CN105280662A - 固态摄像元件和摄像设备 - Google Patents

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Abstract

这里所公开的是固态摄像元件，其包括：光电转换区域；晶体管；第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管以及隔离区域；接触部分，形成在隔离区域上，构造为提供用于将阱区域固定到给定电势的电势；以及第一导电类型的杂质区域，形成为在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中自第一导电类型的隔离区域的表面沿深度方向延伸，并且第一导电类型的该杂质区域的杂质浓度比第一导电类型的隔离区域的杂质浓度足够地高。

Description

固态摄像元件和摄像设备
本申请是申请日为2011年3月22日、申请号为201110068094.2、发明名称为“固态摄像元件和摄像设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的摄像设备，例如照相机。
背景技术
对于采用半导体的固态摄像元件(成像传感器)，已经知晓包括采用半导体pn结的光电二极管的构造，该利用半导体pn结的光电二极管用作光电转换元件。
这样的固态摄像元件被安装到很多设备，例如数字照相机、视频照相机、监测照相机、复印机和传真机。
此外，在很多情况下，以CMOS工艺制造的包括周边电路的所谓的CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态摄像元件被用作这样的固态摄像元件。
图20是示出CMOS型固态摄像元件的构造示例的示意性框图。
由图20可知，CMOS型固态摄像元件在同一半导体基板上包括：多个像素51，设置成矩阵并且其每一个均进行光电转换；垂直信号线52，通过该垂直信号线52信号分别从各像素51取出；垂直选择电路53；水平选择/信号处理电路54；以及输出电路55。在图20中，附图标记56表示摄像区域。
图21是示出图20所示的CMOS型固态摄像元件的单元像素的构造的电路图。
如图21所示，单元像素包括：用作光电转换元件的光电二极管PD、传输晶体管61、复位晶体管62、放大晶体管63、选择晶体管64、垂直信号线65和浮置扩散区域CFD。
复位晶体管62、传输晶体管61和选择晶体管64分别连接到复位线RST、传输线TX和水平选择线SEL，并且根据来自图20所示的垂直选择电路53的脉冲信号而被驱动。
光电二极管PD以其一端接地，并通过光电转换将入射其上的光转换成电子(或空穴)，从而将所产生的电荷(电子或空穴)累积在其中。光电二极管PD的另一端通过传输晶体管61连接到浮置扩散区域CFD。因此，通过导通传输线TX，电荷从光电二极管PD转移到浮置扩散区域CFD。
浮置扩散区域CFD的一端连接到放大晶体管63的栅极电极，并且还通过选择晶体管64连接到垂直信号线65。多个单元像素连接到垂直信号线65。因此，将连接到某给定垂直信号线65的选择晶体管64导通，从而使来自所期望的光电二极管PD的信号输出。垂直信号线65连接到由恒定电压偏置的晶体管(恒流源)66，并且与放大晶体管63组合构成所谓的源极跟随器电路。
另外，图22示出了CMOS型固态摄像元件的单元像素的平面布局的示例。
对于光电二极管PD和晶体管的隔离，p型阱区域(未示出)提供在光电二极管PD及晶体管的周围。
尽管此前阱接触(wellcontact)仅提供在像素区域的周围，但是在该示例中，接触随着多像素改进而提供在每一个像素中。就是说，处于使金属配线69和p型阱区域彼此连接的目的，阱接触68提供在包括光电二极管的光电转换区域67的左上角。
这里，图23是在元件间的隔离由绝缘体和p型区域实现的情况下沿着图22的X-X’剖取的截面图。图23的图示中省略了上金属配线层。
尽管元件间的隔离通常主要由绝缘体76来实现，但是p型区域77形成在绝缘体76下面。p型区域77与光电二极管的表面上的p+型区域74一起连接到阱接触68。
尽管在图23中元件间的隔离由隔离76和p型区域77二者实现，但是如与图23类似的图24的截面图所示，元件间的隔离区域可以仅由p型区域77形成。
还是在此情况下，与图23的情况类似，用于元件间隔离的p型区域77和光电二极管的p+型区域74二者连接到阱接触68。
如图23和24所示，用于元件间隔离的p型区域77连接到阱接触68。然而，在该结构中，存在作为少数载流子的电子e-被从阱接触68注入到p型区域77的问题。该问题记载在日本专利特开第2006-32385号公报中。
就是说，该问题分别如图23和24中的箭头所示，注入的电子e-在p型区域77内扩散，从而流入到n型区域73中(在该n型区域73中累积有光电二极管中通过光电转换而产生的电子)并成为暗电流，由此劣化了图像质量。
现在如图25的电路图所示，通常存在所谓的共享像素构造，其中在多个光电二极管之间共享浮置扩散区域CFD、放大晶体管63和选择晶体管64。
在图21所示的电路构造中，采用一个光电二极管PD连接到一个放大晶体管63的构造。另一方面，在图25所示的电路构造中，采用四个光电二极管PD1、PD2、PD3和PD4连接到一个放大晶体管63的构造。就是说，放大晶体管63等在四个像素间共享。应当注意的是，为每个像素提供传输晶体管61。
发明内容
图26示出了在采用放大晶体管等在两个像素间共享的构造的情况下平面布局的示例。
在图26中的虚线80所表示的区域中，两个像素的光电二极管转换区域67共同连接到浮置扩散区域FD和放大晶体管63。
即使在图26所示的放大晶体管等在两个像素间共享的结构中，也类似地存在图23和24所示的电子流入光电二极管的问题。
这里，图27示出了在像素隔离区域由绝缘体和p型区域形成的情况下沿着图26的Y-Y’剖取的截面图。另外，图28示出了在像素隔离区域仅由p型区域形成的情况下沿着图26的Y-Y’剖取的截面图。
参考图27和28，阱接触68形成于在光电转换区域67的表面上与p+型区域74分开形成的p+型区域78中。在图27和图28的每一个的左侧，输出接触70连接到选择晶体管64的n+型区域79。
还是在此情况下，从阱接触68注入的电子e-通过p型区域77，流入到光电二极管的n型区域73中。
图29是示出由阱接触68注入的电子e-流入到光电二极管中的状态的能带示意图。
尽管连接到阱接触68的部分通常形成为p+型区域78，但是p+型区域78周围的p型区域77中的p型杂质浓度稍低。因此，如图29的箭头所示，从阱接触68注入的电子e-流入到了光电二极管的n型区域73中而没有受到阻挡。
