專利名稱：固態(tài)成像器件及其制造方法和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件、制造該固態(tài)成像器件的方法及電子設(shè)備，更具體地，涉及能夠更有效地抑制噪聲的固態(tài)成像器件、制造該固態(tài)成像器件的方法以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
近來，在攝像機(jī)或電子照相機(jī)中，(XD(電荷耦合器件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器用作用于攝取圖像的固態(tài)成像器件。尤其，與CCD相比，CMOS圖像傳感器在低功耗方面具有優(yōu)異的特性。在現(xiàn)有技術(shù)中，包括在CMOS圖像傳感器中的每個像素被構(gòu)造為包括，光電二極管、轉(zhuǎn)移柵(transfer gate)、浮置擴(kuò)散區(qū)(floating diffusion)、復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管。另外，在每個像素中，通過放大晶體管執(zhí)行對由作為光電轉(zhuǎn)換單元的光電二極管產(chǎn)生、累積并轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)的信號電荷進(jìn)行讀出的讀取操作。然而，在CMOS圖像傳感器中，由于針對每行像素陣列執(zhí)行讀取操作，所以在所有像素中信號電荷的累積時段并不彼此一致，且在對象移動的情形中，攝取的圖像中會出現(xiàn)失真。例如，在拍攝在上/下方向上直立、在水平方向上移動的物體的情形中，則放映出的物體是傾斜的。為了防止在圖像中出現(xiàn)失真，開發(fā)了在像素曝光時段中彼此一致的CMOS圖像傳感器的所有像素同步電子快門(all-pixels simultaneous electronic shutter)。所有像素同步電子快門是執(zhí)行使成像有效的所有像素同時開始曝光并同時結(jié)束曝光的操作的快門，此快門也稱為全域快門(global shutter)(全域曝光(global exposure)) 0作為實(shí)現(xiàn)CMOS圖像傳感器中全域快門的方法，存在(例如)在每個像素的光電二極管和浮置擴(kuò)散區(qū)之間設(shè)置存儲部的方法。在具有包括存儲部的像素的CMOS圖像傳感器中，例如，在對所有像素同時執(zhí)行曝光后，在光電二極管中產(chǎn)生的信號電荷同時轉(zhuǎn)移到所有像素的存儲部，且暫時累積在存儲部中。接下來，累積在存儲部中的信號電荷以預(yù)定的讀取定時轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)，從而轉(zhuǎn)換為電壓作為輸出量。然而，例如，在光從開口(opening)(光通過該開口入射到光電二極管)在傾斜方向上向著存儲部的下部入射的情形中，在存儲部下方相對較深的區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的部分電荷可能沒有進(jìn)入光電二極管，而是流入存儲部。以此方式流入存儲部的電荷的讀出類似于從光電二極管轉(zhuǎn)移的信號電荷。以該方式，不是從光電二極管轉(zhuǎn)移的電荷則起到噪聲的作用。下文中，當(dāng)在存儲部下方相對較深區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷流入存儲部時產(chǎn)生的輸出被稱為噪聲。另外，通常，由于在通過多階段(multiple-stage)注入形成的P型阱中，存在位于最深部分的P型阱，所以在存儲部的結(jié)位置和位于最深部分的P型阱之間形成弱電場區(qū)。因此，在弱電場區(qū)中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子向存儲部側(cè)擴(kuò)散的可能性高，使得噪聲增加。為了抑制噪聲增加，已公開了具有如下像素結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像器件(例如，參考日本未審專利申請公開No. 2008-469 ，其中，在N型存儲部(電荷存儲單元)下方通過一部分P型阱來設(shè)置P型層，使得P型層的雜質(zhì)濃度被設(shè)置為高于P型阱雜質(zhì)濃度。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未審專利申請公開No. 2008-4692中公開的固態(tài)成像器件的前述結(jié)構(gòu)中，在存儲部和P型層之間的P型阱中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷會流入存儲部。因此，電荷起到噪聲的作用，因此需要提供更有效地抑制噪聲的像素結(jié)構(gòu)。期望更有效地抑制噪聲。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件，包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型的阱中形成的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于保持由光電轉(zhuǎn)換區(qū)域轉(zhuǎn)換的電荷直到該電荷被讀出；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在電荷保持區(qū)和電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，該光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷； 通過進(jìn)行離子注入形成第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，該第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于保持由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷直到該電荷被讀出；以及通過進(jìn)行離子注入形成電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，該電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，其中，在形成第二導(dǎo)電型阱時，通過除了在電荷保持區(qū)和電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，該第一導(dǎo)電型層區(qū)通過從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式，提供了一種電子設(shè)備，其具有固態(tài)成像器件，其中固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型的阱中形成的第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于保持由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷直到該電荷被讀出；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在電荷保持區(qū)和電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中， 電荷的累積是在矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行的，以及其中，由轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的電荷被依次讀出，該轉(zhuǎn)移柵用于將電荷從光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)移到電荷保持區(qū)。根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件，包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，該光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷； 通過進(jìn)行離子注入形成電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，該電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；其中，在形成第二導(dǎo)電型阱時，通過除了在電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，該第一導(dǎo)電型層區(qū)從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式，提供一種電子設(shè)備，其具有固態(tài)成像器件，其中，固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷； 電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中，電荷的累積是在以矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時執(zhí)行的， 以及其中，由轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的電荷被依次讀出，轉(zhuǎn)移柵用于將電荷從光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)移到電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)。