CN1166000C - 固体摄象装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种固体摄象装置。其中，被器件隔离区域(12)包围起来的器件区域，具有传送门电路的栅极电极(15)的延伸方向的宽度为W1的矩形形状。传送门电路的沟道宽度W2尽可能地大，例如，成为与器件区域的宽度W1相等。在栅极电极(15)的源极一侧的整个器件区域上配置光电二极管的信号存储区域(13)。在栅极电极(15)的漏极一侧的器件区域上配置在栅极电极(15)的延伸方向上的宽度为W3的检测部分(14)。检测部分(14)的尺寸被设定为很可能地小。在栅极电极的延伸方向上的检测部分(14)的2个边缘部分，都从器件隔离区域隔离开来，且上述检测部分的沿上述传送门电路方向延伸的宽度比上述光电变换器件的区域的宽度窄。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄象装置的象素部分的器件(device)构造。
背景技术
图18示出了放大型固体摄象装置的象素部分的电路构成。
象素由用来把光信号变换成电信号(电荷)的光电二极管(photo-diode)21、用来把光电二极管21的电荷传送至检测部分(检测节点(node))D的传送门电路22、用来使检测部分D的电荷(电位)复位(reset)的复位门电路23、放大检测部分D的电位的放大门电路24和用来输出被选象素的电位的选择门电路25构成。
在光电二极管21中在一定期间内进行光电变换，而且把存储在信号存储区域中的电荷，经由传送门电路22传送至检测部分D。从光电二极管传送至检测部分D的电荷，使检测部分D的电位变化。放大门电路24，由于放大该检测部分D的电位变化，故放大后的信号电位可以从象素输出。
图19示出了光电二极管和传送门电路的现有的器件构造的平面布局(layout)。另外，图20是沿图19的XX-XX线的剖面图，图21是沿图19的XXI-XXI线的剖面图。
在p型半导体衬底(或p型阱(well)区域)11上边，设置器件隔离区域12。在本例中，器件隔离区域12由用LOCOS(Local Oxidation ofSilicon，硅局部氧化)法形成的场(field)氧化膜构成。但是，器件隔离区域12，也可以由具有STI(Shallow Trench Isolation，浅沟隔离)构造的氧化膜等构成。
在被器件隔离区域12围起来的器件区域内，配置光电二极管和传送门电路。
在本例中，光电二极管由p型半导体衬底11、在半导体衬底11内形成的n型信号存储区域(杂质扩散层)13构成。传送门电路，由在p型半导体衬底11内形成的n型信号存储区域13和n+型检测部分(检测节点)及在信号存储区域13与检测部分14之间的沟道区域上边形成的栅极电极15构成。
n型信号存储区域13，在成为光电二极管的阴极(cathode)的同时，还成为传送门电路的源极。n型信号存储区域13，为了把因光电变换而存储在信号存储区域13内的全部电荷充分地传送至检测部分14，应尽可能地设定为低的杂质浓度。此外，检测部分14被连接到放大器(例如，图18的放大门电路24)17上。
在这里，在上边所说的放大型固体摄象装置中，寄生于检测部分14中的电容(capacitor)越小，则对于存储在信号存储区域13内的一定的电荷量来说，在检测部分14中就可以得到越大的信号电位。即，这意味着寄生于检测部分14内的电容越小，作为图象传感器(image sensor)的光灵敏度将变得越大。
于是，作为检测部分14，为了降低寄生电容，增大作为图象传感器的光灵敏度，理想的是用尽可能小的尺寸(size)进行设计。另一方面，对于信号存储区域13来说，为了接受尽可能多的光，借助于光电变换产生更多的的电荷，重要的是用尽可能大的尺寸进行设计。
由此可知，如图19所示，现有的固体摄象装置的象素部分的信号存储区域13，被设定成大的尺寸，检测部分14则被设定成小的尺寸。
如图19所示，在现有的固体摄象装置中，信号存储区域13的尺寸被设定为尽可能地大，而检测部分14的尺寸被设定为尽可能地小。
