CN102544036B - 固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机 - Google Patents

固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机 Download PDF

Info

Publication number
CN102544036B
CN102544036B CN201110410224.6A CN201110410224A CN102544036B CN 102544036 B CN102544036 B CN 102544036B CN 201110410224 A CN201110410224 A CN 201110410224A CN 102544036 B CN102544036 B CN 102544036B
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor region
conduction type
image sensor
solid state
state image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110410224.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102544036A (zh
Inventor
篠原真人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN102544036A publication Critical patent/CN102544036A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102544036B publication Critical patent/CN102544036B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明涉及固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法以及照相机。固态图像传感器包括：第一导电类型的第一半导体区；第二导电类型的第二半导体区，所述第二半导体区被布置为与第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域；第三半导体区，所述第三半导体区包括由第二半导体区包围的侧面；与第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区；以及传递栅极，所述传递栅极用于形成用于将第二半导体区中蓄积的电荷传递到第四半导体区的沟道。第三半导体区是第一导电类型的半导体区和杂质浓度比第二半导体区中的杂质浓度低的第二导电类型的半导体区中的一个。

Description

固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机
技术领域
本发明涉及固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法以及照相机。
背景技术
诸如CCD传感器或CMOS传感器之类的固态图像传感器包括布置在成像区中的多个像素。每个像素包括光电转换器和传递栅极，该传递栅极用于形成用于将该光电转换器中蓄积的电荷传递到信号输出部分的沟道。信号输出部分能够是CCD传感器中的垂直CCD寄存器或者CMOS传感器中的与放大晶体管的栅极连接的浮置扩散部。为了有效信号电荷收集和暗电流抑制，光电转换器一般使用埋入式光电二极管，该埋入式光电二极管包括半导体的表面中的p+型区域、该p+型区域正下方的n型区域以及该n型区域下方的n-型区域。与p+型区域的底面接触的n-型区域用作信号电荷蓄积区。
蓄积区中的饱和电子(即，饱和电荷)的数量大概与蓄积区的面积和电势深度(potentialdepth)的乘积成比例。然而，随着电势变深，电子传递到信号输出部分变得更难。尤其在像素面积小时，难以确保足够的饱和电子和信号传递性能两者。
日本专利公开No.2008-078302公开了一种结构，在其中从半导体衬底的表面开始沿深度方向布置p+型区域、n型区域、p-型区域和n-型区域。在该结构中，由于p-型区域被布置为与用作蓄积区的n型区域的底面接触，因此n型区域的厚度被限制。半导体理论表明，在n型蓄积区中的杂质浓度被调整到保持恒定的饱和电子的条件下，较薄的n型蓄积区能够得到为耗尽该n型区域所需的较低电压。由于低耗尽电压使得易于传递信号电荷，因此n型区域厚度的限制能够确保饱和和传递性能两者。
然而，在日本专利公开No.2008-078302中公开的结构中，在收集信号电荷的耗尽的n-型区域中的电势梯度小。这可能减少灵敏度或者增大串扰。在其中p型区被布置为在水平方向上隔离像素的结构中，尤其在像素尺寸小时，p型区产生使n-型层的电势变平的作用。因此，灵敏度减少会更显著。也就是说，在传统的像素结构或者日本专利公开No.2008-078302的结构中，尤其在像素尺寸小时可能难以满足饱和的电荷数量、传递性能和灵敏度的所有要求。
发明内容
本发明提供一种有利于满足饱和的电荷数量、传递性能和灵敏度的要求的技术。
本发明的第一方面提供了一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括：第一导电类型的第一半导体区；第二导电类型的第二半导体区，所述第二半导体区被布置为与第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域；第三半导体区，所述第三半导体区包括由第二半导体区包围的侧面；与第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区；以及传递栅极，所述传递栅极用于形成用于将第二半导体区中蓄积的电荷传递到第四半导体区的沟道，其中第三半导体区是第一导电类型的半导体区和杂质浓度比第二半导体区中的杂质浓度低的第二导电类型的半导体区中的一个。
