半导体区域74。
[0063]
此外，在光接收区域103中，在n 半导体区域71-1和p 半导体区域73-1之间利用氧
化膜等形成用于使n 半导体区域71-1和p 半导体区域73-1彼此分离的分离部分75-1。类似地，在n 半导体区域71-2和p 半导体区域73-2之间利用氧化膜等也形成用于使n 半导体区域71-2和p 半导体区域73-2彼此分离的分离部分75-2。在下文中，在不需要特别区分分离部分75-1和分离部分75-2的情况下，分离部分75-1和分离部分75-2也将被简称为分离部分75。
[0064]
设置在光接收区域103中的n 半导体区域71用作用于检测从外部入射在像素51上的光的量(即，通过光接收区域103的光电转换生成的信号载波的量)的检测单元。此外，p 半导体区域73用作用于将多数载波电流注入到光接收区域103中(即，用于通过直接将电压施加到光接收区域103来在该光接收区域103中生成电场)的注入接触部分。
[0065]
在像素51中，作为未示出的浮置扩散区域的浮置扩散(fd)部分(在下文中，还特别称为fd部分a)直接连接至n 半导体区域71-1，并且fd部分a经由放大晶体管等(未示出)进一步连接至垂直信号线29。
[0066]
类似地，与fd部分a不同的另一fd部分(在下文中，还特别称为fd部分b)直接连接至n 半导体区域71-2，并且fd部分b经由放大晶体管等(未示出)进一步连接至垂直信号线29。这里，fd部分a和fd部分b连接到不同的垂直信号线29。
[0067]
例如，在使用间接tof方法测量到对象的距离的情况下，红外光从设置有固态成像元件11的成像装置朝向对象发射。然后，当红外光被对象反射并作为反射光返回至成像装置时，固态成像元件11的光接收区域103接收并光电转换入射的反射光(红外光)。
[0068]
在这种情况下，垂直驱动单元22驱动像素51并将与通过光电转换获得的电荷对应的信号分配至fd部分a和fd部分b。注意，如上所述，像素51可以不由垂直驱动单元22而是由单独设置的驱动单元、水平驱动单元24等经由垂直信号线29或在垂直方向上延伸的另一控制线驱动。
[0069]
例如，在特定定时，垂直驱动单元22经由接触等将电压施加到两个p 半导体区域73。具体地，例如，垂直驱动单元22将1.5v的电压施加至p 半导体区域73-1并且将0v的电压施加至p 半导体区域73-2。
[0070]
然后，在光接收区域103中的两个p 半导体区域73之间生成电场，并且电流从p 半导体区域73-1流向p 半导体区域73-2。在这种情况下，光接收区域103中的空穴(空穴)沿p 半导体区域73-2的方向移动，并且电子沿p 半导体区域73-1的方向移动。
[0071]
因此，在这种状态下，当来自外部的红外光(反射光)经由片上透镜62入射在光接收区域103上，并且红外光在光接收区域103中被光电转换为电子和空穴对时，所获得的电子通过p 半导体区域73-1之间的电场在p 半导体区域73的方向上被引导并且移动到n 半导体区域71-1中。
[0072]
在这种情况下，通过光电转换生成的电子用作用于检测与入射在像素51上的红外光的量(即，接收的红外光的量)对应的信号的信号载波。
[0073]
因此，在n 半导体区域71-1中，根据移动到n 半导体区域71-1中的电子的电荷被累积，并且电荷由列处理单元23经由fd部分a、放大晶体管、垂直信号线29等检测。
[0074]
换句话说，n 半导体区域71-1中累积的电荷被传输至直接连接至n 半导体区域71-1的fd部分a，并且与传输至fd部分a的电荷对应的信号由列处理单元23经由放大晶体管和垂直信号线29读出。然后，在列处理单元23中对读取信号执行诸如ad转换处理的处理，并
且将所获得的像素信号作为结果提供给信号处理单元26。
[0075]