在这里，器件区域被器件隔离区域包围起来，器件区域的位置和尺寸，由器件隔离区域12定义。此外，在本例中，信号存储区域12和检测部分14的位置和尺寸也由器件隔离区域12定义。即，信号存储区域13和检测部分14的边缘部分(与沟道区域接连的部分除外)，与器件隔离区域12的边缘一致。
但是，器件区域由半导体(例如硅(Silicon))构成，器件隔离区域12由绝缘体(例如，二氧化硅)构成。即，构成器件区域的材料与构成器件隔离区域12的材料彼此不同，当然，两材料的热膨胀系数也彼此互异。
因此，在器件隔离区域12的形成步骤(step)或其它的步骤中加热的情况下，常常会产生这样的缺点：产生热应力，在器件隔离区域12附近的半导体层(器件区域)中产生晶体缺陷。而该晶体缺陷将成为漏泄(leak)电流的原因，该漏泄电流，特别是将使检测部分14的电位发生变化。即，起因于漏泄电流产生伪信号，使得不能确保固体摄象装置的稳定动作。
此外，如图19和图20所示，在光电二极管中，人们熟知所谓的KTC噪声(noise)(K：玻尔茨曼常数(Boltzmann’s Constant)、T：绝对温度、C：光电二极管的电容)将成为问题。为了防止该KTC噪声，可以在n型信号存储区域13上边形成p+型屏蔽层，把光电二极管作成为埋入型。
借助于埋入型光电二极管构造的采用，使低杂质浓度的n型信号存储区域13完全耗尽化，使得信号存储区域13的全部的电荷都可以完全地传送给检测部分14。即，该构造具有使信号存储区域13的表面的缺陷能级非激活化，抑制漏泄电流，降低KTC噪声的效果。
埋入型光电二极管的耗尽化电位由2维效应决定。为此，信号存储区域13的周边部分的耗尽化电位比其中心部分的耗尽化电位低。因此光电二极管的尺寸(信号存储区域13的尺寸)越小，作为结果，用来使整个信号存储区域13的耗尽化的耗尽化电位就越小，对于电荷的完全传送是合适的。
但是，如上所述，为了接受尽可能多的光，以借助于光电变换产生更多的电荷，信号存储区域13的尺寸又不能小。
这样的折中妥协(trade-off)的问题，对于传送门电路(读出门电路)的沟道宽度也会发生。就是说，如图19所示，通常，传送门电路的沟道宽度(与检测部分14的一个方向的尺寸相等)W2要设定为比信号存储区域13的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W1还窄。其理由如下：如上所述，使检测部分14尽可能地小，信号存储区域13尽可能地大，对于接受更多的光，增大图象传感器的光灵敏度是有好处的。
但是，当传送门电路的沟道宽度W2变窄时，由于从信号存储区域13向检测部分14传送电荷的传送路径变窄，故作为结果，将变得难于读出电荷，变得不能充分地实现电荷的完全传送。
为避免该问题，虽然可以加宽传送门电路的沟道宽度W2，但是在该情况下，检测部分14的尺寸也同时会增大。即，当为了进行电荷的完全传送而加宽传送门电路的沟道宽度W2时，检测部分14的尺寸增大，使得图象传感器的光灵敏度降低下来。
如上所述，在现有的固体摄象装置中，第1，由于除了沟道区域一侧的边缘部分外，整个检测部分的边缘部分都与器件隔离区域进行接触，故起因于在器件隔离区域的周边部分产生的晶体缺陷，存在着在检测部分上产生漏泄电流、产生伪信号的问题。
第2，由于要把更多的光变换成电荷，而且，增大光灵敏度，在现有技术的情况下，要把光电二极管的信号存储区域的尺寸设定得尽可能地大，把检测部分的尺寸设定得尽可能地小。但是，在该情况下，传送门电路的沟道宽度变窄，对于电荷的完全传送是不合适的。此外，当加宽传送门电路的沟道宽度时，则存在着检测部分的尺寸增大，光灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而发明的，其目的在于作成为使得第1，抑制起因于器件隔离区域的周边部分的晶体缺陷的检测部分的漏泄电流，第2，即便是加宽沟道宽度，检测部分的尺寸也不会增大，同时实现电荷的完全传送和光灵敏度的提高。
