專利名稱：固態(tài)圖像拾取器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像拾取器件。更具體地，本發(fā)明涉及一種其中每個像素具有電荷保持部分的固態(tài)圖像拾取器件。
背景技術：
最近幾年，為了固態(tài)圖像拾取器件的更高性能，考慮其中每個像素具有與光電轉換部分和浮置擴散(以下，F(xiàn)D)分離的電荷保持部分的構造。在每個像素中提供電荷保持部分，以便實現(xiàn)如PTL 1和PTL 2中所述的全局電子快門(global electronic shutter), 或者以便如PTL 3中所述那樣擴展動態(tài)范圍。此外，如PTL 4中所述，在其中每個像素具有模數(shù)(AD)轉換器的構造中也在每個像素中提供電荷保持部分。PTL 1公開了ー種構造，在該構造中，P型半導體區(qū)設置在表面部分上，以便使在由N型半導體區(qū)形成的電荷保持部分上的電極TXl和電荷保持部分中的用于傳輸電荷的電極TX2彼此分離。這樣的構造防止暗電流流到累積區(qū)域。引文列表專利文獻PTL 1 美國專利 No. 7414233PTL 2 日本專利公開 No. 2008-004692PTL 3 日本專利公開 No. 2006-197383PTL 4 日本專利公開 No. 2009-03816
發(fā)明內容
技術問題然而，根據PTL 1的構造，P型半導體區(qū)被設置為使兩個傳輸柵極結構彼此分離， 并且在其下面設置構成電荷保持部分的N型半導體區(qū)。因此，難以與電荷保持部分的雜質濃度無關地控制被設置為分離兩個傳輸柵極結構的P型半導體區(qū)下面的電荷路徑中的電荷傳輸效率。因此，如果對電荷保持部分的性能給予高優(yōu)先級，則難以提高從電荷保持部分延伸到感測節(jié)點的電荷路徑中的傳輸效率。本發(fā)明基于該問題而提出，并且旨在無論電荷保持部分的雜質濃度如何，都提高從電荷保持部分到FD的電荷傳輸效率。問題的解決方案鑒于上述問題，根據本發(fā)明，提供ー種包括多個像素的固態(tài)圖像拾取器件。所述多個像素中的每個包括光電轉換部分，其被構造為根據入射光產生電荷；電荷保持部分，其被構造為包括第一傳導類型第一半導體區(qū)，所述第一傳導類型第一半導體區(qū)將由光電轉換部分產生的電荷保持在與該光電轉換部分不同的部分中；和傳輸部分，其被構造為包括傳輸柵電扱，所述傳輸柵電極控制電荷保持部分與感測節(jié)點之間的電勢。電荷保持部分包括通過絕緣膜設置在第一半導體區(qū)上方的控制電極。第二傳導類型第二半導體區(qū)設置在控制電極與傳輸柵電極之間的半導體區(qū)的表面上，所述第二半導體區(qū)具有比第一半導體區(qū)的雜質濃度高的雜質濃度。第一傳導類型第三半導體區(qū)設置在第二半導體區(qū)下面、從電荷保持部分延伸到感測節(jié)點的電荷路徑中。第三半導體區(qū)的雜質濃度比第一半導體區(qū)的雜質濃度
尚ο本發(fā)明的有益效果根據本發(fā)明，無論電荷保持部分的雜質濃度如何，都可提高從電荷保持部分到FD 的電荷傳輸效率。


圖1是根據第一實施例的固態(tài)圖像拾取器件的像素的截面的示意圖。圖2是根據第二實施例的固態(tài)圖像拾取器件的像素的截面的示意圖。圖3是根據第三實施例的固態(tài)圖像拾取器件的像素的截面的示意圖。圖4是根據第三實施例的固態(tài)圖像拾取器件的像素的上表面的示意圖。圖5是示出圖3中的Y-Y'截面中的雜質濃度的分布的概念圖。圖6包括像素的截面圖，該截面圖示出用于制造根據本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取器件的方法的示例。圖7是根據本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取器件的等效電路圖。
