JP6138661B2 - 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
1.固体撮像素子の全体構成例
2.画素の回路構成例
3.画素構造の第1の実施の形態(第1転送トランジスタとメモリ部が縦型で、第2転送トランジスタが平面型の構成例)
4.画素の平面図
5.画素の特徴
6.画素の製造方法
7.画素構造の第2の実施の形態(第2転送トランジスタも縦型の構成例)
8.画素構造の第3の実施の形態(第1転送トランジスタが貫通している構成例)
9.画素構造の第4の実施の形態(第1転送トランジスタの深さが第2転送トランジスタの深さよりも深い構成例)
10.本技術を適用した電子機器の構成例
図1は、本技術を適用した固体撮像素子の全体構成例を示すブロック図である。
図2は、画素11の等価回路を示している。
画素11は、以下において第1乃至第4の実施の形態として示されるいずれかの画素構造を採用することができる。初めに、画素11の第1の実施の形態について説明する。
図4Aは、隣接する4つの画素11を多層配線層43側からみた平面図である。
図5A及び図5Bは、第1転送トランジスタ22の転送チャネルを説明する図である。
次に、図7乃至図13を参照して、固体撮像素子1の画素11の製造方法について説明する。
次に、画素11の第2の実施の形態について説明する。
次に、画素11の第3の実施の形態について説明する。
次に、画素11の第4の実施の形態について説明する。
本技術は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。即ち、本技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
(1)
受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、
前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、
前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタと
を有する画素を備え、
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込まれて形成されており、
前記電荷蓄積部は、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状で形成されている
固体撮像素子。
(2)
前記電荷保持部は、前記電荷蓄積部と平面方向に離れた位置に形成されている
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)
前記電荷蓄積部は、前記第1転送トランジスタの前記光電変換部側とは反対の前記電荷保持部側に形成されている
前記(1)または(2)に記載の固体撮像素子。
(4)
前記電荷蓄積部は、前記第1転送トランジスタがオンされたとき、前記縦長形状の光入射側のポテンシャルが低くなるように調整されている
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(5)
前記光電変換部は、光入射側のポテンシャルが高くなるように調整されている
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(6)
前記電荷蓄積部と前記電荷保持部の光入射側には、遮光膜が形成されている
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(7)
前記第1転送トランジスタの転送チャネルは、ゲート電極の側壁近傍に形成される
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(8)
前記第1転送トランジスタの転送チャネルは、ゲート電極の底部近傍に形成される
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(9)
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、遮光能力を有する材料で形成されている
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(10)
前記第2転送トランジスタのゲート電極は、前記半導体基板の深さ方向に埋め込まれて形成されている
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(11)
前記第2転送トランジスタのゲート電極の深さは、前記第1転送トランジスタのゲート電極の深さと同じである
前記(10)に記載の固体撮像素子。
(12)
前記第2転送トランジスタのゲート電極の深さは、前記第1転送トランジスタのゲート電極の深さより浅い
前記(10)に記載の固体撮像素子。
(13)
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、前記半導体基板を貫通している
前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(14)
前記電荷蓄積部の平面方向の領域は、前記光電変換部の平面方向の領域よりも小さい
前記(1)乃至(13)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(15)
前記電荷保持部は、隣接する他の前記画素と共有される
前記(1)乃至(14)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(16)
裏面照射型である
前記(1)乃至(15)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(17)
受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタとを有する画素を形成する場合、
前記第1転送トランジスタのゲート電極を、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込んで形成するとともに、前記電荷蓄積部を、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状として形成する
固体撮像素子の製造方法。
(18)
受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、
前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、
前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタと
を有する画素を備え、
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込まれて形成されており、
前記電荷蓄積部は、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状で形成されている
固体撮像素子
を備える電子機器。
Claims (16)
- 受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、
前記電荷蓄積部と平面方向に離れた位置に形成され、前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、
前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタと
を有する画素を備え、
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込まれて形成されており、
前記電荷蓄積部は、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状で、前記第1転送トランジスタの前記光電変換部側とは反対の前記電荷保持部側に形成されている
固体撮像素子。 - 前記電荷蓄積部は、前記第1転送トランジスタがオンされたとき、前記縦長形状の光入射側のポテンシャルが低くなるように調整されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換部は、光入射側のポテンシャルが高くなるように調整されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記電荷蓄積部と前記電荷保持部の光入射側には、遮光膜が形成されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1転送トランジスタの転送チャネルは、ゲート電極の側壁近傍に形成される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1転送トランジスタの転送チャネルは、ゲート電極の底部近傍に形成される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1転送トランジスタのゲート電極は、遮光能力を有する材料で形成されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第2転送トランジスタのゲート電極は、前記半導体基板の深さ方向に埋め込まれて形成されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第2転送トランジスタのゲート電極の深さは、前記第1転送トランジスタのゲート電極の深さと同じである
請求項8に記載の固体撮像素子。 - 前記第2転送トランジスタのゲート電極の深さは、前記第1転送トランジスタのゲート電極の深さより浅い
請求項8に記載の固体撮像素子。 - 前記第1転送トランジスタのゲート電極は、前記半導体基板を貫通している
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記電荷蓄積部の平面方向の領域は、前記光電変換部の平面方向の領域よりも小さい
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記電荷保持部は、隣接する他の前記画素と共有されるように構成されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 裏面照射型である
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、前記電荷蓄積部と平面方向に離れた位置に形成され、前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタとを有する画素を形成する場合、
前記第1転送トランジスタのゲート電極を、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込んで形成するとともに、前記電荷蓄積部を、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状として、前記第1転送トランジスタの前記光電変換部側とは反対の前記電荷保持部側に形成する
固体撮像素子の製造方法。 - 受光量に応じた電荷を生成し、蓄積する光電変換部と、
前記光電変換部により生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部の電荷を前記電荷蓄積部へ転送する第1転送トランジスタと、
前記電荷蓄積部と平面方向に離れた位置に形成され、前記電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部と、
前記電荷蓄積部の電荷を前記電荷保持部へ転送する第2転送トランジスタと
を有する画素を備え、
前記第1転送トランジスタのゲート電極は、半導体基板界面から所定の深さまで埋め込まれて形成されており、
前記電荷蓄積部は、前記半導体基板内に埋め込まれている前記第1転送トランジスタのゲート電極の側壁に沿って深さ方向に伸びた縦長形状で、前記第1転送トランジスタの前記光電変換部側とは反対の前記電荷保持部側に形成されている
固体撮像素子
を備える電子機器。
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