本发明的固体摄象装置，具备：第1导电类型的半导体衬底上边的器件隔离区域；配置在被上述器件隔离区域包围起来的器件区域内的光电变换器件；配置在上述器件区域内用来把由上述光电变换器件产生的电荷传送至检测部分的传送门电路。上述检测部分是配置在上述器件区域内的第2导电类型的杂质区域，而且，除了与上述传送门电路的沟道区域接触的边缘部分之外，上述检测部分的边缘部分的至少一部分与上述器件区域隔离开来，且上述检测部分的沿上述传送门电路方向延伸的宽度比上述光电变换器件的区域的宽度窄。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS(金属氧化物半导体)晶体管，上述传送门电路的沟道宽度，与上述一个方向上的上述器件区域的宽度相等。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述一个方向上的上述检测部分的宽度，比上述一个方向上的上述器件区域的宽度还宽。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述光电变换器件，被配置在上述栅极电极源极一侧，上述检测部分被配置在上述栅极电极的漏极一侧。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的中央部分上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的端部上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的中央部分上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
也可以是，上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的MOS晶体管，上述检测部分被配置为从上述沟道区域的中央部分至端部，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
也可以是，上述检测部分，为上述光电变换器件和与上述光电变换器件不同的另外的光电变换器件所共有。
也可以是，上述光电变换器件，由上述半导体衬底和在上述半导体衬底内形成的第2导电类型的信号存储区域构成。在上述信号存储区域上边配置第1导电类型的表面屏蔽层。
附图说明
图1是本发明的实施形态1的固体摄象装置的平面图。
图2是沿图1的II-II线的剖面图。
图3是沿图1的III-III线的剖面图。
图4是本发明的实施形态2的固体摄象装置的剖面图。
图5是沿图4的V-V线的剖面图。
图6是沿图4的VI-VI线的剖面图。
图7是本发明的实施形态3的固体摄象装置的平面图。
图8是沿图7的VIII-VIII线的剖面图。
图9是沿图7的IX-IX线的剖面图。
图10是本发明的实施形态3的固体摄象装置的平面图。
图11是沿图10的XI-XI线的剖面图。
图12是沿图10的XII-XII线的剖面图。
图13的剖面图示出了埋入型光电二极管的器件构造。
图14是本发明的实施形态4的固体摄象装置的平面图。
图15是沿图14的XV-XV线的剖面图。
图16是沿图14的XVI-XVI线的剖面图。
图17的电路图示出了图14的器件的等效电路。
图18的电路图示出了固体摄象装置的象素部分的一个例子。
图19是现有的固体摄象装置的平面图。
图20是沿图19的XX-XX线的剖面图。
图21是沿图19的XXI-XXI线的剖面图。
具体实施方式
以下，边参看边对本发明的固体摄象装置详细地进行说明。
[实施形态1]
图1是本发明的实施形态1的固体摄象装置的平面图，图2是沿图1的II-II线的剖面图，图3是沿图1的III-III线的剖面图。
在p型半导体衬底(或p型阱区域)11上边设置器件隔离区域12。在本例中，器件隔离区域12由用LOCOS(Local Oxidation of Silicon，硅局部氧化)法形成的场氧化膜构成。但是，器件隔离区域12，也可以由具有STI(Shallow Trench Isolation，浅沟隔离)构造的氧化膜等构成。
在被器件隔离区域12包围起来的器件区域内，配置光电二极管和传送门电路。
在本实施形态中，光电二极管由p型半导体衬底11、在半导体衬底11内形成的n型信号存储区域(杂质扩散层)13构成。另外，如图13所示，也可以在n型信号存储区域13上边形成p+型表面屏蔽层18，使光电二极管变成为埋入型。此外，传送门电路，由在p型半导体衬底11内形成的n型信号存储区域13和n+型检测部分(检测节点)14，及在信号存储区域13与检测部分14之间的沟道区域上边形成的栅极电极15构成。