像素信号是指示根据由n 半导体区域71-1检测的电子的电荷量(即，累积在fd部分a中的电荷量)的信号。换句话说，也可以说像素信号是指示由像素51接收的红外光的量的信号。
[0076]
此外，在下一定时，通过垂直驱动单元22经由接触等将电压施加至两个p 半导体区域73，从而生成与迄今为止在光接收区域103中生成的电场相反方向的电场。具体地，例如，1.5v的电压被施加到p 半导体区域73-2，并且0v的电压被施加到p 半导体区域73-1。
[0077]
因此，在光接收区域103中的两个p 半导体区域73之间生成电场，并且电流从p 半导体区域73-2流向p 半导体区域73-1。
[0078]
在这种状态下，当来自外部的红外光(反射光)经由片上透镜62入射在光接收区域103中，并且红外光在光接收区域103中被光电转换为电子和空穴对时，所获得的电子通过p 半导体区域73-2之间的电场在p 半导体区域73的方向上被引导并且移动到n 半导体区域71-2中。
[0079]
因此，在n 半导体区域71-2中，根据移动到n 半导体区域71-2中的电子的电荷被累积，并且电荷由列处理单元23经由fd部分b、放大晶体管、垂直信号线29等检测。
[0080]
换句话说，n 半导体区域71-2中累积的电荷被传输至直接连接至n 半导体区域71-2的fd部分b，并且与传输至fd部分b的电荷对应的信号由列处理单元23经由放大晶体管和垂直信号线29读出。然后，在列处理单元23中对读取信号执行诸如ad转换处理的处理，并且将所获得的像素信号作为结果提供给信号处理单元26。
[0081]
以这种方式，当在相同像素51中获得通过不同时段的光电转换获得的像素信号时，信号处理单元26基于这些像素信号计算指示到对象的距离的距离信息，并且将该距离信息输出至后续级。
[0082]
以这种方式将信号载波分配至彼此不同的n 半导体区域71，并且基于与信号载波对应的信号计算距离信息的方法被称为间接tof方法。
[0083]
此外，当从图2中的顶部到底部(即，在垂直于光接收区域103的表面的方向上)观察像素51中的信号提取部分65的一部分时，例如，如图3所示，该部分具有p 半导体区域73被n 半导体区域71包围的结构。注意，在图3中，与图2中的部分对应的部分由相同的参考标号表示，并且将适当地省略其描述。
[0084]
在图3所示的示例中，氧化膜64(未示出)形成在像素51的中心部分，并且信号提取部分65形成在从中心稍微更接近像素51的端部的部分。具体地，这里，在像素51中形成两个信号提取部分65。
[0085]
然后，在每个信号提取部分65中，p 半导体区域73在中心位置处形成为矩形形状，并且p 半导体区域73被p 半导体区域73周围的具有矩形形状(更具体地，矩形框形状)的n 半导体区域71包围。换句话说，n 半导体区域71被形成为包围p 半导体区域73的外围。
[0086]
此外，在像素51中，片上透镜62形成为使得从外部入射的红外光会聚在像素51的中心部分，即，由箭头a11指示的部分。换句话说，从外部入射在片上透镜62上的红外光被片上透镜62会聚在由箭头a11指示的位置，即，图2中的氧化膜64的图2中的上部位置。
[0087]
这里，在用于间接tof方法的距离测量的一般像素中，信号提取部分65和像素晶体管设置在传感器基板102中的同一层中。因此，随着像素变得更细，信号提取部分65与像素
晶体管之间的距离变得更短，并且从信号提取部分65向像素晶体管侧发生电流泄漏，这导致电荷收集效率降低。
[0088]
具体地，如上所述，像素交替地将预定电压施加到一对p 半导体区域73，顺序使双向电流在p 半导体区域73-1与p 半导体区域73-2之间流动，并且将通过光电转换而获得的电荷分配到fd部分a和fd部分b。
[0089]
然而，当像素变得更细并且信号提取部分65与像素晶体管之间的距离变得更短时，最初应该在p 半导体区域73-1与p 半导体区域73-2之间流动的电流的一部分泄漏到像素晶体管的pwell区域。