本发明的第二方面提供了一种制造固态图像传感器的方法，所述固态图像传感器包括衬底和传递栅极，在所述衬底中布置有第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区、与第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区，所述第二半导体区被布置为与第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域，所述传递栅极用于形成用于将第二半导体区中蓄积的电荷传递到第四半导体区的沟道，所述方法包括：将第一导电类型的离子注入到所述衬底中，以便形成包括由第二半导体区包围的侧面的第三半导体区。
本发明的第三方面提供了一种制造固态图像传感器的方法，所述固态图像传感器包括第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区、与第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区、以及传递栅极，所述第二半导体区被布置为与第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域，所述传递栅极用于形成用于将第二半导体区中蓄积的电荷传递到第四半导体区的沟道，所述方法包括：将离子注入到其中应该形成第二半导体区的区域中，以便形成第二半导体区以及限定包括由第二半导体区包围的侧面的第二导电类型的第三半导体区，其中第三半导体区是第二导电类型的杂质浓度比第二半导体区中的第二导电类型的杂质浓度低的半导体区。
本发明的第四方面提供了一种照相机，包括：如在本发明的第一方面中所限定的固态图像传感器；以及处理单元，所述处理单元处理从所述固态图像传感器输出的信号。
从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施例、第二实施例和第四实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；
图2是示出了根据本发明第一实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；
图3是用于说明制造根据本发明第一实施例的固态图像传感器的方法的截面图；
图4A和图4B是示出电势分布的曲线图；
图5是示出了根据本发明第二实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；
图6是用于说明制造根据本发明第二实施例的固态图像传感器的方法的截面图；
图7是示出了根据本发明第三实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的平面图；
图8是示出了根据本发明第三实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图；以及
图9是示出了根据本发明第四实施例的固态图像传感器的一个像素的结构的截面图。
具体实施方式
本发明的固态图像传感器适用于诸如CMOS传感器和CCD传感器之类的具有将电荷蓄积区域中蓄积的电荷传递到诸如浮置扩散部或垂直CCD寄存器之类的信号输出部分的功能的各种传感器。固态图像传感器包括多个像素。每个像素能够包括光电转换器以及传递栅极，该光电转换器包括电荷蓄积区域，该传递栅极用于形成用于传递在电荷蓄积区域中蓄积的电荷(电子或空穴)的沟道。在CMOS传感器中，用作信号输出部分的浮置扩散部能够由多个像素或多个光电转换器共用。
在权利要求中使用的“第一导电类型”和“第二导电类型”是表示彼此不同的导电类型的术语。在“第一导电类型”是p型时，“第二导电类型”是n型。为简单起见以下示例假设如上所述地限定导电类型，但是本发明在相反的导电性的器件中也是有效的。n型电荷蓄积区域存储在光电转换区域中产生的电子和空穴载流子之中的电子，而p型电荷蓄积区域存储空穴作为信号载流子。本发明适用于具有将电荷蓄积区域中蓄积的电荷传递到信号输出部分的功能的各种传感器，如上所述。然而，为简单起见，下面的示例仅仅采用CMOS传感器。
图1是示出根据本发明第一实施例的CMOS传感器的一个像素PIX的结构的平面图。像素PIX能够包括光电二极管(在下文中被称为PD)1、用作信号输出部分的浮置扩散部(在下文中被称为FD)3以及传递栅极4。PD1包括电荷蓄积器，该电荷蓄积器蓄积通过入射光产生的信号电荷。FD3根据传递到FD的电荷的量来改变其电势。也就是说，FD3用作电荷到电压转换器，其将电荷形式的信号转换成电压形式的信号。注意，FD3可以与另一个FD连接或者由另一个PD共用。传递栅极4形成用于将PD1的电荷蓄积器中蓄积的电荷传递到FD3的沟道。在将PD1当作源极或漏极以及将FD3当作漏极或源极的情况下，认为由PD1、FD3和传递栅极4形成MOS晶体管。由元件隔离器2将PD1和FD3与其它元件(像素中的其它元件和其它像素的元件)隔离，该元件隔离器2能够由绝缘体或者pn结制成。像素PIX能够包括区域5，在该区域5中布置有其它元件，诸如将与FD3的电势对应的信号输出到垂直信号线的放大MOS晶体管或者使FD3的电势复位的复位MOS晶体管。
