專利名稱：具有降低了的模糊和顏色混合的固態(tài)圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將圖像轉(zhuǎn)換成電信號的固態(tài)成像裝置。特別地，本發(fā)明涉及在每個像 素中或每若干個像素中包含一個放大器的有效像素傳感器(以下，稱為“APS”)。
背景技術(shù)：
APS結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置也被稱為CMOS傳感器，并且被廣泛用于數(shù)字照相機(jī)等。傳統(tǒng)的固態(tài)成像裝置具有關(guān)于以下現(xiàn)象的問題。具體而言，所述現(xiàn)象是信號電荷 逃逸到相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分的模糊(blooming)現(xiàn)象、顏色再現(xiàn)性由于模糊現(xiàn)象而劣化的 顏色混合等。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制分別如下在用于蓄積信號電荷的構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部分的 半導(dǎo)體區(qū)域(在信號電荷是電子的情況下，為N型半導(dǎo)體區(qū)域)中蓄積的信號電荷變?yōu)轱?和狀態(tài)，并且溢出的信號電荷越過元件隔離區(qū)域，從而到達(dá)相鄰的像素。為了解決上述問題，日本專利申請?zhí)亻_No. 2004-266159 (以下，稱為專利文獻(xiàn)1) 公開了在元件隔離區(qū)域下面形成深的隔離注入層的配置。專利文獻(xiàn)1描述了阻礙來自光電 二極管的信號電荷的流出的配置。此外，日本專利申請?zhí)亻_No. 2005-229105 (以下，稱為專利文獻(xiàn)2)公開了以下的 配置。即，在元件隔離絕緣膜下面形成溢出路徑區(qū)域，并且使得溢出路徑區(qū)域具有比構(gòu)成光 電二極管的P型阱區(qū)域低的電位。因此，光電二極管充滿被排出到N型硅基板的信號電荷 以抑制模糊。并且，另外，日本專利申請?zhí)亻_No. 2006-024907 (以下，稱為專利文獻(xiàn)3)也描述了 抑制信號電荷的逃逸的元件隔離結(jié)構(gòu)。但是，在如上述專利文獻(xiàn)1公開的那樣形成用于元件隔離的擴(kuò)散層的情況下，由 于隨著像素的小型化的進(jìn)展不能獲得具有足夠的寬度的元件隔離擴(kuò)散層，因此，有時不能 獲得充分的顏色混合和模糊抑制效果。此外，如果形成在上述的專利文獻(xiàn)2中公開的溢出路徑區(qū)域，那么當(dāng)較深地形成 構(gòu)成光電二極管的P型阱時，通過在阱的較深的部分處的光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號電荷有時被 排出，并且光電二極管的靈敏度有時變得不高。此外，通過在專利文獻(xiàn)3中公開的元件隔離結(jié)構(gòu)，也不能說信號電荷收集效率是 足夠的，并且存在進(jìn)一步檢驗(yàn)的空間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于根據(jù)構(gòu)成光電二極管的P型阱的深度和濃度提供最佳元件隔離結(jié)構(gòu) 的概念。本發(fā)明致力于提供即使提高光電二極管等的光電轉(zhuǎn)換部分的靈敏度也能夠抑制模 糊和顏色混合的固態(tài)成像裝置。本發(fā)明的目的是，提供一種固態(tài)成像裝置，該固態(tài)成像裝置包括多個像素，每個 像素包含用于將入射光轉(zhuǎn)換成信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分和用于傳送來自光電轉(zhuǎn)換部分的 信號電荷的傳送部分，其中光電轉(zhuǎn)換部分和傳送部分被至少布置在半導(dǎo)體基板上，光電轉(zhuǎn)
