專利名稱：固態(tài)成像器件和照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件和照相機(jī)，具體而言涉及MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)成像器件和照相機(jī)。
背景技術(shù)：
固態(tài)成像器件包括由CCD (電荷稱合器件)圖像傳感器所代表的電荷傳送固態(tài)成像器件和由諸如CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器之類的MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器所代表的放大固態(tài)成像器件。當(dāng)比較CCD圖像傳感器和MOS圖像傳感器時，CCD圖像傳感器可能需要高驅(qū)動電壓來傳送信號電荷，因此，用于CCD圖像傳感器的電源電壓可能高于MOS圖像傳感器的電源電壓。因此，包含照相機(jī)的移動電話單元、PDA (個人數(shù)字助理)和其他移動設(shè)備通常使用CMOS圖像傳感器作為設(shè)在其上的固態(tài)成像器件。CMOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于電源電壓低于CXD圖像傳感器的電源電壓并且功耗也低于CXD圖像傳感器的功耗。為了使元件絕緣并隔離，LOCOS(硅局部氧化)(選擇性氧化)元件隔離系統(tǒng)或者STI(淺槽隔離)元件隔離系統(tǒng)是通常所說的用于MOS圖像傳感器的元件隔離系統(tǒng)(見日本未審查專利申請公開No. 2002-270808的)。特別地，在像素愈加小型化的情況下，STI元件隔離系統(tǒng)已被廣泛使用。在固態(tài)成像器件中，隨著分辨率的提高像素數(shù)也增加，并且因為固態(tài)成像器件包括大量像素，所以像素被進(jìn)一步小型化。

發(fā)明內(nèi)容
由于像素隨著如上所述的MOS圖像傳感器中的像素數(shù)的增加而被愈加小型化，因此充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管的面積減小，結(jié)果，飽和電荷量和靈敏度降低。具體而言，每個像素的經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電荷數(shù)(即每個像素的電子數(shù))減少并且飽和電荷量(因此，飽和信號量)降低。這種傾向隨著像素被進(jìn)一步小型化而增大。當(dāng)基于LOCOS隔離系統(tǒng)或者STI隔離系統(tǒng)的絕緣和隔離被用作元件隔離時，可能在充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管與被絕緣和隔離區(qū)域之間的界面上引起暗電流和白點(diǎn)(white spot)。希望提供一種圖像傳感器和照相機(jī)，其中，通過改善在將電荷轉(zhuǎn)換為信號電壓時的轉(zhuǎn)換效率來提高靈敏度，同時抑制暗電流和白點(diǎn)的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種具有所排列的像素的固態(tài)成像器件，每個所排列的像素包括光電轉(zhuǎn)換元件和讀晶體管，該讀晶體管用于將在光電轉(zhuǎn)換元件中經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電荷讀至浮動擴(kuò)散部(floating diffusion portion)。與浮動擴(kuò)散部Btt連的元件隔離區(qū)(element isolation region)由淺槽(shallow trench)元件隔離區(qū)形成,其他元件隔離區(qū)由雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)形成。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件和照相機(jī)的一個實施例，由于與浮動擴(kuò)散部毗連的元件隔離區(qū)由淺槽元件隔離區(qū)形成，因此浮動擴(kuò)散部的電容減小，從而使得轉(zhuǎn)換效率增大。由于其他元件隔離區(qū)由雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)形成，因此可以抑制暗電流和白點(diǎn)的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件和照相機(jī)的該實施例，可以通過改善轉(zhuǎn)換效率來提高靈敏度，同時抑制暗電流和白點(diǎn)。因此，固態(tài)成像器件和照相機(jī)適于應(yīng)用于這樣的固態(tài)成像器件和照相機(jī)，在這些固態(tài)成像器件和照相機(jī)中，像素的面積隨著像素數(shù)的增加而減小。