[0090]
因此，不仅像素的功耗增加，而且在光接收区中生成的用于将电荷引导至信号提取部分65的电场的强度减小，这导致要由n 半导体区域71捕获的电荷减少，从而导致电荷收集效率降低。
[0091]
因此，在根据本公开的像素51中，像素晶体管设置在电路板101上，并且包括信号提取部分65的光接收区域103设置在堆叠在电路板101上的传感器基板102上。
[0092]
如上所述，在像素51中，信号提取部分65和像素晶体管设置在不同的堆叠基板上，并且因此，即使像素51在平面方向上变得更细，信号提取部分65与像素晶体管之间的距离也不会变得更短。
[0093]
因此，在像素51变得更细的情况下，可以通过防止电流从信号提取部分65泄漏至像素晶体管来降低功耗并且提高电荷收集效率。
[0094]
[3.像素的电路配置示例]
[0095]
接下来，将参考图4描述根据本公开的像素的电路配置示例。图4是示出根据本公开的像素的电路配置示例的示图。
[0096]
如图4所示，在像素51中，包括n 半导体区域71-1、p 半导体区域73-1等的信号提取部分65-1设置在传感器基板102上。电路板101设置有作为与信号提取部分65-1对应的像素晶体管的传输晶体管721a、fd 722a、复位晶体管723a、放大晶体管724a和选择晶体管725a。
[0097]
此外，在像素51中，包括n 半导体区域71-2、p 半导体区域73-2等的信号提取部分65-2设置在传感器基板102上。电路板101设置有作为与信号提取部分65-2对应的像素晶体管的传输晶体管721b、fd 722b、复位晶体管723b、放大晶体管724b以及选择晶体管725b。
[0098]
垂直驱动单元22将预定电压mix0施加到p 半导体区域73-1，并将预定电压mix1施加到p 半导体区域73-2。在上述示例中，电压mix0和mix1中的一个是1.5v，另一个是0v。p 半导体区域73-1和73-2是被施加预定电压的电压施加电极。
[0099]
n 半导体区域71-1和71-2是检测并累积通过入射在光接收区域103上的光的光电转换生成的电荷的电荷累积电极。
[0100]
当提供至栅电极的驱动信号trg变为激活状态时，传输晶体管721a响应于此变为导通状态，从而将在n 半导体区域71-1中累积的电荷传输至fd 722a。当提供至栅电极的驱动信号trg变为激活状态时，传输晶体管721b响应于此变为导通状态，从而将在n 半导体区域71-2中累积的电荷传输至fd 722b。
[0101]
fd 722a临时存储从n 半导体区域71-1提供的电荷。fd 722b临时存储从n 半导体区域71-2提供的电荷。fd 722a对应于参考图2描述的fd部分a，并且fd 722b对应于fd部分
b。
[0102]
当提供给栅电极的驱动信号rst变为激活状态时，复位晶体管723a响应于此变为导通状态，从而将fd 722a的电位复位为预定电平(复位电压vdd)。当提供给栅电极的驱动信号rst变为激活状态时，复位晶体管723b响应于此变为导通状态，从而将fd 722b的电位复位为预定电平(复位电压vdd)。注意，当复位晶体管723a和723b被置于激活状态时，传输晶体管721a和721b也被同时置于激活状态。
[0103]
放大晶体管724a的源电极经由选择晶体管725a连接到垂直信号线29a，从而构成具有连接到垂直信号线29a的一端的恒流源电路单元726a的负载mos的源极跟随器电路。放大晶体管724b的源电极经由选择晶体管725b连接到垂直信号线29b，从而构成具有连接到垂直信号线29b的一端的恒流源电路单元726b的负载mos的源极跟随器电路。
[0104]
