TW202006961A - 固態成像裝置，用於製造固態成像裝置的方法和電子設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種固態成像裝置，其特徵在於，包括：基板，具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側；光電轉換部，具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能；第二導電型半導體層，形成在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上；傳輸電晶體，配置用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷；浮動擴散區，配置用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷；存儲電晶體，連接到所述浮動擴散區；存儲電容器元件，配置用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷；其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。

Description

固態成像裝置，用於製造固態成像裝置的方法和電子設備
本發明申請案涉及固態成像裝置，以及用於製造固態成像裝置的方法和電子設備。
本申請基於並要求日本專利申請序列號2018-134131（2018年7月17日提交）的優先權，其內容通過引用整體併入本文。
電荷耦合器件（charge coupled device, CCD）圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體（complementary metal oxide semiconductor, CMOS）圖像傳感器已廣被應用於作為檢測光並產生電荷的光電轉換元件的固態成像裝置（圖像傳感器）。 CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器已是諸如數碼相機，攝像機，監視相機，醫療內窺鏡，個人計算機（PC）和諸如移動電話的便攜式終端設備（移動設備）的各種電子設備中被廣泛應用的一部分。
CMOS圖像傳感器，在每個像素中，包含了光電二極管（光電轉換元件）和具有浮動擴散區（floating diffusion, FD）的浮動擴散放大器。 當前CMOS圖像傳感器中的讀取操作的主流設計是通過選擇像素陣列中的行並在列方向上同時讀取像素來執行的列並行輸出處理。
CMOS圖像傳感器的每個像素對於一個光電二極管一般可包括四個有源元件：用作傳輸元件的傳輸電晶體、用作復位元件的複位電晶體、用作源極跟隨元件的源極跟隨器電晶體（放大元件）、和用作選擇元件的選擇電晶體（例如，參見日本專利申請公開No.2005-223681）。
為了改善特性，已經提出了用於實現具有寬動態範圍的高質量CMOS圖像傳感器的各種方法（例如，參見日本專利 No. 4317115）。
除了上述傳輸電晶體，復位電晶體，源極跟隨器電晶體和選擇電晶體的四個元件之外，該寬動態範圍CMOS圖像傳感器還可具有以下元件：存儲電容器（CS），用於存儲來自浮動擴散(FD) 區的電荷，光電二極管(PD) 的存儲電荷被轉移到浮動擴散區(FD)，以及存儲在存儲電容器中的電荷和浮動擴散區，以及用於與存儲的電荷混合的存儲電晶體（CS讀出開關）。
該CMOS圖像傳感器通過在混合之前讀出存儲在浮動擴散中的電荷並在混合之後讀出混合電荷來實現寬動態範圍。
嵌入式光電二極體（pined photodiode，PPD）被廣泛用作在每個像素中的光電二極管（PD）。 由於諸如懸空鍵之類的表面狀態缺陷存在於形成光電二極管（PD）的基板的表面上，因此通過熱能之際會產生大量電荷（暗電流），使得信號不能被正確地讀出。 在嵌入式光電二極體（PPD）中，可以通過將光電二極管（PD）的電荷存儲部分嵌入基板中，來減少暗電流混入信號。 例如，可以通過改變曝光時間來改變光電二極管（PD）的靈敏度。
嵌入式光電二極體（PPD）可藉由，例如，一個n型半導體層以及一個形成在所述n型半導體層表面中的p型半導體層所形成，即，在絕緣膜的界面附近配置用於抑制暗電流的淺雜質濃度的淺p型半導體層而形成。
如上述日本專利No. 4317115中描述的CMOS圖像傳感器具有光電二極管PD和存儲電容器CS，並且將信號電荷保持在電容密度高於光電二極管PD的電容密度的存儲電容器CS中，從而實現信號的最大化並實現了動態範圍DR的擴展。
然而，如上述日本專利 No. 4317115中描述的CMOS圖像傳感器中，當存儲電容器CS的電容設置得大時，光電二極管PD的孔徑降低並且靈敏度降低。 另一方面，當光電二極管PD的光接收面積設置得大時，存儲電容器CS佔據的面積減小，結果導致動態範圍減小。
有鑑於此，本發明的諸實施例提供能夠實現寬動態範圍和高靈敏度的固態成像裝置、製造固態成像裝置的方法、以及其電子設備。
本發明申請案的第一個面向公開了一種固態成像裝置，其特徵在於，包括：基板，具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側；光電轉換部，具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能；第二導電型半導體層，形成在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上；傳輸電晶體，配置用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷；浮動擴散區，配置用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷；存儲電晶體，連接到所述浮動擴散區；存儲電容器元件，配置用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷；其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
本發明申請案的第二個面向公開了一種製造固態成像裝置的方法，其特徵在於，包括：在具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側的基板中，形成光電轉換部，所述光電轉換部具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能；形成第二導電型半導體層在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上；形成用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷的傳輸電晶體；形成用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷的浮動擴散區；形成連接到所述浮動擴散區的存儲電晶體；形成用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷的存儲電容器元件；其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
本發明申請案的第三個面向公開了一種電子設備，其特徵在於，包括：固態成像裝置；以及用於在所述固態成像裝置上形成被攝體圖像的光學系統，其中所述固態成像裝置包括：基板，具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側，光電轉換部，具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能；第二導電型半導體層，形成在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上；傳輸電晶體，配置用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷；浮動擴散區，配置用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷；存儲電晶體，連接到所述浮動擴散區；存儲電容器元件，配置用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷；其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
根據本發明公開之技術方案，可以實現寬動態範圍和高靈敏度。
下文將參考附圖描述本發明的實施例。
第一實施例 圖1是示出根據本發明第一實施例的固態成像裝置的配置示例的框圖。 在本實施例中，固態成像裝置10是由，例如，背面照射型CMOS圖像傳感器構成。
如圖1所示，固態成像裝置10包括作為成像單元的像素單元20、垂直掃描電路（行掃描電路）30、讀出電路（列讀出電路）40、水平掃描電路（列掃描電路）50、以及定時控制電路60等主要部件。在這些組件中，例如，垂直掃描電路30，讀取電路40，水平掃描電路50和定時控制電路60構成像素信號讀取單元70。
在第一實施例中，固態成像裝置10具有在像素單元20中以矩陣佈置的像素（或像素單元20），而每個像素（PXL）均具有作為一光電轉換部的嵌入式光電二極體（pined photo diode, PPD）。