图2是沿着图1中的线A-B截取的示意性截面图。像素PIX包括第一导电类型的第一半导体区(在该情况下为p+型区域)13以及第二导电类型的第二半导体区(在该情况下为n型区域；信号电子蓄积区)14，该第二半导体区14被布置为与第一半导体区13的底面接触并且用作电荷蓄积器。作为特有的结构，像素PIX还包括第一导电类型的第三半导体区15(p型区)，该第三半导体区15包括由第二半导体区14包围的侧面。像素PIX还包括作为与第二半导体区14分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区的FD3以及传递栅极4，该传递栅极4在第二导电类型的第五半导体区8(n-型区域)中形成沟道以便将第二半导体区14中蓄积的电荷传递到FD3。传递栅极4被布置在第五半导体区8上的绝缘膜12上。第五半导体区8能够包括与第二半导体区14的底面和第三半导体区15的底面接触的部分、与FD3接触的部分以及其中通过施加到传递栅极4的电势形成沟道的部分。由元件隔离器2将PD1和FD3与其它元件(像素中的其它元件和其它像素的元件)隔离。像素PIX还包括第一导电类型的第六半导体区9，该第六半导体区9接触第五半导体区8的底面。PD1是由第一半导体区13、第二半导体区14、第三半导体区15、第五半导体区8和第六半导体区9形成的埋入式结构。第一导电类型的第六半导体区9限定PD1的深度，并且被置于第二导电类型的半导体区7(例如，半导体衬底)上。能够在元件隔离器2下方形成第一导电类型的半导体区10，该半导体区10形成沟道停止部(channelstop)。能够在第六半导体区9与能够形成沟道停止部的半导体区10之间形成使像素彼此隔离的第一导电类型的半导体区11。半导体区11由例如深度方向上的多个半导体区形成。半导体区11能够具有例如多个杂质浓度峰。
第一导电类型的第三半导体区15能够被形成为不接触第一导电类型的第六半导体区9。换句话说，第三半导体区15的底面被布置在比第一导电类型的第六半导体区9的顶面浅的位置处。优选地，第三半导体区15的底面被布置在比半导体区11的最上端浅的位置处，从而不减少在作为光电转换区域的半导体区14处的电势梯度。第三半导体区15能够被布置为不接触第一导电类型的第一半导体区13。换句话说，第三半导体区15能够包括与第二导电类型的第二半导体区14接触的顶面。
从至少包围第一导电类型的第三半导体区15的侧面的上部的第二导电类型的第二半导体区14延伸直到第六半导体区9的第五半导体区8用作其中入射光产生电子和空穴载流子的光电转换区域。由于该区域中的电势梯度几乎等于在没有第三半导体区15的布置中的电势梯度，因此具有高量子效率的结构保持低串扰和高灵敏度两者。
图3是用于说明形成第三半导体区15的离子注入步骤的截面图。制造第一实施例的固态图像传感器的方法能够包括掩模形成步骤和离子注入步骤。在掩模形成步骤中，形成具有与第三半导体区15对应的开口OP1的掩模M1。在离子注入步骤中，使用掩模M1将用于形成第一导电类型的离子注入到衬底中。在该步骤中，在图3中明确示出与第三半导体区15的几何关系的半导体区13或第二半导体区14的形成不一定已经完成。它们可以在形成半导体区15之后被形成。可以在单个步骤中形成第一导电类型的半导体区10和第三半导体区15。这里假设第三半导体区15具有第一导电类型(p型区)。然而，第三半导体区15可以具有杂质浓度比第二半导体区14的杂质浓度低的第二导电类型(n型区域)。在该情况下，使用比用于第一导电类型的剂量低的剂量来进行离子注入。制造第一实施例的固态图像传感器的方法还能够包括将离子注入到衬底中以便进一步在第一导电类型的半导体区10下方形成第一导电类型的半导体区11的步骤。
图4A是示出在没有由传递栅极4形成沟道时(在包括传递栅极4的传递MOS晶体管截止时)沿图1中的线A-B的电势分布的曲线图。在该状态下，在用作电荷蓄积区域的第二半导体区14中蓄积电子。图4B是示出在由传递栅极4形成沟道时(在包括传递栅极4的传递MOS晶体管导通时)沿图1中的线A-B的电势分布的曲线图。在该状态下，在用作电荷蓄积区域的第二半导体区14中蓄积的电子通过沟道被传递到FD3。参照图4A和图4B，粗线表示第一实施例的像素中的电势分布，而细线表示比较示例的电势分布，在该比较示例中，从图2所示出的结构中去除第三半导体区15并且第二半导体区14的杂质浓度被调整以使得第二半导体区14中的饱和电荷与第一实施例的第二半导体区14中的饱和电荷相同。
如图4A所示，与比较示例相比，第一实施例的电势分布的底部在水平方向上展开得更多。因此，与比较示例相比，在第一实施例中电势分布的底部更接近于传递栅极4。这是因为结构包括第一导电类型的第三半导体区15，该第三半导体区15包括由第二导电类型的第二半导体区14包围的侧面。与比较示例相比，在第一实施例中从PD1到FD3的路径中的势垒高度更小。因此，与比较示例相比，保持饱和信号的第一实施例能够提高到FD3的电荷传递的性能。另一方面，与比较示例相比，在第一实施例中电势分布的底部更高。然而，由于第一实施例的电势分布的底部在水平方向上展开，如上所述，因此抑制了饱和电荷数量的减少。注意，能够通过提高第二半导体区14中的第二导电类型的杂质浓度来增大饱和电荷数量。
因此，尤其在像素尺寸小时，第一实施例的像素结构对于获得足够的灵敏度、传递性能和饱和电荷数量是有利的。
将参考图5描述根据本发明第二实施例的CMOS传感器的一个像素PIX的结构。注意，这里没有提到的点能够遵照第一实施例。第二实施例的像素PIX包括第二导电类型的第三半导体区(n-型区域)150，而不是第一实施例的第一导电类型的第三半导体区15。第三半导体区(n-型区域)150中的第二导电类型的杂质浓度比第二半导体区(n型区域)14中的第二导电类型的杂质浓度低。第三半导体区(n-型区域)150中的第二导电类型的杂质浓度能够等于第五半导体区(n-型区域)8中的第二导电类型的杂质浓度。第二半导体区14能够具有框(frame)形状或环形形状。
图6是用于说明将离子注入到衬底中以便形成第二半导体区14从而限定第三半导体区150的离子注入步骤的截面图。制造第二实施例的固态图像传感器的方法包括形成在与其中应该形成第二半导体区14的区域对应的区域上具有开口OP2的掩模M2的步骤以及使用掩模M2将离子注入到衬底中的离子注入步骤。掩模M2被形成为覆盖与其中应该形成第三半导体区150的区域对应的部分。在离子注入步骤中，使用掩模M2将离子注入到衬底中的其中应该形成第二半导体区14的区域中，从而限定第二导电类型的第三半导体区150，该第三半导体区150包括由第二导电类型的第二半导体区14包围的侧面。图6示出半导体区的几何关系。可以在形成半导体区14之后形成第一半导体区13。
根据第二实施例的像素结构，可以形成与由第一实施例的像素结构形成的电势分布相同的电势分布。另外，由于没有第一导电类型的第三半导体区15，因此该像素结构更简单。
第二实施例对于获得足够的灵敏度、传递性能和饱和电荷数量也是有利的。