选择晶体管725a连接在放大晶体管724a的源电极与垂直信号线29a之间。当提供至栅电极的选择信号sel变为激活状态时，选择晶体管725a响应于此变为导通状态，并且将从放大晶体管724a输出的像素信号输出至垂直信号线29a。
[0105]
选择晶体管725b连接在放大晶体管724b的源电极与垂直信号线29b之间。当提供至栅电极的选择信号sel变为激活状态时，选择晶体管725b响应于此变为导通状态，并且将从放大晶体管724b输出的像素信号输出至垂直信号线29b。
[0106]
像素51的传输晶体管721a和721b、复位晶体管723a和723b、放大晶体管724a和724b以及选择晶体管725a和725b例如由垂直驱动单元22控制。
[0107]
如上所述，在像素51中，信号提取部分65设置在传感器基板102上，并且像素晶体管设置在电路板101上，这防止了电流从信号提取部分65泄漏到像素晶体管，从而可以提高电荷收集效率。
[0108]
此外，在像素51中，包括信号提取部分65的光接收区域103例如由诸如gaas和ingaas的iii-v族半导体形成。因此，像素51可以通过直接跃迁型带结构提高量子效率、提高灵敏度，并且通过薄化基板降低传感器高度。
[0109]
此外，包括信号提取部分65的光接收区域103可例如由ge、gasb等形成。在这种情况下，像素51可以通过高电子迁移率提高电子收集效率，并且通过低空穴迁移率降低功耗。
[0110]
[4.电路板与传感器基板之间的连接模式]
[0111]
接下来，将参考图5描述电路板与传感器基板之间的连接模式。图5是示出根据本公开的电路板与传感器基板之间的连接模式的示图。
[0112]
图5用白色圆圈指示连接传感器基板102侧的布线和电路板101侧的布线的cu-cu接头mix，传感器基板102侧的布线将预定电压施加到光接收区域103的p 半导体区域73。此外，图5用黑色圆圈指示连接与光接收区域103的n 半导体区域71连接的传感器基板102侧的布线和电路板101侧的布线的cu-cu接头det。
[0113]
如图5所示，在像素51中，cu-cu接头mix设置在像素阵列21外部的两个位置处。此外，针对每个像素51，在两个位置处设置cu-cu接头det。通过这种方式，与针对每个像素设置cu-cu接头mix的情况相比，通过减少cu-cu接头mix的数量，可以容易地使像素51更细。注意，cu-cu接头mix可以由直通芯片通孔(tcv)构成。另外，cu-cu接头mix和det可以由凸块构成。
[0114]
[5.入射面电极和像素分离区域]
[0115]
接下来，将参考图6描述根据本公开的入射面电极和像素分离区域。图6是根据本公开的入射面电极和像素分隔区域的说明图。如图6所示，在像素51中，例如，当电流在光接收区域103中从信号提取部分65-1流向信号提取部分65-2时，光电转换的电荷通过由电流生成的电场如箭头所示从信号提取部分65-2感应到信号提取部分65-1。
[0116]
这里，随着像素51在光入射面的平面方向上变得更细，信号提取部分65-1与信号提取部分65-2之间的间隔变得更短，但是光接收区域103的厚度(深度)方向上的长度没有变得更短。
[0117]
因此，在像素51变得更细的情况下，即使电流从信号提取部分65-1流向信号提取部分65-2，电场也不能充分地扩展到光接收区域103中的光入射面附近。因此，像素51不能有效地将在光接收区域103中的光入射面附近光电转换的电荷引导至信号提取部分65-2，这导致电荷收集效率降低。
[0118]
因此，在像素51中，入射面电极104设置在光接收区域103中的光入射面上。入射面电极例如连接到设置在电路板101上的接地(接地)线或负电压生成电路，并且向其施加0v或负电压。
[0119]
因此，在像素51中，当电流从信号提取部分65-1流向信号提取部分65-2时，电流也从信号提取部分65-1流向入射面电极104。因此，像素51可以通过由从信号提取部分65-2流向入射面电极104的电流生成的电场如箭头所示有效地将在光入射面附近光电转换的电荷引导至信号提取部分65-1。