具體實施例方式以下，將對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。關于半導體的傳導類型，將在假定第一傳導類型是N型、第二傳導類型是P型的前提下給出描述，但是相反情況也是可接受的。差別取決于信號電荷是電子還是空穴。每個像素的截面圖示出一個像素的一部分，但是在實際設備中提供多個像素。(第一實施例)圖1是根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)圖像拾取器件的像素的截面的示意圖。標號101表示光電轉換部分。例如，使用被構造為包括P型半導體區(qū)和N型半導體區(qū)的光電二極管。標號102表示電荷保持部分。電荷保持部分102被構造為包括能夠保持由光電轉換部分產生的電荷的N型半導體區(qū)(第一半導體區(qū))。標號103表示傳輸部分。 傳輸部分103將由電荷保持部分保持的電荷傳輸?shù)礁袦y節(jié)點。標號104表示感測節(jié)點。感測節(jié)點例如是與用于像素放大的金屬氧化物半導體(M0Q晶體管的柵極電連接的浮置擴散(FD)。感測節(jié)點可以與垂直信號線(未示出)電連接，而不是與用于像素放大的MOS晶體管的柵極電連接。接下來，將對前述各個構件的具體構造進行描述。在本實施例中，光電轉換部分 101、電荷保持部分102、傳輸部分103和感測節(jié)點104布置在P型阱107中。P型阱107通過離子注入或外延生長形成在N型基板116的表面?zhèn)壬??？墒褂肞型半導體基板，而不是其上形成P型阱107的N型基板116。標號105和106表示N型半導體區(qū)。N型半導體區(qū)105形成在N型半導體區(qū)106 中，并且具有比N型半導體區(qū)106的N型雜質濃度高的N型雜質濃度。N型半導體區(qū)105與 P型半導體區(qū)108 —起形成PN結。N型半導體區(qū)106與P型阱107 —起形成PN結。
標號108表示高濃度P型半導體區(qū)。提供P型半導體區(qū)108使得能夠減小在半導體的表面上產生的暗電流。在該實施方案中，前述光電轉換部分101由N型半導體區(qū)105 和106、P型阱107以及高濃度P型半導體區(qū)108構成。標號110表示N型半導體區(qū)。在該實施方案中，N型半導體區(qū)110是將電荷保持在與光電轉換部分不同的部分中的第一半導體區(qū)。標號112表示控制電扱。前述電荷保持部分102被構造為包括N型半導體區(qū)110和控制電極112。在根據本實施例的電荷保持部分102中，控制電極112通過絕緣膜109設置在N 型半導體區(qū)110上方。控制電極112控制N型半導體區(qū)110的半導體表面?zhèn)鹊碾妱?。負電壓可以施加于控制電極，以便抑制電荷保持部分中所產生的暗電流的影響。標號113表示傳輸柵電極。施加于傳輸柵電極113的偏壓使得在與N型半導體區(qū) 110相鄰的P型阱107的一部分中形成電子傳輸路徑。傳輸柵電極113根據供給其的偏壓在傳輸路徑形成狀態(tài)與傳輸路徑非形成狀態(tài)之間切換，并且控制電荷保持部分與PD之間的電連接。N型半導體區(qū)114是FD。在本實施例中，F(xiàn)D 114用作感測節(jié)點。感測節(jié)點可以是從其根據其中所累積的電荷量輸出信號的半導體區(qū)。標號115表示遮光構件。遮光構件115減小電荷保持部分102、傳輸部分103和感測節(jié)點104的入射光，更優(yōu)選地，完全遮擋電荷保持部分102、傳輸部分103和感測節(jié)點104 的入射光。標號116表示P型半導體區(qū)(第二半導體區(qū))。P型半導體區(qū)116設置在控制電極112與傳輸柵電極113之間的表面部分中。提供該P型半導體區(qū)使得能夠抑制用于將電荷傳輸?shù)紽D 114的電荷傳輸路徑中的暗電流。標號117表示N型半導體區(qū)(第三半導體區(qū))。N型半導體區(qū)117設置在P型半導體區(qū)116下面。