将参考图7和图8描述本发明的第三实施例。图7是示出了根据本发明第三实施例的CMOS传感器的一个像素PIX的结构的平面图。图8是沿着图7中的线C-D截取的示意性截面图。注意，这里没有提到的点能够遵照第一实施例。在第三实施例中，每个像素包括第二半导体区14、第三半导体区15和传递栅极4。第一导电类型的半导体区20被布置在一个像素的第二半导体区14与另一个像素的第二半导体区14之间。在半导体区20上没有布置由绝缘体制成的元件隔离器。在由绝缘体(氧化物膜)制成的元件隔离器(例如，LOCOS或STI)被用来使PD彼此隔离时，在半导体与绝缘体之间的界面上的周期性原子结构的破坏会导致引起图像质量劣化的暗电流。在第三实施例中，半导体区20(杂质半导体区域)被用来使相邻像素的PD彼此隔离。可以在单个步骤中形成用于电势分布控制的第三半导体区15和用于隔离的半导体区20。在该情况下，能够简化处理。在第三半导体区15和半导体区20被布置在相同的深度处并且具有相同的杂质浓度时，能够执行该简化的处理。注意，能够在形成第一半导体区13和第二半导体区14的步骤之前或者之后执行形成第三半导体区15的步骤。
第三实施例对于获得足够的灵敏度、传递性能和饱和电荷数量是有利的，并且对于减少暗电流也是有利的。
图9是沿着图1中的线A-B截取的示意性截面图，从而示出了根据本发明第四实施例的CMOS传感器的一个像素PIX的结构。这里没有提到的点能够遵照第一实施例。第四实施例的像素PIX还包括第一导电类型的半导体区(p型阱)16，该半导体区16包括与第二半导体区14的底面和第三半导体区15的底面接触的部分。半导体区16能够包括接触FD3的部分以及其中通过施加到传递栅极4的电势形成沟道的部分。在第四实施例中，由于电势梯度能够较小，因此能够获得高传递性能，但是灵敏度会较低。由于存在第三半导体区15，因此第四实施例的像素结构对于传递效率和饱和电荷数量两者也是有利的。即使在如第二实施例中那样采用第二导电类型的半导体区150来代替第一导电类型的半导体区15时，这也适用。
在第一到第四实施例中，与第一导电类型的第一半导体区13相比，在第三半导体区15或半导体区150中的第一导电类型的杂质浓度更低。
第三半导体区15可以存在于第二半导体区14中，或者可以存在多个第三半导体区15。例如，在第三实施例中，除了半导体区20之外还可以提供与半导体区11同时形成的第三半导体区15。
在第一实施例、第二实施例和第三实施例中，轻掺杂的第二导电类型的第五半导体区8能够被耗尽以便形成主光电转换区域。然而，可以用重掺杂的第一导电类型的半导体区域代替第二导电类型的第五半导体区8。在需要时能够结合这些实施例的布置。
作为根据上述实施例的固态图像传感器的应用示例，将例示并入固态图像传感器的照相机。照相机的概念不仅包括主要旨在拍摄的设备而且包括附属地具有拍摄功能的设备(例如，个人计算机或者蜂窝电话)。照相机包括在上述实施例中描述的本发明的固态图像传感器以及处理从固态图像传感器输出的信号的处理单元。处理单元能够包括例如模数(A/D)转换器、以及处理从A/D转换器输出的数字数据的处理器。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (11)

1.一种固态图像传感器，包括：
第一导电类型的第一半导体区；
第二导电类型的第二半导体区，所述第二半导体区被布置为与所述第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域；
第三半导体区，所述第三半导体区包括底面、与所述第二半导体区接触的顶面和由所述第二半导体区包围的侧面，所述第三半导体区不与所述第一半导体区接触；
与所述第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区；
第二导电类型的第五半导体区，所述第五半导体区被布置为与所述第二半导体区的底面和所述第三半导体区的底面接触；以及
传递栅极，所述传递栅极用于形成用于将所述第二半导体区中蓄积的电荷传递到所述第四半导体区的沟道，
其中所述第三半导体区是第一导电类型的半导体区、或杂质浓度比所述第二半导体区中的杂质浓度低的第二导电类型的半导体区。
2.根据权利要求1所述的固态图像传感器，还包括与所述第五半导体区的底面接触的第一导电类型的第六半导体区。
3.根据权利要求1所述的固态图像传感器，被配置为包括多个像素，
其中每个像素包括所述第二半导体区、所述第三半导体区和所述传递栅极，并且在一个像素的所述第二半导体区和另一个像素的所述第二半导体区之间布置有第一导电类型的半导体区。
4.根据权利要求1所述的固态图像传感器，被配置为包括多个像素，
其中每个像素包括所述第二半导体区、所述第三半导体区和所述传递栅极，并且在一个像素的所述第二半导体区和另一个像素的所述第二半导体区之间布置有第一导电类型的半导体区，以及
所述第三半导体区和所述第一导电类型的半导体区被布置在相同的深度处并且具有相同的杂质浓度。
5.一种制造固态图像传感器的方法，所述固态图像传感器包括衬底、第二导电类型的第五半导体区和传递栅极，在所述衬底中布置有第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区、与所述第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区，所述第二半导体区被布置为与所述第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域，所述传递栅极用于形成用于将所述第二半导体区中蓄积的电荷传递到所述第四半导体区的沟道，所述方法包括：
将第一导电类型的离子注入到所述衬底中，以便形成第三半导体区，所述第三半导体区包括由所述第二半导体区包围的侧面、与所述第二半导体区接触的顶面、和与所述第五半导体区接触的底面，所述第三半导体区不与所述第一半导体区接触。
6.根据权利要求5所述的方法，其中
所述固态图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的每个像素包括所述第二半导体区、所述第三半导体区和所述传递栅极，以及