圖I是示出本發(fā)明的實施例所應(yīng)用于的MOS圖像傳感器的配置示例的框圖。圖2是示出單位像素的電路配置的示例的電路圖。圖3是示出單位像素的電路配置的另一個示例的電路圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像器件、具體而言示出其像素陣列部的主要部分的圖。圖5是沿著圖4所示的D-D線的剖視圖。圖6是以放大尺寸示出圖4所示的單位像素的主要部分的圖。圖7A是沿著圖6中的A-A線的剖視圖；圖7B是沿著圖6中的B-B線的剖視圖；并且圖7C是沿著圖6中的C-C線的剖視圖。圖8A和圖8B分別是示出像素晶體管的柵電極的示例的俯視圖和剖視圖。圖9A和圖9B分別是示出像素晶體管的柵電極的另一個示例的俯視圖和剖視圖。圖10A和圖10B分別是示出像素晶體管的柵電極的另一個示例的俯視圖和剖視圖。圖IlA和圖IlB分別是示出像素晶體管的柵電極的另一個示例的俯視圖和剖視圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像器件、具體而言示出其像素陣列部的主要部分的圖。圖13A是沿著圖12中的A-A線的剖視圖；圖13B是沿著圖12A中的B-B線的剖視圖；并且圖13C是沿著圖12中的C-C線的剖視圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的固態(tài)成像器件、具體而言示出其像素陣列部的主要部分的剖視圖。圖15是示出本發(fā)明的實施例所應(yīng)用于的像素共享電路配置的示例的電路圖。圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的照相機(jī)配置的示意圖。
具體實施例方式已經(jīng)研究了在將電荷轉(zhuǎn)換為信號電壓時光電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換效率。具體而言，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電荷被轉(zhuǎn)換為電壓并且被作為像素信號而從MOS圖像傳感器的電路輸出。因此，即使在每個像素的電子數(shù)(電荷量)較小時，如果表示每個電荷的信號電壓的轉(zhuǎn)換效率被增大，則由光電二極管的面積上的減小所引起的數(shù)目減少也可以得到補(bǔ)償。轉(zhuǎn)換效率η由下面的等式⑴來限定。單位是μν/e [等式I]
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像器件，包括具有以二維形式排列的多個像素的像素單元，每個像素包括光電轉(zhuǎn)換元件和用于將在所述光電轉(zhuǎn)換元件中生成的電荷傳送到浮動擴(kuò)散部的傳送晶體管，其中第一隔離區(qū)被形成在像素之間，并且第二隔離區(qū)被形成在所述浮動擴(kuò)散部和所述第一隔離區(qū)之間。
2.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中所述第一隔離區(qū)與所述第二隔離區(qū)具有不同的形狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中所述第二隔離區(qū)由淺槽結(jié)構(gòu)形成。
4.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中所述第二隔離區(qū)連續(xù)地從與所述浮動擴(kuò)散部毗連的部分延伸到所述傳送晶體管的柵極之下的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像器件，其中雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)介于所述傳送晶體管的柵極之下的淺槽隔離區(qū)的延伸部分的末端和所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
6.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中膜厚度等于柵絕緣膜的膜厚度的平整絕緣膜被形成在所述第二隔離區(qū)和所述雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)上。
7.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中比柵絕緣膜厚的絕緣膜被形成在所述雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)上。
8.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，還包括所述像素中的復(fù)位晶體管，其中所述復(fù)位晶體管的源極區(qū)與所述浮動擴(kuò)散部相同。
9.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中多個所排列的像素共享除了所述傳送晶體管之外的像素晶體管。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)成像器件，其中所述像素晶體管至少包括所述復(fù)位晶體管。
11.如權(quán)利要求I所述的固態(tài)成像器件，其中所述第一隔離區(qū)由雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固態(tài)成像器件和照相機(jī)。該固態(tài)成像器件由像素排列形成，所述像素中的每一個包括光電轉(zhuǎn)換元件和用于將在所述光電轉(zhuǎn)換元件中經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電荷讀至浮動擴(kuò)散部的讀晶體管，其中與所述浮動擴(kuò)散部毗連的元件隔離區(qū)由淺槽元件隔離區(qū)形成，并且除了所述淺槽元件隔離區(qū)之外的其他元件隔離區(qū)由雜質(zhì)擴(kuò)散隔離區(qū)形成。
文檔編號H04N5/3745GK102938408SQ201210409870
公開日2013年2月20日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者糸長總一郎, 大屋雄 申請人:索尼株式會社