本发明旨在解决上述问题，因此所希望的是提供一种固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的摄像设备，在该固态摄像元件中阱接触注入的电子到光电二极管的流动被抑制以减少暗电流的产生，由此获得了满意的图像质量。
为了实现上述目的，根据本发明的实施例，所提供的固态摄像元件包括：
光电转换区域，提供在每个像素中；
晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供；
第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；
第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管以及第一导电类型的隔离区域；
接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及
第一导电类型的杂质区域，形成为在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中自第一导电类型的隔离区域的表面沿深度方向延伸，并且第一导电类型的该杂质区域的杂质浓度比第一导电类型的隔离区域的杂质浓度足够地高。
根据本发明实施例的固态摄像元件，杂质浓度比第一导电类型的隔离区域足够地高的第一导电类型的杂质区域形成在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中。
结果，第一导电类型的杂质区域用作阻挡从接触部分注入的少数载流子(电子或空穴)的势垒。因此，能够抑制或者防止少数载流子流入到光电转换区域中。
因此，能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流。
根据本发明的另一个实施例，所提供的固态摄像元件包括：
光电转换区域，提供在每个像素中；
晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供，并且至少包括传输晶体管和放大晶体管，除传输晶体管之外的晶体管形成为被多个像素的光电转换区域所共用；
第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；
第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管和第一导电类型的隔离区域；
接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及
势垒，形成在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中，并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子。
根据本发明另一个实施例的固态摄像元件，势垒形成在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中，并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子。
势垒的提供使得能够抑制或者防止少数载流子流入到光电转换区域中。
因此，能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流。
根据本发明的再一个实施例，所提供的摄像设备包括：
固态摄像元件，该固态摄像元件具有：光电转换区域，提供在每个像素中；晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供；第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管以及第一导电类型的隔离区域；接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及第一导电类型的杂质区域，形成为在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中自第一导电类型的隔离区域的表面沿深度方向延伸，并且第一导电类型的该杂质区域的杂质浓度比第一导电类型的隔离区域的杂质浓度足够地高；
聚光光学部分，构造为聚集入射光；以及
信号处理部分，构造为处理在固态摄像元件中通过光电转换获得的信号。
根据本发明的又一个实施例，所提供的摄像设备包括：
固态摄像元件，该固态摄像元件具有：光电转换区域，提供在每个像素中；晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供，并且至少包括传输晶体管和放大晶体管，除传输晶体管之外的晶体管形成为被多个像素的光电转换区域所共用；第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离；第一导电类型的阱区域，在其中形成有光电转换区域、晶体管和第一导电类型的隔离区域；接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上，构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势；以及势垒，形成在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中，并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子；
聚光光学部分，构造为聚集入射光；以及
信号处理部分，构造为处理在固态摄像元件中通过光电转换获得的信号。
根据本发明的再一个实施例或又一个实施例的摄像设备，该摄像设备包括上述实施例的固态摄像元件或者上述另一个实施例的固态摄像元件。因此，能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流。
如上所述，根据本发明，因为能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流，所以能够实现用于获得令人满意的图像质量的固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的高清晰度的摄像设备。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图2是示出图1所示的固态摄像元件的像素的电路构造的电路图；