在注入所述离子的步骤中，所述离子被注入到所述衬底中，以便与所述第三半导体区一起形成在一个像素的所述第二半导体区和另一个像素的所述第二半导体区之间的第一导电类型的半导体区。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在注入所述离子的步骤中，所述离子被注入到所述衬底中，以使得所述第三半导体区和第一导电类型的所述半导体区被布置在相同的深度处并且具有相同的杂质浓度。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括将离子注入到所述衬底中，以便在第一导电类型的所述半导体区下方形成第一导电类型的另一个半导体区。
9.根据权利要求5所述的方法，还包括在注入所述离子以便形成所述第三半导体区之后形成所述第一半导体区和所述第二半导体区。
10.一种制造固态图像传感器的方法，所述固态图像传感器包括第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区、与所述第二半导体区分隔地布置的第二导电类型的第四半导体区、第二导电类型的第五半导体区以及传递栅极，所述第二半导体区被布置为与所述第一半导体区的底面接触并且用作电荷蓄积区域，所述传递栅极用于形成用于将所述第二半导体区中蓄积的电荷传递到所述第四半导体区的沟道，所述方法包括：
将离子注入到其中应该形成所述第二半导体区的区域中，以便形成所述第二半导体区以及限定第二导电类型的第三半导体区，所述第三半导体区包括由所述第二半导体区包围的侧面、与所述第二半导体区接触的顶面、和与所述第五半导体区接触的底面，所述第三半导体区不与所述第一半导体区接触，
其中所述第三半导体区是第二导电类型的杂质浓度比所述第二半导体区中的第二导电类型的杂质浓度低的半导体区。
11.一种照相机，包括：
根据权利要求1所述的固态图像传感器；以及
处理单元，所述处理单元处理从所述固态图像传感器输出的信号。
CN201110410224.6A 2010-12-15 2011-12-12 固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机 Expired - Fee Related CN102544036B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-279873 2010-12-15
JP2010279873A JP5767465B2 (ja) 2010-12-15 2010-12-15 固体撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102544036A CN102544036A (zh) 2012-07-04
CN102544036B true CN102544036B (zh) 2016-01-13

Family

ID=45044456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110410224.6A Expired - Fee Related CN102544036B (zh) 2010-12-15 2011-12-12 固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8896734B2 (zh)
EP (1) EP2466641B1 (zh)
JP (1) JP5767465B2 (zh)
KR (1) KR101426329B1 (zh)
CN (1) CN102544036B (zh)
RU (1) RU2499325C2 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102709304B (zh) * 2012-06-26 2013-06-19 天津大学 提高图像传感器满阱容量与量子效率光电二极管及方法
JP6055270B2 (ja) 2012-10-26 2016-12-27 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その製造方法、およびカメラ
US20140246561A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-04 Omnivision Technologies, Inc. High dynamic range pixel having a plurality of photodiodes with a single implant
JP2015026677A (ja) * 2013-07-25 2015-02-05 株式会社東芝 固体撮像装置
JP2015177034A (ja) 2014-03-14 2015-10-05 キヤノン株式会社 固体撮像装置、その製造方法、及びカメラ
JP6406911B2 (ja) * 2014-07-24 2018-10-17 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像装置の製造方法
JP6799739B2 (ja) * 2016-03-30 2020-12-16 株式会社ブルックマンテクノロジ 光検出素子及び固体撮像装置
US10157941B2 (en) * 2016-11-17 2018-12-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and fabrication method thereof
JP6552479B2 (ja) 2016-12-28 2019-07-31 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP6840555B2 (ja) * 2017-01-30 2021-03-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP6949563B2 (ja) * 2017-06-02 2021-10-13 キヤノン株式会社 固体撮像装置、撮像システム及び移動体