根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件，包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一轉(zhuǎn)移單元，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷；第二轉(zhuǎn)移單元，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由第一轉(zhuǎn)移單元轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在第一轉(zhuǎn)移單元和第二轉(zhuǎn)移單元的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，提供了一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)， 該光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；通過進(jìn)行離子注入形成第一轉(zhuǎn)移單元，第一轉(zhuǎn)移單元由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時讀出并轉(zhuǎn)移由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷；以及通過進(jìn)行離子注入形成第二轉(zhuǎn)移單元，該第二轉(zhuǎn)移單元由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由第一轉(zhuǎn)移單元轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，其中，在形成第二導(dǎo)電型阱時，通過除了在第一轉(zhuǎn)移單元和第二轉(zhuǎn)移單元的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成在最下層中的第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，該第一導(dǎo)電型層區(qū)是通過從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式，提供了一種電子設(shè)備，具有固態(tài)成像器件，其中，固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷； 第一單元單元，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出病轉(zhuǎn)移由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷；第二轉(zhuǎn)移單元，其由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由第一轉(zhuǎn)移單元轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在第一轉(zhuǎn)移單元和第二轉(zhuǎn)移單元的至少一部分的下方從第一導(dǎo)電型基板與第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中，電荷的累積是在矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行的，以及其中，由第一轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的電荷被依次讀出。根據(jù)本發(fā)明第一到第九實(shí)施方式，設(shè)置了第一導(dǎo)電型層區(qū)，其中，第一導(dǎo)電型是從第一導(dǎo)電型基板和第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成的。根據(jù)本發(fā)明第一到第九實(shí)施方式，可以更有效地抑制噪聲。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的固態(tài)成像器件的構(gòu)造實(shí)例的方框圖。圖2是示出單位像素構(gòu)造的示圖。圖3示出單位像素第一構(gòu)造的平面圖。圖4A和圖4B是單位像素的第一構(gòu)造的概略橫截面圖和電位圖。圖5A至圖5C是示出噪聲發(fā)生的示圖。圖6是示出單位像素的概略橫截面圖。圖7A至圖7D是示出制造單位像素的過程的示圖。圖8是單位像素的概略橫截面圖。圖9示出單位像素第二構(gòu)造的概略橫截面圖。圖IOA至圖IOD是示出制造單位像素的過程的示圖。圖IlA和圖IlB是示出單位像素第三構(gòu)造的示圖。圖12A和圖12B是示出單位像素第四構(gòu)造的示圖。圖13是示出與單位像素的構(gòu)造不同的第一構(gòu)造實(shí)例的示圖。圖14是示出與單位像素的構(gòu)造不同的第二構(gòu)造實(shí)例的示圖。圖15是示出與單位像素的構(gòu)造不同的第三構(gòu)造實(shí)例的示圖。圖16是示出與單位像素的構(gòu)造不同的第四構(gòu)造實(shí)例的示圖。圖17是示出與單位像素的構(gòu)造不同的第五構(gòu)造實(shí)例的示圖。圖18是示出采用本發(fā)明的電子設(shè)備的構(gòu)造實(shí)例的方框圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的特定實(shí)施方式。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的固態(tài)成像器件的構(gòu)造實(shí)例的方框圖。[固態(tài)成像器件的構(gòu)造實(shí)例]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的作為固態(tài)成像器件的CMOS圖像傳感器的構(gòu)造實(shí)例的方框圖。CMOS圖像傳感器100被構(gòu)造為包括像素陣列單元111、垂直驅(qū)動單元112、列處理單元113、水平驅(qū)動單元114和系統(tǒng)控制器115。像素陣列單元111、垂直驅(qū)動單元112、列處理單元113、水平驅(qū)動單元114和系統(tǒng)控制器115形成在半導(dǎo)體基板(芯片)(未示出)上。在像素陣列單元111中，具有光電轉(zhuǎn)換元件的單位像素(圖2的單位像素120)以矩陣形狀二維排列，該光電轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生具有對應(yīng)于入射光量的電荷量的光電荷并將光電荷累積在其中。另外，下文中，具有對應(yīng)于入射光量的電荷量的光電荷可簡稱為“電荷”，且單位像素可簡單稱為“像素”。另外，在像素陣列單元111中，矩陣形像素陣列中每行的像素驅(qū)動線116形成在圖的左/右方向上(像素行中像素的排列方向)，每列的垂直信號線117形成在圖的上/下方向上(像素列中像素的排列方向)。在圖1中，示出了一條像素驅(qū)動線116，但本發(fā)明不限于一條像素驅(qū)動線。像素驅(qū)動線116的一端連接至垂直驅(qū)動單元112的對應(yīng)于各行的輸出端。CMOS圖像傳感器100進(jìn)一步包括信號處理單元118和數(shù)據(jù)存儲單元119。信號處理單元118和數(shù)據(jù)存儲單元119可實(shí)現(xiàn)為外部信號處理單元(例如，設(shè)置在與CMOS圖像傳感器100的基板不同的基板中的DSP(數(shù)字信號處理器))或?qū)崿F(xiàn)為軟件處理。另外，信號處理單元118和數(shù)據(jù)存儲單元119可安裝在與CMOS圖像傳感器100相同的基板上。垂直驅(qū)動單元112是像素驅(qū)動單元，其由移位寄存器、地址解碼器等構(gòu)成，以同時驅(qū)動像素陣列單元111中的所有像素或以行為單位驅(qū)動像素，等等。盡管未示出垂直驅(qū)動單元112的詳細(xì)構(gòu)造，但垂直驅(qū)動單元112通常被構(gòu)造為具有兩個掃描系統(tǒng)，即讀取掃描系統(tǒng)和擦除掃描系統(tǒng)。為了從單位像素讀出信號，讀取掃描系統(tǒng)以行為單位依次對像素陣列單元111的單位像素執(zhí)行選擇掃描。擦除掃描系統(tǒng)在讀取掃描之前的快門速度的時間段對將受到讀取掃描系統(tǒng)的讀取掃描的讀取行執(zhí)行擦除掃描。通過擦除掃描系統(tǒng)的擦除掃描，從讀取行中單位像素的光電轉(zhuǎn)換元件擦除(復(fù)位)不需要的電荷。