[0120]
如上所述，像素51包括在光入射面上施加等于或小于接地电位的电压的入射面电极104，并且因此，即使像素变得更细，也可以通过将光入射面附近光电转换的电荷引导至信号提取部分65-1来提高电荷收集效率。
[0121]
注意，入射面电极104需要透射入射光，因此采用透明电极。例如，入射面电极104例如是通过层压在光接收区域103中的光入射面上的负固定电荷膜形成在光入射面上的空穴累积层。
[0122]
此外，入射面电极104可以是光接收区域103中的光入射面掺杂有p型杂质的p型导电层。此外，入射面电极104可以是层压在光接收区域103中的光入射面上的无机电极膜，诸如氧化铟锡(ito)膜。此外，入射面电极104可以是金属膜，诸如具有透光性的膜厚度(例如，等于或小于50nm)并且层压在光接收区域103中的光入射面上的w膜。
[0123]
在设置任何上述入射面电极104的情况下，像素51可通过由从信号提取部分65流向入射面电极104的电流生成的电场有效地将在光入射面附近光电转换的电荷引导至信号提取部分65。
[0124]
此外，像素51包括在光接收区域103与相邻像素51的光接收区域103之间电分离相邻的光接收区域的像素分离区域105。像素分离区域105例如是形成在像素51之间的深沟槽隔离(dti)。
[0125]
像素分离区域105从光接收区域103中的光入射面到达朝向光接收区域103中的与光入射面相对的表面的中间部分。像素分离区域105被设置为针对每个光接收区域103分隔像素阵列21，其中，针对每个像素51设置的多个光接收区域103以矩阵排列。
[0126]
因此，每个像素51可以通过像素分离区域105将光电转换后的电荷限制在光接收区域103内，从而可以防止由于电荷泄漏到相邻的像素51而引起的电混色的发生。接下来，
将描述像素分离区域103的配置示例。
[0127]
[6.像素分离区域的配置示例]
[0128]
图7a至图7c是示出根据本公开的像素分离区域的配置示例的示图。如图7a所示，像素分离区域105a例如由诸如sio2的绝缘体106构成。因此，在像素51中，如上所述，可以通过像素分离区域105a防止像素51之间的电混色。此外，根据像素分离区域105，通过反射入射在光接收区域103上的光，可以防止由于入射光泄漏到相邻像素51而引起的光学混色。
[0129]
此外，如图7b所示，像素分离区域105b可以由表面上设置有诸如sio2的绝缘膜107的金属108构成。根据像素分离区域105b，金属108用作遮光膜，使得可以防止由于入射光泄漏到相邻像素51而引起的光学混色。
[0130]
此外，如图7c所示，像素分离区域105c可以由表面上设置有负固定电荷膜109的诸如sio2的绝缘体106构成。根据像素分离区域105c，负高低电荷膜109可以在保持光接收区域103的电场分布的同时减少在像素分离区域105c的表面上生成的暗电流和白点。
[0131]
此外，可以使图7a至图7c所示的像素分离区域105a、105b和105c处于电浮置状态。在这种情况下，在像素51中，从信号提取部分65流向入射面电极104的电流在光接收区域103中更均匀地流动，使得即使像素51变得更细，也可以形成直到入射面电极104附近所需的电场。
[0132]
此外，可以将等于或低于接地电位的电压施加到像素分离区域105b中的金属108和像素分离区域105c中的负固定电荷膜109。在这种情况下，在像素51中，像素分离区域105b和105c附近的光接收区域103中的si被固定为p型，使得可以减少在像素分离区域105b和105c的表面上生成的暗电流和白点。
[0133]
