專利名稱：固態(tài)成像器件、在該固態(tài)成像器件中轉(zhuǎn)移電荷的方法、以及制造該固態(tài)成像器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)圖像拾取器件以及該器件采用的電荷轉(zhuǎn)移方法。詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種能夠減少在紅色傳感器部分產(chǎn)生的污染(smears)的固態(tài)圖像拾取器件以及該器件采用的電荷轉(zhuǎn)移方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)縮減像素器件的尺寸而減少了一種使用半導(dǎo)體的最近的固態(tài)圖像拾取器件的芯片面積。結(jié)果，也可以降低每個(gè)芯片的成本。另外，也可以減小圖像拾取裝置(或者照相機(jī)系統(tǒng))本身的尺寸。
圖像拾取器件主要包括用于將來(lái)自鏡頭的光束轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換器件，以及用于將信號(hào)電荷傳送到用于將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換成輸出電壓的放大器的轉(zhuǎn)移CCD(電荷耦合器件)。在圖像拾取器件的像素單元的典型配置中，水平布置了光電轉(zhuǎn)換器件以及轉(zhuǎn)移CCD。然而，用這種布置，在制造過(guò)程中縮減圖像拾取器件的尺寸實(shí)際上就變困難了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，最近已經(jīng)提出了一種固態(tài)圖像拾取器件，作為具有在轉(zhuǎn)移CCD上面提供光電轉(zhuǎn)換器件的分層結(jié)構(gòu)的器件?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)諸如日本專利公開(kāi)(laid-open)No.2001-257337的第3和第4頁(yè)以及圖2，以得到更多的信息。
然而，根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，在光電轉(zhuǎn)換器件下面提供的用于RGB(紅、綠和藍(lán))像素的轉(zhuǎn)移CCD彼此沒(méi)有隔開(kāi)。為此，作為用于RGB像素的紅色像素的紅色光束的具有大波長(zhǎng)的光束穿透光電轉(zhuǎn)換器件并擊中轉(zhuǎn)移CCD，從而出現(xiàn)了通過(guò)混合噪聲信號(hào)和正轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷所導(dǎo)致的污染問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，用光傳感器的深度作為參數(shù)來(lái)檢查轉(zhuǎn)移CCD的半導(dǎo)體區(qū)域深度的污染發(fā)生率。在圖9A和9B中示出了檢查的結(jié)果。在圖9A和9B中，將光傳感器的深度當(dāng)作參數(shù)，垂直軸各自表示污染的發(fā)生率(或者累計(jì)發(fā)生率)，而水平軸各自表示轉(zhuǎn)移CCD的半導(dǎo)體區(qū)域深度。更具體地，圖9A示出了700nm波長(zhǎng)的紅色光束的檢查結(jié)果。另一方面，圖9B示出了550nm波長(zhǎng)的綠色光束的檢查結(jié)果。在X＝5μm且ΔX＝0.5μm的結(jié)構(gòu)的情況下，這里符號(hào)X表示光傳感器的深度，而符號(hào)ΔX表示轉(zhuǎn)移CCD的半導(dǎo)體區(qū)域的深度，例如，如圖9A所示，700nm波長(zhǎng)的光束(也就是，紅色光束)的污染的發(fā)生率接近大約4％。另一方面，對(duì)于具有550nm波長(zhǎng)的光束(也就是，綠色光束)，如圖9B所示，污染的發(fā)生率大約是1％。從檢查的結(jié)果可明顯看出，紅色光束的污染發(fā)生率非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是能夠解決上述問(wèn)題的固態(tài)圖像拾取器件以及該器件所采用的電荷轉(zhuǎn)移方法。
本發(fā)明提供的第一固態(tài)圖像拾取器件包括固態(tài)圖像拾取器件，其中該固態(tài)圖像拾取器件包括以分層結(jié)構(gòu)提供的光傳感器和電荷轉(zhuǎn)移部分。更具體地，該光傳感器包括第一光傳感器、以及用于接收具有比第一光傳感器所接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器。在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供第一和第二光傳感器。在第一光傳感器下面，提供讀取門(mén)，作為用于將第一光傳感器產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)皆诘诙鈧鞲衅髦绿峁┑碾姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。
詳細(xì)地說(shuō)，在上面引用的第一固態(tài)圖像拾取器件中，用于僅接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器在光電轉(zhuǎn)換處理中將具有大波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷。讀取門(mén)將該信號(hào)電荷傳輸?shù)皆诘诙鈧鞲衅鞯南旅嫣峁┑碾姾赊D(zhuǎn)移部分，其中該第二光傳感器用于接收具有比第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束。該電荷轉(zhuǎn)移部分還將通過(guò)讀取門(mén)傳輸?shù)男盘?hào)電荷轉(zhuǎn)移到其中。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色或綠色光束，而具有小波長(zhǎng)的光束的例子是藍(lán)色光束。因此，在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器下面，不轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷。結(jié)果，即使諸如紅色光的大波長(zhǎng)光束穿透第一光傳感器(這是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)，進(jìn)入在第一光傳感器之下的空間，大波長(zhǎng)的光束也沒(méi)有傳播到用于轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分。為此，在轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的電子束的電荷時(shí)，第一固態(tài)圖像拾取器件沒(méi)有產(chǎn)生通過(guò)混合噪聲信號(hào)和信號(hào)電荷而導(dǎo)致的污染問(wèn)題。
本發(fā)明提供的第二固態(tài)圖像拾取器件是包括光傳感器和電荷轉(zhuǎn)移部分的固態(tài)圖像拾取器件。以分層結(jié)構(gòu)提供光傳感器和電荷轉(zhuǎn)移部分。更具體地，該光傳感器包括第一光傳感器、以及用于接收具有比第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器。在用勢(shì)壘部分彼此隔開(kāi)的相鄰位置提供第一和第二光傳感器。在第一光傳感器下面，提供第一電荷轉(zhuǎn)移部分。在第一光傳感器的側(cè)部，提供第一讀取門(mén)，作為用于將作為第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)降谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。出于同樣原因，在第二光傳感器下面，提供第二電荷轉(zhuǎn)移部分，并且在第二光傳感器的側(cè)部，提供第二讀取門(mén)，作為用于將作為第二光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)降诙姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。在第一電荷轉(zhuǎn)移部分和第二電荷轉(zhuǎn)移部分之間提供轉(zhuǎn)移門(mén)，作為用于將在第一電荷轉(zhuǎn)移部分積聚的電荷轉(zhuǎn)移到第二電荷轉(zhuǎn)移部分的門(mén)。