3換部分包含用于蓄積信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和與第一半導(dǎo)體區(qū)域形 成PN結(jié)的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在相 鄰的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間，具有第二導(dǎo)電類型并且雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度 高的第四半導(dǎo)體區(qū)域被布置在第一半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，并且，具有第二導(dǎo) 電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)域被布置在第三半導(dǎo)體區(qū)域下面，所述第五半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度 比第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高，從而形成使得雜質(zhì)濃度向著表面方向逐漸降低的雜質(zhì)濃 度輪廓。結(jié)合附圖考慮以下的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將十分明顯，在這些附圖中， 類似的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部分。
圖1是第一實(shí)施例中的像素的平面布局圖。圖2是沿圖1中的線2-2截取的第一實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)圖。圖3是第一實(shí)施例的P型阱和第二 P型元件隔離擴(kuò)散層的濃度輪廓。圖4是第二實(shí)施例中的像素的截面結(jié)構(gòu)圖。圖5是第三實(shí)施例中的像素的平面布局圖。圖6是沿圖5中的線6-6截取的第三實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)圖。圖7是示出對于P型阱的雜質(zhì)濃度的第二 P型元件隔離擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高度和 電子抑制率的示圖。圖8是將根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置應(yīng)用于照相機(jī)的情況下的框圖的例子。圖9是適用于本發(fā)明的像素的等效電路圖的例子。被包含于說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明 一起用于解釋本發(fā)明的原理。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的示例性實(shí)施例。描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。在以下的描述中，半導(dǎo)體基板表示要成為在其上形成 每個半導(dǎo)體區(qū)域的基底的部分，并且在半導(dǎo)體基板的表面部分上形成器件。具體而言，半導(dǎo) 體基板由圖2中的附圖標(biāo)記101表示。此外，假定包含半導(dǎo)體基板101和在其上形成器件 的主面的整個配置稱為半導(dǎo)體基板。具體而言，假定包含由圖2中的附圖標(biāo)記101 108 表示的部分的整個配置稱為半導(dǎo)體基板。此外，當(dāng)描述深度時，假定在其上形成半導(dǎo)體基板101的器件的主面被視為半導(dǎo) 體基板中的各半導(dǎo)體區(qū)域的深度的標(biāo)準(zhǔn)，并且假定當(dāng)位置變得遠(yuǎn)離主面時深度變得更深。 此外，當(dāng)通過上側(cè)和下側(cè)定義位置時，更接近在其上形成半導(dǎo)體基板101的器件的主面的 位置被定義為上側(cè)。首先，圖9示出適用于本發(fā)明的像素的等效電路圖的例子。在圖9中，由附圖標(biāo)記 1410表示各像素。像素1410包含用作光電轉(zhuǎn)換部分的光電二極管1400、傳送晶體管1401、復(fù)位晶體 管1402、放大晶體管1403和選擇晶體管1404。所述像素還包括電源線Vcc和輸出線1406。
光電二極管1400的陽極與接地導(dǎo)線連接，并且光電二極管1400的陰極與傳送晶 體管1401的源極連接。此外，可以在被光電二極管的陰極共享的半導(dǎo)體區(qū)域中配置傳送晶 體管1401的源極。傳送晶體管1401的漏極與浮動擴(kuò)散(以下，稱為FD)區(qū)域連接，并且傳送晶體管 1401的柵極與傳送控制線連接。此外，復(fù)位晶體管1402的漏極與電源線Vcc連接，并且，復(fù) 位晶體管1402的源極與FD區(qū)域連接。復(fù)位晶體管1402的柵極與復(fù)位控制線連接?？梢?在公共半導(dǎo)體區(qū)域中配置傳送晶體管1401的漏極和FD區(qū)域或復(fù)位晶體管1402的漏極和 FD區(qū)域。放大晶體管1403的漏極與電源線Vcc連接，并且，放大晶體管1403的源極與選擇 晶體管1404的漏極連接。放大晶體管1403的柵極與FD區(qū)域連接。選擇晶體管1404的漏 極與放大晶體管1403的源極連接，并且，選擇晶體管1404的源極與輸出線1406連接。選 擇晶體管1404的柵極與通過垂直選擇電路(未示出)驅(qū)動的垂直選擇線連接。下面描述等效電路的操作。在光電二極管1400中，通過入射光產(chǎn)生電子和空穴 對。作為這些對中的每一對中的一個的電荷被用作由傳送晶體管1401傳送到FD區(qū)域的信 號電荷。放大晶體管1403的柵極電位根據(jù)傳送的信號電荷量改變。放大晶體管1403基于 放大晶體管1403的柵極的電位變化，通過放大晶體管1403與未示出的恒流源一起構(gòu)成的 源跟隨器電路，向輸出線1406輸出放大的信號。選擇晶體管1404控制來自各像素的輸出。這里示出的電路配置可被應(yīng)用于本發(fā)明的所有實(shí)施例。此外，可以考慮以下的變 型。例如，上述的電路配置可被應(yīng)用于沒有傳送晶體管1401而光電二極管1400直接與放 大晶體管1403的柵極連接的配置和與多個像素共享放大晶體管1403的電路配置。此外， 也可采用不提供選擇晶體管1404而通過控制放大晶體管1403的柵極電位進(jìn)行像素的選擇 的配置。下面參照圖1 3描述像素的平面結(jié)構(gòu)和截面結(jié)構(gòu)。圖1是像素的平面布局圖。 圖2是沿圖1中的線2-2截取的截面結(jié)構(gòu)圖。圖3是沿圖2中的線3-3的雜質(zhì)濃度輪廓。附圖標(biāo)記101表示第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板。附圖標(biāo)記103表示第一導(dǎo)電類型 的第一半導(dǎo)體區(qū)域。附圖標(biāo)記102表示第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域。第一半導(dǎo)體區(qū)域 103和第二半導(dǎo)體區(qū)域102構(gòu)成PN結(jié)，并且構(gòu)成用作光電轉(zhuǎn)換部分的光電二極管。附圖標(biāo)記105表示第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域。第三半導(dǎo)體區(qū)域105用作構(gòu) 成上述像素的MOS晶體管中的任一個的源極區(qū)域、漏極區(qū)域或FD區(qū)域。附圖標(biāo)記104表示由絕緣體制成的元件隔離區(qū)域。元件隔離區(qū)域104使第一半導(dǎo) 體區(qū)域103和第三半導(dǎo)體區(qū)域105相互隔離。通過元件隔離區(qū)域104，限定在半導(dǎo)體基板中 形成器件的有源區(qū)域。附圖標(biāo)記106表示第二導(dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體區(qū)域。第四半導(dǎo)體區(qū)域106被布置 在第一半導(dǎo)體區(qū)域103和第三半導(dǎo)體區(qū)域105之間的元件隔離區(qū)域104下面，并且與元件 隔離區(qū)域104 —起用作元件隔離結(jié)構(gòu)。此外，第四半導(dǎo)體區(qū)域106還具有抑制在元件隔離 區(qū)域104的附近產(chǎn)生的暗電流的功能。此外，第四半導(dǎo)體區(qū)域106的雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo) 體區(qū)域102的雜質(zhì)濃度高。附圖標(biāo)記107表示第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)域。第五半導(dǎo)體區(qū)域107被布置 在第三半導(dǎo)體區(qū)域105下面，并且，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體區(qū)域102