JP6953263B2 (ja) 2017-10-05 2021-10-27 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム
JP7108421B2 (ja) 2018-02-15 2022-07-28 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP7134781B2 (ja) 2018-08-17 2022-09-12 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
JP2020088293A (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム、移動体
US11503234B2 (en) 2019-02-27 2022-11-15 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device, imaging system, radioactive ray imaging system, and movable object
JP2022025594A (ja) 2020-07-29 2022-02-10 キヤノン株式会社 光電変換装置
JP2022052529A (ja) 2020-09-23 2022-04-04 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像装置、半導体装置及び光電変換システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1873993A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 国际商业机器公司 像素传感器及其形成方法
US7334211B1 (en) * 2004-12-30 2008-02-19 Ess Technology, Inc. Method for designing a CMOS sensor using parameters
CN101202246A (zh) * 2006-12-15 2008-06-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Cmos图像传感器的像素单元的形成方法
CN101853867A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 索尼公司 固态成像装置及其制造方法和电子设备

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0812906B2 (ja) 1986-07-11 1996-02-07 キヤノン株式会社 光電変換装置の製造方法
JPH0812905B2 (ja) 1986-07-11 1996-02-07 キヤノン株式会社 光電変換装置及びその製造方法
EP0277016B1 (en) 1987-01-29 1998-04-15 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus
JP4131031B2 (ja) 1998-03-17 2008-08-13 ソニー株式会社 受光素子を有する半導体装置、光学ピックアップ装置、および受光素子を有する半導体装置の製造方法
US6690423B1 (en) * 1998-03-19 2004-02-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state image pickup apparatus
US6346722B1 (en) 1998-06-26 2002-02-12 Nec Corporation Solid state imaging device and method for manufacturing the same
JP3460225B2 (ja) * 2000-04-06 2003-10-27 日本電気株式会社 電荷結合素子及びその製造法
JP3647390B2 (ja) 2000-06-08 2005-05-11 キヤノン株式会社 電荷転送装置、固体撮像装置及び撮像システム
CN1225897C (zh) 2002-08-21 2005-11-02 佳能株式会社 摄像装置
US7078745B2 (en) * 2003-03-05 2006-07-18 Micron Technology, Inc. CMOS imager with enhanced transfer of charge and low voltage operation
US6921934B2 (en) * 2003-03-28 2005-07-26 Micron Technology, Inc. Double pinned photodiode for CMOS APS and method of formation
JP4194544B2 (ja) 2003-12-05 2008-12-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法
JP2006032681A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Sony Corp 半導体装置および物理情報取得装置並びに半導体装置の駆動方法
US7250665B1 (en) * 2004-12-30 2007-07-31 Ess Technology, Inc. Method and apparatus for removing electrons from CMOS sensor photodetectors