詳細(xì)地說(shuō)，在上面引用的第二固態(tài)圖像拾取器件中，用于僅接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器在光電轉(zhuǎn)換處理中將具有大波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷。然后，第一讀取門(mén)將信號(hào)電荷傳輸?shù)接糜诜e聚電荷的第一電荷轉(zhuǎn)移部分。利用預(yù)定時(shí)間，轉(zhuǎn)移門(mén)將電荷從第一電荷轉(zhuǎn)移部分傳輸?shù)皆谟糜趦H接收具有小波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器下面提供的第二電荷轉(zhuǎn)移部分。然后，第二電荷轉(zhuǎn)移部分將電荷傳輸?shù)侥┘?jí)。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色或綠色光束，而具有小波長(zhǎng)的光束的例子是藍(lán)色光束。另一方面，用于僅接收具有比第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器將具有小波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成為信號(hào)電荷。在第二電荷轉(zhuǎn)移部分沒(méi)有轉(zhuǎn)移電荷的時(shí)間，第二讀取門(mén)將信號(hào)電荷傳輸?shù)降诙姾赊D(zhuǎn)移部分，該第二電荷轉(zhuǎn)移部分然后將電荷典型地傳輸?shù)侥┘?jí)。因此，在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器下面，部轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷。結(jié)果，即使諸如紅色(或綠色)光的大波長(zhǎng)光束穿透第一光傳感器(這是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)，進(jìn)入在第一光傳感器之下的空間，具有大波長(zhǎng)的光束也沒(méi)有傳播到電荷轉(zhuǎn)移部分。為此，第二固態(tài)圖像拾取器件沒(méi)有引起通過(guò)混合噪聲信號(hào)和正在轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷而導(dǎo)致的污染問(wèn)題。
本發(fā)明提供的第一電荷轉(zhuǎn)移方法是為固態(tài)圖像拾取器件提供的，該固態(tài)圖像拾取器件包括第一光傳感器、以及用于接收具有比第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器。在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供第一和第二光傳感器。在第一光傳感器下面，提供讀取門(mén)，作為用于將第一光傳感器產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)皆诘诙鈧鞲衅髦绿峁┑碾姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。根據(jù)第一電荷轉(zhuǎn)移方法，讀取門(mén)將作為在第一光傳感器中執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)竭M(jìn)一步轉(zhuǎn)移該電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分。
詳細(xì)地說(shuō)，根據(jù)上面描述的第一電荷轉(zhuǎn)移方法，用于僅接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器在光電轉(zhuǎn)換處理中將具有大波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成電荷。讀取門(mén)將該電荷傳輸?shù)皆谟糜诮邮站哂斜鹊谝还鈧鞲衅鹘邮盏墓馐ㄩL(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。該電荷轉(zhuǎn)移部分進(jìn)一步將通過(guò)讀取門(mén)傳輸?shù)碾姾赊D(zhuǎn)移到其中。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色或綠色光束。因此，在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器下面，不轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的電荷。結(jié)果，即使諸如紅色光的大波長(zhǎng)光束穿透第一光傳感器(這是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)，進(jìn)入在第一光傳感器之下的空間，具有大波長(zhǎng)的光束也沒(méi)有傳播到用于轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分。為此，第一電荷轉(zhuǎn)移方法在轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的電子束的電荷時(shí)沒(méi)有引起通過(guò)混合噪聲信號(hào)和電荷而導(dǎo)致的污染問(wèn)題。
本發(fā)明提供的第二電荷轉(zhuǎn)移方法是為固態(tài)圖像拾取器件提供的，其中該固態(tài)圖像拾取器件包括第一光傳感器、以及用于接收具有比第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器。在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供第一和第二光傳感器。該固態(tài)圖像拾取器件還包括提供在第一光傳感器下面的第一電荷轉(zhuǎn)移部分；以及提供在第一光傳感器的側(cè)部的第一讀取門(mén)，作為用于將作為第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)降谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。另外，該固態(tài)圖像拾取器件也具有提供在第二光傳感器下面的第二電荷轉(zhuǎn)移部分；以及提供在第二光傳感器的側(cè)部的第二讀取門(mén)，作為用于將作為第二光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)降诙姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。該固態(tài)圖像拾取器件還包括在第一電荷轉(zhuǎn)移部分和第二電荷轉(zhuǎn)移部分之間提供的、作為用于將在第一電荷轉(zhuǎn)移部分積聚的電荷傳輸?shù)降诙姾赊D(zhuǎn)移部分的轉(zhuǎn)移門(mén)。根據(jù)第二電荷轉(zhuǎn)移方法，第一讀取門(mén)將作為在第一光傳感器中執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)降谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分。此外，該轉(zhuǎn)移門(mén)將這些電荷傳輸?shù)竭M(jìn)一步轉(zhuǎn)移這些電荷的第二電荷轉(zhuǎn)移部分。
詳細(xì)地說(shuō)，根據(jù)上面描述的第二電荷轉(zhuǎn)移方法，用于僅接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器在光電轉(zhuǎn)換處理中將具有大波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷。然后，第一讀取門(mén)將信號(hào)電荷傳輸?shù)接糜诜e聚電荷的第一電荷轉(zhuǎn)移部分。用預(yù)定的時(shí)間，轉(zhuǎn)移門(mén)將電荷從第一電荷轉(zhuǎn)移部分傳輸?shù)降诙姾赊D(zhuǎn)移部分。然后，第二電荷轉(zhuǎn)移部分將電荷傳輸?shù)侥┘?jí)。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色或綠色光束。另一方面，用于僅接收具有比第一光傳感器接收的光束小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器將具有小波長(zhǎng)的光束轉(zhuǎn)換成為信號(hào)電荷。利用第二電荷轉(zhuǎn)移部分沒(méi)有轉(zhuǎn)移電荷的時(shí)間，第二讀取門(mén)將信號(hào)電荷傳輸?shù)饺缓髮㈦姾傻湫偷貍鬏數(shù)侥┘?jí)的第二電荷轉(zhuǎn)移部分。因此，在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器下面，不轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷。結(jié)果，即使諸如紅色(或者綠色)光的大波長(zhǎng)光束穿透第一光傳感器(這是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)，進(jìn)入在第一光傳感器之下的空間，具有大波長(zhǎng)的光束也沒(méi)有傳播到電荷轉(zhuǎn)移部分。為此，第二電荷轉(zhuǎn)移方法沒(méi)有引起通過(guò)混合噪聲信號(hào)和正在轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷而導(dǎo)致的污染問(wèn)題。


