JP2009016826A5

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Publication number: JP2009016826A5
Application number: JP2008167599A
Authority: JP
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2028-06-26

Claims

半導体基板の表上面の下部に形成され、前記半導体基板の裏面から照射される光を受け、光電荷を生成するフォトダイオードと、
前記半導体基板の表面の上部近傍において前記フォトダイオード上に形成された反射ゲートであって、前記半導体基板の裏面から照射される光を反射させ、前記フォトダイオードの空乏領域をコントロールするバイアス信号を受ける、反射ゲートと、
前記フォトダイオードからピクセルのセンスノードに光電荷を伝達するトランスファゲートと
を備える、裏面照射イメージセンサ。
前記反射ゲートが、前記半導体基板の裏面から照射される光の損失を減らす金属シリサイド膜又は金属膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記フォトダイオードと前記トランスファゲートとの間の前記半導体基板の表上面の下部に形成されたバッファ領域を更に備え、当該バッファ領域は、前記フォトダイオードから前記センスノードへの電荷転送効率及びタイミングマージンを増大させることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記反射ゲートが、前記バイアス信号としてネガティブバイアスを受け、空乏領域の幅をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記フォトダイオードが、前記半導体基板の表上面近傍から発生している暗電流の減少させるピンニング層を備えることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記センスノードが、フローティング拡散領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記センスノードが、少なくとも２つのフォトダイオードを共有するために接続されていることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
共に集積化され、前記反射ゲートに印加された前記バイアス信号を生成するネガティブチャージポンプ回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記センスノードのｋＴＣノイズの除去するＣＤＳ回路を有することを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記フォトダイオード、前記反射ゲート、及び前記トランスファゲートが、ＣＭＯＳ回路構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記反射ゲートが、前記トランスファゲートによって一部オーバーラップされ、前記絶縁層が、前記反射ゲート及び前記トランスファゲート間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記半導体基板の裏面近傍に形成されているマイクロレンズを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記半導体基板の裏面近傍に形成されている非反射層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記非反射層が、絶縁層を含むことを特徴とする請求項１３に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記非反射層が、酸化膜、窒化膜、又はこれらの積層膜の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記酸化膜が、ＢＰＳＧ（ＢｏｒｏＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、ＰＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、ＢＳＧ（ＢｏｒｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、ＵＳＧ（Ｕｎ−ｄｏｐｅｄＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａｅｔｈｙｌＯｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＨＤＰ（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＰｌａｓｍａ）膜、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）の中から選択される少なくとも１つの膜を含むことを特徴とする請求項１５に記載の裏面照射イメージセンサ。
前記窒化膜が、シリコン窒化膜（Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、ここで、ｘ、ｙは自然数）、又はシリコン酸化窒化膜（Ｓｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ、ここで、ｘ、ｙ、ｚは自然数）を含むことを特徴とする請求項１５に記載の裏面照射イメージセンサ。
表上面及び裏面を有する基板と、
前記基板の前記裏面から受けた光に応答して光電荷を生成するように構成され、前記基板の前記表上面に近接して形成されているフォトダイオードと、
前記フォトダイオード上に配置され、前記基板の前記裏面から受けた光を前記フォトダイオードの表面に反射するように構成され、前記フォトダイオードの空乏領域の幅をコントロールするためバイアス信号を受信するようにさらに構成された反射ゲートと
を備える、裏面照射イメージセンサのピクセル。
前記光電荷をフローティング拡散ノードへ転送するように構成されているトランスファトランジスタをさらに備える請求項１８に記載のピクセル。
前記トランスファトランジスタが、前記反射ゲートから側方に離れたトランスファゲートを有し、前記トランスファゲート及び前記反射ゲートが、前記基板の前記表上面から実質的に同じ距離に配置されている請求項１９に記載のピクセル。
前記トランスファトランジスタが前記基板に形成され、前記反射ゲートのエッジと垂直方向に整列されたバッファ領域を有する請求項１９に記載のピクセル。
前記トランスファゲートの位置が前記反射ゲートの上に重なる請求項２０に記載のピクセル。
前記反射ゲートが積層構造を有する請求項１８に記載のピクセル。
前記積層構造が、ポリシリコン膜及び当該ポリシリコン膜に隣接する金属膜を有する請求項２３に記載のピクセル。
前記金属膜がタングステンシリサイド膜を有する請求項２４に記載のピクセル。
前記金属膜がタングステンを有する請求項２４に記載のピクセル。
前記反射ゲートが単層構造を有する請求項１８に記載のピクセル。
前記単層構造が金属シリサイド膜又は金属膜を有する請求項２７に記載のピクセル。
基板の裏面に光を与えるステップと、
前記与えられた光に応答して前記基板の空乏領域に光電荷を生成するステップと、
前記与えられた光を前記空乏領域の表面に反射するため反射ゲートを使用するステップと、
前記反射された光を使用して前記空乏領域にさらなる電荷を生成するステップと、
前記空乏領域の中の空乏膜の幅をコントロールするため前記反射ゲートでバイアス信号を受信するステップと
を含む、イメージセンサのピクセルを動作させる方法。
前記与えられた光に応答して前記基板の空乏領域に光電荷を生成するステップが、前記基板の表上面に近接して形成されたフォトダイオードに電荷を生成するステップを含む請求項２９に記載の方法。
前記与えられた光を反射するため反射ゲートを使用するステップが、前記与えられた光を前記フォトダイオードの表面に反射するため反射ゲートを使用するステップを含む請求項３０に記載の方法。
前記反射ゲートでバイアス信号を受信するステップが、前記反射ゲートでネガティブバイアス信号を受けるステップを含む請求項３１に記載の方法。