5的雜質(zhì)濃度高。此外，第五半導(dǎo)體區(qū)域107被配置為使得其雜質(zhì)濃度可向著像素的表面方 向減小。第五半導(dǎo)體區(qū)域107包含多個半導(dǎo)體區(qū)域，在此每個半導(dǎo)體區(qū)域被布置在彼此不 同的深度上。只要至少被布置在最淺部分處的半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度比被布置在最深部分 處的半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度低，就可獲得本發(fā)明的效果。附圖標(biāo)記108表示被布置在第一半導(dǎo)體區(qū)域103中的第二導(dǎo)電類型的第六半導(dǎo)體 區(qū)域。第六半導(dǎo)體區(qū)域108是用于使得光電轉(zhuǎn)換部分成為埋入型光電二極管的區(qū)域。附圖標(biāo)記109表示布線層，并且，布線層109用作構(gòu)成上述的像素的MOS晶體管的 柵電極。以下，詳細(xì)描述作為本發(fā)明的特征的第五半導(dǎo)體區(qū)域107的結(jié)構(gòu)和功能。第五半 導(dǎo)體區(qū)域107具有以下的特征。(1)第五半導(dǎo)體區(qū)域107延伸到第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板101的附近或者與半 導(dǎo)體基板101接觸。(2)第五半導(dǎo)體區(qū)域107被布置在第三半導(dǎo)體區(qū)域105下面。(3)第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體區(qū)域102的雜質(zhì)濃度高。(4)位置越接近半導(dǎo)體基板101的主面，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度變得越 低。即，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度在最深的部分變得最高。根據(jù)特征(1)和(3)，相鄰的第一半導(dǎo)體區(qū)域103之間的勢壘的布置使得能夠抑制 存在于第二半導(dǎo)體區(qū)域102中的信號電荷流出到相鄰的第二半導(dǎo)體區(qū)域102中。即，如圖 2中的路徑1所示，第五半導(dǎo)體區(qū)域107用作對于信號電荷的勢壘。以這種方式，抑制信號 電荷通過路徑2逃逸到相鄰的像素中(該逃逸在傳統(tǒng)上大量存在)，并由此可抑制模糊和顏 色混合。由此，可以提高像素的靈敏度。根據(jù)特征⑵和(4)，通過圖2中的路徑2逃逸到相鄰的像素中的信號電荷可被引 向路徑3，由此，作為結(jié)果，可以抑制信號電荷通過路徑2逃逸。以下，進(jìn)一步詳細(xì)描述上述的特征。作為本發(fā)明的發(fā)明人的檢驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)流入相鄰的像素中的信號電荷的抑制率與 下式成比例。^xxN(x)dx(1)字母L在這里表示第五半導(dǎo)體區(qū)域107的寬度。所述寬度意味著沿與連接兩個相 鄰的第一半導(dǎo)體區(qū)域103的直線平行的方向的直線的長度。所述寬度表示相鄰的第一半導(dǎo) 體區(qū)域103之間的勢壘的寬度，并且為約1 3μπι的長度，但該長度依賴于像素間距。此 外，字母χ表示沿第五半導(dǎo)體區(qū)域107的寬度方向的長度，并且，符號N(χ)表示第五半導(dǎo)體 區(qū)域107中的點(diǎn)χ處的雜質(zhì)濃度和第二半導(dǎo)體區(qū)域102的雜質(zhì)濃度之間的差值。這里，假 定在第五半導(dǎo)體區(qū)域107與該像素的邊界上點(diǎn)χ為零。作為上述的特征(3)，從式(1)可以獲知，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度比第二 半導(dǎo)體區(qū)域102的雜質(zhì)濃度大得越多，則抑制信號電荷逃逸到相鄰的像素中的概率變得越 大。在圖7中示出與以上有關(guān)的具體例子。圖7示出第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度與第 二半導(dǎo)體區(qū)域102的雜質(zhì)濃度的比與對于相鄰的像素的串?dāng)_比之間的關(guān)系。從圖7可以獲 知，串?dāng)_比幾乎與第五半導(dǎo)體區(qū)域107的濃度的高度成比例地變小。S卩，信號電荷的逃逸的量減少。從而，希望第五半導(dǎo)體區(qū)域107寬度比第四半導(dǎo)體區(qū)域106的寬度寬并且雜質(zhì)濃 度比第四半導(dǎo)體區(qū)域106的雜質(zhì)濃度高。由此，可以充分地獲得上述的效果。如上所述，根據(jù)特征⑴和(3)，防止信號電荷向相鄰的像素的逃逸，并由此可以 更多地增加通過路徑1的信號電荷的量，并且，可以實(shí)現(xiàn)顏色混合抑制和靈敏度提高。如果嘗試通過提高第五半導(dǎo)體區(qū)域107中的較淺的部分處的雜質(zhì)濃度來提高抑 制率，那么有時產(chǎn)生以下的副作用。