n型信号存储区域13，在成为光电二极管的阴极的同时，还成为传送门电路的源极。n型信号存储区域13，为了把耗尽化电位形成得低，把因光电变换而存储在信号存储区域13内的全部电荷充分地传送至检测部分14，应尽可能地设定为低的杂质浓度。此外，检测部分14被连接到放大器(例如，图18的放大门电路24)17上。
本实施形态中的器件构造的特征在于：第1，存在于传送门电路(MOS晶体管)的栅极电极15延伸的方向(相当于一个方向)上的检测部分14的2个边缘部分L1、L2都与器件隔离区域12隔离开来(不与器件隔离区域接触)。
就是说，在本实施形态的情况下，被器件隔离区域12包围起来的器件区域，在选择门电路的栅极电极15的两侧(源极一侧和漏极一侧)具有彼此相同的宽度W1。这样一来，在栅极电极15的源极一侧，与现有技术同样，在全体是都配置有光电二极管的信号存储区域13。另一方面，在栅极电极15的漏极一侧，配置有具有宽度比器件区域的宽度W1还窄的宽度W3的检测部分14。作为结果，存在于栅极电极15的延伸方向上的检测部分14的边缘部分，成为与器件隔离区域12隔离开来。
此外，如果用与现有的器件进行比较的方式来说明本实施形态的器件的特征，则可以说本实施形态的特征在于：除去与沟道区域邻接的边缘部分之外，检测部分14的至少一个边缘部分(或，在检测部分14不是矩形的情况下，检测部分14的边缘部分的至少一部分)与器件隔离区域12隔离开来。
采用作成为这样的构成的办法，检测部分14就变不受在器件隔离区域12的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，就可以抑制在检测部分上产生的漏泄电流。其结果是，可以防止伪信号，可以对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
另外，在本实施形态的情况下，虽然存在于栅极电极15的延伸方向上的检测部分14的2个边缘部分L1、L2，已从器件隔离区域12隔离，但是，本发明，除去与沟道区域邻接的边缘部分之外，只要检测部分14的至少一个边缘部分(或，在检测部分不是矩形的情况下，检测部分14的边缘部分的至少一部分)从器件隔离区域12隔离开来即可。
本实施形态的器件构造的特征在于：第2，传送门电路的沟道宽度W2被设定为比检测部分14的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W3还大。例如，传送门电路的沟道宽度W2被设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W1相等。
即，在现有的器件(参看图19)的情况下，传送门电路的沟道宽度W2由于已被设定为与检测部分14的尺寸相同，沟道宽度W2与检测部分14的尺寸互相依赖，因而在电荷的传送与光灵敏度之间发生了折中妥协的问题。对此，倘采用本实施形态的器件，由于沟道宽度W2可以自由地设定而与检测部分14的尺寸W3无关，故可以解决折中妥协的问题。
因此，倘采用本实施形态的器件构造，由于传送门电路的沟道宽度W2最大可以设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸W1相同，故结果成为从信号存储区域13把全部的电荷都完全地传送给检测部分14。此外，即便是作成为这样的构成，对于检测部分14的尺寸来说，由于尽可能地设定得小，故也不会降低作为图象传感器的光灵敏度。
[实施形态2]
本实施形态是上述实施形态1的器件构造的变形例。其特征在于：检测部分14的全部边缘部分L1、L2、L3、L4都从器件隔离区域12隔离开来。
以下，详细地说明本实施形态的器件构造。
图4示出了本发明的实施形态2的器件构造的平面布局，图5是沿图4的V-V线的剖面图，图6是沿图4的VI-VI线的剖面图。
在p型半导体衬底(或p型阱区域)11上边设置器件隔离区域12。在本例中，器件隔离区域12由用LOCOS法形成的场氧化膜构成。但是，器件隔离区域12，也可以由具有STI构造的氧化膜等构成。
在被器件隔离区域12围起来的器件区域内，配置光电二极管和传送门电路。
