t2至?xí)r間t7的時段來將電容208保持在斷連狀態(tài)下。
[0054] 通過以此方式在電容208的連接狀態(tài)與斷連狀態(tài)之間進行切換，可以切換放大晶 體管205的輸入節(jié)點的電容值?？梢詫τ谒邢袼亟y(tǒng)一地或在逐個像素的基礎(chǔ)上在電容 208的連接狀態(tài)與斷連狀態(tài)之間進行切換。在逐個像素的基礎(chǔ)上執(zhí)行切換的情況下，可以基 于顏色濾波器色彩在電容208的連接狀態(tài)與斷連狀態(tài)之間進行切換。
[0055] 現(xiàn)將描述根據(jù)該實施例的電容208的特征。
[0056] 根據(jù)該實施例的電容208包括p-n結(jié)電容。在電容208的p-n結(jié)界面處的p型半 導(dǎo)體區(qū)域的摻雜P型雜質(zhì)濃度高于在光電轉(zhuǎn)換器201的p-n結(jié)的p-n結(jié)界面處的p型半導(dǎo) 體區(qū)域的摻雜P型雜質(zhì)濃度。
[0057] 電容208的p型半導(dǎo)體區(qū)域是具有與電容208中所保存的信號載流子相反的導(dǎo)電 類型的半導(dǎo)體區(qū)域。電容208的η型半導(dǎo)體區(qū)域是具有與在p-n結(jié)電容中所保存的信號載 流子相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。此外，光電轉(zhuǎn)換器201的p型半導(dǎo)體區(qū)域是具有與可以 在光電轉(zhuǎn)換器201中累積的信號載流子相反的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。光電轉(zhuǎn)換器201的 η型半導(dǎo)體區(qū)域是具有與在光電轉(zhuǎn)換器201中所保存的信號載流子相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體 區(qū)域。
[0058] 圖4Α至圖4C是示出根據(jù)該實施例的成像設(shè)備的特征的平面圖和截面圖。
[0059] 圖4Α是示意性示出像素的平面圖。圖4Β是沿著圖4Α所示的線IVB-IVB取得的 截面圖。圖4C是沿著圖4A所示的線IVC-IVC取得的截面圖。圖4A示出有源區(qū)域313A和 313B(下文中又稱為第一區(qū)域313A和第二區(qū)域313B)。光電轉(zhuǎn)換器201和FD203設(shè)置在 有源區(qū)域313A中。
[0060] 電容208設(shè)置在有源區(qū)域313B中。像素中所包括的晶體管（如圖2所示的重置 晶體管204和放大晶體管205)可以設(shè)置在有源區(qū)域313B中。假設(shè)上面設(shè)置有這些晶體管 的柵極的半導(dǎo)體襯底的表面是主表面。有源區(qū)域313A和313B由其之間所設(shè)置的隔離區(qū)域 隔離；然而，有源區(qū)域313A和313B可以形成為單個有源區(qū)域。
[0061] 參照圖4B，光電轉(zhuǎn)換器201包括以p型第一半導(dǎo)體區(qū)域110 (下文中又稱為第一 半導(dǎo)體區(qū)域110)和η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111 (下文中又稱為第二半導(dǎo)體區(qū)域111)形成的 ρ-η結(jié)。
[0062] 以η型第六半導(dǎo)體區(qū)域115 (下文中又稱為第六半導(dǎo)體區(qū)域115)形成FD203。FD 203與和FD203相鄰的第一半導(dǎo)體區(qū)域110形成ρ-η結(jié)。FD203將從光電轉(zhuǎn)換器201傳 送的電子保存在該ρ-η結(jié)的電容中。
[0063] 參照圖4C，電容208包括以ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112 (下文中又稱為第三半導(dǎo)體區(qū) 域112)和η型第四半導(dǎo)體區(qū)域113(下文中又稱為第四半導(dǎo)體區(qū)域113)形成的ρ-η結(jié)電 容。η型第五半導(dǎo)體區(qū)域114(下文中又稱為第五半導(dǎo)體區(qū)域114)設(shè)置在柵極304的與包 括第四半導(dǎo)體區(qū)域113的一側(cè)相對的一側(cè)上。第五半導(dǎo)體區(qū)域114與第一半導(dǎo)體區(qū)域110 形成ρ-η結(jié)。