图3是示出图1所示的固态摄像元件的主要部分的结构的放大俯视图；
图4是沿着图1的A-A’线剖取的截面图；
图5是沿着图3的B-B’线剖取的截面图；
图6是图5所示的截面中的能带图；
图7是示出根据本发明第二实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图8是示出在图7所示的阱接触附近的部分的结构的放大俯视图；
图9是示出根据本发明第三实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图10是沿着图9的C-C’线剖取的截面图；
图11是示出根据本发明第四实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图12是沿着图11的D-D’线剖取的截面图；
图13是根据本发明第五实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图14是沿着图13的E-E’线剖取的截面图；
图15是示出根据本发明第六实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图；
图16是示出改变图15所示的一部分结构的示意性结构的俯视图；
图17是示出根据本发明第七实施例的摄像设备的示意性构造的框图；
图18A和18B分别是通过进行模拟获得的结构的示意图以及沿着图18A的Z-Z’线的电势图；
图19是表示势垒的电势与流入到p+型区域中的电子的相对数值之间的关系的曲线图；
图20是示出CMOS型固态摄像元件的示例的示意性构造的框图；
图21是示出图20所示的CMOS型固态摄像元件的单元像素的电路构造的电路图；
图22是示出图20所示的CMOS型固态摄像元件的单元像素的平面布局的示例的俯视图；
图23是在元件间隔离由绝缘体和p型区域二者实现的情况下沿着图22的X-X’线剖取的截面图；
图24是在元件间隔离仅由p型区域实现的情况下沿着图22的X-X’线剖取的截面图；
图25是示出具有共享像素构造的CMOS型固态摄像元件的电路构造的电路图；
图26是示出在采用放大晶体管等在两个像素间共享的构造的情况下平面布局的示例的俯视图；
图27是在像素隔离区域由绝缘体和p型区域二者组成的情况下沿着图26的Y-Y’线剖取的截面图；
图28是在像素隔离区域仅由p型区域组成的情况下沿着图26的Y-Y’线剖取的截面图；以及
图29是示出由阱接触注入的电子流入到光电二极管中的状态的能带图。
具体实施方式
在下文，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
应当注意的是，描述将按着下面的顺序给出。
1.本发明的概要
2.第一实施例
3.第二实施例
4.第三实施例
5.第四实施例
6.第五实施例
7.第六实施例
8.第七实施例
1.本发明的概要
现在，在具体实施例的描述之前，描述本发明的概要。
本发明的固态摄像元件具有下述结构。
该固态摄像元件包括：光电转换区域，提供在每个像素中；晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供；以及第一导电类型的隔离区域，构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离。
另外，该固态摄像元件包括第一导电类型的阱区域以及接触部分，该第一导电类型的阱区域中形成有光电转换区域、晶体管以及第一导电类型的隔离区域，该接触部分形成在第一导电类型的隔离区域上并构造为提供用于将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势。
另外，该固态摄像元件包括第一导电类型的杂质区域，该第一导电类型的杂质区域形成为在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中自第一导电类型的隔离区域的表面沿深度方向延伸，并且第一导电类型的该杂质区域的杂质浓度比第一导电类型的隔离区域的杂质浓度足够地高。
本发明的另一个固态摄像元件具有下述结构。
另一个固态摄像元件包括：光电转换区域，提供在每个像素中。
另外，另一个固态摄像元件包括：晶体管，为每个像素的光电转换区域而提供，并且至少包括传输晶体管和放大晶体管。在此情况下，除传输晶体管之外的晶体管形成为被多个像素的光电转换区域所共用。
另外，另一个固态摄像元件包括：第一导电类型的隔离区域以及第一导电类型的阱区域，该第一导电类型的隔离区域构造为使光电转换区域和晶体管彼此隔离，该第一导电类型的阱区域中形成有光电转换区域、晶体管和第一导电类型的隔离区域。
而且，另一个固态摄像元件包括：接触部分，形成在第一导电类型的隔离区域上并用于提供将第一导电类型的阱区域固定到给定电势的电势。
此外，另一个固态摄像元件包括：势垒，形成在接触部分和光电转换区域之间的第一导电类型的隔离区域中并且提供为阻挡从接触部分注入的少数载流子。
因为本发明的固态摄像元件具有如上所述的结构，所以第一导电类型的杂质区域用作阻挡从接触部分注入的少数载流子(电子或空穴)的势垒。另外，因为本发明的另一个固态摄像元件具有如上所述的结构，所以势垒形成为阻挡从接触部分注入的少数载流子(电子或空穴)。
正因为如此，能够抑制或者防止少数载流子流入到光电转换区域中。
因此，能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流。
另外，本发明的摄像设备包括：本发明的上述的固态摄像元件；用于聚集入射光的聚光光学部分；以及用于处理在上述固态摄像元件中通过光电转换而获得的信号的信号处理部分。
另外，本发明的另一个摄像设备包括：本发明的上述的另一个固态摄像元件；聚集入射光的聚光光学部分；以及用于处理在上述固态摄像元件中通过光电转换获得的信号的信号处理部分。
结果，因为能够抑制或者防止因少数载流子流入到光电转换区域中而产生的暗电流，所以能够实现高清晰度的摄像设备。
现在，将通过模拟结果来描述本发明的原理。
图18A是示出通过进行模拟而获得结构的示意图。
如图18A所示，采用左侧p型区域和具有高杂质浓度的右侧p+型区域彼此接合的结构。
首先，电子设置在p型区域中，并且作为少数载流子扩散到该p型区域。这时，假设弛豫时间(relaxationtime)足够长。
图18B是沿着图18A的Z-Z’线的电势图。