在與設置構成電荷保持部分的N型半導體區(qū)110的步驟不同的步驟中， 將N型半導體區(qū)117設置為與N型半導體區(qū)110分離的構造。P型半導體區(qū)116和N型半導體區(qū)117形成PN結。N型半導體區(qū)117的雜質濃度比N型半導體區(qū)110的雜質濃度高。根據這種構造，可不根據N型半導體區(qū)110的雜質濃度來確定傳輸特性，因此可獨立地設計電荷保持部分中的飽和電荷量。具體地講，為了提高電荷傳輸效率，N型半導體區(qū) 117的雜質濃度優(yōu)選地高到一定程度。然而，如果N型半導體區(qū)117被構造為構成電荷保持部分的N型半導體區(qū)110的延伸部分，則整個N型半導體區(qū)110的雜質濃度太高。在這樣的構造中，用于從電荷保持部分傳輸大部分電荷(優(yōu)選地，所有電荷)的電壓高。相反，N 型半導體區(qū)110的雜質濃度優(yōu)選地被設置為低到一定程度，以使得用于傳輸?shù)碾妷簺]有如此高。然而，如果N型半導體區(qū)117被構造為構成電荷保持部分的N型半導體區(qū)110的延伸部分，則N型半導體區(qū)117的雜質濃度低，并且電荷傳輸效率降低。因此，如本實施例中那樣，N型半導體區(qū)110和117被形成為彼此分離的區(qū)域，并且N型半導體區(qū)117的雜質濃度被設置為比N型半導體區(qū)110的雜質濃度高，以使得可在不增大用于傳輸?shù)碾妷旱那闆r下提高傳輸效率。此外，根據本實施例，可減小由由于エ藝變化而導致的各個像素的電荷保持部分的位移引起的暗電流和飽和變化。(第二實施例)
圖2是根據本實施例的像素的截面的示意圖。具有與第一實施例中的功能相同的功能的部分用相同的標號表示，并且將省略其詳細描述。本實施例與第一實施例的不同之處在于設置N型半導體區(qū)117的深度。在第一實施例中，N型半導體區(qū)117設置在與N型半導體區(qū)110幾乎相同的深度處。在本實施例中， N型半導體區(qū)117設置在比設置N型半導體區(qū)110的深度大的深度處。根據本實施例，可獲得第一實施例中所獲得的效果。另外，可抑制從電荷保持部分延伸到感測節(jié)點的電荷路徑中的電荷累積。(第三實施例)圖3是根據本實施例的像素的截面的截面圖，圖4是像素的俯視圖。圖5是圖3 中的Y-Y'截面中的雜質分布的概念圖。圖3是圖4中的A-B部分的截面圖。具有與第一實施例和第二實施例中的功能相同的功能的部分用相同的標號表示，并且將省略其詳細描述。本實施例與第一實施例和第二實施例之間的不同之處在于在N型半導體區(qū)110下面設置P型半導體區(qū)301 (第四半導體區(qū))。另一不同之處在于在P型半導體區(qū)301下面設置包括多個半導體區(qū)的P型半導體區(qū)302 (第五半導體區(qū))。這里，P型半導體區(qū)302包括四個ρ型半導體區(qū)30 至302d。P型半導體區(qū)的數(shù)量不限于此。標號301表示高濃度P型半導體區(qū)。P型半導體區(qū)301的雜質濃度比P型阱107 的雜質濃度高。優(yōu)選地，P型半導體區(qū)301直接與N型半導體區(qū)110形成PN結，而不通過P 型阱107。P型半導體區(qū)301的深度方向上的雜質濃度的分布可以是在某一深度處具有雜質濃度峰值的分布。優(yōu)選地，P型半導體區(qū)301的雜質濃度的峰值在比表面淺0.5μπι的位置處。這是因為，如果峰值在比表面淺0. 5 μ m的位置處，則在N型半導體區(qū)110與高濃度P 型半導體區(qū)301之間不設置低雜質濃度的區(qū)域。通過這種構造，可以以低電壓將電荷從電荷保持部分傳輸?shù)礁袦y節(jié)點。將對這進行詳細描述。首先，將對將電荷從電荷保持部分傳輸?shù)礁袦y節(jié)點的機制進行描述。在光電轉換部分101中所產生的信號電荷保持在N型半導體區(qū)110中之前，通過感測節(jié)點將重置電壓供給N型半導體區(qū)110。