JP2008078302A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Canon Inc 撮像装置および撮像システム
US7795655B2 (en) 2006-10-04 2010-09-14 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic device
JP5324056B2 (ja) 2007-05-16 2013-10-23 株式会社デンソー 固体撮像装置及びその駆動方法
JP5151371B2 (ja) 2007-09-28 2013-02-27 ソニー株式会社 固体撮像装置並びにカメラ
JP5365144B2 (ja) 2008-11-06 2013-12-11 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5374941B2 (ja) * 2008-07-02 2013-12-25 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP2010147193A (ja) 2008-12-17 2010-07-01 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器
JP5558857B2 (ja) * 2009-03-09 2014-07-23 キヤノン株式会社 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム
JP5489570B2 (ja) 2009-07-27 2014-05-14 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7334211B1 (en) * 2004-12-30 2008-02-19 Ess Technology, Inc. Method for designing a CMOS sensor using parameters
CN1873993A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 国际商业机器公司 像素传感器及其形成方法
CN101202246A (zh) * 2006-12-15 2008-06-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Cmos图像传感器的像素单元的形成方法
CN101853867A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 索尼公司 固态成像装置及其制造方法和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
KR101426329B1 (ko) 2014-08-06
US20120154650A1 (en) 2012-06-21
CN102544036A (zh) 2012-07-04
RU2011151087A (ru) 2013-06-20
US8896734B2 (en) 2014-11-25
EP2466641A1 (en) 2012-06-20
JP2012129371A (ja) 2012-07-05
KR20120067298A (ko) 2012-06-25
EP2466641B1 (en) 2019-03-27
JP5767465B2 (ja) 2015-08-19
RU2499325C2 (ru) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102544036B (zh) 固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法和照相机
EP2437300B1 (en) Solid-state image pickup device
KR102367384B1 (ko) 이미지 센서 및 그 형성 방법
US7364960B2 (en) Methods for fabricating solid state image sensor devices having non-planar transistors
JP5361110B2 (ja) 非平面トランジスタを有する固体イメージセンサ素子及びその製造方法
US10367029B2 (en) Image sensors having a separation impurity layer
US9799690B2 (en) Solid-state image pickup device
US8754458B2 (en) Semiconductor device, manufacturing method thereof, solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic unit
US20080191302A1 (en) Solid-state image pickup device and method for producing the same
CN102956658A (zh) 固态成像设备、固态成像设备的制造方法及电子设备
US20090144354A1 (en) Imaging device
WO2015198878A1 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US20070069260A1 (en) Photodetector structure for improved collection efficiency
JP2010171042A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160113

Termination date: 20211212

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee