发明内容
发明要解决的课题
然而,如图22所示,在专利文献1中提出的固体摄像元件200中,为了形成N型杂质的浓度不同的积蓄区域2021~2024,需要对每个注入区域2051~2054一边改变注入条件(剂量、注入能等)一边依次注入N型杂质。进而,每当对每个注入区域2051~2054注入N型杂质时,都需要进行位置对齐,除非在很大程度上提高位置对齐的精度,否则制造的固体摄像元件200的特性就会产生大的偏差。因而,在专利文献1中提出的固体摄像元件200中,制造工序繁杂,并且需要高精度,因此,成为问题。
此外,在通过多次注入N型杂质而制造的固体摄像元件200中,必然会阶段性地进行积蓄区域2021~2024中的N型杂质的浓度控制,因此,积蓄区域2021~2024的电势成为阶梯状(参照图22(c))。然而,在这样的阶梯状的电势中,不能精度良好地控制电子的移动,因此,成为问题。
于是,本发明的目的在于,提供一种能简易地制造并且能精度良好地控制积蓄区域中的电荷的移动的固体摄像元件及其制造方法。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的,本发明提供一种固体摄像元件,其特征在于,具备:第1导电型的基板;作为所述基板内的与所述第1导电型不同的第2导电型的区域,积蓄通过光电变换产生的电荷的积蓄区域;作为所述基板内的所述第2导电型的区域,接受所转送的所述积蓄区域积蓄的电荷的读出区域;以及形成在所述基板的成为所述积蓄区域与所述读出区域之间的区域的上方,从所述积蓄区域向所述读出区域转送电荷的转送部,在所述积蓄区域内的一部分形成有所述第2导电型的杂质的浓度局部性地高或所述第1导电型的杂质的浓度局部性地低的杂质浓度异常区域,越接近所述转送部,所述杂质浓度异常区域相对于所述转送部的单位距离平均的面积或分散设置的所述杂质浓度异常区域的密集度越大。
根据该固体摄像元件,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。特别是,仅通过调整形成在积蓄区域中的杂质浓度异常区域(对积蓄区域的第1导电型的杂质或第2导电型的杂质的注入区域)相对于转送部的单位距离平均的面积或密集度,即可使电势倾斜。
另外,所谓“第1导电型”和“第2导电型”是P型和N型。例如,如果“第1导电型”是P型,“2导电型”就是N型。此外,例如,如果“第1导电型”是N型,“第2导电型”就是P型。此外,所谓“第1导电型的基板”,表示基板的形成元件构造的部分是第1导电型,并非仅限于整体为第1导电型的基板,还应该包括电位阱(well)为第1导电型的基板(例如,通过对整体为第2导电型的基板注入第1导电型的杂质而形成有第1导电型的电位阱的基板)。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选所述杂质浓度异常区域随着接近所述转送部而宽度增大。
根据该固体摄像元件,越接近转送部,杂质浓度异常区域相对于转送部的单位距离平均的面积就变得越大。因此,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式,使积蓄区域的电势倾斜。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选所述杂质浓度异常区域随着接近所述转送部而宽度连续地增大。例如,优选所述杂质浓度异常区域随着接近所述转送部而宽度呈线性或呈指数函数增大。
根据该固体摄像元件,能使积蓄区域的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域积蓄的电荷顺利地移动到转送部。
另外,在上述特征的固体摄像元件中,也可以使所述杂质浓度异常区域随着接近所述转送部而宽度离散地增大。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选所述杂质浓度异常区域相对于从所述转送部远离的方向分岔为两个以上。
根据该固体摄像元件,能在积蓄区域的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选多个所述杂质浓度异常区域相对于从所述转送部远离的方向平行地延伸。
根据该固体摄像元件,通过在多个杂质浓度异常区域的整体中使相对于转送部的单位距离平均的面积(总面积)或密集度变大,从而能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选越是接近所述转送部的中心的所述杂质浓度异常区域,邻接的所述杂质浓度异常区域间的间隔越窄。
根据该固体摄像元件,越接近转送部,杂质浓度异常区域的密集度变得越大。因此,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选多个所述杂质浓度异常区域相对于从所述转送部远离的方向呈放射状延伸。
根据该固体摄像元件,越接近转送部,杂质浓度异常区域的密集度变得越大。因此,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选被包含多个所述杂质浓度异常区域的轮廓线包围的轮廓区域随着接近所述转送部而宽度增大。
根据该固体摄像元件,在多个杂质浓度异常区域的整体中,越接近转送部,相对于转送部的单位距离平均的面积(总面积)变得越大。因此,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选所述轮廓区域随着接近所述转送部而宽度连续地增大。例如,优选所述轮廓区域随着接近所述转送部而宽度呈线性或呈指数函数增大。
根据该固体摄像元件,能使积蓄区域的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域积蓄的电荷顺利地移动到转送部。
另外,在上述特征的固体摄像元件中,也可以使所述轮廓区域随着接近所述转送部而宽度离散地增大。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选所述轮廓区域相对于从所述转送部远离的方向分岔为两个以上。
根据该固体摄像元件,能在积蓄区域的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动。
进而,在上述特征的固体摄像元件中,优选是,在所述杂质浓度异常区域内的所述第2导电型的杂质的浓度局部性地高的情况下,所述杂质浓度异常区域内的所述第2导电型的杂质的浓度相同,在所述杂质浓度异常区域内的所述第1导电型的杂质的浓度局部性地低的情况下,在所述积蓄区域内且所述杂质浓度异常区域以外的区域中的所述第1导电型的杂质的浓度相同。
根据该固体摄像元件,能通过注入一次第1导电型的杂质或第2导电型的杂质而形成全部的杂质浓度异常区域。因此,能简易地形成杂质浓度异常区域。
此外,本发明提供一种固体摄像元件的制造方法,其中,所述固体摄像元件具备:第1导电型的基板;作为所述基板内的与所述第1导电型不同的第2导电型的区域,积蓄通过光电变换产生的电荷的积蓄区域;作为所述基板内的所述第2导电型的区域,接受所转送的所述积蓄区域积蓄的电荷的读出区域;以及形成在所述基板的成为所述积蓄区域与所述读出区域指间的区域的上方,从所述积蓄区域向所述读出区域转送电荷的转送部,所述固体摄像元件的制造方法的特征在于,通过对所述积蓄区域内的一部分选择性地注入所述第1导电型的杂质或所述第2导电型的杂质,从而形成所述第2导电型的杂质的浓度局部性地高或所述第1导电型的杂质的浓度局部性地低的杂质浓度异常区域,越接近所述转送部,所述杂质浓度异常区域相对于所述转送部的单位距离平均的面积或分散设置的所述杂质浓度异常区域的密集度就越大。
根据该固体摄像元件的制造方法,能以促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动的方式使积蓄区域的电势倾斜。特别是,仅通过调整对积蓄区域的第1导电型的杂质或第2导电型的杂质的注入区域(形成在积蓄区域中的杂质浓度异常区域)相对于转送部的单位距离平均的,即可使电势倾斜。
发明效果
根据上述特征的固体摄像元件及其制造方法,仅通过以越接近转送部就变得越大的方式对形成在积蓄区域中的杂质浓度异常区域(对积蓄区域的第1导电型的杂质或第2导电型的杂质的注入区域)相对于转送部的单位距离平均的面积或密集度进行调整,就能使积蓄区域的电势倾斜而促进积蓄区域积蓄的电荷向转送部的移动。因此,能简易地制造该固体摄像元件。
进而,能以非阶段性方式调整形成在积蓄区域中的杂质浓度异常区域(对积蓄区域的第1导电型的杂质或第2导电型的杂质的注入区域)相对于转送部的单位距离平均的面积或密集度。因此,根据上述特征的固体摄像元件及其制造方法,能使积蓄区域的电势任意地倾斜,能精度良好地控制积蓄区域中的电荷的移动。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的各实施方式的固体摄像元件进行说明。另外,以下为了说明的具体化,对本发明的各实施方式的固体摄像元件是在P型的基板中形成N型的积蓄区域而构成的CMOS摄像传感器的情况进行例示。
另外,所谓“P型的基板”,表示形成元件构造的部分为P型的基板,并非仅限于整体为P型的基板,还应该包括电位阱为P型的基板(例如,对整体为N型的基板注入P型杂质而形成有P型的电位阱的基板)。但是,在以下的说明中所参照的各图中,设图示为像是基板的整体为P型一样。
此外,作为基板的材料,能使用硅。在该情况下,作为P型杂质,能使用硼等。此外,在该情况下,作为N型杂质,能使用磷或砷等。进而,这些杂质例如能通过应用离子注入等方法而注入到基板内。
<<基本原理>>
在对本发明的各实施方式的固体摄像元件进行说明之前,参照图1和图2对本发明的各实施方式的固体摄像元件的基本原理进行说明。图1是示出对P型的基板的整个表面注入N型杂质的状态的示意图。此外,图2是示出对P型的基板的一部分表面注入N型杂质的状态的示意图。
如图1和图2所示,当对具有受主A的P型的基板注入作为N型杂质的施主D时,在施主D扩散的区域的边界附近产生由离子化的受主AI和离子化的施主DI构成的耗尽层DL。
此时,当如图1所示地对基板的整个表面注入施主D时,耗尽层DL成为相对于基板的深度方向(相对于基板的表面垂直的方向)扩张、相对于平面方向(相对于基板的表面平行的方向)平行的薄板状。此外,该耗尽层DL的厚度、形成耗尽层DL的深度方向的位置在基板的整个面变得相等。因而,在形成图1所示的耗尽层DL的情况下,形成如图21(c)所示的平坦的电势。
另一方面,如图2所示,当对基板的一部分表面限定性地注入施主D时,耗尽层DL不仅在深度方向上扩张,还在平面方向上扩张。而且,当比该图2所示的状态进一步增大存在施主D的区域时,接近图1所示的状态,耗尽层DL变得相对于深度方向更深地扩张。即,通过使存在施主D的区域增大,从而能使耗尽层DL形成得更深,由此能使电势变低。
本发明的各实施方式的固体摄像元件利用当使存在施主D的区域缓慢地增大时电势会与其相应地缓慢地变低的情况,形成电势以朝向转送部变低的方式倾斜的积蓄区域,使得能促进积蓄区域积蓄的电子向转送部的移动。
另外,在图1和图2中,虽然为了说明的简略化而例示了对P型的基板直接注入N型杂质的情况,但是,即使在对形成在P型的基板中的N型的区域进一步注入N型杂质的情况下,也能根据同样的原理使电势倾斜(后述的本发明的第1实施方式)。即使在相反地对形成在P型的基板中的N型的区域注入P型杂质的情况下,也能根据同样的原理使电势倾斜(后述的本发明的第2实施方式)。
<<第1实施方式>>
<第1例>
以下,参照附图对本发明的第1实施方式的固体摄像元件进行说明。首先,参照图3对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例进行说明。图3是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图。另外,图3(a)是固体摄像元件具有的1个像素的平面图,图3(b)是示出图3(a)的Q-Q截面的截面图。此外,图3(c)是示出图3(a)的Q-Q截面中的电势的曲线图。
如图3(a)和图3(b)所示,固体摄像元件1a具备:基板11;形成在基板11中,积蓄通过光电变换产生的电子的积蓄区域12;形成在基板11中,接受所转送的积蓄区域12积蓄的电子的读出区域13;从积蓄区域12向读出区域13转送电子的转送部14;以及形成在基板11的表面的绝缘膜15。转送部14是形成在绝缘膜15上的栅极电极,形成在积蓄区域12与读出区域13之间。
基板11是P型(P-sub),积蓄区域12是N型(N-),读出区域13是N型(N+)。此外,在固体摄像元件1a中,通过对积蓄区域12内且靠近转送部14的注入区域16a另外注入N型杂质,从而形成有N型(N)的N型杂质高浓度区域121(杂质浓度异常区域)。因此,在本例子的固体摄像元件1a中,由基板11和积蓄区域12形成光电二极管,在积蓄区域12中积蓄电子。
如图3(a)所示,在本例子的固体摄像元件1a中,注入区域16a成为随着接近转送部14而宽度连续且呈线性增大的形状。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16a同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,从而如图3(c)所示,能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1a中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。
在该固体摄像元件1a中,当对转送部14提供规定的电位时,成为转送部14的紧下方的基板11内的电势会降低,积蓄区域12积蓄的电子被转送到读出区域13。此时,因为像上述那样积蓄区域12的电势倾斜,所以可促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。因而,在固体摄像元件1a中,即使积蓄区域12是大型的,也能将积蓄区域12积蓄的电子迅速地(在规定的读出期间内)转送到读出区域13,因此,能防止在得到的图像中产生残像。
<第2例>
接着,参照图4对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第2例进行说明。图4是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第2例的图。另外,图4是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下只对本例子的注入区域16b进行说明,对于除此以外,适当参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图4所示,在本例子的固体摄像元件1b中,注入区域16b成为随着接近转送部14而宽度离散地增大的形状。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16b同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,从而能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第3例>
接着,参照图5对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第3例进行说明。图5是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第3例的图。另外,图5是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16c进行说明,对于除此以外,适当参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图5所示,在本例子的固体摄像元件1c中,注入区域16c成为随着接近转送部14而宽度连续且呈指数函数增大的形状。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16c同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1c中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。
<第4例>
接着,参照图6对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第4例进行说明。图6是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第4例的图。另外,图6是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16d进行说明,对于除此以外,适当参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图6所示,在本例子的固体摄像元件1d中,注入区域16d成为如下的形状,即,相对于从转送部14远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部14而宽度连续且呈线性增大。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16d同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,从而能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1d中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。此外,在本例子的固体摄像元件1d中,能在积蓄区域12的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第5例>
接着,参照图7对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第5例进行说明。图7是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第5例的图。另外,图7是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16e进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图7所示,在本例子的固体摄像元件1e中,注入区域16e成为如下的形状,即,相对于从转送部14远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部14而宽度连续且呈指数函数增大。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16e同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,从而能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1e中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。此外,在本例子的固体摄像元件1e中,能在积蓄区域12的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第6例>
接着,参照图8对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第6例进行说明。图8是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第6例的图。另外,图8是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16f进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图8所示,在本例子的固体摄像元件1f中,注入区域16f成为如下的形状,即,相对于从转送部14远离的方向分岔为3个,分岔的每一个都随着接近转送部14而宽度连续且呈线性增大。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16f同样的形状。
而且,通过形成具有这样的N型杂质高浓度区域121的积蓄区域12,从而能使积蓄区域12的电势以越接近转送部14就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1f中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。此外,在本例子的固体摄像元件1f中,能在积蓄区域12的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第7例>
接着,参照图9对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第7例进行说明。图9是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第7例的图。另外,图9是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16g进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图9所示,在本例子的固体摄像元件1g中,多个注入区域16g成为相对于从转送部14远离的方向平行地延伸的棒状的形状。进而,在多个注入区域16g中,越是接近转送部14的中心的注入区域16g,邻接的注入区域16g间的间隔就变得越窄。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16g同样的形状。另外,在图9中,一并示出被包含多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16g)的轮廓线包围的轮廓区域17g。
在本例子的固体摄像元件1g中,轮廓区域17g随着接近转送部14而宽度连续且呈指数函数增大。像这样,通过在多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16g)的整体中使得越接近转送部14相对于转送部14的单位距离平均的面积(总面积)就变得越大,从而能以促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动的方式使积蓄区域12的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件1g中,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1g中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。
此外,在本例子的固体摄像元件1g中,越接近转送部14,N型杂质高浓度区域121的密集度就变得越大。像这样,通过使得越接近转送部14多个N型杂质高浓度区域121的密集度就变得越大,从而能以促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动的方式使积蓄区域12的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件1g中,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第8例>
接着,参照图10对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第8例进行说明。图10是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第8例的图。另外,图10是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16h进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图10所示,在本例子的固体摄像元件1h中,多个注入区域16h成为相对于从转送部14远离的方向平行地延伸的棒状的形状。进而,邻接的每个注入区域16h的间隔变得相等。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16h同样的形状。另外,在图10中,一并示出被包含多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16h)的轮廓线包围的轮廓区域17h。
在本例子的固体摄像元件1h中,轮廓区域17h成为如下的形状,即,相对于从转送部14远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部14而宽度连续且呈指数函数增大。像这样,通过在多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16h)的整体中使得越接近转送部14相对于转送部14的单位距离平均的面积(总面积)就变得越大,从而能以促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动的方式使积蓄区域12的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件1h中,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件1h中,能使积蓄区域12的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域12积蓄的电子顺利地移动到转送部14。此外,在本例子的固体摄像元件1h中,能在积蓄区域12的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<第9例>
接着,参照图11对本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第9例进行说明。图11是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第9例的图。另外,图11是相当于示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图3(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的注入区域16i进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第1实施方式的第1例的说明和图3,省略其说明。
如图11所示,在本例子的固体摄像元件1i中,多个注入区域16i成为相对于从转送部14远离的方向呈放射状延伸的棒状的形状。此外,N型杂质高浓度区域121成为与注入区域16i同样的形状。另外,在图11中,一并示出被包含多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16i)的轮廓线包围的轮廓区域17i。
在本例子的固体摄像元件1i中,越接近转送部14,N型杂质高浓度区域121的密集度就变得越大。像这样,通过使得越接近转送部14多个N型杂质高浓度区域121的密集度就变得越大,从而能以促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动的方式使积蓄区域12的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件1i中,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。
<关于第1实施方式的各例子>
像以上那样,在本发明的第1实施方式的固体摄像元件1a~1i中,仅通过以越接近转送部14就变得越大的方式对形成在积蓄区域12中的N型杂质高浓度区域121(对积蓄区域12的N型杂质的注入区域16a~16i)相对于转送部14的单位距离平均的面积或密集度进行调整,就能使积蓄区域12的电势倾斜,能促进积蓄区域12积蓄的电子向转送部14的移动。因此,能简易地制造本发明的第1实施方式的固体摄像元件1a~1i。
进而,能以非阶段性方式调整形成在积蓄区域12中的N型杂质高浓度区域121(对积蓄区域12的N型杂质的注入区域16a~16i)相对于转送部14的单位距离平均的面积或密集度。因此,在本发明的第1实施方式的固体摄像元件1a~1i中,能使积蓄区域12的电势任意地倾斜,能精度良好地控制积蓄区域12中的电子的移动。
另外,在第1例~第9例(图3~图11)中,也可以以使其一部分露出到积蓄区域12的外部(例如,活性区域的外部、元件分离区域上)的方式设定注入区域16a~16i。
此外,虽然在第4例~第6例(图6~图8)中例示了注入区域16d~16f分岔为两个或3个的情况,但是,也可以分岔为4个以上。此外,分岔的注入区域也可以是随着接近转送部14而宽度离散地增大的形状(第1实施方式的第2例,参照图4)。此外,分岔的注入区域未必需要全部做成为相同的形状,也可以做成为不同的形状。
此外,作为第7例~第9例(图9~图11)中的轮廓区域17g~17i的形状,可以采用任何形状。例如,可以使轮廓区域17g~17i的形状与第1实施方式的第1例~第6例(包括像上述那样变形的情况)中的N型杂质高浓度区域121(注入区域16a~16f)的形状相同。此外,虽然例示了多个N型杂质高浓度区域121(注入区域16g~16i)的形状为棒状的情况,但是,也可以是棒状以外的形状。
<<第2实施方式>>
<第1例>
以下,参照附图对本发明的第2实施方式的固体摄像元件进行说明。首先,参照图12对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例进行说明。图12是示出本发明的第1实施方式的固体摄像元件的第1例的图。另外,图12(a)是固体摄像元件具有的1个像素的平面图,图12(b)是示出图12(a)的R-R截面的截面图。此外,图12(c)是示出图12(a)的R-R截面中的电势的曲线图。
如图12(a)和图12(b)所示,固体摄像元件2a具备:基板21;形成在基板21中,积蓄通过光电变换产生的电子的积蓄区域22;形成在基板21中,接受所转送的积蓄区域22积蓄的电子的读出区域23;从积蓄区域22向读出区域23转送电子的转送部24;以及形成在基板21的表面的绝缘膜25。转送部24是形成在绝缘膜25上的栅极电极,形成在积蓄区域22与读出区域23之间。
基板21是P型(P-sub),积蓄区域22是N型(N),读出区域23是N型(N+)。此外,在固体摄像元件2a中,通过对积蓄区域22内且除靠近转送部24的非注入区域261a(与第1实施方式的第1例中的注入区域16a对应的区域,参照图3)以外的注入区域262a另外注入P型杂质,从而形成有未注入P型杂质的N型(N)的P型杂质低浓度区域(杂质浓度异常区域)221和注入了P型杂质的P型(P+)的P型杂质高浓度区域222。因此,在本例子的固体摄像元件2a中,由基板21和积蓄区域22形成埋入型的光电二极管,在积蓄区域22中积蓄电子。
如图12(a)所示,在本例子的固体摄像元件2a中,非注入区域261a成为随着接近转送部24而宽度连续且呈线性增大的形状。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261a同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262a同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而如图12(c)所示,能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2a中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地向转送部24移动。
在该固体摄像元件2a中,当对转送部24提供规定的电位时,成为转送部24的紧下方的基板21内的电势会降低,积蓄区域22积蓄的电子被转送到读出区域23。此时,因为像上述的那样积蓄区域22的电势倾斜,所以可促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。因而,在固体摄像元件2a中,即使积蓄区域22是大型的,也能将积蓄区域22积蓄的电子迅速地(在规定的读出期间内)转送到读出区域23,因此,能防止在得到的图像中产生残像。进而,在本例子的固体摄像元件2a中,能在形成埋入型的光电二极管的同时,使积蓄区域22的电势倾斜。
<第2例>
接着,参照图13对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第2例进行说明。图13是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第2例的图。另外,图13是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261b和注入区域262b进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图13所示,在本例子的固体摄像元件2b中,非注入区域261b(与第1实施方式的第2例中的注入区域16b对应的区域,参照图4)成为随着接近转送部24而宽度离散地增大的形状。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261b同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262b同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第3例>
接着,参照图14对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第3例进行说明。图14是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第3例的图。另外,图14是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261c和注入区域262c进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图14所示,在本例子的固体摄像元件2c中,非注入区域261c(与第1实施方式的第3例中的注入区域16c对应的区域,参照图5)成为随着接近转送部24而宽度连续且呈指数函数增大的形状。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261c同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262c同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2c中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。
<第4例>
接着,参照图15对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第4例进行说明。图15是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第4例的图。另外,图15是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261d和注入区域262d进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图15所示,在本例子的固体摄像元件2d中,非注入区域261d(与第1实施方式的第4例中的注入区域16d对应的区域,参照图6)成为如下的形状,即,相对于从转送部24远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部24而宽度连续且呈线性增大。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261d同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262d同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2d中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。此外,在本例子的固体摄像元件2d中,能在积蓄区域22的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第5例>
接着,参照图16对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第5例进行说明。图16是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第5例的图。另外,图16是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261e和注入区域262e进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图16所示,在本例子的固体摄像元件2e中,非注入区域261e(与第1实施方式的第5例中的注入区域16e对应的区域,参照图7)成为如下的形状,即,相对于从转送部24远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部24而宽度连续且呈指数函数增大。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261e同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262e同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2e中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。此外,在本例子的固体摄像元件2e中,能在积蓄区域22的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第6例>
接着,参照图17对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第6例进行说明。图17是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第6例的图。另外,图17是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261f和注入区域262f进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图17所示,在本例子的固体摄像元件2f中,非注入区域261f(与第1实施方式的第6例中的注入区域16f对应的区域,参照图8)成为如下的形状,即,相对于从转送部24远离的方向分岔为3个,分岔的每一个都随着接近转送部24而宽度连续且呈线性增大。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261f同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262f同样的形状。
而且,通过形成具有这样的P型杂质低浓度区域221的积蓄区域22,从而能使积蓄区域22的电势以越接近转送部24就越降低的方式倾斜。因而,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2f中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。此外,在本例子的固体摄像元件2f中,能在积蓄区域22的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第7例>
接着,参照图18对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第7例进行说明。图18是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第7例的图。另外,图18是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域262g和注入区域262g进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图18所示,在本例子的固体摄像元件2g中,多个非注入区域261g(与第1实施方式的第7例中的注入区域16g对应的区域,参照图9)成为相对于从转送部24远离的方向平行地延伸的棒状的形状。进而,在多个非注入区域261g中,越是接近转送部14的中心的非注入区域261g,邻接的非注入区域261g间的间隔就变得越窄。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261g同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262g同样的形状。另外,在图18中,一并示出被包含多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261g)的轮廓线包围的轮廓区域27g。
在本例子的固体摄像元件2g中,轮廓区域27g随着接近转送部24而宽度连续且呈指数函数增大。像这样,通过在多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261g)的整体中使得越接近转送部24相对于转送部24的单位距离平均的面积(总面积)就变得越大,从而能以促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动的方式使积蓄区域22的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件2g中,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2g中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。
此外,在本例子的固体摄像元件2g中,越接近转送部24,P型杂质低浓度区域221的密集度就变得越大。像这样,通过使得越接近转送部24多个P型杂质低浓度区域221的密集度就变得越大,从而能以促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动的方式使积蓄区域22的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件2g中,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第8例>
接着,参照图19对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第8例进行说明。图19是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第8例的图。另外,图19是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261h和注入区域262h进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图19所示,在本例子的固体摄像元件2h中,多个非注入区域261h(与第1实施方式的第8例中的注入区域16h对应的区域,参照图10)成为相对于从转送部24远离的方向平行地延伸的棒状的形状。进而,邻接的每个非注入区域261h的间隔变得相等。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261h同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262h同样的形状。另外,在图19中,一并示出被包含多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261h)的轮廓线包围的轮廓区域27h。
在本例子的固体摄像元件2h中,轮廓区域27h成为如下的形状,即,相对于从转送部24远离的方向分岔为两个,分岔的每一个都随着接近转送部24而宽度连续且呈指数函数增大。像这样,通过在多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261h)的整体中使得越接近转送部24相对于转送部24的单位距离平均的面积(总面积)就变得越大,从而能以促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动的方式使积蓄区域22的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件2h中,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
进而,在本例子的固体摄像元件2h中,能使积蓄区域22的电势平滑地倾斜。因此,能使积蓄区域22积蓄的电子顺利地移动到转送部24。此外,在本例子的固体摄像元件2h中,能在积蓄区域22的宽范围中使电势倾斜。因此,能有效地促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<第9例>
接着,参照图20对本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第9例进行说明。图20是示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第9例的图。另外,图20是相当于示出本发明的第2实施方式的固体摄像元件的第1例的图12(a)的图。此外,在本例子与第1例中,只有非注入区域和注入区域不同,除此以外都相同。因此,以下仅对本例子的非注入区域261i和注入区域262i进行说明,对于除此以外,适当地参照上述的第2实施方式的第1例的说明和图12,省略其说明。
如图20所示,在本例子的固体摄像元件2i中,多个非注入区域261i(与第1实施方式的第9例中的注入区域16i对应的区域,参照图11)成为相对于从转送部24远离的方向呈放射状延伸的棒状的形状。此外,P型杂质低浓度区域221成为与非注入区域261i同样的形状。另一方面,P型杂质高浓度区域222成为与注入区域262i同样的形状。另外,在图20中,一并示出被包含多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261i)的轮廓线包围的轮廓区域27i。
在本例子的固体摄像元件2i中,越接近转送部24,P型杂质低浓度区域221的密集度就变得越大。像这样,通过使得越接近转送部24多个P型杂质低浓度区域221的密集度就变得越大,从而能以促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动的方式使积蓄区域22的电势倾斜。因而,在本例子的固体摄像元件2i中,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。
<关于第2实施方式的各例子>
像以上那样,在本发明的第2实施方式的固体摄像元件2a~2i中,仅通过以越接近转送部24就变得越大的方式对形成在积蓄区域22中的P型杂质低浓度区域221(对积蓄区域22的P型杂质的非注入区域261a~261i)相对于转送部24的单位距离平均的面积或密集度进行调整,就能使积蓄区域22的电势倾斜,能促进积蓄区域22积蓄的电子向转送部24的移动。因此,能简易地制造本发明的第2实施方式的固体摄像元件2a~2i。
进而,能以非阶段性方式调整形成在积蓄区域12中的P型杂质低浓度区域221(对积蓄区域22的P型杂质的非注入区域261a~261i)相对于转送部24的单位距离平均的面积或密集度。因此,在本发明的第2实施方式的固体摄像元件2a~2i中,能使积蓄区域22的电势任意地倾斜,能精度良好地控制积蓄区域22中的电子的移动。
另外,在第1例~第9例(图12~图20)中,也可以以使其一部分露出在积蓄区域22的外部(例如,活性区域的外部、元件分离区域上)的方式设定注入区域262a~262i。
此外,虽然在第4例~第6例(图15~图17)中例示了非注入区域261d~261f分岔为两个或3个的情况,但是,也可以分岔为4个以上。此外,分岔的注入区域可以是随着接近转送部24而宽度离散地增大的形状(第1实施方式的第2例,参照图13)。此外,分岔的注入区域未必需要全部做成为同样的形状,也可以做成为不同的形状。
此外,作为第7例~第9例(图18~图20)中的轮廓区域27g~27i的形状,可以采用任何形状。例如,也可以使轮廓区域27g~27i的形状与第2实施方式的第1例~第6例(包括像上述那样变形的情况)中的P型杂质低浓度区域221(非注入区域261a~261f)的形状相同。此外,虽然例示了多个P型杂质低浓度区域221(非注入区域261g~261i)的形状为棒状的情况,但是,也可以是棒状以外的形状。
<<变形等>>
虽然对在P型的基板11、21中形成N型的积蓄区域12、22的情况(在积蓄区域12、22积蓄电子的情况)进行了例示,但是也可以使这些P型和N型相反。即,也可以在N型的基板中形成P型的积蓄区域(在积蓄区域积蓄空穴)。在该情况下,通过对上述的本发明的第1实施方式的固体摄像元件1a~1i中的相当于注入区域16a~16i的注入区域注入P型杂质,从而形成P型杂质高浓度区域(杂质浓度异常区域)即可。此外,在该情况下,通过在上述的本发明的第2实施方式的固体摄像元件2a~2i中的相当于注入区域262a~262i的注入区域注入N型杂质,从而形成N型杂质低浓度区域(杂质浓度异常区域)和N型杂质高浓度区域即可。
虽然作为本发明的各实施方式的固体摄像元件1a~1i、2a~2i而对CMOS摄像传感器进行了例示,但是,本发明对CMOS摄像传感器以外的固体摄像元件(例如,CCD摄像传感器)也能应用。
产业上的可利用性
本发明的固体摄像元件适宜利用于例如搭载于具有摄像功能的各种电子设备的CMOS摄像传感器、CCD摄像传感器等。
附图标记说明
1a~1i:固体摄像元件;
11:基板;
12:积蓄区域;
121:N型杂质高浓度区域(杂质浓度异常区域);
13:读出区域;
14:转送部;
15:绝缘膜;
16a~16i:注入区域;
17g~17i:轮廓区域;
2a~2i:固体摄像元件;
21:基板;
22:积蓄区域;
221:P型杂质高浓度区域;
222:P型杂质低浓度区域(杂质浓度异常区域);
23:读出区域;
24:转送部;
25:绝缘膜;
261a~261i:非注入区域;
262a~262i:注入区域;
27g~27i:轮廓区域。