然后，在擦除掃描系統(tǒng)擦除(復(fù)位)不需要的電荷之后，執(zhí)行所謂的電子快門操作。這里，電子快門操作表示舍去(discard)光電轉(zhuǎn)換元件的光電荷并開始新的曝光(開始光電荷累積)的操作。由讀取掃描系統(tǒng)的讀取操作讀出的信號對應(yīng)于前一(just-before)讀取操作或電子快門操作后入射的光量。另外，從前一讀取操作的讀取定時或電子快門操作的擦除定時到當(dāng)前讀取操作的讀取定時的時間間隔成為單位像素的光電荷累積時間(曝光時間)。從由垂直驅(qū)動單元112選擇性掃描的像素行中的每個單位像素輸出的像素信號經(jīng)每條垂直信號線117被提供至列處理單元113。列處理單元113針對像素陣列單元111 的每個像素列對經(jīng)垂直信號線117從所選行中每個單位像素輸出的像素信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并暫時保持經(jīng)信號處理的像素信號。更具體地，列處理單元113至少執(zhí)行噪聲消除處理，例如，作為信號處理的⑶S (關(guān)聯(lián)雙采樣(Correlated Double Sampling))處理。通過列處理單元113的CDS處理來消除像素固有的固定模式的噪聲，諸如復(fù)位噪聲、放大晶體管的閾值的變化。除了噪聲消除處理之外，列處理單元113還可設(shè)置有(例如)AD(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換功能以便輸出作為數(shù)字信號的信號電平。水平驅(qū)動單元114由移位寄存器、地址解碼器等構(gòu)成，以依次選擇列處理單元113 的對應(yīng)于像素列的單元電路。要經(jīng)受列處理單元113的信號處理的像素信號通過水平驅(qū)動單元114的選擇掃描而依次輸出至信號處理單元118。系統(tǒng)控制器115由生成各種時序信號的時序發(fā)生器等構(gòu)成，以基于時序發(fā)生器生成的各種時序信號來執(zhí)行垂直驅(qū)動單元112、列處理單元113、水平驅(qū)動單元114等的驅(qū)動控制。信號處理單元118至少具有附加的處理功能以執(zhí)行諸如對從列處理單元113輸出的像素信號的附加處理的各種信號處理。在信號處理單元118進(jìn)行信號處理時，數(shù)據(jù)存儲單元119暫時存儲處理所需數(shù)據(jù)。[單位像素的結(jié)構(gòu)]接下來，將描述像素陣列單元111中以矩陣形狀排列的單位像素120的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。 除了浮置擴(kuò)散區(qū)(電容)之外，單位像素120還包括電荷保持區(qū)(下文中，“存儲部”)，其保持從光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)移的光電荷。圖2是單位像素120的構(gòu)造的示圖。單位像素120包括(例如)作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管(PD) 121。光電二極管121是掩埋型光電二極管，該光電二極管是通過在形成至N型基板131的第一 P型阱層 132-1的基板表面?zhèn)刃纬蒔型層133(P+)并掩埋N型掩埋層134(N+)而形成的。在該實(shí)施方式中，N型是由第一導(dǎo)電型定義的，而P型是由第二導(dǎo)電型定義的。另外，在該實(shí)施方式中，N型雜質(zhì)濃度是以N-、N、N+、和N++順序增加的，類似地，P型雜質(zhì)濃度是以P和P+順序增加的。除了光電二極管121之外，單位像素120還包括第一轉(zhuǎn)移柵122、存儲部 (MEM) 123、第二轉(zhuǎn)移柵IM和浮置擴(kuò)散區(qū)(FD) 125。第一轉(zhuǎn)移柵122根據(jù)施加于柵極122A的轉(zhuǎn)移脈沖TRX來轉(zhuǎn)移由光電二極管121光電轉(zhuǎn)換并累積在其中的電荷。存儲部123由在柵極122A下方形成的N型掩埋溝道135 (N+) 形成，以保持第一轉(zhuǎn)移柵122從光電二極管121轉(zhuǎn)移的電荷。因?yàn)榇鎯Σ?23是由掩埋溝道135形成，抑制了在基板邊界表面出現(xiàn)暗電流，因此可以改善圖像質(zhì)量。柵極122A設(shè)置在存儲部123的上部，且轉(zhuǎn)移脈沖TRX被施加于柵極122A，因此可對存儲部123進(jìn)行調(diào)制。換句話說，通過對柵極122A施加轉(zhuǎn)移脈沖TRX，存儲部123的電勢 (potential)變得更深。因此，相比于存儲器單元沒有被調(diào)制的情形，可增加存儲部123的飽和電荷量。第二轉(zhuǎn)移柵124通過施加于柵極124A的轉(zhuǎn)移脈沖TRG來轉(zhuǎn)移保持在存儲部123 中的電荷。浮置擴(kuò)散區(qū)125是以N型層(N++)構(gòu)造的電荷電壓轉(zhuǎn)換部，以將由第二轉(zhuǎn)移柵 IM從存儲部123轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)換為電壓。單位像素120進(jìn)一步包括復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管128。在圖2的例子中，復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管1 是用N溝道MOS晶體管構(gòu)造的。然而，在圖2中舉例示出的復(fù)位晶體管126、放大晶體管127和選擇晶體管128的導(dǎo)電類型的組合僅是實(shí)例，但本發(fā)明不限于該組合。
復(fù)位晶體管126連接在電源VDB和浮置擴(kuò)散區(qū)125之間，以通過向柵極施加復(fù)位脈沖RST來復(fù)位浮置擴(kuò)散區(qū)125。將放大晶體管127構(gòu)造為使得漏極連接至電源VDO而柵極連接至浮置擴(kuò)散區(qū)125。因此，放大晶體管127讀出浮置擴(kuò)散區(qū)125的電壓。例如，將選擇晶體管1 構(gòu)造為使得漏極連接至放大晶體管127的源極而源極連接到垂直信號線117。選擇晶體管1 通過施加于柵極的選擇脈沖SEL來選擇從中讀出像素信號的單位像素120。另外，可將選擇晶體管1 構(gòu)造為使得選擇晶體管1 連接在電源 VDO和放大晶體管127的漏極之間。在復(fù)位晶體管126，放大晶體管127和選擇晶體管128中，可根據(jù)讀出像素信號的方法省略其中的一個或更多，或其中的一個或更多可由多個像素共享。單位像素120進(jìn)一步包括用于使光電二極管121的累積電荷被放電的電荷放電部 129。電荷放電部1 在開始曝光時通過施加于柵極129A的控制脈沖ABG將光電二極管121 的電荷放電至N型層的漏極部136 (N++)。在曝光結(jié)束后的讀取時段中，電荷放電部1 具有防止電荷由于光電二極管121飽和而溢出的功能。預(yù)定電壓VDA施加于漏極部136。
此外，在單位像素120中，在存儲部123正下方形成第二 P型阱層132_2，且在存儲部123下方的較深區(qū)域的一部分中形成低濃度N型層區(qū)140 (N-)，使得N型基板131的一部分向上突出。將在后面參考圖3和圖4A及圖4B描述第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū) 140。[存儲部123的柵極電勢]這里，將描述作為電荷保持區(qū)的存儲部123的柵極(即，第一轉(zhuǎn)移柵122的柵極 122A)的電勢。在實(shí)施方式中，在第一轉(zhuǎn)移柵122和第二轉(zhuǎn)移柵IM中的至少一個(例如，第一轉(zhuǎn)移柵12 被允許處于非導(dǎo)通狀態(tài)的時段內(nèi)，作為電荷保持區(qū)的存儲部123的柵極的電勢被設(shè)定為阻塞狀態(tài)電勢(pinning-state potential)。更具體地，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)移柵122和第二轉(zhuǎn)移柵124中的一個或兩個被允許處于非導(dǎo)通狀態(tài)時，施加于柵極122A和124A的電壓被設(shè)定為阻塞狀態(tài)電壓，其中載流子可累積在柵極正下方的Si表面上。類似于該實(shí)施方式，在形成轉(zhuǎn)移柵的晶體管為N型的情形中，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)移柵122被允許處于非導(dǎo)通狀態(tài)時，施加于柵極122A的電壓相對于第一 P型阱層132-1被設(shè)定為低于地電勢GND的負(fù)電勢。另外，盡管未示出，但在形成轉(zhuǎn)移柵的晶體管為P型的情形中，P型阱層變成N型阱層，施加于柵極122A的電壓相對于N型阱層被設(shè)定為高于電源電壓VDD的電壓。當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)移柵122被允許處于非導(dǎo)通狀態(tài)時，施加于柵極122A的電壓被設(shè)定為阻塞狀態(tài)電壓，其中由于下面的原因，載流子可累積在柵極正下方的Si表面上。如果第一轉(zhuǎn)移柵122的柵極122A的電勢被設(shè)定為與第一 P型阱層132_1的電勢相同的電勢(例如，0V)，則由于Si表面晶體缺陷產(chǎn)生的載流子累積在存儲部123中，使得圖像質(zhì)量會由于暗電流而惡化。