在圖2中，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的最接近半導(dǎo)體基板 101的主面的部分和第三半導(dǎo)體區(qū)域105相互接近。如上所述，第三半導(dǎo)體區(qū)域105被用于 構(gòu)成像素的MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域。因此，如果總體上使得第五半導(dǎo)體區(qū)域107 的雜質(zhì)濃度變高，那么第五半導(dǎo)體區(qū)域107的較淺部分與接近該較淺部分的第三半導(dǎo)體區(qū) 域105形成PN結(jié)。由此，形成高濃度PN結(jié)，并且，PN結(jié)有時對于MOS晶體管的特性產(chǎn)生不 希望的影響。此外，可出現(xiàn)PN結(jié)抑制從構(gòu)成光電二極管的第一半導(dǎo)體區(qū)域103延伸的耗盡 層的擴(kuò)展的現(xiàn)象。另一方面，如圖3所示，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的接近半導(dǎo)體基板101的主面的區(qū)域 的雜質(zhì)濃度減小。由此，抑制通過圖2中的路徑2逃逸的信號電荷，并且，可增加通過路徑3 的信號電荷。即，希望將第五半導(dǎo)體區(qū)域107形成為多層結(jié)構(gòu)，在所述多層結(jié)構(gòu)中，在不同 的深度層疊多個層，使得它們的雜質(zhì)濃度可從半導(dǎo)體基板101的主面?zhèn)认虬雽?dǎo)體基板101 逐漸變高。例如，如圖2所示，第五半導(dǎo)體區(qū)域107可以采用以下形式，即從半導(dǎo)體基板101 的主面層疊多個半導(dǎo)體區(qū)域107-1、107-2、107-3和107-4，使得各區(qū)域的雜質(zhì)濃度可逐漸 變高。此外，由此可以抑制模糊和顏色混合。為了使特征(4)的效果最大化，希望在第三半 導(dǎo)體區(qū)域105下面布置第五半導(dǎo)體區(qū)域107以將逃逸的信號電荷排出到相鄰的像素而不使 它們逃逸。對此，特征(2)的結(jié)構(gòu)是有效的。此外，如圖3所示，第二半導(dǎo)體區(qū)域102可由雜質(zhì)濃度相互不同(雜質(zhì)濃度峰具有 相互不同的值)的多個半導(dǎo)體區(qū)域配置。例如，如果不能使第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度 那樣高，那么可采用以下的配置。即，在第二半導(dǎo)體區(qū)域102中形成低雜質(zhì)濃度部分，使得 相鄰的第二半導(dǎo)體區(qū)域102和第五半導(dǎo)體區(qū)域107的雜質(zhì)濃度差可較大。通過這種配置， 可以控制兩者的濃度差以增加抑制效果。此外，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的最深部分向比第二半導(dǎo)體區(qū)域102的最深部分深的 部分的擴(kuò)展使得能夠更加確保實(shí)現(xiàn)上述的效果。順便說一句，如果假定信號電荷為電子，那么，第一導(dǎo)電類型的導(dǎo)電類型可被設(shè)為 N型，并且第二導(dǎo)電類型的導(dǎo)電類型可被設(shè)為P型。如果信號電荷被假定為空穴，那么，第一 導(dǎo)電類型可被設(shè)為P型，并且第二導(dǎo)電類型可被設(shè)為N型。下面，作為本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的第二實(shí)施例，描述具有圖4所示的結(jié)構(gòu)的裝置。即使在像素間距較小的像素中，該結(jié)構(gòu)也可有效地抑制模糊和顏色混合。在圖4 的結(jié)構(gòu)中，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的離半導(dǎo)體基板101的主面的位置變得越深，則層的寬度變 得越寬。該結(jié)構(gòu)使得能夠在不抑制從構(gòu)成光電二極管的第一半導(dǎo)體區(qū)域103延伸的耗盡層 的擴(kuò)展的情況下抑制顏色混合和模糊。以下，作為本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的第三實(shí)施例，描述包含圖5和圖6所示的結(jié)構(gòu) 的裝置。這里，圖6是與圖5對應(yīng)的像素的截面結(jié)構(gòu)圖。