然后，在感測節(jié)點的電勢浮置之后，光電轉換部分101中的電荷被傳輸?shù)絅型半導體區(qū)110。然后，電荷被順序地從電荷保持部分傳輸?shù)礁袦y節(jié)點。傳輸以像素行為單位或者以多個像素行為單位執(zhí)行。此時，N型半導體區(qū)110處于通過傳輸部分103 供給反相偏壓的狀態(tài)。反相偏壓使得N型半導體區(qū)110耗盡，以使得電荷被傳輸。為了將 N型半導體區(qū)110中所保持的大部分電荷(優(yōu)選地，全部電荷)傳輸?shù)礁袦y節(jié)點，需要使N 型半導體區(qū)110的大部分區(qū)域(優(yōu)選地，整個區(qū)域)被耗盡。為了抑制此時耗盡層的擴張， N型半導體區(qū)110優(yōu)選地與高濃度P型半導體區(qū)111 一起形成PN結，而不通過P型阱107。 這是因為，由于與N型半導體區(qū)110 —起形成PN結的P型半導體區(qū)的雜質濃度高，所以可抑制耗盡層擴張到P型半導體區(qū)。因此，即使通過傳輸部分供給的反相偏壓低，N型半導體區(qū)110的大部分區(qū)域(優(yōu)選地，整個區(qū)域)也可被耗盡。此外，在本實施例中，高濃度P型半導體區(qū)301的雜質濃度比下述區(qū)域的雜質濃度高，所述區(qū)域在與傳輸路徑下面的P型半導體區(qū)301相同的深度處。換句話講，高濃度P型半導體區(qū)301不延伸到傳輸柵電極113下面。通過這種構造，可在不增大供給傳輸柵電極 113的偏壓電壓的情況下在傳輸柵電極113下面的P型阱中形成傳輸路徑。
此外，在本實施例中，P型半導體區(qū)302設置在P型半導體區(qū)301的一部分下面。 P型半導體區(qū)302延伸到傳輸柵電極113下面和FD 114下面。P型阱107包括兩個區(qū)域107a和107b。然而，P型半導體區(qū)302可僅延伸到P型半導體區(qū)301、傳輸柵電極113和FD 114中的每個的至少一部分下面。此外，可進ー步對區(qū)域107b執(zhí)行離子注入，以形成P型半導體區(qū)。以電荷保持部分的端部為參照，包括在P型半導體區(qū)302中的多個半導體區(qū)的全部或一些的端部偏離同一像素中的光電轉換部分側。構成光電轉換部分的一部分的N型半導體區(qū)106設置在偏移部分中。在本實施例中，在多個像素中的每個中，在P型半導體區(qū)302和303的光電轉換部分側的端部偏離光電轉換部分。這種構造對于在傾斜方向上進入的光可具有靈敏度。在所有像素或一些像素中可利用這樣的布置。接下來，將參照圖4給出描述。標號401表示設置構成像素的電路的部分。具體地講，該電路包括放大MOS晶體管、重置MOS晶體管等。以下將對其等效電路的示例進行描述。標號402表示元件分離區(qū)。提供該區(qū)是為了使有源區(qū)域彼此分離。設置由絕緣膜構成的場區(qū)和通過PN結分離構成的擴散分離中的任何ー個。標號403表示與FD電連接的接觸插頭。接觸插頭403將FD與放大MOS晶體管的柵極電連接。標號404表示設置元件的有源區(qū)域。在圖4中，其中設置P型半導體區(qū)302的區(qū)域用虛線指示，其中設置P型半導體區(qū) 116和N型半導體區(qū)201的區(qū)域用點劃線指示。從圖4可以理解，以電荷保持部分的端部為參照，P型半導體區(qū)302的端部偏離同一像素中的光電轉換部分。如上所述，構成光電轉換部分的一部分的N型半導體區(qū)106設置在偏移部分中。圖5示出圖3中的Y-Y'截面中的雜質濃度的分布。垂直軸指示通過相對傳導類型的雜質補償?shù)膬綦s質濃度(凈濃度)。水平軸指示從其中設置半導體基板的光接收部分的ー個主表面算起的深度。P型半導體區(qū)30 至302d均具有雜質濃度的峰值。P型半導體區(qū)301和302具有其中峰值在最接近表面的區(qū)域中為最高的構造。如上所述，根據本實施例，除了第一實施例和第二實施例的效果之外，還可獲得光電轉換部分的靈敏度提高的效果。