因此，在實(shí)施方式中，在存儲部123上形成的柵極122A的 OFF電勢相對于第一 P型阱層132-1被設(shè)定為負(fù)電勢，例如，-2. OV0因此，在實(shí)施方式中， 在電荷保持時段中，在存儲部123的Si表面中產(chǎn)生空穴。因?yàn)榭昭膳c在Si表面中產(chǎn)生的電子復(fù)合，所以可以減小暗電流。另外，在圖2的構(gòu)造中，因?yàn)榈诙D(zhuǎn)移柵124的柵極124A存在于存儲部123的端部，如果柵極124A也類似地被設(shè)定為負(fù)電勢，則可以抑制在存儲部123的端部出現(xiàn)的暗電流。CMOS圖像傳感器100實(shí)現(xiàn)同時開始所有像素的曝光、同時結(jié)束所有像素的曝光的全域曝光，并將累積在光電二極管121中的電荷依次轉(zhuǎn)移到被遮光(light-shielded)的存儲部123和浮置擴(kuò)散區(qū)125。通過全域曝光，可以在對所有像素都是一致的曝光時段內(nèi)執(zhí)行無失真成像。此外，在此實(shí)施方式中，所有像素表示在圖像中出現(xiàn)的部分的所有像素，且因此， 排除了虛設(shè)像素(dummy pixel)等。另外，如果時間差或圖像失真可忽略地小到不會引起問題，則可采用以多個行(例如，幾十行)為單位高速執(zhí)行掃描的操作，而不是所有像素同時操作。另外，即使在出現(xiàn)在圖像中的部分中對預(yù)定區(qū)域內(nèi)的多行像素而不是所有像素執(zhí)行全域曝光的情況下，也可采用本發(fā)明。接下來，圖3是示出單位像素120的構(gòu)造的平面圖。在圖3中，形成掩埋的溝道135、第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū)140的區(qū)域由虛線示出。換句話說，掩埋的溝道135、第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū)140設(shè)置在重疊的位置，如平面圖所示。接下來，參考圖4A和圖4B描述單位像素120的橫截面結(jié)構(gòu)和電位狀態(tài)。圖4A示出沿圖3中所示的虛線箭頭A-A’截取的單位像素120的橫截面圖。圖4B 示出沿圖4A中所示虛線箭頭B-B’的電勢。如圖4A所示，第二 P型阱層132-2被形成為與構(gòu)成存儲部123的掩埋溝道135的底表面接觸。低濃度N型層區(qū)140是其N型雜質(zhì)濃度低于N型基板131的N型雜質(zhì)濃度的區(qū)域。另外，在存儲部123下方的一部分較深區(qū)域中，從存儲部123下方的第一 P型阱層 132-1和N型基板131之間的邊界至使得深度變淺Z2的位置，形成低濃度N型層區(qū)140。另外，如圖4A所示，除了用于將光引入至光電二極管121的開口部以外的組件都被遮光膜(light shielding film) 150所覆蓋。在遮光膜150與基板或電極等的表面之間形成絕緣膜(未示出)。另外，盡管未示出，但遮光膜150在除了開口部以外的位置(例如， 與柵極晶體管(gate transistor)、浮置擴(kuò)散區(qū)125、漏極部136等的接觸相對應(yīng)的位置) 也開口。然后，如圖4B所示，在單位像素120中形成第一 P型阱層132_1和低濃度N型層區(qū)140，因此改變了存儲部123下方的電勢分布。換句話說，如圖4B所示，產(chǎn)生了電場，使得在從N型基板131的較深區(qū)域向存儲部 123下方的結(jié)位置的方向上電勢增加。結(jié)果，在存儲部123的較深區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電子q在N型基板131的方向上被放電，因此，防止了電荷q流入存儲部123。因此，可以抑制噪聲。這里，將參考圖5A到圖5C描述，在現(xiàn)有技術(shù)中，也就是在未設(shè)置第一 P型阱層 132-1和低濃度N型層區(qū)140的構(gòu)造中，在單位像素120’的像素中產(chǎn)生的噪聲。圖5A示出了單位像素120’的橫截面圖。圖5B示出沿圖5A中所示虛線箭頭C-C’ 的電勢。圖5C示出沿圖5A中所示虛線箭頭D-D’的電勢。如圖5A到圖5C所示，在P型阱層132中，因?yàn)殡妱葑兊闷教够?，電荷q可在任何方向上流動。因此，電荷q流入存儲部123，所以產(chǎn)生噪聲。
相反，在根據(jù)該實(shí)施方式的單位像素120中，由于如圖4B所示地形成電勢，所以電荷q流入N型基板131的這一側(cè)，因此可以抑制噪聲產(chǎn)生。另外，在單位像素120的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)楣怆姸O管121和存儲部123都連接至其他部分，所以不會存在短路的問題。例如，類似于日本未審查專利申請公開No. 2008-4692(參考其中的圖8)中披露的結(jié)構(gòu)，在通過光電二極管和存儲部下方的P型阱層的一部分來設(shè)置連接至電荷放電區(qū)的N型層的情況下，因?yàn)镹型層連接至光電二極管和存儲部，所以存在短路的問題。然而，在單位像素120中，由于在未設(shè)置N型層的情況下防止了在存儲部123下方的區(qū)域中產(chǎn)生的電荷q流入存儲部123，所以不存在發(fā)生上述短路的問題。下面將描述制造單位像素120的方法。例如，通過將P型雜質(zhì)注入到N型硅基板中而在單位像素120的基板中形成P型阱層。為此，在形成低濃度N型層區(qū)140的過程中，在形成低濃度N型層區(qū)140的區(qū)域以外的區(qū)域通過注入P型雜質(zhì)形成深度為Z2的P型阱層，之后，在整個表面上注入P型雜質(zhì)，以便可形成低濃度N型層區(qū)140。換句話說，如圖6所示，在形成低濃度N型層區(qū)140的深度Z2范圍內(nèi)形成第三P 型阱層132-3，使得未形成第三P型阱層132-3的區(qū)域被形成為低濃度N型層區(qū)140。在這種結(jié)構(gòu)的情形中，通過根據(jù)形成一般P型阱層時的掩膜形狀來改變光刻時位于P型阱層最深部分的第三P型阱層132-3的掩膜形狀，可以不形成存儲部123下方最深部分的P型阱層。另外，如平面圖所示，未形成第三P型阱層132-3的區(qū)域可以不與存儲部123對準(zhǔn)。例如，在存儲部123下方的區(qū)域中，未形成第三P型阱層132-3的區(qū)域可從存儲部123 下方的部分在光電二極管121側(cè)以外的方向上突出。另外，在未形成第三P型阱層132-3的區(qū)域從光電二極管121側(cè)突出的情形中，存在光電二極管121下方較深區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷容易在N型基板131側(cè)被放電的問題。因此，優(yōu)選的是未形成P型阱層132-3 的區(qū)域不從光電二極管121側(cè)突出。接下來，將參考圖7A至圖7D描述單位像素120的制造過程。在第一工序中，如圖7A所示，執(zhí)行形成第一 P型阱層132-1和第三P型阱層132_3 的處理。換句話說，通過利用掩膜(該掩膜被形成為覆蓋形成低濃度N型層區(qū)140的范圍) 在N型基板上執(zhí)行P型雜質(zhì)的離子注入，在要形成P型阱層的層中的最下層內(nèi)形成厚度為 Z2的P型阱層132-3。另外，通過利用通常的掩膜(在現(xiàn)有技術(shù)中用于形成P型阱層的掩膜)對N型基板執(zhí)行P型雜質(zhì)的離子注入來形成第一 P型阱層132-1。因此，未形成第三P型阱層132-3的區(qū)域變成低濃度N型層區(qū)140。另外，低濃度 N型層區(qū)140受第一 P型阱層132-1側(cè)影響，因此其中N型雜質(zhì)的濃度低于N型基板131的雜質(zhì)濃度。在第二工序中，如圖7B所示，執(zhí)行形成第二 P型阱層132-2和N型掩埋溝道135 的處理。換句話說，通過利用掩膜(僅僅要形成第二 P型阱層132-2和N型掩埋溝道135 的區(qū)域開口)執(zhí)行P型雜質(zhì)的離子注入來形成P型雜質(zhì)濃度高于第一 P型阱層132-1的雜質(zhì)濃度的第二 P型阱層132-2。另外，掩埋溝道135是利用同一掩膜執(zhí)行N型雜質(zhì)離子注入形成的。以該方式，利用同一掩膜形成第二 P型阱層132-2和N型掩埋溝道135。在第三工序中，如圖7C所示，在基板上形成柵極122A、柵極124A和柵極129A。在第四工序中，在基板表面上形成光電二極管121、浮置擴(kuò)散區(qū)125以及電荷放電部129。之后，通過在基板上通過絕緣膜形成遮光膜150從而形成光電二極管121的開口部來制造圖 6所示的單位像素120。這里，通常，當(dāng)通過注入P型雜質(zhì)而在N型硅基板中形成P型阱層時，不是通過一次執(zhí)行來形成P型阱層，而是通過幾次獨(dú)立的執(zhí)行(即，多階段(Stage))來形成。如圖6 所示，除了在形成低濃度N型層區(qū)140的深度范圍Z2中用一個階段來形成第三P型阱層 132-3的構(gòu)造之外，還可在形成低濃度N型層區(qū)140的深度范圍Z2中用多個階段來形成P 型阱層。例如，如圖8所示，在形成低濃度N型層區(qū)140的深度范圍Z2內(nèi)形成第三P型阱層132-3和第四P型阱層132-4，因此，未形成第三P型阱層132-3和第四P型阱層132-4 的區(qū)域成為低濃度N型層區(qū)140。