[0064] 在該實施例中，電容208以切換方式連接到第五半導(dǎo)體區(qū)域114和與之?dāng)噙B，由此 使得能夠切換放大晶體管205的輸入節(jié)點的電容值。在光電轉(zhuǎn)換器201中，第一半導(dǎo)體區(qū) 域110設(shè)置在相對于主表面比第二半導(dǎo)體區(qū)域111的位置更深的位置處。此外，在電容208 中，第三半導(dǎo)體區(qū)域112設(shè)置在相對于主表面比第四半導(dǎo)體區(qū)域113的位置更深的位置處。
[0065] 現(xiàn)參照圖5Α和圖5Β，將描述在光電轉(zhuǎn)換器201和電容208處的雜質(zhì)濃度曲線。圖 5Α示出沿著圖4C所示的線VA-VA的電容208的深度方向雜質(zhì)濃度曲線。圖5Β示出沿著 圖4Β所示的線VB-VB的光電轉(zhuǎn)換器201的深度方向雜質(zhì)濃度曲線。實線116和121均指 示摻雜η型雜質(zhì)濃度，而虛線117和122均指示摻雜ρ型雜質(zhì)濃度。注意，深度方向是朝向 半導(dǎo)體襯底的更深部分的方向。
[0066] 在此，術(shù)語"摻雜雜質(zhì)濃度"指代用以摻雜半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)的濃度。例如，可以 通過使用二次離子質(zhì)譜儀（sms)或掃描電容顯微鏡（SCM)來測量摻雜雜質(zhì)濃度。通過這 些方法，可以調(diào)查單位體積中所含有的雜質(zhì)的量。反之，在此所使用的術(shù)語"雜質(zhì)濃度"指 代由以相反導(dǎo)電類型的雜質(zhì)補償摻雜雜質(zhì)濃度導(dǎo)致的雜質(zhì)濃度。例如，如果在特定區(qū)域中 摻雜η型雜質(zhì)濃度高于摻雜ρ型雜質(zhì)濃度，則該區(qū)域是η型半導(dǎo)體區(qū)域。此外，如果在特定 區(qū)域中摻雜Ρ型雜質(zhì)濃度高于摻雜η型雜質(zhì)濃度，則該區(qū)域是ρ型半導(dǎo)體區(qū)域。其中摻雜 η型雜質(zhì)濃度等于摻雜ρ型雜質(zhì)濃度的區(qū)域充當(dāng)ρ-η結(jié)界面。
[0067] 參照圖5Α，第四半導(dǎo)體區(qū)域113的摻雜雜質(zhì)濃度分布在點118處具有峰，第三半 導(dǎo)體區(qū)域112的摻雜雜質(zhì)濃度分布在點119處具有峰。摻雜ρ型雜質(zhì)濃度保持從點119降 低，并且在點126處變?yōu)榛旧虾愣?，以等于摻雜雜質(zhì)濃度h2。在點120處摻雜ρ型雜質(zhì)濃 度基本上等于摻雜η型雜質(zhì)濃度，ρ-η結(jié)界面在該點得以形成。
[0068] 參照圖5Β，第二半導(dǎo)體區(qū)域111的摻雜雜質(zhì)濃度分布在點123處具有峰，第一半導(dǎo) 體區(qū)域110的摻雜雜質(zhì)濃度分布沒有峰并且在摻雜雜質(zhì)濃度h2處基本上是恒定的。在點125處摻雜p型雜質(zhì)濃度基本上等于摻雜η型雜質(zhì)濃度，p-n結(jié)界面在該點得以形成。
[0069] 在點120處（即在電容208的p-n結(jié)界面處）的摻雜p型雜質(zhì)濃度和摻雜η型雜 質(zhì)濃度等于hi。在點125處（即在光電轉(zhuǎn)換器201的p-n結(jié)界面處）的摻雜ρ型雜質(zhì)濃度 和摻雜η型雜質(zhì)濃度等于h2。相應(yīng)地，電容208的摻雜雜質(zhì)濃度hi和光電轉(zhuǎn)換器201的摻 雜雜質(zhì)濃度h2滿足hl>h2的關(guān)系。
[0070] 將通過關(guān)注形成p-n結(jié)的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域和η型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度來給出描 述。
[0071] 圖4C和圖5Α指示以第三半導(dǎo)體區(qū)域112和第四半導(dǎo)體區(qū)域113形成電容208的 p-n結(jié)。圖4Β和圖5Β指示以第一半導(dǎo)體區(qū)域110和第二半導(dǎo)體區(qū)域111形成光電轉(zhuǎn)換器 201的p-n結(jié)。