如上所述，在像素51中，通过像素分离区域105a、105b和105c防止光学混色和电学混色，从而可以提高亮度图像和距离图像的分辨率，并且可以减小由暗电流等引起的噪声。此外，在背景光强的情况下，通过使施加至入射面电极104的电压接近0v，可以降低像素51的灵敏度。
[0134]
[7.像素分离区域的修改]
[0135]
接下来，将参考图8至图10描述像素分离区域的修改和布置示例。图8是根据本公开的第一修改的像素分离区域的说明图。图9是根据本公开的第二修改的像素分离区域的说明图。图10是示出根据本公开的像素分离区域的布置示例的示图。
[0136]
如图8所示，根据第一修改的像素51a包括从光接收区域103的光入射面到达传感器基板102的与光的入射面相对的表面的像素分离区域110。像素分离区域110例如由诸如sio2的绝缘体构成。像素分离区域110被设置为贯通传感器基板102的前表面和后表面，使得可以更可靠地防止在相邻像素51a之间出现光学混色和电学混色。
[0137]
此外，如图9所示，包括在根据第二修改的像素51b中的像素分离区域110a被设置为贯通传感器基板102的前表面和后表面，但是具有与图8所示的像素分离区域110不同的配置。
[0138]
像素分离区域110a由表面上设置有诸如sio2的绝缘膜107的金属108构成。例如，如图10所示，像素分离区域110a设置在平面图中具有矩形形状并以矩阵排列的多个光接收区域103的拐角处，并且连接入射面电极104和接地布线或负电压生成电路。
[0139]
在像素分离区域110a中，例如，传感器基板102的接地(接地)端子和每个入射面电
极104可以通过光接收区域103中的与光入射面相对的表面侧的低电阻布线或电路板101上的低电阻布线连接。通过该布置，防止入射面电极104由于布线电阻引起的电压降。
[0140]
此外，在像素分离区域110a设置在平面图中具有矩形形状的光接收区域103的拐角部分处的情况下，例如，图6所示的像素分离区域105设置在光接收区域103的除了平面图中的拐角部分之外的外周上。
[0141]
因此，在每个光接收区域103中，平面图中的外周中除了拐角以外的大部分外周被从光接收区域103中的光入射面延伸到深度方向上的中间部分的像素分离区域105包围。
[0142]
因此，从信号提取部分65流向入射面电极104的大部分电流在光接收区域103中均匀地流动，使得即使像素51变得更细，也可以形成直到入射面电极104附近所需的电场。
[0143]
注意，在本说明书中描述的效果仅是示例并且不受限制，并且可以提供其他效果。
[0144]
注意，本技术还可以具有以下配置。
[0145]
(1)
[0146]
一种光接收元件，包括：
[0147]
传感器基板，设置有：
[0148]
光接收区域，将入射光光电转换为信号电荷；
[0149]
一对电压施加电极，电压被交替地施加至该对电压施加电极以在光接收区域中生成对信号电荷进行时间划分并且将信号电荷分配至一对电荷累积电极的电场；以及
[0150]
入射面电极，设置在光接收区域中的光的入射面上并且被施加等于或小于接地电位的电压；以及
[0151]
电路板，设置有：
[0152]
像素晶体管，设置在传感器基板的与光的入射面相对的表面上并且处理在电荷累积电极中累积的信号电荷。
[0153]
(2)
[0154]
根据(1)的光接收元件，其中，
[0155]
入射面电极是通过层压在光的入射面上的负固定电荷膜形成在入射面上的空穴累积层。
[0156]
(3)
[0157]
根据(1)的光接收元件，其中，
[0158]
入射面电极是光的入射面掺杂有p型杂质的p型导电层。
[0159]
(4)
[0160]
根据(1)的光接收元件，其中，
[0161]
入射面电极是层压在光的入射面上的无机电极膜。
[0162]
(5)
[0163]
根据(1)的光接收元件，其中，
[0164]
入射面电极是具有透光性的膜厚度并且层压在光的入射面上的金属膜。