本實施例的像素PXL包括：基板，其具有用以受光的第一基板表面側（例如，背表面側）、以及與第一基板表面側相對的第二基板表面側（前表面側）；光電轉換部（光電二極管PD1），其包括嵌設在上述第一基板表面側和第二基板表面側之間的第一導電類型半導體層（例如，在該實施例中為n型；下文中也稱為“n層”），其被配置用於對接收光的進行光電轉換並存儲電荷；以及至少形成在上述光電轉換部的第一導電類型半導體層的側部上的第二導電類型半導體層（例如，在該實施例中為p型；下文中也稱為“p層”）。 此外，像素PXL更包括：轉移電晶體，其用於轉移存儲在光電轉換部分中的電荷；浮動擴散區FD1，使電荷得以通過轉移電晶體轉移到該浮動擴散FD1；連接到浮動擴散的存儲電晶體；以及作為存儲電容元件的存儲電容器CS1，其被配置用於存儲經由存儲電晶體從浮動擴散FD1接收的電荷。在像素PXL中，用作存儲電容元件的存儲電容器CS1形成在第二基板表面側上，以便在垂直於基板表面的方向上與光電轉換部分的至少一部分在空間上重疊。
在第一實施例中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1包括第一電極和第二電極。 第一電極由形成在基板的第二基板表面的表面中的第二導電類型（p型）半導體區域形成，第二電極形成於第二基板表面上方，進而在垂直於基板表面的方向上，間距地與第一電極相對地設置。 光電轉換部包括了形成在第二基板表面上的第一導電類型半導體層（第n導電層，n類型層）的表面上的第二導電類型半導體區域（p+區域）側。 第二導電類型半導體區域包含比第一導電類型半導體層的側部上的第二導電類型半導體層（p層）更高的雜質濃度。此外，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1使用上述形成在第二基板表面側的表面上的第二導電類型半導體區域（p+區域）作為其第一電極。
在第一實施例中，基板包括沿垂直於基板表面的方向佈置的第一區域和第二區域。第一區域具有從第二基板表面朝向第一基板表面的第一深度，第二區域具有大於第一深度的第二深度。 第二導電類型半導體區域（p+區域）形成在第一區域中的光電轉換部分的第一導電類型半導體層（n型層）的表面，上述表面被設置在第二基板表面側。
在該實施例中，讀取部70可以在單個讀取時段中執行第一轉換增益模式讀取和第二轉換增益模式讀取。在第一轉換增益模式讀取中，讀取部70可讀取具有對應於第一電容的第一轉換增益的像素信號，並且在第二轉換增益模式讀取中，讀取部70可讀取對應於第二電容（與第一電容不同）、具有第二轉換增益的像素信號。也就是說，該實施例的固態成像傳感器10是具有寬動態範圍的固態成像元件，相對於在一個累積時段（曝光時段）中光電轉換的電荷（電子），其被配置為在單個讀取時段中，藉由像素的內部第一轉換增益（例如，高轉換增益：HCG）模式和第二轉換增益（例如，低轉換增益：LCG）模式之間的切換來輸出亮信號和暗信號。
在正常像素讀取操作中，通過讀取部70驅動像素來執行快門掃描然後讀取掃描。第一轉換增益模式讀取（HCG）和第二轉換增益模式讀取（LCG）在讀取掃描期間執行。
下面將描述固態成像裝置10的部件的配置和功能的概述，然後給出具有嵌入式光電二極體（PPD）部件的像素PXL的示例配置的細節。
>像素部分20和像素PXL的配置> 在像素部分20中，每個包括光電二極管（光電轉換元件）和像素內放大器的多個像素佈置在由N行和M列組成的二維矩陣中。
圖2是示出根據實施例的像素的示例性電路圖。
像素PXL包括例如用作光電轉換部分的光電二極管PD1（光電轉換部）。與光電二極管PD1相關聯地，像素PXL包括作為電荷傳輸柵極部（傳輸元件）的傳輸電晶體TG1-Tr、作為複位元件的複位電晶體RST1-Tr、源極跟隨器電晶體SF1-Tr作為源極跟隨元件，選擇電晶體SEL1-Tr作為選擇元件，存儲電晶體SG1-Tr作為存儲元件，存儲電容器CS1作為存儲電容元件。
光電二極管PD根據入射光的量產生一定量的信號電荷（電子）並存儲它們。下面將描述信號電荷是電子並且每個電晶體是n型電晶體的情況。然而，信號電荷也可以是空穴或每個電晶體是p型電晶體。此外，該實施例也適用於多個光電二極管共用電晶體的情況或者像素包括除選擇電晶體之外的四個電晶體（4Tr）的情況。
每個像素PXL中的光電二極管（PD）是嵌入式光電二極體（PPD）。在用於形成光電二極管（PD）的基板表面上，由於懸空鍵或其他缺陷而存在表面，因此，由於熱能而產生大量電荷（暗電流），從而無法正確地讀取信號。在嵌入式光電二極體（PPD）中，光電二極管（PD）的電荷存儲部分被釘扎在基板中以減少暗電流混合成信號。
傳輸電晶體TG1-Tr連接在嵌入式光電二極體（PPD）和浮動擴散區FD1之間，並可通過控制信號TG被控制。轉移電晶體TG1-Tr在信號TG處於高（H）電位的時段中進入導通狀態，並將通過光電轉換產生的電荷（電子）轉移到浮動擴散FD1，然後存儲於光電二極管PD1時，可被選擇並且控制。
在圖2所示的例子中，復位電晶體RST1-Tr連接在電源電位VDD和連接到圖2的示例中的浮動擴散FD1的存儲電晶體SG1-Tr之間，並且通過控制信號RST控制。復位電晶體RST1-Tr在控制信號RST處於H電平並且變為導通的時段中被選擇，並且在存儲電晶體SG1-T導通時將浮動擴散FD1復位到電源電勢VDD。
例如，存儲電晶體SG1-Tr的源極連接到浮動擴散FD1。 在存儲電容器CS1中，第一電極EL1連接到參考電位VSS（例如，地電位GND），第二電極EL2連接到漏極，作為存儲電晶體SG-1-Tr的電容連接節點ND1的存儲晶體管SG1-Tr 的漏極。 存儲電晶體SG1-Tr由通過控制線施加到柵極的控制信號SG來控制。在控制信號SG處於H電平並且變為導通的時段中選擇存儲電晶體SG1-Tr，並且連接浮動擴散FD1和存儲電容器CS1。
在第一轉換增益（高轉換增益：HCG）信號讀出處理時，存儲電晶體SG1-Tr保持在非導通狀態，並且浮動擴散FD1的電荷和存儲電容器CS1的電荷被分離以執行讀取處理。在第二轉換增益（低轉換增益：LCG）信號讀出處理時，存儲電晶體SG1-Tr保持在導通狀態，進而共享（混合）浮動擴散FD1的電荷和存儲電容器CS1的電荷以執行讀出處理。
在圖2的示例中，存儲電晶體SG1-Tr連接在浮動擴散FD1和復位電晶體RST1-Tr之間，且存儲電容器CS1連接在其連接節點和參考電位VSS之間。 然而，連接形式不限於此。例如，復位電晶體RST1-Tr和存儲電晶體SG1-Tr可以單獨地並且直接連接到浮動擴散FD1。
源極跟隨器電晶體SF1-Tr和選擇電晶體SEL1-Tr串聯連接在電源電位VDD和與電流源IS連接的垂直信號線LSGN1之間。 浮動擴散FD1連接到源極跟隨器電晶體SF1-Tr的柵極，並且選擇電晶體SEL1-Tr通過控制信號SEL控制。 在控制信號SEL處於H電平並且變為導通的時段期間選擇選擇電晶體SEL1-Tr。 因此，源極跟隨器電晶體SF1-Tr輸出通過將浮動擴散FD的電荷轉換為具有與垂直信號線LSGN1的電荷量（電位）對應的增益的電壓信號而獲得的列輸出的讀取信號VSL。 例如，執行這些操作是因為傳輸電晶體TG1-Tr，復位電晶體RST11-Tr，選擇電晶體SEL1-Tr和存儲電晶體SG1-Tr的每個柵極以行為單位連接，每個像素用於一行同時並行執行。
在像素單元20中，由於像素PXL以N行×M列排列，因此存在N條控制線LSEL，LRST，LTG和LSG，以及M條垂直信號線LSGN1。 在圖1中，每條控制線LSEL，LRST，LTG和LSG表示為一行掃描控制線。
垂直掃描電路30根據定時控制電路60的控制，通過行掃描控制線驅動快門行中的像素和行讀取行。 此外，垂直掃描電路30根據地址信號輸出，用於讀出信號的讀取行的行地址的行選擇信號和重置存儲在光電二極管PD1中的電荷的快門行。
讀取電路40包括與像素部分20的列輸出相對應地佈置的多個列信號處理電路（未示出），並且讀取電路40可以被配置為使得多個列信號處理電路可以執行列並行處理。
讀取電路40可以包括相關雙採樣（correlated double sampling, CDS）電路，模數轉換器（analog to digital converter, ADC），放大器（amplifier, AMP），採樣/保持（sampling/holding, S / H）電路等。
因此，如圖3(A)示例性地展示，讀取電路40可以包括模數轉換器（ADC）41，用於將讀出信號VSL從像素部分20的列輸出轉換為數字信號。或者，例如，如圖3(B)所示，讀取電路40可以包括放大器（AMP）42，用於放大來自像素部分20的列輸出的讀出信號VSL。 如圖1所示，也可以如圖3(C)示例性地揭示，讀取電路40可以包括採樣/保持（S / H）電路43，用於從像素部分20的列輸出採樣/保持讀出信號VSL。
水平掃描電路50掃描在諸如模數轉換器的讀取電路40的多個列信號處理電路中處理的信號，在水平方向上傳送信號，並將信號輸出到信號處理電路（未示出）。
時序控制電路60生成像素部分20，垂直掃描電路30，讀取電路40，水平掃描電路50等中的信號處理所需的時序信號。
以上描述概述了固態成像裝置10的部件的配置和功能。接下來，將給出根據第一實施例的像素的配置的詳細描述。
>像素200（PXL）的具體示例> 圖4是示出根據本發明第一實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。這裡描述的像素包括嵌入式光電二極體（PPD）並且由附圖標記200表示。
圖4中所示的像素200包括半導體基板（下文中簡稱為“基板”）210，其具有將被光L照射的第一基板表面211側（例如，後表面側）和與前述第一基板表面側211相對第二基板表面212側（前表面側）。 像素200包括：作為光電二極管PD1的光電轉換部，其包括嵌埋在基板210中的第一導電類型半導體層221（在此實施例中為n型；可簡稱為n層），用於對接收光進行光電轉換並存儲電荷；第二導電類型半導體層230（在本實施例中為p型；型可簡稱為p層），其至少形成在光電轉換部220的n層221（第一導電類型半導體層）的側部上。