圖1A和1B是示出本發(fā)明提供的實(shí)施第一固態(tài)圖像拾取器件及其第一電荷轉(zhuǎn)移方法的實(shí)施例的圖，更具體地，圖1A是示出頂視布置的圖，而圖1B是示出配置的示意橫截面的圖；圖2A和2B是示出第一固態(tài)圖像拾取器件的轉(zhuǎn)移門(mén)電極和讀取門(mén)電極的圖，更具體地，圖2A是示出頂視布置的圖，而圖2B是示出配置的示意橫截面的圖；圖3示出固態(tài)圖像拾取器件執(zhí)行的典型讀取操作的時(shí)序圖；圖4是示出本發(fā)明提供的實(shí)施第二固態(tài)圖像拾取器件及其第二電荷轉(zhuǎn)移方法的實(shí)施例的配置的示意橫截面的圖；圖5A和5B是示出第二固態(tài)圖像拾取器件的轉(zhuǎn)移門(mén)電極和讀取門(mén)電極的圖，更具體地，圖5A是示出頂視布置的圖，而圖5B是示出配置的示意橫截面的圖；圖6示出第二固態(tài)圖像拾取器件執(zhí)行的典型讀操作的時(shí)序圖；圖7A至7C是示出根據(jù)本發(fā)明的為固態(tài)圖像拾取器件提供的第二電荷轉(zhuǎn)移方法的示意頂視布置的圖；圖8A和8B是示出制造第一固態(tài)圖像拾取器件的典型方法的示意橫截面的圖；以及圖9A和9B是各自示出用光傳感器的深度作為參數(shù)的轉(zhuǎn)移CCD的半導(dǎo)體區(qū)域的深度和污染發(fā)生率之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參考示出頂視布置的圖1A和示出配置的示意橫截面的圖1B，以下描述說(shuō)明本發(fā)明提供的實(shí)施第一固態(tài)圖像拾取器件及其第一電荷轉(zhuǎn)移方法的實(shí)施例。
如圖1A所示，在本發(fā)明提供的固態(tài)圖像拾取器件的典型配置中，典型地沿垂直轉(zhuǎn)移方向交替布置每個(gè)都用于接收紅色光束的第一光傳感器21(紅色光傳感器21R)和每個(gè)都用于接收綠色光束的第一光傳感器21(綠色光傳感器21G)。另外，在與每對(duì)紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G相鄰的位置上，提供用于接收藍(lán)色光束的第二光傳感器22(藍(lán)色光傳感器22B)。布置該藍(lán)色光傳感器22B，以形成也沿垂直轉(zhuǎn)移方向典型地定向的陣列。
下面解釋上述固態(tài)圖像拾取器件所采用的電荷轉(zhuǎn)移方法的基本配置。根據(jù)本發(fā)明提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，將作為紅色電荷轉(zhuǎn)換部分21R(或綠色電荷轉(zhuǎn)換部分21G)執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的信號(hào)電荷傳輸?shù)教峁┰谒{(lán)色光傳感器22B下面的電荷轉(zhuǎn)移部分(或者轉(zhuǎn)移CCD)，其中該紅色電荷轉(zhuǎn)換部分21R(或綠色電荷轉(zhuǎn)換部分21G)用于接收具有大波長(zhǎng)的光束并對(duì)接收的光束執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理，該藍(lán)色光傳感器22B用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理以轉(zhuǎn)換具有比紅色或者綠色光束的波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束，并且在藍(lán)色光傳感器22B下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或者轉(zhuǎn)移CCD)還將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到在圖中沒(méi)有示出的放大器。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色光束以及，在某些情況下的綠色光束，而具有較小波長(zhǎng)的光束的例子是藍(lán)色光束。紅色、綠色以及藍(lán)色光束是在前面引用的RGB(R紅、G綠和B藍(lán))光束。圖中示出的箭頭各自指示傳輸或者轉(zhuǎn)移方向。
一般地，在固態(tài)圖像拾取器件中，在RGB(R紅、G綠和B藍(lán))光束之中的具有相對(duì)大波長(zhǎng)的紅色光束(以及，在某些情況下，綠色光束)幾乎完全地穿透用半導(dǎo)體層制成的光傳感器。因此，在為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法的基本配置的實(shí)施中，在用于接收紅色光束或者，在某些情況下，接收綠色光束的第一光傳感器21(也就是，紅色光傳感器21R或綠色光傳感器21G)的下面沒(méi)有提供電荷轉(zhuǎn)移部分。代替地，在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束和對(duì)接收的光束執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第一光電電荷轉(zhuǎn)換部分21(21R、21G)的下面提供了讀取門(mén)，作為用于將信號(hào)電荷傳輸?shù)皆谟糜趯?duì)具有比該光束的波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第二光傳感器22(或者藍(lán)色光傳感器22B)之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或者轉(zhuǎn)移CCD)的門(mén)。讀取門(mén)將作為第一光傳感器21R(或者21G)執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的信號(hào)電荷傳輸?shù)诫姾赊D(zhuǎn)移部分，該電荷轉(zhuǎn)移部分然后進(jìn)一步將信號(hào)電荷傳輸?shù)皆趫D中沒(méi)有示出的放大器。具有大波長(zhǎng)的光束的例子是紅色光束，而具有較小波長(zhǎng)的光束的例子是藍(lán)色光束。
因?yàn)樽鳛樗{(lán)色光束的情況的具有小波長(zhǎng)的光束幾乎完全經(jīng)受在半導(dǎo)體表明的光電轉(zhuǎn)換處理，所以可以執(zhí)行上面的電荷傳輸和轉(zhuǎn)移操作，使得這樣的光束不到達(dá)在第二光傳感器22之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或者轉(zhuǎn)移CCD)而在電荷轉(zhuǎn)移部分中轉(zhuǎn)換成電荷，并因此，在電荷轉(zhuǎn)移部分中不產(chǎn)生電荷。因此，在到圖中沒(méi)有示出的放大器的轉(zhuǎn)移中，作為對(duì)紅色光束執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的信號(hào)電荷，流過(guò)在用于接收具有小波長(zhǎng)(藍(lán)色)的光束的第二光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。結(jié)果，可以防止紅色光束穿透光電轉(zhuǎn)換部分并擊中電荷轉(zhuǎn)移部分而出現(xiàn)通過(guò)混合噪聲信號(hào)和正轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷而導(dǎo)致的污染問(wèn)題。
通過(guò)參考圖1B的示意性橫截配置圖，下面描述解釋了作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明也提供的第一電荷轉(zhuǎn)移方法的器件的實(shí)施本發(fā)明提供的第一固態(tài)圖像拾取器件的實(shí)施例的配置。作為例子，對(duì)于紅色光傳感器和藍(lán)色光傳感器解釋實(shí)施例的配置。要注意的是，通過(guò)用綠色光傳感器替換紅色光傳感器，隨后的解釋也保持包括綠色光傳感器和藍(lán)色光傳感器的實(shí)施例的正確性。
如圖1B所示，本發(fā)明提供的固態(tài)圖像拾取器件的基本配置包括半導(dǎo)體層11。半導(dǎo)體層11有用于接收具有大波長(zhǎng)的光束LL(這典型地是紅色光束的情況)并對(duì)光束LL執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第一光傳感器(或紅色光傳感器21R)，也有用于接收具有小波長(zhǎng)的光束LS(這也典型地是藍(lán)色光束的情況)并對(duì)光束LS執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第二光傳感器22(或藍(lán)色光傳感器22B)。在用勢(shì)壘部分12彼此分離的相鄰位置上提供第一光傳感器和第二光傳感器22。半導(dǎo)體層11典型地由SOI(硅絕緣體)層制成。在紅色光傳感器21R上提供紅色濾波器71R，同時(shí)在綠色光傳感器上提供綠色濾波器，后者在圖中沒(méi)有示出。另一方面，在藍(lán)色光傳感器22B上提供藍(lán)色濾波器71B。
如圖1A的頂視布置圖所示，例如，典型地沿垂直轉(zhuǎn)移方向交替布置了每個(gè)都用于接收紅色光束的第一光傳感器21(或紅色光傳感器21R)和每個(gè)都用于接收綠色光束的第一光傳感器21(或綠色光傳感器21G)。另外，在與每對(duì)紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G相鄰的位置上提供了用于接收藍(lán)色光束的第二光傳感器22(或藍(lán)色光傳感器22B)。布置這樣的藍(lán)色光傳感器22B，以形成沿垂直轉(zhuǎn)移方向定向的陣列。