[0072] 現(xiàn)在，關(guān)注形成p-n結(jié)的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域。電容208的ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112 的雜質(zhì)濃度等于或大于光電轉(zhuǎn)換器201的ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的雜質(zhì)濃度。
[0073] 如果滿足這些關(guān)系中的任一，則電容208的電容值可以增大，而不降低光電轉(zhuǎn)換 器201的靈敏度。以下將描述關(guān)于該情況的原因。
[0074] 作為信號載流子，光電轉(zhuǎn)換器201可以使用光電轉(zhuǎn)換所生成的電子當(dāng)中已經(jīng)移動 到η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111的電子。假設(shè)在這種配置中在ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的深部 分處生成電子。如果Ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110具有高雜質(zhì)濃度，則當(dāng)電子移動到η型第二 半導(dǎo)體區(qū)域111時，ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110中的載流子充當(dāng)用于電子的勢皇。
[0075] 如果ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的雜質(zhì)濃度高，則勢皇變高，如果勢皇高，則到達(dá)η 型第二半導(dǎo)體區(qū)域111的電子的數(shù)量減少。即，如果Ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的雜質(zhì)濃度 高，則光電轉(zhuǎn)換器201的靈敏度降低。典型地，如果摻雜ρ型雜質(zhì)濃度在p-n結(jié)界面處變得 較低，則形成該P-n結(jié)的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度變得較低。相應(yīng)地，如果摻雜ρ型雜質(zhì) 濃度在光電轉(zhuǎn)換器201的p-n結(jié)界面處低，則ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110中所產(chǎn)生的勢皇變 低，并且光電轉(zhuǎn)換器201的靈敏度變高。
[0076] 反之，如果電容208的ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112的雜質(zhì)濃度低，則電容208的p-n 結(jié)電容的電容值變小。如果電容208的電容值很小，則當(dāng)電容208處于連接狀態(tài)下時所獲 得的放大晶體管205的輸入節(jié)點的電容值的增加也變小。相應(yīng)地，ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112 的摻雜雜質(zhì)濃度很高。典型地，如果摻雜P型雜質(zhì)濃度在p-n結(jié)界面處高，則形成該p-n結(jié) 的P型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度也高。相應(yīng)地，摻雜P型雜質(zhì)濃度在電容208的p-n結(jié)界面 處尚。
[0077] 然而，像素的各個元件的ρ型半導(dǎo)體區(qū)域通常由單個區(qū)域來形成。如果由單個半 導(dǎo)體區(qū)域來形成光電轉(zhuǎn)換器201的ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110和電容208的ρ型第三半導(dǎo)體 區(qū)域112,則可能難以滿足所需的上述特性。
[0078] 然而，在該實施例中，使得在電容208的p-n結(jié)界面處的摻雜ρ型雜質(zhì)濃度高于在 光電轉(zhuǎn)換器201的p-n結(jié)界面處的摻雜ρ型雜質(zhì)濃度。這種配置可以增加電容208的電容 值，而不降低光電轉(zhuǎn)換器201的靈敏度。