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與第二實(shí)施例類似，同樣，本實(shí)施例適用于具有較小的像素間距的像素。如圖5所 示，第五半導(dǎo)體區(qū)域107的一部分位于遠(yuǎn)離構(gòu)成光電二極管的第一半導(dǎo)體區(qū)域103和用作 MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的第三半導(dǎo)體區(qū)域105的位置。與第一實(shí)施例的第五半 導(dǎo)體區(qū)域107的寬度相比，本實(shí)施例的第五半導(dǎo)體區(qū)域107的寬度變窄。在本實(shí)施例中，第 五半導(dǎo)體區(qū)域107被布置為不在寬度方向與第四半導(dǎo)體區(qū)域106重疊。抑制信號電荷逃逸 到相鄰的像素中的程度與式(1)成比例，使得雜質(zhì)濃度與寬度成比例地變高。該結(jié)構(gòu)使得 能夠在保持與第一實(shí)施例相同的顏色混合和模糊抑制效果的同時實(shí)現(xiàn)具有更小的像素的 固態(tài)成像裝置。(應(yīng)用到照相機(jī)主體)圖8是示出將本發(fā)明的固態(tài)成像裝置應(yīng)用于照相機(jī)的情況的電路框圖的例子。快門1001位于作為光學(xué)部件的拍攝透鏡1002的前面，并且快門1001控制曝光。 然后，光闌1003根據(jù)情況需要控制光量，并且，在固態(tài)成像裝置1004的受光面上聚焦被攝 體圖像。通過成像信號處理電路1005處理從固態(tài)成像裝置1004輸出的信號，并且由A/D 轉(zhuǎn)換器1006將其從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。輸出的數(shù)字信號進(jìn)一步通過信號處理單元 1007進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算處理。處理的數(shù)字信號蓄積于存儲器單元1010中，并且通過外部I/F單 元1013被傳送到外部設(shè)備。固態(tài)成像裝置1004、成像信號處理電路1005、A/D轉(zhuǎn)換器1006 和信號處理單元1007分別由定時產(chǎn)生器1008控制，并且，整個系統(tǒng)由總體控制和算術(shù)運(yùn)算 單元1009控制。為了在記錄介質(zhì)1012中記錄圖像，通過控制記錄介質(zhì)的I/F單元1011記 錄輸出的數(shù)字信號，該I/F單元1011受總體控制和算術(shù)運(yùn)算單元1009控制。根據(jù)本發(fā)明，在具有APS結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置中，根據(jù)P型阱的深度和濃度設(shè)置最 佳的P型元件隔離擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)，并且，即使提高光電二極管的靈敏度，也可抑制模糊和顏色 混合O順便說一句，上述的實(shí)施例中的任何一個僅是具體化本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)時的例子，并 且，本發(fā)明的范圍不得被解釋為被這些實(shí)施例限制。即，在不背離其范圍和主要特征的情況 下，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本申請要求在2008年4月1日提交的日本專利申請No. 2008-094999的權(quán)益，其 全部內(nèi)容通過引用包含于此。
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權(quán)利要求
一種固態(tài)成像裝置，包括多個像素，每個像素包含用于將入射光轉(zhuǎn)換成信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分；和用于傳送來自光電轉(zhuǎn)換部分的信號電荷的傳送部分，其中，光電轉(zhuǎn)換部分和傳送部分被至少布置在半導(dǎo)體基板上，光電轉(zhuǎn)換部分包含用于蓄積信號電荷的第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域和與第一半導(dǎo)體區(qū)域形成PN結(jié)的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域，第一導(dǎo)電類型的第三半導(dǎo)體區(qū)域被布置在相鄰的第一半導(dǎo)體區(qū)域之間，具有第二導(dǎo)電類型并且雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的第四半導(dǎo)體區(qū)域