[0165]
(6)
[0166]
根据(1)至(6)中任一项的光接收元件，进一步包括：
[0167]
像素分离区域，设置在以矩阵排列的多个光接收区域之间并且电分离相邻的光接收区域。
[0168]
(7)
[0169]
根据(6)的光接收元件，其中，
[0170]
像素分离区域从光的入射面到达朝向光接收区域中的与入射面相对的表面的中间部分。
[0171]
(8)
[0172]
根据(7)的光接收元件，其中，
[0173]
像素分离区域针对光接收区域中的每一个对多个光接收区域以矩阵排列的像素阵列进行划分，并且使像素分离区域电浮置。
[0174]
(9)
[0175]
根据(6)的光接收元件，其中，
[0176]
像素分离区域从光的入射面到达传感器基板的与入射面相对的表面。
[0177]
(10)
[0178]
根据(9)的光接收元件，其中，
[0179]
像素分离区域设置在以矩阵排列的平面图中具有矩形形状的多个光接收区域中的拐角部分处，并且连接入射面电极与接地布线或负电压生成电路。
[0180]
(11)
[0181]
根据(6)至(10)中任一项的光接收元件，其中，
[0182]
像素分离区域由绝缘体构成。
[0183]
(12)
[0184]
根据(6)至(10)中任一项的光接收元件，其中，
[0185]
像素分离区域由表面上设置有绝缘膜的金属构成。
[0186]
(13)
[0187]
根据(6)至(10)中任一项的光接收元件，其中，
[0188]
像素分离区域由表面上设置有负固定电荷膜的绝缘体构成。
[0189]
(14)
[0190]
一种成像元件，包括：
[0191]
传感器基板，设置有：
[0192]
像素阵列，在该像素阵列中，将入射光光电转换为信号电荷的多个光接收区域以矩阵排列；
[0193]
一对电压施加电极，针对光接收区域中的每一个，电压被交替地施加至该对电压施加电极以在光接收区域中的每一个中生成对信号电荷进行时间划分并且将信号电荷分配至一对电荷累积电极的电场；以及
[0194]
入射面电极，设置在光接收区域中的每一个中的光的入射面上并且被施加等于或小于接地电位的电压；以及
[0195]
电路板，设置有：
[0196]
像素晶体管，设置在传感器基板的与光的入射面相对的表面上并且处理在电荷累积电极中累积的信号电荷。
[0197]
(15)
[0198]
一种成像装置，包括：
[0199]
成像光学系统；
[0200]
传感器基板，设置有：
[0201]
像素阵列，在该像素阵列中，将入射光光电转换为信号电荷的多个光接收区域以矩阵排列；
[0202]
一对电压施加电极对，针对光接收区域中的每一个，电压被交替地施加至该对电压施加电极以在光接收区域中的每一个中生成对信号电荷进行时间划分并且将信号电荷分配至一对电荷累积电极的电场；以及
[0203]
入射面电极，设置在光接收区域中的每一个中的光的入射面上并且被施加等于或小于接地电位的电压；以及
[0204]
电路板，设置有：
[0205]
像素晶体管，设置在传感器基板的与光的入射面相对的表面上并且处理在电荷累积电极中累积的信号电荷。
[0206]
参考标记列表
[0207]
11 固态成像元件
[0208]
21 像素阵列单元
[0209]
22 垂直驱动单元
[0210]
51 像素
[0211]
61 基板
[0212]
62 片上透镜
[0213]
71-1、71-2、71 n 半导体区域
[0214]
73-1、73-2、73 p 半导体区域
[0215]
441-1、441-2、441 分离区域
[0216]
471-1、471-2、471 分离区域
[0217]
631 反射部件
[0218]
721 传输晶体管
[0219]
722 fd
[0220]
723 复位晶体管
[0221]
724 放大晶体管
[0222]
725 选择晶体管。