此外，像素200包括：傳輸電晶體TG1-Tr，其傳輸存儲在光電轉換部220中的電荷；浮動擴散區FD1，電荷通過轉移電晶體TG1-Tr轉移到該浮動擴散區FD1；存儲電晶體SG1 -Tr，其源極與浮動擴散FD1相連接；作為存儲電容元件的存儲電容器CS1，其存儲經由存儲電晶體SG1-Tr的漏極側從浮動擴散FD1接收的電荷。 在像素200中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1系形成在第二基板表面212側，以在垂直於基板表面的方向上與光電轉換部220在空間上重疊（在所示的正交坐標系中的方向Z）。
在第一實施例中，基板210具有兩層結構，其包括沿垂直於基板表面的方向（所示的正交坐標系中的方向Z）佈置的第一區域AR1和第二區域AR2。 第一區域AR1具有從第二基板表面212朝向第一基板表面211的第一深度DP1，第二區域AR2具有大於第一深度DP1的第二深度DP2。 如同上述雙層結構，圖4中所示的光電轉換部220和p層230（第二導電類型半導體層）在垂直於基板210的基板表面的方向上各自具有雙層結構（所示的正交坐標系中的Z方向）。
光電轉換部220具有雙層結構，其包括在上述第二區域AR2中的n層221（第一導電類型半導體層）和設在上述第一區域AR1中的第一區域中的n層222（第一導電類型半導體層）。 上述p層（第二導電類型半導體層）230具有兩層結構，包括設在第二區域AR2中的p層（第二導電類型半導體層）231和形成於第一區域AR1中的p層（第二導電類型半導體層）232。
此外，光電轉換部220包括形成在第二基板表面側212上的第一區域AR1中的n層222（第一導電類型半導體層）的表面上的第二導電類型半導體區域223（ p+區域）。第二導電類型半導體區域223（p +區域）包含比n層側部分上的p層230（第二導電類型半導體層）更高濃度的雜質。 此外，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1使用形成在第二基板表面212側的表面中的p+區域223（第二導電類型半導體區域）作為其第一電極EL1。
在第一實施例中，作為存儲電容器元件的存儲電容器CS1由形成在基板210的第二基板表面212的表面上的 p+ 區域（第二導電類型半導體區域）223形成。 第一電極EL1和第二電極EL2形成在第二基板表面212上，以便在垂直於基板表面的方向上以預定間隔面對第一電極EL1。
在第一實施例中，在在第一基板表面211側、光電轉換部220的n層221（第一導電類型半導體層）和p層230（第二導電類型半導體層）的表面上形成有平坦層224。 濾色器部（color filter，CF）形成在平坦層224的光入射側，並且微透鏡MCL形成在濾色器部分的光入射側，進而對應於作為光電二極管PD1的光電轉換部220和p層230（第二導電類型半導體層）。
在第一實施例中，傳輸電晶體TG1-Tr、浮動擴散區FD1、和存儲電晶體SG1-Tr形成在第一區域AR1的p層232（第二導電類型半導體層）中。
浮動擴散區FD1形成在基板210的第二基板表面212的表面，並構成一個n+區域233（第一導電類型半導體區域），其具有比基板210的第二基板表面212的表面上的光電轉換單元220的n層221、222（第一導電類型半導體層）更高的雜質濃度。
用於與存儲電容器CS1電容連接的存儲電晶體SG1-Tr的電容連接節點ND1被形成在基板210的第二基板表面212的表面，其構成了一個n+區域234（第一導電類型半導體區域），其包含了比光電轉換部220的n層221、222（第一導電類型半導體層）更高濃度的雜質。作為節點ND1的n+區域234經由佈線層WR1連接到存儲電容器CS1的第二電極EL2。
轉移電晶體TG1-Tr包括了柵電極251，其設置在p+區域233（第二導電類型半導體區域）和作為浮動擴散區FD1的n+區域（第一導電類型半導體區域）之間的基板210的第二基板表面212上方。
存儲電晶體SG1-Tr包括了柵電極252，其設置在作為浮動擴散區FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）與作為電容連接節點ND1的n+區域234（第一導電類型半導體區域）之間的基板210的第二基板表面212上方。
如上所述，在第一實施例的像素200中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1包括了設在第二基板表面212側的第一電極EL1和第二電極EL2。第一電極EL1由形成在基板210的第二基板表面212的表面中的p+區域223（第二導電類型半導體區域）所形成，而第二電極EL2形成在第二基板表面212上方，進而被設置在第二基板表面212的上方。在垂直於基板表面的方向上與第一電極EL1相距一定距離。第一電極EL1和第二電極EL2被佈置成在垂直於基板表面的方向（所示的正交坐標系中的方向Z）上與光電轉換部220在空間上重疊。 此等設置可以防止存儲電容器CS1的放大電容導致光電二極管PD開口減小，導致靈敏度降低。 另外，可以防止光電二極管PD1中被放大的光接收區域導致存儲電容器CS1佔據的面積減小，而導致動態範圍減小。如上所述，第一實施例實現寬動態範圍和高靈敏度。
>第二實施例> 圖5是示出根據本發明第二實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。圖6(A)和6(B)是示出根據本發明第二實施例的像素的示例配置的平面圖。
第二實施例的像素200A與第一實施例的像素200（圖4中所示）的不同之處包含諸如以下幾點。
在第一實施例的像素200中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1包括第二基板表面212側上的第一電極EL1和第二電極EL2。第一電極EL1由形成在基板210的第二基板表面212的表面中的p+區域223（第二導電類型半導體區域）所形成，而第二電極EL2形成在第二基板表面212上方，進而以在垂直於基板表面的方向上與第一電極EL1相距一定距離的方式被設置在第二基板表面212的上方。第一電極EL1和第二電極EL2被佈置成在垂直於基板表面的方向（所示的正交坐標系中的方向Z）上與光電轉換部220在空間上重疊。
相較之下，在第二實施例的像素200A中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1A系形成於第二基板表面212側，以便在垂直於基板表面（所示的正交坐標系中的方向Z）的方向上與光電轉換部220在空間上重疊。上述存儲電容器CS1A具有以下配置。像素200A的設置為：所述n層221A（第一導電類型半導體層）在第二區域AR2中、與第二基板表面212相對的的部分的面積大於所述n層222A（第一導電類型半導體層）在第一區域AR1中、與第二基板表面212相對的的部分的面積。換句話說，在像素200A中，第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）在所示的方向X和方向Y上延伸，且在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）系形成於在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）的邊界區域的邊緣部分。
此外，在像素200A中，作為存儲電容元件的存儲電容器CS1A的第一電極EL1系形成在基板210的第二基板表面212的表面中、由所述基板的所述第二基板表面的所述第一導電類型半導體區域經由所述第一區域中的第二導電類型半導體層，進而面對所述光電轉換部的第二區域的第一導電類型半導體層所形成的半導體區域。第一電極EL1是由比光電轉換部220A的n層221A、222A具有更高濃度的雜質的n+區域235（第一導電類型半導體區域）所形成。存儲電容器CS1A的第二電極EL2形成在第二基板表面212上方，以在垂直於基板表面的方向上與第一電極EL1相隔一定距離。如上所述，存儲電容器CS1A為MOS電容。
第一電極EL1通過佈線層WR2連接到參考電位（地GND）。
在如上所述配置的像素200A中，存儲電容器CS1A的第一電極EL1是具有高雜質濃度的n+區域235（第一導電類型半導體區域），藉此，電容密度和線性度得以增加。
然而，由於第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）並不與存儲電容器CS1A相對設置，因此從具有長波長、由入射光的一部分在一淺區域被光電轉換而產生的電子得以通過存儲電容器CS1A的基板側地GND放電，藉此，可以降低長波長的靈敏度。通過使用更厚的基板和更深的離子注入用於n型和p型，可以避免這種靈敏度的降低。
如圖5和圖6(A)與6(B)所示，第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）形成為偏離像素的中心，從而形成存儲電容器CS1A。如此設置可以增加面積效率以實現更大的電容器，並且可以擴展動態範圍。此處，在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）中產生的光電轉換電子是與第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）的區域重疊。通過電位梯度，電勢轉移並累積在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中。
此外，如圖5和圖(6)A與6(B)所示，在像素200A中，第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）的區域可以減小尺寸，使得其占據的區域得以近似於由n層222A（第一導電類型半導體層）所佔據的小區域。這種佈置使得作為光電二極管PD1的光電轉換部220的峰值電壓位置可以形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）。藉此，存儲的電荷（信號）中的轉移殘留物（殘留圖像）得以被減少。例如，p型（第二導電類型）的大外延（epi）區域可以被刻意地留在留用於形成n層221A（第一導電類型半導體層）的區域中，以便減少實質n層221A（第一導電類型半導體層）的區域面積。在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）與第二區域AR2中的p層231A（第二導電類型半導體層）之間的外延（epi）區域中、通過光電轉換所產生的電子可通過電位梯度被轉移並存儲至第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中。
如圖6(B)所示，在像素200A中，用於在第二區域AR2中形成n層221A（第一導電類型半導體層）的區域可以具有能使電子容易轉移到位於第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）的形狀，例如梯形或L形，使得電子能夠容易地流到位於第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）。在圖6(B)所示的示例中，第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）在平面圖中具有梯形形狀，其寬度朝電子轉移的目標區n層222A（第一導電類型）變寬。
>第三實施例> 圖7是示出根據本發明第三實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。
第三實施例的像素200B與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包括以下幾點。
在第三實施例的像素200B中，在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）的一部分中形成具有低雜質濃度的p-區域225（第二導電類型半導體區域）。經由如此設置，作為光電轉換單元220的光電二極管PD1的峰值電壓位置得以被形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中，藉此，累積電荷（信號）的轉移殘留（殘留）得以有被減少的可能。
此外，在第三實施例的像素200B中，在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）的一部分中，形成了具有低濃度雜質的p-區226（第二導電類型半導體區）。經由如此設置，作為光電轉換單元220的光電二極管PD1的峰值電壓位置得以被形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中，藉此，累積電荷（信號）的轉移殘留（殘留）得以有被減少的可能。
在第三實施例的像素200B中，p型大外延（epi）區域227被留在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）221A以及第二區域AR2中的p層231A（第二導電類型半導體層）之間，使得n層221A（第一導電類型半導體層）的實質區域得以縮小。這種佈置使得作為光電二極管PD1的光電轉換部220的峰值電壓位置可以形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層），進而存儲的電荷（信號）中的轉移殘留物（殘留圖像）得以被減少。在第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）與第二區域AR2中的p層231A（第二導電類型半導體層）之間的外延（epi）區域227中、通過光電轉換所產生的電子可通過電位梯度被轉移並存儲至位於第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中。
>第四實施例> 圖8是示出根據本發明第四實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。
第四實施例的像素200C與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包括以下幾點。
在第四實施例的像素200B中，在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）的一部分中形成具有低雜質濃度的p-區域228（第二導電類型半導體區域）。經由如此設置，作為光電轉換單元220的光電二極管PD1的峰值電壓位置得以被形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中，藉此，累積電荷（信號）的轉移殘留（殘留）得以有被減少的可能。
在第四實施例的像素200C中，第二區域AR2中的n層221A（第一導電類型半導體層）被形成為：第一基板表面221側上的n層區域221A-2、 221A -3小於與第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）接觸的n層區域221A-1。更具體地，第一基板表面211側上的n層區域221A-2、221A-3被設置在其間的p型外延（epi）區域227C分離。經由如此設置，作為光電轉換單元220的光電二極管PD1的峰值電壓位置得以被形成在第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）中，藉此，累積電荷（信號）的轉移殘留（殘留）得以有被減少的可能。在這種佈置中，通過第一基板表面211側上的n層221A-2、221A-3中、經由光電轉換而產生的電子得以經由n層區域221A-1而被轉移並存儲至處於第一區域AR1中的n層222A（第一導電類型半導體層）222A中。
>第五實施例> 圖9是示出根據本發明第五實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。為了便於理解，圖9集中於包括修改或添加部分的第一區域AR1，並且未示出第二區域。在該實施例中，第二區域可以與上述第二，第三或第四實施例的相同（圖5至圖8）。
第五實施例的像素200D與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包含以下幾點。
在第五實施例的像素200D中，在存儲電晶體SG1-Tr的柵電極252下方的第二基板表面212側上形成有n-區域236（第一導電類型半導體區域），以便連接作為電容連接節點ND1的n+區域234（第一導電型半導體區域）。上述n-區域236（第一導電類型半導體區域）包含了比光電轉換部220A的n層221A、222A（第一導電類型半導體層）更低的雜質濃度。
該等佈局在存儲電晶體SG1-Tr的柵電極252下方形成電位梯度，使得當存儲電晶體SG1-Tr關閉時產生的電荷注入得以流入存儲電容器CS1A，而不是浮動擴散區FD1。浮動擴散區FD1側的電容較小，以實現較高的靈敏度，而存儲電容器CS1側的電容較大，以實現較高的飽和度，因此，轉換為電壓的電荷注入可被減少，進而可以擴展信號的滿量程並降低電壓。
當像素200D是共享像素設計時，其中浮動擴散區FD1由多個光電轉換部220和多個轉移電晶體TG1-Tr共享（如圖9中的虛線所示），一個n-區域237（第一導電類型半導體區域）有可能被形成在存儲電晶體SG1-Tr的柵電極252下方的第二基板表面212側上，以便連接到作為FD節點的n+區域233（第一導電類型半導體區域）。 上述n-區域237（第一導電類型半導體區域）具有比光電轉換部220A的n層221A、222A（第一導電類型半導體層）更低的雜質濃度。在如上述的共享像素設計中，作為FD節點的n+區域233（第一導電類型半導體區域）可以在信號讀取之前被復位，因此，注入含有較低濃度雜質的n-材料可被注入於浮動擴散區FD1側位於存儲電晶體SG1-Tr的柵電極251下方。
>第六實施例> 圖10是示出根據本發明第六實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。為了更容易理解，圖10專注在包括修改或添加部分的第一區域AR1，因而未示出第二區域。在該實施例中，第二區域可以與上述第二，第三或第四實施例的相同（圖5至圖8）。
第六實施例的像素200E與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包含以下幾點。
第六實施例的像素200E包括復位電晶體RST1-Tr。如在圖2所示的示例中，例如，存儲電晶體SG1-Tr連接在浮動擴散FD1和復位電晶體RST1-Tr之間，而存儲電容器CS1A連接在存儲電晶體SG1-Tr的連接節點與參考電位VSS之間。
將復位電晶體RST1-Tr連接到存儲電容器CS1A與存儲電晶體SG1-Tr（以及進一步到浮動擴散FD1）的連接節點被形成於基板210的第二基板表面212的n+區域238（第一導電類型半導體區域），其具有比光電轉換部220A的n層221A、222A（第一導電類型半導體層）更高濃度的雜質。將復位電晶體RST1-Tr連接到電源電位VDD的電源連接節點被形成於基板210的第二基板表面212表面中的n+區域239（第一導電類型半導體區域），其雜質的參雜濃度高於光電轉換部220A的n層221A、222A（第一導電類型半導體層）。復位電晶體RST1-Tr包括柵電極253，其被設置在作為連接節點的n+區域238（第一導電類型半導體區域）與作為電源連接節點的n+區域239（第一導電類型半導體區域）之間的基板210的第二基板表面212上方。在第六實施例的像素200E中，在復位電晶體RST1-Tr的柵電極253下方的第二基板表面212側上形成有n-區域240（第一導電類型半導體區域），其接到作為電源連接節點的n+區域239（第一導電類型半導體區域）。上述n-區域240（第一導電類型半導體區域）具有比光電轉換部分220A的n層221A、222A（第一導電類型半導體層）更低的雜質濃度。
如上所述，包含較低濃度雜質的n-區域（第一導電類型半導體區域）240係被形成在復位電晶體RST1-Tr的柵極電極253下方的第二基板表面212側上，進而連接到作為電源連接節點的n+區域239（第一導電類型半導體區域）。此等佈局在柵電極253下方形成電位梯度，使得當複位電晶體RST1-Tr被關斷時產生的電荷注入得以流入電源電位VAA，而不是存儲電容器CS1A（或浮動擴散FD1）。藉此設置能得到使電荷注入變小，並且可以擴展信號的滿量程並降低電壓的結果。
>第七實施例> 圖11是示出根據本發明第七實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。為了更容易理解，圖11專注在包括修改或添加部分的第一區域AR1，而沒有顯示第二區域。在該實施例中，第二區域可以與上述第二，第三或第四實施例的相同（圖5至圖8）。
第七實施例的像素200F與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包括了存儲電容器CS1A通過淺溝槽隔離結構241（shallow trench isolation, STI）隔離。
在第七實施例中的佈局，可以減少從存儲電容器CS1A的第一電極EL1、經由 n+ 區域234（第一導電類型半導體區域）而洩漏到第二電極EL2的暗電流。
>第八實施例> 圖12(A)是示出根據本發明第八實施例的像素的示例配置的平面圖，圖12(B)是示出其的簡化截面圖。
第八實施例的像素200G與第二實施例的像素200A（圖5中所示）的不同之處包含以下幾點。
在第八實施例的像素200G中，用於器件隔離的p+區域242（第二導電類型半導體區域）被形成於第二基板表面212側上的至少一個表面部分中、在作為存儲電容器CS1A的第一電極EL1的n+區域235（第一導電類型半導體區域）以及作為存儲電晶體SG1-Tr的電容連接節點的n+區域234（第一導電類型半導體區域）234之間。前述p+區域242（第二導電類型半導體區域）在側部包含比p層230（第二導電類型半導體層）更高濃度的雜質。這種佈置減少了從存儲電容器CS1A的第一電極EL1、經由n+區域234（第一導電類型半導體區域）而洩漏到第二電極EL2的暗電流。
如圖12(A)所示，在第八實施例的像素200G中，在作為浮動擴散區FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）與用於器件隔離的p+區242（第二導電類型半導體區）之間形成有包含低濃度雜質的p-區域243（第二導電類型半導體區域）。該等佈局減小了作為浮動擴散FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）的結電容，因而提高了轉換效率和靈敏度。
在第八實施例的像素200G中，p型區域244（第二導電類型半導體區域）被形成在作為浮動擴散區FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）與作為電容連接節點的n+區域234（第一導電類型半導體區域）之間，其被形成於比上述n+區域233、234（第一導電類型半導體區域）距離第二基板表面212的表面更深的位置。這種佈置得以降低寄生光靈敏度。
在第八實施例的像素200G中，用於限制有源區的環形部分245、246被圍設在作為浮動擴散區FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）和作為電容連接節點的n+區域234（第一導電類型半導體區域）的周圍。通過使有源區變窄，在淺區域中由部分長波長入射光經光電轉換而產生的電子可以被轉移到存儲電晶體的源極和/或漏極，進而降低寄生靈敏度。
>第九實施例> 圖13(A)是示出根據本發明第九實施例的像素的示例配置的平面圖，圖13(B)是示出其的簡化截面圖。 為了更容易理解，圖13(B)專注在包括修改或添加部分的第一區域AR1，因此未示出第二區域。在該實施例中，第二區域可以與上述第二，第三或第四實施例的相同（圖5至圖8）。
第九實施例的像素200H與第六實施例的像素200E（圖10中所示）的不同之處包含以下幾點。
在第九實施例的像素200H中，存儲電容器CS1A通過淺溝槽隔離241（STI）電性隔離。另外，復位電晶體RST1-Tr的柵極電極253被環形部分247包圍，進而限制n+區域而讓用於注入n型離子的區域變窄，使得存儲電容器CS1A的STI和n+區域235藉由p型離子的注入而彼此隔離。藉此，從STI接口發生的暗電流將不易被存儲至存儲電容器CS1A中，從而降低了噪聲。
>第十實施例> 圖14(A)是示出根據本發明第十實施例的像素的示例配置的平面圖，圖14(B)是示出其的簡化截面圖。為了更容易理解，圖14(B)專注於包括修改或添加部分的第一區域AR1，因而未示出第二區域。在該實施例中，第二區域可以與上述第二，第三或第四實施例的相同（圖5至圖8）。
第十實施例的像素200I與第六實施例的像素200E（圖10中所示）和第九實施例的像素200H（圖13A和13B中所示）的不同之處包含以下幾點。
在第十實施例的像素200I中，復位電晶體RST1-Tr的源極（在CS側）和漏極（在CS側）和存儲電晶體SG1-Tr的源極（FD）是由p型注入層248（p+層）隔離。藉此可避免／減少所產生的暗電流被存儲至浮動擴散區FD1和存儲電容器CS1A中，從而降低了噪聲。換句話說，在像素200I中，第二基板表面212側上的至少一個表面部分中形成有用於器件隔離的p+層248（第二導電類型半導體區域），其被設置在作為存儲電容器CS1A的第一電極EL1的n+區域235（第一導電類型半導體區域）與作為浮動擴散FD1的n+區域233（第一導電類型半導體區域）（圖14(A)和14(B)中並未示出）之間。
在圖14(B)所示的示例中，n+層238被用作為複位電晶體RST1-Tr的源極（在CS側）和存儲電晶體SG1-Tr的漏極（在CS側）。然而，這種安排是選擇性的。
>第十一實施例> 圖15是示出根據本發明第十一實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。
第十一實施例的像素200J與第一實施例的像素200(圖4)的不同之處包含以下幾點。
第十一實施例的像素200J在傳輸晶體管TG1-Tr、作為浮動擴散區FD1的n+區域(第一導電類型半導體區域)233、存儲晶體管SG1-Tr、以及作為電容連接節點ND1的n+區域(第一導電類型半導體區域)234的正下方，形成有光電二極管PD1中的溢流電荷用的溢流路徑(over flow path) 261。
溢流路徑261是例如由n型(第一導電類型)的嵌入層所形成。 更具體來說，溢流路徑261由在第二襯底表面212的表面所形成的、作為傳輸晶體管TG1-Tr的溝道形成區域的p區域(第二導電類型半導體區域)232TG、作為浮動擴散區FD1的n+區域(第一導電類型半導體區域)233、作為存儲晶體管SG1-Tr的溝道形成區域的p區域(第二導電類型半導體區域)232SG、以及作為電容連接節點ND1的n+區域(第一導電類型半導體區域)234，在從第二襯底表面212的表面很深的區域，例如作為n型(第一導電類型)的嵌入層而形成。
在具有此溢流路徑261的像素200J中，在電荷存儲時，傳輸晶體管TG1-Tr以及存儲晶體管SG1-Tr是柵極電位保持在例如-1V而成為積累(存儲)狀態，抑制在矽界面產生的暗電流電荷，並且飽和電荷以上的電荷經由溢流路徑261，沒有伴隨向相鄰像素其他的滲出(blooming)，而傳輸到浮動擴散區FD1以及作為溢流電容器的存儲電容器CS1。
圖16是示出根據第十一實施例的像素的傳輸晶體管下的截面的存儲時間中的電位分佈(potential profile)的圖。
如圖15所示，溢流路徑261以在傳輸晶體管TG1-Tr下的界面正下，在對暗電流降低為充分的深度形成的方式，將n型摻雜物(dopant)濃度以及嵌入層的厚度最佳化。
>第十二實施例> 圖17是示出根據本發明第十二實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。
第十二實施例的像素200K與第二實施例的像素200A(圖5)的不同之處包含以下幾點。
第十二實施例的像素200K在傳輸晶體管TG1-Tr、作為浮動擴散區FD1的n+區域(第一導電類型半導體區域)233、存儲晶體管SG1-Tr、以及作為電容連接節點的n+區域(第一導電類型半導體區域)234的正下方，形成有光電二極管PD1中的溢流電荷用的溢流路徑262。
溢流路徑262是例如由n型(第一導電類型)的嵌入層所形成。 更具體來說，溢流路徑262由在第二基板表面212的表面所形成的、作為傳輸晶體管TG1-Tr的溝道形成區域的p區域(第二導電類型半導體區域)232TG、作為浮動擴散區FD1的n+區域(第一導電類型半導體區域)233、作為存儲晶體管SG1-Tr的溝道形成區域的p區域(第二導電類型半導體區域)232SG、以及作為電容連接節點ND1的n+區域(第一導電類型半導體區域)234，在從第二基板表面212的表面很深的區域，例如作為n型(第一導電類型)的嵌入層而形成。
在具有此溢流路徑262的像素200K中，在電荷存儲時，傳輸晶體管TG1-Tr以及存儲晶體管SG1-Tr是柵極電位保持在例如-1V而成為積累(存儲)狀態，抑制在矽界面產生的暗電流電荷，並且飽和電荷以上的電荷經由溢流路徑262，沒有伴隨向相鄰像素其他的滲出，而傳輸到浮動擴散區FD1以及作為溢流電容器的存儲電容器CS1。
如圖15所示，在此情況下溢流路徑262也以在傳輸晶體管TG1-Tr下的界面正下，在對暗電流降低為充分的深度形成的方式，將n型摻雜物濃度以及嵌入層的厚度最佳化。
所述實施例的固態成像裝置10可應用於背面照射式（BSI）圖像傳感器。
上述固態成像裝置10可以作為成像裝置而應用於諸如數碼相機、攝像機、移動終端、監視相機、和醫療內窺鏡相機的電子裝置。
圖18示出了包括應用根據本發明實施例的固態成像裝置的相機系統的電子設備的示例性配置。
如圖18所示，電子設備300包括CMOS圖像傳感器310，其可以由根據本發明實施例的固態成像裝置10形成。此外，電子設備300包括光學系統（諸如透鏡）320，用於將入射光引導至CMOS圖像傳感器310的像素區域（以形成對像圖像）。電子設備300包括用於處理CMOS圖像傳感器310的輸出信號的信號處理電路（PRC）330。
信號處理電路330可對CMOS圖像傳感器310的輸出信號執行預定信號處理。由信號處理電路330處理的圖像信號可以在包括液晶顯示器等的監視器上顯示為運動圖像，或者可以輸出到打印機，或者可以直接記錄在諸如存儲卡的記錄介質上。
如上所述，通過將本案所述之固態成像裝置10應用為CMOS圖像傳感器310，可以提供高性能，小尺寸，低成本的相機系統。此外，本案所揭露的裝置亦可應用於諸如監視攝像機、醫療內窺鏡攝像機等 對於照相機的安裝尺寸、可連接電纜數量、電纜長度，安裝高度條件有安裝限制的電子設備。
10‧‧‧固態成像裝置 20‧‧‧像素單元 30‧‧‧垂直掃描電路（行掃描電路） 40‧‧‧讀出電路（列讀出電路） 50‧‧‧水平掃描電路（列掃描電路） 60‧‧‧定時控制電路 70‧‧‧讀取部 PXL‧‧‧像素 PD1‧‧‧光電二極管 FD1‧‧‧浮動擴散區 EL1‧‧‧第一電極 EL2‧‧‧第二電極 LSGN1‧‧‧垂直信號線 SEL1-Tr‧‧‧選擇電晶管 SF1-Tr‧‧‧源極跟隨器電晶管 RST11-Tr‧‧‧復位電晶管 SG1-Tr‧‧‧存儲電晶管 TG1-Tr‧‧‧傳輸電晶管 VSS‧‧‧參考電位 41‧‧‧模數轉換器 42‧‧‧放大器 43‧‧‧採樣/保持電路 200、200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H、200I‧‧‧像素 210‧‧‧基板 211‧‧‧第一基板表面 212‧‧‧第二基板表面 220、220A‧‧‧光電轉換部 221、221A、221A-1、221A-2、221A-3、222、222A‧‧‧第一導電類型半導體層（n層） 223、242‧‧‧p+區域 224‧‧‧平坦層 225、226、228、243‧‧‧p-區域 227、227C‧‧‧p型大外延區域 230、231、232、230A、231A、232A‧‧‧第二導電類型半導體層（p層） 233、234、235、238、239‧‧‧n+區域 236、237、240‧‧‧n-區域 241‧‧‧淺溝槽隔離結構 244‧‧‧P型區域 245、246、247‧‧‧環形部分 248‧‧‧p型注入層 251、252、253‧‧‧柵電極 CS1、CS1A‧‧‧存儲電容器 CF‧‧‧濾色器部 MCL‧‧‧微透鏡 AR1‧‧‧第一區域 AR2‧‧‧第二區域 WR1、WR2‧‧‧佈線層 300‧‧‧電子設備 310‧‧‧圖像傳感器 320‧‧‧光學系統 330‧‧‧信號處理電路
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。 圖1是示出根據本發明第一實施例的固態成像裝置的配置的框圖。 圖2是示出根據第一實施例的像素的示例的電路圖。 圖3示出了從根據本發明實施例的固態成像裝置的像素部分輸出的列的讀取系統的示例配置。 圖4是示出根據本發明第一實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖5是示出根據本發明第二實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖6是示出根據本發明第二實施例的像素的示例配置的平面圖。 圖7是示出根據本發明第三實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖8是示出根據本發明第四實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖9是示出根據本發明第五實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖10是示出根據本發明第六實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖11是示出根據本發明第七實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖12是示出根據本發明第八實施例的像素的示例配置的平面圖與其簡化截面圖。 圖13是示出根據本發明第九實施例的像素的示例配置的平面圖與其簡化截面圖。 圖14是示出根據本發明第十實施例的像素的示例配置的平面圖與其簡化截面圖。 圖15是示出根據本發明第十一實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖16是示出根據本發明第十一實施例的像素的傳輸晶體管下的截面的存儲時間中的電位分佈(potential profile)的圖。 圖17是示出根據本發明第十二實施例的像素的示例配置的簡化截面圖。 圖18示出了應用根據本發明實施例的固態成像裝置的電子設備的配置的示例。然而，要注意的是，隨附圖式僅說明本案之示範性實施態樣並因此不被視為限制本案的範圍，因為本案可承認其他等效實施態樣。
200‧‧‧像素
210‧‧‧基板
211‧‧‧第一基板表面
212‧‧‧第二基板表面
PD1‧‧‧光電二極管
220‧‧‧光電轉換部
221、222‧‧‧第一導電類型半導體層
230、231、232‧‧‧第二導電類型半導體層
224‧‧‧平坦層
233‧‧‧第一導電類型半導體區域
223‧‧‧第二導電類型半導體區域
252‧‧‧柵電極
TG1-Tr‧‧‧傳輸電晶體
FD1‧‧‧浮動擴散區
SG1-Tr‧‧‧存儲電晶體
CS1‧‧‧存儲電容器
AR1‧‧‧第一區域
AR2‧‧‧第二區域
DP1‧‧‧第一深度
DP2‧‧‧第二深度
MCL‧‧‧微透鏡
EL1‧‧‧第一電極
EL2‧‧‧第二電極
CF‧‧‧濾色器部

Claims (26)

  1. 一種固態成像裝置，其特徵在於，包括： 基板，具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側； 光電轉換部，具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能； 第二導電型半導體層，形成在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上； 傳輸電晶體，配置用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷； 浮動擴散區，配置用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷； 存儲電晶體，連接到所述浮動擴散區； 存儲電容器元件，配置用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷； 其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中， 所述存儲電容器元件包括： 第一電極，其包括形成在所述基板的所述第二基板表面上的第一導電類型半導體區域或第二導電類型半導體區域；以及 第二電極，形成在所述第二基板表面上方進而在與基板表面正交的方向上以一間隔面對所述第一電極。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置， 其中，所述光電轉換部包括在所述第二基板表面側的第一導電類型半導體層的表面上形成的第二導電類型半導體區域，且， 其中，形成在所述第二基板表面側的表面上的所述第二導電類型半導體區域被所述存儲電容器元件共用作為其第一電極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的裝置， 其中，所述基板包括： 第一區域，其在與基板表面正交的方向上具有從所述第二基板表面朝向所述第一基板表面的第一深度；以及 第二區域，其具有比所述第一深度更深的第二深度， 其中，所述第二導電類型半導體區域是形成在第一區域中的所述光電轉換部的所述第一導電類型半導體層的表面，上述表面是被設在所述第二基板表面側。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的裝置， 其中，所述基板包括： 第一區域，其在與基板表面正交的方向上具有從所述第二基板表面朝向所述第一基板表面的第一深度；以及 第二區域，其具有比所述第一深度更深的第二深度， 其中，所述光電轉換部被設置成所述第一導類型電半導體層在所述第二區域中面對所述基板表面的部分的面積大於所述第一導電類型半導體層在所述第一區域中面對所述基板表面的部分的面積， 其中，所述存儲電容器元件的第一電極是由所述基板的所述第二基板表面的所述第一導電類型半導體區域經由所述第一區域中的第二導電類型半導體層，進而面對所述光電轉換部的第二區域的第一導電類型半導體層所形成的半導體區域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，所述第一區域中的第一導電類型半導體層為偏離像素的中心而設置。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，在所述第二區域中的所述第一導電類型半導體層的形成區域中，保留有第二導電類型的外延區域。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，所述第二區域中的所述第一導電類型半導體層具有使其中電荷被轉移到所述第一區域中的第一導電類型半導體層的形狀。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，在所述第一區域中的第一導電類型半導體層的一部分中形成有所述第二導電類型半導體區域。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，在所述第二區域中的第一導電類型半導體層的一部分中形成有所述第二導電類型半導體區域。
  11. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，在所述第二區域中的第一導電半導體層之中，所述第一基板表面側上的區域小於位在所述第一區域中與所述第一導電類型半導體層接觸的區域。
  12. 如申請專利範圍第5項所述的裝置， 其中，在所述第一區域中的所述光電轉換部的第一導電類型半導體層的表面形成有第二導電類型半導體區域，上述表面被設置在所述第二基板表面側； 其中，所述浮動擴散區域是所述基板的第二基板表面的表面上所形成的第一導電類型的半導體區域， 其中，所述存儲電晶體和所述存儲電容器元件之間的電容連接節點是在所述基板的第二基板表面的表面上形成的第一導電類型的半導體區域， 其中，所述傳輸電晶體具有設置在所述基板的第二基板表面上、位於所述第二導電類型半導體區域和所述第一導電類型半導體區域之間、作為所述浮動擴散區域的柵電極，且 其中，所述存儲電晶體具有形成在所述基板的第二基板表面上、作為所述浮動擴散區域的所述第一導電半導體區域以及作為所述電容連接節點的所述第一導電半導體區域之間的柵電極。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，第一導電類型半導體區域被形成在所述存儲電晶體的柵電極下方的第二基板表面側用以連接所述作為電容連接節點的第一導電類型半導體區域。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，所述浮動擴散區域被設置為由多個光電轉換部以及多個轉移電晶體共用而形成共享像素設計，且 其中，所述第一導電類型半導體區域被形成在所述存儲電晶體的柵電極下方的第二基板表面側用以連接作為所述電容連接節點的所述第一導電類型半導體區域。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，進一步包括： 復位電晶體，用於至少將所述浮動擴散區域復位到預定電位， 其中，所述浮動擴散區域或所述存儲電容元件的連接節點是由在所述基板的第二基板表面上的第一導電類型的半導體區域所形成， 其中，連接所述復位電晶體至一預定電位的電源連接節點是由在所述基板的第二基板表面上的第一導電類型的半導體區域所形成， 其中，所述復位電晶體具有設置在所述基板的第二基板表面、作為所述電源連接節點的所述第一導電半導體區域和作為所述電源連接節點的所述第一導電半導體區域之間的柵電極； 其中，用以連接作為所述電源連接節點的所述第一導電類型半導體區域的第一導電類型半導體區域被形成在所述復位電晶體的柵電極下面的第二基板表面側。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，在作為所述存儲電容器元件的所述第一電極的所述第一導電類型半導體區域和作為所述存儲電晶體的所述電容連接節點的所述第一導電類型半導體區域之間的所述第二基板表面側的至少一個表面部分上形成有作為元件隔離區的第二導電類型半導體區域。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，在作為所述存儲電容器元件的所述第一電極的所述第一導電類型半導體區域和作為所述浮動擴散區域的所述第一導電類型半導體區域之間的所述第二基板表面側的至少一個表面部分上形成有作為元件隔離區的第二導電類型半導體區域。
  18. 如權利要求第12項所述的裝置， 其中，在作為所述浮動擴散區域的所述第一導電類型半導體區域和作為元件隔離區的所述第二導電類型半導體區域之間形成有第二導電類型半導體區域。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，在作為所述浮動擴散區域的所述第一導電半導體區域和作為所述電容連接節點的所述第一導電半導體區域之間、在從第二基板表面算起比所述第一導電半導體區域更深的區域中，形成有第二導電類型半導體區域。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的裝置， 其中，作為所述浮動擴散區的所述第一導電類型半導體區域與作為所述電容連接節點的所述第一導電類型半導體區域的其中至少一者，被一個用於限制主動區域的環形部分所圍繞。
  21. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，進一步包括： 復位電晶體，用於至少將所述浮動擴散區復位到預定電位， 其中，所述復位電晶體的柵極被一環形部分包圍，用於限制第一導電類型半導體區域以作為連接節點。
  22. 如申請專利範圍第12至21項的任一項所述的裝置，其特徵在於， 由所述傳輸晶體管、所述浮動擴散區、所述存儲晶體管、以及所述存儲晶體管的與所述存儲電容器元件的電容連接節點，在從所述第二基板表面的表面很深的區域形成溢流路徑。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其特徵在於， 所述溢流路徑由在所述第二襯底表面的表面所形成的、作為所述傳輸晶體管的溝道形成區域的第二導電類型半導體區域、作為所述浮動擴散區的第一導電類型半導體區域、作為所述存儲晶體管的溝道形成區域的第二導電類型半導體區域、以及作為所述電容連接節點的第一導電類型半導體區域，在從所述第二基板表面的表面很深的區域，作為第一導電類型的嵌入層而形成。
  24. 如申請專利範圍第1至23項的任一項所述的裝置， 其中，所述固態成像裝置是背面照射型。
  25. 一種製造固態成像裝置的方法，其特徵在於，包括： 在具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側的基板中，形成光電轉換部，所述光電轉換部具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能； 形成第二導電型半導體層在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上； 形成用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷的傳輸電晶體； 形成用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷的浮動擴散區； 形成連接到所述浮動擴散區的存儲電晶體； 形成用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷的存儲電容器元件； 其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
  26. 一種電子設備，其特徵在於，包括： 固態成像裝置；以及 用於在所述固態成像裝置上形成被攝體圖像的光學系統， 其中所述固態成像裝置包括： 基板，具有第一基板表面側和與第一基板表面側相對的第二基板表面側， 光電轉換部，具有第一導電型半導體層，所述第一導電型半導體層形嵌設在所述基板的所述第一基板表面側和第二基板表面側之間，並且具有接收光的光電轉換功能和電荷存儲功能； 第二導電型半導體層，形成在所述光電轉換部的第一導電型半導體層的至少一個側部上； 傳輸電晶體，配置用以傳輸所述光電轉換部中累積的電荷； 浮動擴散區，配置用以轉移通過所述轉移電晶體的電荷； 存儲電晶體，連接到所述浮動擴散區； 存儲電容器元件，配置用於通過所述存儲電晶體存儲來自所述浮動擴散區的電荷； 其中，所述存儲電容器元件是形成於所述第二基板表面側，進而在與基板表面垂直方向上與所述光電轉換部形成空間重疊。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI766411B (zh) * 2020-10-14 2022-06-01 鴻海精密工業股份有限公司 圖像感測器及電子設備

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021234423A1 (en) * 2020-05-21 2021-11-25 Sony Semiconductor Solutions Corporation Capacitive structures for imaging devices and imaging apparatuses