如图18B所示，阻挡电子的势垒形成在p型区域与p型区域右侧的p+型区域之间。另外，在进行模拟的同时，势垒的电势从0meV变化到75meV。因此，基于进入p+型区域的电子的多少来确定势垒的效果。
图19示出了作为模拟结果的势垒电势与流入到p+型区域中的电子的相对数值之间的关系。
由图19可见，当在没有势垒(电势＝0meV)的情况下将流入到p+型区域中的电子量设定为1时，在30meV的情况下，流入到p+型区域中的电子减少到约0.7倍，并且在60meV的情况下，流入到p+型区域中的电子减少到约0.5倍。
当考虑与势垒对应的p+型区域和p型区域之间的浓度差时，Si的本征能级和p型准费米能级之差与杂质浓度之间的关系由公式(1)表示：
Ei–Efp＝kBTln(NA/ni)....(1)
其中Ei是Si的本征能级，Efp是p型Si的准费米能级，kB是波尔兹曼常数，T是温度(K)，NA是杂质密度，而ni是Si的本征密度。
基于公式(1)的计算可以理解的是，在T＝300K处，当杂质浓度改变为五倍时，形成约42meV的势垒，并且当杂质浓度增加一位数时，形成约60meV的势垒。
由该结果与图19所示结果的组合可以理解的是，p+型区域的杂质浓度增加一位数，电子流入到p+型区域中的量可以减少到约一半。
对于第一导电类型的杂质区域形成为势垒的结构而进行上述模拟。
同样，甚至对于电势比第一导电类型的隔离区域低的区域形成为势垒的结构，电子流入到p+型区域中的量也减少以对应于势垒的电势。
2.第一实施例
接着，将在下面描述本发明的具体实施例。
图1是示出根据本发明第一实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图1示出了固态摄像元件的一部分摄像区域(两个像素长×四个像素宽)的俯视图。
应当注意的是，固态摄像元件的整个构造可以与图20类似。
如图1所示，包括光电二极管的光电转换区域17形成在每个像素中。复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14这三个晶体管作为一组连续地形成在上一行像素的光电转换区域17和下一行像素的光电转换区域17之间。
阱接触18形成在这三个晶体管12、13和14的相邻两组之间的中间位置。
另外，p型隔离区域5形成在水平相邻的像素光电转换区域17之间以及垂直相邻的像素光电转换区域17之间。
像素的光电转换区域17通过传输晶体管11的传输栅极TG连接到浮置扩散区域FD。浮置扩散区域FD通过每一个都由虚线表示的配线连接到放大晶体管13的栅极和复位晶体管12的n+型区域6。
另外，右侧和左侧两个像素的光电转换区域17连接到共用的浮置扩散区域FD、放大晶体管13和复位晶体管12。
传输晶体管11将通过光电转换在光电转换区域17中产生的电荷传输到浮置扩散区域FD。
复位晶体管12将浮置扩散区域FD中累积的电荷释放，以使浮置扩散区域FD复位。
放大晶体管13以其栅极连接到浮置扩散区域FD，并将信号电压放大以对应于浮置扩散区域FD中的电荷量。
当选择晶体管14基于从选择线SEL提供的电压而导通时，选择晶体管14将放大晶体管13放大的信号电压传送到垂直信号线15。
另外，图2是示出图1所示的固态摄像元件的像素的电路构造的电路图。
如图2所示，像素包括：每一个都用作光电转换元件的光电二极管PD1和PD2、传输晶体管11、复位晶体管12、放大晶体管13、选择晶体管14、垂直信号线15和浮置扩散区域CFD。
复位晶体管12、传输晶体管11和选择晶体管14分别连接到复位线RST、传输线TX和水平选择线SEL，并根据来自垂直选择电路(参考图20)的脉冲信号而被驱动。
光电二极管PD以其一端接地，将入射到其上的光通过光电转换而转换成电子(或空穴)并在其中累积所产生的电荷(电子或空穴)。光电二极管PD1和PD2通过各自的传输晶体管11连接到浮置扩散区域CFD。另外，通过导通传输线TX1和TX2，来自光电二极管PD1和PD2的电荷被传输到浮置扩散区域CFD。
浮置扩散区域CFD的一端连接到放大晶体管13的栅极电极，并且该一端通过选择晶体管14进一步连接到垂直信号线15。多个单元像素连接到垂直信号线15。因此，将连接到某给定垂直信号线15的选择晶体管14导通，从而使来自所希望的光电二极管的信号输出。垂直信号线15连接到由恒定电压偏置的晶体管(恒流源)16，并且与放大晶体管13组合构成所谓的源极跟随器电路。
另外，如图1所示，浮置扩散区域FD、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14在两个像素间共享。因此，两个像素的传输晶体管11连接到共享的浮置扩散区域FD、复位晶体管12和放大晶体管13。
对于阱接触和光电转换区域之间仅存在p型区域的结构，从阱接触注入的电子扩散进入到n型区域中而成为暗电流。这是一个问题。
为了应对这样的情形，在第一实施例中，如图1和作为图1的放大俯视图的图3所示，p+型区域21在阱接触18和光电转换区域17之间形成为防电子扩散的区域。
具体地讲，条状p+型区域21横向地形成在上一行像素的光电转换区域17与下一行像素的光电转换区域17之间并形成在阱接触18与三个晶体管12、13和14之间。就是说，p+型区域21形成为具有平面图案，该平面图案形成为围绕三个晶体管12、13和14的n+型区域6以及阱接触18的图案。
另外，p+型区域21形成为具有平面图案，该平面图案形成为位于复位晶体管12的n+型区域6和阱接触18之间的图案，即垂直于条状图案的纵向图案。
通过形成p+型区域21，势垒形成在像素的光电转换区域17与阱接触18之间，从而能够抑制电子流入到光电转换区域17中。
应当注意的是，因为从阱接触18产生的电子需要释放，所以优选地，采用势垒不形成在阱接触18周围的至少一部分中的结构，从而允许电子在n型区域中得以释放。
因此，在第一实施例中，如图1和3所示，用作势垒的p+型区域21不形成在阱接触18周围的选择晶体管14的n+型区域6的一侧(图1中的左侧)。如图2的电路图所示，选择晶体管14的n+型区域6连接到垂直信号线15。
以这样的方式，电子可以在选择晶体管14的连接到垂直信号线15的n+型区域6中得以释放。
如上所述，在图1和3中，阱接触18中产生的电子在连接到垂直信号线15的n+型区域6中得以释放。
其原因是因为提供在阱接触18的复位晶体管12侧的n+型区域6连接到浮置扩散区域FD，因此产生的电子可能被检测为暗电流。
另一方面，因为垂直信号线15提供在输出缓冲器的后续阶段，因此即使在少量电子流入到n+型区域6中时，对垂直信号线15的影响也很小。