被布置在第一半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域之間，并且，具有第二導(dǎo)電類型的第五半導(dǎo)體區(qū)域被布置在第三半導(dǎo)體區(qū)域下面，所述第五半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度比第二半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高，從而形成使得雜質(zhì)濃度向著表面方向逐漸降低的雜質(zhì)濃度輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第五半導(dǎo)體區(qū)域包含沿與半導(dǎo)體基板的表面垂直的方向?qū)盈B的多個雜質(zhì)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第三半導(dǎo)體區(qū)域具有比第四半導(dǎo)體區(qū)域大的沿深度方向的寬度，并且具有比第四半導(dǎo) 體區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的雜質(zhì)濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的固態(tài)成像裝置，其中，光電轉(zhuǎn)換部分包含沿與半導(dǎo)體基板的表面垂直的方向?qū)盈B的多個雜質(zhì)區(qū)域，從而形成 多個雜質(zhì)濃度峰，并且使得第三半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域之間的雜質(zhì)濃度差更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第五半導(dǎo)體區(qū)域具有隨著深度的增加逐漸增加的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第五半導(dǎo)體區(qū)域被布置成在寬度方向不與第四半導(dǎo)體區(qū)域重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，各像素還包含用于放大根據(jù)在光電轉(zhuǎn)換部分中產(chǎn)生的所述信號電荷的信號的放大晶體管，其中， 第三半導(dǎo)體區(qū)域形成放大晶體管的漏極區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的固態(tài)成像裝置，其中，放大晶體管具有與浮動擴(kuò)散區(qū)域連接的輸入端子，并且，第四和第五半導(dǎo)體區(qū)域被布置為包圍光電轉(zhuǎn)換部分和浮動擴(kuò)散區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中，第五半導(dǎo)體區(qū)域被布置成比第二半導(dǎo)體區(qū)域的最深部分深。
10.一種照相機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置；用于處理從固態(tài)成像裝置輸出的信號的信號處理電路；和用于將被攝體的圖像聚焦于固態(tài)成像裝置的受光面上的光學(xué)部件。
全文摘要
能夠抑制模糊和顏色混合的固態(tài)成像裝置包括多個像素，每個像素包含光電轉(zhuǎn)換部分和用于傳送來自光電轉(zhuǎn)換部分的信號電荷的傳送部分，其中，在半導(dǎo)體基板上形成的第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)域中形成多個光電轉(zhuǎn)換部分，在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分之間布置第二導(dǎo)電類型的第一雜質(zhì)區(qū)域，在第一雜質(zhì)區(qū)域和每一個光電轉(zhuǎn)換部分之間布置雜質(zhì)濃度比阱區(qū)域的雜質(zhì)濃度高的第一導(dǎo)電類型的第二雜質(zhì)區(qū)域，并且，在半導(dǎo)體基板和第一雜質(zhì)區(qū)域之間布置雜質(zhì)濃度比阱區(qū)域的雜質(zhì)濃度高并且從半導(dǎo)體基板向裝置的表面方向減小的第一導(dǎo)電類型的第三雜質(zhì)區(qū)域。
文檔編號H01L27/146GK101981919SQ200980111648
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者小泉徹, 河野祥士 申請人:佳能株式會社