因此，在從存儲部123下方的較深區(qū)域到基板表面的方向上產(chǎn)生電場，使得通過光電轉(zhuǎn)換在存儲部123下方的較深區(qū)域中產(chǎn)生的電荷可向基板側(cè)被放電。結(jié)果可以抑制噪聲。另外，雖然圖8示出形成第三P型阱層132-3和第四P型阱層132_4的兩層的實(shí)例，但為了形成低濃度N型層區(qū)140，可在深度范圍Z2內(nèi)形成具有兩層或更多層的多層P型阱層。接下來，圖9是示出單位像素120的第二結(jié)構(gòu)的概略橫截面圖。如圖9所示，單位像素120具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，在作為P型阱層的最下層的第三P型阱層132-3中的在存儲部123下方的一部分區(qū)域中形成N型層141。以該方式，在具有包括N型層141的結(jié)構(gòu)的單位像素120中，通過利用形狀與在存儲部123下方形成的P型阱層132-2的形狀相同的掩膜來進(jìn)行離子注入而在P型阱層中形成N型層141。因此，由于可通過加深存儲部123下方較深區(qū)域中電勢而在朝著基板表面的方向上形成電場，所以在存儲部123下方較深區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷可在基板側(cè)被放電。結(jié)果，可以抑制噪聲。另外，在具有此結(jié)構(gòu)的單位像素120中，由于僅在為了形成N型層141而進(jìn)行離子注入時可使用用于形成第二P型阱層132-2的掩膜，所以不需要使用新掩膜，因此可將制造過程中工序數(shù)量上的增加抑制到最小。接下來，將參考圖IOA至圖IOD描述制造具有第二結(jié)構(gòu)的單位像素120的過程。在第一工序中，如圖IOA所示，在N型基板中形成第一 P型阱層132-1和成為P型阱層的最下層的第三P型阱層132-3。在第二工序中，如圖IOB所示，在基板表面上形成N型掩埋溝道135，并且在N型掩埋溝道135下面形成第二 P型阱層132-2，從而設(shè)置了存儲部123。然后，在第三P型阱層 132-3的深度區(qū)域中通過注入形成N型層141。在第三工序中，如圖IOC所示，在基板上形成柵極122A、柵極124A和柵極129A。在第四工序中，在基板表面上形成光電二極管121、浮置擴(kuò)散區(qū)125以及電荷放電部129。之后，在基板上通過絕緣膜形成遮光膜150，從而形成了光電二極管121的開口。結(jié)果，制造了圖9中所示的單位像素120。
另外，例如通過注入和熱擴(kuò)散砷，形成了在第三P型阱層132-3的深度內(nèi)形成的N 型層141。另外，例如，可通過利用在硅基板上生長的外延層來形成N型層，而不是將硅基板表面?zhèn)鹊膮^(qū)域作為N型層。此外，在圖9的單位像素120中，盡管可用同一掩膜形成N型層 141和第二 P型阱層132-2，但也可用不同掩膜來形成。接下來，將參考圖IlA和圖IlB描述單位像素120的第三構(gòu)造。圖IlA示出具有第三構(gòu)造的單位像素120的平面圖。圖IlB示出沿平面圖中箭頭E-E’截取的具有第三構(gòu)造的單位像素120的橫截面圖。如圖IlA和圖IlB所示，單位像素120被構(gòu)造為具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，在作為P型阱層的最下層的第三P型阱層132-3的深度區(qū)中形成第一低濃度N型層區(qū)140-1和第二低濃度N型層區(qū)140-2。對應(yīng)于圖2的低濃度N型層區(qū)140形成第一低濃度N型層區(qū)140-1， 且在浮置擴(kuò)散區(qū)125下方形成第二低濃度N型層區(qū)140-2。以該方式，在浮置擴(kuò)散區(qū)125下方的深度區(qū)中設(shè)置了第二低濃度N型層區(qū)140-2， 使得也可在浮置擴(kuò)散區(qū)125下方的區(qū)域中在朝著基板表面的方向上產(chǎn)生電場。因此，在浮置擴(kuò)散區(qū)125下面的深度區(qū)中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷可在基板側(cè)被放電。因此，在使用電荷被保持在浮置擴(kuò)散區(qū)125中的轉(zhuǎn)移方法的CMOS圖像傳感器100中，可以抑制浮置擴(kuò)散區(qū)125中的噪聲。另外，可一體構(gòu)造第一低濃度N型層區(qū)140-1和第二低濃度N型層區(qū)140-2。此外，可在第一低濃度N型層區(qū)140-1和第二低濃度N型層區(qū)140-2的深度區(qū)域中形成多階段P型阱層。此外，替換第一低濃度N型層區(qū)140-1和第二低濃度N型層區(qū)140-2，可形成圖9中所示的N型層141。接下來，圖12A和圖12B是單位像素第四構(gòu)造的示圖。圖12A和圖12B示出了其中第二 P型阱層132_2和低濃度N型層區(qū)140適用于 C⑶的構(gòu)造。圖12A示出C⑶的平面圖，而圖12B示出沿圖12A的平面圖中箭頭F-F，截取的單位像素的橫截面圖。在圖12A和圖12B所示的單位像素170中，在構(gòu)成垂直寄存器171(轉(zhuǎn)移單元)的掩埋溝道135下面形成第二 P型阱層132-2，該垂直寄存器暫時地讀取光電二極管121的電荷并轉(zhuǎn)移該電荷，并且在垂直寄存器171的較深區(qū)域中形成低濃度N型層區(qū)140。換句話說，在垂直寄存器171的較深區(qū)域中通過不形成第三P型阱層132-3來設(shè)置低濃度N型層區(qū) 140。在具有此構(gòu)造的單位像素170中，在從垂直寄存器171下方的較深區(qū)域向基板表面的方向上形成電場，因此在垂直寄存器171下方的較深區(qū)域中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷可在基板側(cè)被放電。結(jié)果，可以防止CCD中拖尾劣化(smear deterioration)。另外，可在低濃度N型層區(qū)140的深度區(qū)中形成多階段P型阱層。另外，取代低濃度N型層區(qū)140，可在垂直寄存器171下方的區(qū)域中形成圖9中所示的N型層141。另外，可在垂直寄存器171 和轉(zhuǎn)移電荷的水平寄存器(轉(zhuǎn)移單元)中的至少一個的下面形成低濃度N型層區(qū)140，其中電荷由垂直寄存器171轉(zhuǎn)移到放大器(電荷電壓轉(zhuǎn)換單元)。另外，在該實(shí)施方式中，盡管描述了使用掩埋型光電二極管121的實(shí)例，但(例如) 可使用沒有耗盡防止層的放電二極管。另外，例如，通過注入和熱擴(kuò)散砷形成第三P型阱層 132-3。然而，代替以該方式將硅基板表面?zhèn)鹊膮^(qū)域作為P型層，例如，可通過在硅基板上生長的外延層形成P型層。[單位像素的其他構(gòu)造]根據(jù)前述實(shí)施方式，在與單位像素120的結(jié)構(gòu)不同的像素結(jié)構(gòu)中可采用本發(fā)明。 下文中，描述采用本發(fā)明的與單位像素120的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。此外，在下面的圖中，與圖 5A至圖5C的組件中相同的組件由相同參考標(biāo)號表示，且可適當(dāng)省略其描述。[與單位像素的構(gòu)造不同的第一構(gòu)造]圖13是示出作為與單位像素120的構(gòu)造不同的第一構(gòu)造實(shí)例的單位像素120B的結(jié)構(gòu)的示圖。在單位像素120B中，省略了圖5A至圖5C中單位像素120中的第一轉(zhuǎn)移柵122和存儲部123，且光電二極管121和浮置擴(kuò)散區(qū)125被設(shè)置為通過其間插入的P型阱層132而彼此相鄰。第二轉(zhuǎn)移柵1 設(shè)置在光電二極管121和浮置擴(kuò)散區(qū)125之間的P型阱層132 的上面。將描述單位像素120B中的全域曝光操作。首先，在對所有像素同時執(zhí)行擦除掩埋型光電二極管121的累積電荷的電荷放電操作后，開始曝光。因此，光電荷存儲在光電二極管121的PN結(jié)電容器中。在曝光時段結(jié)束時，所有像素中的第二轉(zhuǎn)移柵124同時導(dǎo)通，因此所有累積光電荷被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)125。通過關(guān)閉第二轉(zhuǎn)移柵124，在同一曝光時段內(nèi)在所有像素內(nèi)累積的光電荷被保持在浮置擴(kuò)散區(qū)125中。之后，保持在浮置擴(kuò)散區(qū)125中的光電荷作為像素信號經(jīng)垂直信號線171被依次讀出。最后，浮置擴(kuò)散區(qū)125被復(fù)位，因此復(fù)位電平被讀出。因此，在單位像素120B中，在執(zhí)行全域曝光操作的情形中，浮置擴(kuò)散區(qū)125變成電荷保持區(qū)。在單位像素120B的構(gòu)造中，還設(shè)置了圖2中所示的第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū)140，因此可以適用本發(fā)明。[與單位像素的構(gòu)造不同的第二構(gòu)造]圖14是示出作為與單位像素120的構(gòu)造不同的第二構(gòu)造實(shí)例的單位像素120C的結(jié)構(gòu)的示圖。