在第一实施例的结构中，p型隔离区域的杂质浓度在约1×1017至约5×1018cm-3的范围，并且用作势垒的p+型区域21的杂质浓度在约1×1018至约1×1020cm-3的范围。
此时，处于构造有效势垒的目的，优选地，p+型区域21的杂质浓度约为p型隔离区域5的杂质浓度的约5至100倍大。
如上所述，采用p+型区域21的杂质浓度足够高于p型隔离区域5的杂质浓度的结构。
另外，在第一实施例中，用作势垒的p+型区域21形成为从像素的光电转换区域17之间的边界向内侧略微偏离。结果，能够防止p+型区域21形成的势垒与光电转换区域17之间的电场大于所需地增加。因此，能够减少暗电流。
另外，图4示出了沿着图1的A-A’线剖取的截面图。
如图4所示，光电转换区域17、晶体管的n+型区域6和p型隔离区域5形成在p型阱区域2中，p型阱区域2具有低的杂质浓度且形成在半导体基板1上。
阱接触18在p型隔离区域5上形成为接触部分。另外，通过阱接触18提供电势，从而可以将p型阱区域2固定到给定的电势。用于减小接触电阻的p+型区域7形成在p型隔离区域5的在阱接触18下面的部分中。
另外，用作势垒的p+型区域21形成在阱接触18下面的p+型区域7和光电转换区域17之间的p型隔离区域5中，光电转换区域17包括n型电荷累积区域3和p+型正电荷累积区域4。
为了防止电子流入到光电转换区域17中，用作势垒的p+型区域21自p型隔离区域5的表面沿深度方向延伸，以在深度方向上形成到一定深度。尽管取决于各区域的结构(尺寸、布局等)，但是用作势垒的p+型区域21可以形成为具有约10nm至约1μm的深度。
另外，连接到垂直信号线15的接触20形成在选择晶体管14的n+型区域6上。
应当注意的是，尽管在图4中用作势垒的p+型区域21形成到与p型隔离区域5相同的深度，但是p型隔离区域5和p+型区域21可以不必具有相同的深度。就是说，p型隔离区域5和p+型区域21中的一个可以深于另一个，或者可以浅于另一个。
另外，图5示出了沿着图3的B-B’线剖取的截面图。
如图5所示，用作势垒的p+型区域21形成在阱接触18下面的p+型区域7和复位晶体管12的n+型区域6之间，复位晶体管12的n+型区域6连接到浮置扩散区域FD。结果，由于电子e-被p+型区域21阻挡，所以防止了阱接触18中产生的电子e-流入到浮置扩散区域FD中。
图6示出了图5的截面图中的能带图。
在第一实施例中，用作势垒的p+型区域21形成在阱接触18和光电转换区域17之间。因此，因为势垒的存在，从阱接触18作为少数载流子注入的电子e-难以注入到光电转换区域17中。另外，电子e-释放到提供在没有形成势垒的一侧且连接到垂直信号线15的n+型区域6。
应当注意的是，在第一实施例中，图1的横向方向上的条状p+型区域21和图1的纵向方向上的p+型区域21可以采用同一掩模同时形成，或者可以分别采用不同的掩模依次形成。
在后一形成方法的情况下，两个p+型区域21的杂质浓度可以彼此相同，或者可以彼此略微不同。
3.第二实施例
图7是示出根据本发明第二实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图8是示出在图7所示的阱接触附近的部分的结构的放大俯视图。
在第二实施例中，用作势垒的p+型区域21形成在阱接触18和光电转换区域17之间。
就是说，p+型区域21不形成在复位晶体管12的n+型区域6和阱接触18之间，尽管在第一实施例中p+型区域21形成在了那里。
结果，如图8的箭头所示，从阱接触18产生的电子e-流入到阱接触18右侧和左侧的n+型区域6中。
因为第二实施例中的其他结构与图1至图5所示的第一实施例相同，所以与第一实施例对应的构成元件分别由相同的附图标记或符号表示，并且在此省略其重复描述。
在第二实施例中，p+型区域21没有形成在复位晶体管12的n+型区域6和阱接触18之间。这样，存在电子e-从复位晶体管12的n+型区域6通过配线流入到浮置扩散区域FD中的可能性。
然而，因为在读取操作之前进行复位操作，所以电子流入到浮置扩散区域FD中的影响不比流入到光电转换区域17中的情况大。
在第二实施例中，用作势垒的p+型区域21的平面图案具有简单结构，p+型区域21的平面图案仅包括横向方向上的条形图案。因此，用于杂质注入的掩模结构可以比第一实施例中的结构简单。
结果，能够简化制造工艺且使掩模易于形成。具体地讲，当像素间的间隔随着多像素改进而缩短时，用作势垒的p+型区域21的宽度也变窄，因此难于形成具有复杂形状的掩模。因此，第二实施例中的结构变得有效。
4.第三实施例
图9是示出根据本发明第三实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图10是沿着图9的C-C’线剖取的截面图。
在第三实施例中，改变了像素区域内晶体管的布置，由此分别连接到电源VDD的n+型区域6分别设置为靠近阱接触18以面向阱接触18的两侧。
就是说，在第一实施例中，三个晶体管12、13和14设置为连续的一组。另一方面，在第三实施例中，如图9所示，复位晶体管12设置为独立于另外两个晶体管(即，放大晶体管13和选择晶体管14)。另外，在复位晶体管12和放大晶体管13的两个n+型区域6中，分别连接到电源VDD的n+型区域6设置在阱接触18侧。
另外，在第三实施例中，对于每个像素，每行像素的光电转换区域17上侧的复位晶体管12连接到每行像素的光电转换区域17下侧的放大晶体管13和选择晶体管14。因此，每个由虚线表示的位置与图1所示的第一实施例的不同。
另外，类似于图7所示的第二实施例的情况，用作势垒的p+型区域21仅形成在阱接触18和光电转换区域17之间，从而p+型区域21仅具有横向方向上的条状平面图案。
因为第三实施例中的其他结构与图7和8所示的第二实施例相同，所以与第二实施例对应的构成元件分别由相同的附图标记或符号表示，并且在此省略其重复描述。
由于在第三实施例中采用了上述的结构，所以从阱接触18注入的电子被释放到连接到各电源线VDD且设置在阱接触18的右侧和左侧的n+型区域6。
因此，因为从阱接触18注入的电子不流到浮置扩散区域FD中，所以与第二实施例的情况相比，可以进一步减少暗电流。
5.第四实施例
图11是示出根据本发明第四实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图12是沿着图11的D-D’线剖取的截面图。
在第四实施例中，绝缘体8和绝缘体8下面的p型隔离区域5用作隔离区域以在像素的光电转换区域17等之间实现隔离。绝缘体8形成为覆盖p型隔离区域5。