光电二极管由p型半导体衬底11、在半导体衬底11内形成的n型信号存储区域(杂质扩散层)13构成。另外，如图13所示，也可以在n型信号存储区域13上边形成p+型表面屏蔽层18，使光电二极管变成为埋入型。此外，传送门电路，由在p型半导体衬底11内形成的n型信号存储区域13和n+型检测部分(检测节点)14及在信号存储区域13与检测部分14之间的沟道区域上边形成的栅极电极15构成。
n型信号存储区域13，在成为光电二极管的阴极的同时，还成为传送门电路的源极。n型信号存储区域13，为了把耗尽化电位形成得低，把因光电变换而存储在信号存储区域13内的全部电荷充分地传送至检测部分14，应尽可能地设定为低的杂质浓度。此外，检测部分14被连接到放大器(例如，图18的放大门电路24)17上。
本实施形态中的器件构造的特征在于：第1，检测部分14的全部边缘部分L1、L2、L3、L4都从器件隔离区域12隔离开来(不与器件隔离区域接触)。
就是说，在本实施形态的情况下，被器件隔离区域12包围起来的器件区域，在选择门电路的栅极电极15的两侧(源极一侧和漏极一侧)具有彼此相同的宽度W1。这样一来，在栅极电极15的源极一侧，与现有技术同样，在全体上都配置有光电二极管的信号存储区域13。另一方面，在栅极电极15的漏极一侧，配置有具有宽度比器件区域的宽度W1还窄的宽度W3的检测部分14。此外，在与栅极电极15的延伸方向(相当于一个方向)垂直的方向(另一个方向)上的检测部分14的宽度变得比从另一个方向上的栅极电极15的边缘部分到器件隔离区域的边缘部分为止的宽度还窄。
作为结果，检测部分14的全部的边缘部分，都从器件隔离区域12隔离开来。
采用作成为这样的构成的办法，检测部分14就变得不受在器件隔离区域12的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，就可以抑制在检测部分上产生的漏泄电流。其结果是，可以防止伪信号，可以对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
本实施形态的器件构造的特征在于：第2，传送门电路的沟道宽度W2被设定为比检测部分14的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W3还大。例如，传送门电路的沟道宽度W2被设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W1相等。
即，在现有的器件(参看图19)的情况下，传送门电路的沟道宽度W2由于已被设定为与检测部分14的尺寸相同，沟道宽度W2与检测部分14的尺寸彼此互相依赖，因而发生了在电荷的传送与光灵敏度之间折中妥协的问题。对此，倘采用本实施形态的器件，由于沟道宽度W2可以自由地设定而与检测部分14的尺寸W3无关，故可以解决折中妥协的问题。
因此，倘采用本实施形态的器件构造，由于传送门电路的沟道宽度W2最大可以设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸W1相同，故结果变成为从信号存储区域13把全部的电荷都完全地传送给检测部分14。此外，即便是作成为这样的构成，对于检测部分14的尺寸来说，由于尽可能地设定得小，故也不会降低作为图象传感器的光灵敏度。
[实施形态3]
本实施形态是上边所说的实施形态1的器件构造的变形例。其特征在于把检测部分14配置在矩形的器件区域的角部上，而且，除去与沟道区域接触的边缘部分之外，使检测部分14的边缘部分的至少一部分(具体地说，栅极电极15的延伸方向上的检测部分14的2个边缘部分之内的L1)从器件隔离区域12隔离开来。
以下详细地对本实施形态的器件构造进行说明。
图7示出了本发明的实施形态3的器件构造的平面布局，图8是沿图7的VIII-VIII线的剖面图，图9是沿图7的IX-IX线的剖面图。
在p型半导体衬底(或p型阱区域)11上边设置器件隔离区域12。在本例中，器件隔离区域12由用LOCOS法形成的场氧化膜构成。但是，器件隔离区域12，也可以由具有STI构造的氧化膜等构成。
在被器件隔离区域12围起来的器件区域内，配置光电二极管和传送门电路。