單位像素120C不同于單位像素120之處在于通過在柵極122A下面并在光電二極管121和存儲部123之間的邊界部設(shè)置P型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137來形成溢出路徑(overflow path)130。為了形成溢出路徑130，需要減小雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137的電勢?？赏ㄟ^在雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū) 137中稍微摻雜N型雜質(zhì)而減小P型雜質(zhì)濃度來形成P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137。可替換地，在形成勢壘時將P型雜質(zhì)摻雜在雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137的情形中，可通過減小P型雜質(zhì)濃度形成P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137。在單位像素120C中，在光電二極管121和存儲部123之間的邊界部中形成的溢出路徑130用作優(yōu)先累積電荷的單元，該電荷在低照度時在光電二極管121中產(chǎn)生。光電二極管121和存儲部123之間的邊界部的電勢通過在邊界部中設(shè)置P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137來減小。電勢減小的部分成為溢出路徑130。接著，從光電二極管121生成并克服溢出路徑130的電勢的電荷自動泄露進(jìn)要在其中進(jìn)行累積的存儲部123中。換句話說， 在溢出路徑130的電勢以下產(chǎn)生的電荷累積在光電二極管121中。溢出路徑130具有作為中間電荷轉(zhuǎn)移部的作用。換句話說，在所有單位像素同時執(zhí)行成像操作時的曝光時段中，作為中間電荷轉(zhuǎn)移部的溢出路徑130將在光電二極管121 中通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的并且超過由溢出路徑130的電勢定義的預(yù)定電荷量的電荷作為信號電荷轉(zhuǎn)移至存儲部123。另外，在圖14的實(shí)例中，采用了通過設(shè)置P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137形成溢出路徑130的結(jié)構(gòu)。然而，也可采用通過設(shè)置N-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137而不是設(shè)置P-雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)137形成的溢出路徑130的結(jié)構(gòu)。在單位像素120C中，在執(zhí)行全域曝光操作的情形中，浮置擴(kuò)散區(qū)125和掩埋溝道 135成為電荷保持區(qū)。在單位像素120C的構(gòu)造中，還設(shè)置了圖2中示出的第二 P型阱層 132-2和低濃度N型層區(qū)140，使得可適用本發(fā)明。[與單位像素不同的第三構(gòu)造]圖15是示出作為與單位像素120的構(gòu)造不同的第三構(gòu)造實(shí)例的單位像素120D的結(jié)構(gòu)的示圖。單位像素120D具有通過對圖13中單位像素120B的結(jié)構(gòu)設(shè)置諸如浮置擴(kuò)散區(qū)125 的存儲部123而形成的結(jié)構(gòu)。換句話說，在單位像素120D中，在光電二極管121和存儲部 123之間的P型阱層132的上部中設(shè)置第一轉(zhuǎn)移柵122的柵極122A。另外，在單位像素120D 中，通過如浮置擴(kuò)散區(qū)125 —樣的N型層138形成存儲部123。按以下步驟執(zhí)行單位像素120D中全域曝光操作。首先，在所有像素中同時執(zhí)行電荷放電操作，又開始同時曝光。產(chǎn)生的光電荷累積在光電二極管121中。在曝光結(jié)束時，所有像素中第一轉(zhuǎn)移柵122同時導(dǎo)通，使得所有累積的光電荷轉(zhuǎn)移到要在其中保持的存儲部 123。曝光結(jié)束后，作為順序操作(sequential operation)讀出復(fù)位電平和信號電平。換句話說，浮置擴(kuò)散區(qū)125復(fù)位，且此后，復(fù)位電平被讀出。隨后，保持在存儲部123中的電荷被轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散區(qū)125，使得信號電平被讀出。在單位像素120D中，在執(zhí)行全域曝光操作的情形中，存儲部123的N型層138成為電荷保持區(qū)。在單位像素120D的構(gòu)造中，還設(shè)置了圖2中示出的第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū)140，使得可適用本發(fā)明。[與單位像素的構(gòu)造不同的第四構(gòu)造]圖16是示出與單位像素120的構(gòu)造不同的第四構(gòu)造實(shí)例的單位像素120E的結(jié)構(gòu)的示圖。在圖16的單位像素120E中，采用利用掩埋型N型擴(kuò)散區(qū)139而不是掩埋溝道135 形成存儲部123的結(jié)構(gòu)。在利用N型擴(kuò)散區(qū)139形成存儲部123的情形中，可以獲得與利用掩埋溝道135 形成存儲部123的情形下的功能和效果相同的功能和效果。更具體地，在P型阱層132中形成N型擴(kuò)散區(qū)139，并且在基板的表面?zhèn)刃纬蒔型層141，因此，可以防止在邊界表面中產(chǎn)生的暗電流累積在存儲部123的N型擴(kuò)散區(qū)139中。因此，可以改善圖像質(zhì)量。這里，優(yōu)選的是存儲部123的N型擴(kuò)散區(qū)139的雜質(zhì)濃度被設(shè)定成低于浮置擴(kuò)散區(qū)125的雜質(zhì)濃度。根據(jù)雜質(zhì)濃度的這種設(shè)定，可以增加通過第二轉(zhuǎn)移柵IM從存儲部123 向浮置擴(kuò)散區(qū)125轉(zhuǎn)移的電荷的轉(zhuǎn)移效率。單位像素120E中的全域曝光操作與圖2中單位像素120中的全域曝光操作相同。另外，在圖16所示的單位像素120E的構(gòu)造中，利用掩埋型N型擴(kuò)散區(qū)139形成存儲部123。然而，盡管存儲部123中產(chǎn)生的暗電流增加，但仍可采用非掩埋型結(jié)構(gòu)。另外，在單位像素120E的構(gòu)造中，類似于圖2中單位像素120的情形，可采用省略電荷放電部1 且所有轉(zhuǎn)移脈沖TRX和TRS以及復(fù)位脈沖RST處于工作狀態(tài)(active state)的構(gòu)造。根據(jù)該構(gòu)造，可以獲得與電荷放電部1 的功能和效果相同的功能和效果。 換句話說，可以使光電二極管121的電荷被放電且在讀取時段中釋放從光電二極管121溢出到基板側(cè)的電荷。在單位像素120E中，在執(zhí)行全域曝光操作的情形中，存儲部123的N型擴(kuò)散區(qū)139 成為電荷保持區(qū)。在單位像素120E的構(gòu)造中，還設(shè)置了圖2中所示的第二 P型阱層132-2 和低濃度N型層區(qū)140，因此可適用本發(fā)明。[與單位像素的構(gòu)造不同的第五構(gòu)造]圖17是示出與單位像素120的構(gòu)造不同的第五構(gòu)造實(shí)例的單位像素120F的結(jié)構(gòu)的示圖。在圖5A至圖5C的單位像素120中，在光電二極管121和浮置擴(kuò)散區(qū)125之間設(shè)置一個存儲部(MEM) 123。然而，在圖17的單位像素120F中，還額外設(shè)置了存儲部(MEM2) 143。 換句話說，構(gòu)造了兩級存儲部。第三轉(zhuǎn)移柵142通過對柵極142A施加轉(zhuǎn)移脈沖TRX2來轉(zhuǎn)移在存儲部123中累積的電荷。利用在柵極142A下面形成的N型掩埋的溝道144形成存儲部143，從而通過第三轉(zhuǎn)移柵142累積來自存儲部123的電荷。利用掩埋溝道144形成存儲部143，因此可以抑制邊界表面中出現(xiàn)暗電流。因此，可以改善圖像質(zhì)量。由于存儲部143具有與存儲部123的構(gòu)造相同的構(gòu)造，類似于存儲器123，在施加調(diào)制的情形中，與不施加調(diào)制的情形相比，可以增加存儲部143的飽和電荷量。在單位像素120F的全域曝光操作中，在所有像素中同時累積的光電荷保持在光電二極管121或存儲部123中。存儲部143用于保持光電荷直到像素信號被讀出。在單位像素I2OF中，在執(zhí)行區(qū)域曝光操作的情形中，存儲部123掩埋的溝道135 和存儲器143掩埋的溝道144成為電荷保持區(qū)。在單位像素120F的構(gòu)造中，還設(shè)置了圖2 中示出的第二 P型阱層132-2和低濃度N型層區(qū)140，因此可采用本發(fā)明。以該方式，本發(fā)明可采用與單位像素120的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明可適用于具有與單位像素120和120B到120F中的導(dǎo)電極性相反的導(dǎo)電極性(N型、P型)的構(gòu)造。[采用本發(fā)明的電子設(shè)備的構(gòu)造的實(shí)例]此外，本發(fā)明不限于適用于固態(tài)成像器件。