[發明專利]固態圖像捕獲裝置和電子信息裝置

無效

• 申請號: 200810095153.3
• 申請日: 2008-02-15
• 公開（公告）號: CN101262003A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 河村智彥
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L21/76
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;劉春元

技術領域

本發明涉及一種固態圖像捕獲裝置(例如，MOS圖像傳感器)，其用于將由光電二極管處的光電轉換獲得的信號電荷傳送到電壓轉換部件，并順序讀出與通過電壓轉換部件處的轉換獲得的電壓相對應的信號，該光電二極管作為光接收部件用于接收對象的光；以及涉及使用該固態圖像捕獲裝置作為其圖像捕獲部件的電子信息裝置(例如，數字式相機、裝備著照相機的蜂窩電話裝置等等)。

背景技術

本非臨時申請根據35?U.S.C.§119(a)要求于2007年2月16日在日本申請的專利申請No.2007-036948的優先權，其全部內容在此結合作為參考。

最近，一種使用MOS(金屬氧化物半導體)的MOS圖像傳感器與CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器一起，作為傳統的固態圖像捕獲裝置，開始被廣泛使用。其原因是因為，例如，可以利用傳統的IC(集成電路)制造工藝來制造該MOS圖像傳感器，并且還可以通過在同一塊芯片上安裝用于驅動該MOS圖像傳感器的外圍電路來小型化該MOS圖像傳感器并提高其速度。另外，MOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器相比還具有無須高驅動電壓和結構簡單的優勢。

不同于CCD圖像傳感器，在MOS圖像傳感器中的每一個像素部需要：作為接收對象的光的光接收部件的光電二極管；用于轉換來自該光電二極管的信號電荷為信號電壓的電壓轉換部件；以及多個晶體管構成的信號讀出電路，以便讀出來自該光電二極管的信號。更具體地說，對于多個晶體管，例如，常用的MOS圖像傳感器需要：用于傳送來自光電二極管的信號電荷到電壓轉換部件的電荷轉移晶體管；用于在該信號電荷傳送之前重置在該電壓轉換部件積累的信號電荷的重置晶體管；用于放大和讀取在該電壓轉換部件積累的信號電荷作為信號的放大晶體管；以及用于選取待讀取的像素部并輸出該由放大晶體管放大的信號到信號線的選擇晶體管。因而，每一個像素部需要：光電二極管；電壓轉換部件；以及四個晶體管。因此，這使得像素部尺寸難以降低。對此，最近已經有提議，通過使用電壓轉換部分由多個像素部共享的結構、在沒有選擇晶體管等的情況下執行電路驅動的結構，來抑制由減少每個像素的晶體管數目來減小像素部尺寸導致的特性退化。

對于在各單元中(例如，在每一個像素部中)用于隔離晶體管和光電二極管的器件隔離層，使用LOCOS(Local?Oxidation?of?Silicon，硅的局部氧化)。進一步地，隨著新發展的小型化，目前通常采用STI(淺溝槽隔離)作為器件隔離層。

上面描述的常用的MOS圖像傳感器構成嵌入光電二極管結構，其通過在光電二極管的頂面提供表面擴散層，抑制在硅襯底和氧化硅薄膜之間界面產生的不希望有的電流(暗電流)流入光電二極管。然而，在器件隔離層和硅襯底之間界面也存在一定數量的缺陷，并且由此許多信號電荷被產生為噪聲。

為了抑制在器件隔離層和硅襯底之間的交界面產生電荷流動進入該光電二極管，參考例1建議，例如，一像素部的結構，其中具有光電二極管的反向極性的高濃度半導體層(或者晶體管的源和漏區具有相反的導電類型)被形成于圍繞該由STI形成的器件隔離部分的側面和底面，以免不需要的電子擴散到該光電二極管。這將參考圖9的(a)部分部分圖9的(b)部分來描述。

圖9的(a)部分是顯示公開在參考例1的傳統的固態圖像捕獲裝置中像素部100的示例結構的頂視圖。圖9的圖(b)是圖9的(a)部分中沿D-D`線切的縱向剖面圖。

如圖9的(a)部分和圖9的(b)部分所示，在傳統的固態圖像捕獲裝置的像素部100中，一具有n型雜質注入的n型光電二極管102被形成在一個p型半導體層101的頂面，并且一個p型表面擴散層103被形成在該光電二極管102的頂面以便形成嵌入光電二極管結構。

一個電荷轉移晶體管110的傳輸柵電極106被提供在該P型半導體層101上，其在光電二極管102和電壓轉換部件104之間，經由一由二氧化硅薄膜制成的柵絕緣膜105。

一個由STI形成的器件隔離絕緣膜107被配備在像素部100的周邊以便使相鄰的光電二極管102彼此隔離。在經過D-D′線切的部分的D側，p型表面擴散層108被配備于圍繞該器件隔離絕緣膜107的側面和底面。一個P型擴散層109被配備在p型表面擴散層108下面在比器件隔離絕緣膜107更深的位置。照這樣，通過以p型表面擴散層108圍繞器件隔離絕緣膜107的側面和底面，阻止了從絕緣膜107流入光電二極管102的泄漏電流。