光电二极管由p型半导体衬底11、在半导体衬底11内形成的n型信号存储区域(杂质扩散层)13构成。另外，如图13所示，也可以在n型信号存储区域13上边形成p+型表面屏蔽层18，把光电二极管作成为埋入型。此外，传送门电路，由在p型半导体衬底11内形成的n型信号存储区域13和n+型检测部分(检测节点)14及在信号存储区域13与检测部分14之间的沟道区域上边形成的栅极电极15构成。
n型信号存储区域13，在成为光电二极管的阴极的同时，还成为传送门电路的源极。n型信号存储区域13，为了把耗尽化电位形成得低，把因光电变换而存储在信号存储区域13内的全部电荷充分地传送至检测部分14，应尽可能地设定为低的杂质浓度。此外，检测部分14被连接到放大器(例如，图18的放大门电路24)17上。
采用作成为这样的构成的办法，检测部分14就变得不受在器件隔离区域12的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，就可以抑制在检测部分上产生的漏泄电流。其结果是，可以防止伪信号，可以对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
倘采用上述那样的器件构造，第1，由于除去与沟道区域邻接的边缘部分之外，检测部分14的至少一个边缘部分(或，在检测部分14不是矩形的情况下，检测部分14的边缘部分的至少一部分)被器件隔离区域12隔离开来，故检测部分14就变得难于受在器件隔离区域12的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，就可以抑制在检测部分上产生的漏泄电流。其结果是，可以防止伪信号，可以对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
第2，由于沟道宽度W2可以自由地设定而与检测部分14的尺寸W3无关，故例如可以把检测部分14的尺寸设定得尽可能地小，同时，把传送门电路的沟道宽度W2设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸W1相等。其结果是可以使从信号存储区域13向检测部分14进行的电荷传送完全化，此外，也不会降低作为图象传感器的光灵敏度。
然而，若使用上边所说的实施形态3的器件构造，特别是在把光电二极管作成为埋入型(或者完全传送型)的情况下(参看图13)，则又会产生新的问题。
首先，对沿图7的A-A线的剖面上的光电二极管的信号存储区域13的耗尽化电位进行研究。通常，在固体摄象装置的象素部分及其周边，由于电力线会向器件隔离区域12扩展，故光电二极管的耗尽化电位会因所谓的窄沟道效应而减小。
例如，即便是在图7到图9的器件中，在传送门电路的栅极电极15正下边的沟道区域之内那些距器件隔离区域12近的端部(叫做沟道区域的端部)处，沟道电位也会因窄沟道效应而变低。为此，在沟道区域的端部的情况下，光电二极管的中心部分就达不到高的耗尽化电位，不能实现电荷的完全传送。
为解决这样的问题，例如，人们考虑使用给传送门电路的栅极电极15提供更高的电位的手法。但是，在该情况下，为产生高的电位，就产生了需要新的升压电路的问题，或归因于该高的电位而不能充分地确保栅极耐压的问题。
因此，为了避免起因于窄沟道效应的沟道区域的端部的耗尽化电位的降低的问题，如上边所说的实施形态1和2的器件那样，理想的是把检测部分14配置到光电二极管的电位变成为最高的传送门电路中央部分上。
于是，也可以例如使图7到图9所示的器件构造变形，变成为图10到图12所示的那样的器件构造。
图10示出了本发明的的器件构造的平面布局，图11是沿图10的XI-XI线的剖面图，图12是沿图10的XII-XII线的剖面图。
若用图10到图12所示的器件构造，则使检测部分14的端部L1接近栅极电极15的延伸方向的器件隔离区域12的边缘部分，以便把检测部分14配置在光电二极管的电位变成为最高的传送门电路中央部分上。但是，即便是在该情况下，检测部分14的边缘部分L1，理所当然地不会与器件隔离区域12接触。