JP2022159833A (ja) * 2021-04-05 2022-10-18 ブリルニクスジャパン株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および電子機器
JP2023104261A (ja) * 2022-01-17 2023-07-28 ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および電子機器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476426B1 (en) 1999-07-06 2002-11-05 Motorola, Inc. Electronic component and method for improving pixel charge transfer in the electronic component
JP2002050753A (ja) 2000-08-04 2002-02-15 Innotech Corp 固体撮像素子、その製造方法及び固体撮像装置
JP3655542B2 (ja) 2000-09-22 2005-06-02 株式会社東芝 固体撮像装置
US7071505B2 (en) * 2003-06-16 2006-07-04 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for reducing imager floating diffusion leakage
JP4391843B2 (ja) 2004-02-06 2009-12-24 オリンパス株式会社 固体撮像装置
JP4317115B2 (ja) 2004-04-12 2009-08-19 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、光センサおよび固体撮像装置の動作方法
US7153738B2 (en) * 2005-05-19 2006-12-26 International Business Machines Corporation Method for making a trench memory cell
JP4467542B2 (ja) * 2006-06-15 2010-05-26 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 固体撮像装置
EP1887626A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-13 Tohoku University Optical sensor comprising overflow gate and storage capacitor
US20090201400A1 (en) 2008-02-08 2009-08-13 Omnivision Technologies, Inc. Backside illuminated image sensor with global shutter and storage capacitor
US8101978B2 (en) * 2008-02-08 2012-01-24 Omnivision Technologies, Inc. Circuit and photo sensor overlap for backside illumination image sensor
JP5213501B2 (ja) 2008-04-09 2013-06-19 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP4752926B2 (ja) * 2009-02-05 2011-08-17 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、電子機器
JP5257176B2 (ja) * 2009-03-18 2013-08-07 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器
JP5505709B2 (ja) * 2010-03-31 2014-05-28 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP5682150B2 (ja) * 2010-06-14 2015-03-11 ソニー株式会社 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置
JP2012199489A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2013110285A (ja) * 2011-11-22 2013-06-06 Sony Corp 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器
US8957359B2 (en) * 2012-10-12 2015-02-17 Omnivision Technologies, Inc. Compact in-pixel high dynamic range imaging
US11322533B2 (en) * 2013-03-14 2022-05-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor tolerant to misalignment and having a high photoelectric conversion efficiency
US8835211B1 (en) * 2013-05-24 2014-09-16 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor pixel cell with global shutter having narrow spacing between gates
JP2015103735A (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP2015213274A (ja) 2014-05-07 2015-11-26 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び、電子機器
US9613916B2 (en) * 2015-03-12 2017-04-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Protection ring for image sensors
US9729810B2 (en) * 2015-03-23 2017-08-08 Tower Semiconductor Ltd. Image sensor pixel with memory node having buried channel and diode portions
GB2537421A (en) * 2015-04-17 2016-10-19 Stmicroelectronics (Research & Development) Ltd A pixel having a plurality of photodiodes
FR3037440B1 (fr) * 2015-06-12 2019-11-08 Teledyne E2V Semiconductors Sas Capteur d'image a haute dynamique, a nœud de stockage en trois parties
CN107924931B (zh) 2015-09-11 2022-08-16 索尼半导体解决方案公司 固态成像装置和电子设备
JP6799739B2 (ja) 2016-03-30 2020-12-16 株式会社ブルックマンテクノロジ 光検出素子及び固体撮像装置
WO2017169882A1 (ja) 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 撮像素子、撮像素子の製造方法、及び、電子機器
KR102638779B1 (ko) * 2017-01-03 2024-02-22 삼성전자주식회사 이미지 센서

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI766411B (zh) * 2020-10-14 2022-06-01 鴻海精密工業股份有限公司 圖像感測器及電子設備

Also Published As

Publication number Publication date
JP7455525B2 (ja) 2024-03-26
CN110729317A (zh) 2020-01-24
TWI725484B (zh) 2021-04-21
CN110729317B (zh) 2022-06-14
EP3598501A3 (en) 2020-01-29
JP2020017724A (ja) 2020-01-30
EP3598501A2 (en) 2020-01-22
EP3598501B1 (en) 2022-06-01

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