还是在第四实施例中，与第三实施例的情况类似，用作势垒的p+型区域21仅形成在阱接触18和光电转换区域17之间，从而p+型区域21具有横向方向上的条状平面图案。
因为第四实施例中的其他结构与图9和10所示的第三实施例相同，所以与第三实施例对应的构成元件由相同的附图标记或符号表示，并且在此省略其重复描述。
用作势垒的p+型区域21可以在形成绝缘体8之前通过进行杂质注入而形成，或者可以在形成绝缘体8之后通过绝缘体8进行杂质注入而形成。
在第四实施例中，复位晶体管12形成为独立于放大晶体管13和选择晶体管14，并且连接到各电源线的n+型区域6分别设置在阱接触18的右侧和左侧。
另一方面，与第一实施例的情况类似，也可以采用三个晶体管12、13和14形成为一组的结构。
在第四实施例中，用作势垒的p+型区域21形成为横向条状形状。
另一方面，与第一实施例的情况类似，也可以采用用作势垒的p+型区域21仅形成在阱接触18的右侧和左侧中的一侧的结构，并且电子仅释放到另一侧的连接到电源的n+型区域6。
另外，在第四实施例中，晶体管的布置与第三实施例相同。
另一方面，也可以采用任何其他合适的晶体管布置，例如第一和第二实施例中的晶体管布置。
6.第五实施例
图13是示出根据本发明第五实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图14是沿着图13的E-E’线剖取的截面图。
在第五实施例中，如图13和14所示，由绝缘体8组成的隔离区域没有形成在阱接触18和分别提供在阱接触18右侧和左侧的n+型区域6之间。
另外，用作势垒的p+型区域21在没有形成绝缘体8的部分中以横向的条状形状形成，以围绕阱接触18。
因为从阱接触18注入的电子向光电转换区域17的流动被用作势垒的p+型区域21抑制，所以从阱接触18注入的电子被释放到阱接触18右侧和左侧的n+型区域6。
应当注意的是，尽管在图13和14中p+型区域21形成为接触绝缘体8，但是即使在p+型区域21不接触绝缘体8时，也仅需在阱接触18和绝缘体8之间形成p+型区域21。
在第五实施例中，采用上述结构，由此在形成绝缘体8后，可以与第一实施例类似地形成p+型区域21。
另外，因为p+型区域21可以设置为远离光电转换区域17，所以可以进一步减少暗电流。
因为第五实施例中的其他结构(除绝缘体8和p+型区域21之外的结构)与图11和12所示的第四实施例的相同，所以与第四实施例对应的构成元件分别由相同的附图标记或符号表示，并且在此省略其重复描述。
应当注意的是，在上述的第四和第五实施例的每一个中，p型隔离区域5形成在绝缘体8下面并接触绝缘体8。
另一方面，例如，p+型区域还可以形成在p型隔离区域5的接触绝缘体8的部分(表面部分)中，由此抑制半导体与绝缘体8界面附近的界面能级的影响(暗电流等)。
7.第六实施例
图15是示出根据本发明第六实施例的固态摄像元件的主要部分的示意性结构的俯视图。另外，图16是示出改变图15所示的一部分结构的示意性结构的俯视图。
在第一至第五实施例的每一个中，阻挡电子的势垒由p+型区域21形成。
另一方面，在第六实施例中，n型杂质注入到位于p型隔离区域5和光电转换区域17之间的边界的内侧的隔离区域5中，以使相对电势低于隔离区域5的电势，由此形成阻挡电子的势垒。
例如，当隔离区域5的杂质浓度设定为约5×1018cm-3时，n型杂质的杂质浓度约为4×1018cm-3。结果，约五倍的浓度差产生在阱接触18的周围与光电转换区域17周围的p型隔离区域5之间，由此使得可以形成势垒。
当n型杂质注入也用作用于晶体管沟道部分进行阈值调整的杂质注入时，可以实现n型杂质注入而不增加工艺数目。
在图15所示的结构中，n型杂质注入到横向延伸的条状区域23中，该条状区域23围绕阱接触18下面的p+型区域7以及复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14的n+型区域6。
结果，可以使电势低于条状区域23周围的隔离区域5的电势。因此，从阱接触18注入的电子可以释放到右侧和左侧的n+型区域6。
在图16所示的结构中，n型杂质注入到区域24中，该区域24围绕阱接触18下面的p+型区域7和p+型区域7左侧的晶体管(在与图1相同的布局中的选择晶体管14)的n+型区域6。另外，没有n型杂质注入到p+型区域7右侧的晶体管(在与图1相同的布局中的复位晶体管12)的n+型区域6的周围。
结果，可以使电势低于区域24周围的隔离区域5的电势。因此，从阱接触18注入的电子可以仅释放到左侧的n+型区域6。
应当注意的是，在阱接触18左侧注入n型杂质的程度在图16中并未示出。例如，在与图1的布局相同的情况下，仅需将n型杂质注入到选择晶体管14的栅极电极的在阱接触18侧的边缘中，或者注入到与选择晶体管14的栅极电极下面的部分靠近的部分中。
应当注意的是，对于从阱接触作为少数载流子注入的电子的势垒结构，除第一至第六实施例的每一个中的结构(p+型区域21以及具有较低电势的区域23和24)之外的结构也是可预期的。
例如，可以形成由p型隔离区域中的阱接触与光电转换区域之间的绝缘体组成的势垒，或者可以形成由带隙与其他每一个部分大大不同的区域组成的势垒，因为该区域包含的元素与其他每一个部分中所包含的元素不同。
在上述的第一至第六实施例的每一个中，共同地形成到两个像素的三个晶体管(即，复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14)形成在各像素行的光电转换区域17之间。然而，共同形成到多个像素的晶体管的位置绝不局限于这样的各行之间的位置。就是说，也可以采用任何其他合适的布置，以使得晶体管例如设置在各列之间，或者设置在各行之间以及各列之间。
在上述的第一至第六实施例的每一个中，在多个像素当中共享三个晶体管12、13和14。
本发明也可以简单地应用于为每个像素提供这些晶体管的结构。
然而，因为在该结构中，阱接触和光电转换区域之间的距离相对较短，所以优选地，像素的平面布局设计为可以形成用作势垒的p+型区域。
例如，因为在图22所示的结构中阱接触68显著地靠近光电转换区域67，所以难于在阱接触68和光电转换区域67之间形成p+型区域。于是，所考虑的是，采取阱接触下面的p+型区域和光电转换区域通过绝缘体组成的隔离区域而彼此隔离的结构(参考日本专利No.4,075,773中的图14所示)，并且类似于第四实施例的情况，用作势垒的p+型区域进一步形成在由绝缘体组成的隔离区域下面。另外，可以采取这样的结构，使阱接触和光电转换区域之间的间隔宽于图22所示的结构，由此允许p+型区域形成在阱接触和光电转换区域之间。