(用于制造固態(tài)圖像拾取器件的方法)圖6包括像素的截面的示意圖，該示意圖用于說明制造根據本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取器件的處理。具有與所述每個實施例中相同功能的部分用相同的標號表示，并且將省略其詳細描述。所述制造方法的第一特征是使用相同掩模(第一掩模)形成N型半導體區(qū)110和 P型半導體區(qū)301。第二特征是使用相同掩模形成設置在控制電極112與傳輸柵電極113 之間的間隙部分中的P型半導體區(qū)116和N型半導體區(qū)201。將參照圖6給出詳細描述。圖6僅示出與本實施例相關的部分。其它部分中的晶體管等可使用已知的制造方法來制造。圖6(a)是形成P型半導體區(qū)301的狀態(tài)下的像素的截面的示意圖。標號601表示由光致抗蝕劑形成的掩模圖案。首先，在基板的整個表面上方形成光致抗蝕劑。然后，使光致抗蝕劑曝光，以使得在其中將設置電荷保持部分中的N型半導體區(qū)110的區(qū)域中形成開ロ。
作為形成N型半導體區(qū)110的第一雜質注入步驟，使用在曝光步驟中形成的光致抗蝕劑圖案作為掩模圖案(第一掩模圖案)來注入N型雜質離子。砷或磷可用作雜質。隨后，在沒有移除光致抗蝕劑掩模的步驟的情況下，作為形成高濃度P型半導體區(qū)301的第二雜質注入步驟，注入P型雜質。此時，硼等可用作雜質。然后，執(zhí)行熱處理，以恢復離子注入期間發(fā)生的晶體缺陷等。以這種方式，使用相同的掩模圖案來形成N型半導體區(qū)110和P型半導體區(qū)301。形成N型半導體區(qū)的第一雜質注入步驟和形成P型半導體區(qū)的第二雜質注入步驟可以按相反次序執(zhí)行。在N型半導體區(qū)110和P型半導體區(qū)301形成之后，移除光致抗蝕劑掩模601。然后，使用與前述第一掩模不同的掩模將P型半導體區(qū)302形成為偏離光電轉換部分。然后，形成控制電極112和傳輸柵電極113。接下來，將參照圖6 (b)對形成P型半導體區(qū)116和N型半導體區(qū)201的步驟進行描述。首先，在基板的整個表面上方形成光致抗蝕劑。然后，使光致抗蝕劑曝光，以形成光致抗蝕劑掩模(第二掩模)，以使得半導體基板除了控制電極112與傳輸柵電極113之間的間隙部分之外被覆蓋。為了執(zhí)行離子注入以使得相對于控制電極112和傳輸柵電極113 實現(xiàn)自校準，形成光致抗蝕劑以覆蓋控制電極112和傳輸柵電極113及其它區(qū)域的至少一部分。然后，以相對于控制電極112和傳輸電極113自校準的方式執(zhí)行P型雜質的離子注入，以便形成P型半導體區(qū)116 (第三雜質注入步驟)。然后，在不移除第二掩模的情況下執(zhí)行N型雜質的離子注入，以便形成N型半導體區(qū)201 (第四雜質注入步驟)。作為該離子注入的條件，將雜質離子的劑量設置為比第一雜質注入步驟中的雜質離子的劑量高，以使得N型半導體區(qū)201的雜質濃度至少比N型半導體區(qū)110的雜質濃度高。然后，執(zhí)行熱處理，以恢復在離子注入期間發(fā)生的晶體缺陷等。根據上述制造方法，可形成P型半導體區(qū)301和116以及N型半導體區(qū)201，而無需大量地增加制造步驟。此外，可減小N型半導體區(qū)110和P型半導體區(qū)301在與基板表面水平的方向上的位移。因此，可增大其中N型半導體區(qū)110和P型半導體區(qū)301直接形成PN結的部分。此外，可抑制P型半導體區(qū)116和N型半導體區(qū)201的位移，并且可抑制各個像素的傳輸變化。第一雜質注入步驟和第二雜質注入步驟以及第三雜質注入步驟和第四雜質注入步驟中的任何一個可使用相同掩模來執(zhí)行。(固態(tài)圖像拾取器件的等效電路)圖7是可應用于所有前述實施例的固態(tài)圖像拾取器件的等效電路圖。具有該等效電路的固態(tài)圖像拾取器件可執(zhí)行整體電子快門操作。標號801表示光電轉換部分。