下面的描述集中于紅色光傳感器21R和藍(lán)色光傳感器22B。在深入半導(dǎo)體層11的底部((X+ΔX)的深度水平))提供紅色光傳感器21R。在半導(dǎo)體層11的上面，在與紅色光傳感器21R相鄰的位置提供藍(lán)色光傳感器22B，其中用勢(shì)壘部分12將藍(lán)色光傳感器22B與紅色光傳感器21R隔開(kāi)。在藍(lán)色光傳感器22B之下的半導(dǎo)體層11內(nèi)，在X的深度水平和半導(dǎo)體層11的底部之間的ΔX厚度的空間內(nèi)提供電荷轉(zhuǎn)移部分的通道區(qū)域51，用勢(shì)壘部分12將藍(lán)色光傳感器22B與通道區(qū)域51隔開(kāi)。在半導(dǎo)體層11下面的絕緣薄膜(或門(mén)絕緣薄膜)31之下，在紅色光傳感器21R下面的位置提供讀取門(mén)42，并在藍(lán)色光傳感器22B下面的位置提供轉(zhuǎn)移門(mén)53。在所有圖中沒(méi)有示出的是，以與前面提到的用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R相同的配置，可以提供用于接收綠色光束的光傳感器。另外，在藍(lán)色光傳感器22B的側(cè)部，提供了用于讀出藍(lán)色光束的垂直定向的讀取門(mén)52，用勢(shì)壘部分12和門(mén)絕緣薄膜35將藍(lán)色光傳感器22B與讀取門(mén)52隔開(kāi)。
在上述的配置中，讀取門(mén)42在用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R(或用于接收綠色光束的綠色光傳感器21G)的正下方，由門(mén)絕緣薄膜31將其與紅色光傳感器21R或綠色光傳感器21G隔開(kāi)，并且在紅色光傳感器21R的下面不存在電荷轉(zhuǎn)移部分(轉(zhuǎn)移CCD)。在紅色光傳感器21R(或綠色光傳感器21G)中，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域延伸到半導(dǎo)體層11的底部。因此，存在于圖中沒(méi)有示出的嵌入氧化膜中的讀取門(mén)42，將作為用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R(或用于接收綠色光束的綠色光傳感器21G)對(duì)光束執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的信號(hào)電荷，沿著圖中所示的箭頭C指示的方向傳輸?shù)皆谒{(lán)色光傳感器22B下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50。然后，電荷轉(zhuǎn)移部分50進(jìn)一步將該信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到例如最后級(jí)。
另一方面，在用于接收藍(lán)色光束的藍(lán)色光傳感器22B的左邊的垂直定向讀取門(mén)52，沿著圖中的箭頭D所指示的方向?qū)⒃谒{(lán)色光傳感器22B中產(chǎn)生的信號(hào)電荷傳輸?shù)诫姾赊D(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50。然后，電荷轉(zhuǎn)移部分50進(jìn)一步將該信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到例如最后級(jí)。
接下來(lái)，通過(guò)參考示出頂視布置的圖2A和示出配置的示意橫截面的圖2B，而詳細(xì)描述第一固態(tài)圖像拾取器件的轉(zhuǎn)移門(mén)電極和讀取門(mén)電極。要注意的是，圖2B是主要示出圖2A所示的門(mén)電極的A-A橫截面的圖。
如圖2A和2B所示，在典型為SOI層的半導(dǎo)體層11上，在用圖中沒(méi)有示出的勢(shì)壘部分彼此隔開(kāi)的位置上，布置分別用于接收RGB顏色的光束的紅色光傳感器21R、綠色光傳感器21G、以及藍(lán)色光傳感器22B。也就是說(shuō)，典型地沿垂直轉(zhuǎn)移方向交替地布置紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G。另外，在與每對(duì)紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G相鄰的位置提供藍(lán)色光傳感器22B，沿水平轉(zhuǎn)移方向?qū)⑺{(lán)色光傳感器22B與上述傳感器對(duì)隔開(kāi)。在提供了紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G的半導(dǎo)體層11之下，各自提供沿垂直轉(zhuǎn)移方向延伸的讀取門(mén)42(φA、φB等)，作為能夠從紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G讀取信號(hào)電荷并將信號(hào)電荷傳輸?shù)诫姾赊D(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)的門(mén)，用諸如門(mén)絕緣薄膜的絕緣薄膜將讀取門(mén)42與半導(dǎo)體層11隔開(kāi)。對(duì)于讀取門(mén)42，沿著垂直于讀取門(mén)φA、φB等的水平轉(zhuǎn)移方向布置轉(zhuǎn)移門(mén)53(φ1、φ2等)。在藍(lán)色光傳感器22B的下面，連續(xù)布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，用門(mén)絕緣薄膜31將轉(zhuǎn)移門(mén)與藍(lán)色光傳感器22B隔開(kāi)。另一方面，在紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G的讀取門(mén)φA、φB等的下面，連續(xù)布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，用門(mén)絕緣薄膜37將轉(zhuǎn)移門(mén)與紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G隔開(kāi)。
下面解釋讀出在包括上述配置的固態(tài)圖像拾取器件1中的信號(hào)電荷的典型操作。通過(guò)垂直于讀取門(mén)φA、φB等布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，可以執(zhí)行對(duì)于藍(lán)色讀出信號(hào)電荷的操作。通過(guò)改變施加到沿水平方向布置的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等上的電壓，在藍(lán)色光傳感器22B下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)執(zhí)行轉(zhuǎn)移操作。在提供有紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G的半導(dǎo)體層11(典型為SOI層)的正下方，提供了讀取門(mén)φA、φB等，而穿過(guò)讀取門(mén)φA、φB等布置了轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等。因此，沒(méi)有影響諸如綠和紅色光束的大波長(zhǎng)光束。
接下來(lái)，通過(guò)參考下圖3所示的時(shí)序圖來(lái)解釋讀出在包括上述配置的第一固態(tài)圖像拾取器件中的信號(hào)電荷的典型操作。
如圖3所示，開(kāi)啟讀取門(mén)φA。然后，為了讀出綠色信號(hào)，例如也開(kāi)啟了在圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1和φ3等。這樣，讀取門(mén)φA將作為綠色光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的綠色信號(hào)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)移門(mén)φ1和φ3等的電荷轉(zhuǎn)移部分，然后，在該圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1和φ3等進(jìn)一步將綠色信號(hào)傳輸?shù)皆谠搱D中也沒(méi)有示出的放大器。在自從讀出綠色信號(hào)的操作過(guò)去預(yù)定的必要周期T之后，讀出紅色信號(hào)，以防止紅色信號(hào)被包括在綠色信號(hào)中。具體地說(shuō)，當(dāng)也開(kāi)啟了在該圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ2和φ4等時(shí)，讀取門(mén)φA將作為紅色光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的紅色信號(hào)傳輸?shù)皆谠搱D中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ2和φ4等的電荷轉(zhuǎn)移部分，然后，轉(zhuǎn)移門(mén)φ2和φ4等還將紅色信號(hào)轉(zhuǎn)移到在該圖中沒(méi)有示出的放大器。
通過(guò)參考示出了本發(fā)明提供的實(shí)施第二固態(tài)圖像拾取器件以及第二電荷轉(zhuǎn)移方法的實(shí)施例的配置的示意橫截面的圖4，隨后的描述解釋該實(shí)施例。圖4所示的典型配置與圖1B所示的典型配置不同的地方在于，在圖4所示的配置中，在用于紅色(或藍(lán)色)的光電轉(zhuǎn)換器件之下提供了轉(zhuǎn)移CCD。作為例子，給出圖4作為示出紅色光傳感器和藍(lán)色光傳感器的說(shuō)明圖。