当与图22所示的结构一样阱接触形成在光电转换区域的拐角处时，例如，用作势垒的p+型区域可以形成为在阱接触和光电转换区域之间具有L字母状的平面图案。
在上述的第一至第六实施例的每一个中，四个晶体管(即，传输晶体管11、复位晶体管12、放大晶体管13和选择晶体管14)提供在每个像素中。
本发明绝不局限于这四个晶体管提供在每个像素中的结构，因此也包含两个晶体管或者三个晶体管提供在每个像素中的结构。仅需在每个像素中至少提供传输晶体管和放大晶体管。另外，传输晶体管可以提供在每个像素中，而除传输晶体管之外的晶体管(即，复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管)可以提供为被多个像素所共用。
在本发明上述的第一至第六实施例的每一个中，第一导电类型设定为p型，而第二导电类型设定为n型。
本发明还包含导电类型相反的结构，也就是，第一导电类型设定为n型，而第二导电类型设定为p型。在该构造中，光电转换区域的电荷累积区域为p型，n型隔离区域形成在阱接触的周围，并且n+型区域提供在阱接触和光电转换区域之间以由此形成势垒。
另外，在本发明中，构成包括半导体基板和阱区域等的固态摄像元件的半导体材料绝不局限于通常所用的硅，而是也可以采用任何其他合适的半导体材料。
8.第七实施例
图17是示出根据本发明第七实施例的摄像设备的示意性构造的框图。
如图17所示，摄像设备40包括：具有透镜系统41的成像系统、固态摄像元件(成像传感器)42、数字信号处理器(DSP)43、存储器44、显示装置45、记录装置46、操作系统47和电源系统48。
透镜系统41是用于聚集入射光的聚光系统。
DSP43是用于处理在固态摄像元件42中通过光电转换获得的信号的信号处理部分。
从而，根据本发明上述实施例的固态摄像元件用作固态摄像元件42。
因为摄像设备40包括根据本发明第一实施例的固态摄像元件，由此减少了暗电流，所以能够实现高清晰度的摄像设备40。
应当注意的是，本发明的摄像设备绝不局限于图17所示的构造，因此本发明可以应用于只要固态摄像元件的摄像设备。
例如，固态摄像元件可以具有固态摄像元件形成为一个芯片的形式，或者固态摄像元件可以是具有摄像功能的模块形式，在该模块形式中集成封装有摄像部分和信号处理部分或者光学系统。
本发明的摄像设备可以应用于各种摄像设备，例如照相机或者具有摄像功能的移动设备。另外，就“摄像”的广泛意义而言，本发明包含指纹检测设备等。
本发明绝不局限于上述实施例，因此可以采用各种构造而不脱离本发明的主题。
本申请包含2010年3月29日提交至日本专利局的日本优先权专利申请JP2010-075400中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (6)

1.一种成像装置，其特征在于，包括：
多个光电转换元件，包括第一光电转换元件和第二光电转换元件；
阱接触，对阱区域施加预定电压；
隔离区域，设置在所述第一光电转换元件和第二光电转换元件之间；
其中，
所述隔离区域包括绝缘膜，
所述第一光电转换元件和第二光电转换元件共享浮置扩散元件、放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管，
所述阱接触、选择晶体管和放大晶体管设置在同一行。
2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述阱区域形成在所述第一光电转换元件和第二光电转换元件之间，并且形成在所述阱接触与所述放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管之间。
3.如权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述阱区域形成为从所述第一光电转换元件和第二光电转换元件之间的边界向内侧略微偏离。
4.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述阱区域形成在所述阱接触与所述第一光电转换元件和第二光电转换元件之间。
5.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述绝缘膜形成为覆盖所述隔离区域。
6.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述阱区域在没有形成所述绝缘膜的部分中形成为围绕所述阱接触。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5564874B2 (ja) * 2009-09-25 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP5538976B2 (ja) 2010-03-29 2014-07-02 ソニー株式会社 固体撮像素子、撮像装置
JP6018376B2 (ja) * 2011-12-05 2016-11-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP6172888B2 (ja) * 2012-01-18 2017-08-02 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
JP6021613B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-09 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置、および、撮像システム
JP6152060B2 (ja) * 2014-02-14 2017-06-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びカメラ
JP5874778B2 (ja) * 2014-04-30 2016-03-02 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置
JP6529221B2 (ja) * 2014-05-14 2019-06-12 キヤノン株式会社 光電変換装置及びその製造方法
JP2016111425A (ja) 2014-12-03 2016-06-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 撮像装置