這里使用光電二極管。標號802表示保持由光電轉換部分產生的信號電荷的電荷保持部分。標號803表示放大部分的感測節(jié)點。例如，F(xiàn)D和與FD電連接的放大晶體管的柵電極對應于感測節(jié)點。標號804表示第一傳輸部分，其將電荷保持部分中的電荷傳輸?shù)椒糯蟛糠值母袦y節(jié)點。標號805表示必要時提供的第二傳輸部分。第二傳輸部分還可用作電荷保持部分的控制電極。第二傳輸部分可不具有傳輸功能，可僅具有作為電荷保持部分中的控制電極的功能。第二傳輸部分的功能是將光電轉換部分中的電荷傳輸?shù)诫姾杀３植糠帧颂?08表示重置部分，其將參考電壓至少供給放大部分的輸入部分。此外，重置部分可將參考電壓供給電荷保持部分。標號807表示必要時提供的選擇部分。選擇部分807使信號線輸出各像素行的信號。標號806表示構成放大部分的放大晶體管。放大晶體管806與提供給信號線的恒流源一起構成源極跟隨器電路。標號809 表示電荷輸出控制部分，其控制光電轉換部分與用作溢漏(以下，0FD)的電源線之間的連接。所述等效電路不限于此，并且所述構造的一部分可被多個像素共享。此外，所述等效電路可應用于其中各個元件的控制配線固定在某一電壓并且不執(zhí)行傳導控制的構造。第二傳輸部分可具有埋入溝道MOS晶體管構造，以使得由光電轉換部分產生的電荷立即流到電荷保持部分中。在這種構造中，即使在非傳導狀態(tài)下，在比表面深的部分處， 也存在能量勢壘部分低的一部分。在這種情況下，可使電荷傳輸部分變?yōu)檫@樣的狀態(tài)，即， 在不執(zhí)行有源控制的情況下供給某ー電壓。也就是說，可提供固定的勢壘，而不是作為傳輸部分的功能。根據這樣的構造，當光進入光電轉換部分時通過光電轉換產生的大部分信號電荷不在光電轉換部分中累積，并且可被傳輸?shù)诫姾杀３植糠?。因此，可使得電荷累積時間在所有像素的光電轉換部分中變得一致。此外，當MOS晶體管處于非傳導狀態(tài)時，空穴在溝道的表面上累積，并且用于傳輸電荷的構造存在于相對于表面的預定深度處。因此，可減小暗電流對絕緣膜的界面的影響。從另ー觀點來講，在當信號電荷在光電轉換部分和電荷保持部分中累積時的時間段期間，光電轉換部分與電荷保持部分之間的電荷路徑的電勢低于光電轉換部分與OFD區(qū)之間的電荷路徑的電勢。這里，電勢是指相對于信號電荷的電勢。此外，從驅動觀點來講，在一個曝光時間段內從光電轉換部分移到第一電荷保持部分的電荷保持在第一電荷保持部分中，并且用作圖像信號。也就是說，在光電轉換部分中的一個曝光時間段開始之后，信號被讀到像素的外部，而不通過電荷保持部分的重置操作。 指出，當一幀圖像被捕捉吋，在各個光電轉換部分中共同確定ー個曝光時間段。 在這樣的像素構造中，可以以低電壓將電荷從光電轉換部分傳輸?shù)诫姾杀３植糠?，從與本發(fā)明的實施例組合中以低電壓提高電荷傳輸效率的觀點來講，這是更優(yōu)選的。在這樣的構造中，可相對容易地執(zhí)行整體曝光，但是光電轉換部分中的電荷在從電荷保持部分傳輸?shù)紽D區(qū)期間釋放到OFD區(qū)。因此，圖像是間歇性的。在圖像的連續(xù)性在這樣的構造中尤其必要的情況下，可通過執(zhí)行曝光來獲得連續(xù)圖像。必要時可切換這二者。此外，還可在下述固態(tài)圖像拾取器件中實現(xiàn)本發(fā)明，在所述固態(tài)圖像拾取器件中， 在每個像素中提供電荷保持部分以增大動態(tài)范圍，并且電荷從電荷保持部分傳輸?shù)礁袦y節(jié)
好、ο本發(fā)明不限于各個實施例，并且各種修改形式在不脫離本發(fā)明的概念的情況下是可接受的。例如，本發(fā)明可應用于不包括控制電極112的構造。例如，N型半導體區(qū)110可通過接觸插頭和開關選擇性地連接至電源。指代符號列表101光電轉換部分
102電荷保持部分114控制電極113傳輸柵電極116 P型半導體區(qū)117,201 N型半導體區(qū)
權利要求