換句話說，本發(fā)明可適用于利用用于圖像攝取部(光電轉(zhuǎn)換部)的固態(tài)成像器件的所有電子設(shè)備，例如，諸如數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)的成像設(shè)備、具有成像功能的移動終端設(shè)備，使用用于圖像讀取部的固態(tài)成像器件的復(fù)印機(jī)等等?？梢砸砸粋€芯片的形式或具有成像功能的模塊的形式來構(gòu)造固態(tài)成像器件，其中成像部和信號處理部或光學(xué)系統(tǒng)是整體封裝的。圖18是示出成像設(shè)備的構(gòu)造實(shí)例作為采用本發(fā)明的電子設(shè)備的方框圖。在圖18中，成像設(shè)備300包括以透鏡組等構(gòu)造的光學(xué)單元301、具有上述單位像素 120的構(gòu)造的固態(tài)成像器件(成像設(shè)備)302、和作為攝像機(jī)信號處理電路的DSP (數(shù)字信號處理器)電路303。另外，成像設(shè)備300還包括幀存儲器304、顯示單元305、記錄單元306、 操作單元307、和電源單元308。DSP電路303、幀存儲器304、顯示單元305、記錄單元306、操作單元307和電源單元308通過數(shù)據(jù)總線309彼此連接。光學(xué)單元301從對象獲取入射光(圖像光)并在固態(tài)成像器件302的成像平面上聚焦圖像。固態(tài)成像器件302通過光學(xué)單元301將聚焦到成像平面上的入射光的光量轉(zhuǎn)換為像素單元中的電信號并輸出像素信號?？梢允褂肅MOS圖像傳感器100的固態(tài)成像器件 (即，能夠通過全域曝光無失真地實(shí)現(xiàn)成像并抑制每個RGB像素的泄露信號抑制比的固態(tài)成像器件)作為固態(tài)成像器件302。顯示單元305構(gòu)造有諸如液晶面板或有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板的面板型顯示設(shè)備以顯示由固態(tài)成像器件302成像的移動畫面或靜止圖像。記錄單元306在諸如錄像磁帶或 DVD (數(shù)字多功能盤)的記錄介質(zhì)中記錄由固態(tài)成像器件302成像的移動畫面或靜止圖像。操作單元307根據(jù)用戶操作發(fā)出關(guān)于成像設(shè)備300的各種功能的操作命令。電源單元308適當(dāng)供應(yīng)各種單元作為DSP電路303、幀存儲器304、顯示單元305、記錄單元306 和操作單元307的操作電源。如上所述，利用根據(jù)前述實(shí)施方式的CMOS圖像傳感器100作為固態(tài)成像器件302， 可以實(shí)現(xiàn)通過全域曝光的無失真成像并可抑制每個RGB像素的泄露信號抑制比。因此，在諸如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或用于移動設(shè)備(諸如，移動電話)的照相機(jī)模塊的成像設(shè)備300 中，可以在攝取的圖像中獲得高圖像質(zhì)量。此外，在前述實(shí)施方式中，關(guān)于本發(fā)明適于CMOS圖像傳感器的情況給出了描述， CMOS圖像傳感器中，檢測作為物理量的根據(jù)可見光的光量的信號電荷的單位像素以矩陣形狀排列。然而，本發(fā)明不限于適用于CMOS圖像傳感器，而是本發(fā)明還可適用于所有的其中列處理單元是針對像素陣列單元的每個像素列來設(shè)置的列方式固態(tài)成像器件。此外，本發(fā)明不限于適用于檢測可見光的入射光量的分布并將其作為圖像攝取的固態(tài)成像器件。本發(fā)明可適用于所有固態(tài)成像器件，例如，檢測紅外光、X射線或粒子的入射光量的分布并將其作為圖像攝取的固態(tài)成像器件，或廣義的固態(tài)成像器件(物理量分布檢測設(shè)備)，諸如，檢測如壓力或靜電電容的其他物理量的分布并將其作為圖像攝取的指紋檢測傳感器。本申請包含關(guān)于2010年4月8日在日本專利局提交的日本在先專利申請JP 2010-089606中公開的主題，其全部內(nèi)容結(jié)合于此以供參考。另外，本發(fā)明實(shí)施方式不限于前述實(shí)施方式，可在不背離本發(fā)明精神的情況下進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)成像器件，包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成， 用于保持由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷直到所述電荷被讀出；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在所述電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述電荷保持區(qū)和所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在除了所述電荷保持區(qū)和所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在所述電荷保持區(qū)和所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方經(jīng)由部分所述第一導(dǎo)電型基板和部分所述第二導(dǎo)電型阱形成第一導(dǎo)電型層來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
4.一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；通過進(jìn)行離子注入形成第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，所述第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于保持由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的所述電荷直到所述電荷被讀出；以及通過進(jìn)行離子注入形成電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在所述電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，其中，在形成所述第二導(dǎo)電型阱時，通過在除了所述電荷保持區(qū)和所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，所述第一導(dǎo)電型層區(qū)通過從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
5.一種電子設(shè)備，具有固態(tài)成像器件， 其中，所述固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成， 用于保持由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷直到所述電荷被讀出；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在所述電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述電荷保持區(qū)和所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中，所述電荷的累積是在以矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行的，以及其中，由轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的所述電荷被依次讀出，所述轉(zhuǎn)移柵用于將所述電荷從所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)移到所述電荷保持區(qū)。
6.一種固態(tài)成像器件，包括 第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在除了所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方經(jīng)由部分所述第一導(dǎo)電型基板和部分所述第二導(dǎo)電型阱形成第一導(dǎo)電型層來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
9.一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；以及通過進(jìn)行離子注入形成電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，其中，在形成所述第二導(dǎo)電型阱時，通過在除了所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，所述第一導(dǎo)電型層區(qū)通過從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