JP6497541B2 (ja) * 2014-12-26 2019-04-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
JP7006268B2 (ja) * 2015-06-05 2022-01-24 ソニーグループ株式会社 撮像素子、電子機器、並びに、製造装置および方法
KR102460175B1 (ko) * 2015-08-21 2022-10-28 삼성전자주식회사 쉐어드 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서
JP6752585B2 (ja) 2016-02-19 2020-09-09 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム
KR102356913B1 (ko) * 2017-07-03 2022-02-03 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102358317B1 (ko) * 2017-07-20 2022-02-08 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102551862B1 (ko) 2018-01-29 2023-07-06 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102574973B1 (ko) * 2018-09-17 2023-09-06 에스케이하이닉스 주식회사 P-형 분리 구조를 갖는 이미지 센서
KR20210017459A (ko) * 2019-08-08 2021-02-17 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
WO2024042862A1 (ja) * 2022-08-25 2024-02-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043393A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and image pickup system
JP2007134639A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Canon Inc 光電変換装置及びそれを用いた撮像素子
CN101641789A (zh) * 2007-03-06 2010-02-03 普廷数码影像控股公司 用以减小像素阵列中的接地电阻的方法、设备和系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0475773A (ja) 1990-07-18 1992-03-10 Daido Steel Co Ltd 金属管の拡散接合方法および挿入材
JP4282049B2 (ja) 2002-02-28 2009-06-17 キヤノン株式会社 半導体装置、光電変換装置及びカメラ
JP3840203B2 (ja) * 2002-06-27 2006-11-01 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置を用いたカメラシステム
US7091536B2 (en) * 2002-11-14 2006-08-15 Micron Technology, Inc. Isolation process and structure for CMOS imagers
JP4075773B2 (ja) 2003-11-05 2008-04-16 ソニー株式会社 固体撮像装置
JP2006032385A (ja) 2004-07-12 2006-02-02 Canon Inc 固体撮像装置
JP2006073736A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Canon Inc 光電変換装置、固体撮像装置及び固体撮像システム
JP2007095917A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
KR100837271B1 (ko) * 2006-08-10 2008-06-12 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 그 제조방법
JP2009026984A (ja) 2007-07-20 2009-02-05 Nikon Corp 固体撮像素子
JP4863517B2 (ja) * 2008-01-15 2012-01-25 キヤノン株式会社 光電変換装置及びカメラ
JP2009302103A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Sony Corp 固体撮像装置およびその製造方法および撮像装置
JP5538976B2 (ja) * 2010-03-29 2014-07-02 ソニー株式会社 固体撮像素子、撮像装置
CN103828047A (zh) * 2011-07-22 2014-05-28 科洛斯巴股份有限公司 用于非易失性存储器装置的p+硅锗材料的种子层及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043393A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and image pickup system
JP2007134639A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Canon Inc 光電変換装置及びそれを用いた撮像素子
CN101641789A (zh) * 2007-03-06 2010-02-03 普廷数码影像控股公司 用以减小像素阵列中的接地电阻的方法、设备和系统

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Publication number Publication date
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