如圖4所示，本發(fā)明提供的第二固態(tài)圖像拾取器件的基本配置包括半導(dǎo)體層11。半導(dǎo)體層11有用于接收具有大波長(zhǎng)的光束LL(這典型地是紅色光束的情況)并對(duì)光束LL執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第一光傳感器21(紅色光傳感器21R)，也有用于接收具有小波長(zhǎng)的光束LS(這典型地是藍(lán)色光束的情況)并對(duì)光束LS執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的第二光傳感器22(藍(lán)色光傳感器22B)。在用勢(shì)壘部分12彼此分離的相鄰位置提供第一光傳感器21和第二光傳感器22。半導(dǎo)體層11典型地由SOI(硅絕緣體)層制成。在紅色光傳感器21R上提供紅色濾波器71R，同時(shí)在綠色光傳感器上提供綠色濾波器，后者在圖中沒(méi)有示出。另一方面，在藍(lán)色光傳感器22B上提供藍(lán)色濾波器71B。
如圖1A的頂視布置圖所示，例如，典型地沿垂直轉(zhuǎn)移方向交替布置每個(gè)都用于接收紅色光束的第一光傳感器21(或紅色光傳感器21R)和每個(gè)都用于接收綠色光束的第一光傳感器21(或綠色光傳感器21G)。另外，在與每對(duì)紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G相鄰的位置上提供用于接收藍(lán)色光束的第二光傳感器22(或藍(lán)色光傳感器22B)。布置這樣的藍(lán)色光傳感器22B，以形成沿垂直轉(zhuǎn)移方向定向的陣列。
以下描述集中于紅色光傳感器21R和藍(lán)色光傳感器22B。在用勢(shì)壘部分12使彼此隔開(kāi)的位置，在半導(dǎo)體層11的上面提供紅色光傳感器21R和藍(lán)色光傳感器22B。另外，在紅色光傳感器21R之下的半導(dǎo)體層11中，電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40的通道區(qū)域41延伸到半導(dǎo)體層11的底部，勢(shì)壘部分12將該通道區(qū)域41與紅色光傳感器21R隔開(kāi)。此外，在藍(lán)色光傳感器22B之下的半導(dǎo)體層11中，電荷轉(zhuǎn)移部分的通道區(qū)域51延伸到半導(dǎo)體層11的底部，勢(shì)壘部分12將該通道區(qū)域51與藍(lán)色光傳感器22B隔開(kāi)。勢(shì)壘部分12也將通道區(qū)域41和51彼此隔開(kāi)。
在紅色光傳感器21R的側(cè)部，提供了用于讀出紅色光束的垂直定向的第一讀取門(mén)45，勢(shì)壘部分12和門(mén)絕緣薄膜33將第一讀取門(mén)45和紅色光傳感器21R隔開(kāi)。另一方面，在藍(lán)色光傳感器22B的側(cè)部，提供用于讀出藍(lán)色光束的垂直定向的第二讀取門(mén)55，勢(shì)壘部分12和門(mén)絕緣薄膜35將第二讀取門(mén)55和藍(lán)色光傳感器22B隔開(kāi)。
在位于半導(dǎo)體層11下面的門(mén)絕緣薄膜31之下，在紅色光傳感器21R的下面位置提供了保存門(mén)43，并在藍(lán)色光傳感器22B下面的位置提供了轉(zhuǎn)移門(mén)53。另外，在保存門(mén)43和轉(zhuǎn)移門(mén)53之間提供了轉(zhuǎn)移門(mén)47，作為用于將電荷從電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移部分50的門(mén)。在所有圖中沒(méi)有示出的是，以與前面提到的用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R和電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40相同的配置，可以提供用于接收綠色光束的光傳感器及其電荷保存/轉(zhuǎn)移部分。
如在上面所解釋，在該配置中，電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40(包括通道區(qū)域41、門(mén)絕緣薄膜31和保存門(mén)43)存在于用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R(或用于接收綠色光束的綠色光傳感器21G)之下，勢(shì)壘部分12將電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40與紅色光傳感器21R(或綠色光傳感器21G)隔開(kāi)。然而，用于沿垂直方向轉(zhuǎn)移電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)不存在于紅色光傳感器21R(或綠色光傳感器21G)之下。因此，第一讀取門(mén)45將在由用于接收紅色光束的紅色光傳感器21R(或用于接收綠色光束的綠色光傳感器21G)所執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的紅色信號(hào)(或綠色信號(hào))傳輸?shù)接糜跁簳r(shí)集聚傳輸?shù)狡渲械男盘?hào)的電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40。利用預(yù)定時(shí)間，轉(zhuǎn)移門(mén)47將在電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40中積聚的電荷沿著圖中所示的箭頭C所指示的方向從電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40傳輸?shù)诫姾赊D(zhuǎn)移部分50(包括通道區(qū)域51、門(mén)絕緣薄膜31和轉(zhuǎn)移門(mén)53)。電荷轉(zhuǎn)移部分50還將信號(hào)電荷典型地轉(zhuǎn)移到末級(jí)。
另一方面，在用于接收藍(lán)色光束的藍(lán)色光傳感器22B的左邊的第二讀取門(mén)55將藍(lán)色光傳感器22B產(chǎn)生的信號(hào)電荷沿圖中所示箭頭D指示的方向傳輸?shù)诫姾赊D(zhuǎn)移部分50。電荷轉(zhuǎn)移部分50進(jìn)一步將信號(hào)電荷典型地轉(zhuǎn)移到末級(jí)。
接下來(lái)，參考示出頂視布置的圖5A和示出配置的示意橫截面的圖5B來(lái)詳細(xì)解釋第二固態(tài)圖像拾取器件的轉(zhuǎn)移門(mén)電極和讀取電極。要注意的是，圖5B是主要示出圖5A所示的門(mén)電極的A-A橫截面的圖。
如圖5A和5B所示，在典型為SOI層的半導(dǎo)體層11上，在用圖中沒(méi)有示出的勢(shì)壘部分使其彼此隔開(kāi)的位置，布置分別用于接收RGB顏色的光束的紅色光傳感器21R、綠色光傳感器21G、以及藍(lán)色光傳感器22B。也就是說(shuō)，典型地沿垂直轉(zhuǎn)移方向交替地布置紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G。另外，在與每對(duì)紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G相鄰的位置提供藍(lán)色光傳感器22B，該藍(lán)色光傳感器22B沿水平轉(zhuǎn)移方向與上述傳感器對(duì)隔開(kāi)。
在提供有紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G的半導(dǎo)體層11之下，沿垂直轉(zhuǎn)移方向典型地提供用于暫時(shí)保存從紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G讀取的電荷的電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40的保存門(mén)43(Vh)，諸如門(mén)絕緣薄膜的絕緣薄膜將保存門(mén)43與半導(dǎo)體層11隔開(kāi)。另外，在紅色光傳感器21R、綠色光傳感器21G、以及藍(lán)色光傳感器22B之間的位置上的半導(dǎo)體層11之下，平行于保存門(mén)Vh而提供轉(zhuǎn)移門(mén)47(φa、φb等)，諸如門(mén)絕緣薄膜的絕緣薄膜將轉(zhuǎn)移門(mén)47與半導(dǎo)體層11隔開(kāi)。轉(zhuǎn)移門(mén)47(φa、φb等)當(dāng)作用于將電荷從電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40轉(zhuǎn)移到在藍(lán)色光傳感器22B下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分50的門(mén)。而且，沿著垂直于保存門(mén)Vh和轉(zhuǎn)移門(mén)φa、φb等的水平轉(zhuǎn)移方向布置轉(zhuǎn)移門(mén)53(φ1、φ2等)。轉(zhuǎn)移門(mén)53(φ1、φ2等)當(dāng)作用于將電荷典型地轉(zhuǎn)移到末級(jí)的門(mén)。在藍(lán)色光傳感器22B的下面，連續(xù)布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，門(mén)絕緣薄膜31將轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等與藍(lán)色光傳感器22B隔開(kāi)。另一方面，在紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G上，連續(xù)布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，在保存門(mén)Vh和轉(zhuǎn)移門(mén)φa、φb等之下的絕緣薄膜37將轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等與紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G隔開(kāi)。