1.一種包括多個像素的固態(tài)圖像拾取器件，所述多個像素中的每個包括光電轉換部分，其被構造為根據入射光產生電荷；電荷保持部分，其被構造為包括第一傳導類型第一半導體區(qū)，所述第一傳導類型第一半導體區(qū)將由所述光電轉換部分產生的電荷保持在與所述光電轉換部分不同的部分中；和傳輸部分，其被構造為包括傳輸柵電極，所述傳輸柵電極控制所述電荷保持部分與感測節(jié)點之間的電勢，其中，所述電荷保持部分包括控制電極，所述控制電極通過絕緣膜設置在所述第一半導體區(qū)上方，其中，第二傳導類型第二半導體區(qū)設置在所述控制電極與所述傳輸柵電極之間的半導體區(qū)的表面上，所述第二半導體區(qū)具有比所述第一半導體區(qū)的雜質濃度高的雜質濃度，其中，第一傳導類型第三半導體區(qū)設置在所述第二半導體區(qū)下面、從所述電荷保持部分延伸到所述感測節(jié)點的電荷路徑中，并且其中，所述第三半導體區(qū)的雜質濃度比所述第一半導體區(qū)的雜質濃度高。
2.根據權利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，第二傳導類型第四半導體區(qū)設置在所述第一半導體區(qū)下面，以便與所述第一半導體區(qū)一起形成PN結。
3.根據權利要求2所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，所述感測節(jié)點包括浮置擴散，并且其中，第二傳導類型第五半導體區(qū)設置在比所述第四半導體區(qū)深的位置處，所述第五半導體區(qū)在所述第四半導體區(qū)、所述傳輸柵電極和所述浮置擴散的至少一部分下面延伸。
4.根據權利要求3所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，所述第五半導體區(qū)被構造為包括在不同深度處的多個第二傳導類型半導體區(qū)。
5.根據權利要求4所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，在所述每個像素中，與所述第二半導體區(qū)的光電轉換部分側的端部相比，所述第五半導體區(qū)的光電轉換部分側的端部在遠離所述光電轉換部分的位置處，并且其中，構成所述光電轉換部分的一部分的第一傳導類型半導體區(qū)設置在所述第二半導體區(qū)的至少一部分下面。
6.根據權利要求1至5中的任何一個所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，在所述光電轉換部分與所述電荷保持部分之間延伸的電荷路徑是埋入溝道。
7.一種用于制造根據權利要求1至6的固態(tài)圖像拾取器件的方法，其中，相對于所述控制電極和所述傳輸柵電極以自對準的方式，使用相同掩模來形成所述第二半導體區(qū)和所述第三半導體區(qū)。
全文摘要
提供一種在像素中具有電荷保持部分的固態(tài)圖像拾取器件，其中，無論電荷保持部分的雜質濃度如何，都提高從電荷保持部分到FD的電荷傳輸效率。所以固態(tài)圖像拾取器件具有光電轉換部分；電荷保持部分，其包括第一傳導類型第一半導體區(qū)；和傳輸部分，其包括傳輸柵電極，所述傳輸柵電極控制電荷保持部分與感測節(jié)點之間的電勢。電荷保持部分包括控制電極，第二傳導類型第二半導體區(qū)設置在控制電極與傳輸柵電極之間的半導體區(qū)的表面上，所述第二半導體區(qū)具有比第一半導體區(qū)的雜質濃度高的雜質濃度，第一傳導類型第三半導體區(qū)設置在第二半導體區(qū)下面，第三半導體區(qū)的雜質濃度比第一半導體區(qū)的雜質濃度高。
文檔編號H01L27/146GK102549748SQ200980161788
公開日2012年7月4日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權日2009年10月9日
發(fā)明者大貫裕介, 小林昌弘, 山下雄一郎 申請人:佳能株式會社