倘采用图10到图12所示的器件构造，则虽然检测部分14的尺寸多少会变大，但是，由于检测部分14配置在光电二极管的电位变成为最高的传送门电路中央部分上，故仍可以把由窄沟道效应引起的坏影响抑制到最低限度，可以使电荷的完全传送成为可能。此外，由于检测部分14的边缘部分L1不与器件隔离区域12接触，故由漏泄电流产生的伪信号的问题也可以受到抑制。
[实施形态4]
本实施形态是上边所说的实施形态1的器件构造的改良例。本实施形态的器件构造的特征在于：对于2个光电二极管(光电变换部分)设置1个检测部分以实现象素尺寸的缩小。另外，对于检测部分来说，与上边所说的实施形态1同样，传送门电路的栅极电极的延伸方向(相当于一个方向)的2个端部L1、L2都从器件隔离区域12隔离开来。
以下，详细地对本实施形态的器件构造进行说明。
图14示出了本发明的实施形态4的器件构造的平面布局，图15是沿图14的XV-XV线的剖面图，图16是沿图14的XVI-XVI线的剖面图。
在p型半导体衬底(或p型阱区域)11上边设置器件隔离区域12。在本例中，器件隔离区域12由用LOCOS法形成的场氧化膜构成。但是，器件隔离区域12，也可以由具有STI构造的氧化膜等构成。
在被器件隔离区域12围起来的器件区域内，配置2个光电二极管和2个传送门电路。
光电二极管由p型半导体衬底11、在半导体衬底11内形成的n型信号存储区域(杂质扩散层)13A、13B构成。另外，对于光电二极管来说，如图13所示，也可以作成为为埋入型。此外，传送门电路，由在p型半导体衬底11内形成的n型信号存储区域13A、13B和n+型检测部分(检测节点)14及在信号存储区域13A、13B与检测部分14之间的沟道区域上边形成的栅极电极15A、15B构成。
n型信号存储区域13A、13B，在成为光电二极管的阴极的同时，还成为传送门电路的源极。n型信号存储区域13A、13B，为了把耗尽化电位形成得低，把因光电变换而存储在信号存储区域13A、13B内的全部电荷充分地传送至检测部分14，应尽可能地设定为低的杂质浓度。此外，检测部分14被连接到放大器(例如，图18的放大门电路24)17上。
在本实施形态的器件构造的情况下，如图17的等效电路所示，光电二极管21A经由传送门电路22A连接到检测部分(检测节点)D上，同样，光电二极管21B，也经由传送门电路22B连接到检测部分(检测节点)D上。
这样一来，第1特征在于：存在于传送门电路(MOS晶体管)的栅极电极15A、15B的延伸方向(相当于一个方向)上的检测部分14的2个边缘部分L1、L2都从器件隔离区域12隔离开来(与器件隔离区域12不接触)。
就是说，在本实施形态的情况下，被器件隔离区域12包围起来的器件区域，在选择门电路的栅极电极15A、15B的两侧(源极一侧和漏极一侧)具有彼此相同的宽度W1。这样一来，在栅极电极15A、15B的源极一侧，与现有技术同样，在全体上都配置有光电二极管的信号存储区域13A、13B。另一方面，在栅极电极15A、15B的漏极一侧，配置有具有宽度比器件区域的宽度W1还窄的宽度W3的检测部分14。作为结果，结果变成为存在于栅极电极15A、15B的延伸方向上的检测部分14的边缘部分，从器件隔离区域12隔离开来。
倘采用这样的器件构造，检测部分14就变得不受在器件隔离区域12的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，就可以抑制在检测部分上产生的漏泄电流。其结果是，可以防止伪信号，因而对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
此外，第2个特征在于：传送门电路的沟道宽度W2被设定为比检测部分14的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W3还大。例如，传送门电路的沟道宽度W2被设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸(在这里，意味着一个方向的宽度)W1相等。
倘采用这样的器件构造，则沟道宽度W2可以自由地设定而与检测部分14的尺寸W3无关。就是说，传送门电路的沟道宽度W2最大可以设定为与光电二极管的信号存储区域13的尺寸W1相同。为此，使得从信号存储区域13向检测部分14完全地传送全部的电荷成为可能。此外，即便是作成为这样的构成，对于检测部分14的尺寸W3来说由于可以设定得尽可能地小，故也不会降低作为图象传感器的光灵敏度。