隨后解釋讀出在包括上述配置的固態(tài)圖像拾取器件2中的信號(hào)電荷的典型操作。通過(guò)垂直于保存門(mén)Vh、Vh等而布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等，可以執(zhí)行對(duì)于藍(lán)色讀出信號(hào)電荷的操作。在藍(lán)色光傳感器22B的下面提供的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50通過(guò)改變施加到沿水平方向布置的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等上的電壓來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)移操作。在提供有紅色光傳感器21R和綠色光傳感器21G的半導(dǎo)體層11(典型為SOI層)的正下方，提供保存門(mén)Vh、Vh等以及轉(zhuǎn)移門(mén)φa、φb等，而穿過(guò)保存門(mén)Vh和轉(zhuǎn)移門(mén)φa、保存門(mén)Vh和轉(zhuǎn)移門(mén)φb等來(lái)布置轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2等。因此，沒(méi)有影響諸如綠和紅色光束的大波長(zhǎng)光束。
接下來(lái)，在下面參考如圖6所示的時(shí)序圖來(lái)解釋讀取在包括上述配置的第二固態(tài)圖像拾取器件中的信號(hào)電荷的典型操作。
如圖6所示，開(kāi)啟轉(zhuǎn)移門(mén)φa。然后，為了讀出綠色信號(hào)，例如也開(kāi)啟了在圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1和φ3等。這樣，讀取門(mén)φa、φb等各自將作為綠色光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的并保存在電荷保存/轉(zhuǎn)移部分中的綠色信號(hào)，傳輸?shù)皆趫D中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ3等的電荷轉(zhuǎn)移部分，然后在該圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2、φ3等還將綠色信號(hào)轉(zhuǎn)移到在該圖中沒(méi)有示出的放大器。在自從讀出綠色信號(hào)的操作過(guò)去預(yù)定的必要周期T之后，讀出紅色信號(hào)，以防止紅色信號(hào)被包括在綠色信號(hào)中。為了讀出紅色信號(hào)，開(kāi)啟在該圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ2和φ4等。然后，開(kāi)啟轉(zhuǎn)移門(mén)φa，以將作為紅色光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的并保存在電荷保存/轉(zhuǎn)移部分中的紅色信號(hào)傳輸?shù)皆谠搱D中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ2、φ4等的電荷轉(zhuǎn)移部分，然后在該圖中沒(méi)有示出的轉(zhuǎn)移門(mén)φ1、φ2、φ3等進(jìn)一步將紅色信號(hào)轉(zhuǎn)移到在該圖中沒(méi)有示出的放大器。
在上述實(shí)施例的配置中，由于污染而在電荷轉(zhuǎn)移部分(或者轉(zhuǎn)移CCD)中產(chǎn)生噪聲信號(hào)電荷。然而，沒(méi)有噪聲從與電荷轉(zhuǎn)移部分50相鄰的用于紅色(或綠色)的電荷保存/轉(zhuǎn)移部分40進(jìn)入流經(jīng)對(duì)于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分50的信號(hào)電荷。因此，沒(méi)有損害(contaminate)信號(hào)。
接下來(lái)，參考示出電荷轉(zhuǎn)移方法的示意頂視布置的圖7A至7C來(lái)解釋本發(fā)明提供的第二固態(tài)圖像拾取器件所采用的另一個(gè)電荷轉(zhuǎn)移方法。要注意的是，圖中所示的箭頭各自指示電荷的轉(zhuǎn)移方向。
隨后的描述解釋下面的情況，其中作為紅色光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而產(chǎn)生的信號(hào)電荷不能夠到達(dá)藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)，除非信號(hào)電荷通過(guò)在紅色光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。在這種情況下，在讀出紅色的信號(hào)電荷的處理之前，執(zhí)行凈化操作，以去除用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分的噪聲電荷。也就是說(shuō)，如圖7A所示，將噪聲信號(hào)電荷N從用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50R移動(dòng)到藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B。然后，連續(xù)藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B將噪聲信號(hào)電荷N丟棄到末級(jí)。以與紅色的信號(hào)電荷相同的方式，對(duì)綠色的信號(hào)電荷執(zhí)行操作。也就是說(shuō)，將噪聲信號(hào)電荷N從用于綠色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50G移動(dòng)到藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B。然后，連續(xù)藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B將噪聲信號(hào)電荷N丟棄到末級(jí)。
隨后，如圖7B所示，在丟棄噪聲信號(hào)電荷N之后，立即開(kāi)啟紅色的讀取門(mén)，并且將紅色信號(hào)電荷SR從紅色光傳感器移動(dòng)到用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分50R。然后，開(kāi)啟用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分50R，以將紅色信號(hào)電荷SR移動(dòng)到藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B。隨后，連續(xù)藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B轉(zhuǎn)移紅色信號(hào)電荷SR。以與紅色的信號(hào)電荷相同的方式來(lái)對(duì)綠色的信號(hào)電荷執(zhí)行操作。也就是說(shuō)，在丟棄噪聲信號(hào)電荷N之后，立即開(kāi)啟綠色的讀取門(mén)，并且將綠色信號(hào)電荷從綠色光傳感器移動(dòng)到用于綠色的電荷轉(zhuǎn)移部分50G。然后，開(kāi)啟用于綠色的電荷轉(zhuǎn)移部分50G，以將綠色信號(hào)電荷移動(dòng)到藍(lán)色區(qū)域的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B。隨后，連續(xù)藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B轉(zhuǎn)移綠色信號(hào)電荷。
要注意的是，如果僅紅和綠色的信號(hào)電荷可以被移動(dòng)到藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分50B，則基本上不需要執(zhí)行上述的凈化操作。這是因?yàn)?，由于在用于紅色(或綠色)的電荷轉(zhuǎn)移部分50R(或50G)中積聚的噪聲最初也從紅(或綠)色光束中產(chǎn)生，所以只考慮包括作為光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷和在電荷轉(zhuǎn)移部分中積聚的附加噪聲電荷的信號(hào)電荷是可以的。然后，如果將該信號(hào)電荷發(fā)送到用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B，則操作將變得與在第一實(shí)施例的描述中的解釋的操作相同。