[0079] 可能存在ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112的摻雜ρ型雜質(zhì)濃度在特定深度處具有峰的情 況。在此情況下，如果該峰摻雜雜質(zhì)濃度高于P型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜雜質(zhì)濃度，貝1J 可以獲得上述優(yōu)點?？赡艽嬖赑型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜P型雜質(zhì)濃度和P型第三半 導(dǎo)體區(qū)域112的摻雜p型雜質(zhì)濃度具有各自峰的情況。在此情況下，使得p型第三半導(dǎo)體 區(qū)域112的摻雜雜質(zhì)濃度峰高于p型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜雜質(zhì)濃度峰。
[0080] 可能存在p型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜p型雜質(zhì)濃度在深度方向上具有多個峰 的情況。在此情況下，在最靠近η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111的點處，p型第三半導(dǎo)體區(qū)域112 的雜質(zhì)濃度峰被設(shè)置得高于Ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜Ρ型雜質(zhì)濃度峰。
[0081] 現(xiàn)在，將參照圖4Β和圖4C以及圖6Α至圖6C所示的截面來描述制造根據(jù)該實施 例的成像設(shè)備的過程。
[0082] 首先，制備半導(dǎo)體襯底320,其上具有絕緣隔離區(qū)域300。半導(dǎo)體襯底320包括其 中設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換器201的第一區(qū)域313Α以及其中設(shè)置有電容208的第二區(qū)域313Β。在 平面圖中，第二區(qū)域313Β處于與第一區(qū)域313Α的位置不同的位置處。
[0083] 在第一步驟中，ρ型雜質(zhì)離子注入到第一區(qū)域313Α和第二區(qū)域313Β，或ρ型外延 層設(shè)置在第一區(qū)域313Α和第二區(qū)域313Β處。作為第一步驟的結(jié)果，設(shè)置ρ型第一半導(dǎo)體 區(qū)域110 (圖6Α)。然后，以掩膜600 (如光致抗蝕劑）來覆蓋第一區(qū)域313Α和除了設(shè)置有 電容208的部分之外的第二區(qū)域313Β的一部分。使用掩膜600來注入ρ型雜質(zhì)離子。因 此，具有高于ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的摻雜ρ型雜質(zhì)濃度的ρ型第三半導(dǎo)體區(qū)域112至 少設(shè)置在第二區(qū)域313Β中的ρ型第一半導(dǎo)體區(qū)域110的一部分處（圖6Β)。
[0084] 在第二步驟中，在半導(dǎo)體襯底320的主表面上完全設(shè)置多晶硅，并且執(zhí)行圖案化 以形成晶體管的柵極302和用于電容208的柵極304。然后，通過使用柵極302和304作為 掩膜將η型雜質(zhì)離子注入到第一區(qū)域313Α，因此，設(shè)置η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111。然后，通 過使用柵極302和304作為掩膜來注入η型雜質(zhì)離子，因此，設(shè)置η型第四半導(dǎo)體區(qū)域113 至η型第六半導(dǎo)體區(qū)域115 (圖6C)。
[0085] 可以在與設(shè)置η型第四半導(dǎo)體區(qū)域113至η型第六半導(dǎo)體區(qū)域115的步驟相同的 步驟中設(shè)置η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111 ;然而，在一個實施例中，因為η型第二半導(dǎo)體區(qū)域111 相對于主表面延伸到比其它η型區(qū)域（即η型第四半導(dǎo)體區(qū)域113至η型第六半導(dǎo)體區(qū)域 115)延伸到的位置更深的位置，所以在與設(shè)置其它η型區(qū)域（即η型第四半導(dǎo)體區(qū)域113 至η型第六半導(dǎo)體區(qū)域115)的步驟不同的步驟中設(shè)置形成光電轉(zhuǎn)換器201的η型第二半 導(dǎo)體區(qū)域111。這種配置與光電轉(zhuǎn)換器201的靈敏度有關(guān)。
[0086]