如以上所说明的那样，倘采用本发明的固体摄象装置，第1，除去与沟道区域邻接的边缘部分之外，检测部分的至少一个边缘部分，或在检测部分不是矩形的情况下除了与沟道区域邻接的部分之外，检测部分的边缘部分的至少一部分从器件隔离区域12隔离开来。借助于此，检测部分变成为不受在器件隔离区域的周边部分上发生的晶体缺陷的影响，使得抑制在检测部分上产生的漏泄电流成为可能。其结果是，可以防止伪信号，可以对固体摄象装置的稳定动作作出贡献。
第2，可以把传送门电路的沟道宽度设定为使得例如与光电二极管的信号存储区域的尺寸(一个方向的宽度)相等而与检测部分的尺寸无关。借助于此，使得从光电二极管的信号存储区域向检测部分完全地传送全部的电荷成为可能。此外，对于检测部分14的尺寸来说，由于可以可以与传送门电路的沟道宽度无关地设定得尽可能地小，故也不会降低作为图象传感器的光灵敏度。
Claims (12)
1.一种固体摄象装置，具备：第1导电类型的半导体衬底上的器件隔离区域；配置在被上述器件隔离区域包围起来的器件区域内的光电变换器件；配置在上述器件区域内用来把由上述光电变换器件产生的电荷传送至检测部分的传送门电路，其特征是：上述检测部分是配置在上述器件区域内的第2导电类型的杂质区域，而且，除了与上述传送门电路的沟道区域接触的边缘部分之外，上述检测部分的边缘部分的至少一部分与上述器件区域隔离开来，且上述检测部分的沿上述传送门电路方向延伸的宽度比上述光电变换器件的区域的宽度窄。
2.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述传送门电路的沟道宽度，与上述一个方向上的上述器件区域的宽度相等。
3.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管。
4.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述一个方向上的上述检测部分的宽度，比上述一个方向上的上述器件区域的宽度还宽。
5.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述光电变换器件，被配置在上述栅极电极的源极一侧，上述检测部分被配置在上述栅极电极的漏极一侧。
6.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的中央部分上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
7.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的端部上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
8.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述检测部分被配置在上述沟道区域的中央部分上，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
9.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述传送门电路，是具有在一个方向上延伸的栅极电极的金属氧化物半导体晶体管，上述检测部分被配置为从上述沟道区域的中央部分至端部，而且，上述一个方向上的上述检测部分的边缘部分的一部分，从上述器件隔离区域隔离开来。
10.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述检测部分，为上述光电变换器件和与上述光电变换器件不同的另外的光电变换器件所共有。
11.权利要求1所述的固体摄象装置，其特征是：上述光电变换器件，由上述半导体衬底和在上述半导体衬底内形成的第2导电类型的信号存储区域构成。
12.权利要求11所述的固体摄象装置，其特征是：在上述信号存储区域上边配置第1导电类型的表面屏蔽层。
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