順便，如圖7C所示，在綠色光束已經(jīng)經(jīng)受綠色光傳感器50G執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生綠色信號(hào)電荷SG之后，例如，經(jīng)由用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50R，以下面的順序?qū)⒕G色信號(hào)電荷SG發(fā)送到用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B用于綠色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50G、用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50R、用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B、用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)50B等。在這種情況下，在發(fā)送綠色信號(hào)電荷SG之前，需要執(zhí)行一次凈化操作，以從用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分50R去除噪聲電荷。如果沒(méi)有執(zhí)行凈化操作，綠色信號(hào)將與紅色噪聲混合，造成損害。
如上所述，當(dāng)有意地使用用于紅(或綠)色的電荷轉(zhuǎn)移部分(或轉(zhuǎn)移CCD)時(shí)，在讀出用于紅色的信號(hào)電荷之前，執(zhí)行凈化操作，以從用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分去除噪聲電荷。也就是說(shuō)，將噪聲信號(hào)電荷從用于紅色的電荷轉(zhuǎn)移部分移動(dòng)到用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分，以及，然后到達(dá)用于藍(lán)色的電荷轉(zhuǎn)移部分的紅色將噪聲信號(hào)電荷丟棄到末級(jí)。
接下來(lái)，通過(guò)參考示出制造第一固態(tài)圖像拾取器件的典型方法的示意橫截面的圖8A和8B來(lái)解釋該方法。
首先，如圖8A所示，準(zhǔn)備SOI基底3作為基底A，且通過(guò)采用諸如溝槽元件分離(trench element separation)技術(shù)的公知元件分離技術(shù)，而在其半導(dǎo)體層(SOI層)4上提供在圖中沒(méi)有示出的元件分離區(qū)域。另外，例如，如果使用塊半導(dǎo)體基底，則創(chuàng)建與期望的SOI層的薄膜厚度對(duì)應(yīng)的深度的溝槽元件分離區(qū)域是可以的。要注意的是，如果使用SOI基底，且沒(méi)有必要?jiǎng)?chuàng)建元件分離區(qū)域，則不提供元件分離區(qū)域。
然后，對(duì)于半導(dǎo)體層4，典型地采用離子注入方法，以特別創(chuàng)建用于轉(zhuǎn)移門(mén)的嵌入式通道(諸如n型半導(dǎo)體區(qū)域)和勢(shì)壘部分(諸如p型通道停止區(qū)域)。在圖中沒(méi)有示出這些嵌入式通道和勢(shì)壘部分。
隨后，通過(guò)采用用于創(chuàng)建門(mén)電極的公知技術(shù)，在半導(dǎo)體層4上提供讀取門(mén)(或讀取門(mén)電極)42，用門(mén)絕緣薄膜31將這些讀取門(mén)與半導(dǎo)體層4隔開(kāi)。在該處理中，首先，在形成用于門(mén)電極的多晶硅薄膜之前，提供門(mén)絕緣薄膜31。然后，采用使用普通抗蝕劑掩模和蝕刻技術(shù)的平版印刷技術(shù)，以創(chuàng)建沿垂直轉(zhuǎn)移方向布置的讀取門(mén)電極42G。隨后，在去除不必要的抗蝕劑之后，提供覆蓋讀取門(mén)電極42G的絕緣薄膜。然后，形成用于轉(zhuǎn)移門(mén)電極的多晶硅薄膜。隨后，采用使用普通抗蝕劑掩模和蝕刻技術(shù)的平版印刷技術(shù)，以創(chuàng)建沿水平轉(zhuǎn)移方向布置的轉(zhuǎn)移門(mén)電極。在圖中沒(méi)有示出轉(zhuǎn)移門(mén)電極。然后，去除不必要的抗蝕劑。另外，如果在形成門(mén)電極之前，將提供用于讀出藍(lán)色的信號(hào)電荷的垂直定向讀取門(mén)(或垂直定向讀取門(mén)電極)，則在半導(dǎo)體層4上提供用于布置該垂直定向讀取門(mén)電極的凹槽。之后，通過(guò)在凹槽中嵌入多晶硅，可以提供用于讀出藍(lán)色的信號(hào)電荷的垂直定向讀取門(mén)電極。在圖中也沒(méi)有示出用于讀出藍(lán)色的信號(hào)電荷的垂直定向讀取門(mén)電極。
其后，提供用于覆蓋門(mén)電極的層間絕緣薄膜6。然后，采用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)技術(shù)，以使層間絕緣薄膜6的表面平坦。然后該變平的表面被粘到另一基底B。之后，在1,000℃的典型溫度下執(zhí)行退火處理大約1小時(shí)，以實(shí)施用于使基底A和B彼此穩(wěn)固地粘合的脫氫作用粘合處理。
然后，基底A的背面是地。稍后，執(zhí)行蝕刻處理?；赟OI基底3的嵌入式氧化膜5和基底A的硅之間的蝕刻速率差而結(jié)束該蝕刻處理。通過(guò)這些處理，如圖8B所示，使SOI基底3的嵌入式氧化膜5暴露。接下來(lái)，執(zhí)行離子注入處理，以獲得半導(dǎo)體層4的雜質(zhì)的期望分布。
然后，通過(guò)采用用于創(chuàng)建片上(on-chip)透鏡的公知技術(shù)和用于創(chuàng)建片上濾色鏡的公知技術(shù)，而提供像素，以滿足片上透鏡和片上濾色鏡的規(guī)范。在圖中沒(méi)有示出該處理。
要注意的是，制造第二固態(tài)圖像拾取器件的方法等同于制造第一固態(tài)圖像拾取器件的方法。也就是說(shuō)，根據(jù)制造第二固態(tài)圖像拾取器件的方法，在根據(jù)制造第一固態(tài)圖像拾取器件的方法創(chuàng)建讀取門(mén)的處理中，也提供了保存門(mén)和轉(zhuǎn)移門(mén)，并且在根據(jù)制造第一固態(tài)圖像拾取器件的方法創(chuàng)建垂直定向讀取門(mén)的處理中，也提供了用于第二固態(tài)圖像拾取器件的垂直定向讀取門(mén)。制造第二固態(tài)圖像拾取器件的方法的剩余部分與制造第一固態(tài)圖像拾取器件的方法的其它處理相同。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明提供的第一固態(tài)圖像拾取器件，依靠在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器之下提供的讀取門(mén)，可以將具有大波長(zhǎng)的光束(這是紅色(或綠色)光束的情況)的信號(hào)電荷傳輸?shù)皆谟糜诮邮站哂行〔ㄩL(zhǎng)的光束(這是藍(lán)色光束的情況)的第二光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。另一方面，根據(jù)本發(fā)明提供的第二固態(tài)圖像拾取器件，在具有大波長(zhǎng)的光束(這是紅色(或綠色)光束的情況)的信號(hào)電荷的積聚之后，依靠在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器之下提供的保存門(mén)和轉(zhuǎn)移門(mén)，可以將信號(hào)電荷傳輸?shù)皆谟糜诮邮站哂行〔ㄩL(zhǎng)的光束(這是藍(lán)色光束的情況)的第二光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。因此，即使在任一個(gè)固態(tài)圖像拾取器件(這也是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)中，在轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷的操作期間，具有大波長(zhǎng)的光束穿透第一光傳感器，也不再影響具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移。結(jié)果，可能解決通過(guò)噪聲信號(hào)和由于光束的傳播而被轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移部分的信號(hào)電荷的混合而引起的污染問(wèn)題。
根據(jù)為根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取器件提供的第一電荷轉(zhuǎn)移方法，依靠在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器之下提供的讀取門(mén)，可以將具有大波長(zhǎng)的光束(這是紅色(或綠色)光束的情況)的信號(hào)電荷，傳輸?shù)皆谟糜诮邮站哂行〔ㄩL(zhǎng)的光束(這是藍(lán)色光束的情況)的第二光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。另一方面，根據(jù)為根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖像拾取器件提供的第二電荷轉(zhuǎn)移方法，在具有大波長(zhǎng)的光束(這是紅色(或綠色)光束的情況)的信號(hào)電荷的積聚之后，依靠在用于接收具有大波長(zhǎng)的光束的第一光傳感器之下提供的保存門(mén)和轉(zhuǎn)移門(mén)，可以將信號(hào)電荷傳輸?shù)皆谟糜诮邮站哂行〔ㄩL(zhǎng)的光束(這是藍(lán)色光束的情況)的第二光傳感器之下提供的電荷轉(zhuǎn)移部分。因此，即使通過(guò)采用任一個(gè)電荷轉(zhuǎn)移方法(這也是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件的情況)，在轉(zhuǎn)移具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷的操作期間，具有大波長(zhǎng)的光束穿透第一光傳感器，也不再影響具有大波長(zhǎng)的光束的信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移。