[发明专利]固态成像元件和电子设备

说明书

本公开涉及一种固态成像元件和电子设备，其能够抑制具有垂直光谱结构的固态成像元件的每个像素中的颜色混合和灵敏度降低。根据本公开的第一方面的固态成像元件是包括垂直光谱结构像素的固态成像元件，所述垂直光谱结构像素包含层叠的多个光电转换单元。所述垂直光谱结构像素包括：第一光电转换单元，其被配置成根据入射光中具有第一波长的光生成电荷；第二光电转换单元，其被配置成根据已经透射通过所述第一光电转换单元的所述入射光中具有第二波长的光生成电荷；以及第一光谱单元，其在所述第一光电转换单元的上表面上形成并且被配置成使具有所述入射光的所述第一波长的光的行进方向横向弯曲。例如，本公开可应用于包括图像传感器的电子设备。

技术领域

本公开涉及固态成像元件和电子设备，并且特别涉及适于在每个像素具有垂直光谱结构的情况下使用的固态成像元件和电子设备。

背景技术

常规地，固态成像元件中的每个像素包括用不同颜色(诸如R、G和B)着色的滤色器、以及由光电二极管(PD)构成的光电转换单元等，根据通过滤色器输入的入射光而通过光电转换生成电荷。在这种情况下，每个像素输出对应于滤色器颜色的单色像素信号。

此外，最近提出了一种包括垂直光谱配置的固态成像元件(例如，参照专利文献1)，所述垂直光谱配置在固态成像元件的每个像素区中包含有机光电转换膜或垂直层叠的多个PD，以便使得每个像素能够同时输出多种颜色的像素信号。

图1是示出具有垂直光谱配置的示例性固态成像元件的截面图。固态成像元件包括：对入射光的绿色(G)分量具有选择性灵敏度的有机光电转换膜1、对蓝色(B)分量具有选择性灵敏度的第一PD(B-PD)2、以及对红色(R)分量具有选择性灵敏度的第二PD(R-PD)3，其从光入射侧起按顺序层叠。

理想地，在固态成像元件上，入射光中的G分量、B分量和R分量中的每一个优选分别由有机光电转换膜1、第一PD 2和第二PD 3中的每一个吸收并且转换成电荷。

引用列表

专利文件

专利文件1：日本专利申请特许公开号2013-93553

发明内容

本发明解决的问题

然而，实际上由于R分量在透射通过第一PD 2之后入射在第二PD 3上，并且未被第一PD 2吸收(转换)的B分量入射在第二PD 3上，因此由于图1所示的结构难以避免颜色混合。附加地，这种颜色混合可能同时引起不足的灵敏度。将参考图2描述这个问题。

图2示出了图1所示的固态成像元件的光谱灵敏度特性。具体地，在该图中，曲线G示出了有机光电转换膜1的光谱灵敏度，曲线B示出了第一PD 2的光谱灵敏度，并且曲线R示出了第二PD 3的光谱灵敏度。

如曲线B所指示的，观察到除了应该被自然吸收的B分量之外，第一PD2也吸收R分量(在550nm至700nm附近)。类似地，如曲线R所指示的，观察到除了应该被自然吸收的R分量之外，第二PD 3也吸收B分量(在400nm至550nm附近)。

以这种方式，固态成像元件的光谱特性与理想状态的偏差可能在颜色校正计算时增加矩阵系数，并且可能通过颜色校正计算导致图像质量劣化(SN比劣化)。

本公开是鉴于这种情况进行的，并且旨在抑制具有垂直光谱结构的固态成像元件的每个像素中的颜色混合和灵敏度降低。

问题的解决方案

根据本公开的第一方面的固态成像元件是包括垂直光谱结构像素的固态成像元件，所述垂直光谱结构像素包含层叠的多个光电转换单元，其中垂直光谱结构像素包括：第一光电转换单元，其被配置成根据入射光中具有第一波长的光生成电荷；第二光电转换单元，其被配置成根据已经透射通过第一光电转换单元的入射光中具有第二波长的光生成电荷；以及第一光谱单元，其在第一光电转换单元的上表面上形成并且被配置成使具有入射光的第一波长的光的行进方向横向弯曲。