10.一種電子設(shè)備，具有固態(tài)成像器件， 其中，所述固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中，所述電荷的累積是在以矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行的，以及其中，由轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的所述電荷被依次讀出，所述轉(zhuǎn)移柵用于將所述電荷從所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)移到所述電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)。
11.一種固態(tài)成像器件，包括 第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一轉(zhuǎn)移裝置，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的所述電荷；第二轉(zhuǎn)移裝置，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述第一轉(zhuǎn)移裝置轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換裝置；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述第一轉(zhuǎn)移裝置和所述第二轉(zhuǎn)移裝置的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在除了所述第一轉(zhuǎn)移裝置和所述第二轉(zhuǎn)移裝置的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成設(shè)置在最下層的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)成像器件，其中，通過在所述第一轉(zhuǎn)移裝置和所述第二轉(zhuǎn)移裝置的至少一部分的下方經(jīng)由部分所述第一導(dǎo)電型基板和部分所述第二導(dǎo)電型阱形成第一導(dǎo)電型層來設(shè)置所述第一導(dǎo)電型層區(qū)。
14.一種固態(tài)成像器件的制造方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)刃纬傻诙?dǎo)電型阱；通過進(jìn)行離子注入形成光電轉(zhuǎn)換區(qū)，所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；通過進(jìn)行離子注入形成第一轉(zhuǎn)移裝置，所述第一轉(zhuǎn)移裝置由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷；以及通過進(jìn)行離子注入形成第二轉(zhuǎn)移裝置，所述第二轉(zhuǎn)移裝置由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述第一轉(zhuǎn)移裝置轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換裝置，其中，在形成所述第二導(dǎo)電型阱時，通過在除了所述第一轉(zhuǎn)移裝置和所述第二轉(zhuǎn)移裝置的至少一部分的下方區(qū)域以外的區(qū)域中形成最下層中的所述第二導(dǎo)電型阱來設(shè)置第一導(dǎo)電型層區(qū)，所述第一導(dǎo)電型層區(qū)通過從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
15.一種電子設(shè)備，具有固態(tài)成像器件， 其中，所述固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一轉(zhuǎn)移裝置，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的所述電荷；第二轉(zhuǎn)移裝置，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述第一轉(zhuǎn)移裝置轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換裝置；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述第一轉(zhuǎn)移裝置和所述第二轉(zhuǎn)移裝置的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成，其中，所述電荷的累積在以矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行，以及其中，由第一轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的所述電荷被依次讀出。
16.一種固態(tài)成像器件，包括 第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)龋还怆娹D(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一轉(zhuǎn)移單元，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的所述電荷；第二轉(zhuǎn)移單元，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述第一轉(zhuǎn)移單元轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述第一轉(zhuǎn)移單元和所述第二轉(zhuǎn)移單元的至少一部分的下方從所述第一導(dǎo)電型基板與所述第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到所述表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凹形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
17.一種電子設(shè)備，具有固態(tài)成像器件， 其中，所述固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，其形成在所述第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一轉(zhuǎn)移單元，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于暫時地讀出并轉(zhuǎn)移由所述光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的所述電荷；第二轉(zhuǎn)移單元，其由在所述第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將由所述第一轉(zhuǎn)移單元轉(zhuǎn)移的電荷轉(zhuǎn)移到用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，其通過在所述第一轉(zhuǎn)移單元和第二轉(zhuǎn)移單元的至少一部分的下方從二 第導(dǎo)=Ξ與艦^馳醒之丨、目隨翻艦麵麵艦鵬以凹形形其中，所述電荷累積在以矩陣形狀設(shè)置的多行單位像素中同時進(jìn)行，以及其中，由第一轉(zhuǎn)移柵轉(zhuǎn)移的所述電荷被依次讀出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固態(tài)成像器件及其制造方法和電子設(shè)備。其中，固態(tài)成像器件包括第一導(dǎo)電型基板；第二導(dǎo)電型阱，形成在第一導(dǎo)電型基板的表面?zhèn)?；光電轉(zhuǎn)換區(qū)，由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將入射光轉(zhuǎn)換為電荷；第一導(dǎo)電型電荷保持區(qū)，由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于保持由光電轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換的電荷直到該電荷被讀出；電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)，由在第二導(dǎo)電型阱中形成的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，用于將保持在電荷保持區(qū)中的電荷轉(zhuǎn)換為電壓；以及第一導(dǎo)電型層區(qū)，通過在至少一部分電荷保持區(qū)和電荷電壓轉(zhuǎn)換區(qū)的下方從第一導(dǎo)電型基板和第二導(dǎo)電型阱之間的邊界到表面?zhèn)鹊念A(yù)定深度以凸形形成第一導(dǎo)電型而構(gòu)成。
文檔編號H01L27/146GK102214669SQ20111008248
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者松村勇佑, 町田貴志 申請人:索尼公司