結(jié)果，可能解決通過(guò)噪聲信號(hào)和由于光束的傳播而被轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移部分的信號(hào)電荷的混合而引起的污染問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取器件，包括光傳感器部分，提供在基底中，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分；電荷轉(zhuǎn)移部分，提供在所述基底中的所述第二光傳感器之下；以及讀取門(mén)，提供在所述基底中的所述第一光傳感器之下，作為用于將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿鲭姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取器件，其中所述第一光傳感器接收紅或綠色光束，而所述第二光傳感器接收藍(lán)色光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取器件，其中所述第一光傳感器接收紅色光束，而所述第二光傳感器接收綠色光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖像拾取器件，其中在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供所述第一光傳感器和所述第二光傳感器。
5.一種固態(tài)圖像拾取器件，包括光傳感器部分，提供在基底中，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分；第一電荷轉(zhuǎn)移部分，提供在所述基底中的所述第一光傳感器之下；第二電荷轉(zhuǎn)移部分，提供在所述基底中的所述第二光傳感器之下；第一讀取門(mén)，提供在所述基底中的所述第一光傳感器的側(cè)部，作為用于將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿龅谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)；第二讀取門(mén)，提供在所述基底中的所述第二光傳感器的側(cè)部，作為用于將作為所述第二光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿龅诙姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)；以及轉(zhuǎn)移門(mén)，提供在所述基底中的所述第一電荷轉(zhuǎn)移部分和所述第二電荷轉(zhuǎn)移部分之間，作為用于將在所述第一電荷轉(zhuǎn)移部分積聚的電荷轉(zhuǎn)移到所述第二電荷轉(zhuǎn)移部分的門(mén)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)圖像拾取器件，其中所述第一光傳感器接收紅或綠色光束，而所述第二光傳感器接收藍(lán)色光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)圖像拾取器件，其中所述第一光傳感器接收紅色光束，而所述第二光傳感器接收綠色光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)圖像拾取器件，其中在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供所述第一光傳感器和所述第二光傳感器。
9.一種為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，該固態(tài)圖像拾取器件包括在基底中提供的光傳感器部分，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分；其中在所述基底中的所述第一光傳感器之下提供的讀取門(mén)將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)皆谒龌字械乃龅诙鈧鞲衅髦绿峁┑碾姾赊D(zhuǎn)移部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中所述第一光傳感器接收紅或綠色光束，而所述第二光傳感器接收藍(lán)色光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中所述第一光傳感器接收紅色光束，而所述第二光傳感器接收綠色光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中在用勢(shì)壘部分彼此分離的相鄰位置提供所述第一光傳感器和所述第二光傳感器。
13.一種為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，該固態(tài)圖像拾取器件包括在基底中提供的光傳感器部分，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分，其中在所述基底中的所述第一光傳感器的側(cè)部提供的讀取門(mén)將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)皆谒龌字械乃龅谝还鈧鞲衅髦绿峁┑牡谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分；并且轉(zhuǎn)移門(mén)還將所述電荷轉(zhuǎn)移到在所述基底中的所述第二光傳感器之下提供的第二電荷轉(zhuǎn)移部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中所述第一光傳感器接收紅或綠色光束，而所述第二光傳感器接收藍(lán)色光束。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中所述第一光傳感器接收紅色光束，而所述第二光傳感器接收綠色光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的為固態(tài)圖像拾取器件提供的電荷轉(zhuǎn)移方法，其中在用勢(shì)壘部分彼此隔開(kāi)的相鄰位置提供所述第一光傳感器和所述第二光傳感器。
17.一種制造固態(tài)圖像拾取器件的方法，所述方法包括以下步驟，用于創(chuàng)建基底中的光傳感器部分，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分；電荷轉(zhuǎn)移部分，在所述基底中的所述第二光傳感器之下；以及讀取門(mén)，在所述基底中的所述第一光傳感器之下，作為用于將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿鲭姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)。
18.一種制造固態(tài)圖像拾取器件的方法，所述方法包括以下步驟，用于創(chuàng)建基底中的光傳感器部分，作為包括第一光傳感器以及用于接收具有比所述第一光傳感器接收的光束波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光束的第二光傳感器的部分；第一電荷轉(zhuǎn)移部分，在所述基底中的所述第一光傳感器之下；第二電荷轉(zhuǎn)移部分，在所述基底中的所述第二光傳感器之下；第一讀取門(mén)，提供在所述基底中的所述第一光傳感器的側(cè)部，作為用于將作為所述第一光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿龅谝浑姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)；第二讀取門(mén)，提供在所述基底中的所述第二光傳感器的側(cè)部，作為用于將作為所述第二光傳感器執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷傳輸?shù)剿龅诙姾赊D(zhuǎn)移部分的門(mén)；以及轉(zhuǎn)移門(mén)，在所述基底中的所述第一電荷轉(zhuǎn)移部分和所述第二電荷轉(zhuǎn)移部分之間，作為用于將在所述第一電荷轉(zhuǎn)移部分中積聚的電荷轉(zhuǎn)移到所述第二電荷轉(zhuǎn)移部分的門(mén)。
全文摘要
解決了當(dāng)轉(zhuǎn)移通過(guò)接收長(zhǎng)波長(zhǎng)光而產(chǎn)生的信號(hào)電荷時(shí)噪聲信號(hào)被混合到該信號(hào)電荷中的“污染”問(wèn)題。一種具有光傳感器和電荷轉(zhuǎn)移部分的多層結(jié)構(gòu)的固態(tài)圖像拾取器件，其中該光傳感器包括第一光傳感器(21)以及用于接收具有比所述第一光傳感器(21)接收的光的波長(zhǎng)小的波長(zhǎng)的光的第二光傳感器(22)，所述第一和第二光傳感器(21，22)安排為彼此相鄰，其間插入有勢(shì)壘壁部分(12)，在第一光傳感器(21)之下提供用于將第一光傳感器(21)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到在第二光傳感器(22)之下安排的電荷轉(zhuǎn)移部分(50)的讀取門(mén)(42)。
文檔編號(hào)H04N5/372GK1742374SQ200380109199
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者松本光市 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社